왜 연갈탄을 사용하는가?

[한줄기 빛]

아쿠아리움의 바닥재

연갈탄을 아쿠아리움의 바닥재(substrate)로 사용하는 것은 여러 가지 장점을 제공하는데, 연갈탄은 한번도 바닷물과 접촉없이 생성되는 천연 유기 고분자 화합물로 수질 개선 및 생태계 유지에 도움을 주며, 특히 아래와 같은 방법으로 수생식물과 물고기에게 유익한 환경을 조성합니다.

1. pH 완충 및 수질 안정화

- pH 안정화: 연갈탄을 구성하는 휴믹산과 풀빅산은 분자 구조 말단에 수많은 카르복실기, 하이드록실기, 폴리페놀기, 퀴논기와 같은 주변의 pH조건에 따라 수소를 수용하거나 방출하는 관능기를 가지고 있어 변동성이 매우 큰 아쿠아리움 수질의 pH를 완충하여 약산성에서 중성으로 유지하므로 급격한 pH 변화로 인한 스트레스를 제거합니다.

* 급격한 pH 변화가 물고기에게 미치는 영향

호흡 장애	1.     물고기의 혈액에서 산소 운반 능력 저하로 호흡 곤란 발생 2.     아가미 기능 장해로 산소 흡수와 이산화탄소 배출 장애 발생
스트레스 반응	1.     스트레스 유발로 코티솔 등 스트레스 호르몬의 과도한 분비 2.     정상 운동 중지와 숨거나, 이상행동 유발 – 면역체계 교란
삼투압 변동	1.     체내 균형이 깨지고 탈수 또는 부종을 초래 2.     전해질 불균형 유발로 물고기의 신경 및 근육 기능에 문제 발생
면역력 약화	1.     질병 감수성 증가 2.     상처 회복 지연
아가미와 피부 손상	1.     아가미 조직에 자극을 주어, 붓기, 점액 분비 증가 2.     물고기의 피부와 보호막을 손상시켜, 물고기가 외부 감염 초래

- 독성 물질 제거: 연갈탄의 풀빅산과 휴믹산은 중금속 및 기타 유해 물질과의 화학반응으로 독성을 산화 또는 환원시켜 독성을 제거하여 수질 개선

흡착 (Adsorption)	연갈탄의 표면에 중금속(예: 납, 수은, 구리)이나 유기 오염물(예: 살충제, 잔류 약물)과 같은 극성 및 비극성 분자를 흡착하여 독성 제거
킬레이트 화합물 (Chelation)*	금속 이온과의 결합 안정된 킬레이트 화합물을 형성하여 독성이 비활성화된 형태로 전환시켜 독성을 감소시킴
산화 환원 반응(REDOX)	오염 물질의 리독스 1.     농약 물질의 산화로 독성 중화 2.     맹독성 3가 아르세니트(As³⁺)를 저독성 5가 아르세네이트(As⁵⁺)로 산화시켜 이동성을 저하시키고 독성 제거 3.     맹독성 6가 크롬을 황원시켜 무독성의 3가 크롬으로 변환

- 유용 미생물 서식처 제공: 연갈탄은 탄질비 30~40, 상대적으로 풍부한 산소량과 에저원인 탄소량을 가지고 있어 유용 미생물들이 서식할 수 있는 이상적인 환경을 제공하며, 물리적 공극은 이상적인 미생물 서식지를 제공하게 된다.

- 질소 순환 지원: 연갈탄은 수중 암모니아(NH₃)와 질산염(NO₃⁻)과 같은 질소계 독성 물질의 농도를 억제합니다.

암모니아 흡착	연갈탄의 다공성 구조와 넓은 비표면적은 다양한 질소 화합물을 물리적으로 흡착하여 독성 감소 (연갈탄 100g은 10~30mg 암모니아 흡착)
수중 pH를 약산성으로 변환	연갈탄은 기본적으로 수질을 산성으로 유지시켜 대부분의 질소를 암모늄 (NH₄⁺) 형태로 변환시켜 암모니아 변환을 방지
양이온 교환	암모늄 (NH₄⁺) 형태로 양이온과 양이온 교환을 통하여 추가 변환을 방지
질소 고정 박테리아 활성화	암모니아를 아질산염(NO₂⁻)으로, 이어서 아질산염을 질산염(NO₃⁻)으로 전환하는 질산화 과정을 촉진하는 질소 고정 박테리아 및 암모니아 산화 박테리아(예: Nitrosomonas)와 같은 유익한 미생물 활동을 활성화시키고 동시에 탈질 박테리아(예: Pseudomonas)가 서식하는 데 유리한 환경을 제공하여, 질산염을 기체 형태의 질소(N₂)로 전환시켜 수중 질산염 농도를 저감
폴리페놀의 작용	연갈탄이 가진 폴리페놀 관능기는 항산화제로 물속의 산화 스트레스를 줄이고, 질소가 포함된 유해 독성 단백질과 결합하여 침전을 유도

