水族玩到比较进阶后，就会开始接触GH与KH这两大数值，尤其是水草缸的玩家对此会特别
的敏感。不过今天我们主要讨论的主题虽然会讲到水中的GH与KH，但讲到这个的原因是为
了后续讲解方便，如果对水中GH与KH变化很熟悉的人可以直接跳到文中分隔线之后，文中
的分隔线之后讲的就是今天的主角-淡水鱼。这篇文章主要讨论的是水中的GH与KH对淡水
鱼的重要性。至于为什么不说海水鱼，是因为海水本身就是一个GH、KH和pH十分稳定的溶
液，只要透过换水或些微的调整(加小苏打、加钙反、放珊瑚骨)，就能维持一定的稳定度
，因此在海水鱼比较少遇到这样的问题。
在开始之前我们要先来定义一下GH和KH，确保大家对这两个数值的认知和我在文章里面描
述相同。GH就是水中含有的二价离子浓度，在淡水中主要是钙和镁，并且以钙为主。KH就
是水中含有的碳酸氢根和碳酸根的量，不过淡水的pH都在6~7之间，碳酸根的含量非常少
，所以可以简化为碳酸氢根的浓度。
虽然说今天的主角是鱼，但我还是先以大家比较熟悉的水中KH与GH开始。GH与KH虽完全不
同的两个观念，但他们之间总是互相牵连。淡水中的GH和KH大多来自碳酸钙，所以淡水中
GH和KH的数值通常会有一定的正相关。不过注意GH和KH的定义就知道这两者的变化可以完
全分开。当水中的金属离子不是来自于碳酸系列的盐类而是来自于硝酸、硼酸、硅酸…等
各种不同酸的盐类时，就只有GH会上升而KH不会上升。而同理，当水中与碳酸盐结合的金
属离子主要是一价离子(例如:钠离子、钾离子…)时，水中的KH就会上升，但是GH却不会
改变。所以每个人的水族箱中的水KH和GH会因为水的来源不同、底材选用不同，以及额外
添加药剂的不同而可能有巨大的差异。
这样听起来GH和KH好像没什么关系。但事实上GH和KH的关系不能算小。GH和KH的起始数值
之间确实没有一定的关系，但是GH和KH在”封闭系统”中要达成平衡时就会互相影响。什
么叫封闭系统? 封闭系统就是水里面的元素会不断的在水中以不同的形态循环，但是不会
从系统中被移除，也不会有新的元素加入系统中。水族箱的水在来到你手中前可能会流过
各种乱七八糟的东西，所以为开放系统。但是当水被加入水族箱后，由于很少人会没事每
天换水，这样不只很累而且对水族箱中的生物也不好，所以可以视为封闭系统。在这样的
系统中钙与镁(GH)常常和碳酸氢根(KH)结合形成难溶于水的碳酸钙和碳酸镁。因此在两桶
具有同样KH的淡水中，GH较高的那桶水，其在达到平衡状态时KH会比较低，虽然他们起始
的KH都是一样的。因为GH而减少的KH就以碳酸钙或碳酸镁的固体形式保存在水族箱中。这
其实是好事。因为KH让pH稳定，而GH让KH的数量可以保持稳定，所以pH也会比较稳定，听
起来很复杂，我会以最简单最不用看化学公式的方式来解释这当中到底发生什么事情。
水中的KH有两个来源，一个是碳酸钙溶解，一个是二氧化碳电解。碳酸钙的溶解会伴随着
酸的吸收(也就是在大理石上滴盐酸，大理石就会有洞的原因)，所以会让水变碱。而二氧
化碳在水中有一部分会变成碳酸，碳酸顾名思义就是一种酸，所以会让水变酸。环境如果
越酸，二氧化碳就越难变碳酸，而碳酸氢根也会想要变回二氧化碳，但是碳酸钙可以很好
的溶解，补充因变成CO2而流失的碳酸氢根。环境如果越碱，虽然碳酸钙很难溶解，而且
碳酸氢根会跟钙结合而下降，但是二氧化碳就很好变碳酸。所以当水环境中存在有碳酸钙
与二氧化碳时，只不论是加入酸或是加入碱，在所有反应都达到平衡的时KH和pH的数值会
和初始的平衡数值差不多。如果要让pH有所改变一定要等到碳酸钙或是二氧化碳其中一方
用完时pH才能变化。这也是为什么很多人说用了KH或pH的调节药物后过不久鱼缸水又恢复
