ВИКИПЕДИЯ писал(а):Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал от англ. redox — reduction-oxidation reaction, Eh) — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться).
Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах (мВ).
Жизнь в водной среде зависит не только от ее активной реакции (показатель рН), но и от окислительно-восстановительного потенциала, или редокс-потенциала.
Редокс-потенциал стимулирует или тормозит рост и развитие водных организмов. Говоря о растворенных в воде газах, мы имеем в виду молекулярный кислород, 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), при изучении роли редокс-потенциала — атомарный кислород.
Слово редокс образовано от двух слов — редукция (восстановление) и оксидация .(окисление).
Редукцией будет 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, к концентрации 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 аквариумиста. 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 гН. 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 гН (например, для криптокорины — 25,6), самый высокий уровень выдерживает гетерантера — 32.
Отношения рН и гН тесно взаимосвязаны. Окислительные процессы понижают, показатель активной реакции воды (чем выше показатель гН, тем ниже рН), восстановительные — способствуют повышению рН. В свою очередь, показатель рН влияет на величину гН. Так, бурный процесс фотосинтеза изменяет величину гН в зарослях таких растений, как элодея и кабомба, способных при фотосинтезе добывать CO2 из бикарбонатов: в результате выделяется ион ОН~, подщелачивающий воду, и показатель гН снижается; при этом в других зонах аквариума он может оставаться неизменным.
Следует отметить также, что величина гН в верхних слоях воды обычно выше, в нижних ниже. Поскольку показатели рН колеблются в течение суток, изменяется и величина гН. Она зависит также и 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 представлений о величине редокс-потенциала, если определить ее практически нечем?
Своеобразными индикаторами, позволяющими косвенно судить о показателях редокс-потенциала, служат растения.
Разрастание сине-зеленых водорослей свидетельствует о высоком гН. Высокий, хотя и несколько ниже, показатель гН способствует бурному росту зеленых водорослей. Большинство аквариумных цветковых растений развивается при 29—30 гН. Апоногетоны обильно цветут при 30,2—30,6 гН, 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 гН 26—29, более высокий показатель ведет к их гибели, уже при 29 они перестают размножаться вегетативно. Редокс-потенциал, как было сказано выше, более низок в придонных слоях воды. У поверхности грунта он больше, чем в самом грунте, если песок в аквариуме сильно слежался. По существу, именно грунт является «кухней погоды», определяющей суммарный показатель редокс-потенциала в аквариуме: чем больше скапливается в грунте веществ, имеющих тенденцию к отдаче электронов, тем более снижается гН. Для здоровья аквариума, продления благополучия водной среды необходимо поддерживать в нем чистоту, периодически промывать грунт.
Вода с низким pH (кислая) в основном продемонстрирует высокий редокс-потенциал, в то время как вода с высоким pH (щелочная) покажет низкий редокс-потенциал.
Однако в природе (особенно это касается родниковой воды) кислотность отрицательных ионов и щелочность положительных ионов может сосуществовать параллельно.
По результатам исследований, проведенных в 2012 году в отношении «человеческого» редокса, содержание в нашем рационе 75% щелочных продуктов и 25% кислотных приводит к оптимальному редокс-балансу человеческого организма.
Эти данные можно смело экстраполировать на гидробионтов, так как физиология протекающих в наших организмах процессов достаточно схожа.
Это, конечно, может смутить некоторых людей, добавляющих в аквариумы большие количества всевозможных кислотных буферов и переживающих за «слишком высокую» общую жесткость.
Таким образом, очень важно поддерживать здоровый редокс-баланс с помощью контроля за уровнем растворенного в воде кислорода, УФ-стерилизации и уровня минерализации воды (например, по содержанию кальция и магния, обладающих положительным зарядом).
