เหตุใด pH จึงมีความสำคัญ

pH เป็นปริมาณที่สำคัญที่สะท้อนถึงสภาพทางเคมีของสารละลาย พีเอชสามารถควบคุมความพร้อมของสารอาหาร หน้าที่ทางชีวภาพ กิจกรรมของจุลินทรีย์ และพฤติกรรมของสารเคมี ด้วยเหตุนี้ การตรวจสอบหรือควบคุมกรด-ด่างของดิน น้ำ และอาหารหรือเครื่องดื่มจึงมีความสำคัญต่อการใช้งานที่หลากหลาย

ประโยชน์และความสำคัญของ pH

1.เกษตรกรรมและการทำสวน

ดินเป็นระบบที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ มากมายที่ได้รับผลกระทบจากค่าความเป็นกรด-ด่างของดินเช่น กิจกรรมของจุลินทรีย์ การเติบโตของเชื้อรา ความพร้อมของสารอาหาร และการเจริญเติบโตของราก

ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดแร่ธาตุหลายชนิดในดินจะละลายได้ และปล่อยโลหะที่เป็นพิษออกมาเช่น อะลูมิเนียม สารอาหารบางชนิด เช่น ฟอสฟอรัสและโมลิบดีนัม จะหาซื้อได้น้อยลงเมื่อค่าพีเอชต่ำลง ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง (เบส) ดินอาจขาดสารอาหารเช่น สังกะสี ทองแดง เหล็ก แมงกานีส โบรอน และฟอสฟอรัส

พืชส่วนใหญ่มักจะทำเจริญเติบโตได้ดีที่สุดในดินที่มีช่วงกรด-ด่างประมาณ 6.0 ถึง 7.0 ซึ่งเป็นช่วงที่มีสารอาหารมากที่สุด อย่างไรก็ตาม พืชบางชนิดชอบสภาวะที่เป็นกรดหรือเป็นด่างมากกว่า เช่น บลูเบอร์รี่ (4.0-6.0) หรือผักตบชวา (6.5-7.5)

เมื่อดินอยู่นอกช่วงที่ต้องการ พีเอชของดินสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเติมวัสดุที่เป็นกรด (เช่น กำมะถันตามธรรมชาติ) หรือสารพื้นฐาน (เช่น มะนาว) ลงในดิน ในการแก้ไขค่า pH ของดินที่เป็นกรดโดยการใส่ปูน ต้องทำการวิเคราะห์ความเป็นกรดแบบแลกเปลี่ยนได้ เพื่อให้สามารถคำนวณปริมาณปูนขาวที่ต้องการได้

2.การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและระบบนิเวศทางน้ำ

น้ำที่มีค่าความเป็นกรด-ด่างที่ต่ำหรือสูงเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อปลาและสัตว์น้ำอื่นๆ น้ำที่เป็นกรดจะเกิดโลหะที่เป็นพิษเช่นอลูมิเนียมสามารถเข้าไปในน้ำได้ในระดับความเข้มข้นที่มากขึ้น สารเคมีที่มีไนโตรเจนบางชนิดจะเป็นพิษมากขึ้น และกระบวนการเผาผลาญของปลาจะมีประสิทธิภาพน้อยลง

น้ำที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5 สามารถยับยั้งการสืบพันธุ์หรือนำไปสู่ความตาย และปลาอ่อนและสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ มีความอ่อนไหวเป็นพิเศษ น้ำที่มีค่าพีเอชต่ำกว่า 6.5 สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตได้

น้ำที่เป็นด่าง (เช่น >9) ไอออนของแอมโมเนียมส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นแอมโมเนีย ซึ่งเป็นพิษต่อปลา ปัญหานี้แย่ลงด้วยอุณหภูมิที่สูงขึ้น น้ำที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 9 ถึง 10 จะมีแนวโน้มยับยั้งการเจริญเติบโต และน้ำที่มีค่า pH 11 ขึ้นไปจะฆ่าปลา

ช่วง pH 6.5-9 เป็นที่ยอมรับสำหรับปลาส่วนใหญ่ ในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำและระบบน้ำปิดอื่น ๆ สิ่งสำคัญคือต้องบัฟเฟอร์น้ำเพียงพอ (โดยปกติกับไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตไอออน) เพื่อป้องกันไม่ให้ pH แกว่งตามธรรมชาติ

