Cálcio (Ca2+) e reserva alcalina (RA) são continuamente consumidos da água do aquário em processos químicos (abióticos) e bioquímicos (bióticos), que levam à formação de carbonato de cálcio (CaCO3). O magnésio (Mg2+) tem um comportamento químico diferente do cálcio. Apesar de ele, também, poder ser consumido em processos de precipitação biótica e abiótica de carbonatos, ele é capturado por diversos organismos, especialemente os fotosintetizantes, para desempenhar funções metabólicas. 

Há diferentes maneiras e métodos para fazer a reposição de Ca2+, RA e Mg2+ e a escolha de qual será utilizado deve ser avaliada pelo aquarista com base em critérios técnicos e de oportunidade como: se o método escolhido é capaz de suprir a quantidade necessária, custo mensal e praticidade de utilização. O primeiro critério é o único que é técnico, os outros são escolhas pessoais. Então discutirei apenas as questões técnicas a partir de agora.

Os métodos de reposição estão divididos entre duas abordagens distintas: a primeira é baseada em métodos de reposição conjugada, ou seja, que suprem exatamente a quantidade de cálcio e reserva alcalina que foram consumidas para formar carbonato de cálcio (biótico e abiótico). A reposição conjugada deve ser utilizada apenas quando os níveis de Ca2+, RA e Mg2+ estão equilibrados. A segunda abordagem é a corretiva, utilizada trazer os níveis de Ca2+ e RA à condição de equilíbrio. 

Essas abordagens são utilizadas em momentos diferentes. Para saber qual utilizar, o primeiro passo é mensurar os níveis de Ca2+, RA e Mg2+ na água do aquário utilizando testes específicos e de qualidade. Uma vez conhecidos os valores é necessário verificar se estão equilibrados entre si, consultando o gráfico abaixo e aplicando as equações matemáticas apresentadas e dexplicadas adiante. O ideal é ter os níveis de Ca2+, RA e Mg2+ dentro da área verde do gráfico abaixo. Este gráfico foi elaborado com base na composição química de referência da água salgada com salinidade padrão de 35 ppt (veja descrição aqui) e no processo de formação dos carbonatos de cálcio e de magnésio.

Quando o consumo de Ca e RA ocorre devido a formação de CaCO3, a cada 20 ppm de Ca que são consumidos,1 mEq (2,8 dKH) de RA. também é consumido Isso permite estabelecer a correlação entre Ca e RA pela expressão matemática abaixo, que no gráfico acima é representada pela linha pontilhada:

[Ca2+] = 20 x [RA] + 362

Explicação: na água do mar de referência com salinidade padrão de 35 ppt a concentração de [Ca2+] equivalente a 422 ppm e a de [RA] 3 mEq/L. Se toda a reserva alcalina disponível (3mEq/L) for consumida para formação de CaCO3, apenas 60 ppm de Ca2+ serão consumidos, restando ainda 362 ppm na água. 1 mEq de bicarbonato (principal constituinte da RA) irá se tranformar em 1 mEq de carbonato que irá reagir com 1 mEq de cálcio para formar 1mEq de carbonato de cálcio. Transformando a quantidade de 1mEq/L de cálcio para ppm este valor corresponde a 20 ppm (1mEq(Ca)=40/(1000x2)=0,020g/L).

 Já o consumo de Mg2+ é influenciado por diversos fatores, sem correlação com a RA para formação de carbonato como ocorre com o Ca2+. O Mg2+ não possui as mesmas propriedades químicas do Ca2+ e o carbonato de magnésio (Kps=6,8 x 10^-6) é cerca de 1500x mais solúvel do que o de cálcio (Kps=4,5 x 10^-9). Portanto, estabelecer uma relação matemática entre esses 3 parâmetros não é possível, pois o CaCO3 irá sempre se formar preferencialmente ao MgCO3, consumido toda a RA antes de qualquer quantidade de MgCO3 ser formada. Por essa razão, então, podemos apenas relacionar a concentração de Mg2+com a de Ca2+ conforme equação abaixo. Entretanto, o Mg2+ tem uma função química importante no processo de formação do CaCO3: ele evita a precipitação abiótica excessiva deste composto, axiliando a manter os níveis de cálcio da água.

