[水質檢測] 海水比重 NH3氨 NO2亞硝酸 硝化系統建立

剛接觸海水世界,除了新奇的生物之外,一些像極了科學家實驗用的瓶瓶罐罐、一堆陌生的化學元素代號,雖然複雜,卻也讓我更樂於進入這全新的世界...

20090124 01

海水比重計

剛接觸海水世界,除了新奇的生物之外,一些像極了科學家實驗用的瓶瓶罐罐、一堆陌生的化學元素代號,雖然複雜,卻也讓我更樂於進入這全新的世界...

海水魚缸所需要的海水,可以直接在水族館購買,1公升約1.5~2.5元。 也可購買「海水素」配合過濾水使用,Real Ocean 海水素每包280元可調配成約189公升海水。 換算起來其實兩者差不多,但水族館老闆說雖然自行調配海水比較麻煩,或許成本也不會比天然海水便宜,但海水素調製成的海水,微量元素比較高... 這方面我還未有機會嘗試,待日後再作實驗了...

「海水比重計」是測量海水很重要的儀器,塑膠型每組售價300元。 測量時要留意不要有氣泡附著於指針上,適當的比重為1.020~1.022間。 比重過重則添加過濾水,過輕則再以海水素調製濃度較高的海水與缸內水混合以提高比重。
平日缸內的水蒸發,鹽分還會留在缸內,所以只要以過濾水補充,補至原本水位,比重就不會有過大的變動,但若以海水補充蒸發掉的水量,則比重會越來越高!

 

20090124 02

養水的觀念

「養水」是水族網路論壇的前輩們最重視的課題,也不厭其煩的叮嚀新手要有耐性的養水... 自然界有著其重要的平衡機制,才能讓生物藉由這唯妙的平衡生生不息! 「硝化系統」的建立,是新的海水魚缸入門的課題,有穩定的硝化系統,魚缸才能放入生物...

動物的排泄物、生物屍體或飼料在海水中,都會產生NH3/NH4氨,剛設立的魚缸,微藻會利用氨來產生蛋白質、DNA和氮的有機物。 新添增活石、活沙(種沙)時,所產生的氨會超過魚缸現有系統能負荷的能力,0.2ppm的氨,就可能對魚等活體產生致命的影響...

NH3/NH4氨,經由一次分解會轉變成「NO2亞硝酸」,新魚缸設立初期NO2是重要的測量目標! 我利用JBL試劑測量NO2值,吸出缸內各5cc的海水,注入玻璃瓶中,再分別將兩瓶試劑,各滴5滴在1號瓶中,2號瓶只注入缸內海水,與1號作為比對用。 將兩瓶玻璃瓶放置於灰色塑膠架中,並將測試紙卡襯在底部,再移動塑膠架比對,當兩個瓶子底部海水的顏色看起來相同,該數值就是目前缸內的NO2值。 NO2數值低於0.1才是比較安全的數值,接近零或等於零,表示硝化系統逐漸穩定。 若NO2數值在0.2~0.4之間,就必須更換1/3的海水,並添加光合硝化菌。

幫我設缸的老闆觀念是,養水也必須同時提供氨源,讓硝化菌分解成NO2,我已使用活石、種沙、舊水,他建議設缸同時就放入少量珊瑚,與缸內元素共同建立硝化系統。 (後來得知正確的養水,不該一開始就放入珊瑚,應單靠活石、種沙、舊濾棉,請參考下方資料...)

