一、前言
黑水(Black water)是水族箱的添加劑之一,
顧名思義,
它是一種黑色的液體,
一般市售商品為8~20%的腐殖酸(Humus acid)溶液。
腐殖酸的種類很多,
在農業的開發應用上,
經過了漫長的歷程,
它的多功能作用,
也越來越得到了人們的肯定。
由於腐殖酸類肥料(Humic fertilizer)通常是黑色的,
所以也有人稱為“黑肥(Black fertilizer)”。
腐殖酸在水族箱中的應用,
主要是受到大自然熱帶雨林流域水質的影響。
在亞馬遜河系的流域中,
腐殖酸含量約在0.9~15ppm之間,
主要來自沈積物中腐殖酸的釋放,
以及土壤腐殖酸的淋溶。
由於亞馬遜流域盛產各種熱帶魚,
腐殖酸對水草栽培的影響所知不多, 有關這方面的文獻仍嫌欠缺, 惟可從腐殖酸在水中的物理及化學性質, 以及它在農業上的功能, 推測腐殖酸對促進水草的生長可能與陸生植物類似。 本文除了針對腐殖酸的本質作介紹之外, 也將進一步探討它的功能, 以及在水族箱(主要是水草水族箱)的應用。
二、腐殖酸簡介
英文“Humic acid”一詞,
有人翻譯為“腐植酸”,
也有人翻譯為“腐殖酸”。
它是由動植物遺骸,
主要是植物遺骸,
受到微生物和介質作用,
經過分解和合成的變化形成的一種有機物質,
腐殖酸系腐殖物質(Humic substances)因產生腐殖化作用(Humification)所形成的一類複雜高分子有機酸。 腐殖物質廣泛存在於地球表面, 是自然界最常見的有機碳。 大部分腐殖物質與粘土, 氧化物等無機物相連, 小部分溶於土壤溶液, 尤其是鹼性土壤, 稱為腐殖土(Muck)。 甚至於有些低級煤礦, 也稱得上是腐殖物質的種類。 例如:一些低熱值煤, 如泥煤、褐煤和風化煤中往往含有很豐富的腐殖酸, 這些煤有時稱為“腐殖煤(Humic coal)”。
腐殖酸的化學結構十分複雜, 主要由許多種分子量較大, 而又帶有不定數目羧基的芳香族化合物混合而成。
依成分分析, 腐殖酸含有碳、氫、氧、氮等元素, 芳香核、羥基、羧基、羰基、醌基、甲氧基等活性官能基(Functional group)。 這些活性基團決定了腐殖酸具有弱酸性、親水性、離子交換性、螯合性、氧化還原性及生理活性等。
三、黑水的成份
存在于天然水體中的腐殖酸主要是黃腐酸成分,
因為只有黃腐酸才易溶于水。
黑腐酸僅微溶于水,
需要轉變為鉀、鈉等一價金屬鹽或銨鹽才能溶于水,
這些鹽的水溶液都呈鹼性,
比較不適合用於製造黑水。
棕腐酸則難溶于水,
其鹽類的親水性也不佳,
所以並不適合用於製造黑水。
黃腐酸的分子量較小,
它的官能基含量也較少,
但比黑腐酸及棕腐酸的生理活性高,
因而容易被生物吸收利用。
其水溶液呈弱酸性,
尤有利於形成一般熱帶魚及水草的弱酸性環境。
因此,
優良黑水產品所含腐殖酸中,
應該都是黃腐酸成分,
四、黃腐酸的功能
由於腐殖酸類肥料在農業上廣泛被應用,
而且歷史相當悠久,
因此有關黃腐酸對對陸生植物生理機能的影響,
已經有許多的研究報告公佈。其中包括:黃腐酸被植物直接吸收後,可以成為調節生物化學反應的活性物質;另外,它對植物細胞新陳代謝之促進、酶的啟動、自由基的抑制及消除,以及抗氧化性之增加等,均被證實具有若干成效。雖然這些研究並非針對水草栽培而來,但將它應用於水草栽培之中,理論上,對促進水草生長應該也有相似的作用。
天然水體中的黃腐酸是微量元素之重要載體,它可以利用螯合作用,來延長或維持其有效性,使水生植物能獲得較為穩定的微量元素來源。黃腐酸也能螯合其它營養元素(如:鉀、鈣、鎂),使它們以較為平緩的速率釋放給植物吸收利用,從而可提高養分的緩效性及持久性,使水生植物對養分的均衡吸收有良好作用。另外,在很廣範圍的pH值(pH4.0~9.0)的水體中,黃腐酸都可以把三價鐵還原成二價之亞鐵,已知二價亞鐵的肥效高於三價鐵。這些作用對於水草栽培也特別有利。
還有,黃腐酸能取代天然水體的kH緩衝系統,增加水體之緩衝力,使水體之酸堿反應緩和,以及使pH較不受CO2濃度變化之影響,而表現得更為穩定。另外,它也能提供水環境(水層及底床)有益微生物之活性,使水層與底床有益微生物大量增殖,包括好氣性細菌、放線菌、纖維分解菌的數量增加較多。對加速有機物的礦化,促進營養元素的釋放有利。
