水草缸可以用活性碳嗎？

水草缸能不能使用活性碳？
如果我們詢問水草玩家們的意見，
相信會出現很兩極的看法。
有些人認為活性碳會吸附水草所需的營養元素，
因此不適合在水草缸內使用活性碳；
另有一些水草玩家則認為，
縱使活性碳不會吸附水草的營養元素，
但水草缸內使用使用活性碳也只是一種浪費。
不論所持的理由為何，
不認同在水草缸內使用活性碳的人士，
可說是佔了大多數。
而我自己呢？
向來也是抱持著水草缸不需要活性碳這種玩意兒，
所以從來也沒在水族缸內使用活性碳，
至於是否適合在水草缸內使用活性碳，
自然也就沒去進行深入的瞭解。
如今由於進行無二氧化碳流木水草缸實驗的關係，
竟然就這麼意外的把活性碳給用上了，
在經過了八個星期的實際使用後，
對於活性碳累積了一些觀察，
想透過此文分享自己的親身經驗。
並且透過一些文獻的查閱，
來解答自己在使用活性碳的這段期間，
所遭遇到的一些狀況，
希望也能知其然也知其所以然。

大寶塔很容易因缺鐵就發生白化現象，可當作水族缸內鐵質的指標水草。也因為大寶塔的白化，讓我體驗了活性碳濾除 EDTA 鐵劑的威力，在改用葡萄糖酸亞鐵後，大寶塔的白化現象才獲得改善。

活性碳最受人重視的功能就是吸附（adsorption）的作用了，
不過有些人誤解成了吸收（absorption）的作用。
活性碳的吸附作用主要是針對有機質，
大分子量的無機化合物也能夠被吸附。
本文不打算談這些深奧的化學，
假如種水草或養魚到了非得研究有機化學不可的程度，
那真的是太辛苦了，
也失去了水族原本該有的休閒舒壓樂趣。
我們就以最常被提出的問題來看：
活性碳到底會不會吸附水草所需的營養元素？
根據我自己的經驗是：
要看是哪種營養元素。
如果水草肥料配方是以 EDTA 螯合的鐵肥和微量元素，
那肯定是會被活性碳吸附掉的。
在我在無二氧化碳流木水草缸（05）：屆滿三個月的初步結果一文中提到了，
連續幾天以三四倍的劑量來滴入 Dupla Plant 24，
水草非但沒有成長的跡象，
反而還發生了嚴重的白化現象，
尤其是在大寶塔（Limnophila aquatica）特別的明顯。
唯一的合理解釋是，
活性碳把水族缸內或 Dupla Plant 24 內的鐵肥和微量元素全給吸附了。 
然而活性碳會吸附 EDTA 絕非只是我個人的經驗而已，
上海華東理工大學 Yang 等人在 2013 年所發表的研究中很明白的指出，
活性碳對於水溶液中 Fe(III)–EDTA 的吸附能力會隨著溫度升高而增加，
但會隨著水溶液酸鹼值（pH）的升高而降低。

最早的時候，歐洲的水草玩家以底床塞鐵釘方式來提供鐵肥，到了 1965 年德國首先使用 EDTA 螯合鐵。一直到了二十一世紀初，美國 Seachem 公司才引入了葡萄糖酸亞鐵。活性碳在水草缸的命運也從此改變了。

我們在鐵肥與紅色水草一文中曾經提到過，
水族世界首度使用螯合鐵（EDTA-Fe）來改善水草的生長，
是前德國 Dupla 公司的創始總裁 Kaspar Horst 先生於 1965 年引入的，
水族市場上大多數的鐵肥也都以 EDTA 當作螯合劑，
所以 DuplaPlant24 可說是螯合鐵的代表產品。
如果在水草缸中使用 EDTA 螯合鐵和微量元素，
那麼我們勢必會認為，
活性碳並不適合使用在水草缸。
然而隨著時代和科技的進步，
我們的鐵肥選擇不再局限於 EDTA，
美國 Seachem 公司自從推出了葡萄糖酸亞鐵（ferrous gluconate）以後，
我們又多了一個施肥的選擇。
根據美國 Seachem 公司的官方說法：
葡萄糖酸亞鐵因為能夠立即被水草吸收利用，
不似其他的三價鐵必須先加以還原，
因此在活性碳有機會吸附之前，
水草就已經先吸收葡糖酸亞鐵了。
對於美國 Seachem 公司的上述論點，
我個人是抱持存疑態度的。
因為我們也換個角度來說，
水草也可以在 EDTA 被活性碳吸附之前，
就把鐵離子還原並加以吸收進入內部了，
但使用 EDTA 的水草依舊發生白化缺素的症狀；
也或許是水草還原 EDTA 三價鐵的過程非常緩慢，
不敵活性碳吸附 EDTA 的速率吧。

