有關(guān)水質(zhì)硬度的辨析

有關(guān)水質(zhì)硬度的辨析, ,一、?

　　

有關(guān)水質(zhì)硬度的辨析

一、? ?? ?? ???也談硬度在觀賞魚、水草等飼養(yǎng)的老手中幾乎無人不知道有關(guān)水硬度的問題，論起來更是頭頭是道。每個人又根據(jù)自己的養(yǎng)殖經(jīng)驗各有一套實踐理論。筆者這里不敢班門弄斧，大談一二三四。只是就所知所學(xué)，把一些概念理清一些，希望對觀賞水族有興趣的人有所幫助。觀賞魚愛好者一般認為水的硬度就是水的含鈣量。水生物對水質(zhì)是否適應(yīng)主要取決于此。這種看法有一定道理，但有所謬誤，也片面了些。水是一種很好的溶解液，其中溶解了很多種有機物和無機物。水中有大量的離子和分子存在。這是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)。其間互相影響，互相制約。哪一種指標(biāo)也不是單獨作用的。再加上如溫度等的物理性質(zhì)，作用起來就更加復(fù)雜。在認識某一指標(biāo)之前，我們還是先整體的認識一下水，認識一些相關(guān)的指標(biāo)。二、? ?? ?? ???水中的主要離子水中溶存數(shù)量多的離子稱為主要離子。無論是海水還是淡水，水中的主要離子都是K+、Na+、 Ca2+、 Mg2+、CO32-、 HCO3-、SO42-、Cl-等。其數(shù)量約占水中溶解鹽類的90%以上。不過，各種天然水中主要離子的總量及比例關(guān)系，卻可有極大的差別。如果按主要離子總量不同，天然水常分為以下四類：含鹽量小于1.0克/千克（簡作‰）為淡水；含鹽量介于1.0-25‰為鹽化水（也就是我們常說的半咸水，天津叫兩河水）；含鹽量介于25.0-50.0‰為海水及具有海水鹽度的水；含鹽量大于50‰為鹽水。若按主要離子的數(shù)量比不同，則天然水的情況更加復(fù)雜。如按陰離子的多少可以分為碳酸水（CO32-+ HCO3–最多），硫酸水（SO42-最多），氯化水（Cl-最多）。然后再按陽離子的多少分為鈣質(zhì)水（Ca2+最多），鎂質(zhì)水（Mg2+最多），鈉質(zhì)水（Na+最多）。最后再按陰、陽離子當(dāng)量數(shù)的相互關(guān)系分類，形成各種類型。說起來非常復(fù)雜。專業(yè)表示一種水，會用專門的符號表示其類型。如我們常見的海水一般是ClNaⅢ，即表示氯化水，鈉組，第Ⅲ型。這對我們了解某種水生物所生活的水質(zhì)有幫助，在這里不一一贅述，有興趣的讀者可以參考一些相關(guān)的資料。對我們有用的一些知識是：河、湖水中，陽離子的數(shù)量順序為Ca2+＞Na+＞Mg2+，陰離子的數(shù)量為：CO32-＞SO42-＞Cl-。海水中則為Na+＞Mg2+＞Ca2+，Cl-＞SO42-＞CO32-。值得注意的是以上所說的淡水是自然界的淡水。而目前我們養(yǎng)殖水生觀賞生物用的水幾乎都是自來水。據(jù)目前被奉為金科玉律的《完美水草水族箱》一書記錄，德國自來水的離子數(shù)量順序是Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+，HCO3-＞SO42-＞Cl-。其實不僅德國的自來水如此，各地自來水除了離子含量的不同以外，其順序也大致如此。其鈣鎂的重碳酸鹽都占有相當(dāng)?shù)谋壤?。三? ?? ?? ???水的堿度提到堿度可能會與硬度或是酸堿度相混淆。其實這些都是完全不同的概念。堿度是指水中弱酸根能與水中的H+相結(jié)合，消耗酸，這種能力習(xí)慣稱之為水的“堿度”。CO32-造成的堿度叫做“碳酸鹽堿度”；HCO3-造成的堿度叫做“重碳酸鹽堿度”。以此類推，各種堿度之和則稱為“總堿度”。一般淡水的總堿度主要由HCO3-、CO32-構(gòu)成，其他弱酸根造成的堿度可以忽略不計。堿度的單位有三種：“毫克當(dāng)量/升”、“毫克CaCO3/升”、德國度（1°=10毫克Cao/升）。單位換算如下：1毫克當(dāng)量/升=50.05毫克CaCO3/升=2.8德國度=28毫克Cao/升德國度（GH）這一單位在目前的水族雜志使用的非常多，主要是臺灣地區(qū)的水質(zhì)信息受到德國的影響十分深遠，而大陸地區(qū)又多采用了臺灣的信息，所以就沿用了過來。還有一種指標(biāo)稱為KH，現(xiàn)在使用也比較多，很多試劑都是KH試劑。