水草不負責講座:水質篇 - 水族

呵呵,我又來陪你抬槓了XD
※ 引述《winterkiller (曲終人散的落漠)》之銘言：
: 原本打算等我徹底瞭解後再po的，只是感謝之前文章的f大和j大及n大
: 先點出了這個話題，所以就先打這篇以解困惑
: 先點一段之前的文章:
: 一般人對水族硝化系統的認知是:NH3-----> NO2- ---->NO3-
: 但是在一般的淡水水族箱(PH小於等於7)中NH3會被轉換為NH4+
: NH3對水中生物有劇毒的原因在於它不像NH4+ NO2- NO3-有帶
: 電荷 所以它可以輕易的進入魚隻的細胞中 而以前文章提到的
: 積塵影響中的硫化氫也是因為不帶電荷所以帶有劇毒
: 只是在淡水水族箱中，PH值為七的狀況下NH3和NH4+的比值是99.7%NH4和0.3% NH3
: 而在PH值為五以下的狀況下更可以到達接近100:0的比值 相較於
: PH值為8.4時的84.7% NH4+和15.3% NH3，NH3的含量的確是低了許多
: 之前n大在推文中問到NH4+不是氨嗎?怎麼對魚毒性甚低，
: 答案為NH4+為銨根離子，它並不是氨
: 再來就會有人問，那淡水的魚缸中不就完全不用擔心污染的問題
: 了嗎?反正氨化作用放出了再多的NH3都會被氫離子結合變成NH4+，
: 怎麼樣都死不了魚
: 但實際上NH4+仍然會轉換為NO2-的，如下:
: NH4+ ＋ 0.103CO2 ＋ 1.86O2 → 0.0182C2H5NO2（亞硝酸菌） ＋ 0.00245C2H7NO2（硝
: 酸菌） ＋ 0.979NO3- ＋ 1.98H+ ＋ 0.938H2O
: 注意到了嗎?只要有碳源的存在，離子狀態的NH4+仍會被轉換
: 為亞硝酸，所以毒性這時又會增強，所以說僅管是淡水缸仍然
: 不能忽略硝化系統的存在
這句話有倒果為因. 應該是說"淡水缸仍不可避免的有硝化菌存在",所以NH4+的隱性毒性
仍不可忽視. 這些都是硝化脢的作用,一定要在有活的硝化菌下才有可能發生
: 再來是一般人最困惑的沉水植物吸收NH4+的問題，NH4+的確是
: 植物氮源吸收的最主要形式，但是植物吸收NH4+跟轉換成NO2-
: 後足以讓水中生物中毒的NH4+濃度為兩碼子事
: 當水中的NH4+濃度低到一定濃度以下時 沉水植物會優先吸收硝酸態
: 的氮，而僅管濃度低 這個量所轉換成的亞硝酸鹽已經足以讓魚隻
: 中毒 關於這一點PALO大在網誌中也稍微帶到了一些，也因此過濾系統
: 穩定與否在草缸扮演著非常重要的地位，不是一句植物會吸收毒物就能
: 帶過的
: 而做以上實驗的樣本植物乃是一些生命力極強的草種，因此對於我們一
: 般所種植的較嬌貴之草種，這個NH4+吸收最低濃度只會更高，所以更不
: 要指望他們來代替過濾系統做水質處理的工作
: 這時就會有人問了，那既然NH4+濃度低到一定程度植物便會開始吸收亞
: 硝酸及硝酸，那只要我們不加氮肥就可以強迫它們吸收毒物了呀!事實
: 上植物吸收NO2-及NO3-後仍然要花費能量將其轉換為NH4+才得以利用儲存
: 所以使用這種方法或許有可能讓植物存活，不過草況就會變得非常的差，
: 甚至造成一些較嬌貴水草之死亡(水草也是會被過高的NO2-及NH3毒死的，
: 這也是很多人說硬水難種草的原因!因為硬水PH較高水中NH3的量便增高，
: 而水草如果要吸收NH3仍然要耗費能量將其轉換為NH4+，而NH3對於一些
: 較敏感的草種也具有毒性，太陽類水草在硬水裡種不好跟這也有些關係)
: 再來我們不能忘記我們面對的是水生
: 植物，水質狀況也就是水中NO2-及其他毒物的量也會影響水草的生長及
: 光合作用，而水草要正常吸收養份的話一定要搭配正常的光合作用
: 所以水質狀況影響水草，水草也影響水質狀況，這個從大量冒泡往往需要
: 良好及穩定的水質以及NO2-含量一高太陽草類生長便受壓抑及小紅莓等的
: 掉葉、紅蝴蝶葉形之變差、新百葉整體頭形縮小等等的狀況便可以看出，
: 也因此水草跟水質的交互作用就變得更為難解
: 所以依靠水草作為水中無機廢物代謝工廠是不可行的，除非以極
: 低密度進行養殖，因為它的不穩定性實在太高了，現在就會有人
: 問:那應該怎麼辦呢? 答案很簡單--->以良好完整的過濾系統配
: 合換水來控制水質，仍然給予水草足夠的氮源，多餘被轉換成
: NO2-的量再由過濾系統的硝化菌來處理，如此即可維持草缸的
: 生態平衡

