漫談黑水及黑水在水族箱中的應用

一、前言
黑水（Black water）是水族箱的添加劑之一，顧名思義，它是一種黑色的液體，一般市售商品為8～20%的腐殖酸（Humus acid）溶液。腐殖酸的種類很多，在農業的開發應用上，經過了漫長的歷程，它的多功能作用，也越來越得到了人們的肯定。由於腐殖酸類肥料（Humic fertilizer）通常是黑色的，所以也有人稱為“黑肥（Black fertilizer）”。
腐殖酸在水族箱中的應用，主要是受到大自然熱帶雨林流域水質的影響。在亞馬遜河系的流域中，腐殖酸含量約在0.9～15ppm之間，主要來自沈積物中腐殖酸的釋放，以及土壤腐殖酸的淋溶。由於亞馬遜流域盛產各種熱帶魚，在水族箱飼養這些來自遠方的“嬌客”，

如果也能加一些腐殖酸在水中，將會更令它們“有家”的感覺。對來自其它地區魚類的飼育多少也有一些幫助。
腐殖酸對水草栽培的影響所知不多，有關這方面的文獻仍嫌欠缺，惟可從腐殖酸在水中的物理及化學性質，以及它在農業上的功能，推測腐殖酸對促進水草的生長可能與陸生植物類似。本文除了針對腐殖酸的本質作介紹之外，也將進一步探討它的功能，以及在水族箱（主要是水草水族箱）的應用。

二、腐殖酸簡介
英文“Humic acid”一詞，有人翻譯為“腐植酸”，也有人翻譯為“腐殖酸”。它是由動植物遺骸，主要是植物遺骸，受到微生物和介質作用，經過分解和合成的變化形成的一種有機物質，因此從這個意義上講，

宜以翻譯為“腐殖酸”較為適當，除非它的來源物質全部都是植物遺骸。不過，現在這二個名詞都可混合使用。
腐殖酸系腐殖物質（Humic substances）因產生腐殖化作用（Humification）所形成的一類複雜高分子有機酸。腐殖物質廣泛存在於地球表面，是自然界最常見的有機碳。大部分腐殖物質與粘土，氧化物等無機物相連，小部分溶於土壤溶液，尤其是鹼性土壤，稱為腐殖土（Muck）。甚至於有些低級煤礦，也稱得上是腐殖物質的種類。例如：一些低熱值煤，如泥煤、褐煤和風化煤中往往含有很豐富的腐殖酸，這些煤有時稱為“腐殖煤（Humic coal）”。
腐殖酸的化學結構十分複雜，主要由許多種分子量較大，而又帶有不定數目羧基的芳香族化合物混合而成。其間差別主要決定于其生成時之地球化學條件， 這些條件首先是環境、水、熱，其次是腐殖酸酸化過程完成的程度，最後則決定於腐殖酸形成時的介質含水層、沈積物或土壤中各種化學元素的種類含量及存在狀態。 由於腐殖酸結構的複雜性和形成條件以及提取方法的差別，造成了腐殖酸的化學實體、生成機理、生物活性和空間結構等方面存在著許多難題。不過依其對不同溶劑的溶解性，可分成三大類：1.黑腐酸（Humus acid），微溶于水，可溶於堿溶液；2.棕腐酸（Hy-matomelanic acid），難溶于水，可溶於丙酮、乙醇等溶液；3.黃腐酸（Fulvic acid），可溶于水。
依成分分析，腐殖酸含有碳、氫、氧、氮等元素，芳香核、羥基、羧基、羰基、醌基、甲氧基等活性官能基（Functional group）。這些活性基團決定了腐殖酸具有弱酸性、親水性、離子交換性、螯合性、氧化還原性及生理活性等。

