Редокс-потенциал воды в аквариуме

  Редокс-потенциал водной среды Жизнь в водной среде зависит не только от ее активной реакции (показатель рН), но и от окислительно-восстановительного потенциала, или редокс-потенциала. Редокс-потенциал стимулирует или тормозит рост и развитее водных организмов. Говоря о растворенных в воде газах, мы имеем в виду молекулярный кислород, содержащий два атома этого газа (именно молекулярный кислород захватывается гемоглобином крови при дыхании животных, усваивается в процессе дыхания и выделяется в световой фазе фотосинтеза растениями), при изучении роли редокс-потенциала — атомарный кислород. Слово редокс образовано от двух слов — редукция (восстановление) и оксидация .(окисление).

Редукцией будет процесс выделения кислорода или поглощения водорода, оксидацией — процесс поглощения кислорода. Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно,— восстанавливается. Разность электрических потенциалов между ними и есть Редокс-потенциал. При измерениях (в электрохимии) величина этой разности обозначается как Eh и выражается в милливольтах. Чем выше концентрация компонентов, способных к окислению, к концентрации компонентов, могущих восстанавливаться, тем выше показатель редокс-потенциала.

Такие вещества, как кислород и хлор, стремятся к принятию электронов и имеют высокий электрический потенциал, следовательно, окислителем может быть не только кислород, но и другие вещества (в частности, хлор), а вещества типа водорода, наоборот, охотно отдают электроны и имеют низкий электрический потенциал. Наибольшей окислительной способностью обладает кислород» а восстановительной — водород, но между ними располагаются и другие вещества, присутствующие в воде и менее интенсивно выполняющие роль либо окислителей, либо восстановителей.

Таким образом, в водной среде постоянно происходят как окислительные, так и восстановительные реакции, не видимые глазу аквариумиста. В процессы окисления сразу после оборудования комнатного водоема включаются неорганические вещества. Заселение аквариума растениями и рыбами, другими животными усиливает окислительные процессы. В них включаются погибшие части корней и' листьев, выделения животных, массовое появление, а затем гибель бактерий, поэтому в только что устроенном аквариуме высокий редокс-потенциал. Затем из круга окисляемых веществ выпадают в основном неорганические вещества — их доля в окислении в дальнейшем будет незначительна.

Количество включаемых в процессы окисления органических веществ тоже стабилизируется (не отмирают поврежденные при посадке части растений, стабилизируется постоянное количество бактерий в грунте и фильтре), и редокс-потенциал снижается. Он может резко возрасти в результате экологической катастрофы, которую претерпевает среда обитания в аквариуме из-за неумелых действий любителя. К ним можно отнести резкую смену воды, слишком большую долю добавленной водопроводной воды, которая усиливает отмирание частей растений, вызывает массовую гибель бактерий. Резко повышает редокс-потенциал «цветение» воды. В целом показатель этого потенциала за годы существования аквариума имеет тенденцию к снижению — в старом аквариуме со «старой» водой и заиленным грунтом активнее протекают процессы восстановления. В биохимии, в отличие от электрохимии, величины редокс-потенциала выражаются не в милливольтах, а в условных единицах rH (reduktion Hydroqenii).

Существуют специальные таблицы перевода результатов, измеренных с помощью прибора в милливольтах, в условные единицы гН. Шкала условных единиц содержит 42 деления, 0 означает чистый водород, 42 — чистый кислород Естественно, что вблизи этих показателей жизнь невозможна. В пресных водоемах зона, пригодная для жизни, лежит между 25 и 35 единицами. В аквариуме она меньше — между 26 и 32 единицами. Некоторые растения выдерживают несколько меньший показатель гН (например, для криптокорины — 25,6), самый высокий уровень выдерживает гетерантера — 32.

Отношения рН и гН тесно взаимосвязаны. Окислительные процессы понижают, показатель активной реакции воды (чем выше показатель гН, тем ниже рН), восстановительные — способствуют повышению рН. В свою очередь, показатель рН влияет на величину гН. Так, бурный процесс фотосинтеза изменяет величину гН в зарослях таких растений, как элодея и кабомба, способных при фотосинтезе добывать СО> из бикарбонатов: в результате выделяется ион ОН~, подщелачивающий воду, и показатель гН снижается; яри этом в других зонах аквариума он может оставаться неизменным.

Следует отметить также, что величина гН в верхних слоях воды обычно выше, в нижних ниже. Поскольку показатели рН колеблются в течение суток, изменяется/и величина гН. Она зависит также и от температуры воды.'/: Показатели редокс-потенциала измеряют сложными приборами с платиновыми электродами/ пока недоступными аквариумистам. При этом определяются давление газа, концентрация восстановленной формы водорода. Как. же получить представлений о величине редокс-потенциала, если определить ее практически нечем?

Своеобразными индикаторами, позволяющими косвенно судить о показателях редокс-потенциала, служат растения. Так, разрастание сине-зеленых водорослей свидетельствует о высоком гН; высокий, хотя и несколько ниже, показатель гН способствует бурному росту зеленых водорослей. Большинство аквариумных цветковых растений развивается при 29—30 гН. Апоногетоны обильно цветут при 30,2—30,6 гН, а уже при 31 сбрасывают листья. При этом же показателе редокс-потенциала заболевают и останавливают рост эхинодорусы, а выше 31 апоногетоны и эхинодорусы теряют корневища.

Криптокорины, наоборот, благоденствуют при гН 26—29, более высокий показатель ведет к их гибели, уже при 29 они перестают размножаться вегетативно. Редокс-потенциал, как было сказано выше, более низок в придонных слоях воды. У поверхности грунта он больше, чем в самом грунте, если песок в аквариуме сильно слежался. По существу, именно грунт является «кухней погоды», определяющей суммарный показатель редокс-потенциала в аквариуме: чем больше скапливается в грунте веществ, имеющих тенденцию к отдаче электронов, тем более снижается гН. Для здоровья аквариума, продления благополучия водной среды необходимо поддерживать в нем чистоту, периодически промывать грунт.