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2007年5月5日

戊二醛(glutaraldehyde)之探討(2):戊二醛為何能提供水草碳元素並且殺藻?

戊二醛(不論是 cidex 或 excel)的殺菌作用對於純養魚的水族愛好者而言很用興趣,
但對於水草愛好者來說,
戊二醛如何提供水草碳元素並且達到殺菌的作用,
才是真正關注的焦點。

我們之前提過,
戊二醛是少數幾個只含有碳(C)氫(H)氧(O)三種元素的殺菌劑,
由於這種簡單的化學組成,
在未達殺菌濃度之下,
戊二醛在有氧的環境下會被分解形成二氧化碳(CO2)。

根據針對河流底床的研究,
戊二醛(Glutaraldehyde)在有氧的環境下的半衰期約為 11 小時,
並且在 24 小時內能夠完全分解。
如果在厭氧的環境下,
戊二醛的半衰期只有約 8 個小時,
但在厭氧下完全分解卻需要約三天的時間。

可是我們要特別注意了,
戊二醛(C5H8O2)完全分解成二氧化碳(CO2)和水(H2O)是需要消耗氧氣(O2)的:

C5H8O2 + 6O2 = 5CO2 + 4H2O

根據來自實驗室的研究,
活化戊二醛的理論氧氣需求(ThOD)為 1.92 ppm,
而實際的化學氧氣需求(COD)為 1.88 ppm。
所以我們在使用戊二醛時也要小心水族缸缺氧發生的可能性。

不過戊二醛本身對於水族生物的毒性其實不高,
但是這因種類而易。。
針對三種淡水與海水生物戊二醛的「急性中毒」的研究,
戊二醛的無可觀察作用濃度(NOECs)為 0.029-2.5 ppm(藻類)至 9-24 ppm(大劍蚤)之間。
而針對「慢性中毒」的濃度而言,
則介於 0.31 ppm(藻類)至 4.25 ppm(大劍蚤)之間。
這樣的結果顯示,
戊二醛的毒性並不會因重複暴露而增加。

至於戊二醛對於一些水生生物的半致死濃度(LC50),
從 3 ppm 到 56 ppm 的研究報告都有,
不過這些濃度都遠遠超過了我們的正常使用濃度。

根據針對綠藻的研究,
當戊二醛的濃度達到 1 ppm 時,
綠藻的成長就受到了顯著的抑制。

不過水草愛好者比較在意的還是戊二醛如何提供水草碳元素。
如果根據美國 Seachem 針對 Excel 的說法,
Excel 在進入水草細胞內以後,
能夠以光合作用中間產物的方式直接被水草利用。
但 Tom Barr 的看法就比較保留了,
他認為 Excel 在進入水草細胞內以後,
還是回被分解成 CO2 才被水草利用的,
他並且打算以碳十四(C14)來追蹤研究這一機制,
我們就拭目以待了。

至於戊二醛是如何殺藻的,
如果根據 Tom Barr 的說法,
這主要和戊二醛抑制了碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase)造成的。
對於結構比較簡單且不具氣孔的水草與藻類而言,
二氧化碳經過表皮層擴散進入細胞中必須透過碳酸酐酶的作用,
如果碳酸酐酶受到了抑制,
藻類與水草便無法利用 CO2,
因此造成了死亡。

舉例來說,
墨斯含有氣孔,
因此不會受到戊二醛的影響;
鹿角苔不含氣孔,
就會受到戊二醛的毒害了。

如果我們由 Tom Barr 所提出的碳酸酐酶受抑制的角度來思考,
我個人覺得戊二醛的活化劑添加或許能加強殺藻的功能。
因為活化劑主要成分是小蘇打(NaHCO3),
我們在水族缸中使用了小蘇打,
一方面提供了 HCO3,
另一方面升高了 pH 值,
這都會使水中的游離 CO2 大幅減少,
水草或藻類被迫必須使用 HCO3 作為無機碳元素的來源,
而水草或藻類要利用 HCO3 時,
碳酸酐酶的角色就更重要了,
可是此時碳酸酐酶卻受到了抑制...,
但如此一來,
很可能原本沒事的水草和藻類也會連帶受遭殃。

但上述終究只是個人的假設,
必須有客觀的研究來證實才是。

但如果我們使用戊二醛的目的是在提供碳元素,
那麼 cidex 所附贈的活化劑就可以免了,
因為水草終究偏好 CO2 而不是 HCO3。


本文同時刊載於台灣「AquaPets」雙月刊 2007 年十月號。



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