pHは、溶液の化学状態を反映する重要な量です。 pHは、栄養素の利用可能性、生物学的機能、微生物の活動、および化学物質の挙動を制御することができます。 このため、土壌、水、食品または飲料製品の pH を監視または制御することは、さまざまな用途で重要です。

農業と園芸

土壌は、微生物の活動、菌類の増殖、栄養素の利用可能性、根の成長など、土壌 pH によって影響を受ける多くの異なる要素を含む、複合的なシステムです。

酸性条件下では、土壌中の多くのミネラルが溶け出し、アルミニウムなどの有毒金属が放出されます。 リンやモリブデンなど一部の栄養素は、pH値が低くなると利用しにくくなる。 アルカリ性(塩基性)の条件下では、亜鉛、銅、鉄、マンガン、ホウ素、リンなどの栄養素が欠乏します。

ほとんどの植物は、最も多くの栄養素が利用できる範囲である約6.0~7.0のpH領域で、うまくいく傾向があります。 しかし、ブルーベリー(4.0~6.0)やヒヤシンス(6.5~7.5)など、より酸性または塩基性の条件を好む植物もある。

土壌pHが望ましい範囲外である場合、酸性(例えば、原生イオウ)または塩基性(例えば、ライム)材料を土壌に加えることによってpHを変更することが可能である。 石灰によって酸性土壌のpHを修正するには、必要な石灰の量を計算できるように交換性酸性度分析を行う必要があります。

水産養殖と水生生態系

pHが低すぎたり高すぎる水は、魚や他の水生生物に害を与えることがあります。 pHが低いと、アルミニウムなどの有害金属がより高い濃度で水に入り、いくつかの窒素を含む化学物質がより有毒になり、魚の代謝過程が効率的でなくなる可能性があります。 pHが5以下の水は、生殖を阻害したり、死に至る可能性があり、特に幼魚やその他の水生生物は影響を受けやすいとされています。

高いpH値(>9など)では、ほとんどのアンモニウムイオンが魚にとって有毒なアンモニアに変換されます。 この問題は、温度が高くなると悪化します。 pH9~10の水は成長を阻害する傾向があり、pH11以上の水は魚を殺してしまう。

ほとんどの魚にとって、pH6.5~9の範囲は許容範囲である。 水族館やその他の閉じた水系では、pHの乱高下を防ぐために、水が十分に緩衝されていることが重要です(通常は重炭酸イオンと炭酸イオンで)

水処理

飲料水や廃水の処理のいずれにおいても、pHが重要です。 飲料水のpHは6.5から8.5の間であるべきです。 低pHの飲料水はパイプを劣化させ、銅や鉛などの有害金属を水道水に溶出させる可能性があります。

廃水処理(下水や産業廃棄物など)では、望ましい化学反応や微生物反応ができるだけ効率的に進むようにpHが制御されます。

スイミング プールのメンテナンス

スイミング プールの pH 値は通常 7.2 ~ 7.8 の範囲にあります。 pH が高すぎると、塩素消毒剤の効果が低くなり、プールに藻類が繁殖しやすくなり、ウイルスや細菌を効果的に死滅させることができなくなります。 pHが低すぎると、水は目や鼻に刺激を与えるようになり、しっくいや金属の表面を腐食させることがある。

食品産業

食品産業では、品質検査、微生物の活性制御、味やその他の特性の制御、食品の保存期間を延長するためにpHが測定される。 牛乳では、不純物や感染の有無を確認するためにpHが検査されます。 また、牛乳の酸味やクリームの熟成によってもpHは影響を受け、チーズが柔らかくなるか硬くなるかはpHによって決定される。 また、クリームのpHは、バターの酸味と甘みを決定する。 ヨーグルトの製造では、適切な微生物の活動に望ましい環境を維持するために、培養乳のpHは低く保たれます。

食品のpHは、その品質を監視するためにも使用されます。 例えば、高すぎるpHは劣化した肉を示すことがある。

多くの食品では、食品を長期間保存できるように、pHを狭い範囲内に保つ必要がある。 たとえば、パンを焼くときの生地は、パンの保存期間を延ばすために酸性化され、マヨネーズなどのソースもそうである。 低酸性食品(pH < 4.6)を缶詰にする場合、細菌の芽胞はpHが4.6より大きいときに増殖し、ボツリヌス中毒を引き起こす可能性があるので、殺菌には特に注意を払う必要があります

Brewing and winemaking 微生物活動を伴う他の工程と同様、pHはビール醸造工程の多くの異なる側面に影響します。 特に、マッシュのpHは醸造に使用されるいくつかの酵素の挙動を制御し、ほとんどのマッシュで5.3から5.8の間であるべきです。

ワインのpHは、バクテリアによるワインの劣化を防ぐために低く保たなければなりません。 pHが低いワインは熟成が遅くなる傾向があり、腐敗の影響を受けにくくなる。 また、ワインのpHは味にも影響し、酸味が強いワインは辛口になる傾向があります。 ワインのpH値は通常3.0から4.0の範囲にあり、白ワインは赤ワインよりもpH値が低い傾向にあります