Важнейшими показателями воды, используемой в рыбоводстве, являются величина pH (водородный показатель), щелочность и содержание кислорода (O2).
pH является показателем концентрации ионов водорода в воде и определяет, является ли вода кислой, нейтральной или щелочной. Название происходит от английского power и химического знака ионов водорода Н.
Для измерения величины pH существуют различные способы. При ведении прудового хозяйства достаточно калориметрического определения, при котором величину pH измеряют с помощью жидкого индикатора — раствора красящего вещества, которое в соответствии с уровнем кислотности по-разному окрашивает воду.
Путем сравнения с цветовой шкалой, которая выпускается вместе с индикатором, можно с достаточной точностью определить в воде величину pH. Для постоянных измерений можно рекомендовать универсальный индикатор Мерка, который можно заказать в любом аптечном магазине. Не рекомендуется употреблять предварительно заготовленные и пропитанные индикатором лакмусовые полоски бумаги, так как они реагируют только в определенных диапазонах pH и дают неточные данные. Универсальный индикатор Мерка продается в пластмассовых флаконах (капельницах).
При измерениях к 10 мл воды добавляют 4 капли индикатора Мерка, встряхивают и сравнивают с эталоном. Красный цвет указывает кислую среду, от голубого оттенка до фиолетового — щелочную, а нейтральную воду индикатор окрашивает в зеленый цвет. Цветовая шкала служит для определения величины pH от 4 до 10. Внутри этого диапазона и находятся значения, являющиеся благоприятными или опасными для обитания рыб.
Диапазон pH. Величина pH очень важна для жизни и развития водных животных, так как каждый вид может жить лишь в определенном диапазоне pH. Например, для карпа пределы pH составляют 4,5—10,8, т. е. при значениях до 4,5 или свыше 10,8 наступает почти мгновенная смерть. Диапазон pH, в котором рыба себя хорошо чувствует, намного уже. Когда сеголетки в период зимовки длительное время находятся в воде при показателе pH 5,5, это оказывает вредное влияние на них. Аналогичную опасность представляет щелочная среда, особенно весной, когда величина pH выше 9. Зимой молодь страдает от недостатка кислорода, а весной ей угрожает «щелочная» болезнь, сопровождающаяся разрушением плавниковой каймы. Летом же показатели pH, превышающие 10, неопасны.
Устранение высокого показателя pH. Однако высокие показатели летом вызывают у рыбоводов беспокойство. Высокие показатели pH чаще всего являются результатом жизнедеятельности растений: элодеи, рдеста гребенчатого, различных относящихся к синезеленым и нитчатым планктонных водорослей. С уменьшением количества этих растений в пруду величина pH снижается. Для борьбы с излишним развитием растений применяют негашеную известь, соединения меди и гербициды. Однако при выращивании чувствительной нежной рыбы, например молодые щуки, следует быть осторожными с известкованием, в данном случае предпочтительнее соединения меди. Но воздействие и этих средств должно быть ограничено; применять их следует периодически, через определенные промежутки времени.
Весной, когда в пруду еще не развиваются подводные растения, величина pH часто превышает 9. В таком пруду обильно развиваются нитчатые водоросли, которые необходимо быстро ликвидировать.
Кислая вода, обусловленная кислыми почвами, не способствует росту прудовой растительности. Поэтому при заполнении прудов целесообразнее использовать именно такую воду. Следует только после заполнения пруда прекратить ее приток. Развивающиеся в кислой воде растения со временем создадут необходимую величину pH, при которой рыбы могут существовать длительное время.
Нейтрализация кислой воды может производиться негашеной известью. Но обращаться с ней надо очень осторожно, особенно в зарыбленных прудах, так как в воде известь быстро превращается в плохо растворимые соединения, которые могут взаимодействовать лишь с активным грунтом.
