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標題: 看多幾遍有收獲的資料，有用就收藏了（沒充足優(yōu)質(zhì)海水源的多看） [打印本頁]
作者: 大大蝦    時間: 2012-5-10 13:57
標題: 看多幾遍有收獲的資料，有用就收藏了（沒充足優(yōu)質(zhì)海水源的多看）
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鈣、堿度、鎂和pH值之間關(guān)系簡述

——作者：Randy Holmes-Farley

礁巖缸中最重要的化學(xué)參數(shù)是鈣和堿度，不幸的是，它們之間的關(guān)系常常困擾著魚友。這種關(guān)系用化學(xué)術(shù)語是很好理解和描述的，并且在我以前的論文中用化學(xué)和數(shù)學(xué)等式進行了詳細的介紹。然而這些介紹還是不能讓那些不懂術(shù)語的魚友滿意，特別是再把鎂和pH這兩種因素加入后，它們之間的關(guān)系更為錯綜復(fù)雜，讓很多人都無法輕易理解。
同樣令人沮喪的是它們之間的關(guān)系有時又被描述得過于簡單了。這樣就很不幸的導(dǎo)致得到錯誤的結(jié)論。例如，鈣和堿度在海水中維持穩(wěn)定的總量有一個上限這種過于簡單的描述會導(dǎo)致誤解。又例如，常有人問我如下問題：“在鈣沉淀開始前我能將堿度提高到多少？”或“我的鈣檢測下來是700ppm，這是不可能的，對不對？”

         更糟糕的是，這種誤解可能會導(dǎo)致一些魚友放棄試圖了解他們海缸中的化學(xué)進程，因為這些由于誤解得到的結(jié)論顯然與他們在實際經(jīng)驗中得到的結(jié)論相悖。

        本文將以簡單、直觀的方式描述鈣、堿度、鎂和pH值之間的關(guān)系，通過淺顯易懂的圖片來幫助魚友們理解海缸中發(fā)生的化學(xué)進程。此外，雖然這些圖片是有點簡化，但仍是正確無誤的，所以不會導(dǎo)致魚友的誤解。

        本文的章節(jié)最好依次閱讀，因為它們是環(huán)環(huán)相扣的。它們是：


鈣         

        鈣是海水中的主要離子之一。它在自然海水中的濃度約為420ppm，占海水中固體粒子總重量的1.2%不到。在海洋中，鈣濃度的變化主要是由于鹽度的變化引起的，隨著鹽度的高低而高低。海水中的一個鈣離子攜帶兩個正電荷，寫作Ca++。

        鈣在礁巖缸中是十分重要的，因為很多的生物——包括珊瑚和鈣藻——需要它來生成碳酸鈣骨骼。如果不將鈣濃度維持在充足的濃度，這些生物會感到不適應(yīng)甚至死亡。我建議魚友們將鈣濃度維持在在380-450 ppm之間。

堿度         


堿度是一個復(fù)雜的衡量單位，它描述的不是水中的某一種物質(zhì)，而是很多物質(zhì)的集合，它們共同作用形成的一種化學(xué)屬性。魚友們在海水中測量堿度的原因是，在海水中堿度主要由重碳酸鹽和碳酸鹽組成。重碳酸鹽(HCO3-)被珊瑚吸收并轉(zhuǎn)換為碳酸鹽 (CO3–)用來生成它們的碳酸鈣骨骼。因此，堿度反映了水中是否有足夠的重碳酸鹽。

        堿度正常或偏高意味著含有充足的重碳酸鹽，偏低則意味著重碳酸鹽短缺。在礁巖缸中不使用任何補充堿度的手段，則水中的堿度將很快就被消耗光。在一些礁巖缸中，堿度從正常濃度降低到不能承受的水平只需要一到兩天，盡管在另一些對碳酸鹽的需求比較低的礁巖缸中會需要更長時間。當(dāng)水中的重碳酸鹽耗盡，那些需要進行碳酸鈣骨骼沉積的珊瑚就會感到不適應(yīng)甚至死亡。我建議魚友們維持堿度在2.5-4 meq/L (7-11 dKH, 相當(dāng)于125-200 ppm的碳酸鈣）。

碳酸鈣         

因為許多的珊瑚、鈣藻和其它鈣化生物體需要鈣和堿度（即重碳酸鹽），所以有必要持續(xù)地確保它們在水中有足夠的濃度。不幸的是，在水中的鈣離子和碳酸根離子結(jié)合的同時，不能溶解的碳酸鈣會造成一種非生物性沉淀的趨勢。在礁巖缸中，這種沉淀的趨勢在鈣和堿度的關(guān)系中扮演著極其重要的角色。

