LA DUREZA DE AGUA 1ª Parte: Definición e influencia sobre peces y plantas

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LA DUREZA DE AGUA

1ª Parte: Definición e influencia

sobre peces y plantas

TEXTO: Faramarz Hayrapetian (Equipo de investigación de Asociación Española de Acuariófilos)

FOTOGRAFÍA: Ángel Garvía

Foto: Ángel Garvía.

Dado que mas de un 80% del peso corporal de los peces está compuesto por agua y lo que los separa de su medio ambiente (el agua) es una simple membrana (principalmente las agallas), este hecho puede darnos una idea de la importancia que tiene cualquier parámetro físico-químico del medio acuático.

Agua, el H2O tal como la hemos estudiado en el colegio, no existe en la naturaleza y esto se debe a

su cualidad como disolvente, por lo que su composición dependerá del trayecto que haya recorrido, ya sea a través de la atmósfera, o sobre la tierra por vía superficial o subterránea. En las aguas naturales que están a nuestra disposición, alrededor de un 95% de todas las sustancias disueltas son iones de cloruros, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, estos con carga negativa, y calcio, potasio, sodio y magnesio con carga positiva. Otros iones como nitratos, fosfatos, silicatos y cobre, cinc, yodo, etc, constituyen el 5% restante de todo lo que puede estar disuelto en las aguas naturales. La concentración de dichos iones determina dos caracteres importantísimos del agua: DUREZA y salinidad.

Este trabajo está dividido en dos partes. En esta primera intentaré aclarar dos temas: ¿qué es la dureza del agua? y ¿qué influencia tiene la dureza sobre los peces y las plantas? En la segunda entrega tratará cómo podemos medir, aumentar y disminuir la dureza.

¿QUE ES LA DUREZA?

Por regla general, la palabra dureza en relación con las aguas naturales se emplea para expresar la concentración de ciertas sales alcalino-térreas (solo de calcio y magnesio), sin tener en cuenta que el sodio, potasio bario y el estroncio, o el hierro, el cobre, el cinc y otros iones metálicos también pueden ser un índice de la dureza del agua (esto se debe a que normalmente estos elementos están en cantidades tan insignificantes, que no tienen influencia real en la dureza).

De los cationes disueltos en agua el mas significativo es el calcio, pues su concentración

supera entre 3 y 10 veces la del magnesio, ambos pueden estar presentes principalmente como carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, silica-tos, boratos y fosfatos. El conjunto de todas las sales disueltas en el agua se llama dureza total, que, a su vez, es la suma de la dureza temporal o carbonatada, representada por aquellas sales (carbonatos y bicarbonatos) que se pueden eliminar (depositadas de forma insoluble) por medio de una simple ebullición, y la dureza permanente, que reúne aquellas sales que no son eliminadas por la ebullición (principalmente sulfa-tos y fosfasulfa-tos).

Desgraciadamente, los químicos de los distintos países no se han puesto de acuerdo para fijar una medida universal, y es por esta razón que a veces el aficionado en acuariofilia se hace un lío. En principio voy a explicar cada símbolo relacionado con la dureza del agua y, a continuación, daré una tabla para convertirlos de uno a otro sistema. dH = deutscheharte = grado de dureza

DH = degrees of hardness = grado de dureza GH = Gesamtharte = dureza total

KH = Karbonatharte = dureza carbonatada o temporal

NKH= Nicht Karbonatharte = dureza no carbonatada o permanente

Hay que saber que la dureza se expresa por medio de los "grados hidrométricos" en los cuales las sales de magnesio se cuentan como sales de calcio debido a su menor proporción y a la escasa diferencia de sus pesos moleculares.

En U.S.A.: 1 grado de dureza representa 1 grain (0,0648 gr.) por un galón USA (3,78 l.) de carbonato de calcio o, dicho de otra forma, 17,2 ppm. de

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2 carbonato de calcio, o sea 9,6 mg/l. de óxido de

calcio.

En Inglaterra: 1 grado de dureza representa 1 grain (0,0648 gr.) por un galón imperial (4,541 l.) de carbonato de calcio o sea, 14,3 ppm de carbonato de calcio. Los ingleses han elegido el símbolo de Hº ingl. o grado CLARK para su forma de medir.

En Francia: 1 grado de dureza representa 10 ppm de carbonato de calcio y han elegido el símbolo de THº (Titre Hidrometric) para su medición.

Por último, en Alemania: 1 grado de dureza representa 17,9 ppm de carbonato de calcio o sea 10 mg/l de óxido de calcio, y emplean el símbolo dHº para su medición.

Nosotros, para evitar cualquier confusión, emplearemos la terminología internacional de "ppm" (partes por millón, que equivalen a miligramos de sustancia por litro de agua). Para las personas que estén acostumbradas a trabajar con un determinado grado de dureza, la siguiente tabla puede ser de utilidad para efectuar las conversiones.