Величина pH прудовой воды зависит от фотосинтеза водной растительности, поэтому она изменяется как в течение дня, так и в течение всего года. Изменение pH всегда происходит в определенном диапазоне, который можно установить в результате многократных измерений в течение дня и в течение года. Таким образом, вода пруда характеризуется нестабильностью величины в отличие от проточной воды, в которой вносимый для борьбы с элодеей известковый раствор уносится течением, а поэтому повышения величины pH не происходит.
Величина pH зависит также от общего содержания кальция в воде. В искусственных условиях, которые можно получить в лаборатории, каждому значению pH соответствует определенное содержание растворенного в воде кальция. Но в естественных условиях вода при разном содержании кальция может иметь и различные значения pH. При высоком содержании растворенного кальция колебания pH довольно малы, при небольшом — значительны. Поэтому при ежедневных колебаниях величины pH можно сделать только приблизительный вывод о том, много или мало кальция растворено в воде. Считается, что кальций вместе с углекислотой, которая связывает его в воде, создает «буферность воды».
Щелочность — способность воды нейтрализовать кислоту. Для определения щелочности необходимо иметь колбу объемом около 100 мл, или 100 см3, с отметкой на уровне 50 мл. Нужны также бюретка емкостью 10 мл с делениями по 0,1 н., запасная бутыль с децинормальной соляной кислотой и 0,1%-ный раствор индикатора — метилоранж, который изменяет свой цвет при добавлении HCl в красный или цвет луковой шелухи. Есть в настоящее время и смешанные индикаторы, у которых цветовой спектр может быть более четким.
Измерение щелочности. Колбу заполняют до отметки испытуемой водой и добавляют 2 капли индикаторного раствора. Встряхивают жидкость, а затем из бюретки медленно (по капле) титруют HCl. После каждой капли колбу хорошо встряхивают. HCl добавляют до тех пор, пока окраска не изменится. Количество использованной HCl (в см3), которое можно определить по шкале бюретки, является величиной кислотосвязывающей способности воды — щелочности.
Чтобы избежать ошибок при подсчете, рекомендуется каждый раз наполнять бюретку до верхней отметки. Основой для расчета является объем воды в 100 мл. Так как колба была наполнена лишь до 50 мл, то подсчитанное число следует умножить на 2. Таким образом, если при титровании— так называют описанный способ — израсходован 1 мл HCl, то действительная щелочность воды равняется 2 мг-экв/л. Но эта цифра мало что значит для практиков. Для подсчета количества растворенного в воде кальция щелочность умножается на 28. В нашем примере при щелочности, равной 2 мг-экв/л, содержание кальция составляет 2X28 = 56 мг-экв/л воды, учитывая, что берут окись кальция. Таким же способом можно определить количество извести, вносимой по мере надобности в прудовую воду. В пруду площадью 1 га и глубиной 1 м с щелочностью, равной 2 мг-экв/л, в воде растворено 560 кг извести (2 X 28 X100).
Так как щелочность воды в пруду постоянно меняется, то проводят последовательные измерения, дающие картину изменений кальциевых соединений в пруду. Для этого проводят сравнительные измерения щелочности прудовой и поступающей из источника воды. По разнице полученных результатов можно заключить, является ли грунт пруда активным, т. е. производит ли в достаточном количестве углекислоту для сохранения в воде растворенного кальция. Если щелочность воды в пруду меньше, чем в источнике водоснабжения, то это свидетельствует о недостаточном выделении углекислого газа в пруду или о слишком высоком потреблении его растениями. Если щелочность воды выше, то в почве пруда имеются достаточные резервы кальция.
Индикаторы в кислой среде вызывают цветовые изменения без добавления HCl, так как кислая вода содержит мало или совсем не имеет кальция. Добавка одной углекислой извести не изменяет положения. Вода остается бедной кальцием, так как при растворении углекислой извести в воде можно обнаружить только ее следы.
Как правило, летом щелочность выше, чем весной. С потеплением грунт пруда становится активнее, выделяет больше углекислоты и поглощает резервы кальция. Слишком большая разница между весенней и летней щелочностью указывает на недостаточную обработку ложа.