很多人認為這就是硬度試劑。其實KH所指的是重碳酸鹽堿度。KH 是以陰離子碳酸氫根(HCO3-)當(dāng)量來計算，可用于表示水中的HCO3-的濃度。KH的重要性是因為與PH有著緩沖關(guān)系，這在后面會談到。四、? ?? ?? ???水的酸堿度水的酸堿度（PH）又是個不陌生的話題。但凡涉足水族深一些的人都會知道PH的重要性。目前很多人還是以酸堿度來判斷水質(zhì)的是否合用。PH值是指水中H+離子濃度（摩爾/升）的負對數(shù)。理論上pH＜7為酸性，PH＞7為堿性，僅在pH=7時才是中性。但習(xí)慣上，人們對水的酸堿性稱呼是：pH6.5-pH8.0稱之為中性，pH5.0-pH6.5稱為弱酸性，pH8.0-pH10.0為弱堿性，低于pH5.0和高于pH10.0的稱為強酸性和強堿性。因此，一些稱pH6.8為弱酸性水質(zhì)的說法未免過于苛刻了。其實習(xí)慣上的中性水質(zhì)正是飼養(yǎng)水族觀賞生物的理想水質(zhì)。五、? ?? ?? ???水的硬度終于說到硬度上了。本來，水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。從理論上說，這包括除Ca2+、Mg2+以外的所有金屬離子，如Fe、Al、Mn、Sr等離子構(gòu)成的硬度。Ca2+造成的硬度叫做“鈣硬度”（HCa）。Mg2+造成的硬度叫做鎂硬度（HMg）。以此類推。各種硬度之和則稱為“總硬度”（T.H.）。不過養(yǎng)殖水中其他離子的含量極少，故說，一般淡水的硬度是由Ca2+、Mg2+含量決定的。在天然水中，Ca2+、Mg2+可以形成碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物存在。由前兩種形成的Ca2+、Mg2+造成的硬度稱為“碳酸鹽硬度”（HC）。其中Ca2+、Mg2+重碳酸鹽在水煮沸后，即分解成碳酸鹽沉淀，析出除去，故相應(yīng)的硬度又稱為“暫時硬度”。由后兩種形式Ca2+、Mg2+構(gòu)成的硬度則稱為“非碳酸鹽硬度”（HS）。它雖經(jīng)煮沸，仍不能除去，故又名“永久硬度”。碳酸鹽硬度與非碳酸鹽硬度之和也是總硬度。硬度的單位與堿度是一樣的，常用的也是三種：即“毫克當(dāng)量/升”、“毫克CaCO3/升”、德國度（1°=10毫克Cao/升）?？梢姷聡龋℅H）既不是硬度，也不是堿度。但它既可以表示硬度，也可以表示堿度。GH只是一個單位而已。一般0-4°稱為很軟水，4-8°稱為軟水，8-16°稱為中等軟水，16-30°稱為硬水，30°以上稱為很硬水。這與目前水族常用的叫法有所不同，但軟水到中等軟水是最適宜水族養(yǎng)殖的。堿度與硬度的關(guān)系是：當(dāng)總堿度大于總硬度時，就表明水中的Ca2+、Mg2+均以碳酸鹽存在，只有碳酸鹽硬度，沒有永久硬度。總堿度減去總硬度所得的差數(shù)，也稱為“負硬度”，意思是這部分HCO3-、CO32-因Ca2+、Mg2+太少，只好以Na+、K+鹽形式存在。南方的水質(zhì)大抵如此。相反，在總硬度大于總堿度時，水中有永久硬度存在，不存在負硬度。北方的水質(zhì)多半是這樣。六、? ?? ?? ???二氧化碳平衡體系硬度的變化離不開HCO3-、CO32-，而HCO3-、CO32-不能孤立存在、獨自變化，而是參與構(gòu)成水中的二氧化碳平衡系統(tǒng)。所以只好順帶提及二氧化碳平衡體系。二氧化碳平衡體系包括以下五種平衡：1.? ?? ? 氣態(tài)CO2的溶解2.? ?? ? 溶解CO2的水合作用。生成H2CO3，兩者合稱為游離二氧化碳，其中H2CO3只占約1%；3.? ?? ? H2CO3的電解平衡；4.? ?? ? 中和與水解平衡；5.? ?? ? 與碳酸鹽沉淀之間的固液平衡。這五個平衡是互相聯(lián)系、互相制約的。只有它們的平衡條件同時得到滿足，二氧化碳平衡體系才能真正建立。否則，平衡將向某一方面移動，引起下述某些變化，例如：氣體CO2的溶解或逸散；Ca2+、Mg2+等金屬離子碳酸鹽的沉淀或溶解；pH變化；H2CO3、HCO3-、CO32-相互轉(zhuǎn)變。從而影響水的堿度、硬度、緩沖性等等。二氧化碳平衡體系與pH的關(guān)系是：pH＜4時，只有CO2；pH＞12時，只有CO32-；pH=8.3時，幾乎都已HCO3-存在；pH4.0-8.3之間，則CO2與HCO3-共存；pH8.3-12之間則HCO3-與CO32-共存。所以，