腐殖酸甚少使用於水產養殖,因此有關黃腐酸對魚類的作用與影響,一般所知甚少,亦罕見有專門文獻做出研究結論,目前主要資訊來源,幾乎都是從水族相關資訊管道中獲得,不過這些資訊仍以經驗導向居多,少有研究結論,誠屬美中不足之憾事。
據悉,黃腐酸對於飼養在水族箱中的魚類,主要具有如下功效:因可與重金屬離子螯合,進而降低重金屬對魚類所造成的傷害(關於這一點應該可以確定)。除此之外,它也具有保護魚體表面膠質、抵抗病原菌入侵、抑制病原菌大量繁生,以及促進魚類健康,誘發繁殖活動,並展現自然豔麗的體色等功效。
五、黑水在水族箱中的應用
黃腐酸促進植物生長作用的大小,直接與其來源母物質(如:腐殖煤)及分子量有關。一般而言,泥煤腐殖酸優於風化煤腐殖酸,分子量較小的黃腐酸優於分子量較大的黃腐酸,其中以黃酸(fulvic acid)的促進效果最好,這可能與它的分子量最小有關。因此,黑水的成分似乎以黃酸的組成越多越佳。不過,基本上在使用之前,若能先瞭解黃腐酸本身的特性,將更能掌握其有效性。
“翠湖”生產的“自然水再生劑”就是一種黑水產品。過去它的原料原來都使用腐殖酸鉀(即:黑腐酸鉀)先配製成水溶液後,再適度酸化而成,不僅色澤很深,使用後水質的色度難免會增加,可能因而影響水草的光合作用。目前這種產品已經不再生產,預計未來新一代的產品,將完全以黃腐酸為原料來製造。
只要是以黃腐酸為原料來製造的黑水產品,無論是那一廠牌,應該都比使用黑腐酸的鹽類製造者為佳。黃腐酸作為一種天然活性物質,長久以來即存在于天然水體中,如果能使用於水草水族箱中把自來水還原為“自然水”,可以讓水草及魚蝦皆有“回家”的感覺。同時,此種活性物質在水草的生長過程中,可能起了為人所不知的奇特作用,或至少黃腐酸對施肥應該有增效作用,藉以提高肥料的利用率。
天然水體中的黃腐酸是微量元素之重要載體,它可以利用螯合作用,來延長或維持其有效性,使水生植物能獲得較為穩定的微量元素來源。黃腐酸也能螯合其它營養元素(如:鉀、鈣、鎂),使它們以較為平緩的速率釋放給植物吸收利用,從而可提高養分的緩效性及持久性,使水生植物對養分的均衡吸收有良好作用。另外,在很廣範圍的pH值(pH4.0~9.0)的水體中,黃腐酸都可以把三價鐵還原成二價之亞鐵,已知二價亞鐵的肥效高於三價鐵。這些作用對於水草栽培也特別有利。
還有,黃腐酸能取代天然水體的kH緩衝系統,增加水體之緩衝力,使水體之酸堿反應緩和,以及使pH較不受CO2濃度變化之影響,而表現得更為穩定。另外,它也能提供水環境(水層及底床)有益微生物之活性,使水層與底床有益微生物大量增殖,包括好氣性細菌、放線菌、纖維分解菌的數量增加較多。對加速有機物的礦化,促進營養元素的釋放有利。
腐殖酸甚少使用於水產養殖,因此有關黃腐酸對魚類的作用與影響,一般所知甚少,亦罕見有專門文獻做出研究結論,目前主要資訊來源,幾乎都是從水族相關資訊管道中獲得,不過這些資訊仍以經驗導向居多,少有研究結論,誠屬美中不足之憾事。
據悉,黃腐酸對於飼養在水族箱中的魚類,主要具有如下功效:因可與重金屬離子螯合,進而降低重金屬對魚類所造成的傷害(關於這一點應該可以確定)。除此之外,它也具有保護魚體表面膠質、抵抗病原菌入侵、抑制病原菌大量繁生,以及促進魚類健康,誘發繁殖活動,並展現自然豔麗的體色等功效。
五、黑水在水族箱中的應用
黃腐酸促進植物生長作用的大小,直接與其來源母物質(如:腐殖煤)及分子量有關。一般而言,泥煤腐殖酸優於風化煤腐殖酸,分子量較小的黃腐酸優於分子量較大的黃腐酸,其中以黃酸(fulvic acid)的促進效果最好,這可能與它的分子量最小有關。因此,黑水的成分似乎以黃酸的組成越多越佳。不過,基本上在使用之前,若能先瞭解黃腐酸本身的特性,將更能掌握其有效性。
“翠湖”生產的“自然水再生劑”就是一種黑水產品。過去它的原料原來都使用腐殖酸鉀(即:黑腐酸鉀)先配製成水溶液後,再適度酸化而成,不僅色澤很深,使用後水質的色度難免會增加,可能因而影響水草的光合作用。目前這種產品已經不再生產,預計未來新一代的產品,將完全以黃腐酸為原料來製造。
只要是以黃腐酸為原料來製造的黑水產品,無論是那一廠牌,應該都比使用黑腐酸的鹽類製造者為佳。黃腐酸作為一種天然活性物質,長久以來即存在于天然水體中,如果能使用於水草水族箱中把自來水還原為“自然水”,可以讓水草及魚蝦皆有“回家”的感覺。同時,此種活性物質在水草的生長過程中,可能起了為人所不知的奇特作用,或至少黃腐酸對施肥應該有增效作用,藉以提高肥料的利用率。