養水都會經過藻期,普遍的流程是:褐藻 > 綠藻 > 鈣藻

一般養水是使用天然海水或以過濾水泡海水素,配合每日8~10小時光照,大約一個月會長綠藻。 我的魚缸已有活石、種沙,配合新舊各半海水,所以老闆評估一週就會長藻,等出現綠藻或鈣藻之後,測量NO2為0,才正式放入生物。

養水若非使用活石、種沙,也沒有放入充滿硝化菌的舊濾棉,因為氨源極少量,NO2亞硝酸、NO3硝酸鹽在初期的數值都會接近於零,並不表示生物適合生存。 因為硝化系統在沒有氨源下尚未形成,只要放入魚,NH3/NH4氨就會上升,
緊接著就出現NO2上升到危害魚群生命的程度。 硝化系統若完整,會將NH3/NH4與NO2分解為「NO3硝酸鹽」,NO3硝酸鹽屬於營養鹽的一種,能被生物加以利用。

對海水生物而言,NH3/NH4氨最毒,其次是NO2亞硝酸,再者是較輕微的NO3硝酸鹽。 NO2是設缸初期會出現的元素,養水時間長了,硝化系統足夠處理NO2後,NO2數值會降到很低並趨近於零,此時該注意是NO3硝酸鹽的累積...
因為硝化菌無法處理NO3,因此在一般沒有NO3化除能力的魚缸會造成不小問題,但小缸以換水方式,即可處理NO3過高的狀況。

所謂「穩定的硝化系統」是指魚缸裡的硝化菌多到任何的氨NH3、NO2產生,都能立即被轉化為毒性較低的NO3,這也是所謂「養水」最重要的目的。 以JBL試劑測試NO2,數值低於0.1ppm,珊瑚等軟體能接受此一數據,
出現過綠藻、鈣藻,測量NO2接近或為0,硝化系統即建立完成,才能放入活體。 老闆要我從設缸起天天測試,至長藻才改測NO3,設缸至今3天NO2都維持在0.025~0.05之間。 (後來發現不需要每天測,多觀察魚缸內狀態,3~5天測量一次即可!) 前輩們也常跟新手打氣,在新缸剛設立時系統不穩定是正常的,要耐心的等養水期完成唷!

 

20090124 03

[筆記] NO2、NO3數值與清道夫蝦蟹的入缸時機

2/2晚上換了水,NO2數值又測了一下,仍維持在0.05ppm,小缸內冒出的生物越來越多,有小螺、小蟹、義大利麵蟲、管蟲、鋼毛蟲、扁跳蝦... 是否要等到NO2降至0,才能夠放入假綿羊蝦、食藻蟹等清道夫? 已經買了NO3試劑,是否也要等NO2降至0,測試NO3才有意義呢? 水館老闆曾說,穩定的硝化系統,NO2只要在0.1ppm以下都算正常... 所以有了上面的疑慮,不知是否可放蝦蟹清道夫、也不知是否需要開始測量NO3?

菜鳥不要怕問,趕緊到海水魚論壇把疑惑提出,也將得到的資訊陸續整理成筆記...

Q
到目前為止,我的NO2數值都是0.05ppm,一直以為要等NO2完全歸零,才會出現NO3,那時後才要去量NO3,所以,這樣的觀念是錯的嗎? 是否NO2和NO3會同時存在? 還是當NO2數值高過1以上時,NO3是不會存在的?
A
NO3硝酸鹽跟NO2亞硝酸鹽是會同時存在的,除非沒有NO2才不會有NO3,某些菌類缺乏,會導致NO2一直累積而NO3無法產生,水質毒性也因而增強。

Q
我必須等NO2歸零,才可以放入蝦蟹等清道夫生物? 還是目前的情況已經可以讓牠們入缸了呢?
A
NO2接近0生物就可以存活,但人道上等NO2歸0時再進活體是比較好的!

Q
很多文章提到,鈣藻出現表示養水完成,是否真是如此? 還是就算鈣藻出現還是要等NO2歸零才算硝化系統完成呢?
A
當魚缸內生物飼養一段時間後,任何新移入的生物都會造成整缸硝化菌像的生長與建立。 舊有的硝化菌像可以應付舊有的氨氮廢物,而新移入的生物,無疑就是增加了額外的氨氮廢物。 因此舊有的菌像必須生長、壯大,才有辦法消耗新增的氨氮廢物,而這個時候,生物數量多寡、濾材的選擇與可容許的硝化菌像生長極限就是必須考慮的方向! 有一個理論提到,當硝化細菌數量達到最大極限之後就會開始大量崩解,然後數量上升,直到維持在某個一定的數量。 如何掌控細菌數量使其平穩不會大量崩解造成生物的傷亡,是養殖生物上必須要注意的事項!

