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2007年10月19日

水草所需的鐵肥


鐵質可說是水草體內最重要的微量元素,
根據水草乾重的分析,
鐵質的濃度介於 20-300 ppm,
平均為 100 ppm。
而鐵質在水草具有重要的生理作用:
水草需要鐵來製造鐵氧化還原蛋白,
這種鐵蛋白在光和作用中扮演關鍵性的角色;
缺鐵時植物將無法合成葉綠素(葉綠素本身沒有鐵),
葉子變為白色透明,
並導致水草凋謝;
此外水草在吸收硝酸(NO3)為養分時,
也需要鉬及鐵做為催化劑。

自從德國 Dupla 創始人之一的 Karspar Horst 於 1965 年首先將 EDTA 螯合鐵引進到水族界後,
螯合鐵至今可都是水草肥料當中的標準鐵肥製劑。
不過螯合鐵的製劑並不是許多草友所想像的二價亞鐵(Fe2+),
而是以三價鐵(Fe3+)為主。
這一點其實 Karspar Horst 多年以前老早就已經提過了。

Karspar Horst 是世界上第一個發表使用螯合鐵來栽培水草的人。


那麼 Fe2+ 與 Fe3+ 是否能如我們所願的同時存在於同一個螯合劑 ?
除了德國 Dupla 已經表明 EDTA 所螯合的是三價鐵以外,
美國知名水族業者 Seachem Laboratories 的總裁兼 CEO~Greg Morin(有機化學博士),
也對 EDTA 能否螯合 Fe2+ 提出了質疑,
他認為寫出化學式不等於實際上容易存在。 

Greg Morin 舉出的實驗例子如下:
亞鐵離子(Fe2+)是綠色的,
而鐵離子(Fe3+)是紅棕色的。
當我們把綠色的硫酸亞鐵(FeSO4)加入水中以後,
顏色會由原來的青綠色逐漸變成了紅棕色的,
這顯示亞鐵逐漸氧化成為三價鐵離子。
此時我們可在水中加入一點點還原劑,如維他命 C,
水溶液的顏色又逐漸變回了綠色的,
也就是說還原成了亞鐵離子。
而當我們將 EDTA 加入至水溶液時,
水溶液又變回了棕色的,
這是因為亞鐵又變成了鐵離子。 

如果再從學理的角度來看螯合劑的特性,
金屬離子與 EDTA 鍵結的強弱取決於穩定常數之大小,
穩定常數愈大,
螯合能力就越強。
亞鐵(Fe2+)的 logK 為 14.33
三價鐵(Fe3+)的 logK 為 25.10
(各家說法或有不同,但相差不會太離譜。) 

25.10 - 14.33 = 10.77
10 的 10.77 次方等於 588 億 8 千萬多。 

換句話說,
EDTA 和三價鐵的結合能力,
超過了二價亞鐵的 588 億 8 千萬倍!
用簡單的白話來說,
如果三價鐵和二價亞鐵同時存在時,
三價鐵會搶先和 EDTA 結合,
而且競爭能力相差了 588 億倍以上。
姑且不去分辨顏色,
光由和 EDTA 鍵結能力的強弱來比較,
二價亞鐵(Fe2+)根本就競爭不過三價鐵(Fe3+)的。

螯合鐵在水中的穩定度也是個令人關注的焦點。
其實沒有任何人說得出螯合鐵能在水中保存多久,
水中的溶氧量和酸鹼值都會影響。
舉例來說,
FeEDTA 在 pH > 6.3 後就變得不穩定,
FeDPTA 到了 pH > 7.5 後才變得不穩定。
而根據國外 DIY 的草友的反應,
FeDPTH 在水中的時效性的確高過了 FeEDTA。
但如果要更好的螯合劑,
那就用 EDDHA 吧,
在 pH 4.0 ~ 9.0 之間可維持穩定。 

丹麥 Tropica 出品的 TMG 以 DPTA 為螯合劑,在鹼性水質環境中也相當穩定。


其實有一個使鐵肥大量消失的地點是過濾器,
這也是常常被人忽略的地方。
根據德國的測量,
在變為深褐色的過濾棉當中,
往往含有 3000 mg/l 以上的鐵質,
可是在同一水族缸中的鐵質濃度,
卻可能不到 0.01 mg/l!

然而水草肥料業者在成本的考量下,
大都選擇以 EDTA 為螯合劑。
目前為止最受 Tom Barr 推薦的丹麥 Tropica 出品的 TMG 水草液肥,
採用的則是 DPTA 為螯合劑。
另外美國 Seachem 出品的葡萄酸亞鐵,
也是一種較弱的螯合鐵劑。
如果水族缸屬於弱酸性軟水的環境,
EDTA 和葡萄酸亞鐵都很適合使用。
但如果在鹼性硬水的環境中,
恐怕就要選擇以 DPTA 為螯合劑的鐵肥了。

無論如何,
如果要確保水草隨時都能吸收鐵肥,
最好的方式就是每日施肥,
就像是 DuplaPlant24 的每日施肥系統。

美國 Seachem 出品的葡萄酸亞鐵,雖容易被水草吸收,但穩定性略差。



延伸閱讀:
自製丹麥水草大師強化液肥


本文同時刊載於台灣「AquaPets」雙月刊 2008 年二月號。



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