寵物 FAQCO2長期監測器 原理、使用限制之探討
內容不太好讀的網誌版: http://kazemi.pixnet.net/blog/post/27541020 —————————––我是分隔線———————————— 自20年前水草養植引進高壓CO2的做法後，就有玩草前輩們試著找出測量的方法。 市售CO2 指示器種類眾多，幾乎只要是水族相關廠商至少就會出一種來賣 UP、ISTA、Azoo、ADA、CAL、Dennerle、Tropica、PM….etc 究~~~竟對種水草有沒有幫助？ 測得準嗎？ 是運用什麼原理呢？ 長期監測器 裡面的說明書一定會這麼寫： 1. 將監測器打開，加入2~3滴的指示劑 2. 在槽中加入魚缸水至水線 3. (蓋上蓋子)將監測器倒置，至吸在距魚缸水面10cm處 也會附上一張CO2濃度比色表 http://i.imgur.com/4BYEr.jpg
原理說穿了不過就是 一個化學平衡式、一張對照表、一種再平凡不過的酸鹼指示劑 I.先講最簡單的 溴瑞香草藍液 (BTB, Bromothymol blue) 是一種酸鹼指示劑 http://i.imgur.com/8UYpK.jpg
對六、七年級生而言，應該有在小學自然課學過這個東西，應該不陌生吧 http://i.imgur.com/dKnkD.png
‧pH<6的情況下 BTB得到H+ 左邊結構式的濃度高 呈黃色 ‧pH>7.6的情況下 BTB失去H+ 大多轉為右邊的結構式 呈藍色 ‧在pH=7.1的?況下 兩種結構式的濃度相等 黃藍各半 呈綠色 II.下圖是一個 CO2溶進水裡形成炭酸、炭酸再解離成碳酸氫根和氫離子的反應平衡式 http://i.imgur.com/cZrrr.png
‧三部份並非各自獨立、皆為可逆反應 ‧除了濃度之外，也會受溫度、壓力、空間中的氣體分壓所影響 ‧(g)表氣態、(l)表液態、(aq)表溶液 http://i.imgur.com/wXWS8.jpg
1. 根據平衡式我們知道水中的炭酸也會變成氣態CO2經水面逸散到空氣中 同理也會穿過監測器的液面進到氣室中，如圖中的Ａ。 2. 當氣室中的CO2分壓達到水面逸散的CO2壓力，氣室的CO2就會 溶入試劑中；直到魚缸水、氣室、試劑三者壓力相等，監測器的水面 便不會再逸散CO2，此時三者的壓力等於魚缸中CO2分壓。 根據理想氣體方程式 PV=nRT, 分子量(n,也可解釋為濃度)正比於壓力。 反之亦然Ｂ。 3. 溶進試劑中的CO2走平衡式的後半段，溶進水中解離出HCO3-及H+ 根據氫離子的多寡決定試劑的pH值，讓試劑變了顏色。 III.再來看看這張 水中pH、KH對CO2濃度圖表: http://i.imgur.com/qI0IP.jpg
(表為25度C、1atm下) 對照上面的表來看會發現一些問題…. 舉例來說: 某A是下港國人 缸子底土是不具軟水能力的矽砂, KH10 ; pH6.8 水滴進監測器就是綠色的，但我的水草看起來就是缺碳的樣子， 這樣是夠還是不夠啊？CO2要打到一秒幾顆啊@_@||(暈 某B的缸子是用ADA黑土 本身有降酸 軟水的作用 KH 0 ; pH5.8 水滴進監測器就是黃色的，不用打CO2了 XDDD 指示劑雖然顯示黃色，實際上水中CO2的濃度是無法測量的， 因為原本水中H+就過高，並非高濃度CO2造成的黃色。 某C金錢豹幹部的缸子 換水用自來水 無土沉木莫絲鐵皇冠缸, KH 6 pH8.0 水滴進監測器就是藍色的，不管CO2打多打少怎麼打都是適量 穩定不穩定也不知道，只看到沉木上一堆黑毛… 〔KH 根據環保署對各水庫水質的檢測數據 http://ppt.cc/y-F! 