就硝化系統的建立而言,只要有氨氮廢物,硝化系統就屬於建立的狀態,將逐漸消耗NO2、NO3,在建立的過程中,系統若無法負荷,硝化系統都不能算是建立完成... 在沒有額外氨氮廢物情況下,NO2、NO3堆積與消耗達到平衡,才表示已經形成穩定的硝化系統! 當一個缸子加入新的生物,或多或少都會造成NO2、NO3的失衡,生物數量多寡(氨氮廢物來源)、濾材的選擇(與可容許硝化菌像數量的極限有關),都必須注意... 比較好的作法是,每次加入少數生物,隔幾天再測量NO2,若數值為零,才能再容許其他生物。

至於鈣藻的形成,表示缸內已進入生物像的平衡,並且有穩定的各項化學元素平衡,水質也已達到良好的狀態,這時候放入魚隻或是其他生物,比較能確保牠們的存活。

Q
養水過程中該不該換水呢?
A
我不建議換水! 養水過程中所產生的硝酸鹽類、亞硝酸鹽類是成為硝化菌的食物來源,就算是養水過程中產生的氨氮廢物,也都有助於整個硝化系統的建立... 一個正處於養水階段的缸子,每天大量換水,讓氨氮廢物、硝酸鹽、亞硝酸鹽天天都趨近於0,那麼哪裡來的營養鹽培養硝化系統? 如何壯大硝化系統內的菌類數量? 也因為亞硝酸鹽類、硝酸鹽類、氨氮廢物會造成對生物的毒害,所以養水期間不能放入生物。 因為你已經按水館老闆的說法,在養水同時就放入珊瑚,所以就必須在養水過程中換水...

Q
剛設缸可放入珊瑚來輔助建立硝化系統嗎?
A
放入活沙、活石還可以,但剛設缸就放入珊瑚,我不贊同! 就我所學,珊瑚幾乎都生長在寡營養鹽的環境中,而新缸建立一定會經歷營養鹽高漲的階段,而這個階段,通常各種藻類都會繁生,不管是低等藻類(藍綠藻),還是高等藻類(綠藻)出現,都會跟珊瑚進行光源的競爭。珊瑚拓展生存空間的速度,遠不及藻類拓展的速度... 培養硝化系統,不是利用珊瑚,而是利用活石、活沙!

Q
養水期需要開燈嗎?
A
因為你在設缸時就已經放入珊瑚軟體,所以開燈是必要的... 但正常的養水期,最多是放入活石、活沙,這時候開燈或不開燈是見仁見智的! 只想建立硝化系統,可以不用開燈;若想培養藻類健全缸內的生態則一定要開燈,且要勤加維護缸子,藻類暴長的速度超級快,而不同藻類輪替,對水質一定會有影響! 曾經聽過因藻類大量死亡導致一夜倒缸,所以養水期除了培養硝化系統外,就是怕藻類大量繁生,再大量死亡,導致水質變差而倒缸...

 

[筆記] 硝化系統 總結

所謂的「硝化系統」,簡單的說,就是在缸子亦或是濾材中看不到的各種細菌的菌落,因此有人稱之為「生物過濾系統」。 硝化過濾系統的作用在於過濾養殖水體中肉眼看不到的化學物質,也就是過濾俗稱的氨氮廢物、亞硝酸鹽、硝酸鹽,透過硝化菌、亞硝酸菌、厭氧脫氮菌等等的微生物作用,將有害養殖生物的物質逐漸轉化成氮氣逸於空氣中。

硝化系統的建立,對新設立的缸子而言,是一項非常重要的工作,不論是淡水養殖還是海水養殖,這都關係到未來生物存活與否。 單純就海水養殖而言,硝化系統的建立方式有很多種... 較早期作法是讓生物(魚、蛤蠣等),在新設立的缸子中死亡腐爛,並透過不斷運作,配合龐大的過濾器材在短時間內培養生物過濾所需的菌類。 後來經過各位先進們的努力,開始發展出許多不同的方式,例如豆漿養水、蜂蜜養水...等等,以下單就「活沙活石系統」來看整個硝化作用的建立。

何謂活沙、活石?

