二氧化碳的生物脫鈣作用

changpa

想種一缸漂亮的水草，不可不了解二氧化碳的影響。 或許有人質疑：種水草不一定需要二氧化碳啊，有些水草沒有CO2 一樣可以長的很好！這話我同意，但是CO2 的作用可不只 有幫助植物行光合作用而已，它對於水中的酸堿度與硬度都有影響。甚而，水中的二氧化碳溶解量、PH值、KH值彼此之間還會相互影響。 PH值與CO2含量及碳酸鹽硬度之關系 右為一重碳酸鹽、碳酸系統方程式：Ca(HCO3)2←→CaCO3↓+H2O+CO2 當水中含有大量的重碳酸鹽，也就是碳酸硬度很高時，如果二氧化碳溶解度不足以維持方程式的平衡，方程式將向右移動，產生碳酸鈣沈澱並釋出二氧化碳散逸於大氣中。相反地，增加水中二氧化碳的溶解度，會使PH值下降 (因二氧化碳溶於水為碳酸，呈弱酸性)，並使方程式向左移動，使碳酸鈣形成鈣離子溶解於水中，增加硬度。 從表中可以看出：在一定的PH值下，欲提高水質硬度，必須增加CO2含量。相當的CO2含量下，酸堿度會隨著水質硬度增加而上升。 生物脫鈣作用 水中二氧化碳溶解量不足時，水中植物為了尋求二氧化碳，會從碳酸及重碳酸鹽中剝奪二氧化碳，形成鈣化物之沈澱，此稱為生物脫鈣作用。此種作用往往會令水中的PH值逐漸上升並降低硬度，導致不良影響。我們常常可以在濾水器、燈座之壓克力燈罩或水族箱壁的水面周 圍發現白色的鈣沈澱，除去的方法很簡單，只要以弱酸即可溶解，不管你是用稀釋的鹽酸或是調酸劑 (磷酸)。所以，當你下次碰到水草新芽葉面扭曲 (如：大柳、中柳、大紅葉、紅柳)，添加硬度調高劑或濾水器中加珊瑚沙仍無法改善時，試試同時增加二氧化碳的溶解量。 這表示你的水族箱中不但硬度不足，二氧化碳含量也不夠，所以單調高水質硬度，仍不足以解決問題。如果依上述方法，問題還是沒改善呢？最常遇到的狀況是紅蝴蝶新芽葉子扭曲，這還有一種可能是因為肥料加太多導致薄薄的紅蝴蝶葉子滲透壓失調所引起的脫水現象。 一般來說，紅色水草比起綠色水草需要更多的肥料、光線與鐵肥才長的好，而且紅色水草的生物脫鈣作用也比綠色水草弱，也就是搶二氧化碳的能力比較遜啦。因此在長期二氧化碳不足的環境中，最後將只剩下生物脫鈣能力較強的綠色水草能存活。 二氧化碳溶解效能 二氧化碳是否能有效的溶於水，必須考慮兩項因素： 選擇高效率的擴散器 目前市面上常見有玻璃細化器、陶瓷細化器、發泡木、以水流沖擊的擴散桶。 發泡木：較便宜，一個約35元，原本是氣動式蛋白質除沫器用來產生微小氣泡用的。其缺點是，用三、四個月後會腐爛，屬消耗品。 陶瓷細化器：一個約80~150元(視大小而定)，用久了會堵塞，壽命比氣泡木長一點，大約可超過半年。 玻璃細化器：一種為管狀螺旋形，二氧化碳氣泡由螺旋管底部升至頂端，氣泡於上升過程漸漸溶於水而變小，感覺蠻占空間且效果有限。另一種如小茶杯狀，杯口為一片細致陶瓷平面，小氣泡由此冒出使二氧化碳溶於水。兩者價格都不便宜，使用時小心玻璃易碎。 擴散桶：前面所介紹的細化器，原理都是產生氣泡並增加二氧化碳與水的接觸面積，氣泡越小則溶解效果越好。浮至水面而尚未溶解的二氧化碳只能散逸於大氣中，蠻可惜的。此種擴散桶能將CO2保存於桶內，並以沈水馬達將水流源源不絕的引入與二氧化碳充分混和後流出，溶解率可達100%，其缺點是須搭配沈水馬達使用，也是蠻占空間的。價格不便宜約350~800元。 最簡單的方法是將CO2直接接到沈水馬達上方的進氣孔，透過沈水馬達的攪拌，二氧化碳自然被細化隨著水流沖出。 降低水面擾動以防CO2散逸 一個很簡單的物理觀念，相信大家都學過：氣體在水中的溶解率主要和氣體與水接觸面上的壓力、溫度與面積大小有關。溶解度與壓力成正比，溫度成反比，接觸面積成正比。 增加壓力：打氣頭置於缸底時，在打氣頭附近氣泡所受的分壓是當時的大氣壓加上由水面到打氣頭的水壓，因此O2、CO2的溶解度都應該比水面的一大氣壓下高。所以不管是O2或CO2，打氣頭的的位置最好置於缸底，借著增加壓力和延長氣體與水的接觸時間(氣泡上升時間)提高溶解度。 另一方面由於使用純CO2擴散，CO2的分壓比空氣中占不到1%大的多，因此一般水草缸中CO2含量通常為10~20ppm，比正常水中溶解的CO2高出許多(自來水3ppm)。 增加接觸面積：目前的CO2擴散裝置主要作用就是將氣泡細化，增加與水的接觸面積。在此更正一個概念，水草缸通常不建議打氣，說是會影響CO2的濃度，這是沒有錯的，但是理由並非是氧氣會排擠CO2，打氣真正會影響CO2含量的原因是對流和表面積增加。 在一般補充 CO2的缸子中，CO2都過飽合，假如沒有對流，CO2的散失必須經由水面，而CO2的補充來自缸底，因此會產生一個CO2濃度梯度，水底部CO2濃度最高，表面因散失到空氣中而最低。 如果加上Pump因為表層水底部水都有均勻的機會接觸到空氣因而散失更多，當有打氣時，水空氣的接觸表面積就不限於缸子的底面積，而是更大，原本就過飽和的CO2就大半散失在空氣中了，溶解效率因此變差了，這也是為什麽大家說水草缸最好不要打氣和使用上部過濾器的原因，主要是它們增加與水與空氣接觸的機會，使CO2的過飽和無法達成，如果都不跟空氣接觸，CO2在25 度時每公升可溶入1450mg。 因此若我們同時以純O2及CO2 打同一個缸子，CO2及O2都會達到最大飽和濃度。這就是為什麽在水草缸中使用沈水馬達的原因 (另一目的是產生流動的水流，促進水草正常生長)。如果在釋放二氧化碳的同時，啟動生化滴流器，那你等於作白工了，因為剛溶解的CO2馬上從生化滴流器中散逸。 添加二氧化碳註意事項 加裝止逆閥 以防止水流倒灌回二氧化碳鋼瓶。 CO2添加不可過量 白天植物形光合作用，會提供魚類所需的氧氣，可是到了晚上，植物與魚類都行呼吸作用，此時就須註意水中溶氧量是否足夠的問題。如果缸內的魚類不多，靠著植物白天行光合作用所產生附著於葉面的氧氣慢慢溶解，供給魚類夜晚呼吸或許可行，但還是建議於夜間增加打氣設備。至於晚上是否要完全關掉CO2的添加，筆者建議：只要關小，不要完全關掉，以免造成水中PH值大幅震蕩