По величине щелочности можно сделать вывод о буферной способности воды. Это — свойство химической системы улавливать быстрые изменения pH и делать их безвредными или менее опасными для организмов. Чем выше щелочность, тем лучше буферность воды. В кислых водах из-за малого содержания кальция буферность низка, поэтому после добавления негашеной извести происходит очень быстрое и значительное изменение величины pH.
Для продуктивности пруда щелочность не имеет основного значения. Пруды как с высокой, так и с незначительной щелочностью могут иметь одинаковую рыбопродуктивность. Желательная щелочность воды 1,5 мг-экв/л.
Негашеная известь остается в воде в течение короткого промежутка времени. Сохранить известь в пруду длительное время удается лишь тогда, когда грунт пруда выделяет достаточно углекислоты. Для этого необходимы органические вещества, лучше всего ил.
По величине щелочности можно условно определить загрязнение воды органическими сточными водами. Если щелочность равна 4 мг-экв/л и более, то это значит, что вода поступает с участков, бедных кальцием, или имеет место загрязнение сточными водами.
Кислород. Кислород необходим для жизни различных организмов в пруду. Для определения растворенного в воде кислорода необходимо иметь склянку с притертой пробкой объемом около 100 мл, раствор хлористого марганца (80 г MnCl2 в 100 мл дистиллированной воды) и раствор едкого натра с йодистым калием (48 г NaOH и 12 г KJ в 100 мл дистиллированной воды). Кроме того, нужны 2 пипетки по 1 мл с одним делением (0,5 мл).
Склянку объемом 100 мл тщательно промывают прудовой водой и опускают на заданную глубину. Склянку открывают лишь в воде, оставляя ее под водой при заполнении по самое горлышко и не допуская образования в ней пузырьков воздуха. Затем на берегу в нее добавляют по 0,5 мл каждой индикаторной жидкости. При использовании каждого индикатора необходимо иметь отдельную пипетку, промывая ее после каждого употребления чистой водой. Если пипетки перепутать, то образуется коричневый осадок, который может их закупорить. В этом случае пипетки можно очистить концентрированной серной кислотой. После добавления обоих индикаторных растворов склянку закрывают и встряхивают. При этом появляется белый осадок, который в зависимости от содержания кислорода в воде становится светло — или темно-коричневым. Пробу выдерживают около 5 мин и сравнивают окраску осадка со «шкалой Хофера» (в мг/л воды). При содержании кислорода 3 мг/л карп становится беспокойным, при 0,5 мг/л он погибает.
Содержание кислорода в воде регулируется с помощью жизнедеятельности растительности. На свету растения выделяют кислород, который ночью снова поглощают, поэтому перед восходом солнца наблюдается минимальное содержание кислорода, ведущее часто к гибели рыб. Дефицит кислорода в прудах создают как излишняя растительность, так и скошенная и загнивающая на поверхности пруда растительность. Недостаток кислорода возникает также при зимовке, если ледовый покров засыпан снегом и нет доступа света или если в зимовальном пруду нет достаточной растительности.
Для того чтобы определить минимальное содержание кислорода в воде пруда, пробы нужно брать ранним утром. После восхода солнца пробы уже не годятся для определения причины гибели рыб.
Недостаток кислорода можно определить по поведению рыб: они подходят к поверхности и заглатывают воздух. В это время для обогащения воды кислородом в пруд необходимо подавать свежую воду или использовать компрессор. Улучшить положение можно также путем перекачивания воды или ее разбрызгивания. После обследования пруда необходимо быстро устранить причину, вызвавшую резкое снижение содержания кислорода.
В зимовальных прудах необходим постоянный контроль за содержанием растворенного в воде кислорода. Отбирать пробы воды только у втока недостаточно. Как правило, берут две пробы: одну — у втока, а другую — у вытока в только что прорубленной или лучше всего выпиленной лунке. Несмотря на то, что в зимовальные пруды поступает вода, насыщенная кислородом, потребление кислорода в пруду может быть настолько велико, что рыбы все равно испытывают острый недостаток его.