Ossigeno disciolto in acqua

[cesco8388]

Ciao a tutti,
sono assolutamente nuovo di questo forum, e spero di non aver sbagliato posto...

Ammetto anche che sono un pivellino in ambito chimico, però vorrei chiedere il vostro aiuto per cercare di risolvere un dubbio che mi assilla da qualche giorno...

Vi espongo la questione:

A casa ho un acquario e da poco mi hanno regalato un fantastico kit per la misurazione precisa dei valori chimici dell'acqua. Tra questi c'è anche quello per l'ossigeno, che ho scoperto essere tendenzialmente basso (anche se fortunatamente per i pesci ancora nei limiti).

Questo è stato un pretesto per chiedermi da cosa dipenda la quantità di ossigeno disciolto nella mia vasca (non ho piante nel mio acquario): ovviamente conoscono (non in modo approfondito, lo ammetto) la legge di Henry, e sicuramente si deve tener conto del consumo di ossigeno da parte degli abitanti dell'acquario (pesci e batteri compresi).
Cercando qua e là sui forum di acquariofilia ho trovato diversi pareri sull'uso dell'aeratore (quello che fa le bollicine per intenderci), però personalmente ho dei dubbi sul fatto che quelle bolle così tanto sceniche possano davvero contribuire allo scambio di gas nell'acqua.

Infatti, io sapevo (semplificando molto la cosa) che lo scambio di ossigeno dipende in buona parte dalla superficie di scambio aria/acqua.
Se così fosse (attendo vostre conferme) le bolle (e il filtro) aiuterebbero soltanto perché tengono l'acqua in costante movimento.

Però mi chiedevo una cosa: considerando che il mio acquario ha un coperchio in plastica che lo chiude in modo completo (non ermeticamente ovviamente); l'uso dell'aeratore può portare a un aumento della pressione parziale di ossigeno (e anche gli altri gas contenuti nell'aria ovviamente) sull'acqua?
Non so, tipo un "effetto serra" dell'ossigeno (mi rendo conto che la definizione non sia giusta, ma secondo me rende da punto di vista metaforico).

Perché, se così fosse, si verrebbe ad avere effettivamente un aumento dell'ossigeno disciolto nell'acqua, dovuto all'aeratore.

Mi rendo conto di essere stato prolisso, sicuramente anche molto impreciso e probabilmente accusabile di eresia per tutte le sciocchezze che ho detto.
Quindi aspetto con ansia i vostri commenti/correzioni/insegnamenti...

Ciao ciao
Cesco8388

[Rusty]

Mi sembri una persona a modo, pero' il nostro regolamento impone che prima ci si presenti nell'apposita sezione, e solo dopo aver postato 10 messaggi concediamo che si facciano domande "tecniche".
D'altro canto non mi sembra che sia un esercizio, e il quesito è ben posto, dunque aspetto l'evoluzione del thread in base alle risposte che ti saranno date.
Ti prego comunque di presentarti nell'apposita sezione e, semmai ti piacesse stare con noi, sarebbe gradita una tua partecipazione attiva in futuro nella nostra community, senza abbandonarci subito dopo aver ricevuto le risposte che cerchi.

Saluti

[al-ham-bic]

...senza abbandonarci subito dopo aver ricevuto le risposte che cerchi.
Saluti

Questo è il problema! Per il resto ha già risposto Rusty.

Tanto per non deludere troppo il sig. Cesco:
-perchè dovrebbe aumentare la p.parziale del'ossigeno?
L'aria immessa dall'aeratore è sempre la stessa aria di quella dell'ambiente, come la pressione alla superficie dell'acquario.
-Se tanto ossigeno viene consumato per attività biologica, altrettanto deve essere immesso; si crea alla fine un equilibrio che dipende dall'efficienza dell'aeratore e dal consumo biologico.
Se l'ossigeno è al limite probabilmente serve una maggiore aerazione
-Le bollicine non servono solo a smuovere l'acqua ma sono proprio la superficie principale di scambio gas/liquido (l'hai già detto)

Però considera nulla la risposta se non intendi collaborare in qualche modo! Lascio a discrezione dei mod.

[Dott.MorenoZolghetti]

In un acquario è buona cosa mettere l'aeratore a bolle, con un diffusore sinterizzato (plastica o meglio vetro) così da evitare grosse bolle e avere solo bollicine. E la seconda buona cosa è metterci le piante, che oltre a ossigenare, fanno scena.