天龍國水KH值: 01dH;下港國水KH值:813dH;金錢豹的故鄉水KH值:57 dH 單位為德制應度，換算公式為 1dH = 17.8 ppm CaCO3﹞ 這樣知道我的意思了嗎？ 不要傻傻的照說明書寫的把魚缸水加進監測器裡 會造成監測器的誤差，就像是沒規零的磅秤一樣。 (不過如果您是使用CAL的產品，就不用怕了，因為該產品內含KH4標準液…. http://www.greenleafaquariums.com/co2-drop-checkers.html ) 玩草玩久的人都知道 草缸理想CO2濃度落在1530ppm之間 我們要讓監測器發揮最敏銳的監測效果，就要把這段濃度曲線放在 指示劑變色的區段(pH68之間)。而且只要濃度增加一點點顏色變化就很大。 對照上面的pH/KH/CO2表來看 KH值愈大，CO2濃度對顏色改變的敏銳度愈差 KH值愈小則愈敏銳，但KH0-1不適合，因為超出範圍了，KH2-4就頗為理想了。 那要如何配出試劑專用的KH24的水呢？ 最常見的是KH4標準溶液配法: 1.取6g小蘇打粉(NAHCO3)溶於1L蒸餾水中; 此水即為200dH水溶液 2.拿10cc加入490cc蒸餾水，便得到 4dH 水溶液 500cc 結語： 如果說氣態CO2是水草主要吸收利用的碳源， 那麼能偵測水中CO2分壓的CO2長期監測器應該是種針對性很高的儀器。 但仍有幾個小缺點： 1. 試劑需要用4dH水校正。 2. 達到平衡常需要1~2小時的時間，無法反應“即時”CO2濃度。 3. 受到許多變因影響，無法準確告訴我們CO2濃度。 我自己也曾懷疑這東西到底準不準過，但經過這次review一些文章 回憶一些國高中的化學…比較有概念多了XD 如果只是想知道平均而言CO2在缸內的濃度差不多是落在那個範圍內 那正確的使用這個小東西，應該就足夠了。 Reference: 1.http://aquatic-art.blogspot.com/2011/02/drop-checker-in-planted-aquarium.html 2.http://aquaticconcepts.thekrib.com/Articles/Water_Chemistry.htm 3.http://jpkc.cug.edu.cn/08jpkc/lamlsl/kj-2/04/4.3.htm 4.http://en.wikipedia.org/wiki/Bromothymol_blue –
網友回覆 201
- Audriana
頭推 太讚了
- Candice
推專業~
- Queena
非常感謝~~看完卡大的文章,我就知道我該怎麼辦了..
- Catherine
我這次新翻缸,一直呈現 http://ppt.cc/Hgfo
- Olga
心裡一直感到納悶,感覺是ph監測= ="
- Candice
現在就恍然大悟了,因為我KH測不到,當然CO2監測不準
- Quanna
而我以前的草缸,KH在10以上,CO2監測怎麼打都是綠色
- Quintina
以前很難理解,為何大家的CO2監測都是黃色..CO2一停,幾小時內就會變回藍色~
- Ophelia
^以前
- Dorothy
而現在卻超黃,不會變色XD...原來是KH的問題啊~~
- Hazel
所以卡大去金錢豹都可以說我去幫別人看缸子....高招
- Leila
有看有推!!!讚~~~
- Carolina Franco
其實根據亨利定律 利用打氣機打氣跟打CO2效果相仿
- Ivy
我不太了解為何要監控CO2 他不是會跟大氣中CO2的分壓
- Connor
達到平衡嗎? 這方面我一直覺得怪怪的
- Kumar
如果是擔心打CO2 水中CO2濃度會過飽和來不及逸散
- Andy
