|  | об аквариумах :: аквариум в доме |
Редокс-потенциал в аквариумах и прудах, его влияние на здоровье биосистемы
Автор, первоисточник, содержание, перевод
Предлагаем вашему вниманию статью Карла Стромайера (Carl Strohmeyer), опубликованную на сайте www.americanaquariumproducts.com, и посвященную редокс-потенциалу - важнейшей харатеристике, от которой зависит биологическое равновесие в замкнутой аквасистеме и благополучие живущих в ней организмов.
Перевод с английского - Александр Азизов.
Публикуется с личного разрешения автора.
Статья включает в себя следующие разделы:
1. Основы редокса, окислительно-восстановительный потенциал
2. Редокс-потенциал и аквариумные обитатели
3. Природный редокс
4. Баланс
5. Редокс-потенциал в аквариумных условиях
6. Редокс-потенциал и стресс рыб. Способы поддержания редокса
7. Проблемы с редоксом и способы их решения. Заключение
Часть первая: Основы редокса, окислительно-восстановительный потенциал
Несмотря на то, что многие аквариумисты, включая даже некоторых весьма продвинутых, не вполне понимают основы этого процесса, значение редокса для здоровья аквариума трудно переоценить, а потому весьма важно для любого аквариумиста, желающего сделать шаг от просто любительского аквариума (или пруда) к продвинутому уровню, понять этот процесс.
Даже среднестатистический аквариумист должен учитывать редокс-потенциал воды наряду с другими параметрами, особенно, если рыбы, при кажущемся их внешнем благополучии, остаются восприимчивыми к различным болезням.
Редокс, также известный как редокс-потенциал (РП), окислительный потенциал (или окислительно-восстановительный потенциал, ОВП) обозначает способность молекулы, атома или иона к потере одного электрона в пользу другой молекулы, атома или иона.
Без такой способности приобретать электроны многие минералы не смогли бы быть извлечены из среды и усвоены должным образом.
Таким образом, очень важно поддерживать здоровый редокс-баланс с помощью контроля за уровнем растворенного в воде кислорода, УФ-стерилизации и уровня минерализации воды (например, по содержанию кальция и магния, обладающих положительным зарядом).
 |
Здесь следует отдельно упомянуть о редокс-балансе, так как многие в прошлом утверждали, что лишь его значение, равное +300 mV, является лучшим, например, для морского аквариума.
На самом деле такое утверждение некорректно, так как данное число может быть оптимальным для аквариума с высоким уровнем растворенной органики и протекающими процессами ее разложения, ухудшающими качество воды. Однако для свежезапущенного и правильно функционирующего аквариума это значение не является оптимальным, что и будет разъяснено далее.
*Окисление означает потерю электрона молекулой, атомом или ионом. Можно представить это, как потерю атомов водорода и присоединением атомов кислорода.
Например, в результате окисления углерода мы получаем двуокись углерода (СО 2).
*Восстановление означает присоединение электрона молекулой, атомом или ионом. Можно представить это себе как удаление атомов кислорода или добавление атомов водорода.
Например, в результате восстановления углерода водородом получаем метан (СН 4).
Еще один пример: Кальций (Са 2+) или Магний (Mg 2+), которые изначально состоят из двух положительно заряженных ионов, контактируя с клетками, на поверхности которых много свободных электронов, в процессе окисления могут потерять все свои электроны.
По этой причине в воде необходимо постоянно восполнять содержание кальция и магния. Без восполнения этих элементов редокс-баланс перестанет быть «балансом».
Можно представить себе это следующим образом. Обычная аккумуляторная батарейка «работает» только в присутствии катода и анода для получения электрического тока.
Когда пластины с положительным зарядом истощаются, батарейка перестает функционировать, несмотря на то, что все её «внутренности и ингредиенты» остаются на месте.
Ваши тесты на кальций или общую жесткость могут выдать вам вполне приемлемые показания, но без учета того, что эти самые минералы могут быть уже окислены, искажая картину по главному - по положительно заряженным ионам кальция.
Выше мы рассмотрели эти процессы в упрощенном виде, далее поговорим более предметно, так как я опишу влияние редокса на здоровье аквариума.
Окисленная вода: вода с РП от +700 до +800 mV (mV – милливольт или 1/1000 вольта электропроводности воды) является окисляющей средой, способной извлекать электроны из бактерий, тем самым убивая их.