        海水中含有的鈣遠遠大于碳酸鹽或重碳酸鹽，即使正常海水中的所有堿度都通過碳酸鈣沉淀的方法來去除，鈣也只會下降大約50ppm。基于這個原因，當(dāng)我們在缸中添加過量或不足量的鈣或堿度添加劑時，堿度的變化更為迅速和廣泛。

作者: 大大蝦    時間: 2012-5-10 13:59

簡單固體粒子的溶解度        

在我們討論象碳酸鈣這樣復(fù)雜的固體粒子的溶解度和沉淀作用之前，讓我們先來理解一種遠為簡單的情況。例如，鈉和氯離子結(jié)合，成為固體氯化鈉（食鹽）。想象一下把一小塊的固體氯化鈉放到淡水中（圖1）。它溶解為離子并離開其表面（圖2）。

圖1： 一種簡單固體粒子(例如，氯化鈉）在水中的簡圖。鈉離子（紅色）和氯離子（白色）在固體中形成一個有序結(jié)構(gòu)。

圖2： 當(dāng)一種簡單固體粒子(例如，氯化鈉，圖1）在水中初次溶解時的簡圖。離子離開固體表面，成為在水中的形態(tài)（向上箭頭）。

        此過程增加了水中離子的數(shù)量。盡管固體塊正慢慢消失，在分子級上的過程并不是單向的。除了離子在離開固體表面并進入溶液中，其它在溶液中的離子也在固體表面附著并變成它的一部分（圖3）。

圖3： 在溶液中的任何固體粒子，除了離開固體表面，還在不斷地附著于固體表面（向下箭頭）。圖2展示了離開表面的現(xiàn)象，本圖展示了附著于表面的現(xiàn)象。

        最終，會發(fā)生兩種情況之一：要么所有的固體氯化鈉都溶解了，以離子的形式存在于水中；要么達到溶解度極限，不再溶解。什么是溶解度極限呢？簡單地說，就是當(dāng)離子附著于氯化鈉表面的速度和離子離開其表面的速度相等時的那個時間點（圖4）。因為離子附著于表面的速度是隨著溶液中離子的數(shù)量而變化的，所以溶解度極限就是當(dāng)“離開”和“附著”的速度相等時溶液中離子的濃度。一小塊鹽在飽和的氯化鈉溶液中可能看起來就像放在那里不動，而其實從分子層面上看，那里正在進行著劇烈的活動——大量的離子離開表面的同時又有大量的離子附著于其上。

圖4： 在飽和溶液中的固體，同一時間內(nèi)離子離開（向上箭頭）和附著于（向下箭頭）其表面的數(shù)量相等。隨著時間的推移，會有大量的離子在固體表面和溶液之間游走，但是在溶液中的離子凈數(shù)量不會改變。

簡單固體粒子的過飽和現(xiàn)象        

在上述的例子里，溶液中的鈉離子和氯離子的數(shù)量在本質(zhì)上來說是相等的，因為它們都來自于固體氯化鈉，并且其固體本身只有在鈉離子和氯離子都相等的情況下才能穩(wěn)定存在。但是，這種平衡狀態(tài)在溶液中并非總是象我們上面所舉的的例子那樣。假設(shè)我們已經(jīng)有了一份處于飽和狀態(tài)下的氯化鈉溶液，然后我們增加鈉離子，但不增加氯離子（我們本該同時增加兩種離子，但目前暫時讓我們集中精力觀察只增加一種時的情況）。比如，我們把一些硝酸鈉放到溶液中，這樣就會使鈉離子附著于氯化鈉的速度加快。

        這種加速很有可能使一個正附著于固體表面的氯離子被粘住，從本質(zhì)上講，就是鈉離子可以迅速將一個本來只是簡單附著于固體表面的氯離子掩埋，從而阻止了其“逃脫”（圖5）。通過這種方式，在溶液中增加某種離子的數(shù)量的同時，能降低另一種離子的濃度——將其轉(zhuǎn)換為固體形態(tài)。

圖5： 當(dāng)溶液中存在過量的離子時，這個溶液就處于過飽和狀態(tài)。本圖溶液中過量的鈉離子（紅色）在附著并粘附于固體表面的同時，也困住了氯離子（藍色圓圈）。

        舉一個例子，一份飽和溶液中有10個單位鈉離子和10個單位氯離子，接著加入5個單位鈉離子（同時有5個單位硝酸離子），這樣就有15個單位鈉離子和10個單位氯離子變成“過飽和狀態(tài)”。也就是說，溶液不再是穩(wěn)定狀態(tài)，而是超載狀態(tài)。納和氯離子附著于固體表面的速度大大超過它們?nèi)芙獾乃俣取ｋS著時間的推移，離子在溶液中的數(shù)量減少，在大約2.2個單位的氯化鈉沉淀后，溶液重新回歸于穩(wěn)定（也就是再次進入飽和狀態(tài)）

