氧化還原電位(Redox Potential)大部分的水草而言,
可說是個相當陌生的名詞。
在傳統的水草栽培中,
是絕少提到氧化還原電位這個玩意的,
就算德國 Dupla 的水草栽培理論當年走所謂的高科技路線,
也沒提過氧化還原電位與水草的關係。
但曾幾何時,
氧化還原電位在今天變成了與水草成長息息相關的重要名詞。
對一般人而言,
聽到了氧化還原電位,
或許只想到了一堆化學式與數字,
然後就棄械投降了。
氧化還原電位其實也沒那麼可怕,
水草愛好者只要對「氧化還原」具備基礎的「概念」即可。
氧化還原的反應,
並不單指獲得(氧化)或者失去(還原)氧的反應而已;
失去電子的變化也是氧化反應,
獲得電子的變化也是還原反應。
電子在還原劑與氧化劑之間的轉移時所產生的能量變化,
就是氧化還原電位,
通常以電壓 mV 來表示。
影響氧化還原電位的因子最主要有兩個:
酸鹼值與溫度。
通常而言,
氧化還原電位是以 pH 7 為參考校正值,
每變動 pH 1 則氧化還原電位大約會變動 58 mV。
溫度對於氧化還原電位的影響則較小,
例如當 0 度且 pH 7 時水中的氧化還原電位為 860 mV,
到了 30 度且 pH 7 時水中的氧化還原電位則為 800 mV。
不過水中的氧化還原電位想要達到 800 mV 的理論值並不容易,
在中性充分瀑氣的水中,
氧化還原電位實際上只比 500 mV 略高一些。
由於氧化還原電位並不單純指氧原子有關的氧化還原反應而已,
也與電子的氧化還原反應有關,
因此在水族界傳統的觀念中,
將氧化還原電位視為水中溶氧量的測量或反映,
這真是很危險的做法。
簡單的說,
氧化還原電位並不能很準確的反應水中溶氧量。
因為有可能水中的溶氧量已經減少 99% 了,
氧化還原電位才下降 30 mV 而已;
或者說只要當水中溶氧量還大於 1 ppm 時,
氧化還原電位都可維持在 300 mV 以上;
而當水中溶氧量低至大於 0.5 ppm 時,
氧化還原電位可能有 0-200 mV;
當水中溶氧量低至小於 0.5 ppm 時,
氧化還原電位才會小於 0 mV。
如此的低的溶氧量,
魚蝦都已經無法生存了,
測量或追求水中的氧化還原電位,
對水草的意義也不大。
但對水草而言,
底床的氧化還原電位下降,
卻有著不同的意義。
一個未種植水草的底床,
其氧化還原電位可有水底的 200 mV,
在短短的 4-5 公分內急速降低至超過 -200 mV。
這也意味著底床微生物對於氧氣的需求量非常大,
底床進入缺氧或還原態的結果,
許多水草可利用的營養於是乎開始出現,
例如鐵質和 CO2。
但是當底床的氧化還原電位降得更低並引發陸續的化學反應時,
那就不是我們所樂意見到的發展,
例如硫化氫(H2S)與甲烷(CH4)的產生。
用簡單的概念來說,
水草想要由吸收微量元素,
底床的氧化還原電位必須下降至一個程度;
然而氧化還原電位降低以後,
卻要開始顧慮兩個狀況:
其一是底床大量存在還原態的微量元素,
可能對水草所造成的毒性;
其二是當氧化還原電位過低時,
還得擔心其他的有毒物質對水草的直接傷害。
在傳統的水草栽培方法與理論中,
並不依靠底床來提供 CO2,
況且底床的基肥所蘊含之有機質較少,
因此對於底床提供營養的重要性探討較少。
可是 Diana Walstad 所提倡的天然水草缸,
卻是模擬大自然以底床來提供水草所需的 CO2 與各種營養,
此時關係到水草是否有足夠或毒害物質的關鍵,
便是長久以來遭到水族界所忽略的「氧化還原電位」,
而且關注的重點在於「底床」而非「水體」的氧化還原電位。
根據挪威的研究,
當湖泊底床的氧化還原電位由 250 降至 50 mV 時,
營養大量釋放至底床的間隙水中,
水草的成長速率因而增加了 13 倍!
而不同的研究則發現,
當底床的氧化還原電位低於 -100 mV 時,
水草的成長將大受抑制。
也有學者認為,
底床的氧化還原電位維持在 70 至 120 mV 之間最能提供植物最理想的成長條件。
對水草愛好者而言,
瞭解底床的氧化還原電位,
有助於以量化的方式來理解水草在不同的環境中為何有成長的差別,
而不是要玩家們做研究實際去測量氧化還原電位,
就水草栽培實踐的角度而言,
其實只要遵循 Diana Walstad 或 Tom Barr 等的建議,
即可免除許多關於底床氧化還原電位方面無謂的困擾,
安心做個快樂的農夫或園藝家。