Руководство по различным вариантам понижения pH в гидропонике — Наука в гидропонике
Контроль pH в гидропонных питательных растворах важен. В большинстве случаев растения склонны повышать рН растворов, поскольку поглощение нитратов имеет тенденцию доминировать над поглощением других ионов, поэтому большинство гроверов склонны снижать рН гораздо больше, чем повышать. В то время как большинство производителей предпочитают использовать концентрированные сильные кислоты, существует широкий выбор различных вариантов, которые могут обеспечить различные результаты при различных уровнях затрат. В этом посте я хочу рассказать о различных вариантах понижения pH в гидропонике, а также о некоторых их преимуществах и недостатках.
Первая группа химических веществ для понижения pH – это сильные кислоты.. Технически это кислоты с очень низкими значениями pKa, что означает, что они мгновенно реагируют с водой с образованием по крайней мере одного моля гидроксония на каждый моль добавленной кислоты. Они предлагают наибольшую способность снижать pH на единицу объема, что делает их более экономичными. Однако тот факт, что их часто необходимо разбавлять, чтобы сделать процесс добавления pH практичным, из-за того, насколько концентрированные формы могут изменять pH, может сделать их использование более трудным, чем другие формы для снижения pH. Вот самые распространенные варианты:
Фосфорная кислота (чистота от 20 до 85%): Эта кислота удваивается как питательное вещество для растений, а это означает, что добавленный фосфор будет влиять на растения. Он широко используется в пищевых продуктах, поэтому пищевую фосфорную кислоту можно купить дешево. Он также имеет дополнительные депротоны с сильным буферированием при значении pH 7,2, при этом буферная способность против оснований становится сильнее, когда pH снижается до 6,2. Это наиболее часто используемая кислота гидропонными производителями.
Серная кислота (чистота от 20 до 98%): Эта кислота обычно используется в автомобильных аккумуляторах и обладает наибольшей способностью снижать pH на единицу объема среди всех сильных кислот. Однако важно использовать серную кислоту пищевого качества в гидропонике, так как обычная аккумуляторная кислота может содержать некоторые металлические примеси, возникающие в процессе производства серной кислоты, которые могут негативно повлиять на гидропонную культуру. Пищевая серная кислота безопасна для использования в гидропонике. Большим преимуществом является то, что растения совершенно нечувствительны к сульфат-ионам — питательным веществам, обеспечиваемым серной кислотой, поэтому добавление серной кислоты на самом деле не влияет на профиль питательных веществ, подаваемых растениям. Обратите внимание, однако, что большинство аккумуляторных кислот в развитых странах также приемлемы, поскольку качество этих кислот требует довольно низкого содержания металлических примесей (чаще всего железа). Если вы сомневаетесь, вы можете провести лабораторный анализ серной кислоты, чтобы увидеть, присутствуют ли какие-либо примеси.
Азотная кислота (от 30 до 72% чистоты): Эта кислота также обеспечивает растения ионами нитратов, поэтому она также влияет на питательный профиль раствора. Однако он дороже, чем фосфорная и серная кислоты, и более строго регулируется из-за его потенциального использования при изготовлении взрывчатых веществ. Сама кислота также является сильным окислителем, поэтому проблемы с хранением и утечкой значительно хуже, чем с фосфорной и серной кислотой. Хотя эту кислоту можно использовать в гидропонике, большинство производителей обычно не используют ее из-за вышеуказанных проблем.
Вторая группа химикатов для понижения pH – это слабые кислоты.. Это кислоты, которые не генерируют по крайней мере один моль ионов гидроксония на моль кислоты при помещении в раствор, но обеспечивают эффект понижения pH, поскольку образуются некоторые ионы гидроксония. Это означает, что для получения того же эффекта потребуются большие добавки, но в то же время обращение с ними обычно намного безопаснее, чем с сильными кислотами. Вот несколько вариантов, которые можно использовать для снижения pH.
