各式水族培菌濾材對水質之影響
每種動植物都有最適合自己的生存環境，就水族而言，通常我們會尋求對各個種動植物一個適宜生存的水質範圍，承接之前〈各式水族培菌濾材概述〉一文，該文主要是介紹水族培菌濾材，然而這些培菌濾材會對水質產生什麼樣的影響就是本文的重點，這次實驗所欲取得的數據項目為pH、GH、KH、TDS共計四種。實驗標的物包含原先的12種培菌濾材及另加入第13種宣稱具備微酸性的陶瓷環，為減少實驗疑慮，本實驗的濾材除了火山岩是沿用早期獅子飼養白襪蝦所留下來的之外，其他皆為額外購入的新品。
▲這就是Power House具備微酸性的陶瓷環，市面上所販售的陶瓷環好像只有這家有區分微鹼與微酸性，獅子為了這次的實驗特地去買了一些該公司所販售的Custom系列S號用在這次實驗上，價格方面高於普通的陶瓷環，而且差距還不小，檢視外觀跟普通的陶瓷環相比，可從表面上看到多了一些白色的斑點，清洗時粉塵是少於普通的陶瓷環。
▲上圖是這次實驗大致上所要用到的設備，在實驗前獅子先將Mr. Aqua（水族先生）的pH監測器進行校正，測量GH、KH是用API的試劑，TDS測試器是GAU-JIUH（高鉅）的產品，是由於手上的設備不足讓全部13種培菌濾材一同實驗，故實驗分做兩批次來進行。
▲發現實驗目標！趁超級機器人大戰X發售來跟風一下(笑)
▲實驗標的已鎖定，器材也備妥，那就開始實驗吧~
▲相較以往類似的測試，往往都是在「靜態」的情形下執行，就是把待測物置於容器之中，加入水後靜置一段時間後來量出數據，然而實際狀況的過濾設備始終都會受水流穿過培菌濾材，靜止不動的水體較不符大多數人工飼養的環境，所以這次獅子採用有別過去的「動態」方式來進行實驗，方法很簡單，在有放置濾材的燒杯當中提供打氣機能的設置，利用打氣時所生之氣舉作用來帶動水體翻動（如上圖右邊的情形），水流無需太強只需反覆翻動數日即可，相較於靜止狀態所測得的數據，此法個人主觀上認為就更貼近實際狀況。
若欲減少實驗所生之誤差，最好是從頭到尾都用蒸餾水來做實驗；惟蒸餾水成本較高，光是將培菌濾材全數清洗一次就要耗費數百元，不符合經濟效益，最終決定放棄全程用蒸餾水，只將培菌濾材先用自來水清洗，接著再倒入RO水，所以實驗數據可能會受杯中些許自來水的影響，過程中遇水蒸發及因測量GH及KH減少其水量時，隨後用蒸餾水補足至其測試標定容積以減少對數據的影響。
每種培菌濾材佔燒杯測試標定容積約40%，採用高比例配置對水質影響力有放大的效果，更能凸顯出對水質的影響趨勢，藉由實驗所得之數據，可供日後在設缸時依魚缸跟培菌濾材兩者間容積的比例概略推測可能的未來水質走向，不過仍然存在其他需考慮的擾動因素，例如：硬景石材、底砂等。
▲這場景真的蠻像在搞什麼祕密生化實驗的樣子(誤)
▲先來個待測物特寫，一號燒杯裡面裝著是Mr. Aqua的陶瓷環，陶瓷環是一種十分常見的培菌濾材，本實驗以它作為市售陶瓷環總體的代表；二號裡面則是塑料製成的K1；三號是這次新加入Power House的微酸性陶瓷環。
▲再來四號是來自印尼的火山岩；五號為在園藝店所購得的發泡煉石；六號購自RO飲水機店用來增添甘甜口感的麥飯石，實驗期間魚缸會加蓋以防落塵與蚊蟲進入。每項培菌濾材的實驗時間為一週，期間不換水，遇水蒸發只添加蒸餾水，培菌濾材設置完畢的隔日記錄一次以「初始數值」當作初值，並以「經過一週的數值」當作終值，每種培菌濾材紀錄共計2筆資料，並以RO水的水質作為對照。
▲第一批實驗結束，從數據得知一般我們最常用的陶瓷環，會將pH拉高不少，排名第二、第三分別為麥飯石及火山岩，上圖也可看出Power House所出品具備微酸性的陶瓷環用在水草缸實屬不錯的選擇，但是它的價格也比普通的陶瓷環高上許多。
▲TDS是陶瓷環跟發泡煉石屬最高，而火山岩會讓TDS下降的部分，獅子就不解是什麼原因所造成的？
▲GH是個人在水草缸十分重視的參數，從數據可看出，仍然是陶瓷環跟發泡煉石居冠，陶瓷環在起初數據上並未偏高，隨著時間經過有後來居上的情形，發泡煉石則是一開始就拉高，到後面提升幅度較低，同TDS的狀況，火山岩的GH下降1dGH。
▲從頭到尾可看出陶瓷環的pH、GH、KH、TDS都不低，特別是跟微酸性的陶瓷環形成強烈的對比，推測只要主原料是用陶土高溫燒結製成，且製程未經特別處理過的培菌濾材，上述四個數值可能都不低。
▲實驗還沒結束！
▲接著就是第二批實驗開始，總覺得好擠....