三、黑水的成份
存在于天然水體中的腐殖酸主要是黃腐酸成分，因為只有黃腐酸才易溶于水。黑腐酸僅微溶于水，需要轉變為鉀、鈉等一價金屬鹽或銨鹽才能溶于水，這些鹽的水溶液都呈鹼性，比較不適合用於製造黑水。棕腐酸則難溶于水，其鹽類的親水性也不佳，所以並不適合用於製造黑水。
黃腐酸的分子量較小，它的官能基含量也較少，但比黑腐酸及棕腐酸的生理活性高，因而容易被生物吸收利用。其水溶液呈弱酸性，尤有利於形成一般熱帶魚及水草的弱酸性環境。因此，優良黑水產品所含腐殖酸中，應該都是黃腐酸成分，在水族箱使用，比較不會增加水體的色度。

不過，有許多黑水產品，都是使用黑腐酸的鉀或鈉鹽製造，使用時不僅會使水質pH升高，而且較易導致色度增加，效果也不如預期。雖然腐殖酸的總量很大，它存在於土壤、煤炭、湖泊、河流及海洋中，總量高達萬億噸，但其中黃腐酸的百分含量卻很低。因此，想從土壤或自然水域中，作為資源開發幾乎是不可能的，不過有些褐煤（一種低級煤），燃點低，熱穩定性差，燃燒效率很低，但它卻是一種製造黃腐酸的必備物質。工業上黃腐酸的主要來源，大多來自這類低熱值的煤為原料製造而得。

四、黃腐酸的功能
由於腐殖酸類肥料在農業上廣泛被應用，而且歷史相當悠久，因此有關黃腐酸對對陸生植物生理機能的影響，

已經有許多的研究報告公佈。其中包括：黃腐酸被植物直接吸收後，可以成為調節生物化學反應的活性物質；另外，它對植物細胞新陳代謝之促進、酶的啟動、自由基的抑制及消除，以及抗氧化性之增加等，均被證實具有若干成效。雖然這些研究並非針對水草栽培而來，但將它應用於水草栽培之中，理論上，對促進水草生長應該也有相似的作用。
天然水體中的黃腐酸是微量元素之重要載體，它可以利用螯合作用，來延長或維持其有效性，使水生植物能獲得較為穩定的微量元素來源。黃腐酸也能螯合其它營養元素（如：鉀、鈣、鎂），使它們以較為平緩的速率釋放給植物吸收利用，從而可提高養分的緩效性及持久性，使水生植物對養分的均衡吸收有良好作用。另外，在很廣範圍的pH值（pH4.0～9.0）的水體中，黃腐酸都可以把三價鐵還原成二價之亞鐵，已知二價亞鐵的肥效高於三價鐵。這些作用對於水草栽培也特別有利。
還有，黃腐酸能取代天然水體的kH緩衝系統，增加水體之緩衝力，使水體之酸堿反應緩和，以及使pH較不受CO2濃度變化之影響，而表現得更為穩定。另外，它也能提供水環境（水層及底床）有益微生物之活性，使水層與底床有益微生物大量增殖，包括好氣性細菌、放線菌、纖維分解菌的數量增加較多。對加速有機物的礦化，促進營養元素的釋放有利。
腐殖酸甚少使用於水產養殖，因此有關黃腐酸對魚類的作用與影響，一般所知甚少，亦罕見有專門文獻做出研究結論，目前主要資訊來源，幾乎都是從水族相關資訊管道中獲得，不過這些資訊仍以經驗導向居多，少有研究結論，誠屬美中不足之憾事。
據悉，黃腐酸對於飼養在水族箱中的魚類，主要具有如下功效：因可與重金屬離子螯合，進而降低重金屬對魚類所造成的傷害（關於這一點應該可以確定）。除此之外，它也具有保護魚體表面膠質、抵抗病原菌入侵、抑制病原菌大量繁生，以及促進魚類健康，誘發繁殖活動，並展現自然豔麗的體色等功效。