那為何不打空氣進去就好 CO2也會溶解更不會過量
- Andy
畢竟CO2原本就算是易溶於水的氣體
- Ula
如果說 我是說"如果"這是商人的手法那可能就很淺白
- Oscar
教大家打CO2 賺CO2組的錢
- Bennie
CO2打了容易過飽和來不及逸散 再來賺CO2監控的錢
- Hedda
補個亨利定律.在常溫下且密閉的容器中,溶於某溶劑的某氣體之體積莫耳濃度,會正好與此溶液達成平衡的
- Michael
氣體分壓成正比 (整個大氣跟魚缸可視為密閉容器)
- Andy
另外這個定律也說明了 有人說打CO2又用外掛會造成
- Quanna
CO2的逸散 這根本是錯的 (除非魚缸的CO2過飽和)
- Dorothy
回歸問題 我只是好奇想了解為何養草需要監控CO2
- Kelly
打氣溶的太少,空氣中CO2濃度相當不夠
- Valerie
應該是說,達成平衡濃度的CO2是遠遠不夠水草用的大部份草缸都是很大的過飽和狀態(有點類似汽水)
- Daph Bay
所以才要監控.講實務,打氣養草的慘況就說明一切
- Necoo
另外，打CO2用外掛的確會溢散，因為是過飽和>_0
- Callum
順帶一提，你說亨利定律會達到平衡，那也要一個時間
- Regina
去讓它達到穩態，這也就是暫態與穩態的問題，這也就是為什麼有些人白天開CO2的時候PH會下降晚上關掉會上升，因為晚上已經慢慢的重新達到一個新的穩態，白天
- Kelly
開CO2你還得要考慮CO2組不停給缸子內的CO2，非只有大氣的平衡
- Emily
要達到過飽和的狀態阿 可是自然界的CO2不可能過飽和
- Donna
長久幾天的穩態的確不可能，但是幾小時內的假象可以
- Aaliyah
那在自然界中 水中的CO2對水草不算夠用嗎?
- Lily
湖中: 旺勝的呼吸作用. 河中: 流水可以一直補CO2
- Elizabeth
另外,自然界水草大多也以挺水態生長
- Todd Johnson
我的疑慮是如果自然界 水中的氣液平衡就夠水草用
- Agnes
那為何魚缸中則必須讓他過飽和
- Connor
如果5588能夠用24小時不間斷給予新水,再來談自然界
- Necoo
但即便是24hr注新水溢流..也只是接近自然的第一步 XD
- Megan
J大 您說的一直補CO2他也只能氣液平衡 無法過飽和
- Harry
因為我們的魚缸 並不是自然界啊...XD
- Vanessa
這個亨利定律 不是只有自然界才發生...魚缸也有
- Madame
對,但是這個補的量很驚人,完全足夠沉水態的植物
- Lucy
魚缸等不等於自然界 又不是只看亨利定律難道我們兩個都有鼻子 就要說我們兩個長得一模一樣喔
- Audriana
魚缸為何辦不到?除非你能讓你的魚缸每分鐘都全換水
- Una
一次, 那這樣你就能達到供需平衡囉~~
- Ingrid
你有可能問那這樣不是和打氣一樣?嗯..差別可大了
- Steve
打氣的溶解速度沒有你想像的快,所以不能等同河川的流水法
- Audriana
OK 我了解不過CO2算是易溶於水 打空氣也很快
- Kelly
可以教我怎麼在水草缸打氣 水草還是養得很漂亮嗎
- Tristan Cohan
易溶於水是比起其他空氣而言,但是比起植物消耗....
- Una
CO2的來源,別忘了還有湖泊,河流底床產生的...
- Erin
曾有調查統計...底床產生的CO2...甚至高過火力發電
- Audriana
而且要怎麼打氣溶解才快?針葉馬達?氣泡木?那我不如用
- Hedy
CO2系統,一套才兩張小朋友....
- Xanthe
..........不是很想去解釋這個物化的問題耶.........
