Владимир Окулов - Энциклопедия юного аквариумиста
Это:
Жесткость воды
Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворенных солей кальция (Ca) и магния (Mg).
Жесткость подразделяется на временную, карбонатную (Ca, MgCO3), от которой легко избавиться кипячением, и постоянную, некарбонатную.
Ионы кальция и магния имеют знак «+» и обозначаются как Ca++, Mg++. Они называются катионами и связаны с различными анионами со знаком «-». (Если разделить соль кальция CaCO3, то Ca++ – это катион, а остаток CO3– соответственно анион).
Карбонатная жесткость – это когда катионы связаны с анионами угольной кислоты.
Некарбонатная жесткость – если катионы связаны с анионами хлора, соединениями серы, азота, фосфора, кремния и т. д.
Если значение pH более 8,3, то осадок карбонатов может частично перейти обратно в раствор.
Для измерения жесткости воды аквариумисты пользуются немецкими градусами жесткости dGH (deutsche Gesamt Harte). Общая жесткость здесь обозначается dH или GH, а временная – KH (Karbonat Harte).
Один градус жесткости dGH означает, что в одном литре воды растворено 10 мг CaO.
Для особо дотошных:
В бывшем СССР за единицу жесткости воды принят миллиграмм-эквивалент/литр, то есть 1 мг экв/л равен 20,4 мг кальция или 12,4 мг магния.
Этот показатель отличается от немецкого градуса жесткости, от английского, американского и французского.
1 мг экв/л равен: 2,8 немецкого градуса,
3,5 английского градуса (А),
2,91 американского градуса(Аm)
5,0 французского градуса (ТН).
У общей жесткости воды, так же как у показателя pH, есть своя шкала показателей dH.
Воду разделяют так:
> от 0 до 4 dH – очень мягкая,
> от 5 до 10 dH – мягкая,
> от 11 до 18 dH – средней жесткости,
> свыше 30 dH – очень жесткая.
В природе общая жесткость воды меняется в воде в течение всего года.
Она может увеличиться из-за испарения воды – ведь концентрация солей кальция и магния тогда станет больше. А может уменьшиться из-за дождей, или таяния снега и льда, когда мягкая вода попадет в водоем.
В разных городах общая жесткость воды тоже разная.
Так в Москве общая жесткость воды колеблется от 4 до 14dH,
в Санкт-Петербурге от 2 до 3 dH,
в Саратове от 9 до 14 dH,
в Одессе от 12 dH и выше,
в Риге от 6 до 12 dH.
Рыбкам и растениям нужна вода определенной жесткости. Это тоже всегда указывается в их описаниях, наряду с pH. (Например так: жесткость воды 5 – 20 dH, pH около 7. Иногда вместо dH ставят значок градуса °).
А многие рыбки могут разводиться только в мягкой воде (например, на родине они нерестятся после сезона дождей, когда вода в водоемах разбавляется дождевой и становится мягкой). Поэтому аквариумисту приходится общую жесткость воды уменьшать.
Сделать это можно, добавив дистиллированную, дождевую, снеговую, или сделанную из растаявшего льда воду. Или с помощью специальных ионообменных смол (анионит и катионит).
Поскольку зима у нас долгая и холодная, аквариумисты нашли способ достаточно просто получить много мягкой воды. Это делают вымораживанием.
Для вымораживания нужна вода, ведро и мороз. Водопроводную воду наливают в ведро, выставляют на холод (зимой – на балкон) и замораживают.
Вода замерзает постепенно, начиная со стенок. Замерзая, она «оттесняет» растворенные соли в центр ведра. Этот рассол превращается в лед в последнюю очередь. Главное – не прозевать момент и дождаться, чтобы жидкой осталась примерно 1/3 – ? часть воды. Тогда ледяное ведро пробивают, концентрированный рассол сливают, а лед растапливают.
А раньше изготовленное подобным образом ледяное ведро в Сибири охотники использовали для ловли горностаев и других мелких хищников. Его закапывали на тропе, а внутрь кидали клочок сена и спускали живую мышку в качестве приманки. Горностай за мышкой проникал через пробитую дыру вовнутрь ледяного ведра, а выбраться обратно по скользким ледяным стенкам не мог. :-)
Но мягкая вода создает перед аквариумистами и проблемы: показатель pH в ней сильно колеблется. А в жесткой воде кальций и магний играют роль буфера, который тормозит эти колебания.
И в городах, где водопроводная вода мягкая (а значит карбонатная или временная жесткость воды невысока), аквариумисты могут столкнуться с тем, что по ночам в аквариумах могут происходить заморы – будут гибнуть рыбки, для которых сильные сдвиги pH смертельны, и хиреть растения.