[Mg2+] = [Ca2+] x 3,1

Explicação: Como na composição da água salgada de referência com salinidade padrão de 35 temos 1321 ppm de magnésio, dividindo este valor pela concentração de cálcio padrão (422 ppm) temos como resultado 3,1, ou seja a concentração de magnésio deve ser 3,1 vezes maior que a concentração de cálcio.

Para tornar o entendimento mais fácil, vamos discutir dois exemplos de aquários hipotéticos:

Aquario 1: [Ca2+] = 405 ppm; [RA] = 2,15mEq/L; [Mg2+] = 1255 ppm

Aquário 2: [Ca2+] = 420 ppm; [RA] = 2,2mEq/L; [Mg2+] = 1200 ppm

Ao analisarmos os valores acima, os níves de Ca2+e RA dos dois aquários estão na zona verde do gráfico Quando os valores dos níveis de Ca2+, RA e Mg2+ do aquário 1 são utilizados nas equações matemáticas, observamos que eles estão em equilíbrio entre si. Agora quando repetimos este processo para os valores medidos no aquário 2 observaremos que os níveis não estão em equilíbrio. Para uma concentração de Ca2+ de 420 ppm, a RA deveria ser de 2,9 mEq/L e a concentração de Mg2+ deveria ser de 1.302 ppm. Portanto, no aquário 1 deve ser utilizada uma abordagem de reposição conjugada e no aquário 2 deve ser utilizada, inicialmente, uma abordagem corretiva para trazer os níveis à condição de equilíbrio, para depois ser utilizada uma abordagem de suplementação conjugada.

Processos químicos e bioquímicos que acontecem no aquário e que não estão envolvidos com a formação de carbonatos podem provocar um consumo RA e Mg2+ não equilibrado e, assim, alterar os níveis de Ca2+, RA e Mg2+ para zonas do gráfico distantes da destacada em verde do gráfico, situação esta que deve ser prontamente corrigida seguindo procedimento específico para a zona identificada, comforme abaixo.

Procedimento para correção dos níveis de Ca2+, Mg2+ e RA fora da região de equilíbrio

1 - Meça os níveis de Ca, Mg e RA na água do aquário utilizando testes específicos de boa qualidade e utilize os resultados nas equações anteriores para verificar a condição de equilíbrio e consulte o gráfico anterior para encontrar em qual região os parâmetros medidos se localizam. A região ideal é a destacada em verde. 

2 -Estando fora da região verde do gráfico utilize um método corretivo conforme procedimento específico para a região descrito abaixo. 

3 - Assim que a condição de equilíbrio for reestabelecida passe a utilizar um método de reposição conjugado que forneça a quantidade de Ca2+ e RA consumidas em proporção equivalente (1 mEq de RA : 20 ppm de Ca2+).  Os métodos conjugados mais comuns e práticos de reposição são: dosagem de hidróxido de cálcio, utilização de reator de cálcio e Baling. 

Reposição de cálcio e reserva alcalina com Hidróxido de Cálcio (kalkwasser)

Reposição tipo Balling com descrição da formulação para aquários com consumo normal de Mg

Reposição tipo Balling com descrição da formulação para aquários com alto consumo de Mg

Nota: os corais tem seu metabolismo influenciado por processos osmóticos e difusionais com o meio externo. Portanto, a correção dos níveis de cálcio, magnésio e reserva alcalina utilizando os procedimentos abaixo deve ser feita lentamente para evitar estresses químicos. Não recomendo adicionar, em uma única dose, mais do que 20 ppm de cálcio, 1 mEq/L de RA e 60 ppm de magnésio. Caso seja necessário dosagens maiores do que o recomedado para ajuste do(s) nível(is) à condição de equilíbrio, divida-a em porções para serem adicionadas com um intervalo de 2 a 3 horas.