CUADRO DE CONVERSIÓN ENTRE DISTINTAS

MEDIDAS DEL GRADO DE DUREZA TOTAL ──────────────────────────────────── ──────────────────────────

grado grado grado grado francés alemán inglés U.S.A ──────────────────────────────────── ────────────────────────── Grado francés 1 0,56 0,7 0,58 Grado alemán 1,79 1 1,25 1,04 Grado inglés 1,43 0,80 1 0,83 Grado U.S.A 1,72 0,96 1,2 1 1 ppm (mg/l) 0,1 0,056 0,07 0,058 Hay otra manera de explicar la dureza, y esta va mejor para aquella gente que no quiere complicarse la vida. Sin hablar de grados ni mediciones, podemos establecer una relación directa entre la dureza y la presencia, en una gama bastante amplia, de carbonato de calcio. Agua MUY BLANDA = 0 - 90 ppm CaCO3

Agua BLANDA =90 -180 ppm CaCO3 Agua DURA =180 -360 ppm CaCO3 Agua MUY DURA =360 -540 ppm CaCO3 Agua EX DURA = +de 540 ppm CaCO3

A estas alturas, debo poner en conocimiento de aquellos aficionados que tienen mas ganas de ser acuariólogos que acuariófilos, que los términos de dureza total y dureza temporal están ya en desuso en química y solo somos los acuariófilos quienes los seguimos usando. Actualmente, la dureza total es llamada: "SUMA DE TIERRAS ALCALINAS" y la dureza temporal recibe el nombre de: "CAPACIDAD DE ENLACE ACIDO", o, aún mas correctamente, "Capacidad ácida hasta pH 4,3". Esto explica mejor el concepto de reserva alcalina que influye

en el pH, y es la base de los medidores de KH que comentaremos mas adelante.

Foto: Ángel Garvía.

Otro lío que los aficionados en acuariofilia tenemos con el tema de la dureza, parte de la base que somos seguidores de una química antigua, de una época en que todo era a base del "supongamos". Voy a explicar esto un poco mas claro:

Se supone que la dureza total (GH) = dureza temporal (KH) + dureza permanente (NKH), y se supone que la dureza temporal es: carbonato de calcio + carbonato de magnesio. Pero en la práctica, para determinar la dureza temporal, se miden carbonatos (CO3=) y bicarbonatos (HCO3-) y se los expresa como si todos fuesen carbonatos de calcio. Por esta simple gracia en muchas ocasiones la dureza temporal (KH) por sí sola puede ser superior a la dureza total (KH + NKH), por la sencilla razón de que en un agua con mas cantidad de carbonatos y/o bicarbonatos de sodio (por ejemplo) y muy poca cantidad de otras sales, como por ejemplo sulfato de magnesio SO4Mg, se produce la situación de que estamos en un medio en que no hay calcio y, sin embargo,

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3 tenemos un KH alto expresado como carbonato

de calcio y un GH bastante bajo dado por el sulfato de magnesio, pero expresado como carbonato de calcio...

La razón de comentar todo esto no consiste en liar aún más el tema, si no tan solo que sepáis que cuando se habla de grado de dureza como cantidad de carbonato de calcio, esto es solo una forma de expresar la concentración salina y no necesariamente debe existir calcio en el medio. A pesar de todo esto, los parámetros de GH y KH, con sus limitaciones, cumplen con más del 80% de los requisitos de un aficionado de hasta un nivel semi-alto, pero, como hemos visto, no son parámetros exactos y absolutos. Hay otros métodos complementarios para la medición de las sales o iones disueltos en agua que, para el mantenimiento y/o la crianza de algunas especies delicadas, resultan fundamentales. Lo más usual es medir la conductividad del agua mediante un voltímetro muy sensible llamado conductímetro, cosa que en otra ocasión explicaré.

DUREZA DE AGUA y su influencia sobre los peces La dureza del agua afecta principalmente a los peces en su mecanismo de osmorregulación. Tanto para los que viven en agua dulce como en agua de mar existe una diferencia entre la concentración de sales del medio y la de los líquidos corporales. Dado que los peces están separados de ese medio por membranas, muy finas especialmente en la zona de las branquias, por ley natural (osmosis) hay una constante tendencia al intercambio de sales y agua entre el cuerpo del pez y el agua que lo rodea.

Foto: Ángel Garvía.

En el caso de los peces de agua dulce, el líquido corporal tiene una concentración de sales superior a la del agua que lo rodea, por lo que la tendencia natural es: entrada de agua y pérdida de sal en los tejidos. Los peces de agua dulce, para contrarrestar esta acción, ejercitan los riñones produciendo grandes cantidades de orina diluida (250 cm3 por kilo de peso al día) reabsorbiendo las sales principalmente por células especiales situadas en las branquias.

