所謂水的硬度, 其實是指可溶性鈣、鎂離子及其他重金屬離子在水中含有的濃度, 亦因為鈣、鎂離子在離子濃度
中佔了絕大多數, 所以水的硬度又稱為鈣鎂硬度, 以碳酸鈣或氧化鈣來表示它們存在的數量,其單位是ppm。
KH硬度是「陰離子」(HCO3-)的濃度,而水的硬度是「陽離子」(如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+…)的濃度,
這是不相同的地方之一;此外,KH硬度主要主要用於水體的緩衝作用之探討上,但是水的硬度主要用於顯示水中
含有多少的金屬離子,這是不相同的地方之二。

水的硬度有分永久硬度和暫時硬度兩種,暫時硬度是指鈣、鎂的碳酸氫鹽的濃度,因此若水的硬度中暫時硬度越
高, 碳酸氫鹽的含量也越多,而KH值也越高。雖然水的硬度通常以碳酸鈣的濃度表示,但其實連鎂、鈣、鐵等等
離子的濃度都要計算在內。

KH值不能太低, 否則會造成水中的離子緩衝不足,容易造成pH值變化。一般水草缸最好將KH值維持在3-8之間, 而
pH值就大約維持在6.2 - 6.8之間。由於KH & pH值的高與低和水源的水質有關,若要調整KH值的高低, 只改變CO2
的供應量是無效的, 要使用KH調整液才會有較明顯的效果,但不能持久, 所以如果KH值指標已經在可接受的範圍,
應該避免再浪費金錢去作出調整。

KH太低會影響Co2對光合作用之效能:

  • 在光質, 光度或光環境為相同的狀態之下,水草進行光合反應的速率與CO2的作用濃度成正比。參與光合 反應的無機碳源,除了CO2為大家所熟悉之外,水草也可以利用H2CO3、HCO3-或CO3-作為碳源。
  • 在所有的無機碳源中(包括CO2),以H2CO3參與的反應速率最快,因此如果水中H2CO3之相對含量越高, 則水草 的光合作用將會比較旺盛。

  • 當KH值越高時,HCO3-濃度也越高。而HCO3-會成為水體中主要的鹼度來源,理由如下:

    HCO3- + H2O ←→ H2CO3 + OH-

    在上述的可逆反應中, 能夠提供H2CO3作為水草進行光合反應之用,而H2CO3的生產濃度與HCO3-的存在
    濃度(即KH值)成正比。但在水草消耗H2CO3的同時,HCO3-的濃度也會跟著下降;

  • CO2在水中的溶存量與OH-有關,在OH-濃度高時,CO2因為下面的反應得以被大部分被保存下來:

    CO2 + OH- → HCO3-

    所以如果在pH值較高之時將co2打入水草缸, 能夠留在水體中的co2會較多而減少浪費, 換句話說, CO2的經濟效益
    也比較高。

  • 總結上文,如果在高KH值時打入越多的CO2,產生的H2CO3濃度也會越高,而水草的光合作用也必定越旺盛; 相反如果在KH值低的情況下打入多量的CO2,由於H2CO3的產生濃度會受到KH值的限制,不能效提地提高光合反應 的速率, 結果很容易造成CO2的浪費。

  • 如果KH值太低,即使輸入大量的CO2都只是徒然的, 對增加水草光合作用的速率並沒有幫助, 反而影響氧氣 或CO2的比例,令水中生物蒙受窒息的機會大大提高。換而言之, KH值先要提高才可以增加CO2的利用比率, 增加 光合作用的速率。不過要緊記, KH值並不是越高就越好, 因為KH值越高所產生的鹼度(OH-)也越多,繼而產生較高pH 值,會令魚兒與水草難以適應。
  • 暫時硬度 & KH硬度

    暫時硬度並不是KH硬度,但是
    兩者有密切的關係。如何區分請先看下面反應式:

    Ca(HCO3)2 ←→ Ca2+ + 2 HCO3-

    【Ca2+】就是暫時硬度, 而【HCO3-】就是KH硬度(重碳酸鹽硬度)。換句話說, 暫時硬度就是指能與HCO3-結合,
    並在加熱之後, 能產生碳酸鹽沉澱的鈣、鎂等陽離子濃度;而KH硬度則只能顯示HCO3-(陰離子)濃度,無法表示
    水中碳酸鈣及碳酸鎂的含量。

    pH 與 KH 關係:

    請參考下列化學反應式:

    HCO3- + H2O ←→ H2CO3 + OH-

    當KH值(HCO3-)高時,OH-濃度就會相對地增加,所以pH值同樣會高, 反之亦然。請參考PH值/CO2含量/碳酸鹽硬度之關係圖:

    PH值 /CO2含量/碳酸鹽硬度之關係圖

    KH \ PH

    CO2過高

    CO2適量

    CO2過低

    6.0

    6.2

    6.4

    6.6

    6.8

    7.0

    7.2

    7.4

    7.6

    7.8

    8.0

    硬度過低

    0.5

    15

    9.3

    5.9

    3.7

    2.4

    1.5

    0.93

    0.59

    0.37

    0.24

    0.15

    1.0

    30

    18.6

    11.8

    7.4

    4.7

    3.0

    1.86

    1.18

    0.74

    0.47

    0.30

    1.5

    44

    28

    17.6

    11.1

    7.0

    4.4

    2.8

    1.76

    1.11

    0.70

    0.44

    2.0

    59

    37

    24

    14.8

    9.4

    5.9

    3.7

    2.4

    1.48

    0.94

    0.59

    2.5

    73

    46

    30

    18.5

    11.8

    7.3

    4.6

    3.0

    1.85

    1.18

    0.73

    3.0

    87

    56

    35

    22

    14

    8.7

    5.6

    3.5

    2.2

    1.4

    0.87

    3.5

    103

    65

    41

    26

    16.4

    10.3

    6.5

    4.1

    2.6

    1.64

    1.03

    硬度適中

    4.0

    118

    75

    47

    30

    18.7

    11.8

    7.5

    4.7

    3.0

    1.87

    1.18

    5.0

    147

    93

    59

    37

    23

    14.7

    9.3

    5.9

    3.7

    2.3

    1.47

    6.0

    177

    112

    71

    45

    28

    17.7

    11.2

    7.1

    4.5

    2.8

    1.77

    8.0

    240

    149

    94

    59

    37

    24

    14.9

    9.4

    5.9

    3.7

    2.4

    硬度過高

    10

    300

    186

    118

    74

    47

    30

    18.6

    11.8

    7.4

    4.7

    3.0

    15

    440

    280

    176

    111

    70

    44

    28

    17.6

    11.1

    7.0

    4.4

    20

    590

    370

    240

    148

    94

    59

    37

    24

    14.8

    9.4

    5.9

    CO2:mg / l ;      碳酸鹽硬度:dKH

    這圖表很早前已經出現在海外的專業書籍, 已經普遍地被引用。


    從表中可以看出:

  • 在一定的PH值下,如果想要提高水質硬度,首先必須增加CO2的溶存度;
  • 在相同的CO2溶存度下,水的酸鹼度會隨著水質硬度增加而上升。 這種化學特性,在無形中成為了一個天然的緩衝系統, 換句話說: 當水草缸內co2的溶存度及水質的硬度都在一個適當 的標準下, 便會形成一個無論在酸鹼度、CO2溶存度及水質硬度都維持平衡而且具有緩衝特性的穩定生態系統。 請大家小心留意: "co2的溶存度及水質的硬度都在一個適當的標準"這一點,正正就解釋了為何養魚種草不可使用純水, 蒸餾水或RO逆滲透水。因為這些水雖然乾淨, 但在處理的過程中會將許多形成緩衝系統不可或缺的微量元素、礦物質 或微生物給處理掉, 所以一個穩定的水族箱就算剛換完水令水中酸鹼度略有變化, 無需任何調整手續, 一段短時間後自 動會調到中性; 相反, 一個水質不穩定的水草缸,無論你用什麼方法將水質調到中性,不用一晚時間前功已經盡廢。 這亦是其中一個判斷你水草缸的生態系統是否穩定的簡單指標。不過要注意, 酸鹼度要在PH5.2-7.2的變動範圍內緩衝 系統才能發揮緩衝作用。
  • 水族箱內的緩衝作用與化學反應還有很多, 但就以co2/碳酸鹽的緩衝影響較顯而易見,也比較容易測度及調整。
    水草缸的水量越多, 系統越完整, 緩衝作用越容易發揮功效, 養死魚的機會低很多; 相反水量越少的缸子水質越不穩定
    更不易控制,除非已經有非常穩定的硝化系統及生長茂盛的植物作為緩衝, 否則在換水時或添加任何物質都要特別小
    心, 儘景避免令致水質產生太大變化。

    參考資料: 網際星空


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