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，接續〈各式水族培菌濾材概述〉一文，該文是介紹水族培菌（生物）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，過程中遇水蒸發時，會再添加蒸餾水補足至其測試標定容積以減少對數據的影響。
每種培菌濾材占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：造景石材、底砂等。本文會測試pH、GH、KH及TDS四種水質指標，這幾個的定義算是水族的基礎知識，如果對這些指標所代表意義不清楚的人，務必要先弄明白〈認識pH、GH、KH的旨趣〉、〈TDS在水族的運用〉的內容。
▲這場景真的蠻像在搞什麼秘密生化實驗的樣子（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；六號是購自RO飲水機店號稱可增添水中礦物質的麥飯石，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，獅子不解是什麼原因所造成的？另外，關於在RO飲水機所加裝的麥飯石，商業行銷用語聲稱麥飯石可增加水中的礦物質，雖然手上並無能分析各種微量元素含量的儀器設備，但從數據上來看全新的麥飯石的TDS一週只能釋放53ppm，推論麥飯石增加水中微量元素的效果不顯著，看來我們要攝取微量元素還是靠日常進食比較實在。
▲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1°dH。
▲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
▲到目前為止，部分培菌濾材的TDS會顯示微幅的變動量，推測是TDS測試器所產生的溫度誤差
▲珊瑚骨顯示出很高的GH數值，石英球的GH成長幅度也算蠻高的
▲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。
▲這個外觀貌似陶瓷環的濾材並不是主攻培菌之用，通常我們都稱這個為物理環，主要是推疊在第一道作為物理過濾，所以本實驗並未對它進行測試。
部分實驗數據結果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布，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，這點實在令人始料未及，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。
水族缸的氨對一般生物而言是一種劇毒，其生成源多為蛋白質所促成，蛋白質可由生物屍體、排泄物或殘餌等來源產生。氨雖具毒性，我們養水也可以借助它的幫忙，像是〈海水缸養水實錄〉一文就是採用豆漿來養水，當豆漿所含的蛋白質存於水體時，經由氨化菌行氨化作用（Ammonification）產生氨，使得水體蒙受氨的汙染，如此硝化菌的食物便有所著落，但是用豆漿養水只能算是實驗性質的做法，建議養水選用市面上的硝化菌產品較為妥適。若以pH7為原點，氨還會因pH攀高而使毒性變強；pH降低而毒性減弱，針對海水缸飼養，因海水魚較不耐餓，飼主往往會傾向多餵食，導致魚吃得多也排泄得多，海水缸的pH落在8.4左右，偏鹼性的水質會導致氨的毒性增加，這也就是海水生物的飼養難度比淡水的高的原因之一。
硝化作用（Nitrification）可使氨被轉換成硝酸，而硝酸在水中會解離成氫離子及硝酸鹽，而氫離子又會不斷與水中的KH進行中和，導致pH出現下滑的情形，加上其他某些微生物的活動同樣也會產生酸性物質讓pH下滑，最後演變成水體緩衝能力不足，迫使水質越趨酸化。假如飼主長期不換水，將促使水質劣敗加劇，而且當硝酸鹽濃度隨著時間慢慢地疊加，最終便會產生「老缸症候群」的問題，為此獅子還有針對老缸症候群相關議題進行實證，詳見〈關於水族缸換水之必要性〉及〈觀賞魚檢疫及老缸症候群〉的內容。
發自於一個直觀的想法，當培菌濾材的表面積越大，以及培菌濾材的數量越多，理論上生物過濾的效果越好，此想法十分直觀，我們在缸內建立硝化系統的用意是要消弭水中的氨，若在一個純水草缸，或是只有少量生物的水草缸當中，由於萬惡的氨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，或是只要少部分的培菌濾材即可，這裡用個極簡的講法，就是生物所產生的汙染最後都會變成水草的養分被水草吸收，若飼養密度提升時，適度增加培菌濾材的數量確實可讓生物免氨的迫害，但超量的培菌濾材對整體沒過多的益處，這部分的論述詳見〈培菌濾材數量配置參考與溶氧量〉的內容。
▲獅子以前在養古代魚的時候就遇過硝酸鹽偏高的問題，起初本人擔心這些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，用試劑都測不到氨及亞硝酸鹽，唯獨硝酸鹽濃度始終落在約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，這大概就是培菌濾材數量過多的寫照。
▲寫水族文真的好累，好想床上躺平（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，沒有提供硝化菌充裕的食物、溶氧量、水流與其他條件的配合也是枉然。對水族玩家而言，只要能不斷增進及更新水族相關知識、累積經驗及提升自身技術，無論用什麼培菌濾材、過濾設備都有人可以養得很好，差別只在於日常飼養及維護的難易度而已。有一句話務必要牢記在心！那就是「是人養魚，不是魚養人」，千萬不要讓自己成為水族缸的奴隸，如此便違反我們最早的初衷。
強烈建議新手在初期務必要貫徹養水步驟，切勿在新缸一放水就馬上買魚回來飼養，落實養水步驟是為了避免發生養什麼就死什麼的窘境，此外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。經歷飼養一段時間後，無論何種培菌濾材經久使用皆會慢慢附著汙垢，這時便要考慮是否要清洗的問題，有關培菌濾材的清洗議題，詳見〈清洗培菌濾材的操作概要〉的內容，文內還會額外補充水族飼養會用到的微生物基礎知識。
參考資料
柯清水，養魚先養水，2016
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