[编辑声明:作者声明他并不是提倡使用任何一款沸石或是添加剂,更与任何贩售此类商品的公司无关,想与Jens联络可以利用kallm@gmx.de]
在近几年的水族市场中,沸石过滤已经成为普遍的过滤方式,而水族同好们对此有许多不同的见解,有些鱼友认为此一产品具有神奇效果并大力鼓吹,而另一派则是大力排斥。
在正反争论的过程中,完全缺乏解释其中的技术部分,更不幸的事沸石的厂商和供应商所提供的资讯就只有”请依照说明书上的指示操作”。当这项技术仍然新颖时,有些许因为经历过珊瑚大量死亡的人士因而改为走向此一技术,而这些人并不仅限于初学者,也包含了许多饲养多年的水族玩家。有许多美丽的缸子是使用沸石作为主要的过滤系统,这证明了此方式效果不错而且可以改善SPS的色泽。但为什么有些缸子可以但其他的缸子却不行呢?
沸石在许多年前就已经?#092;用在淡水养殖部分且极为出色,其功能主要就是急速降低营养盐,而对此功能有兴趣的海水玩家则试着将此产品?#092;用到海水缸中,大部分结果都是负面的并造成极大的灾害,现阶段的沸石与之前的”海水缸杀手”有什么不同呢?主要还是将原先的过滤系统部分改为以大量水流通过的滤罐的方式。
首先急需考虑的是此类型沸石的使用方式,沸石的使用方式只是整体过滤系统的一部份,除了将沸石埋来后丢入罐中,其实还有很多东西需要考虑的,也就是要了解这种过滤系统的基本原理。
首先由最基本的问题开始,沸石是什么?沸石本身是一种矿物,内含大量的二氧化矽、铝以及其他的元素如:钠、钾、铁和镁,最有趣的部分是他的结构,他就像海绵一般具有不同大小的微孔,小的如分子般大小(约十亿分之一公尺),而这些微孔与矿石的化学组成有关。在自然界中沸石有数百种,另外还包含人工沸石。
而这些矿石最为特殊的是在于他们具有吸收特别种类化合物的能力,不同化学组的沸石成会吸收特定种类的化合物,也就是说当两种物质皆可被吸收的同时,他会特别吸收其中一种。大部分工业界用的沸石都针对于吸收特定物质为主要考量,不过若是只将沸石当作单纯的吸收体,这样的想法就太过于简单了。实际上他们是离子交换体,将化合物连结在一起的微孔在一开始并不是空的,原先里面是填满钠或是钾,当有合适的化合物时,钾或是钠就会被释放出来而化合物就会被吸附,此种模式就叫做离子交换。
左图是原始的沸石,钠(Na)和钾(K)已经准备好要与其他阳离子产生置换反应。右图是钠与钾离子被氨所置换。
而离子交换的效应在海水的过滤系统中并不是这么重要(里面有其他的技巧,这会再多加解释的),但无论如何,在工业的应用上他是很重要的一环,制作具有特别吸附能力的综合性沸石可”预载”特定的离子而与其他的离子交换。而在海水水族部分,释放出钠与钾是可以忽略的,因为这些元素是海水最主要的组成。
为什么许多在淡水水族成功使用的沸石用到海水时就会失败了呢?因为无论在海水与淡水水族中,我们希望沸石所吸附的是氨,但在海水中此种沸石会倾向于吸附钙,但是钙含量急速下降最后都会导致大灾难,由实验中发现,最后的钙含量会低于200mg/L。
现在用于海水的沸石会优先吸附氨,但这只是其中的效果之一,其他的则是?#092;用生化的方式。就如同之前所提到的,沸石是多孔性结构,在显微镜下就像是海绵一般,大孔隙比小孔隙大了数千倍,而这些地方可以让菌种附着。当氨被吸附的同时,在孔洞里的菌种可以在周围得到所需要的食物。为了增加过滤量,我们会需要用到活性炭但不会直接当滤材使用,而大部的情形会受到活性炭所限制。
所以加入活性炭之后,所有的菌种会获得一些额外的食物,若是在沸石中的菌种可以比较容易附着且获得大量的氨而增加效果,为了加速此型过滤型态的建立,有些公司会给予菌种的起始剂(用途的争议性其实是蛮大的)。
现在我们要探讨沸石的基本原理,并且逐一了解晶粒内部的情形。由于材料的多孔性结构以及在每个晶粒表面的菌膜会使在沸石内部的含氧量会急速消耗,然而在表层仍然存在着含氧量,此时氨有两种分解方式,其一是会被自营菌氧化成硝酸盐而后再被非自营菌转化成氮气而迅速减少,其二是氨会直接变成氮气后减少。