台灣水族市場上的活性碳產品雖然繁多，但包裝盒上大多僅在強調活性碳的吸附效果，對於活性碳的成分比例則標示不清，致使消費者不容易進行相關產品的比較。況且水族市場的活性碳顆粒偏小，難以直接放入濾籃內使用。

況且從人類的醫療角度來看，
雖然活性碳的吸附解毒使用占有很重要的地位，
然而當人類遇到了鐵中毒時，
就算是葡萄糖酸亞鐵的中毒，
也不認為活性碳有助於吸附和解毒。
無論如何，
我自己的水草白化現象，
也的確是在使用了葡萄糖酸亞鐵以後才大幅改善的。
而且很顯然並不需要每日添加葡萄糖酸亞鐵，
從我的無二氧化碳流木水草缸環境來看，
每五日添加一次標準劑量就足以維持水草翠綠生長了。
換句話說，
如果我們的水草肥料採用的是葡萄糖酸亞鐵，
那麼活性碳不能用在水草缸的說法，
就不能夠成立了。
這尤其得感謝美國 Seachem 公司幫水草界找到了 EDTA 螯合劑的替代方案，
因此使用活性碳不再是水草缸中的禁忌，
可說是水草施肥方式的一種革新。
從戊二醛到葡萄糖酸亞鐵的使用，
都是由美國 Seachem 公司率先引入水族世界的，
這家公司至少在二十一世紀初的水族發展史上，
已經占有一席無法磨滅的重要地位。
不過水草缸如果只因使用了葡萄糖酸亞鐵，
就因此認定可以加以推廣使用活性碳，
這樣的說服力對許多水草玩家來說肯定是不太夠的。

德國 Sera 公司出品的 Siporax 可說是水族市場上第一種高表面積生化過濾環。在其舊款的包裝盒上，印有暗示活性碳孔隙過小無法使微生物附著的插圖。但耐人尋味的是，新款包裝盒已經再也看不到這個插圖了。

由於大部分的人在使用活性碳的的時候，
主要把焦點集中在吸附的作用，
所以當活性碳的吸附效果喪失時，
就認為該是更換的時候了。
也因為活性碳的吸附作用持續時間並不是很長，
導致必須更換的頻率很高，
雖然活性碳本身並不昂貴，
若要長久使用活性碳當作濾材，
那將成為一項很可觀的耗費。
所以一般而言不太建議在水族缸長期使用活性碳，
唯有為了吸附有色或有毒物質時才推薦使用，
可是這個吸附目的卻又可用換水來加以取代。
所以就算我們知道了活性碳並不會影響到水草對於葡萄糖酸亞鐵的吸收，
活性碳對於大部分的水草愛好者來說，
恐怕仍舊不怎麼具有吸引力。
但我們要換個角度來思考的是，
活性碳在喪失了吸附效果以後，
果真就毫無用途了嗎？
我們當然可以將活性碳再生再利用，
不過就水草缸的使用來看，
將活性碳還原再利用顯然並不具有必要性。
活性碳的吸附作用喪失後如果不加以還原，
留在過濾器內的最重要價值，
就是提供了極為驚人的單位表面積了。
而這也是活性碳長久以來遭到水族愛好者忽略的特點。

濾材的單位表面積越大，能夠培養微生物的能力就越大。活性碳的單位表面積，可說狂勝市售所有的濾材種類。最驚人的產品，要算是美國 Seachem 公司所出品的 MatrixCarbon 了，況且其外包裝上詳細標示著成分比例。

