Аквариумные дела

Кислотность (pH)

Мы все учили химию в школе, но большинство из нас твердо и прочно забыло все, чему нас учили. Поэтому, аквариумисты, особенно начинающие, вспоминают о кислотности воды, когда на их душераздирающие вопли о гибнущих рыбах, следует вопрос о значение рН. К счастью, большинство рыб для "начинающих", такие как данио или барбусы, способы жить при любых разумных значениях рН. Проблемы начинаются, когда новичок покупает "красивую рыбку", которая оказывается цихлидой из озера Малави и требует щелочной воды.

Т.е. раствор соды имеет постоянное значение рН для достаточно широкого диапазона концентраций и может быть использован для стабилизации значения рН воды. Поэтому, попытки снизить значение рН до значения 6 (чтобы посадить туда дискусов) в аквариуме с грунтом из известняка обречены на неудачу. В продаже обычно бывают вещества, способные стабилизировать рН на различных уровнях.

Большинство рыб способно жить при значениях рН в диапазоне 6.5-8. Резкая смена кислотности воды приведет к стрессу, заболеванию или гибели рыбы. Например, при пересаживании рыбы в воду с низким значением рН, отличающемся от исходной на несколько единиц, рыбы перестают плавать и "зависают" в одном положении. Через некоторое время они погибают.

Поэтому очень важно не изменять резко значение рН. Даже если вы обнаружили, что значение резко отличается от оптимальных - добавляйте химию потихоньку, изменяя рН не более, чем на одну-две единицы в сутки. При добавлении новой рыбы, посадите ее в отдельную емкость и добавляйте потихоньку порциями воду из аквариума, чтобы рыба привыкла к другому значению рН и температуре.

Измерение рН

Как было указано выше, кислотность воды, измеряемая рН, является важным параметром аквариума. Разные рыбы предпочитают разные значения рН. Знание этого параметра необходимо при постановке диагноза рыбы. Если ваши рыбы внезапно заболели, то проверьте значение рН воды первым делом (вместе с аммиаком).

Самый простейший тест рН основан на использовании изменяющих свой цвет реактивах и лакмусовых бумажках - фенолфталеине и т.д. (помните курс химии в школе?). Существует огромное разнообразие аквариумных тестов. Также можно купить такой реактив отдельно (помните, что они имеют срок годности, поэтому не покупайте 100 литровую бочку на всю жизнь). Такие тесты просты в использовании и достаточно точны - вам не нужно знать значение рН с точностью большей, чем 0.1-0.2. Все равно, в аквариуме, как и в природе происходят суточные колебания рН. Рыбы и растения выделяют ночью углекислый газ и рН понижается в зависмости от карбонатной жесткости воды.

Различные фирмы выпускают много видов аквариумных тестов

Другим способом является использование электронных тестеров. Они бывают двух видов: одни предназначены только для измерения рН (вы погружаете его в воду и он выдает значение рН- pH tester, pH meter), вторые могут выдавать сигнал для управления каким-либо устройством (например, для контроля подачи углекислого газа) они находятся в воде постоянно (pH controler).

К достоинствам таких приборов можно отнести:

• быстрота получения результата
• точность (средняя точность - 0.05 - 0.1 единиц значения рН)
• возможность постоянного контроля за изменением рН и получения управляющего сигнала. Некоторые могут быть подключены к компьютеру.

Но они имеют и свои недостатки:

• Высокая стоимость
• Необходимость их периодической калибровки, причем достаточно частой. Они обычно калибруются по двум точкам (одна нейтральная рН=7, другая рН=4 или рН=10). При этом необходимо иметь свежий раствор для калибровки (они имеют срок годности).
• Надо либо иметь измеритель с автоматической температурной компенсацией или самому вычислять поправки к результату, в зависимости от температуры воды,
• Срок службы электрода - главной части такого измерителя примерно около года для непрерывной работы (конечно зависит от типа электрода),
• Их надо тщательно промывать перед использование и хранить электрод влажным,

       В общем, их использование представляет собой достаточно много мороки и начинающим аквариумистам не имеет смысла их покупать.

Жесткость воды

Жесткость является вторым, наиболее важным, параметров для аквариума, наряду с кислотностью. Жесткость воды определяется наличием растворенных в ней минералов и во многом определяет остальные свойства воды. Несмотря на огромное количество всяких растворенных в воде минералов, только некоторые определяют ее жесткость - так уж сложилось исторически, что наиболее важным приложением была способность мыла намыливаться в воде. Отсюда и все определения. Даже некоторые способы измерения жесткости на этом и основаны. Жесткость воды делится на две части - постоянную (GH, general hardness) и переменную (карбонатную), KH, carbonate hardness). Иногда говорят об общей жесткости, которая явлется суммой этих частей.

