Část pátá: Redoxní potenciál (rovnováha) a akvárium. Test redoxního potenciálu
Je docela zajímavé uvažovat o RP v prostředí akvária, zejména ve světle hromadění organické hmoty a produkce kyselin, rozpuštěného kyslíku a hlavně vyčerpání klíčových prvků.
Obrazně řečeno, čím více odpadu, tím méně RP (ORP) díky většímu množství kyseliny dusičné a vyčerpání klíčových prvků.
Rozhodně musíte prostudovat rovnováhu elektrolytů ve vašem akváriu. Vápník a hořčík jsou důležitá redukční činidla, ale také snadno oxidují. Pro rovnováhu, která zahrnuje i obnovu, je proto nutné tyto prvky doplnit.
Je zřejmé, že vysoký obsah organických produktů ve vodě vyžaduje dodatečné zavádění oxidantů (zvyšuje se redox), ale ne průběžně. Zjednodušeně řečeno, nejvýraznější vliv na udržení redoxní rovnováhy mají následující tři faktory
Substituce jsou nejzřejmější a nejjednodušší způsob, ale nejsou vždy dostatečné, protože v nové vodě (zejména reverzní osmóza nebo její část) může být obsah minerálních iontů nedostatečný, takže může být nutná remineralizace.
Upozornění: provádění změn, které nesplňují požadavky akvária, nebo prosté přidání vody jako náhrady odpařené vody nevykompenzuje nedostatek redukujících iontů vápníku nebo hořčíku, protože akvárium ve většině případů absorbuje tyto ionty v mnohem větším množství. .
V důsledku této nedostatečné péče stoupá GH v akváriu a schopnost akvária znovu získat zdravou redoxní rovnováhu se snižuje.
*Přidání kladně nabitých iontových minerálů mezi výměnami vody, zejména během stresových situací nebo vysoké biologické zátěže, může zvýšit redoxní redukci a působit proti nadměrnému oxidativnímu stresu u ryb.
*Použití UV sterilizátorů, které ovlivňují RP jiným způsobem než substitucí nebo přidáním minerálů: ultrafialové záření ničí oxidační činidla a pomáhá obnovit elektromagnetický náboj vody, což, pokud nejsou přijata nápravná opatření, způsobuje u ryb oxidační stres.
Důležité! Co je často přehlíženo (včetně mnou v raných fázích výzkumu), je to, že pokud se při stanovení hladiny vápníku v akváriu spoléháte na GH (celková tvrdost), řekněme >300, nemusí to nutně znamenat, že zažíváte normální redox. zotavení.
Jak již bylo zmíněno dříve, hlavní funkcí redoxní redukce je to, že například vápník daruje elektron jiné molekule, čímž se sám oxiduje. Toto je klíčový koncept a znamená to, že váš test GH vám ukazuje přítomnost nebo nadbytek vápníku, ale tyto molekuly vápníku již mohly odevzdat své elektrony jiným molekulám, jako jsou tkáně v těle ryby, aby dosáhly rovnováhy v rybím těle. redox akvária.
První reakce. Oxidací uhlíku vzniká oxid uhličitý, který je součástí procesu nitrifikace, neboli jinak řečeno rozkladu organického odpadu nitrifikačními bakteriemi na čpavek a dusitany.
Čím vyšší je biologická zátěž systému, tím intenzivnější je tento proces. Proto je bezpodmínečně nutné zorganizovat výměnu základních částic, jako jsou záporně nabité ionty vápníku, hořčíku atd. oxiduje během nitrifikace.
Reakce dvě. Redukcí uhlíku vodíkem vzniká metan (CH4), který je součástí procesu denitrifikace dusičnanů s redukcí dusíku.
Tento proces se nejzřetelněji vyskytuje v mořských akváriích, stejně jako ve sladké vodě, pokud proces tvorby metanu probíhá pod kontrolou, například v denitrifikačních filtrech pomocí anaerobních bakterií, kde je metan ze systému odstraněn bez poškození (tento proces probíhá dobře v porézních materiály, jako je láva).
Také růst rostlin, zejména těch s vysoce vyvinutým kořenovým systémem, v důsledku procesů probíhajících v písčitém substrátu, podporuje denitrifikaci a redukci redoxu.
