Der pH-Wert ist eine wichtige Größe, die die chemischen Bedingungen einer Lösung widerspiegelt. Der pH-Wert kann die Verfügbarkeit von Nährstoffen, biologische Funktionen, mikrobielle Aktivität und das Verhalten von Chemikalien steuern. Daher ist die Überwachung oder Kontrolle des pH-Werts von Boden, Wasser und Lebensmitteln oder Getränken für eine Vielzahl von Anwendungen wichtig.

Landwirtschaft und Gartenbau

Der Boden ist ein komplexes System mit vielen verschiedenen Faktoren, die vom pH-Wert des Bodens beeinflusst werden, wie mikrobielle Aktivität, Pilzwachstum, Verfügbarkeit von Nährstoffen und Wurzelwachstum.

Unter sauren Bedingungen werden viele Mineralien im Boden löslich, wodurch giftige Metalle wie Aluminium freigesetzt werden. Einige Nährstoffe, wie Phosphor und Molybdän, werden bei niedrigeren pH-Werten weniger verfügbar. Unter alkalischen (basischen) Bedingungen kann der Boden einen Mangel an Nährstoffen wie Zink, Kupfer, Eisen, Mangan, Bor und Phosphor aufweisen.

Die meisten Pflanzen gedeihen am besten im pH-Bereich von etwa 6,0 bis 7,0, da in diesem Bereich die meisten Nährstoffe verfügbar sind. Einige Pflanzen bevorzugen jedoch saurere oder basischere Bedingungen, wie z.B. Heidelbeeren (4,0-6,0) oder Hyazinthen (6,5-7,5).

Wenn der pH-Wert des Bodens außerhalb des gewünschten Bereichs liegt, kann der pH-Wert durch Zugabe von saurem (z.B. nativer Schwefel) oder basischem (z.B. Kalk) Material in den Boden verändert werden. Um den pH-Wert eines sauren Bodens durch Kalkung zu korrigieren, muss eine Analyse des austauschbaren Säuregehalts durchgeführt werden, damit die erforderliche Kalkmenge berechnet werden kann.

Aquakultur und aquatische Ökosysteme

Wasser mit einem zu niedrigen oder zu hohen pH-Wert kann für Fische und andere Wasserlebewesen schädlich sein. Bei einem niedrigen pH-Wert können giftige Metalle wie Aluminium in größeren Konzentrationen ins Wasser gelangen, einige stickstoffhaltige Chemikalien werden giftiger, und die Stoffwechselprozesse der Fische können weniger effizient ablaufen. Wasser mit einem pH-Wert unter 5 kann die Fortpflanzung hemmen oder zum Tod führen, wobei Jungfische und andere Wasserorganismen besonders empfindlich sind. Wasser mit einem pH-Wert unter 6,5 kann das Wachstum hemmen.

Bei hohen pH-Werten (wie >9) werden die meisten Ammoniumionen in Ammoniak umgewandelt, das für Fische giftig ist. Dieses Problem verschärft sich bei höheren Temperaturen. Wasser mit einem pH-Wert zwischen 9 und 10 hemmt das Wachstum, und Wasser mit einem pH-Wert von 11 oder höher tötet Fische.

Der pH-Bereich von 6,5-9 ist für die meisten Fische akzeptabel. In Aquarien und anderen geschlossenen Wassersystemen ist es wichtig, dass das Wasser ausreichend gepuffert ist (normalerweise mit Bikarbonat- und Karbonationen), um wilde Schwankungen des pH-Wertes zu verhindern.

Wasseraufbereitung

Ob bei der Aufbereitung von Trinkwasser oder Abwasser, der pH-Wert ist wichtig. Der pH-Wert des Trinkwassers sollte zwischen 6,5 und 8,5 liegen. Trinkwasser mit einem zu niedrigen pH-Wert kann die Rohre zersetzen, so dass giftige Metalle wie Kupfer und Blei in die Wasserversorgung gelangen können. Wasser mit einem zu hohen pH-Wert hat einen unangenehmen Geschmack, und die Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln wie Chlor wird vermindert.

Bei der Abwasserbehandlung (z. B. von Abwässern oder Industrieabfällen) wird der pH-Wert so gesteuert, dass die gewünschten chemischen oder mikrobiellen Reaktionen so effizient wie möglich ablaufen. Die Betreiber überwachen und regulieren den pH-Wert sorgfältig, um auf sich ändernde chemische oder mikrobiologische Bedingungen zu reagieren.

Schwimmbadpflege

Schwimmbäder haben in der Regel pH-Werte im Bereich von 7,2 bis 7,8. Ist der pH-Wert zu hoch, wird die Wirksamkeit des Chlordesinfektionsmittels zu gering, wodurch das Becken anfällig für Algenwachstum wird und Viren und Bakterien nicht mehr wirksam abgetötet werden können. Ist der pH-Wert zu niedrig, reizt das Wasser Augen und Nase und kann Putz oder Metalloberflächen angreifen.

Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie wird der pH-Wert gemessen, um die Qualität zu prüfen, die mikrobielle Aktivität zu kontrollieren, den Geschmack und andere Eigenschaften zu steuern und die Haltbarkeit der Lebensmittel zu verlängern. Bei Milch wird der pH-Wert auf Verunreinigungen oder Infektionen geprüft. Der pH-Wert wird auch durch die Säuerung von Milch und die Reifung von Sahne beeinflusst, und der pH-Wert bestimmt, ob Käse weich oder hart wird. Der pH-Wert des Rahms bestimmt auch, ob die Butter sauer oder süß ist. Bei der Herstellung von Joghurt wird der pH-Wert von Sauermilch niedrig gehalten, um ein günstiges Milieu für eine angemessene mikrobielle Aktivität zu schaffen.

Der pH-Wert von Lebensmitteln wird auch zur Überwachung ihrer Qualität verwendet. Ein zu hoher pH-Wert kann beispielsweise auf verdorbenes Fleisch hinweisen.

Bei vielen Lebensmitteln muss der pH-Wert in einem engen Bereich gehalten werden, damit das Lebensmittel über einen längeren Zeitraum haltbar gemacht werden kann. So wird zum Beispiel Brotteig angesäuert, um die Haltbarkeit des Brotes zu verlängern, ebenso wie Saucen wie Mayonnaise. Bei der Konservierung von säurearmen Lebensmitteln (mit einem pH-Wert < von 4,6) muss besonders darauf geachtet werden, dass bakterielle Sporen abgetötet werden, da sie bei einem pH-Wert von über 4,6 wachsen und Botulismus verursachen können.

Brauerei und Weinherstellung

Wie bei anderen Prozessen, bei denen mikrobielle Aktivität eine Rolle spielt, beeinflusst der pH-Wert viele verschiedene Aspekte des Bierbrauprozesses. Insbesondere steuert der pH-Wert der Maische das Verhalten verschiedener Enzyme, die beim Brauen verwendet werden, und er sollte bei den meisten Maischen zwischen 5,3 und 5,8 liegen.

Der pH-Wert von Wein muss niedrig gehalten werden, um zu verhindern, dass Bakterien den Wein abbauen. Weine mit einem niedrigeren pH-Wert reifen langsamer und sind weniger anfällig für Verderb. Der pH-Wert des Weins beeinflusst auch seinen Geschmack, da säurehaltigere Weine eher trocken sind. Die pH-Werte von Weinen liegen in der Regel zwischen 3,0 und 4,0, wobei Weißweine in der Regel niedrigere pH-Werte als Rotweine aufweisen.