使用二氧化碳长期监测器时需要注意的一个问题

  自从20年前水草养植业引进高压CO2的做法后，就有玩草前辈们试着找出测量水中二氧化碳浓度的方法。市售CO2 指示器种类众多，几乎只要是水族相关厂商至少就会出一种来卖：UP、ISTA、Azoo、ADA、CAL、Dennerle、Tropica、PM....etc究竟对种水草有没有帮助？ 测得准吗？ 是运用什么原理呢？

  二氧化碳长期监测器里面的说明书一定会这么写：

1. 将监测器打开，加入2~3滴的指示剂；

2. 在槽中加入鱼缸水至水线；

3. (盖上盖子)将监测器倒置，至吸在距鱼缸水面10cm处；

也会附上一张CO2浓度比色表

原理说穿了不过就是 一个化学平衡式、一张对照表、一种再平凡不过的酸碱指示剂。

I.先讲最简单的 溴瑞香草蓝液 (BTB, Bromothymol blue) 是一种酸硷指示剂（见下图）

对六、七年级生而言，应该有在小学自然课学过这个东西，应该不陌生吧

‧pH<6的情况下 BTB得到H+ 左边结构式的浓度高 呈黄色

‧pH>7.6的情况下 BTB失去H+ 大多转为右边的结构式 呈蓝色

‧在pH=7.1的?况下 两种结构式的浓度相等 黄蓝各半 呈绿色

II.下图是一个 CO2溶进水里形成炭酸、炭酸再解离成碳酸氢根和氢离子的反应平衡式

‧三部份并非各自独立、皆为可逆反应

‧除了浓度之外，也会受温度、压力、空间中的气体分压所影响

‧(g)表气态、(l)表液态、(aq)表溶液

1. 根据平衡式我们知道水中的炭酸也会变成气态CO2经水面逸散到空气中，同理也会穿过监测器的液面进到气室中，如图中的Ａ。

2. 当气室中的CO2分压达到水面逸散的CO2压力，气室的CO2就会溶入试剂中；直到鱼缸水、气室、试剂三者压力相等，监测器的水面便不会再逸散CO2，此时三者的压力等于鱼缸中CO2分压。根据理想气体方程式 PV=nRT, 分子量(n,也可解释为浓度)正比于压力。反之亦然Ｂ。

3. 溶进试剂中的CO2走平衡式的后半段，溶进水中解离出HCO3-及H+根据氢离子的多寡决定试剂的pH值，让试剂变了颜色。

III.再来看看这张 水中pH、KH对CO2浓度图表:

(表为25度C、1标准大气压下)

对照上面的表来看会发现一些问题....

举例来说:

  某A是下港国人 缸子底土是不具软水能力的硅砂, KH10 ; pH6.8 水滴进监测器就是绿色的，但我的水草看起来就是缺碳的样子，这样是够还是不够啊？CO2要打到一秒几颗啊？

  某B的缸子是用ADA黑土 本身有降酸 软水的作用 KH 0 ; pH5.8 水滴进监测器就是黄色的，不用打CO2了 XDDD指示剂虽然显示黄色，实际上水中CO2的浓度是无法测量的，因为原本水中H+就过高，并非高浓度CO2造成的黄色。

  某C金钱豹干部的缸子 换水用自来水 无土沉木莫丝铁皇冠缸, KH 6 pH8.0 水滴进监测器就是蓝色的，不管CO2打多打少怎么打都是适量，稳定不稳定也不知道，只看到沉木上一堆黑毛...

  〔KH 根据环保署对各水库水质的检测数据 天龙国水KH值: 0~1dH;下港国水KH值:8~13dH;金钱豹的故乡水KH值:5~7 dH

　　单位为德制应度，换算公式为 1dH = 17.8 ppm CaCO3﹞

这样知道我的意思了吗？ 不要傻傻的照说明书写的把鱼缸水加进监测器里会造成监测器的误差，就像是没规零的磅秤一样。

(不过如果您是使用CAL的产品，就不用怕了，因为该产品内含KH4标准液....

玩草玩久的人都知道 草缸理想CO2浓度落在15~30ppm之间，我们要让监测器发挥最敏锐的监测效果，就要把这段浓度曲线放在指示剂变色的区段(pH6~8之间)。而且只要浓度增加一点点颜色变化就很大。

对照上面的pH/KH/CO2表来看

KH值愈大，CO2浓度对颜色改变的敏锐度愈差

KH值愈小则愈敏锐，但KH0-1不适合，因为超出范围了，KH2-4就颇为理想了。

那要如何配出试剂专用的KH2~4的水呢？

最常见的是KH4标准溶液配法:

  1.取6g小苏打粉(NAHCO3)溶于1L蒸馏水中; 此水即为200dH水溶液

  2.拿10cc加入490cc蒸馏水，便得到 4dH 水溶液 500cc

结语：

如果说气态CO2是水草主要吸收利用的碳源，

那么能侦测水中CO2分压的CO2长期监测器应该是种针对性很高的仪器。

但仍有几个小缺点：

1. 试剂需要用4dH水校正。

2. 达到平衡常需要1~2小时的时间，无法反应"即时"CO2浓度。

3. 受到许多变因影响，无法准确告诉我们CO2浓度。

我自己也曾怀疑这东西到底准不准过，但经过这次review一些文章

回忆一些国高中的化学...比较有概念多了XD

如果只是想知道平均而言CO2在缸内的浓度差不多是落在那个范围内

那正确的使用这个小东西，应该就足够了。

作者：kazemi (貓&安德拉斯)

转自：批踢踢实业坊

逐步上图。。。

简单来说就是监测器里面千万别用原缸水。

怪不得早年用过一次以后就再也不用了，门道这么多……感谢兔版分享

关公 发表于 2018-8-27 04:56
怪不得早年用过一次以后就再也不用了，门道这么多……感谢兔版分享 ...

关版客气了。