Иногда происходит путаница из-за того, что часто говорят о полной жесткости, равной сумме постоянной и переменной (карбонатной), как о постоянной, подразумевая под GH - полную жесткость. Однако, аквариумные тесты меряют постоянную жесткость отдельно, обозначая ее как GH.

Увеличение жесткости - меняйте их значения плавно, иначе можно вызвать стресс у рыб и другие проблемы:

• KH- одна чайная ложка бикарбоната натрия (пищевой соды) на 50 литров воды увеличит KH примерно на 4 градуса dKH,
• GH- две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса. Поэтому варьируя компоненты, можно подобрать необходимые значения жесткостей. Можно также добавить сульфат Ca/Mg, что не вызовет увеличения КН, но приведет к возрастанию концентрации ионов сульфата, что не очень хорошо.

Уменьшение жесткости - гораздо более сложная проблема:

• Использование дистиллированной воды, которая прдается в магазинах. Или дождевой воды, если вы уверены в ее чистоте. Никогда не используйте конденсат из кондиционера - в нем много ядовитых солей и окислов металлов, в блоке конденсации с удовольствием селятся всякие бактерии.
• Фильтрование воды через специальные фильтры - осмотический фильтр и деионизация
• Фильтрование воды через различные смолы, которые есть в продаже. Недостатком такого способа, является то, что обычно используется только одна смола (удаляются анионы или катионы) и заменяются они не на ионы водорода H⁺ и ионы OH^- , а на другие ионы - например, ионы Ca, Mg на натрий, что не очень хорошо для растений. Поэтому не рекомендуется использовать бытовые составы для смягчения воды (например, для бассейна).
• Самый простой и удобный способ - фильтрование воды через торф, Для этого добавляется торф в фильтр (внешний или внутренний). Другим способом является добавление торфа (например, насыпанного в старом носке) в емкость, где отстаивается вода. Недостатком торфа является то, что он окрашивает воду в желтоватый оттенок (что может быть удалено при фильтрации через активированный уголь). К тому же торф лучше прокипятить.

Кислород и углекислый газ

Основными газами, растворенными в воде являются (как и в атмосфере) - кислород, углекислый газ и азот. В таблице приведены уровни насыщения растворенных кислорода и углекислого газа в воде (уровень насыщения показывает максимальное количество газа, которое может раствориться в воде, но не уровень равновесия, который например, для углекислого газа при комнатной температуре составляет около 2 mg/l).

Как видно из таблицы, растворимость углекислого газа в сотни раз превышает растворимость кислорода. Основными процессами, в которых участвуют кислород и углекислый газ, являются:

• Дыхание рыб, которые дышат, как и мы все, кислородом и выделяют углекислый газ.
• Дыхание и фотосинтез в растениях, Растения используют кислород для дыхания. При этом они выделяют углекислый газ. Обычно полагают, что процесс дыхания растений идет в темноте, однако это не так. Он идет все время, в том числе и на свету, одновременно с процессом фотосинтеза, при котором поглощается углекислый газ и выделяется кислород.
• Бактерии и другие микроорганизмы потребляют кислород. Об этом часто забывают, что все процессы разложения органики в аквариуме, включая необходимую в аквариуме био-фильтрацию.
• Другие химические процессы, например, при загнивании грунта выделяется сероводород H₂S, который требует кислород для своего окисления.

Кислород, наряду с температурой воды, является фактором определяющим обмен веществ у рыб. Например, при температуре воды выше 15°С кислород, а не температура, является фактором, ограничивающим метаболизм. Потребление кислорода зависит от вида рыб, строения жабр (как эффективно рыба может извлекать кислород из воды) и т.д. Более активные рыбы нуждаются в большем количестве кислорода, более крупные, как понятно, тоже (хотя потребление и не пропорционально весу - рыба весом 10 гр потребляет пример 1.3 mg кислорода на грамм веса в час, рыба весом 500 гр - только 0.25). При повышении температуры потребление кислорода резко возрастает, например, активная золотая рыбка потребляет при температуре 15°С - 0.16 mg кислорода на грамм веса в час, а при температуре 30°С - 0.43 mg).