        上述這些數(shù)字是確鑿無誤的，然而它們是如何計算出來的并不重要。為了便于理解，我們所需要知道的就是，當(dāng)水處于過飽和狀態(tài)，由于某些原因，一些沉淀現(xiàn)象可能會發(fā)生，因此需要減少溶液中某種離子的量來回歸到飽和狀態(tài)，使溶解和沉淀達到平衡狀態(tài)。有一點很重要，如果過飽和狀態(tài)是由于添加了過量的某一種離子，那么要重新回歸到飽和狀態(tài)就需要同時減少兩種離子的數(shù)量，因為固體表面發(fā)生的沉淀并不僅僅局限于鈉離子。這就解釋了在飽和的氯化鈉溶液中加入鈉離子后怎樣使已存在的氯離子數(shù)量也減少的問題。

作者: 大大蝦    時間: 2012-5-10 14:00

碳酸鈣的溶解度        

碳酸鈣的溶解度和上述氯化鈉溶解度相類似，特別是這一點——溶解度是由鈣和碳酸離子的離開及附著速度決定的，人為地提高其中某種離子數(shù)量會使另一種離子趨向于附著在固體表面。舉例來說，這就解釋了為什么在海水中堿度和鈣的濃度是相關(guān)的。

        某些方面碳酸鈣溶解度的影響要比氯化鈉要復(fù)雜得多，那將在下面的章節(jié)中討論。但是一些有關(guān)這種關(guān)系的重要問題必須在更深入前解釋清楚。例如：

        1.正常海水（鈣= 420 ppm，pH= 8.2，堿度= 2.5meq/L（7dKH））中的碳酸鈣是處于大大過飽和狀態(tài)的。也就是說，水中的含量已經(jīng)超過維持長期穩(wěn)定狀態(tài)所需的量。在海水中，鈣和碳酸離子附著于純碳酸鈣固體表面的速度要高于它們離開的速度（鎂離子則改變了這種關(guān)系，后面的章節(jié)會進行詳細的討論）。

        2.如果水中含有過量的鈣和碳酸離子，那么碳酸鈣沉淀就可能會開始出現(xiàn)，這種沉淀會持續(xù)進行直到重新達到飽和狀態(tài)。換句話說，如果礁巖缸中的鈣或（和）碳酸離子濃度很高，則碳酸鈣沉淀會使兩者濃度同時降低。同樣，鎂往往改變著這種關(guān)系。這一效果可以通過在海水中加入新鮮的碳酸鈣沙來證明，當(dāng)碳酸鈣沉積，水中的pH值會明顯降低。也許還能檢測到鈣和堿度的降低，但是此進程通常會在這些參數(shù)無法被常規(guī)測試劑檢測到之前停止（由于鎂離子的干涉）。

        3.超過飽和狀態(tài)所需量的鈣和碳酸離子越多，則出現(xiàn)碳酸鈣沉淀的速度越快。換言之，附著的速度越大于離開的速度，則沉淀發(fā)生得越快。

        4.如果水中的鈣和碳酸離子低于飽和狀態(tài)，則不會有凈沉淀現(xiàn)象發(fā)生。換句話說，如果礁巖缸中的鈣或碳酸離子濃度非常得低，則提高某一種或同時兩種的量到正常濃度不會立即導(dǎo)致另一種離子的減少。

碳酸鈣和pH值         

碳酸鈣的溶解度很大程度上取決于pH值。pH值越低，則有更多碳酸鈣可溶解。這也是源于我們一直在分析的原理：鈣和碳酸離子的離開和附著。在這種情況下，pH值的影響是出于溶液中碳酸離子濃度的變化。

      重碳酸和碳酸是同一種離子的兩種形態(tài)。在低pH值的環(huán)境下，重碳酸形態(tài)(HCO3-)占優(yōu)勢，在高pH值的環(huán)境下，越來越多的離子以碳酸形態(tài) (CO3–)存在（圖6）。 這種效果是非常強大的，當(dāng)pH值低于9的時候，每降低0.3個單位，碳酸濃度則相應(yīng)地降低2倍，pH值降低1個單位，則碳酸濃度降低10倍。

pH值7.8                                 pH值8.0                                pH值8.5                              pH值9.0

        圖6： 上圖顯示了重碳酸（綠色）和碳酸（紅色）離子當(dāng)pH值變化時在溶液中的數(shù)量變化關(guān)系。當(dāng)pH值升高時，大部分的離子以碳酸形態(tài)存在。圖中的離子相對數(shù)量變化精確反映了在不同pH值下的兩種形態(tài)的比率（溶液中的堿度也在升高，因為1個碳酸離子對堿度的影響相當(dāng)于2個重碳酸離子的影響）。

