Le pH de l’eau en aquarium et comment le modifier ?

Parmi les paramètres physico-chimiques de l’eau avec lesquels les aquariophiles doivent se familiariser dès leur apprentissage, le pH n’est pas le moins mystérieux.

Il faut bien convenir que son symbole déroute, tout comme son étrange mode de variation qui fait qu’un écart d’une unité représente en réalité une modification beaucoup plus importante qu’il ne pourrait y paraître au premier abord.

Définition du pH

Le terme pH est l’abréviation de « potentiel hydrogène ». Ce paramètre est utilisé pour évaluer l’acidité ou l’alcalinité d’une solution. Comme son nom l’indique, il est directement lié à la teneur en hydrogène du milieu, ou plus précisément à sa concentration en ions hydrogène H+, selon une formule mathématique assez rébarbative pour les non initiés.

(Pour les autres, la valeur du pH correspond au cologarithme décimal de la concentration en ions H+). Plus cette concentration est importante, plus le pH est bas et plus l’eau est acide.

A l’inverse, moins elle contient d’ions H+ plus le pH d’une eau est élevé donc plus elle est basique ou alcaline. Une molécule d’eau, de formule H2O, est en réalité composée d’un nombre égal d’ions H+ et d’ions hydroxyde OH-.

Lorsqu’elle est totalement pure, telle qu’on peut l’obtenir par bidistillation, l’eau renferme ces deux ions en concentration équivalente. Elle est alors dite neutre, terme qui correspond à une valeur de 7 sur l’échelle du pH. Si les ions H+ dominent sur les ions OH- elle devient acide et son pH est inférieur à 7. Dans le cas contraire elle est basique et son pH est supérieur à 7.

Les valeurs du pH varient entre 1 et 14. La valeur de 1 correspond à un milieu très acide, comme par exemple le vitriol pur, alors que la valeur de 14 représente un milieu très alcalin comme la soude caustique.

Le calcul du pH faisant intervenir les logarithmes décimaux, toute modification d’une unité représente une multiplication ou une division par dix de l’acidité. Ainsi une eau de pH 6 est dix fois plus acide qu’à pH 7 et dix fois plus alcaline qu’à pH 5.

Pour un écart de deux points le rapport est de 100 et pour trois points il est de 1000. Ce mode de variation permet de comprendre l’incidence que peut avoir un faible écart du pH, même s’il n’est que de quelques dixièmes.

Le pH de l’eau de conduite

L’eau possède le pouvoir de dissolution très important et se trouve de ce fait capable de s’associer très facilement avec d’autres molécules entrant à son contact, pour former ce que les chimistes appellent une solution aqueuse. Son équilibre chimique est alors modifié, tout comme sa teneur en ions H+ ou OH- et par conséquent son pH.

En s’évaporant pour former les nuages, elle se débarrasse de tous les sels minéraux qu’elle renferme. Mais lorsqu’elle retombe en pluie et ruisselle sur les sols et les roches, elle se charge à nouveau et s’acidifie donc de manière plus ou moins importante selon les couches atmosphériques et les terrains qu’elle traverse.

Au contact du gaz carbonique (CO2) contenu dans l’atmosphère, elle se charge par exemple en acide carbonique. C’est ce phénomène qui est à l’origine des pluies acides, au-dessus des sites où l’air est fortement chargé en CO2.

A l’inverse elle devient alcaline au contact d’un terrain calcaire. Ses modifications ne s’arrêtent pas là puisque la pollution du sol due aux rejets agricoles et industriels modifie encore sa nature chimique.

Avant d’arriver chez les particuliers elle subit toute une série de contrôles et de traitements et même si les sociétés de distribution ont l’obligation de fournir une eau neutre et propre à la consommation, la composition de celle qui jaillit des robinets est bien éloignée de la formule de base H2O.

pH et titre alcalimétrique complet

La présence dans une eau d’ions carbonates (CO32-) et hydrogénocarbonates (HCO3-), autrefois appelés bicarbonates, est caractérisée par son titre alcalimétrique complet ou TAC. Dans le langage courant ils caractérisent la teneur d’une eau en calcaire.

Ces ions jouent un rôle sur le pH puisque les hydrogénocarbonates réagissent avec les ions H+ pour former de l’acide carbonique, qui se décompose ensuite en gaz carbonique et en eau.

Cette réaction qui consomme les ions H+ a donc pour conséquence d’éviter une montée du pH de l’eau. On caractérise ce phénomène en disant que les hydrogénocarbonates ont un pouvoir tampon sur le pH, puisqu’ils l’empêchent de varier de façon trop importante.

Le pH d’un aquarium au TAC élevé a de ce fait beaucoup moins de risques de se modifier brusquement. Par contre, le pH d’une eau au titre alcalimétrique complet très bas est plus instable et doit être contrôlé plus souvent.

Mesurer le pH

Le pH doit être mesuré de façon très régulière durant la phase de mise en route d’un aquarium, puis de façon plus espacée lorsque le milieu s’est stabilisé et qu’aucun problème n’est détecté. Les tests colorimétriques sont peu onéreux et donnent une bonne indication si leur mode d’emploi est respecté.

Plus cher à l’achat mais également plus précis et permettant une lecture directe, les pH-mètres électroniques doivent toutefois être régulièrement nettoyés et étalonnés à l’aide de solutions témoins.

