|
Редокс-потенциал водной
среды Жизнь в водной среде зависит не
только от ее активной реакции (показатель
рН), но и от окислительно-восстанови¬тельного
потенциала, или редокс-потенциала.
Редокс-потен¬циал 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 гемогло¬бином крови
при дыхании животных, усваивается в
процессе дыхания и выделяется в световой
фазе фотосинтеза растения¬ми), 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 редокспотенциала.
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
электро¬ны 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 отмира¬ние
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 редокспотенциала
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
пока¬затель 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
эхйнодорусы 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.
Источник:http://www.aquariumi.ru/
|