3.การบำบัดน้ำ

ไม่ว่าจะในการบำบัดน้ำดื่มหรือน้ำเสีย ค่า pH เป็นสิ่งสำคัญ ค่า pH ของน้ำดื่มควรอยู่ระหว่าง 6.5 ถึง 8.5 น้ำดื่มที่มีค่า pH ต่ำสามารถทำให้ท่อเสื่อมสภาพได้ ทำให้เกิดโลหะที่เป็นพิษ เช่น ทองแดง และนำไปสู่การชะล้างลงสู่แหล่งน้ำ น้ำที่มีค่า pH สูงเกินไปจะมีรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ และประสิทธิภาพของสารฆ่าเชื้อเช่นคลอรีนจะลดลง

ในการบำบัดน้ำเสีย (เช่น น้ำเสียหรือของเสียจากอุตสาหกรรม) ค่า pH จะถูกควบคุมเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีหรือจุลินทรีย์ที่ต้องการดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบและปรับ pH อย่างระมัดระวังเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือทางจุลชีววิทยา

4.การบำรุงรักษาสระว่ายน้ำ

สระว่ายน้ำมักจะมีค่า pH ในช่วง 7.2 ถึง 7.8 หากค่า pH สูงเกินไป ประสิทธิภาพของสารฆ่าเชื้อคลอรีนจะต่ำเกินไป ทำให้สระน้ำมีความอ่อนไหวต่อการเจริญเติบโตของสาหร่ายและป้องกันไม่ให้ฆ่าเชื้อไวรัสและแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ หาก pH ต่ำเกินไป น้ำจะระคายเคืองต่อตาและจมูก และอาจกัดกร่อนพื้นผิวปูนหรือโลหะ

5.อุตสาหกรรมอาหาร

ในอุตสาหกรรมอาหาร วัดค่า pH เพื่อทดสอบคุณภาพ เพื่อควบคุมกิจกรรมของจุลินทรีย์ ควบคุมรสชาติและคุณสมบัติอื่นๆ และเพื่อยืดอายุการเก็บของอาหาร ในนมจะมีการทดสอบ pH เพื่อตรวจหาสิ่งสกปรกหรือการติดเชื้อ ค่า pH ยังได้รับผลกระทบจากการเปรี้ยวของนมและการสุกของครีม และค่า pH เป็นตัวกำหนดว่าชีสจะนิ่มหรือแข็ง

ค่า pH ของครีมยังกำหนดว่าเนยจะเปรี้ยวหรือหวาน สำหรับการผลิตโยเกิร์ต ค่า pH ของนมที่เพาะเลี้ยงจะต่ำเพื่อรักษาสภาพแวดล้อมที่พึงประสงค์สำหรับกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่เหมาะสม

ค่า pH ของอาหารยังใช้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของอาหารอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ค่า pH ที่สูงเกินไปอาจบ่งชี้ว่าเนื้อสัตว์เสื่อมโทรม

สำหรับอาหารหลายชนิด ค่า pH จะต้องอยู่ในช่วงแคบเพื่อให้สามารถถนอมอาหารไว้ได้นานขึ้น ตัวอย่างเช่น แป้งสำหรับอบขนมปังถูกทำให้เป็นกรดเพื่อยืดอายุขนมปัง เช่นเดียวกับซอสต่างๆ เช่น มายองเนส เมื่อบรรจุอาหารที่มีกรดต่ำ (ที่มีค่า pH < 4.6) ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการฆ่าเชื้อสปอร์ของแบคทีเรีย เพราะพวกมันสามารถเติบโตได้เมื่อ pH มากกว่า 4.6 ซึ่งอาจทำให้เกิดโรคโบทูลิซึม

6.การผลิตเบียร์และการผลิตไวน์

เช่นเดียวกับกระบวนการอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของจุลินทรีย์ ค่า pH มีผลต่อกระบวนการกลั่นเบียร์ในแง่มุมต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่า pH ของการบดจะควบคุมพฤติกรรมของเอนไซม์หลายชนิดที่ใช้ในการกลั่น และควรอยู่ระหว่าง 5.3 ถึง 5.8 สำหรับส่วนผสมส่วนใหญ่

ค่าความเป็นกรด – ด่างของไวน์ต้องอยู่ในระดับต่ำเพื่อป้องกันไม่ให้แบคทีเรียย่อยสลายไวน์ ไวน์ที่มีค่า pH ต่ำจะมีแนวโน้มที่จะสุกช้ากว่าและไวต่อการเน่าเสียน้อยลง ค่า pH ของไวน์ก็ส่งผลต่อรสชาติเช่นกัน เนื่องจากไวน์ที่มีความเป็นกรดมากกว่ามักจะแห้ง ค่า pH สำหรับไวน์มักจะอยู่ในช่วง 3.0 ถึง 4.0 และไวน์ขาวมักจะมีค่า pH ต่ำกว่าไวน์แดง