Procesy redukce/denitrifikace obvykle nedrží krok s oxidačními procesy, ke kterým dochází při rozkladu organických produktů, a proto je potřeba „pomoc“ ve formě substitucí, remineralizace a UV sterilizace.
Důležité! Vždy existuje „místo a čas“ pro zvýšenou redox (oxidaci), například v situacích, kdy hladina rozpuštěného kyslíku ve vodě klesla (může se to stát z mnoha důvodů, například kvůli vysokému obsahu rozkládajících se organických látek) a redox se snížil.
Mimochodem, pokud náhle potřebujete snížit redox, pak to není metoda, kterou bych doporučil (zvyšováním organické hmoty).
A také mějte na paměti, že dlouhodobé vystavení ryb v prostředí bez dobrých redukčních činidel nebo ve vysoce oxidativním prostředí po dlouhou dobu ovlivní zdraví ryb k horšímu.
RP vždy kolísá a nikomu se zatím nepodařilo dosáhnout konstantní rovnováhy v systému.
Udržování správného množství redukčních činidel, jako je vápník nebo hořčík v akváriu, je stejně důležité jako udržování hladiny rozpuštěného kyslíku ve vodě (což zvyšuje redox).
Existují důkazy, že udržováním správné hladiny vápníku a dalších antioxidantů, jako je vitamín C (za předpokladu, že ostatní parametry vody jsou udržovány ve zdravých mezích), lze hexamitóze předcházet a dokonce ji léčit. Redox je v tomto případě velmi důležitým parametrem vody.
Existuje také vztah mezi redoxem a pH, ale nelze usuzovat, že například pokud je pH 8, pak ve vaší vodě automaticky probíhají redukční procesy.
Totéž s GH – to, že je vysoký, neznamená, že vaše pH klesá. Navzdory skutečnosti, že takové parametry jako redox, GH, pH a dokonce i KH jsou nezávislé, existuje mezi nimi vztah. Jak již bylo zmíněno na začátku článku, redox není parametr, který by se nějak zvlášť odlišoval od ostatních, ale neměl by se odepisovat.
Vliv redox potenciálu na ryby
Aktivní molekuly kyslíku neboli volné radikály se tvoří ve vodě a tkáních ryb. Jsou vysoce aktivní a mohou se připojit ke zdravým buňkám a zničit jejich DNA.
Tyto volné kyslíkové radikály „kradou“ elektrony z normálních, zdravých molekul. Taková krádež okysličuje tkáně a může vést k onemocnění (což bylo prokázáno).
Proto je neustálá kritika UV sterilizace nebo údajně příliš vysoké celkové tvrdosti ze strany neinformovaných akvaristů prostě směšná.
Vliv redox potenciálu na rostliny
Ve studii provedené na suchozemských rostlinách vzrostly rostliny zalévané magnetizovanou vodou o 20–40 % větší než rostliny zalévané běžnou vodou.
Navzdory skutečnosti, že nebyly provedeny studie na akvarijních rostlinách, lze předpokládat, že budou také plodně reagovat na držení v takové vodě.
Jednoduchý redoxní test
Tento test lze provést za použití methylenové modři a jakéhokoli redukčního činidla (kondicionér vody v akváriu).
Jednoduše přidejte dostatek modré do sklenice vody, aby se voda změnila na jasně modrou. Poté přidejte půl lžičky kondicionéru a promíchejte. Modrá barva se rozplyne.
Pojďme si nyní test přiblížit reálným podmínkám. Ještě jednou uděláme řešení podobné výše uvedenému s modrou barvou. Toto bude referenční barva.
Poté vezměte sklenici akvarijní vody a přidejte stejné množství modré jako v kontrolní sklenici. Pokud se modrá barva úplně rozptýlila nebo “téměř zmizela” (to se stane téměř okamžitě), pak s největší pravděpodobností máte v akváriu vyvážený redox a alespoň některé redukční procesy stále probíhají.
Voda ze zdravého akvária by měla vykazovat určitou změnu barvy vody, ale pokud se barva nezměnila vůbec, pak jsou s největší pravděpodobností oxidační procesy v akváriu příliš intenzivní.
A pokud se barva výrazně změnila, může to znamenat, že v akváriu probíhají příliš intenzivní obnovovací procesy.