        因此隨著pH值的變化，溶液中碳酸離子的數(shù)量也在變化。因為正是碳酸離子濃度的變化改變著碳酸的附著速度（即碳酸附著于固體表面的速度），pH值越高，碳酸附著于固體表面的速度越快。這意味著，反過來，pH值越高，碳酸鈣的溶解度越低。

        更低的溶解度意味著碳酸鈣沉淀會在高pH值環(huán)境下更多的發(fā)生。換句話說，當(dāng)pH值升高，能在溶液中存在的鈣和堿度減少了。

        舉例說明，這種效果就解釋了為什么使用石灰水大幅提高pH值后會快速出現(xiàn)碳酸鈣沉淀現(xiàn)象。其實沒有必要使用石灰水，因為它增加了很多的鈣和堿度，盡管石灰水的確有用，但是同時它使pH值升高，水中存在的許多的重碳酸轉(zhuǎn)換為碳酸，導(dǎo)致了碳酸濃度劇烈提升。

        相反的，pH值下跌則能在增加了鈣和堿度的同時不出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。舉例說明，這種效果就解釋了為什么使用二氧化碳來將pH值大幅降低后，能在碳酸鈣/二氧化碳反應(yīng)器（俗稱“鈣反”——譯者注）中溶解碳酸鈣。在pH值為6.5時，碳酸在溶液中的量比pH值為8.2時少50倍，所以碳酸離子附著固體表面的速度大大降低。在附著速度大大降低后，那么在溶液達到飽和狀態(tài)（即溶解停止）前能有多得多的凈碳酸鈣溶解。

        上述的這種效應(yīng)是困擾許多魚友的問題之一。在低pH值（假設(shè)7.8吧），比在高pH值（假設(shè)8.5）能在溶液中溶解多得多的鈣和堿度。基于這個原因，缸內(nèi)pH偏低的魚友們經(jīng)常宣稱他們能毫無困難的保持缸內(nèi)高濃度的鈣和堿度，也幾乎無需去清除泵上的碳酸鈣（即碳酸鈣沉淀很少——譯者注），而其他一些缸內(nèi)pH值偏高的魚友則不能理解為什么他們不能保持缸內(nèi)高濃度的鈣和堿度，并且泵經(jīng)常被堵塞。造成這種不同效果的原因就是在高pH值環(huán)境下有更多的碳酸（另一個原因可能是許多的珊瑚在高pH值環(huán)境下，的確需要消耗更多的鈣和堿度，因為它們能在高pH環(huán)境下更快鈣化生長）。不要因為能更簡單的維護鈣和堿度，并且泵阻塞緩慢就想當(dāng)然的認為低pH值更好。低pH值會對很多鈣化生長的珊瑚造成強烈不適應(yīng)，因為它們在低pH環(huán)境下鈣化更困難。這是由于它們在吸收重碳酸并轉(zhuǎn)換為碳酸的過程中需要釋放出質(zhì)子(H+)，而pH值越低，則溶液中的H+越多，這樣的話釋放更多的H+出來就變得更困難了。

作者: 大大蝦    時間: 2012-5-10 14:01

碳酸鈣和堿度         

碳酸鈣的溶解度同樣很大程度上取決于水的堿度。堿度越高（pH值固定不變），則碳酸形態(tài)的離子越多（圖7）。事實上，碳酸形態(tài)離子的數(shù)量是直接與堿度成正比的。因此，在自然海水中，當(dāng)堿度為 5 meq/L (14 dKH)時，比在堿度為2.5 meq/L (7 dKH)時的碳酸離子數(shù)量多1倍。

2 meq/L 5.6dKH        3 meq/L 8.4 dKH        4 meq/L 11.2 dKH        5 meq/L 14 dKH

圖7. 上圖顯示了重碳酸（綠色）和碳酸（紅色）離子在溶液中與堿度的關(guān)系。隨著堿度的提高，重碳酸和碳酸離子同等數(shù)量增加。

        碳酸鈣溶解度隨著堿度變化的原因也是源于我們一直在分析的原理：鈣和碳酸離子的離開和附著。在這種情況下，堿度的影響是出于溶液中碳酸離子濃度的變化。

        更低的溶解度意味著碳酸鈣沉淀會在高堿度環(huán)境下更多的發(fā)生。換句話說，當(dāng)堿度升高，能在溶液中存在的鈣減少了。

        舉例說明，這種效果就解釋了為什么在缸內(nèi)維持高堿度會在物體上出現(xiàn)更多的碳酸鈣沉淀，比如加熱棒和泵上。同樣，隨著堿度的降低，能在溶液中存在的鈣離子數(shù)量就增加了，從而減緩了沉淀的發(fā)生。