虎紋銀板魚生長速度

改變pH是移動二氧化碳平衡體系的有力手段。當(dāng)然改變CO2分壓，改變水中CO32-、HCO3-、Ca2+、Mg2+等的濃度也可以移動這一平衡。
七、? ?? ?? ???水的緩沖體系水體力求保持其pH穩(wěn)定的能力，稱為緩沖作用。水中的緩沖體系有很多種，但一般來講，CO32-——HCO3-——CO2緩沖體系和Ca2+——CaCO3緩沖體系對水的pH有著決定性的影響。這兩者之間又有著一定的聯(lián)系。CO32-——HCO3-——CO2緩沖體系以二氧化碳平衡體系為基礎(chǔ)，在pH較低時，水中HCO3-與CO2共存，對堿的緩沖能力比對酸的緩沖能力強一些。當(dāng)水中是HCO3-與CO32-共存時，所成的緩沖系統(tǒng)pH較高，對酸的緩沖能力較強。Ca2+——CaCO3緩沖體系簡單地說，當(dāng)pH升高時，CaCO3析出，CO32-濃度減小，從而限制了pH升高的上限。當(dāng)pH降低時，CaCO3溶解，使HCO3-濃度增大，阻止了pH進一步下降。由于以上平衡解釋起來比較繁瑣，這里省略了緩沖體系相關(guān)平衡反應(yīng)式、公式和平衡作用圖?？傊腔谒?、電解、中和等反應(yīng)實現(xiàn)對pH的緩沖。有了這兩種緩沖系統(tǒng)，我們才不必終日忙于調(diào)整水族箱中的水質(zhì)。當(dāng)然，緩沖系統(tǒng)是有一定緩沖量的。過度老化與污染的水還是要換的。
八、? ?? ?? ???總結(jié)和實際應(yīng)用以上說了一大堆，可能讓人有些云里霧里一般，看不出個門道。其實，這里只是概要的講了些與水硬度直接相關(guān)的知識。水質(zhì)還有很多方面這里并沒有提到，當(dāng)相關(guān)知識了解得越多，養(yǎng)殖起來就越輕松。下面就讓我們總結(jié)一下以上講的，并與實際養(yǎng)殖聯(lián)系聯(lián)系。1、??硬度的調(diào)整目前，硬度調(diào)整還是我們水族飼養(yǎng)中不可避免的問題。一些所謂的軟水魚還是需要生活在較低硬度的水中?；蚴窃谀戏斤曫B(yǎng)三湖慈鯛，需要將硬度提高一些。由上可知，硬度分為暫時硬度和永久硬度。而暫時硬度可以通過煮沸去除。在調(diào)整硬度前，如果我們先了解了水的硬度和堿度，就可以知道水的暫時硬度是多少，即可以通過簡單的煮沸去除部分，甚至是全部硬度。當(dāng)然，煮沸法有一定的局限性。每次處理的水量有限是最大的問題。少量的繁殖用水可以考慮這種方法。還有，在北方永久硬度較高的地區(qū)，煮沸的作用相對不大。提高硬度則有更簡單的方法。由于固體的CaCO3在水中也存在溶解平衡，只要在水族箱中的合適位置（如過濾器中或底沙），加入CaCO3為主要成分的材料（如珊瑚沙等），就會逐漸形成溶解平衡，將硬度維持在一定水平。同時可以提高pH。2、??緩沖體系的應(yīng)用緩沖體系是水族箱中非常重要的角色。由于水族箱中各種生物作用大多會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，只有水體具有相當(dāng)?shù)木彌_能力，才能使pH保持在一個穩(wěn)定的水平，從而使水生物得以健康的生活。