[Daedalus]

Disclaimer: La mia risposta è senz'altro da considerare ad un livello inferiore rispetto alle altre che verranno e sono state postate, in quanto non proveniente da un professionista

Posso sicuramente confermare un notevole scambio sull'interfaccia gas/liquido delle bolle, verificato con l'acquario di un mio amico e relativamente ad un diverso gas, l'anidride carbonica. Il mio amico aveva il problema opposto di elevare la concentrazione di CO2, necessaria alle piante acquatiche, perciò abbiamo costruito un generatore separato utilizzando un gel a base di saccarosio, dei lieviti, un paio di contenitori di plastica e tubetti di plastica, erogando il gas nell'acquario.
La CO2 disciolta influisva naturalmente sul pH della soluzione, e posso garantire che scendeva parecchio in breve tempo, tanto da dover bilanciare con piccole quantità di ammoniaca se ci si dimenticava di intervallare l'erogazione.

É chiaro, tuttavia, che si trattasse di CO2 a pressione parziale notevolmente più elevata rispetto a quella atmosferica!
Considerando il nostro caso di bolle a composizione atmosferica, la struttura fisica della bolla può comunque conferire certi vantaggi al fenomeno di dissoluzione del gas.
In primo luogo, dire che la pressione parziale è pari a quella atmosferica non è corretto fino in fondo, ma una lieve approssimazione. Infatti l'acqua possiede una notevole tensione superficiale, e risulta che la pressione interna ad una bolla è (seppur di poco) superiore a quella atmosferica. In particolare questo effetto è inversamente proporzionale al raggio della bolla: una bollicina di 1mm di diametro esercita al massimo qualche misero centinaio di Pa in più, ma una un po' più minuta può raggiungere facilmente svariate migliaia di Pa (sto parlando di quelle minuscole bollicine quasi tipo "nebbia").
Inoltre, badare bene, questa pressione aggiuntiva è relativa alla pressione esterna alla bolla, che al fondo di un acquario può benissimo essere già di qualche kPa superiore rispetto alla superficie.
Avere bollicine piccole conviene anche dal punto di vista del rapporto superficie/volume. Com'è noto, tra due oggetti di identica forma, è il più piccolo ad avere rapporto più elevato. Anche qui si va con l'inverso del raggio, e l'effetto è sicuramente molto apprezzabile!

Sarebbe dunque opportuno utilizzare al termine del gorgogliatore uno di quei filtrini di spugna o affini che frangono le bolle (altrimenti grosse) in bollicine più minute. Il prezzo è, tuttavia, un minore afflusso di gas nel tempo, quindi bisogna cercare di bilanciare i due effetti trovando un buon compromesso.
In generale, però, questi filtri "diffusori" (si può chiamarli così?) non penalizzano troppo l'erogazione e provvedono già a fornire questo giusto mezzo.
In alternativa si può andare a lavorare sulla generazione di bolle non per pompaggio ma per turbolenza indotta, regolando al tempo stesso la pressione: conosco persone che utilizzano strozzatori ad effetto Venturi per ottenere questi effetti, ma al momento non ricordo con precisione le metodologie applicative. So però che si ottiene facilmente una eccellente mobilità dell'acqua, un buon flusso di gas e bollicine molto minute con un apparato piuttosto semplice.

Due parole infine sul coperchio, l'"effetto serra" e l'agitazione dell'acqua. Sicuramente la pressione dell'aria sopra l'acqua rimane non molto diversa da quella atmosferica, ma occorre ricordare che tutti questi fenomeni di diffusione, effusione, dissoluzione ecc. sono graduali e localizzati: occorre tempo per consentire alle condizioni globali di stabilizzarsi, e quindi è possibile che a coperchio chiuso l'aria sovrastante l'acquario abbia umidità lievemente più elevata e concentrazione di O2 lievemente inferiore (e di CO2 lievemente superiore) rispetto a quella ambiente, poichè si parla di equilibri dinamici, e tendenzialmente serve un qualche gradiente per consentire alla CO2 di liberarsi fuori dal contenitore e all'O2 di effondere all'interno.

