Жизнь
в водной среде зависит и от ее активной реакции (показатель
рН), и от окислительно-восстановительного потенциала, или
редокс-потенциала. Редокс-потенциал стимулирует или тормозит рост и
развитие 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 Eh и выражается в
милливольтах. Чем выше концентрация компонентов, способных к окислению, к
концентрации компонентов, могущих восстанавливаться, тем выше
показатель редокс-потенциала. Такие вещества, что 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, что элодея и другте,
способных при фотосинтезе добывать СО2 из минералов: в результате
выделяется ион ОН~~, подщелачивающий воду, и показатель гН снижается;
при 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. Которым образом
получить представление 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 эхино-дорусы, 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, 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.
Библиотека