Рыбы живущие в природе в воде бедной кислородом приспособились к таким условиям, например, лабиринтовые рыбы, которые в природе живут в любых лужах, могут "заглатывать" воздух. С другой стороны, многие рыбы, например, африканские цихлиды из озера Малави нуждаются в воде, богатой кислородом.

В среднем надо стараться, чтобы уровень кислорода не падал ниже 7 мг/л в аквариуме. Рыбы, живущие при пониженной концентрации кислорода, более подвержены заболеваниям, мальки отстают в развитии и т.д. При недостатке кислорода рыбы начинают захватывать воздух с поверхности, в дальнейшем происходит отравление углекислым газом. Переизбыток углекислого газа приводит к отравлению рыб, которые впадают в кому и умирают.

Самым простым способом поддержать высокий уровень кислорода и низкий уровень углекислого газа в воде является аэрация и перемешивание воды помпами. При этом кислород растворяется в воде, а углекислый газ уходит в атмосферу. Следует следить, чтобы на поверхности воды не было жирной или бактериальной пленки, которая затрудняет газообмен. Старайтесь не поднимать температуру воды высоко, выше чем необходимо для нормальной жизнедеятельности данного вида рыб. При высокой температуре, растворимость кислорода в воде падает, а потребность в нем возрастает.

Другим способом является выращивание растений, которые поглощают углекислоту и выделяют кислород. Как ни парадоксально, но на ярком свету растения способны выделить кислороду больше, чем его может быть растворено в воде - от растений будут подниматься пузырьки кислорода

Конечно, можно растворять кислород в воде из баллона, однако этот способ сложный, поскольку требует специального реактора и контроля. Иначе можно отравить рыб переизбытком кислорода. Поэтому данный способ не рассматривается.

Тяжелые металлы в воде

Содержащиеся в водопроводной воде тяжелые металлы металлы токсичны для всех организмов, даже те, которые в малых дозах необходимы для успешного роста растений (цинк: медь, никель и т.д.). Даже если содержание металлов в воде соответствует предельно допустимые нормы, установленные для людей, такая вода может быть опасна для рыб. Особенно это относится к меди и цинку, которые не являются токсичными для человеческого организма в разумных концентрациях.

Таблица показывает сравнительные пдк (предельно допустимые концентрации) для людей и рыб.

Источниками металлов в воде, помимо загрязненной реки, откуда вода поступает в водопровод (в любом случае жить ниже по течению от большого химического комбината не рекомендуется никому, как и содержать рыб), являются, например, медные трубы.

Металлы особенно токсичны для мальков рыб. Например, максимальная концентрация меди, при превышении которой увеличивается смертность мальков форели, равна 0.010-0.017 ppm. Максимальная концентрация свинца, при превышении которой происходит "деформация" мальков форели равна .058-0.12 ppm.

Также, металлы могут быть токсичны для растений при их больших концентрациях, даже несмотря на то, что они необходимы в малых концентрациях для нормального роста растений. Например, наиболее часто передозируется железо, которое добавляется как удобрения в воду, при этом листья становятся коричневыми, покрываются пятнами. Симптомы аналогичны симптомам недостатка фосфора.

Приготовление водопроводной воды

Основным источником воды для аквариума является водопроводная вода.На водопроводной станции ее так или иначе обрабатывают, чтобы из-под крана вам не лился кисель из бактерий. Оставляя в стороне всякие экзотические методы дезинфекции воды, как озонирование, вода обеззараживается либо хлором, либо хлорамином. Хлор, используемый в традиционном способе для обеззараживания воды, легко улетучивается при перемешивании воды. Достаточно отстаивания воды на ночь в широкой емкости, чтобы хлор улетучился.

В зоомагазинах продается большое количество добавок для нейтрализации хлора и хлорамина.

В дополнение эти добавки могут содержать и другие вещества, как полезные, так и бесполезные для аквариума. Если в вашей воде много металлов, то, помимо того, что вам самим не стоит пить такую воду без предварительной фильтрации, можно использовать добавки, которые связывают металлы. Только если используете удобрения для растений, то помните, что такая добавка сделает, скорей всего, недоступным и железо для растений..