五、黑水在水族箱中的應用
黃腐酸促進植物生長作用的大小，直接與其來源母物質（如：腐殖煤）及分子量有關。一般而言，泥煤腐殖酸優於風化煤腐殖酸，分子量較小的黃腐酸優於分子量較大的黃腐酸，其中以黃酸（fulvic acid）的促進效果最好，這可能與它的分子量最小有關。因此，黑水的成分似乎以黃酸的組成越多越佳。不過，基本上在使用之前，若能先瞭解黃腐酸本身的特性，將更能掌握其有效性。
“翠湖”生產的“自然水再生劑”就是一種黑水產品。過去它的原料原來都使用腐殖酸鉀（即：黑腐酸鉀）先配製成水溶液後，再適度酸化而成，不僅色澤很深，使用後水質的色度難免會增加，可能因而影響水草的光合作用。目前這種產品已經不再生產，預計未來新一代的產品，將完全以黃腐酸為原料來製造。
只要是以黃腐酸為原料來製造的黑水產品，無論是那一廠牌，應該都比使用黑腐酸的鹽類製造者為佳。黃腐酸作為一種天然活性物質，長久以來即存在于天然水體中，如果能使用於水草水族箱中把自來水還原為“自然水”，可以讓水草及魚蝦皆有“回家”的感覺。同時，此種活性物質在水草的生長過程中，可能起了為人所不知的奇特作用，或至少黃腐酸對施肥應該有增效作用，藉以提高肥料的利用率。

另外，在很廣範圍的pH值（pH4.0～9.0）的水體中，黃腐酸都可以把三價鐵還原成二價之亞鐵，已知二價亞鐵的肥效高於三價鐵。這些作用對於水草栽培也特別有利。
還有，黃腐酸能取代天然水體的kH緩衝系統，增加水體之緩衝力，使水體之酸堿反應緩和，以及使pH較不受CO2濃度變化之影響，而表現得更為穩定。另外，它也能提供水環境（水層及底床）有益微生物之活性，使水層與底床有益微生物大量增殖，包括好氣性細菌、放線菌、纖維分解菌的數量增加較多。對加速有機物的礦化，促進營養元素的釋放有利。
腐殖酸甚少使用於水產養殖，因此有關黃腐酸對魚類的作用與影響，一般所知甚少，亦罕見有專門文獻做出研究結論，目前主要資訊來源，幾乎都是從水族相關資訊管道中獲得，不過這些資訊仍以經驗導向居多，少有研究結論，誠屬美中不足之憾事。
據悉，黃腐酸對於飼養在水族箱中的魚類，主要具有如下功效：因可與重金屬離子螯合，進而降低重金屬對魚類所造成的傷害（關於這一點應該可以確定）。除此之外，它也具有保護魚體表面膠質、抵抗病原菌入侵、抑制病原菌大量繁生，以及促進魚類健康，誘發繁殖活動，並展現自然豔麗的體色等功效。

五、黑水在水族箱中的應用
黃腐酸促進植物生長作用的大小，直接與其來源母物質（如：腐殖煤）及分子量有關。一般而言，泥煤腐殖酸優於風化煤腐殖酸，分子量較小的黃腐酸優於分子量較大的黃腐酸，其中以黃酸（fulvic acid）的促進效果最好，這可能與它的分子量最小有關。因此，黑水的成分似乎以黃酸的組成越多越佳。不過，基本上在使用之前，若能先瞭解黃腐酸本身的特性，將更能掌握其有效性。
“翠湖”生產的“自然水再生劑”就是一種黑水產品。過去它的原料原來都使用腐殖酸鉀（即：黑腐酸鉀）先配製成水溶液後，再適度酸化而成，不僅色澤很深，使用後水質的色度難免會增加，可能因而影響水草的光合作用。目前這種產品已經不再生產，預計未來新一代的產品，將完全以黃腐酸為原料來製造。
只要是以黃腐酸為原料來製造的黑水產品，無論是那一廠牌，應該都比使用黑腐酸的鹽類製造者為佳。黃腐酸作為一種天然活性物質，長久以來即存在于天然水體中，如果能使用於水草水族箱中把自來水還原為“自然水”，可以讓水草及魚蝦皆有“回家”的感覺。同時，此種活性物質在水草的生長過程中，可能起了為人所不知的奇特作用，或至少黃腐酸對施肥應該有增效作用，藉以提高肥料的利用率。