碳酸鈣和鎂         

最后，我們來探討鎂在碳酸鈣系統(tǒng)中的作用。鎂的情況明顯要比pH值和堿度復(fù)雜，但我們?nèi)钥墒褂猛瑯拥姆治龇椒▉矶ㄐ缘乩斫馑．?dāng)把固體碳酸鈣放入海水中，它并不是僅僅在進行著我們上面討論過的離開和附著的活動。其他離子也能取代任意一個原有離子融入此晶體結(jié)構(gòu)。在海水中，鎂離子代替鈣離子進入碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)。鍶離子也可以這樣做，但它們的數(shù)量遠遠低于鎂離子（約低600倍），因此它們進入晶體結(jié)構(gòu)的可能性較小。

        圖8和圖9顯示了溶液中的鎂離子是怎樣進入浸入海水中的碳酸鈣薄薄的表層的。盡管在正常海水中，碳酸鎂本身足以溶解其中，但是在一個碳酸鈣鎂的混合結(jié)構(gòu)中，它的溶解度較低。因此固體純碳酸鈣（圖8）被迅速轉(zhuǎn)換為表層覆有碳酸鈣鎂的物質(zhì)（圖9）。

圖8. 上圖顯示了固體純碳酸鈣被初次浸入含有鈣離子（白色）、碳酸離子（紅色）和鎂離子（黑色）溶液中的情形。

圖9. 上圖顯示了被浸在溶液中含有鈣離子（白色）、碳酸離子（紅色）和鎂離子（黑色）的固體碳酸鈣。在此結(jié)構(gòu)中，鎂離子取代鈣離子，從而從化學(xué)性質(zhì)上改變了它，使它從表面看起來不再象碳酸鈣。鎂離子只能滲透到表層的淺處，無法穿透整個結(jié)構(gòu)。

        這個碳酸鈣鎂表層有十分重要的作用，主要是它使表層看起來不象碳酸鈣，所以附著在上面的鈣和碳酸離子發(fā)現(xiàn)表層不再那么有吸引力。鎂離子以某種方式改變了表層特性，使它不再能牢牢吸附鈣和碳酸離子，由此新附著的鈣和碳酸離子的離開速度變快了（圖10）。因此，即使驅(qū)使碳酸鈣沉淀的能量仍在，鎂離子仍能介入其中讓沉淀不再發(fā)生（或防止沉淀發(fā)生得太快）。

圖10. 想附著在碳酸鈣鎂表層的鈣和碳酸離子發(fā)現(xiàn)它不如純碳酸鈣表層那么有吸引力，所以不再附著于其上。

        鎂離子介入碳酸鈣表層的程度取決于溶液中鎂離子的數(shù)量。溶液中鎂離子的數(shù)量越多，則進入表層的數(shù)量也越多。如果鎂數(shù)量偏低，那么可能就沒有足夠的鎂離子能進入正在生成的碳酸鈣表層，碳酸鈣的沉積速度也會更快，由此導(dǎo)致海水中的加熱棒和泵等物體上出現(xiàn)非生物性碳酸鈣沉淀的現(xiàn)象。有時盡管我們添加了大量的添加劑，卻仍無法維持足夠的鈣和堿度濃度，在加熱棒和泵上卻出現(xiàn)大量的碳酸鈣沉淀，這些現(xiàn)象表明水中缺乏足夠的鎂。

作者: 大大蝦    時間: 2012-5-10 14:02

非生物性碳酸鈣溶解度影響摘要         

本章節(jié)總結(jié)了前述章節(jié)中的許多概念和想法，把它們放在一起以讓你形成一個更全面的了解。

        1.正常海水（鈣= 420 ppm，pH值= 8.2，堿度= 2.5 meq/L (7 dKH)）中的碳酸鈣是大大過飽和的。也就是說，比起維持長期穩(wěn)定需要的量，溶液中已經(jīng)有更多量（其實有若干倍之多）的離子了。鈣和碳酸離子附著于浸入海水中的純碳酸鈣表層速度高于離開表層的速度。這種過飽和狀態(tài)使碳酸鈣沉淀現(xiàn)象的發(fā)生成為可能。

        2.在第1點中描述的這種發(fā)生沉淀的可能性被“延時”了，有時是無限期“延時”，因為鎂離子進入到了正在生成的碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)。鎂離子改變了表層，使它看起來不再象是碳酸鈣。這種類似“中毒”的現(xiàn)象使表層減緩或停止接受多余的鈣或碳酸離子附著于其上。不正常的低濃度鎂離子會使這種阻止碳酸鈣沉淀的效果大打折扣。

        3.鈣和碳酸離子超過飽和所需量越多，則發(fā)生碳酸鈣沉淀的潛在可能性越高。換言之，附著比離開固體表面的速度快越多，則發(fā)生沉淀現(xiàn)象就越快。如果發(fā)生快速沉淀現(xiàn)象的可能性是由于極度的過飽和狀態(tài)，則這種沉淀已經(jīng)超出了鎂離子所能阻止的程度。