活沙、活石一般的解釋為在移入缸中的沙石上,住著許許多多的生物,其中有小型的甲殼類動物、橈腳類動物、軟體動物、各式各樣的藻類... 等等,更深入的說法是除了肉眼可見的小型生物、藻類之外,在活沙活石上還必須充滿著許多眼睛看不見的微生物(也就是各種菌類),而這些菌類就是缸子中進行硝化脫氮作用的主角。 在這些細菌中,又可以約略區分為好氧菌與厭氧菌... 一般來說,硝化菌類通常多數為好氧菌,而從高中的生物課本可以知道,脫氮菌類通常是厭氧菌,就充滿孔隙的活石來說,由表面至石頭內部菌類的分佈為好氧菌逐漸的變成厭氧菌。就缸底活沙來說,由表面至缸底菌類的分佈亦為好氧菌逐漸的變成厭氧菌。 要注意的是,活沙的厚度一定要夠厚才有辦法建立趨近於無氧的狀態。

談到這裡,有幾個重點可以進行思考:

第一點:利用活沙活石來建立硝化系統,其氨氮廢物的來源?

根據前面的定義,活沙活石上有許多小生物(小型的甲殼類動物、橈腳類動物、軟體動物...等等),牠們都會排泄自身的氨氮廢物,也有些會死亡,因此絕對有氨氮廢物的來源,這便是養水初期的氨氮廢物來源,也就是新設立缸子後幾天,只有活沙活石而沒有其他生物,卻依然可以量測到NO2亞硝酸、NO3硝酸鹽的原因,往後隨著硝化脫氮菌類的數量增加,NH3氨氮廢物 → NO2亞硝酸鹽 → NO3硝酸鹽,作用會逐漸變快,直到到達顛峰。 此時,氨氮廢物會開始缺乏,導致亞硝酸鹽缺乏,進而硝酸鹽類開始缺乏,因此各種菌類數量開始崩解下降。

第二點:NO2為0時

當後續NO2量測為0時,此刻就是亞硝酸菌類的數量達到最大數目,這時候必須、也可以開始少量移入生物(例如魚類),藉以破壞原本的平衡,並額外增加氨氮廢物,讓原本辛苦培養的菌類不至於開始崩解,此時硝化系統尚不可以稱為建立完成,因為往後還有其他生物的移入,硝化系統還在建立中...

第三點:NO3的出現與量測

以簡單化學式來看:
反應物(氨氮廢物) + 反應物(其他) → 反應物(NO2) + 反應物(其他) → 反應物(NO3) + 反應物(其他) → 生成物(N2) + 生成物(其他)
因此NO2與NO3在某段時間是一定並存的,而當氨氮廢物缺乏,亞硝酸鹽就會跟著缺乏,隨之而來的,便是硝酸鹽的缺乏,所以NO3量測為0,在某個時間點上,是一定會有的。

第四點:該在何時移入生物?

基本上,按照前面幾點的論述,當NO2量測為0的時候,就必須開始少量移入生物,且需要考慮移入何種生物,並注意往後添加生物的順序是非常重要的,站上許多先進們極力鼓吹養水期必須要久,小弟絕對贊同,但小弟有另外的看法...
所謂的養水期,必須直到移入缸子可負荷的最大生物量,並達到所有硝化脫氮脫硫作用完全平衡後一併算之,也就是只要後續移入生物後,都得稱之為「養水」。

第五點:闡述移入生物的順序

通常小弟的作法會是在設立缸子過後,視情況先移入必須在寡營養鹽水體中生存的珊瑚,接著開始移入低污染性生物(蝦類、五爪貝、海參),跟著開始少量移入高污染性生物(如魚類、海葵)。 當然每個人的作法不同,不可以以偏蓋全。

第六點:鈣藻的出現與否,非關硝化脫氮系統是否建立完成!