Non importa che non sia ermetico, altrimenti non ci sarebbe nemmeno da preoccuparsi di fughe di gas o simili nelle nostre abitazioni; invece sappiamo che, pur avendo fessure e spifferi agli infissi, e pur potendo l'atmosfera assorbire benissimo tutto il metano sfuggito al tubo, ciò non avviene istantaneamente, e per un certo tempo noi siamo a rischio. Allo stesso modo i pesci, finchè continuano a respirare, genereranno un equilibrio dinamico basato su gradienti non nulli, e l'aria sopra la vasca sarà un pochetto "viziata".
Io ritengo perciò molto importante la movimentazione dell'acqua, nonchè la periodica aerazione completa della zona sotto il coperchio (l'aeratore accelera questo ricambio, pompando aria all'interno, ma anche alzare il coperchio e sventolarci la mano di tanto in tanto probabilmente ha lo stesso effetto xD)

Ricordo che i miei sono ragionamenti e supposizioni basati su un'istruzione non (ancora) professionale, quindi da prendere con le pinze

Avere un acquario è una bellissima esperienza, mi sono reso conto grazie a questo mio amico quanto sia delicato e complesso questo ecosistema casalingo, e quante regolazioni ed abilità scientifiche richieda per il suo mantenimento. Dunque, chapeau e complimenti!

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...con un diffusore sinterizzato (plastica o meglio vetro) così da evitare grosse bolle e avere solo bollicine.

YEEE! Ci ho preso xD

Oh! Ulteriore cosa che ho dimenticato.
Le bollicine piccole hanno l'ulteriore pregio di salire più lentamente, garantendo una maggiore permanenza nel liquido e di conseguenza uno scambio ancora maggiore!

[cesco8388]

Salve,
io mi scuso enormemente, avevo letto il regolamento, ma non avevo capito che stavo infrangendo ben 2 norme:

• L'assenza di presentazione: cui ho prontamente rimediato.
  

• Il non poter postare domande tecniche: avevo interpretato il regolamento come applicato agli esercizi (tipo compiti per casa o simili).
  

Chiedo venia...

A ogni modo vi ringrazio per le pronte risposte. Ci tengo a sottolineare che utilizzo già le pietre porose per creare bollicine abbastanza piccole, e che ovviamente il coperchio viene alzato quotidianamente per cibare i famelici squali e comunque controllare che tutto sia in ordine.

Nonostante la modestia di Daedalus, e le mie sommarie conoscenze in questo campo, devo dire che come spiegazione è molto valida. Infatti, ricorda molto i principi che stanno alla base della fisiologia polmonare (questo campo lo conosco un po' meglio visti i miei studi): onestamente non avevo pensato che, in definitiva, le bolle svolgono un'azione molto simile a quella degli alveoli (che sono poi piccole bollicine) (se mi sentisse la mia prof di fisiologia )...

Magari nei prossimi giorni posso provare a fare qualche "esperimento" (passatemi il termine, anche se stiamo parlando di animali e non è carino) sfruttando l'effetto Venturi e giocando con il flusso di aria.
E vedo come si comporta l'ossigeno...

Chiedo scusa ancora, ma non avevo proprio capito...

Ciao ciao
Cesco8388

[Beefcotto87]

Per quanto molto poco concorde a lasciare la discussione, c'è poco da fare: vedi di non sparire!

[willylorbo]

Ciao, per curiosità a che concentrazione di ossigeno arrivi?

Secondo questo grafico, la solubilità dell'ossigeno in acqua a 20°C è circa 43 mg/L. Considerando che l'ossigeno è il 20% dell'aria, la solubilità massima dovrebbe essere attorno a 8.5 mg/L. Se l'acqua è salata credo che i valori di solubilità siano più bassi di circa un 20% invece.

[zeffiro62]

Per esperienza personale e lettura di testi specifici il solo modo di aumentare l'ossigeno disciolto pur nei limiti e l'uso delle piante d'acquario, l' areatore anche se con pietra risolve solo in minima parte il problema, senza contare i benefici delle piante per i pesci e la bellezza di un acquario pieno di piante. Se vuoi una crescita rigogliosa di quest'ultime devi aver preparato bene il fondo con concime specifico, magari mettendo il cavo riscaldante e non il classico riscaldatore d'acquario messo nel filtro, una buona illuminazione e un bel impianto a CO2. Ti consiglio l'impianto riscaldante sul fondo perchè si crea un movimento dell'acqua a livello radicale delle piante che evita il ristagno dell'acqua, il marciume delle radici e l'isorgere di accumulo di batteri e/o funghi nocivi per l'acquario e i suoi abitanti. Scusate O.T. e la lunghezza della risposta

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l' areatore serve a poco come scambio d'ossigeno dato il suo flusso rispetto alla quantità d'acqua dell'acquario e alla superficie libera a contatto dell'aria " il pelo dell'acqua " rispetto alla superficie dell'ossigeno delle bollicine

[comandantediavolo]

Apro breve OT-Metti a nuotare i pesci in acqua ossigenata....
Chiudo breve OT.