Там же, где вода имеет жесткость выше 6 dH, таких неприятностей можно не опасаться.
Добавление 1 мл 10 % раствора хлористого кальция увеличивает жесткость литра воды примерно на 2,9 dH, а 1 мл 25 % раствора сульфата магния – на 4 dH.
Если pH и жесткость воды вас не испугала, то честь вам и хвала!
Но мы на этом не остановимся. Теперь нас интересует:
Редокс-потенциал среды
И снова химия... :-(
Активная реакция воды (pH) очень влияет на жизнь в водоеме.
Но так же жизнь всех его обитателей зависит от окислительно-восстановительного потенциала. Его называют редокс-потенциал.
Чем же важен редокс-потенциал?
Он стимулирует или наоборот тормозит рост и развитие водных организмов.
О растворенном в воде молекулярном кислороде мы уже говорили. Им дышат животные и растения, он попадает в воду или через поверхность, или в результате фотосинтеза, или посредством аэрации.
А сейчас мы будем говорить об атомарном кислороде, который содержится в молекуле воды H2O.
В слове редокс зашифровано два понятия: восстановление (редукция) и окисление (оксидация).
Редукция – это процесс выделения кислорода или поглощения водорода. Оксидация – процесс поглощения кислорода.
Когда идут окислительные или восстановительные реакции, одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, – восстанавливается. Их электрические потенциалы изменяются.
А разность электрических потенциалов между ними и называют редокс-потенциал.
Чем выше концентрация веществ, которые способны окисляться, к концентрации веществ, способных восстанавливаться, тем выше показатель редокс-потенциала.
Что же из всего этого значит?
А это значит, что как только аквариум оборудован и начинает жить, в нем постоянно происходят невидимые нам окислительные и восстановительные реакции. Он как бы полон сил и энергии.
Про только что устроенный аквариум говорят, что в нем высокий редокс-потенциал. Сразу после оборудования в процессы окисления включаются неорганические вещества. Потом в аквариум заселяют растения и рыбок, – это усиливает окислительные процессы. В них включаются погибшие части корней и листьев, выделения животных, массовое появление, а затем гибель бактерий.
Но вот проходит время, водоем стабилизируется, грунт в аквариуме заиливается, вода «стареет». Он становится похож на пожилого человека, в котором уже нет энергии молодости.
В «постаревшем» аквариуме с заиленным грунтом и «старой» водой активнее протекают процессы восстановления.
Примерно так выглядит процесс, если описать его предельно упрощенно.
В лабораториях электрохимии показатель редокс-потенциала измеряют сложными приборами с платиновыми электродами. Величину редокс-потенциала обозначают как Eh и записывают в милливольтах.
А биохимики переводят эти измерения в свои единицы, которые называют rH (reduktion Hydroqenii).
Для редокс-потенциала биохимики создали, разумеется, тоже шкалу, как и для жесткости воды, как и для pH.
Они разделили ее на 42 деления. В этой шкале 0 обозначает чистый водород, 42 – чистый кислород. Жить рядом с этими показателями невозможно.
Поэтому в природных водоемах с пресной водой величина редокс-потенциала rH, подходящая для жизни, находится между 25 и 35.
В аквариуме рамки еще меньше: между 26 и 32 rH.
А как же узнать несчастному аквариумисту, какова величина редокс-потенциала у него в аквариуме? Приборы с платиновыми электродами ведь на дороге не валяются! :-)
А аквариумист вовсе не несчастный, а очень даже счастливый. Потому что он смотрит на растения! Они тоже могут служить своеобразными приборами, хоть и без электродов из драгоценных металлов.
Если бурно разрастаются сине-зеленые водоросли, то редокс-потенциал высокий.
Если бурно разрастаются зеленые водоросли, редокс-потенциал все еще высокий, но несколько ниже.
Аквариумные цветковые растения развиваются при 29–30 rH.
Апоногетоны обильно цветут при 30,2 – 30,6 rH, а уже при 31 сбрасывают листья.
Эхинодорусы при 30,2 – 30,6 rH болеют и перестают расти.
Если показатель редокс-потенциала выше 31 rH, апоногетоны и эхинодорусы теряют корневища.
Криптокорины чувствуют себя хорошо при величине редокс-потенциала 26–29. Повышение rH может привести к их гибели.
Значение редокс-потенциала очень зависит от состояния грунта. В придонных слоях воды он более низок, чем в верхних, а у поверхности грунта он больше, чем в самом грунте (если грунт сильно слежался).