當我們在探討濾材的優劣時，
單位表面積對於水族愛好者來說，
是個淺顯易懂的重要參考數據。
在此我們不得不談一談德國 Sera 公司所出品的 Siporax（台灣行貨稱之為「呼吸玻璃環」）。
早年水族缸過濾器內的濾材使用，
主要是以泡棉、大磯砂或珊瑚砂為主，
這些濾材的單位表面積都非常的低，
能夠培養的各種細菌（包括硝化細菌）數量也較少，
淨化水質的效果自然不佳且需要較龐大的過濾容積，
而 Siporax 是第一個出現在世人面前的陶瓷或玻璃環濾材，
其單位表面積高達了 270 m2/L，
能夠使用較小的濾材容量就達成了淨化水質的功效，
每單位面積所能夠培養出的細菌數量，
可說大勝傳統的泡棉和珊瑚砂濾材，
因此當年 Siporax 在推出之初造成水族界相當的轟動。
雖然隨著科技發展的日新月異，
德國 Sera 的 Siporax 已經被更新的多孔玻璃或陶瓷濾材給超越了，
例如日本 Power House 的微酸性 S 號濾材已經來到了 1620 m2/L，
堪稱是當今水族市場上多孔玻璃或陶瓷濾材之最。
但 Sera 的 Siporax 至今是許多濾材進行比較時的參考指標，
有趣的是，
我們在 Siporax 的「舊款」外包裝盒上看到了一個插圖，
藉以凸顯 Siporax 相較於其他濾材的差異和優勢。
最引起我注意的要算是活性碳的部分了，
很顯然是在暗示消費者活性碳的縫隙太小而難以培養細菌。

德國的資深水族專家 Hanns-J. Krause 最遲在 1997 年第三版的「水族技術手冊（Handbuch Aquarientechnik）」內就提到了：活性碳的較外層表面能夠進行好氧菌反應，較內層同時能夠進行厭氧菌反應。

不過 Siporax 的新款包裝盒已經看不到這個間接批判其它濾材的插圖了，
因為至少從活性碳角度來看，
其表面和縫隙內能夠培養細菌是個不爭的事實。
就以我手上的水族「古書」來看吧，
德國的水族專家 Hanns-J. Krause 在 1997 年版「水族技術手冊（Handbuch Aquarientechnik）」內就提到了：
活性碳的較外層表面能夠進行好氧菌反應，
較內層同時能夠進行厭氧菌反應，
在水族界至今幾乎未能利用活性碳此一非常有用的過濾特點。
從 1997 年至今（2014 年）也已經過了 17 個年頭，
雖然德國 Sera 公司已經不在 Siporax 包裝盒上印製對活性碳不利的插圖了，
但我們如果搜尋中文、德文和英文的水族論壇，
依舊能感受到活性碳能夠培菌的特性在水族界尚未廣為運用！
然而活性碳能夠培養細菌的論點，
可不是德國的資深水族專家自己說了算。
我們如果從活性碳過濾處理飲用水的角度來探討，
更能夠很清楚地讀到許多關於活性碳能夠培養細菌的相關警語。
在人類飲用水的活性碳過濾器內，
我們很不願意見到細菌的大量孳生，
但在水族缸過濾器內的活性碳，
我們卻熱烈歡迎大量細菌的生長。
雖然活性碳上的確有許多孔隙實在太小了，
恐怕微生物也難以進入並附著和生長，
但我們千萬別忽略了單位表面積所帶來的絕對優勢，
因為活性碳的單位表面積為日本 Power House 微酸性 S 號濾材的 50 至 100 倍！
因為活性碳的單位表面積更是德國 Sera Siporax 的平均 300 倍以上！

若要在濾籃內使用活性碳，直徑 3 mm 的柱狀活性碳是很不錯的選擇，因顆粒較大不容易從濾籃的隙縫中掉落。只可惜台灣水族界找不到這麼「粗」的活性碳產品，必須自己到化工行購買，雖然非常便宜，但總是有些麻煩。

如果水族缸現在打算使用活性碳當成濾材了，
市面上的產品玲瑯滿目的我們又該如何選擇呢？
對於消費者而言，
至少要看懂活性碳成分說明中的幾項重要標示，
活性碳的品質是否優良，
可以從碘值（iodine number）、糖蜜值（Molasses number）和灰分（ash content）這三項主要指標來判斷。
不過令人感到十分遺憾的是，
在台灣水族市場上的活性碳產品，
除了美國 Seachem 公司所出品的 MatrixCarbon（台灣從前水貨稱為「超級活性碳」）以外，
這三項重要的成分都沒能清楚的標示。
對此現象我們也只能說，
台灣水族業界對於消費者權益的重視程度，
和美國的水族界之間還有非常遙遠的距離。
那麼我們就來看看美國針對水族缸使用活性碳的建議：
碘值主要告物我們活性碳的微孔量或吸附能力，
以水族缸的使用而言，
活性炭的碘值落在 1000 mg/g 左右最為合適；
糖蜜值是指對於較大分子的吸附能力，
以水族缸的使用而言，
最實用的活性炭糖蜜值在 225 - 250 mg/g 之間；
灰分指的是活性碳內所含的無機質比例，
以水族缸的使用而言，
這些灰分最好在使用前先以蒸餾水或逆滲透水浸泡清洗，
因為灰分會降低活性碳的活性而且會提高水族缸的酸鹼值（pH），
酸鹼值升高至少是水草缸所不樂見的影響。

