黑毛藻剋星 ~ Easy Carbo/Seachem Excel的秘密

小生

以下文章係出自台灣一位水族玩家 - 鮋Blog中有關一種化學劑 - 戊二醛(Glutaraldehyde)鮋用途描寫同效果測試。而Seachem Excel鮋有效成份正是戊二醛。佢可以有效清理有害藻類，同時釋放CO2；而且毒害非常低，不傷魚蝦等生物。

希望可以幫到大家。

[size=150%]戊二醛（Glutaraldehyde）之探討（1）：戊二醛的殺菌作用

目前在台灣水族界有越來越多草友注意到美國 Seachem 公司出品的 Excel，Excel 的主要內容成分為戊二醛（Glutaraldehyde），也因此另一個醫界常拿來作為殺菌劑且主要成分也是戊二醛的 Cidex 也受到了注意。那麼到底 Cidex 與 Excel 等以戊二醛為主要成分的化學物質，是怎麼殺菌的？

戊二醛（Glutaraldehyde）在水質處理業界的使用已經超過了 20 年，主要的用途在於控制水中細菌、霉菌和藻類的成長，因此對於水族界而言或許很陌生，但其實戊二醛並非是個可怕或陌生的化學物質。台灣水族界將 Excel 稱呼為「神奇有機碳」，我個人覺得可能是對戊二醛不夠瞭解所致，當然也有可能是進口商的銷售手法之一。



戊二醛被水質處理業界使用超過 20 年不是沒有道理的。因為不但具有廣效的殺菌作用，同時也能穿透並消除生物膜（Biofilm）。戊二醛是少數只含有碳（C）氫（H）氧（O）三元素而不含鹵素的殺菌劑，在環境中即可被生物分解，況且也不須要穩定劑來協助作用。

活化戊二醛拿來處理水質最常用的濃度劑量是 20-100 ppm，在腐臭的系統中是使用 50-100 ppm，而維持濃度則為 20-50 ppm，從每日施用一次至每星期一次不等。

戊二醛的殺菌效果很快，平均 1-3 小時就能殺菌達 99% 以上。而 pH 值也直接影響了殺菌的效果。例如針對某細菌的研究中發現，在 45 ppm 的活化戊二醛作用下，pH 值 9 時只要 30 分鐘就達到了滅菌的效果，pH 值 8 時需要 75 分鐘，pH 值 7 時需要 2 小時，pH 值 6 時需要 6 小時，pH 值 5 時需要 9 小時。因此我們不難理解為何醫院在使用 cidex 時，都會使用活化劑來消毒殺菌 30 分鐘了。

戊二醛在 4-55 度時都可作用，而且不影響其穩定性，通常來說溫度越高，殺菌效果就越快。

至於戊二醛是如何殺菌的？根據研究顯示，戊二醛會和細胞壁中的氨基酸結合，使得微生物無法攝取養分與排出廢物。而氨基酸在鹼性環境中與戊二醛的速度會更快。

戊二醛還有一項很重要的作用：同時也能穿透並消除生物膜（Biofilm）。並不是所有的細菌都漂浮在水中，有更多的細菌是附著在固體的物質上，並且集結形成所謂的生物膜。簡單的說就是我們水族缸過濾器所培養的就是生物膜。根據研究發現，戊二醛在 15 分鐘內便能穿透 1.8 mm 的生物膜；而穿透 3.5 mm 的生物膜則需要 30 分鐘。但對於 6.0 mm 的厚度，一個小時後只有 30% 的生物膜被戊二醛穿透。這樣的結果其實說明了，戊二醛對於新生成的薄生物膜作用非常好，但對於完整建立的生物膜而言，並不會受到戊二醛的完全穿透。這也解釋了為何一個腐臭的水質系統必須一再地重複使用戊二醛殺菌。

對我們水族愛好者來說，如果想利用戊二醛來殺菌，除了必須升高水中的 pH 值來加速殺菌作用外，所以 cidex 所附贈的活化劑最好搭配使用。而適時的清洗過濾器已減少或破壞生物膜的厚度，也能讓戊二醛的殺菌效果更完全。

但是對於新設的缸子或過濾器，那麼使用戊二醛可要很小心了，因為此時不論是過濾器或底床的的生物膜都很薄弱，可能很容易就會有慘重的損失。

[size=150%]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，如果碳酸酐蹆受到了抑制，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。