- 황화수소 발생 억제

암모니아 흡착	연갈탄의 휴믹산과 풀빅산의 소수성 관능기는 물 속에서 황화수소와 같은 소수성 분자를 흡착 (연갈탄 100g은 5~20mg 암모니아 흡착)
리독스 (산화환원반응)	H₂S를 산화시켜 무독성의 황(S) 또는 황산염(SO₄²⁻)으로 변환
철-휴믹산 복합체	연갈탄의 철(Fe)-휴믹산 복합체는 H₂S와 반응하여 황화철(FeS)을 형성하여  물속에서 침전 제거
독성 미생물 억제와 유용 미생물 활성화	-                  휴믹산은 황화수소를 생성하는 황산염 환원균(SRB: Sulfate-Reducing Bacteria)의 활동을 억제하여 H₂S 생산을 감소 -                  황화수소를 산화하여 황이나 황산염으로 전환하는 황화수소 산화 박테리아 활동을 촉진하여 H₂S를 에너지원으로 사용하도록 하여 H₂S를 감소
pH 안정화	낮은 pH에서는 더 많은 황화수소가 H₂S 형태로 존재하는 반면, 높은 pH에서는 황화이온(S²⁻)이나 HS⁻ 형태로 존재하는데 연갈탄은 pH를 완충
황화수소 방출 억제	휴믹산은 물속에서 황화수소와 결합하거나 이를 안정화시키므로 독성 기체 방출이 억제하여 H₂S의 악취와 독성 효과를 감소

2. 자연 서식 환경 제공

   - 자연스러운 환경 조성: 연갈탄은 수체의 색상을 자연 서식지에서 흔히 볼 수 있는 어두운 색으로 바꾸어 자연적인 모습의               아쿠아리움을 조성하여 물고기들이 자연스러운 색상을 나타내며, 스트레스가 줄어듭니다.

   - 스트레스 감소: 연갈탄이 방출하는 휴믹산과 풀빅산 같은 유기 물질이 물고기의 감염에 대한 저항성을 강화시키고, 특히 주변       환경에 민감한 민감한 어종의 스트레스를 줄이는 데 기여합니다.

3. 식물 성장 촉진

- 영양 공급: 연갈탄의 휴믹산과 풀빅산은 수중 미생물의 에너지원이 되면서, 수생식물이 필요한 영양소를 킬레이트화하여 흡수 가능한 형태로 바꾸어 줍니다. 이로 인해 식물의 뿌리 발달이 촉진되고, 전반적인 성장도 향상되며 됩니다. 또한 연갈탄이 안정화된 부식물로 탄질비가 30 내외로 물 속에 들어가도 2차적인 독성 물질이 형성되지 않습니다.

- 장기적인 효과: 연갈탄은 천천히 분해되면서 지속적으로 유기물과 영양소를 제공하므로, 식물의 장기적인 건강을 유지하는 데 도움이 됩니다.

4. 미생물 활성화

- 유익한 박테리아 성장: 연갈탄은 유용 미생물의 성장을 촉진하여, 아쿠아리움 내의 질소 순환 및 유기물 분해 과정에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이는 수질을 개선하고, 아쿠아리움 생태계를 더 건강하게 유지하는 데 기여합니다.

- 바이오필름 형성: 연갈탄은 물리적 다공성과 넙ㄹ은 비표면적으로 미생물이 서식할 수 있는 표면을 제공하여 바이오필름 형성을 촉진하여 아쿠아리움의 물질 순환에 기여할 수 있게 합니다.

5. 수초 뿌리 지지

- 뿌리 지지력: 연갈탄 바닥재는 가벼우면서도 뿌리가 잘 고정될 수 있도록 수초가 쉽게 뿌리를 내리고, 안정적인 성장 환경을 제공합니다.

- 에어레이션 효과: 연갈탄의 입자 구조는 물과 공기가 쉽게 순환할 수 있도록 도와주며, 뿌리 부위의 산소 공급을 원활하게 해줍니다.

6. 시각적 매력

- 어두운 물 색상: 연갈탄은 정글 저습지와 같이 자연스럽고 깊은 색상을 만들어 물고기와 수초의 색상을 더욱 돋보이게 하여 아쿠아리움의 미적 가치를 높여줍니다.