        4.導(dǎo)致過飽和現(xiàn)象的因素有過高的鈣、堿度和pH值。pH值的影響尤其顯著，pH值升高0.3個單位就相當(dāng)2倍的鈣或堿度對過飽和所造成的影響（或者說是對沉淀的影響）。pH的這種影響就是為什么添加過量的石灰水會造成沉淀，同樣也就是為什么添加石灰水到蛋白質(zhì)分離器或其他封閉系統(tǒng)（比如泵的進水管口）中會加劇里面的碳酸鈣沉淀現(xiàn)象。這也是為什么在碳酸鈣/二氧化碳發(fā)生器（俗稱鈣反——譯者注）的水中降低pH能溶解介質(zhì)碳酸鈣。

        5.如果水中的鈣和碳酸離子是處于飽和狀態(tài)所需量以下的，那么不會有凈沉淀現(xiàn)象發(fā)生。事實上，在正常海水的條件下，水中的碳酸鈣也是處于過飽和狀態(tài)的，但只有少量的沉淀現(xiàn)象出現(xiàn)，這主要歸功于海水中的鎂離子。因此，如果礁巖缸中的鈣或堿度低于正常濃度，那么提高鈣或（和）堿度到正常濃度不會引起快速沉淀現(xiàn)象，換句話說，在上述這種條件下提高其中一種離子的濃度不會造成另一種離子濃度的快速降低。

        6.當(dāng)發(fā)生碳酸鈣沉淀現(xiàn)象時，消耗了固定比例的鈣和碳酸離子（1：1，或大約20 ppm鈣對應(yīng)1 meq/L (2.8 dKH)的堿度）。這個比例和珊瑚吸收用來形成它們的碳酸鈣骨骼的比例是一樣的。非生物性碳酸鈣沉淀就象珊瑚骨骼的形成一樣，會吸收其它的離子，例如鎂和鍶離子。這種吸收其它離子的行為會使上述固定比例略為降低，從長遠來看，如果只使用鈣和堿度添加劑，這過程會慢慢耗盡海缸里的鎂和鍶離子。

生物性碳酸鈣沉淀摘要         

珊瑚、珊瑚藻和其它生物的碳酸鈣沉積的這種情況，和非生物性碳酸鈣沉淀并不完全一樣，它與鈣、堿度、pH值和鎂之間的相互關(guān)系有類似屬性，其中一些是：

        1.珊瑚和珊瑚藻將吸收的鈣和碳酸幾乎都用來沉積碳酸鈣骨骼。正因為如此，它們利用的鈣和碳酸離子有一個固定的比例，也就是碳酸鈣中的鈣和碳酸比例（1：1）。凈消耗量大約為每18-20ppm鈣對應(yīng)1 meq/L (2.8 dKH)的堿度。鈣離子的數(shù)量不定，是因為在各種不同珊瑚之間，替代鈣離子的鎂離子介入稍有不同。

        2.基于這樣一個事實——珊瑚和珊瑚藻利用鈣和碳酸離子有一個固定的比例，我們使用添加劑時就能遵照這個比例來執(zhí)行。使用這種添加劑系統(tǒng)能精確滿足需求，并且在添加劑不純的情況下也不會很快引起鈣和堿度失衡。上述這種平衡的添加方法包括碳酸鈣/二氧化碳反應(yīng)器（俗稱“鈣反”——譯者注）、石灰水和鈣-堿獨立添加法等等。

        3.在自然海水條件下（鈣= 420 ppm，pH值= 8.2，堿度= 2.5meq/L (7 dKH)），我們認為許多的珊瑚和珊瑚藻的鈣化速度被水中的堿度水平所限制。如果水里有更多的重碳酸離子（堿度），那么可能珊瑚骨骼的碳酸鈣沉積速度就會快得多。換句話說，如果我們在礁巖缸中提高堿度，那么珊瑚骨骼的碳酸鈣沉積就會讓鈣和堿度同時降低。

       4.如果水中的鈣離子濃度在某個臨界點以下（當(dāng)堿度正常時，這個臨界點約360ppm），那么它就會限制珊瑚骨骼的碳酸鈣沉積。在這種情況下，提高鈣離子濃度到正常或偏高的水平，則隨著時間的流逝堿度會降低，因為珊瑚消耗鈣和堿度的速度加快了。

        5.如果礁巖缸中的鈣或碳酸離子濃度過低，那么珊瑚骨骼的碳酸鈣沉積就會變得很困難，而且這種環(huán)境下珊瑚會很不適應(yīng)甚至死亡。在極端情況下，它們的骨骼甚至?xí)芙狻ｔ~友們經(jīng)常會忽視pH對降低碳酸離子濃度的巨大影響，即使鈣和堿度濃度和正常海水相同，pH值低于7.7會使文石（文石化學(xué)組成為Ca(CO3)、晶體屬正交(斜方)晶系的碳酸鹽礦物——譯者注）骨骼慢慢溶解，因為溶液中的碳酸離子數(shù)量實在太少了。
結(jié)論         