Окисленная вода может быть использована для мытья рук, стерилизации утвари, обработки небольших ран.
Вот некоторые окислители: озон (О 3, окислительный потенциал = +2,1), перекись водорода (Н 2О 2, окислительный потенциал = + 1,82), хлор (Cl 2) и хлорамины (NH 2Cl).
Восстановленная вода: восстановленная ионизированная вода с редокс-потенциалом от -250 до -350 mV готова отдать свои электроны нетипичным кислородсодержащим радикалам и блокирует взаимодействие активного кислорода с нормальными молекулами.
Субстанции, которые нейтрализуют активный кислород своими электронами, являются поглотителями.
Восстановленная вода тормозит чрезмерную ферментацию через восстановление, опосредствованно, продуктов метаболизма (обмена веществ).
 |
Примечание: на рисунке окислители идут с плюсом, а восстановители - с минусом.
Вот некоторые восстановители, или, иными словами, элементы или процессы, передающие свои электроны другим субстанциям: магний, кальций, натрий.
Кстати, процесс фотосинтеза включает в себя сразу и окисление, и восстановление.
Как видно из таблицы, такие элементы как большинство металлов, или такие основополагающие для аквариума элементы, как кальций и магний, являются основными восстановителями.
Кроме того, в результате восстановительных реакций они являются самыми быстро истощающимися ресурсами аквариума и, соответственно, наиболее дефицитными (элементы в верхней и нижней частях таблицы являются самыми быстроистощающимися в результате своих окислительных и восстановительных свойств)
Наглядный опыт для понимания редокса: возьмите 250 миллилитров воды, добавьте марганцовку для получения раствора «мягкого» красного цвета, затем начинайте добавлять в раствор любой аквариумный кондиционер по каплям.
Вы начнете наблюдать изменение цвета раствора от красного к коричневому, как следствие восстановления (нейтрализации) окислителя - перманганата калия восстановителем (как правило, тиосульфатом натрия, используемым в большинстве аквариумных кондиционеров).
Несмотря на то, что окисление это важная часть биохимии рыб и вообще всех животных, особенно важным для здоровья является восстановление.
Во время протекания нормальных биохимических процессов молекулы, обычно являющиеся восстановителями, отдают свои электроны, поэтому без «перезарядки» через добавление «свежих» минералов, в которых этих электронов в избытке, или даже через использование УФ-стерилизации, ваша аквариумная биохимия будет страдать, а значит пострадают и рыбы.
Касательно ультрафиолетовой энергии ученые высказываются в таком ключе: «Качество воды может также быть оценено с помощью ультрафиолетового излучения, а именно - какое его количество поглощается этой водой. Вода низкого качества поглотит большее количество УФ-света, в то время как вода хорошего качества поглощает небольшие его количества»
Еще одно базовое обобщение можно рассмотреть, прежде чем двигаться дальше: вода с низким pH (кислая) в основном продемонстрирует высокий ОВП, в то время как вода с высоким pH (щелочная) покажет низкий ОВП.
Однако в природе (особенно это касается родниковой воды) кислотность отрицательных ионов и щелочность положительных ионов может сосуществовать параллельно (об этом поговорим подробнее в разделе о природном редоксе).
И последнее примечание: по результатам исследований, проведенных в 2012 году в отношении «человеческого» редокса, содержание в нашем рационе 75% щелочных продуктов и 25% кислотных приводит к оптимальному редокс-балансу человеческого организма.
Эти данные можно смело экстраполировать на гидробионтов, так как физиология протекающих в наших организмах процессов достаточно схожа.
Это, конечно, может смутить некоторых людей, добавляющих в аквариумы большие количества всевозможных кислотных буферов и переживающих за «слишком высокую» общую жесткость.
Таблица демонстрирует некоторые базовые понятия редокса:
| Тип воды | Редокс-потенциал | рН | Значение |
| Водопроводная | от +400 до +500 mV | 7 | Некоторый окислительный потенциал |
| Восстановленная | от -250 до -350 mV | 8 | Сильный восстановительный потенциал, содержит массу электронов, которые можно присоединить к свободным радикалам |
| Окисленная | от +700 до +800 mV | 4 | Сильный окислительный потенциал, из-за нехватки электронов приобретает способность их отбирать, среда становится окисляющей и стерилизующей |
|
|
|
|
|