原样的原因。那如果GH浓度很低的话会发生什么事情? 没有钙的话碳酸钙就不会形成，取
而代之的是碳酸根。虽然碳酸根也可以完成KH的平衡，但是在换水的过程中碳酸根就会被
移除，而让系统又要重新进行一次平衡，所以换水后环境的波动会变得比是用碳酸钙补充
碳酸根的系统还要大。此外，如果环境中持续有大量的碱输入，在有钙的环境中碳酸钙的
沉淀可以视为是碱的移除。但是如果是单纯的碳酸根，则碱就会持续的累积在环境中，导
致水的pH不断的飙高。因此GH的存在可以稳定KH，而KH可以稳定pH，而使得整体环境趋向
稳定。
水中的KH、GH或pH都达成稳定，这听起来超级美好，但为什么还是会有很多人说自己缸中
的GH、KH或pH会不断的飘动或持续的飙高与下降呢?因为前面所说的美好世界都是发生在
系统”稳定” 的时候。而事实上在有很多生产者(包括:水草、藻类与硝化细菌)的缸中，
系统是不可能维持稳定数值的。因为生产者在生产碳水化合物时，就是以CO2作为原料，
所以当生产者进行生产时，水中的二氧化碳会不断的被消耗，为了补充被消耗的二氧化碳
，碳酸氢根就会变成二氧化碳，而碳酸根为了补充消耗的碳酸氢根就会变成碳酸氢根。还
记得碳酸钙要变成碳酸氢根就要吸收酸吗?所以这一切都会让水变得越来越碱。而到了生
产者不生产东西，而是开始消耗能量时，他们就会开始释放出大量的CO2，大量的CO2排入
，使得水中的碳酸增加，然后碳酸氢根就会增加，最后碳酸根就会增加，因此环境会越来
越酸。所以在生产者多的缸中白天缸中pH会上升，而晚上pH值会下降。而且碳源(也就是
KH)越多的缸，因为植物生长得越好，这个波动会越严重。这听起来不是跟刚刚说的不一
样吗? 刚刚说KH可以稳定pH，但为什么这边说起来就算缸中有KH，pH还是乱乱飘? 这是因
为这是两个完全不同的状况，KH可以中和因为单纯氢离子或氢氧根离子输入与移除造成的
pH波动。但是如果这个变动是发生在形成KH本身的元素，也就是二氧化碳、碳酸氢根与碳
酸根上，KH不仅不能稳定pH，反而会让pH的数值随着KH飘动。所以事实上pH无法影响KH但
是KH却能影响pH。所以会有人说水草缸需要酸性水所以KH不能太高，因为KH只要变高pH就
会变高。而海水缸只要检测KH也能知道pH是否在8以上也是同样的原因。而这也阐明了，
如果想要调整水缸内的pH一定要先搞定KH。
相较于KH的波动，GH或KH的持续飙升或下降更好解释，如果水族箱中有物质会持续的释放
或是吸收GH与KH，就会让GH或KH持续的变化，因为这些物质和水的交换还没有达到”平衡
”。例如含有碳酸钙的造景石，你可以把他想成有一大块的碳酸钙沉淀在水中，虽然碳酸
钙难溶于水，但是他还是会溶。而这么大一块的石头就会慢慢的释放出碳酸氢根还有钙，
所以会让GH、KH还有pH都慢慢的上升。黑土则会透过吸收GH放出氢离子来使GH下降，而因
为放出氢离子，也会慢慢的消耗KH，使得水中的KH与pH都缓慢下降，只是下降的速度没有
GH明显。不过也因为黑土的这个特性，让黑土成为了另一种有别于KH的pH平衡系统。黑土
会依照环境的状态选择是放氢离子或是吸收氢离子，所以他也能够维持水中pH的稳定。因
此会有在黑土缸中KH比较不重要的说法。顺带一提，事实上在自然环境中也有类似黑土一
般的物质，他的名字叫做腐植质。在水草旺盛的天然水域中，由于腐植质大量生成，使得
水域变酸，而且会让GH与KH都大量下降。因此几乎所有的水草都喜欢软水偏酸而且低KH的
环境。这也是为什么黑土适合拿来养草的原因。
补上化学反应式-简单易懂非正式版
https://imgur.com/C6nSMKw.jpg
以上为水中的GH与KH
~~~~~~~~~我是分隔线~~~~~~~~~
以下为GH和KH对鱼的重要性