這邊我要來借紹一些比較學論的東西,不喜歡的可以跳過
根據Denace的論文,硝化反應的速度是:

r = R * N * O

其中R是在這個溫度下,在反應物無限量供應下,硝化作用的速度.
這個的實際數據比較難以獲得,以對岸環工的論文來說,它們測得大概是
測得每小時的處理量是40ppm(25度C)
不過因為這是以表面積約200~400的基質共10公升以純化培養的方式來做的
所以對照一般魚缸圓桶非純化的5公升石英石,大概估算處理速度是0.4~1ppm/h

N是指一個氮濃度的影響常數,其公式為 S / (S1 + S)
S1是一個臨介常數,而在25度C下為0.6ppm, S是氨氮濃度

O是含氧量的影響常數,公式是 s / (s1 + s)
s是溶氧濃度,s1類N, 為0.2ppm (25度C時)

再這邊,我們要探討的是氨氮濃度對反應的速度的影響
所以在溶氧一般為3ppm的情況下,O為1,忽略不看.

而N的變化是一個 a / (a + b) 的函數
所以在a <= b之時, 反應速率的成長是很快的, 在 a > b 之後趨緩到極值
水草缸中的濃度類推,在 0.1~0.05時硝化速率約在0.14ppm/h (1/7 ppm/h)

雖然如此,但是比以水草吸收的速度,仍顯緩慢
我暫且拿p大文中的圖來看:
http://blog.sina.com.tw/paludarium/article.php?pbgid=40898&entryid=515163

在氨0.2~0.1ppm時的吸收速度是1/80 ~ 1/40 ppm/h, 0.1~0.05ppm時更低過
1/320 ~ 1//640 ppm/h. 但別忘了這是培養基中的水草,一般魚缸中水草的量
定有超過百倍,所以保守估計要以100倍計算

所以以上看來,縱使水草在低濃度時對NH4興趣不大
但是硝化菌興趣更低.....
唯有等到NH4濃度累積夠了,水草仍會和硝化菌做競爭,而硝化菌是否搶的贏很難講

所以我之前才有這個論述:
1. 草缸裡圓桶很少硝化菌
2. 水草缸的無機氮循環主要是靠水草
3. 水草缸放魚的時機可以以水草適應生長後為主

不論NH4還是NO3, 由上的一些論述看來在水草缸硝化菌只是薄弱的一群
這也說明為何硝化菌不會大量且密集的在河川下游或湖泊中發現的原因
有大量水生植物的地方因為有機沉積物,異營菌排擠和水草搶肥的關係,
硝化系統是可以替代的,而不若高純度培養的lab環境
更不論更低pH,更多有機物的草缸環境

雖然這些是推論值
但是我都盡量拿最小比最大
所以我是比較偏戴安娜女士的說法
而對"草缸的硝化系統主角是硝化菌"及"硝化系統是草缸放魚不死的關鍵"有所疑慮
再加上我也看過很多大咖水清就放魚沒啥問題
雖然我不一定絕對對,但是對傳統的"硝化系統最高"這種觀念在草缸還有的吵

(同意的地方吃光光)
: 最後做個總結:
: 1 淡水中的氨幾乎都以NH4+的情況下存在 而這情況對魚隻
: 毒性甚低 只是硝化菌仍然會將其轉換為對魚隻仍具毒性的
: NO2- 而水草吸收的NH4+濃度跟對於具毒性的NH4+濃度範圍
: 是分開的
: 2 為了水草的正常生長我們有時會在肥料內額外添加氮源，使得
: 水中NH4+的量不會缺乏，但也因此造成了NO2-的不斷產生
: 所以需要過濾系統將其轉換為毒性較低之NO3-
基本上1和2在草缸頗難發生,我很快就放魚後也沒遇過no2長起來的區段
(我那時可是放蠻多魚的喔),理由上述
: 3 培養硝化菌不需要額外添加魚屍 飼料等污染物還有生物
: 加了反而有可能讓異營菌快速增殖壓迫硝化菌的生長空間
: 4 草缸多換水除了幫助水草新陳代謝 正常生長外，也能幫助
: 一些對硝化菌有毒性的酚類之排除 使系統更加穩定
: 5 適當的過濾系統配置是很重要的 過濾的細節我在以前文章
: 已提過 等我做了更好的統整以後可能會再發一篇過濾篇
: 6 一些除了青苔外藻類問題的大量發生 是水中整體營養循環
: 有問題的警訊，水中藻類孢子是無時不存在的，只是要看這
: 環境適不適合他們大量增殖，所以有藻類發生代表過濾系統
: 或是管理方式出了問題，需要找出問題來解決而不是想一些
: 用雙氧水或除藻劑等治標不治本的方法將之去除，要把他們
: 當作是一個水質的指標
: 7謝謝大家之前提供的腦力激蕩 讓我有精神把一些東西弄
: 得稍微更清楚些，水族造景缸中水生植物和水質的關係及營
: 養利用目前在學界仍然沒有弄清楚，也因此還是有許多未
: 解及不確定的謎團，在這只是挑出一些跟經驗上得以切合
: 的部份來稍微加以說明，並且讓大家瞭解一些操作為何會
: 那麼的重要

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ドン メ ブ カ シィン

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