Tento test není přesností srovnatelný s redoxmetrem, ale pro přibližné posouzení redoxního stavu je docela vhodný.
Konec pátého dílu
 | zpět |
| část 1 |
| část 2 |
| část 3 |
| část 4 |
| část 6 |
| část 7 |
Redoxní potenciál v akváriu.
O tak důležitém parametru, jakým je redoxní potenciál, mnoho akvaristů často ani netuší. Ale je zodpovědný za mnoho biologických procesů probíhajících ve vašem akváriu, jako je schopnost akvarijní rostliny nebo ryby absorbovat určitou látku, zdraví vodních organismů obecně, procesy ovlivňující rovnováhu v akváriu atd.
Kapesní ORP metr
Redoxní potenciál je redoxní potenciál kapaliny (v našem případě akvarijní vody) a měří se v milivoltech (mV).
Oxidace je proces pohlcování kyslíku.
Redukce je proces uvolňování kyslíku nebo absorpce vodíku.
Myslím, že z této definice je jasné jen málo, takže se pojďme ponořit trochu hlouběji do teorie.
Jak tedy vyplývá z definice, na redoxním potenciálu se podílejí dva typy chemických reakcí: oxidace a redukce.
Oxidace (oxidant) je ztráta elektronu atomem, molekulou nebo iontem. Například při oxidaci uhlíku získáváme oxid uhličitý CO2 (tj. kyslík jako oxidační činidlo odevzdal svůj elektron při oxidační reakci).
Redukce je zisk elektronu atomem, molekulou nebo iontem. Například, když se redukuje uhlík, získáme metan (CH4).
Typicky se rozsah měření redox potenciálu může pohybovat od -1000 mV do +1000 (ačkoli v dnešní době mají ruční zařízení ještě širší parametry měření). Čím nižší hodnota, tím více elektronů rozpuštěných ve vodě a naopak, čím vyšší hodnota, tím méně elektronů ve vodě. Předpokládá se, že voda s redoxním potenciálem nad +400 mV je životu nebezpečná. U vody dobré kvality tato hodnota zpravidla nepřekračuje
Pokud jde o akvária, pro sladkovodní akvária by měly být hodnoty redoxního potenciálu udržovány v rozmezí od +125 do -200 mV. U námořních od + 300 do -100 mV.
Existuje také další stupnice redoxního potenciálu, která má dělení od 0 (čistý vodík) do 42 (čistý kyslík) a je označena jako rH. Pro výpočet rH existuje vzorec rH = (E/28,9) + 2 pH, kde E je redoxní potenciál v milivoltech, pH je kyselost vody.
Redoxní potenciál je velmi nestabilní a proměnlivá hodnota a závisí na mnoha faktorech, jako je kyselost, makro a mikroprvky, oxid uhličitý CO2, množství rozpuštěného kyslíku atd. Čím vyšší je množství látek, které lze oxidovat v poměru k množství látek, které lze redukovat, tím vyšší je redoxní potenciál. Čerstvě spuštěné akvárium má zpravidla vysoký redoxní potenciál, je plné kyslíku a zcela prázdné ve vztahu k hydrobiontům, bakteriím, odpadním produktům atd. Postupem času redoxní potenciál v akváriu klesá, procesy se stabilizují a hlavně dochází spíše k redukci než k oxidaci.
Chcete-li přibližně zjistit, jaký je redoxní potenciál ve vašem akváriu, můžete udělat docela jednoduchý test: nalijte sklenici čisté vody, přidávejte do ní methylenovou modř, dokud voda nezmodrá. Dále přidejte 1/2 lžičky jakéhokoli kondicionéru. Toto bude referenční barva. Poté odeberte sklenici vody z akvária, přidejte stejné množství methylenové modři jako v kontrolním skle. Pokud nedochází k barevným změnám, probíhají oxidační procesy poměrně intenzivně. Pokud zaznamenáte rozptyl barev, pak je redoxní potenciál vašeho akvária vyvážený a probíhají v něm obnovovací procesy. Ale připomínám, že tento test je velmi přibližný a podává pouze obecný obrázek o dění v akváriu. Ale kromě tohoto testu existují také vizuální indikátory, jako jsou rostliny. Například při vysoké rH se rychle vyvíjejí modrozelené řasy a při mírně nižší rH se vyvíjejí zelené řasy. Kvetení aponogettonů nastává při 30 rH a při 31 shazují listy. Ve 28. hodině se kryptokarinům daří, zatímco jiné rostliny umírají. Indikátory pro standardní holandské akvárium jsou 28.3-28.5 rH. Ve 29,0 – 30,0 se většina akvarijních rostlin vyvíjí normálně. Při 32 rH se Heternathera vyvíjí dobře.