        在礁巖缸中鈣和堿度是密切相關(guān)的。這種關(guān)系的形成主要是它們之間的結(jié)合從而生成碳酸鈣。碳酸鈣的沉積會使生物生成骨骼、殼和其它結(jié)構(gòu)，同樣非生物性碳酸鈣沉淀也會在諸如加熱棒和泵上出現(xiàn)。任何生成碳酸鈣的途徑利用的鈣和碳酸離子都有一個固定的比例，這樣魚友們就能同樣使用這一比例來使用添加劑。

        魚友們在思考鈣、堿度、pH值和鎂之間的關(guān)系時可以通過這一方式——在溶液中的鈣和碳酸離子結(jié)合后發(fā)生碳酸鈣沉淀的過程中它們之間相互的影響。提高鈣或碳酸離子的濃度會增加發(fā)生碳酸鈣沉淀的可能性，這是因為離子附著于正在生成的碳酸鈣固體表面的速度快于離開的速度。這種鈣或碳酸離子濃度提高的現(xiàn)象，可能是由于顯而易見的原因——例如添加了鈣或堿度，也有可能是由于不那么明顯的原因——例如pH值的升高。

        此外，鎂離子在阻止鈣和碳酸離子沉淀的方面是十分高效的，它通過改變正在生成的碳酸鈣固體表層，從而使它看起來不再對其它的鈣和碳酸離子那么有吸引力。

        了解這些機制可以幫助魚友們理解在你們身邊就會發(fā)生的情況，從而采取妥善的處理方法。這些方法包括維持鈣和堿度、防止泵的阻塞、減少沙床發(fā)生粘結(jié)在一起的可能性、避免大量的碳酸鈣沉淀現(xiàn)象出現(xiàn)和保持珊瑚及其它鈣化生物欣欣向榮。

        下海快樂！

作者: 藍藻毒    時間: 2012-5-10 14:58
好帖子  {:soso_e179:}
作者: 蔓延    時間: 2012-5-10 17:48
收藏了，不錯的資料！
作者: 我愛養(yǎng)大蝦蝦    時間: 2012-5-12 11:32
好貼 給力 不錯的資料！
作者: thiefchen    時間: 2012-5-12 12:56
提示: 作者被禁止或刪除 內(nèi)容自動屏蔽
作者: 新南美白    時間: 2012-5-13 18:10
看得頭昏昏，看來你要來一線玩幾個養(yǎng)蝦再更新我們就看得懂了。
作者: 匪兵從良    時間: 2012-5-13 18:29
這么給力的貼，肯定要頂啦
作者: 大大蝦    時間: 2012-5-13 19:03
新南美白 發(fā)表于 2012-5-13 18:10
看得頭昏昏，看來你要來一線玩幾個養(yǎng)蝦再更新我們就看得懂了。

不是叫你多看幾遍了嗎？我覺得這篇文章是挺昏昏的，多看就多少會理解多點，本人養(yǎng)蝦10多年了，還有本科的專業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖的理論基礎(chǔ)，別人碩士博士都不能輕松的調(diào)理一個家里放著的礁巖缸中的總堿度，鈣鎂離子。我們?yōu)槭裁聪铝舜罅康男√K打之類亂七八糟的都不能拉起總堿度，為什么天天下鈣，水中甚至都還在缺乏，這文章就是圍繞這個做了個解釋，同時也讓我們知道優(yōu)質(zhì)海水的重要性（你藥再多也比不上一次優(yōu)秀的海水那么完美）我想如果讓作者來調(diào)理我們蝦塘的這幾個指標，可能他也不一定能得心應(yīng)手，可起碼人家知道里面的好多原因。是吧？也許你就不會再那么牛角尖的為這幾個指標挖心掏肺，因為它本來就具這么的難度。
作者: 新南美白    時間: 2012-5-13 19:25
大大蝦 發(fā)表于 2012-5-13 19:03
不是叫你多看幾遍了嗎？我覺得這篇文章是挺昏昏的，多看就多少會理解多點，本人養(yǎng)蝦10多年了，還有本科的 ...