[size=150%]戊二醛（Glutaraldehyde）之探討（3）：我的戊二醛使用經驗

相較於美國和印度的草友，台灣對於戊二醛的使用經驗還在起步的階段，我自己在蒐集了相關的資料後，也以戊二醛來實驗栽培水草一段時間了。

最近很多草友對於美國 Seachem 公司出品的 Excel 很感興趣， Excel 標榜著提供水草有機碳元素的同時， 也能達到殺藻的目的， 這種一舉兩得的藥品受歡迎不是沒有道理的。不過 Excel 並不便宜， 敏銳的美國草友察覺原來 Excel 內的主要成分其實可以用戊二醛（glutaraldehyde）來替代， 並且有美國的草友使用戊二醛以後， 同樣也能夠達到提供水草碳元素以及殺藻的功效。戊二醛（glutaraldehyde）其實就是醫療院所在使用的 cidex，而且 cidex 的成分比例恰巧與 Excel 相當都是約 2.5%，因此我便以 Excel 的建議劑量來使用 cidex。於是我就拿了一些 cidex 來做實驗，至今使用已達兩個月了，把結果拿來和草友們分享一下。
這是我的水草缸於 2007 年 3 月 17 日拍攝的全景（請勿批評造景）：



原本是個天然水草缸，但是紅蝴蝶與大百葉越長越糟糕， 先前使用了 Excel 來挽回，六個星期前改用 cidex，看來紅蝴蝶與大百葉使可以接受 cidex 作為碳元素的來源的。更甚者，四個星期前桃園某水族館相贈了幾株紅太陽來做實驗，原本我不抱太大希望的，如今紅太陽看來很爭氣，都歷經了修剪且母株繼續發側芽。



而下圖是我隨手插在背景版上的噴泉太陽，噴泉太陽對於 CO2 的需求不若紅蝴蝶和大百葉那麼嚴苛，我總覺得噴泉太陽若以小榕或鐵皇冠的攀附陳木或岩石方式來栽培，會比塞在泥土裡面好種太多了。



不過還是有受害者出現，下圖就是皮膚潰爛的黑國王燈，另外銀腹短鯛也是受害者之一，不過照片不容易拍。



至於 cidex 的殺藻功能，由於我的這個缸子裡面只有綠斑藻，在使用 cidex 無效後，改用 K2HPO4 來對付。因此是否因劑量不夠使得殺藻功能減弱，以及 cidex 對其他藻類的功效如何，都有待做進一步的求證。我的這個缸子是個轉型缸，充滿了許多不夠客觀的變數，不過我搜尋過學術的文獻發現，戊二醛能提供水草所需的碳元素是正確無誤的。

兩個星期後的 2007 年 3 月 31 日，我拍攝了照片作為比較：



看到這一副景象，套一句日本草友的說法：大爆植！

當然也很有可能是春天來了，水溫過去兩星期來由原本的 23 度回升至超過 25 度，水草拼命的成長。

但這是個沒有打 CO2 的水草缸，兩個星期能長那麼多也太可怕了，或許我沒玩 CO2 很久了，忘記了先前使用 EI 時水草爆植的狀況。看來我有必要減少 cidex 的使用頻率來調整水草成長。

當日也測試了一下水質：
TDS： 147 ppm
GH： 5.5 dGH
KH： 3 dGH
NO3： 5 ppm
PO4： 0.5 ppm
Fe： 0 ppm

水草的營養來源應該主要還是來自底泥，水草看起來一點也不缺鐵。只不過碳元素的來源，除了底泥，現在還多了個 cidex。

大百葉這棵從前被認為是高難度的水草，在底肥豐富外加 cidex 的使用下，直徑達到了 12 cm！



[size=150%]戊二醛（Glutaraldehyde）之探討（4）：使用 20 週經驗分享



我自己的水草缸使用戊二醛（Glutaraldehyde）作為碳元素來源至今也已經有 20 週了，在此分享一下這些日子以來的心得，最上面的圖片是今日（2007 年 6 月 23 日）的最新照片；下面則是 12 週以前（2007 年 3 月 31 日）的照片。



我在造景上稍微做了調整，我將後景的三角葉與非洲紅柳做了對調，此外水族缸裡也添加了新的嬌客：烏蘇里聚藻，這是四月的時候一位認識已經 18 年的摯友相贈的，根據他的經驗，想在水中長期烏蘇里聚藻栽培不易，因此他始終將烏蘇里聚藻種植在淺水花盆中。我向他解釋我們過去以來嚴格限制氮肥，造成很多水草栽培不易，或許烏蘇里聚藻也是其中之一，況且烏蘇里聚藻的水上葉為綠色的，轉成水中葉卻變成紅色的，這不可能是水中光照比較強所造成的，令我懷疑「缺氮」很可能是從前不易栽培烏蘇里聚藻的原因。還好烏蘇里聚藻這兩個月來很給我面子，由原本的一小株水上葉逐漸繁衍成目前的五根植株，而且最重要的是，完全是綠色的！