- Oliver
有沒有個物理化學好 表達能力佳的人可以跳出來呢？
- Yuri
w大既然有這樣的疑問 與其一直講理論 何不自己試試？
- Rae
水拿去aeration之後 裡面的CO2濃度如何變化
- Franklin
結果、原理 google就有 就如同您說的亨利定律一樣
- Una
對不起我表達能力不加ˊDˋ
- Mary
不會阿 我覺得樓上有回答到我的問題的一部分
- Damian
我也是囧 這篇文寫得不太好 內容寫太多太亂了
- Doris
很多枝微末節的東西我只是帶過去...也許看過的人反而會跑出更多的問題來XDDD
- Faithe
我覺得蠻清楚的啊...對於我只會實際操作的人來講幫助很大
- Steve
我現在的疑問是要打到過飽和才可以 還是平衡就夠了
- Ina
因為我的CO2用完了 才趁機問一下啦
- Sierra Rose
如果要過飽和才行 那就一定要CO2了
- Hamiltion
因為我沒監測過CO2 所以這方面 不太了解
- Margaret
過飽和？平衡？ 請問如何定義這兩者？
- Ina
如果過飽和一定要CO2，那平衡為什麼不用？
- Madame
如果是打CO2 同一時間內 溶解的量>易散的量應該就可以過飽和 不過我不清楚逸散的速度有多快
- Victoria
平衡就打空氣就能平衡了 不過打空氣無法過飽和
- Daph Bay
因為打進去的空氣中 CO2的分壓跟空氣中的分壓相同
- Sierra Rose
所以最多只能到達跟空氣中的分壓平衡
- Anonymous
會這樣問是因為上面有說魚缸中CO2要打到過飽和所以才有這個疑問
- Mary
恩?好像一直打也不會過飽和吧?似乎平衡就不再溶了?
- George
可見你沒去google我寫的東西嘛 XD
- Kumar
我們不要再鬼打牆浪費時間了好嗎？
- Blanche
呵 物化都忘光了 少包幾個紅包就甭煩錢啦 吃喜酒去
- Anthony
請問我可以刪掉w大您的推文嗎？ 沒啥內容耶
- George
至少我有提出疑慮跟觀點而不是猛打co2吧
- Kristin
那是您不作功課的結果啊 都跟您講這麼明 你還不去
- Joseph
您的疑慮=>價值?! 那新手文的疑慮都M起來好了
" - Ina
google一下 那你提出疑慮跟觀點 卻不想解決它們
- Belly
不是分明來亂 佔篇幅 浪費別人的時間？
- Valerie
也會有誤導疑慮..畢竟鐵齒的人也只會吸收自己想看的討論串並不會花時間消化...
- Lauren
我把討論串看完啦~ 不過看不懂 XDDDD
- Christine
我也看完了 過程不太懂 我大概看結論就好XD 推專業!
- Charlotte
WU說的亨利定律確實在哪裡都適用，但是大氣中的CO2含量在夏威夷長期氣象觀測站的紀錄是2PPM，以這濃度，
- Puput
即使平衡了也不足以草缸中這麼多吃碳大戶消耗，所以才需要人工添加碳源，至於碳源來源就不列舉了，至於
- Ida
外掛是否造成CO2逸散，請參考高中化學過飽和溶液的說明。草缸的水在有打CO2的情況下跟汽水很接近，即使
- Caitlin
不去搖他，放著CO2也是會跑掉，但是晃動他會讓CO2逸
- Puput
散的更快，這有喝過汽水都知道。再說，我之前忘了在板上哪篇文章看過，水草喜歡汽泡狀的CO2勝過溶於水中
- Connor
這部分可能要請卡茲米說明一下，我沒做過測試不清楚
- Genevieve
那部份的內容要去翻書或是Paludarium大的blog
- Jacky
另外 不見得氣態CO2就是氣泡狀的唷 溶於水中的也可以
- Regina
是炭酸
- Mason
這一篇太正點了!!!!!!