▲七號是GEX（五味）的石英環；八號是一般的生化棉；九號是珊瑚骨
▲十號是同K1以塑料製成的生化球
▲十一號是EHEIM（伊罕）的石英球；十二號是ISTA（伊士達）的吸氨石；十三號是活性碳，該活性碳非從水族或RO飲水機店購入，而是在化工行買的柱狀活性碳。
▲第二批實驗數據出爐，活性碳顯示出蠻高的pH數值，而隨著時間經過有下滑的趨勢
▲有一些培菌濾材的TDS會有幾個ppm的微幅變動量，不知道是否為TDS測試器的誤差？
▲珊瑚骨顯示出很高的GH數值，石英球的GH成長幅度算蠻高的
▲活性碳跟珊瑚骨的KH較高也不意外，石英球到後期的各數值還是有攀升的情形
▲經過兩週的歷程，實驗終於做完了，將所有的設備都撤掉
先聲明獅子無法把市面上所有的培菌濾材都弄回來做實驗，或許會有同類型卻根本實驗結果大相逕庭的培菌濾材也說不定，本實驗培菌濾材量約為水體容積40%左右，除非是3呎以下的小缸或底部過濾，不然一般實際飼養的情形鮮少見到這樣多的配置比例，故實驗的數據僅供參考之用。
部分實驗數據跟已往的資訊有些許出入，像是某些培菌濾材的行銷用語都聲稱pH為中性，而實際測試pH就是偏鹼性，不管是它本身直接影響或間接影響，讓水體pH攀升的結果是無庸置疑的。還有不少以訛傳訛的流言在四處散佈，例如：火山岩會大幅提升水質硬度，某些環境萬萬不可使用，本實驗雖然只以印尼的火山岩當實驗標的，端從數據觀察印尼火山岩還具有微幅調降pH及硬度的功能，實驗結果與流言根本南轅北轍，實不應將火山岩過度妖魔化。或許是本人少見多怪，經測量過活性碳的pH居然高得出奇，以及珊瑚骨的TDS及GH同樣也是高過一般培菌濾材數倍，這實在是始料未及，另一個覺得訝異的就是吸氨石對水體pH、GH、KH、TDS整體影響程度十分輕微，實驗證明它可當作很穩定的培菌濾材。
我們引入硝化菌到水體的用意是為消弭水中的毒素，若在一個純水草缸，或是隻有少量數目生物的水草缸當中，由於萬惡的氨等污染物不存在或是含量低微，這時我們還需要規劃生物過濾嗎？個人經驗是不需要，或是隻要少部分的培菌濾材即可，以獅子先前做過〈鈉型軟水樹脂用於水草缸之疑慮〉實驗為例，那時用一個小型桶式過濾器的目的只是要阻擋一些水中較大的懸浮微粒再次回到水體、製造讓CO2在缸內循環的水流及除油膜，裡面的濾材只有用桶式過濾器內附的物理環及羊毛毧而已，若不討論其運作機制，以粗淺又簡單的方式說明，就是魚隻的排泄物會變成水草的養分，這也就是〈各式水族培菌濾材概述〉所寫的「其他過濾」的形式，除非水草缸採高密度養殖生物、餵食頻繁、長期不換水、水草數量較少才考慮生物過濾，在不考慮CO2損失的情形下，單純只用價格低廉、培菌效果較差的普通外掛過濾器也是可以玩水草缸。
▲這個就是培菌效果欠佳的物理環，通常推疊在第一道做物理過濾之用
再從另外的思路切入，單位培菌濾材表面積越大，以及培菌濾材的數量越多，理論上生物過濾的效果越好，這是一個很直觀的想法，強大的硝化作用（Nitrification）可以讓萬惡的氨等毒物數值減至極低的數值；只是另有一個觀念卻鮮少被為人所熟知，那就是過強的硝化作用易導致pH下降，前文〈各式水族培菌濾材概述〉提及到氨主要是由蛋白質（殘餌、排泄物）所產生，當魚隻排泄物及殘餌經氨化菌的作用產生氨，會使水體遭受到氨的汙染。