Окислительно-восстановительный потенциал воды

Следующим важнейшим показателем является редокс-потенциал водной среды, по другому, ее окислительно-восстановительный потенциал. Редокс-потенциал стимулирует или тормозит рост и развитие водных организмов.

Говоря о растворенных в воде газах, мы имеем в виду молекулярный кислород О2, 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). Когда мы говорим о вопросах редокс-потенциала, то имеем в виду атомарный кислород.

Слово редокс образовано от двух слов - редукция (восстановление) и оксидация (окисление). Редукцией в данном случае называется 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, в сравнении с концентрацией компонентов, могущих восстанавливаться, тем выше показатель редокс-потенциала. 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 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.

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 rH. 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 rH (например, для криптокорины - 25,6), самый высокий уровень выдерживает гетерантера - 32.

Отношения рН и rH тесно взаимосвязаны. Окислительные процессы понижают показатель активной реакции воды (чем выше показатель rH, тем ниже рН), восстановительные - способствуют повышению рН. В свою очередь, показатель рН влияет на величину rH.

Следует отметить также, что величина rH в верхних слоях воды обычно выше, в нижних - ниже. Поскольку показатели рН колеблются в течение суток, сменяется и величина rH. Она зависит также 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 представление о величине редокс-потенциала, если определить ее практически нечем? Индикаторами, позволяющими косвенно судить о показателях редокс-потенциала, служат растения. Так, разрастание сине-зеленых водорослей свидетельствует о высоком rH; высокий, хотя и несколько ниже, показатель rH способствует бурному росту зеленых водорослей. Большинство аквариумных цветковых растений развивается при 29-30 rH. Апоногетоны обильно цветут при 30,2- 30,6 rH, а уже при 31 сбрасывают листья. При этом же показателе редокс-потенциала заболевают и останавливают рост эхинодорусы, а выше 31 апоногетоны и эхинодорусы теряют корневища. Криптокорины, наоборот, благоденствуют при rH 26-29, более высокий показатель ведет к их гибели, уже при 29 они перестают размножаться вегетативно.

Редокс-потенциал ниже в придонных слоях воды. У поверхности грунта он больше, чем в самом грунте, особенно если песок в аквариуме сильно слежался.

По существу, именно грунт определяет суммарный показатель редокс-потенциала в аквариуме: чем больше скапливается в грунте веществ, имеющих тенденцию к отдаче электронов, тем сильнее снижается rH. Для здоровья аквариума, продления благополучия водной среды необходимо поддерживать в грунте чистоту и периодически промывать его.

<<< назад | оглавление | вперед >>>