Обычные пищевые органические кислоты (лимонная кислота, уксусная кислота и т. д.): Органические кислоты являются очень дешевым способом понизить рН гидропонного раствора, так как многие из них доступны в супермаркетах с пищевым качеством. Основная проблема с органическими кислотами, с которой, вероятно, экспериментировал каждый, кто их использовал, заключается в том, что действие кислот, по-видимому, не сохраняется (pH быстро повышается после добавления кислоты и контакта раствора с растениями). На самом деле это вызвано тем фактом, что растения и микробы могут фактически использовать конъюгированные основания этих ионов в пищу, вызывая при этом повышение pH. Первоначальное добавление, скажем, лимонной кислоты, снизит pH, образуя в процессе ионы цитрата, которые затем будут поглощаться микробами и растениями, снова быстро увеличивая pH. Поэтому использование этих кислот в гидропонике не рекомендуется..
Монокалийфосфат (MKP): Эта соль содержит первое сопряженное основание фосфорной кислоты и, следовательно, менее кислая, чем полная на кислотном партнере. Поскольку это твердое вещество, его добавление намного легче контролировать по сравнению с кислотой, и с ним также можно безопасно обращаться с минимальными мерами предосторожности. Он обеспечивает раствор как калием, так и фосфором — важными питательными веществами — и поэтому его следует использовать с осторожностью при использовании в качестве агента для понижения pH (поскольку он значительно влияет на профиль питательных веществ в растворе). Поскольку он добавляет как катион, который помогает противодействовать повышению pH растениями, так и виды фосфатов, он обеспечивает двойной буферный эффект против будущего увеличения pH. По этой причине это очень распространенный ингредиент коммерческих растворов для понижения pH.
Моноаммонийфосфат (МАФ): Аналогичен предыдущему, за исключением того факта, что эта соль добавляет азот в виде аммония, формы азота, к которой растения очень чувствительны. Растения будут поглощать аммоний предпочтительно по сравнению с любым другим катионом, поэтому MAP обеспечивает очень сильный буферный эффект против поглощения нитратов с потенциальными проблемами, если используется слишком много (хотя это зависит от выращиваемых видов растений). Поэтому, когда MAP используется для снижения pH, его добавление необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать избыточного использования. Благодаря наличию этого мощного аммиачного буфера MAP, как правило, очень эффективно предотвращает повышение pH в будущем, хотя это может происходить за счет урожайности или качества в зависимости от культуры.
Бисульфат калия: Эта соль содержит первое сопряженное основание серной кислоты и поэтому является мощным средством для снижения рН раствора. Образующиеся ионы сульфата не обеспечивают химического буферного эффекта, поэтому единственный буферный эффект с точки зрения поглощения растениями достигается за счет добавления ионов калия, которые могут помочь смягчить поглощение нитратов. Эта соль также значительно дороже по сравнению с двумя вышеперечисленными, которые обычно используются в качестве удобрений, и поэтому редко используется в гидропонике.
Какой раствор для понижения pH лучше? Это зависит от особенностей выращиваемой системы. Как правило, раствор для понижения pH должен быть простым в применении, дешевым и обеспечивать некоторое увеличение буферной емкости с течением времени, чтобы сделать добавки менее частыми, поэтому продукт для понижения pH или комбинация продуктов, которые лучше всего соответствуют этим требованиям, будут зависеть от того, какие из вышеперечисленных характеристик важнее для каждого конкретного пользователя.
Люди, которые используют системы слива в канализацию, обычно выбирают более сильные кислоты, поскольку они регулируют pH только один раз перед поливом, а затем забывают о растворе. Это означает, что дополнительная буферная емкость в решении, вероятно, не будет иметь большого значения, а стоимость, вероятно, является наиболее важным движущим фактором. Если используются инжекторы, то сильные кислоты часто разбавляют до концентрации, которая имеет для них наибольшее значение, и чаще всего используют либо фосфорную, либо серную кислоты.
Для производителей в рециркуляционных системах часто предпочтительны варианты, которые регулируют pH с некоторой дополнительной буферной способностью, потому что один и тот же раствор постоянно подвергается взаимодействию с растениями. В этом случае обычно предпочтительнее создавать смесь сильных и слабых буферных агентов, чтобы обеспечить раствору как быстрое снижение pH, так и некоторую повышенную защиту от дальнейшего повышения. В автоматизированных системах управления использование чего-то вроде концентрированного раствора MKP предпочтительнее любого раствора, содержащего фосфорную кислоту, поскольку проблемы, связанные с отказами управления, с меньшей вероятностью будут катастрофическими.