Другой проблемой, связанной с водопроводной водой, может являться несоответствие параметров водопроводной воды тем, которые вам необходимы для аквариума или наличие металлов, органики, нитратов или фосфатов, вызывающих рост водорослей. Про изменение параметров воды - кислотности и жесткости написано в соответствующих разделах. Если у вас присутствуют другие нежелательные компоненты, то вам имеет смысл подумать о фильтрации воды через различные фильтры - осмотический или деионизауионный. Или же покупать такую воду. При этом надо помнить, что в отфильтрованную таким образом воду необходимо добавить элементов, обеспечивающих нужные значения кислотности и жесткости. Самый лучший способ узнать параметры вашей водопроводной воды (которые могут меняться в зависимости от сезона) - это связаться с водопроводной станцией.

Дистиллированная вода

Дистиллированная вода может служить одним из компонентов для приготовления аквариумной воды. Не нельзя держать рыб такой воде. Такая вода просто "никакая". В ней отсутствуют минералы, электролиты и т.д. Рыба в такой воде будет чувствовать себя плохо - за счет осмотического давления вода будет "поступать" внутрь рыбы (поскольку концентрация солей внутри рыбы выше, чем в аквариумной воде). поэтому ей придется все время удалять излишнюю воду из организма....а как себя чувствуете вы, когда вам приходиться поминутно бегать в туалет?.

Несмотря на широко распространенное мнение, что дистиллированная вода имеет кислотность pH, равную 7, это верно только в первый момент после приготовления такой воды. Находящийся в атмосфере углекислый газ растворяется в воде и понижает кислотность воды, у которой отсутствует карбонатная жесткость. Кислотность такой воды может быть равной 5-6. что непригодно для многих рыб. В такую воду необходимо добавить раствор необходимых солей, который можно купить в аквариумном магазине или сделать самому.

Лучше всего использовать дистиллированную воду для приготовления аквариумной воды, например, смешивая ее с водой из-под крана, для уменьшения жесткости.

Дистиллированную воду можно покупать в магазине. Не путайте ее с различными видами питьевой воды в бутылках, которая не является дистиллированной. Хранить дистиллированную воду лучше всего в холодильнике, поскольку, в отличие от водопроводной, в ней отсутствуют дезинфицирующие вещества.

Осмотическая фильтрация воды (reverse osmosis)

Если у вас из-под крана течет жесткая вода, а вам хочется держать и, более того, разводить дискусов, которые любят кислую и мягкую воду, то вам придется так или иначе задуматься о том, как приготовить соответствующую воду. Существует несколько методов:

• Покупка дистиллированной воды - данный способ оправдан, если вы содержите апистограмму в маленьком аквариуме, а если у вас 500-литровый аквариум с дискусами, то данный способ вряд ли оправдан экономически.
• Использование дождевой воды - удобный способ если вы уверены, что живете в достаточном удалении от Чернобыльской АЭС и соседнего химкомбината.
• Фильтрование воды через торф - рассмотрено выше
• Дистилляция воды
• Осмотичская фильтрация воды
• Деионизация воды
• Содержать других рыб, например африканцих цихлид, которые любят жесткую воду - по правде говоря, самый лучший способ.

Осмотическая фильтрация основана свойстве воды проникать через пористую мембрану, непроницаемую для растворенных веществ. Обычно происходит проникновение жидкости из области более низкой концентрации в область более высокой концентрации растворенного вещества. Например, по этой причине, пресноводным рыбам приходится все время удалять избыток жидкости из организма (где концентрация солей выше чем в окружающей воде) и морским рыбам - пить воду. Если искусственно поддерживать повышенное давление с одной стороны мембраны, то равновесие будет смещаться. На этом принципе основана работа обратного осмотического фильтра. Образно говоря, вода проталкивается через мембрану, а соли минералов остаются. В отличие от деионизации, осмотическая фильтрация - механический процесс, который позволяет фильтровать и другие вещества - например, органические молекулы и даже бактерии.

Осмотический фильтр состоит из нескольких частей. Вначале находится мембрана с порами размером в 1-2 микрона. Она отфильтровывает более крупный осадок, который иначе забьет тонкую мембрану. Иногда в этот префильтр может быть включен фильтр с материалом для смягчения воды, все это удлинит срок службы мембраны. После этого находится непосредственно самая полупроницаемая мембрана. В систему также может быть включен и активированный уголь, для удаления хлора из воды.