Vliv redox potenciálu na celkový stav akvária.
Udržování dobrého redoxního potenciálu v akváriu má velmi příznivý vliv na flóru i faunu vašeho akvária. Toho je dosaženo včasnou výměnou vody, přidáním elektrolytů, přidáním vápníku a hořčíku a také UV sterilizací (je to oxidační činidlo a zároveň dodává vodě magnetický potenciál). Mimochodem vápník a hořčík jsou nejdůležitějšími redukčními činidly v akváriu a při kontaktu s tělními buňkami velmi rychle ztrácejí své elektrony. Kromě toho testy na vápník a hořčík mohou prokázat, že tyto látky jsou v akváriu přítomny v požadovaných množstvích, ale testy nezohlední skutečnost, že tyto prvky se již vzdaly svých elektronů a obecně nejsou žádné. déle užitečné. To jen dokazuje, že aniž bychom věděli cokoliv o redoxních procesech probíhajících v akváriu, nevidíme celý obraz. Pravidelné změny navíc ne vždy mohou pomoci: ne každá voda z vodovodu obsahuje dostatečné množství antioxidantů (redukční látky, vápník a hořčík). Akvarijní ekosystém je zpravidla spotřebovává ve větším množství, než jsou tyto látky dodávány s náhradami (a o pouhém přidávání odpařené vody nemá smysl mluvit, to nestačí). Existuje malý vzorec: čím nižší je pH vody, tím vyšší je hodnota redox potenciálu a naopak, čím vyšší je pH, tím nižší je hodnota. To ale v žádném případě neznamená, že pokud máte pH = 5, tak v akváriu převládají oxidační procesy. Předpokládá se, že spodní filtry zhoršují redoxní potenciál.
Nyní o cyklu dusíku v akváriu ve spojení s redoxním potenciálem. Vysoká kontaminace organickými látkami (výkaly ryb, krmivo, odumřelé části rostlin) vede ke snížení redox potenciálu, což vyžaduje dodatečné přidávání oxidantů. Navíc přídavný přídavek prospěšných minerálů má pozitivní účinek. Při procesu nitrifikace dochází k oxidaci uhlíku na oxid, což znamená, že při vysokém znečištění dochází k vysoké oxidaci vápníku a hořčíku, které naopak vyžadují doplňování. Jinými slovy, čím špinavější je voda v akváriu, tím větší množství vápníku a hořčíku oxiduje, což je činí nepoužitelnými. Během procesu denitrofikace se uhlík redukuje vodíkem na metan. Proces nitrifikace zpravidla vždy předchází procesu denitrifikace, což znamená, že pro zachování ekosystému je nutná výměna vody, případně přidávání minerálů nebo UV sterilizace.
Vliv redox potenciálu na hydrobionty.
Hodnota redox potenciálu je velmi důležitá pro všechny živé organismy. Pro všechny hydrobionty jsou velmi důležité redukční reakce, a proto je důležitá přítomnost nezoxidovaného vápníku a hořčíku. Předpokládá se, že oxidační prostředí má velmi negativní vliv na rybí tkáň a způsobuje destrukci DNA. Krátkodobé vystavení ryb oxidovanému prostředí (s vysokým redoxním potenciálem) má však příznivý vliv na zdraví ryb (a přesněji řečeno léčebně). Různé studie prokázaly, že použití správně nakonfigurovaného UV sterilizačního systému má příznivý vliv na zdraví ryb. Je prokázáno, že UV sterilizátor má pozitivní vliv na magnetický náboj vody, což přináší ještě větší výhody než samotná sterilizace (smrt mikrobů). UV záření ve spojení s včasnými změnami a pravidelným doplňováním minerálů zaručuje zdravou imunitu a vitalitu ryb obecně.