美國 Seachem 公司為了減少或清除活性碳在水族缸內釋出磷酸，特別推出添加了磷酸去除劑的產品，提供消費者更多樣的產品選擇。話又說回來，水草缸並不在意活性碳所釋出的磷酸。

活性碳除了升高水族缸的酸鹼值以外，
還會在水中釋出磷酸。
我們在無二氧化碳流木水草缸（05）：屆滿三個月的初步結果一文中提到了，
活性碳導致水族缸內碳酸硬度（KH）的升高，
而且沒法以硫酸鋁來改善調低，
如今回顧來看就絲毫不會感到意外了。
這一方面是因為我們所測量的 KH 實際上是在測量總鹼度（total alkalinity）而非真正的碳酸硬度，
在另一方面總鹼度其實就包含了磷酸。
在此我們又不得不稱讚美國 Seachem 公司了，
該公司除了率先在水族業界導入戊二醛和葡萄糖酸亞鐵的使用以外，
另一項產品 MatrixCarbon（台灣行貨稱為「五倍活性碳」）之單位表面積也是大勝一般市售的活性碳，
而為了降低 MatrixCarbon 在水族缸中釋出磷酸並影響到水質，
該公司又推出了混合了 MatrixCarbon 和 PhosGuard 的 SeaGel（台灣行貨稱為「多功能去毒濾材」），
並且在產品說明上很清楚的指出，
在 MatrixCarbon 內添加 PhosGuard（台灣行貨稱為「磷酸鹽矽酸鹽去除劑」）的目的，
是為了吸附並降低 MatrixCarbon 在水族缸中釋出的磷酸。
美國 Seachem 出品的 SeaGel 也是台灣水族市場上唯一添加了除磷酸劑的活性碳。
我不太清楚磷酸在海水軟體缸所造成的影響程度，
但在水草缸中我們並不介意活性碳所釋出的磷酸鹽，
所以Seachem 公司出品的 SeaGel 和 PhosGuard 在水草缸是用不到的，
畢竟磷酸並非爆藻的兇手，
至少我使用了活性碳以後，
水族缸的 KH 縱使因磷酸的釋出而有所提升，
但並未因此爆發藻類，
除了原本就存在已久的矽藻。

隨這科技的日新月異，目前水族市場上的多孔玻璃、石英或陶瓷濾材之中，單位表面積最高的產品，首推日本 Power House 的微酸性 S 號濾材。但其表面積和活性碳比起來，依舊是小巫見大巫。

隨著時代的演進，
有越來越多的科技產品不斷的問世，
許多的老舊觀念也隨之不停的改變。
在從前使用 EDTA 螯合鐵肥的日子裡，
活性碳由於會吸附 EDTA 的緣故，
在水草缸內使用很顯然相當不合適；
但隨著葡萄糖酸亞鐵導入水族界內使用，
水草缸內使用活性碳不再是個禁忌。
而活性碳由於強大的吸附效果，
往往被人忽略了其龐大的表面積，
以及伴隨而來的細菌培養效果。
對於水族缸過濾系統而言，
龐大的表面積和細菌培養功能，
不正是我們求之不得的濾材嗎？
或許正因為活性碳的價格相對極為低廉，
況且單位表面積又打敗了水族市場上的所有其它濾材，
因此其培菌功效遭到了有意或無意的冷落和埋沒，
只把焦點鎖定在吸附效果，
並且總是不斷的提醒消費者必須定期更換，
於是在過濾器內使用活性碳無形中成了一種長期的成本負擔。
但是如果只是想用活性碳來培養細菌的話，
我們實在看不出有定期更換的必要。
然而更重要的是，
我已經透過自己的經驗來證實活性碳可用於水草缸，
而非只是查閱文獻在紙上談兵而已。

我以自己的親身體驗，證實了活性碳能夠在水草缸當作唯一之濾材，並非只是查閱文獻或紙上談兵而已。或許從前活性碳會影響到水草的營養或肥料，但如今此一問題也能夠輕易解決或避開了。

全文完。