Pour faire une comparaison valable entre deux mesures relevées sur un même aquarium, il est important de toujours opérer au même moment de la journée, en particulier dans un bac planté.

De par le mécanisme de la photosynthèse, les végétaux absorbent en effet du gaz carbonique pendant la journée pour en libérer au cours de la nuit.

Ce composé qui s’associe à l’eau pour former de l’acide carbonique provoque de ce fait des variations de l’acidité sur une durée de 24 heures. L’eau sera ainsi toujours plus acide au matin, alors que le CO2 commence tout juste à être consommé par les plantes.

Le pH en aquarium

Un aquarium n’est rien d’autre qu’un milieu aquatique reconstitué à une très petite échelle et à ce titre il ne déroge pas à la règle générale qui régit les phénomènes naturels.

Ce biotope miniature est en permanence le siège d’interactions et de réactions chimiques et biochimiques, dont les conséquences sont d’autant plus visibles que le volume est réduit.

Il est de ce fait très peu utile, voire dangereux, de mesurer le pH de son eau de conduite pour en déduire celui qui pourrait régner dans un bac rempli de cette même eau. Le pH d’un aquarium est le fruit d’un fragile équilibre qui fait intervenir de nombreux paramètres tels que la nature du décor et des équipements techniques ou encore l’identité et le nombre des espèces maintenues.

Il dépend entre autres de la teneur en ions hydrogénocarbonates qui tend à le faire monter, et de celle du gaz carbonique dissous qui tend à le faire baisser.

L’acidité du milieu dépend par exemple de la quantité de gaz carbonique présent. Ce composé est libéré par la respiration des plantes et des poissons, ou introduit volontairement pour favoriser la croissance des végétaux. Tout comme dans la nature, sa réaction avec l’eau produit de l’acide carbonique qui fait baisser le pH.

En aquariophilie d’eau douce, le pH ne varie que sur une très faible portion de l’échelle globale, soit dans la très grande majorité des cas entre 6 et 8 ce qui correspond respectivement à un milieu légèrement acide et légèrement basique.

C’est dans cette fourchette de valeurs que le milieu aquatique est propice à la vie, même si certaines espèces vivant dans des conditions beaucoup plus drastiques ont été découvertes voilà quelques années dans des grottes d’Europe Centrale.

La valeur du pH de l’eau d’un aquarium conditionne de manière très directe la nature des espèces qui peuvent y être maintenues et la moindre variation, quelle qu’en soit la cause, suffit bien souvent à expliquer une hécatombe.

Chaque poisson ne peut en effet survivre que dans une gamme de pH très étroite, déterminée par les conditions de vie que lui-même ou ses ancêtres connaissaient dans leur biotope naturel.

Cette affirmation ouvre la voie à l’un des grands préceptes de l’aquariophilie, selon lequel il faut adapter le milieu de vie aux espèces que l’on souhaite maintenir et non pas l’inverse, c’est à dire obliger ses hôtes à s’acclimater aux conditions qui leur sont proposées. Plus les caractéristiques du milieu s’écartent de sa zone de tolérance et plus l’animal devient sensible au stress et aux maladies, ce qui abrège sa durée de vie.

Modifier le pH

Les aquariophiles qui souhaitent héberger des poissons aux besoins trop éloignés des conditions qu’ils peuvent leur offrir sont alors contraints de modifier le pH de l’eau de leur aquarium.

Les fabricants spécialisés en matériels aquariophiles proposent des produits permettant de modifier le pH d’un aquarium. Ils sont simples d’utilisation et sans danger, à condition de suivre les procédures et de renouveler l’opération à chaque changement d’eau.

Plusieurs autres méthodes permettent également d’acidifier une eau au TAC point trop élevé. La première consiste à introduire de la tourbe dans l’aquarium, sous forme d’une racine de tourbière, d’extrait liquide versé directement dans l’eau ou en introduisant de la tourbe solide dans le compartiment de filtration. Les acides humiques ainsi libérés permettent de faire baisser le pH de quelques dixièmes.

Ils vont également donner à l’eau une teinte ambrée caractéristique des biotopes de type amazonien, qui selon les cas peut aider à la reconstitution fidèle d’un milieu ou être considérée comme gênante.

Une fumure au gaz carbonique produit les mêmes effets, à cause de l’acide carbonique libéré. L’efficacité de cette technique dépend cependant de nombreux paramètres comme la densité de plantes, la température, la surface d’échange entre l’eau et l’atmosphère ou encore l’intensité du brassage.

Pour maîtriser totalement le procédé, il faut également prévoir dans ce cas l’acquisition d’une électrovanne régulant la diffusion du CO2 en fonction des besoins, déterminés par des relevés automatiques effectués par un pH-mètre.

L’utilisation directe d’une solution d’acide phosphorique est envisageable, mais elle doit être réalisée avec beaucoup de précautions. Il convient alors d’utiliser un goutte-à-goutte et de contrôler le pH avec un pH-mètre électronique durant toute l’opération.

Si le pH fort est dû à un TAC élevé, il est possible d’adoucir l’eau en la coupant avec de l’eau osmosée (lien hypertexte vers l’article sur l’osmose inverse), jusqu’à obtention de la valeur voulue.

Pour augmenter le pH, il faut à l’opposé relever la valeur du TAC. La méthode la plus simple dans ce cas consiste à introduire dans le bac des pierres calcaires.