Бывают два типа мембран:

• Целлюлозная (триацетат целлюлозы, CTA) - традиционный наполнитель для фильтра. Она может использоваться только, если у вас вода хлорируется, иначе она будет "съедена" бактериями, которые там поселяться. Поскольку она не задерживает хлор, то его можно удалить активированный углем, который ставится послемембраны. Она не годиться если ваша вода имеет жесткость более 30 dGH и pH более 8.5.
• Тонкопленочная мембрана (TFC, thin-film composite) - более современный фильтрующий материал. Он обладает лучшим фильтрующим свойством - из них получается более чистая вода и такая мембрана лучше работает в жесткой и щелочной воде. Однако эти мембраны не любят хлорированную воду, поэтому необходимо использовать фильтр с активированным углем домембраны. При этом помните, что в мембране могут поселиться любые бактерии и не надо пить такую воду. Даже если вы ее не используете для питья, то в любом случае храните фильтрованную воду в холодильнике - вам незачем выращивать разные культуры бактерий.

При установке такого фильтра, помимо начальной стоимости, необходимо обратить внимание на следующие обстоятельства:

• Оба типа мембран требуют определенного давления воды для своей работы. Если давление в водопроводе недостаточно, то вам придется установить специальную помпу.
• Необходимо заменять пре-фильтр и активированный уголь регулярно. В зависимости от интенсивности использования и степени очистки, срок службы может составлять до полугода и более при непрерывной работе. Сама мембрана (наиболее дорогой элемент фильтра) регулярно промывается (через 150-200 часов работы) и заменяется раз в два-три года
• Производительность фильтра зависит от давления входящей воды и степени очистки (как плотно намотана мембрана на стержень). В среднем, для бытового фильтра, она составляет 50-200 литров в день при непрерывном использовании (конечно существуют и огромные системы, способные фильтровать кубометры воды в сутки). Производительность зависит и от температуры воды.
• Расход воды также зависит от многих параметров, но до 90% выливается в канализацию. Поэтому если вы живете где-нибудь в оазисе, то вам лучше переключиться на содержание тушканчиков в аквариуме. Если вы хотите использовать повторно эту воду, то ее надо прогнать, через фильтр для смягчения воды.
• Мембрана разрушается при высыхании, поэтому если вы не используете ее в течение долгого времени, то ее необходимо вытащить и хранить погруженной в специальный раствор или воду в холодильнике.

       Как показывает практика - осмотические фильтры, при правильном их использовании, дают очень чистую воду, стоимость которой гораздо меньше покупной. Помните, что фильтрованная вода является настолько "чистой", что ее необходимо смешивать с водопроводной или добавлять необходимые минералы.

Деионизация воды (de-ionization)

В таких фильтрах используется химически активные фильтрующие наполнители. Они заменяют ионы, растворенные в воде, на другие. Один наполнитель фильтрует положительно заряженные частицы - катионы, заменяя их на ион водорода H⁺ (cation resin), второй заменяет анионы на отрицательные заряженные ионы OH^-. Комбинация двух стадий фильтрации образует молекулу воды. такая фильтрация происходит до тех пор, пока в наполнителе есть достаточное количество ионов для замены. После истощения, смола может быть заряжена снова, используя щелочь и кислоту. Однако этого лучше самому не делать.

В принципе, такие фильтры позволяют получить более чистую воду, чем осмотические фильтры. Например они хорошо отфильтровывают силикаты, что нужно в коралловом риф-аквариуме. Срок службы и производительность зависит от многих факторов, особенно от содержания минералов в исходной воде. При очень жесткой воде наполнитель может "попроситься в регенерацию" через 100-200 литров. Для увеличения срока службы такого фильтра его можно ставить после осмотического фильтра.

Основные параметры воды (кратко)

Здесь рассмотрены вкратце основные параметры воды без каких-либо объяснений. В большинстве случаев достаточно знать название этих параметров и способы их измерения для успешного содержания аквариума. Просто принимайте их как то, что вам надо контролировать - например, как вы знаете, что в розетке должно быть определенное напряжение, хотя много народу плохо себе представляет, что такое напряжение. Но это не мешает им успешно пользоваться электричеством.

pH - характеризует кислотность воды. Должна быть в пределах 6-7.5 для большинства рыб (в таблице приведены значения). Наиболее важный химический параметр воды. Для измерения используются тесты, которые продаются в аквариумных магазинах. Со временем, из-за накопления органики в воде, значение рН уменьшается, поэтому за ним надо регулярно следить. Изменить это значение можно путем добавления пищевой соды (для увеличения) или специальными химикатами, продающимися в аквариумном магазине. Помните, что рыбы способны адаптироваться к другим значениям рН (в разумных пределах), если только рН изменяется плавно.