- Carolina Franco
為了這篇M文,我馬上執行..馬上看到KH對CO2監測的影響
- Connor
我新缸的KH是測不到,假設 0<KH<1
- Hedy
CO2監測器的顏色為黃色,不曾改變 http://ppt.cc/7nKB
- Caroline
然後我撈了一杯魚缸水,添加一咪咪了KH提升劑
- Bennie
將杯水KH調整至 KH約4~5 ,然後重新滴入CO2監測藥劑
- Edward Lewis
當水KH4-5之間, 監測劑果然顏色不再是黃色
- Dinah
立馬拍下這張, http://ppt.cc/J9h1
- Vanessa
剛放入,還未受到魚缸CO2含量影響時,現在是綠色所以CO2監測器的添加水,是必須調校的,否則真的不準
- Christine
一直放著也是放心酸~~~
- Rosalind
這是我第一次知道這回事耶！感謝卡資米。我之前只有觀察到使用青龍石的缸子大部分都是偏藍，根本打不黃
- Tristan Cohan
。不過我一直搞不懂那個pH、KH、CO2的圖，他拿來比較
- Mason
的基準pH是多少呢？我的意思是，今天如果水的KH=4，pH=7，然後我們就說裡面有11.8ppm的CO2嗎？
- Poppy
不是...看你要把那幾個變數固定再去對表
- James
還是說是看兩個數據內的「差」？例如KH=4 pH原始為7
- Quintina
等到pH變成6.8的時候，代表有18.7-11.8=6.9mmp這樣？ppm
- Regina
>//////< mmt這樣
- John
那個表只有在一個狀況下會成立:"水的pH質 只受碳酸左右 水中不存在其他種類的酸根、鹼根離子"。不管原本的水 pH多少含多少CO2,它的pH值都會隨著打氣、打CO2 進而升高、下降。固定的只有KH，這麼一來pH值就與CO2的量成負相關啦。
- Noah
CO2打愈多 pH值就愈掉....就這麼簡單
- Caroline
隨便拿一杯水給我對表 而不知道裡面有啥 並不準確
- Edith
所以裡面的水要加入用去離子水配出來的KH標準液才可亂加的魚缸水有測也測不準的意思?
- Jacob
加KH2~4的都行 反正有表自己對著看XD
- Enid
真是有趣...
- Dinah
只要能確定水裡面只有HCO3- 沒有其他酸、鹼根即可
- Edith
屌
- James
增廣見聞了!!
- Andrew
認真寫 推
- Edith
我認真看完了!
- Enid
rndchang大大，大氣中CO2的含量目前已經超過390ppm了
- Doris
而且越來越高，你是不是看錯了阿......
- Jacky
我也以為Co2 在大氣中應該是將近400 ppm, 所以看到水
- Margaret
中只有30 ppm很訝異, 有人在的房間會破千ppm
- Delia
查了一下google....真的是 30ppm 沒有錯 真是神奇~沒想到大氣中Co2 跟水中差這麼遠...
- Noah
那照這個比例看 Co2由空氣中溶解進去的真的很少
- Catherine
那難怪不夠用了 哈哈~~
- Jake
我想我大概看錯單位了XD
- Olive
Ecology Letters在2005年有刊一篇Peter B.Reich的文
- Hazel
篝p，上面那行推錯，拿錯論文= =|||
- Mason
http://ppt.cc/pPA9u/應該是這篇才對
- Tristan Cohan
- Andy
應該是你看錯了，現在快到400ppm了，我幾年前量光合
- Cara
作用時設定的二氧化碳濃度只要設380，現在都要設400
- Genevieve
上面那篇也寫了18000年前只有180-190，現在是double
- Heather
是我耍笨了，那個數據是之前忘記看什麼節目看來的數
- Daniel
其實在自然界水中30ppm算非常高的，水表面大概不到5
- Jacky
據，推文的時候又沒重新去確認一次Orz
- Necoo
深一點的地方會多一點點，但大概也低於10，海水因為中比較高，可以到90，所以30可能是所有水域平均值
- Annie
只是 想看看接觸空氣400ppm的水面都只有不到5了
- Hedda
那樣很難想像打入800ppm co2的空氣效果會有多好~有人在的環境算是800ppm應該是合理估算....
- James
不過這樣的話會不會 戊二醛的效果比打Co2好...?
- Bethany
我記得以前聽過人家說 水草的光合作用會比陸生植物好
- Dorothy
可是水底只有30ppm的話 這樣的效率是真的有比較好..?