如同前面第四點所提到的,只要移入新的生物,硝化脫氮菌像就會生長,來消耗突然增加的亞硝酸鹽、硝酸鹽。 也就是說,鈣藻的出現只能反映缸子內水質已經達到某一穩定程度,不能就此篤定硝化脫氮系統已建立完成...

 

[筆記] 天然海水 VS 人工海鹽

天然海水一定是最好的,因為其中有許多微量元素存在,是人工海鹽無法比擬的。 但天然海水容易有帶菌、寄生蟲、重金屬污染等問題,相對來說人工海鹽似乎是比較好的選擇。 然而人工海鹽品質良莠不齊,端看要以生物養得活為主,還是以養的好為前提,整體而言,天然海水與人工海水各有利弊,在此不便評論...

雖然曾參與過的實驗顯示天然海水與人工海水對珊瑚的成長速度並無明顯的影響,但我還是喜歡天然海水,只是在找不到天然海水的來源之下,只好選擇泡海鹽。

關於天然海水的處理,前面述及海水有帶菌、寄生蟲、重金屬污染等問題,必須經過多道處理。 一般大型養殖場處理方式比較簡單,抽取海水後經過沙濾、濾袋過濾後就直接使用。 對一般的養殖觀賞者來說,通常不會這樣子在海邊抽取海水就直接使用,而且在台灣,要抽取到沒有遭受污染的海水,確實不容易。 況且大多數的人並不是住在海邊,向水館購買天然海水會是最簡單的方式... 而這時候就得注意幾項問題:

1.天然海水來源:

根據以前工作上所瞭解,水族館賣的海水來源很多,有聽過遠洋深海抽取,也有聽過在台灣沿岸較少污染的地區抽取,我想水館賣的海水大部分應該都是屬於第二者。 遠洋深海抽取不符合商人的經濟效益,出一趟遠洋船成本都是幾十萬甚至百萬,而賣給水族館一噸海水才幾千塊,要抽幾噸海水才可以平衡出船費? 因此在哪個地區抽取海水是一個重要的關鍵,但通常水館不會知道,專門載運並販賣海水的商人也不會說出正確的地點...

2.購買天然海水後的處理方式:

玩家級的處理方式很複雜,購買海水後會先初步過濾,並將海水經過紫外線與臭氧處理,以達到殺滅水體中的有害菌類與寄生蟲、藻類苞子等... 然後利用優質活性炭將重金屬濾除,接著導引海水通過已經培育好大量藻類的缸子,用以消除各種營養鹽,最後再經過紫外線處理才會使用在養殖缸中。 一般飼養者通常沒辦法這樣做,光是器材、空間就夠頭痛了,遑論還要照顧好藻類缸。 因此,最簡單的作法就是將購買的天然海水,密閉並且靜置2~3個禮拜,然後抽取上層的海水來使用,當然這個方法無法濾除重金屬,所以海水的抽取來源是個關鍵。 或者在使用前先經過活性炭過濾,但一般市售的活性炭有個缺點,就是會溶解出磷酸鹽類,這時候就得考慮到活性炭的材質了。 當然,每個人的作法不同,以我來說,通常會直接使用... 因為在水族館購買的天然海水都已經過一段時間的靜置了,有個重點,就是得詢問水館海水是哪時候進來的,用以參考是否需另外處理。 至於帶菌或是小型寄生蟲問題,就不考慮那麼多了,魚隻如果健康的話,應該就不會發病,也較少受到寄生蟲侵襲。

附註說明 本文參考及彙整 PH8.4 魚友 wenhou A豪 相關問答資料