氨是屬於一種鹼性物質，先假設一個簡化的狀況，考慮水體單純只有氨化作用（Ammonification）的存在，則pH會攀升；接著再導入硝化作用就會使pH下降，最終水體的pH就是決定在氨化作用及硝化作用間的拔河競賽，氨化作用強，硝化作用弱，pH會攀升；氨化作用弱，硝化作用強，pH會下降，反之亦然，控制這兩者間的關係也是調節pH的手段，基於我們直觀的想法，往往會傾嚮往強大的硝化系統邁進，所以過於強大的硝化作用使得氨很迅速地因硝化菌運作的關係被轉換成硝酸，這就是水質會酸化的主因，而硝酸在水中解離成氫離子及硝酸鹽，氫離子會被水的鹼度中和，最後只剩硝酸鹽，如果又加上長期不換水，如此便會使水質加劇惡化，這也是「老缸現象」的其一表徵，解決的方法就是將生物過濾的規模適度地縮小便可獲得改善，雖然可換成偏鹼性的培菌濾材用於減緩酸化的緩衝，但這是治標不治本的方法。
▲獅子以前在養古代魚的時候就遇過這樣的問題，因為牠們都是以朱文錦為主食（好羨慕其他飼主養的龍魚會喫飼料，餵活餌真的超麻煩....），起初也是擔心這些每個月伙食費就破千元的大型肉食魚會受到氨的迫害，總是煩惱自己的生物過濾是否會力不勝任，事實證明經過兩年都很穩定，像是氨及亞硝酸鹽這些毒素的數值都是在極低的狀態，但是硝酸鹽始終落在約80~100ppm之間，即便是每週換水80%，硝酸鹽的問題還是無法有效改善，這大概就是硝化系統過強的寫照。
以pH 7為原點，氨會因pH攀高而使毒性變強；pH降低而毒性減弱，對於海水缸的飼養，因海水魚較不耐餓，飼主會傾向多餵魚，導致喫得多也排泄得多，正常的海水缸pH都是偏鹼性（pH 8.4左右）會導致氨的毒性增加，若硝化作用不足恐會毒害缸內生物使之快速死亡，所以希望有強大硝化作用能迅速地處裡氨，這時pH又會因過強的硝化作用而下降，我們又要用其他的方法使pH回復至正常範圍，這就是海水的飼養難度（麻煩程度）比淡水的高的原因之一。
▲寫水族文真的好累，好想牀上躺平....(打哈欠)
▲再撐一下就快結束了！
勿過度糾結培菌濾材的表面積所註數字，除非是極小的濾材空間才會錙銖必較，不然培菌濾材數量足夠就好，至於「足夠」的標準就需要經驗累積，況且培菌濾材就算鋪設再多，我們沒有提供適合的環境、足夠的食物（氨）與溶氧等條件也是枉然。回顧古早以前的水族產品並無現今繁花齊開般的多重選擇，甚至還在用大磯砂來當培菌濾材的時代，高手們一樣可以把水生動植物養得很好，足見即便不是使用優異的設備，只要提升自身技術，同樣可以彌補設備上的差異，重點應放提升水族知識及技術強化，精良設備的存在只是讓我們養得更輕鬆而已。有一句話請大家務必要參悟！那就是「是人養魚，不是魚養人」，千萬不要讓自己成為魚缸的奴隸，如此便違反當初設置魚缸的初衷。
脫稿演出太久該回到主題，實驗既已做完，到底哪個纔是最佳濾材？只能說不同的立場會有不同的選擇，依淡海水的飼養、各物種所需環境、過濾方式及空間等出發點就會有不同的規劃，我們應該針對不同的物種所需環境來調理水質，而不是一種水養百種魚，不該強迫物種們去適應或忍耐不適切的環境。看似廢話連篇，卻也是鐵錚錚的事實，身為飼主的我們須補充基本相關知識，並循序漸進慢慢累積經驗並搭配適足的技術，避免重複發生養什麼死什麼的窘境，當然對購買回來的動植物也要有責任感，不可任意棄置在野外或人工環境之中。
參考資料
柯清水，養魚先養水，2016
延伸閱讀