- Kyle
水草的光合作用速率不一定比陸生植物好，單以光來說
- Adele
就是一個很大的逆境了，是水裡光合作用的總量比較高因為水體太大了，加上藻類和浮游植物所以才總量提高
- David
感謝樓上解惑~
- Gilbert
水生植物常會特化出二氧化碳濃縮機制(CCM)，像是常聽到的景天酸循環(CAM)，雖然這是沙漠植物常見的光合作
- Iris
形式，但是有的水生植物可以利用他濃縮CO2
- Necoo
戊二醛會不會比較好，我覺得見仁見智，還要看物種
- Freda
對於很多植物(尤其是苔蘚、默思等)殺傷力很大，而且有時也會讓植物改變形態，我的田字草浮水葉那缸加了
- Megan
戊二醛後有長出過詭異的葉形，所以非不得以我都不加
- Xanthe
討論越來越有趣了...
- Victoria
挺好的...後面引出知道水生植物生理的人 XD
- Christine
sysc大其實重點不是打入800ppm的空氣效果有多好
- Jack
畢竟根據P大的說法 純的CO2也才1800ppm
- James
而跟水中的濃度相比 這都算是高濃度的了
- Frederic
當然他們溶解的速率會有差別 差別是能否以量取勝
- Hedwig
純的CO2也才1800ppm？ 願聞其詳？可以貼個網頁上來嗎？
- Edwina
只是我不知道P大的數據是怎麼來的 純的為何才1800?
- Poppy
- Sierra Rose
我對號入座了嗎？P是指我嗎？不過我沒說過純的是1800
- Eartha
吧？ppm指的是百萬分之一，如果是純的，我們實驗室有
- Audriana
99.95%，就遠超過1800ppm啦，1800可能是市面上販售的
- Audriana
氣體溶解的速率也會牽扯到分壓，當你濃度差異越小時
- Wallis
同樣的時間內能溶進去的量會少很多，再加上打氣時因
- Zanna
為空氣中不溶的氣體太多，所以一定會造成水面濺揚，
- Vanessa
又會造成氣體逸出，所以很顯而易見的，光以打氣沒有辦法提供陽性植物足夠的CO2，萬一只養陰性植物，也不
- Hamiltion
用打氣，除非你主要是養動物吧......
- William
我想了一下，1800ppm用的大概是mg/L這單位吧，每莫耳
- Skylar DavisLinda
氣體在一大氣壓室溫下佔22.4L，CO2每莫耳約48g，換算
- Mason
48000/22.4，兩千出頭，所以1800大概是這樣算來的...
- Franklin
而我們說的空氣ppm指的是氣體分壓，或是體積濃度
- John
也就是22.4L的氣體中只有0.04%是二氧化碳，算出來的
- Catherine
值大概是20ppm，18000 vs 20，前者大勝吧....
- Gilbert
市面上灌的CO2也不可能只有1800ppm, mg/L和ppm差很多
- Candice
應該是說氣化後的mg/L看起來是1800"ppm"沒錯,但是那氣泡中的CO2分壓應該是99%以上無誤
- Callum
5588講的P大是Paludarium,並不是phenil你
- Freda
但是Pa和tom bar的"理論"用起來只適合水草養殖,並不
- Aaliyah
適合水族造景, 至少在管線和設備上就令人不滿意了
- Valerie
mg/L也是一種ppm的表示方式，1 mg/L = 1 ppm，就像我寫的，ppm只是百萬分之一，只是再不同地方習慣用不同
- Hazel
表示法，因為我們這邊在討論的是CO2的分壓，所以用含
- Iris
量去討論比較好，如果是在溶液，用P大的比法比較好
- Hazel
要混用也可以，但是就要寫清楚是含量還是重量，不然
- Dinah
會造成誤會......不過我們一般補的CO2分壓多少我不
- Edith
確定，因為要看他們和氣體商訂的是哪種，我們還有買過505ppm的，通常99%以上的要特別和氣體商定高純度的
- Emma
phenil思緒蠻清晰的 我看到這些換算都累了
- Mary
澄清一下 我說的p大不是指你啦 不過你給了我一些想法
- Cara
謝謝ph大的解釋，我雖然懂但實在是很不會講給別人聽
- Susan
以收精華區 感謝您的分享
- Lucy
氣體的計算不能使用mg/L 因為ppm代表百萬分之一
- Tom
會用重量除以體積是因為建立在基質為水 密度=1才可以把mg/kg轉乘 mg/L 氣體則絕對不行如果用mg/L來計算氣體濃度 那代表一點都不懂氣體
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