而前面讲了这么多，终于要进入了今天的主轴，KH与GH对淡水鱼来说算什么? 在天然水草
域里，一定有存在这些区域的鱼种，这些鱼种就是适合在水草缸中生存的鱼类。他们能够
忍受日夜的pH波动，也能忍受较高的环境CO2。不过这种特性只代表他们具有这样的潜力
。不代表所有的个体都能直接丢到草缸里饲养。长期生活在中性水质里的红莲灯如果直接
丢到打CO2而也且pH只有6的水草缸中，他一定直接崩溃。因此缓慢的改变鱼生存的环境很
重要。这也是对水的重要性之所在。有一个好消息是，在台湾这样的温度中，大部分的鱼
可以在一天内甚至数个小时内就完成适应。
鱼到底是怎么去适应水草缸这样低pH、高CO2的环境呢?不论是鱼还是人都是用和水同样的
KH系统来维持血液的酸碱平衡。但由于生物体本身就会产生大量的二氧化碳。如上面所说
大量的CO2最后会导致KH系统的偏移使得pH下降，所以如何排除CO2成为了生物生存的重要
课题。陆生动物透过呼吸排除CO2，而鱼在这方面表现得不只很好而且还太过头了。原因
是二氧化碳在生物体内主要以碳酸氢根的形式存在，而碳酸氢根易溶于水，所以当碳酸氢
根流经鳃的时候，只要鳃外的碳酸氢根浓度低于血液中的碳酸氢根浓度，碳酸氢根就会被
排除。而由于水中溶氧和空气比起来低了很多，鱼一定要透过持续且有效率的呼吸来获得
氧气。这也代表当鱼获得氧气的同时，碳酸氢根也会大量的流失。所以鱼血中的KH比陆生
动物的KH低上不少。也因此鱼的血液pH波动会比人类的pH波动还要严重。所以当鱼的血液
pH下降时(例如: 环境pH太低、水中CO2浓度太高或是水温上升导致鱼的代谢速度变快时)
，鱼必须要启动鳃上的碳酸氢根吸收机制，从水中大量的吸收碳酸氢根，才能快速提升自
身血液的KH，并且透过肾脏与鳃排除过多的氢离子，只有在这两件事情启动后鱼的血液pH
才能回到正常值。不过启动这个机制需要鳃与肾的细胞进行一系列的动作，其中包含了蛋
白质的生成，所以会需要数个小时来完成。因此某些于鱼虽然有适应酸性环境、高CO2与
高温的潜力，但是如果不让他有时间完成适应，鱼还是会因为血液KH剧烈变化而死。
为什么鱼KH剧烈变化会导致鱼只死亡呢?除了KH决定了血液pH，而身体内的酵素必须要在
固定的pH才能运作外，鱼的KH也参与了离子的吸收。所以当鱼体内的KH太少时，钠离子与
钾离子的吸收就会大幅下降，使得鱼只因为渗透压失衡而陷入昏迷，所以在温度剧烈变化
、或是加入太多黑土的时候鱼就会躺平，那是因为鱼已经趋近昏迷，而我们所看到了鳃盖
还会动以及鱼鳍还在摆动，有很大一部份都是反射动作而已。所以对鱼来说水中存在少量
的KH除了让环境的pH不要有太大的变化外，水中的KH还能帮助鱼在低pH与高CO2的水中生
活，所以黑土缸的低KH环境对新进鱼来说十分不友善，如果要将新鱼放入这样的环境中，
建议还是要慢慢的对水，花个几天的时间让鱼慢慢的适应低pH与高CO2后，再将鱼只放入
主缸中。
GH除了文章前面所说的可以稳定水中KH并且防止水的pH无限上升外，GH还有一些必须要特
别强调的特性。鱼的钙离子主要是从水中吸收，而非食物中获得。而钙参与的骨骼和鱼鳞
的形成，也参与了很多体内酵素的作用。此外由于鳃上的有些离子通道是所有二价离子共
用，所以水中的钙离子越多，铜离子和铅离子的毒性就会越低，因为钙离子会和铜离子与
铅离子竞争进入鳃内的通到，换句话说GH具有防止鱼重金属中毒的能力。此外也有研究发
现GH的存在能够增加鱼只对酸性环境的耐受性，不过机制不是很清楚。但不论如何维持水
中的GH对鱼的健康很重要。因此我并不推荐使用RO逆渗透水或是阳离子交换树脂处理的软
水养鱼，最好用的水还是曝气的自来水，如果嫌自来水的硬度太高，可以用软水稀释，但
千万不可使用纯的软水养鱼。