后面的过程具目前所知是发生在处理污水的植物上,而且近来也只在自然界发现,若是可能的话,我们也希望证明在沸石过滤中是否会进行此种反应,但相信这是蛮困难的工作,但这不会影响使用此类型过滤系统的结果,因为反应最终的结果是一样的,氨会由水中被转换成氮气后排出到大气中,但前提必须是活性炭需添加才会产生此一结果。若是没有活性炭的存在,滤材只会变成单纯的离子交换物,只能吸收氨而不会有其他反应的发生。经过数天或是数周后,菌种会生长在含有氨的沸石上并将之硝化,如下列的反应:
NH4+ + O2 + 3OH-= NO32- + 2 H2O
所以此种过滤并不会实际制造出硝酸盐且用于水族箱时所所使用的量要有所限制,而我之前提到的离子交换过程在海水环境中并不是这么重要,其实是字面上有点太过单纯化了。经过了数年的?#092;作下来,沸石置于桶内外加一颗小马达对整个缸子的稳定性有很大的帮助,在设缸的初期,由于氨氧化成亚硝酸盐,此时氨的量会减少同时也就会降低亚硝酸盐的高峰期,而多余的氨在造成问题之前会被移除,此时沸石就如缓冲层一般用来稳定缸内硝化系统,若是没有加入活性炭,沸石就必须每数日更换一次。
在正常的沸石过滤中若是添加活性炭可以将使用的时间增长,因为自营菌与非自营菌会将在矿物中的氨移除,直到沸石消耗完后再被置换。但现在又有问题了,若是菌种可以将矿物中的氨移除,那为什么过滤系统没有办法做到永远不必更换的情形呢?首先菌膜会将孔洞堵塞住而降低吸收能力。第二,沸石会吸附其他离子,而这些不是菌种能够移除的,久而久之离子会变多而降低了吸附氨的能力。在工业界中沸石大都是可重复使用的,但这些沸石是用在一些危险的液体,并不适合用在家中水族,若是将此类的沸石用在厨房内会伤害到家人与生物的健康,若是使用这样的省钱方式是很愚蠢的。如果你想要设立海水缸的话,那你就要确定你能够找到正确的照顾方式。
利用沸石处理营养盐还有一种方式,就是当菌膜建立后可以吸附一定量的含氮化合物,一旦膜变厚之后破裂,蛋白除沫器便可以抓住此物体而由水中移除。
左图是氨被沸石吸附后,菌种将之转化成氮气。而右边的图形是吸收过多营养盐的菌种由沸石中飘移出来经由蛋白除沫器移出缸中。
当这些过滤方式逐渐市场化的同时,实验证明水中营养盐的浓度与太平洋中心的水质相近,具有极低的营养盐。一般由斐济、东加进口的SPS颜色出众,但在以前的饲养过程中很快会变成咖啡色,不过现在都能维持极为出色的色泽。许多使用这系统的人都可以突破饲养原先SPS的极限,许多长时间使用其他过滤系统并饲养出出色的SPS爱好者也都开始换成沸石过滤以获得更为出色的珊瑚。
此种过滤系统的最大优势目前也是最主要的危险所在,沸石会迅速且有效的移除氨,但氨在硝化系统中是很重要的一个环节,当他被完全移除的同时,其他的反应也会受到影响,因而有些人低估了沸石在缸内所造成的化学平衡问题,导致原本在旧缸里高营养盐环境生长很好的珊瑚,会因为营养盐急速的下降而死亡,其他存活下来的珊瑚会因为营养不足而易于感染疾病或是被寄生虫寄生,最后也会导致死亡。如此看来,新缸使用沸石系统会有不错的效果而不会有主要的问题发生,然而旧缸子则会对此有敏感的反应。
当由其他系统转换成沸石过滤,有些报告多次提到需要至少一年的时间才能明显产生出效果。但是不要忘记,沸石本身是一个很有效的氨吸附体,在第一个星期内最好每天观察珊瑚的状况并量测营养盐的数值。如果珊瑚变化的太过剧烈,沸石的使用量就需要减少。
如果你要试试你的?#092;气的话,尽管尝试,并竟这是一个能够饲养出出色海水缸的系统,但他并不是如此简单也不会比较便宜甚至于不会比其他过滤方式还要有优势,毕竟他们是不同的东西,而且他并不会让你简化正确维护缸子的步骤与时间,也并不保证结果如你预期一般。但无论如何操作,一切都要凭良心而且要有耐心,没有一个系统可以因为缺乏基本的知识或是自身懒散以及缺乏耐心而能够饲养的好的。





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