不過烏蘇里聚藻的栽培成功之餘，還是有令人遺憾的狀況。首先是水溫的問題，今年的夏天特別熱，不論我的降溫風扇怎麼吹，我目前水族缸的水溫始終超過 28 度（除非開冷氣），這是去年 8 月才會出現的現象，今年還沒到七月就遇上了。到底我目前所栽種的水草能夠忍受超過 28 度的高溫多久，還是個未知數。

其次是一些水草出現了一些症狀：紅太陽的頂芽縮小、紅蝴蝶的老葉破洞、非洲紅柳的頂芽捲縮。這些症狀若由傳統的水草栽培缺素論點或假說來看，不外乎是「缺鉀」或「缺鈣」造成的，但若由 Tom Barr 的觀點來看，這些頂芽縮小、捲葉或老葉破洞，首先要考慮的就是 CO2 或「缺碳」！

紅太陽頂芽縮小，首先要懷疑的是：缺碳


紅蝴蝶老葉破洞，首先要懷疑的是：缺碳！


非洲紅柳頂芽捲縮，首先要懷疑的是：缺碳！


或許有草友很質疑 Tom Barr 這種有違以往認知的判斷，那麼我們來看看今日測得的水質：
TDS: 217 ppm
GH: 10 dGH
KH: 2 dKH
NO3: 5 ppm
PO4: 0.5 ppm
Ca: 45 ppm
Mg: 16 ppm

這個水草缸一點也不缺鈣，況且很多草友所在意的鈣鎂比也有 3:1 以上；而我這個缸子唯一無法測量的是鉀離子，不過此缸已經不是天然水草缸，我每星期會添加兩次的 NPK，缺鉀的可能性應該也不高。

回顧過去數個星期來，我曾執行過三次大量換水，目的是修剪水草並清理底泥，想要實驗 Tom Barr 所提出的無二氧化碳（non-CO2）水草缸，「純」天然水草缸繼續在娘家缸進行即可。然而底泥提供的二氧化碳因此大幅減少，或許對於某些需求碳元素比較迫切的水草而言，目前的戊二醛所能提供的碳元素偏低，造成了「缺碳」的症狀。

始終吹拂不停的冷風扇，造成 CO2 急速的揮散。


但若要因此便歸咎目前的戊二醛使用劑量偏低，恐怕也有失客觀。首先是我的冷風扇終日吹拂不停，這是加速 CO2 逃逸至大氣中的元兇之一。其次是水溫過高造成水草成長不良也是得考慮的因子。另外，或許是由於我也在實驗求證一些化學藥品的關係（日後會發表），我的水族缸之 KH 目前一路下降至 2 dKH，雖然 KH 偏低有利於游離的 CO2 存在，但緩衝能力降低了，反而不利於維持水草所需的有效碳（即 CO2 + HCO3），因為 KH 低則 HCO3 低，而 CO2 又不易長存於水中。

所以我決定將戊二醛的劑量提高，先由兩倍劑量開始，也就是每日添加 10 cc 的 cidex，看看是否能因此改善水草的缺碳狀況。

無論如何，很令人欣慰的是，這個缸子至今連綠斑藻也消失了，至少戊二醛在「預防」藻類的功效上，是令人激賞的。

[size=150%]戊二醛（Glutaraldehyde）之探討（5）：兩倍劑量使用經驗



由於懷疑水草缺碳的關係，我過去的一星期將戊二醛的劑量調整成兩倍，也就是每 200 公升添加 10 cc.。上圖是 2007 年 6 月 30 日的照片，下圖是 2007 年 6 月 23 日的照片。



可以感覺得出水草的成長，而且是在水溫高於 28 度的環境下。不過我們關注的焦點不在於生長，而在於缺碳症狀是否有改善。先來比較一下一星期的變化：

非洲紅柳在使用一星期的變化：上圖為 2007 年 6 月 23 日，下圖為 2007 年 6 月 30 日。在其他施肥條件不變動的狀況下，最左前方的非洲紅柳頂芽似乎有好轉的跡象。




再來看紅太陽的變化。上圖為 2007 年 6 月 23 日，下圖為 2007 年 6 月 30 日。左方兩株原本頂芽開始縮小的紅太陽，在經過一個星期的戊二醛增量後，有一株的頂芽恢復了正常，但另一株的生長點看來是不行了。




在來看看紅蝴蝶的破葉，上圖為 2007 年 6 月 23 日，下圖為 2007 年 6 月 30 日。感覺上老葉還是繼續破，而新成長葉片的變化，也還無法做出明確的比較。