Los huevos de los peces poseen un medio interno con alta concentración de sales, por esta razón es que en ocasiones en que la concentración de sales en el acuario es muy baja, el agua se introduce en el interior de los huevos, y el aficionado observa como se hinchan, llegando a romperse. El mismo problema puede presentarse, aún mas rápidamente, en los espermatozoides por ser estos mucho mas delicados (de aquí viene la importancia de la dureza de agua especialmente en la fase de la reproducción).

Una dureza incorrecta significa un proceso de osmorregulación diferente al que el pez está capacitado, y a pesar de que la mayoría de los peces de agua dulce tienen la capacidad de adaptarse a un medio diferente hay que destacar su esfuerzo físico al tener que luchar continuamente contra una alteración biológica. La dureza del agua también incide en la regulación del nivel de calcio en la sangre. En los peces, una dureza excesiva (según la especie) principalmente afecta a los órganos sexuales y puede llegar a la calcificación de los ovarios, bloqueo de los oviductos, calcificación de los tegumentos de los huevos, etc. Por el lado opuesto, ante una dureza demasiado baja (según la especie), es posible que los huevos no lleguen a formarse por no poder endurecerse.

En general, las diversas especies de peces tienen diferente resistencia a los cambios de dureza del agua, pero la mayoría pueden adaptarse, poco a poco, a una dureza distinta a la de su hábitat. No obstante, lo mas seguro es que estén sujetos a un stress antinatural que impedirá un óptimo rendi-miento en cuanto al crecirendi-miento, reproducción y resistencia a las enfermedades.

DUREZA DE AGUA y su influencia sobre las plantas Los efectos de la dureza del agua sobre las plantas acuáticas pueden ser directos o indirectos. la dureza de agua, o sea los minerales disueltos que en general son calcio y magnesio, constituye uno de los elementos importantes para un crecimiento óptimo de las plantas. A pesar de que en períodos largos la mayoría de las plantas se acostumbran paulatinamente a un rango relativamente amplio de dureza, concentraciones muy elevadas de

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4 estos minerales terminan por impedir su

crecimiento (ya que esto impide la absorción de otros nutrientes).

Foto: Ángel Garvía.

El exceso de calcio se manifiesta como una película blanca por encima de las hojas que les impide un correcto funcionamiento de su metabolismo. El exceso de magnesio impide la absorción de otros oligoelementos y la planta enferma por carencia, por ejemplo, de hierro (aunque esté presente en suficiente cantidad). La falta de dichas sales en agua o un nivel excesivamente bajo de ellas impide el crecimiento óptimo de las plantas, dependiendo su gravedad de la especie y el nivel de carencia.

La dureza (carbonatada) tiene una relación directa con el pH, y a través de esta relación puede influir también de manera indirecta sobre las plantas. Por ej. en un agua con una dureza elevada, el crecimiento de las plantas que absorben materiales nutritivos a través de las raíces se ve perjudicado ya que las plantas, por un

complejo proceso, producen un campo ácido en torno de sus raíces que les sirve de ayuda en los intercambios iónicos y la absorción de materiales nutritivos; si la dureza es muy alta, los ácidos producidos se neutralizan y la planta, aún en un medio rico en material nutritivo, ¡muere de hambre!

También la dureza del agua, concretamente los bicarbonatos (HCO3) y carbonatos (CO3) pueden suministrar el carbono (nutriente esencial) necesario para el desarrollo de las plantas.

NOTA: Las plantas acuáticas pueden cubrir sus necesidades de carbono de las siguientes maneras:

a). por medio de las moléculas de ácido carbónico (CO3H2)

b). por medio del anhidrido carbónico disponible (CO2)

c). por medio de los carbonatos (CO3) d). por medio del bicarbonato (CO3H).

RESPUESTA DE LAS BRANQUIAS DE LOS PECES A LOS CAMBIOS DE SALINIDAD DEL MEDIO El epitelio branquial no solo es activo en el

intercambio gaseoso, sino que además constituye el punto central de la lucha entre los peces y su medio ambiente, osmóticamente diferente de sus líquidos corporales.

En este epitelio existen unas células, llamadas "células de cloruro”, que poseen una gran cantidad de enzimas relacionadas con el transporte activo de sal, y que constituyen el principal lugar del intercambio iónico activo en las branquias. Pese a su nombre, no solo se encargan del transporte de cloruros, sino también de otros iones, como H+, sodio (Na+), potasio (K+), amonio (NH4+) y bicarbonato (CO3H-).

La dirección del transporte de sales a través del epitelio branquial cambia según las especies sean de agua dulce o de agua de mar, y también cambia en aquellas especies que migran entre agua dulce y agua marina.

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