Сероводород образуется в стареющих аквариумных системах в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий и бактерий, восстанавливающих сульфаты воды. Роль последних незначительна, а первых очень высока, особенно если возле дна скапливаются остатки несъеденного корма. Сероводород опасен не только сам по себе, но и его участием в химических процессах, снижающих концентрацию в воде кислорода.
Болотный газ (метан) образуется около дна, а грунте, в результате разложения отмерших организмов, частей растений. И сероводород, и болотный газ ядовиты для большинства гидробионтов. Их появление можно предотвратить, обеспечивая чистоту в аквариуме, правильный режим его содержания, аэрацию и фильтрацию.
Подземные, речные, водопроводные воды имеют весьма сложный химический состав. С водой в чистом виде мы встречаемся только в лабораторных условиях. Существующее мнение о «чистой» дождевой воде лишено всякого основания: в ней всегда есть хлор, натрий, сульфат, кальций, аммоний. Количество веществ в дождевой воде в зависимости от концентрации промышленных выбросов в воздух колеблется от 0, 8 до 489 мг/л. Бессмысленно пока говорить о «чистоте» водопроводной воды. В зависимости от концентрации промышленных предприятий речные и озерные воды имеют немало «лишних» веществ, несмотря на очистку воды на водопроводных станциях.
В воде водоемов происходят многие биологические процессы, меняющие химический состав воды и насыщающие ее органическими веществами. Совокупность всех этих веществ определяет и химический состав воды в аквариуме. Но в разных регионах страны он будет, естественно, неодинаков.
Аквариумная вода содержит различные вещества в ионной и молекулярной форме.
Основной солевой состав приходится на семь ионов: кальция, магния, натрия, калия, хлоридов, гидрокарбонатов и сульфатов. Кроме того, в воде в большей или меньшей степени содержатся медь, марганец, железо, фтор, йод, бор, цинк и другие элементы. Степень минерализации разных вод также различна, но обычно не превышает грамм на литр (в морской воде она значительно выше). Для понимания биологической роли всех этих компонентов важно знать, в какой форме они находятся в воде и какие химические реакции в ней происходят.
Жизнь гидробионтов в водной среде обитания существенно отличается от жизни живых существ в привычной нам воздушной среде. В водной среде обитания существуют такие лимитирующие экологические факторы, с которыми живые существа в воздушной среде не сталкиваются. Одним из них является активная реакция воды. В морской воде показатели этой реакции достаточно стабильны, в пресной — сильно варьируют в зависимости от сезона года и времени суток; они различны и в разных слоях воды.
Что же такое активная реакция воды? Химическая формула воды, как известно, Н2О, ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного кислорода. Часть молекул воды под влиянием слабого электричества распадается на ионы; весь процесс называется диссоциацией. На такие же ионы распадаются соли, кислоты и щелочи, растворенные в воде. Ионы воды обозначаются H+ (свободные водородные ионы) и ОН- (гидроксильная группа). Когда содержание и тех и других в воде равно, говорят, что вода имеет нейтральную реакцию. В такой воде диссоциирует одна молекула на каждые 10 000 000, а эту цифру можно выразить как десять в седьмой степени 10-7 (и тех и других ионов соответственно будет 10-7 Н+ х 10-7 ОН- =10-14). В качестве показателя активной реакции воды будет десятичный логарифм показателя ионов с обратным знаком. Нейтральному показателю будет соответствовать (по иону водорода Н+ цифра 7, называемая водородным показателем и обозначаемая латинскими буквами рН.
Шкала показателей рН представляет собой прямую линию от 0 до 14, где уже известный нам показатель рН 7 находится строго посередине. Влево от него идут кислые воды (слабокислая — кислая — сильнокислая), вправо — щелочные (слабощелочная — щелочная — сильнощелочная). У морской воды рН 8,1–8, 3; у пресной воды колебания сильнее, но вся шкала в биохимии все же не нужна. Жизнь в воде возможна в пределах рН 3, 5—10, 5. Иногда водные растения подщелачивают (из-за усиленного процесса фотосинтеза) поверхностные слои до рН 11, при этом подвижные гидробионты уходят в нижние слои воды, где этот показатель значительно ниже. Перемешивание слоев воды в природных водоемах (легкий ветерок даже в самых стоячих из них) сравнительно быстро уравнивает рН разных слоев. В аквариуме без вертикального вращения воды (от аэраторов и фильтра) от высокого показателя рН в верхних слоях может начаться разрушение тканей растений. Практически в большинстве случаев показатели рН колеблются в пределах 6, 5–8, 5; в давно не чищенных, загрязненных аквариумах у дна может быть и рН 5, 4.