在短短的一個星期內，增加戊二醛的劑量似乎對水草有所幫助，但也看不出很無明顯的改善．其中有很多變因是必須考慮的，例如水溫始終超過 28 度，同時降溫風扇也始終吹拂不停，這些都是對水草成長的不利因子。或許我們需要更長的時間來觀察，無奈此缸的水草必須修剪了，無法再等一個星期的觀察。

我考慮將戊二醛的劑量提升至三倍來試看看，也就是每日添加 1.875 ppm 的戊二醛，而且可能對大多數生物還很安全，因為根據 Sanod 等人於 2005 年針對三種水生生物發表的戊二醛研究報告顯示：模糊網紋蚤（Ceriodaphnia dubia）的無毒害濃度（NOEC ）為 2.4 ppm，虹鱒（Oncorhynchus mykiss）的無毒害濃度為 1 ppm，羊角月牙藻（Selenastrum Capricornutum）（綠藻的一種）的無毒害濃度為 0.7 ppm。

先前我的戊二醛濃度計算錯誤，感謝香港 feiz 的即時指正，按照 Seachem 的建議劑量，即每 200 公升添加 5 cc，我們所添加的濃度應該是 0.625 ppm，而非我先前所寫的 0.0625 ppm，我在此也向受我誤導的草友們致歉。

[size=150%]戊二醛（Glutaraldehyde）之探討（6）：三倍劑量使用經驗



在經過了兩星期的二倍劑量實驗後，兩個星期前我的水草缸進入了三倍劑量的戊二醛實驗，上圖是 2007 年 7 月 21 日三倍劑量使用兩個星期後的照片。下圖是 2007 年 6 月 30 日二倍劑量使用一個星期後的照片。



我之所以決定進入三倍劑量實驗的階段，一方面是想了解三倍戊二醛劑量所提供的水草成長，是否可與打 CO2 相當？另一方面若從文獻來看，三倍戊二醛的劑量應該還不至於造成水族生態的破壞或大量的魚蝦死亡。

此缸在昨日測得的水質如下：
TDS：233 ppm（已有三星期沒換過水）
GH：10.5 dGH
KH：2.5 dKH
NO3：10 ppm
PO4：0.5 ppm
pH 變動：6.6（剛開燈）~7.2（剛熄燈）

我們來較一下水草的成長狀況。

非洲紅柳在過去三個星期的變化，上圖是 2007 年 6 月 30 日的圖片，下圖是 2007 年 7 月 21 日的圖片。頂芽捲曲的症狀完全解除，並且恢復快速的成長。在其他條件不變的情況下，非洲紅柳以增加戊二醛（碳元素）的方式完全解決了頂芽捲曲的症狀，證實了 Tom Barr 的論點。




再來看紅太陽在過去三個星期的變化，上圖是 2007 年 6 月 30 日的圖片，下圖是 2007 年 7 月 21 日的圖片。原本雖然有一株縮頂救不起來，但其餘的植株與新成長的側芽非常的爭氣，完全不像高難度水草，何況這是在持續高於 28.5 度的高溫中之成長速度。




再來看紅蝴蝶在過去三個星期的變化，上圖是 2007 年 6 月 30 日的圖片，下圖是 2007 年 7 月 21 日的圖片。紅蝴蝶兩個星期前經過修剪，現在很快的又成長至與三星期相當的高度。比較老葉破損的情況，雖無法完全免除破洞的現象，但已有顯著的改善。Tom Barr 對於水族界認定水草老葉破洞是缺鉀的說法，認為是個「無稽之談」，就目前我已增加戊二醛的方式來看，紅蝴蝶的老葉破洞便能獲得大幅的改善，這是對 Tom Barr 理論的正面支持。




關於紅蝴蝶還有個有趣的現象，在使用三倍戊二醛劑量以後，紅蝴蝶的葉形變得比較小而圓，不似之前的狹長葉型。根據學界文獻的研究植物在水中的葉型變化，水中葉之所以較水上葉纖薄而狹長，主要是為了因應水中對於 CO2 攝取的困難。我的紅蝴蝶在三倍劑量的戊二醛下成長，變得不像先前那麼狹長，或許碳元素是重要的關鍵。至於三倍劑量戊二醛對於此一水草缸生態方面的負面影響，目前來說是看不出來的，至少就連荷蘭鳳凰這麼敏感的魚也活潑亂跳的。不過對魚類的影響還有待評估，因為兩個星期前我放了一對熊貓短鯛，入缸後就未曾現身，只見被瞎子啃食精光的屍骨。這是否意味著熊貓短鯛無法適應突然的高濃度戊二醛，還有待查證。