每個水族箱的緩沖能力是不同的。一般來講，大水體較小水體的緩沖能力強，這就是為什么大魚缸比小魚缸好養(yǎng)魚的原因。了解水族箱中緩沖能力的一個主要方法是監(jiān)測pH的變化。通常水族箱中pH的變化是先快速下降，然后進入平緩階段，然后又快速下降。這一平緩階段就是水體的緩沖范圍。開始的下降表示有堿性物質(zhì)對水體產(chǎn)生的沖擊。后面的下降則表示水質(zhì)惡化，緩沖體系被破壞。了解了水體緩沖的范圍，我們力求pH穩(wěn)定在這一范圍內(nèi)?？梢愿鶕?jù)這一范圍合理的制定換水時間及換水量，而不要等到緩沖體系被破壞了才大量換水，使水體遭受沖擊，造成pH的大起大落。兩種緩沖體系還提示我們，不要完全排斥硬度的存在。如果只有CO32-——HCO3-——CO2緩沖體系，是非常脆弱的。在生物的作用下平衡極易失去。這就是太軟的水為什么很容易出現(xiàn)pH極低的情況。Ca2+——CaCO3緩沖體系對酸性有較強的緩沖能力。有經(jīng)驗的人都會將水勾兌成軟硬適中的水質(zhì)，使兩種緩沖體系同時存在。以保證pH的相對穩(wěn)定。3、??合理添加二氧化碳二氧化碳是水生植物的重要營養(yǎng)來源。但只有游離態(tài)的CO2才能被植物吸收。由二氧化碳平衡體系可知，在偏酸性的環(huán)境中，CO2才能以分子狀態(tài)存在。因此養(yǎng)殖水草最好采用偏酸的中性水有利其生長。添加CO2就可以使水的pH降低，可謂一舉兩得。4、??Ca2+、Mg2+的生物作用最后談一下Ca2+、 Mg2+在水生物上的積極作用。一些人在養(yǎng)軟水魚時，總是視Ca2+、 Mg2+為大敵，希望除之而后快。其實，過多的Ca2+、 Mg2+固然對某些魚種不利，但完全沒有也不見得是好事。Ca2+、 Mg2+不僅是緩沖體系的重要成員，還是水生物的營養(yǎng)物質(zhì)。植物和動物都需要吸收這些元素。另外，Ca2+濃度較大時，可以使生物減少從環(huán)境中吸收重金屬，從而降低它們的毒性。有實驗表明，在水中適當(dāng)添加Ca2+、 Mg2+，有助于池塘養(yǎng)殖的高產(chǎn)。因此我們不必對硬度過于介意，只要將其控制在適當(dāng)?shù)姆秶纯伞?br/>

========祥龍水族聯(lián)盟魚友評論=====
上帝禁區(qū)S 評論：自己來學(xué)習(xí)。。。。
上帝禁區(qū)S 評論：？？？？？？
原來喜歡折騰 評論：謝謝分享，學(xué)習(xí)了。
mifia 評論：太長太專業(yè)
枯山qq 評論：科學(xué)家養(yǎng)魚的經(jīng)驗，謝謝科普，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。
jimmyang 評論：學(xué)習(xí)
暮鼓晨鐘 評論：文章太長了? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???。
請叫我活雷鋒 評論：看了等于白看
昊天之風(fēng)神 評論：太長太專業(yè)···應(yīng)該簡單白話·