受教，復(fù)制過來好好消化。
作者: 子皓    時間: 2012-5-13 19:42
很好的資料，謝謝樓主的分享。
之前一直在糾結(jié)為什么抽出來的井水無論下多少的碳酸鈣、白云石粉、小蘇打、石灰等都不能提高總堿，現(xiàn)在總算明白了一點，收藏后慢慢消化。文化水平低沒辦法，理解能力有點差。
作者: 大大蝦    時間: 2012-5-13 19:59
建議修改標題：看了之后是否打通你的任督二脈？（沒充足優(yōu)質(zhì)海水源的多看）

{:soso_e113:}
作者: 十八子    時間: 2012-6-7 00:05
謝謝!收藏慢慢看!
作者: siry    時間: 2012-6-7 17:33
學(xué)好數(shù)理化 走遍天下都不怕是有道理的 {:soso_e179:}
作者: oscar    時間: 2012-6-7 17:46
很好的資料，收藏啦！
作者: 湛江東海蝦農(nóng)    時間: 2012-6-7 22:26
看了十遍我也不明白，既然大家都說好，那我就也說好
作者: 空運冰蝦    時間: 2012-6-7 23:25
很好的資料，收藏啦！{:soso_e181:}{:soso_e179:}
作者: 蝦兵魚將    時間: 2012-6-8 01:27
在哪里收藏阿
作者: yulee    時間: 2012-6-8 10:44
本帖最后由 yulee 于 2012-6-8 10:53 編輯

1.3.1 Ca2+、Mg2+和K+等在對蝦體內(nèi)的循環(huán)代謝
甲殼動物生長發(fā)育總是與蛻皮聯(lián)系在一起的。對蝦每隔幾天或幾周蛻皮一
次，大小增長是呈階梯式的，即在蛻皮時迅速地吸水對蝦體重增長，而蛻皮后到
下一次蛻皮前，對蝦的大小卻幾乎很少增加(Dall等，1990；張沛東等，2006)。
因此蛻皮對對蝦等甲殼動物十分重要，不僅會影響動物的形態(tài)、生理和行為變化，
為動物完成變態(tài)發(fā)育以及生長所需，還是導(dǎo)致畸形、死亡和被捕食的重要原因（王
克行，1997）。蛻皮過程是一個連續(xù)的變化過程，貫穿蝦蟹類的整個生命周期。
蛻皮周期一般可分為蛻皮間期(Intermolt stage) 、蛻皮前期(premolt stage) 、蛻皮期(molt stage)和蛻皮后期(Postmolt stage)等時期（Dall等，1990；Chang，1995）。
甲殼動物的外骨骼無機成分主要是由碳酸鈣，還有少量的鎂鹽和磷酸鹽組成
（Passano，1960；Travis，1963）。甲殼動物蛻皮后需要大量的礦物質(zhì)來鈣化新
形成的外骨骼，因此對蝦的生長過程也是鈣等離子在對蝦體內(nèi)周期性的循環(huán)代謝
過程。
研究表明，海洋蟹類在蛻皮后會丟掉身體中95%的鈣（Greenaway，1983，
1985），而且蛻皮后存儲在中腸腺內(nèi)的鈣會使新外骨骼的鈣化迅速開始。藍蟹用
于鈣化的鈣主要來源于水中，少量來自自己體內(nèi)存儲（Cameron，1985; Cameron
等，1985）。Fieber等(1982) 等報道羅氏沼蝦肝胰臟中Ca含量由蛻皮間期時
0.77mmol.g-1上升到蛻皮前期1.22 mmol.g-1，羅氏沼蝦的肝胰臟在蛻皮前會存儲一
部分鈣。Taugbøl等（1996）的研究認為螯蝦Astacus astacus外骨骼鈣化所需的
10~20%的鈣存儲于胃石中。然而Dall等（1981）研究發(fā)現(xiàn)，對蝦體內(nèi)沒有Ca2+
的貯存機制，對蝦用于外骨骼硬化所需的鈣主要是靠吸收水中的鈣離子。
甲殼動物通常將血淋巴中Mg 含量維持在低于環(huán)境中Mg 離子濃度水平（Dall
和Smith，1981）。Cheng 等（2002）報道凡納濱對蝦血淋巴中Mg 含量不受蛻皮
周期的顯著影響。但甲殼動物血淋巴中Ca 含量基本上都高于水中鈣離子濃度
（Robertson，1960b；Prosser, 1973；Funge-Smith 等，1995；Wilder 等，1998），
而且血淋巴中Ca 含量往往會隨著蛻皮周期的變化而波動（Robertson，1960a；
Greenaway，1976；Fieber 等，1982；Cheng 等，2002；Wilder，2009）。

水中鈣、鎂離子與對蝦的蛻殼和生長的影響-碩士論文.pdf

1020.26 KB, 下載次數(shù): 83
作者: yulee    時間: 2012-6-8 10:51
根據(jù)以上的研究和樓主資料的分析。

對蝦蛻殼需要的鈣應(yīng)該來自兩方面：體內(nèi)儲存的鈣和水體中的鈣濃度，這兩者影響對蝦蛻殼的整齊度、速度和鈣化的速度，嚴重影響對蝦的成活率。

因此，本人考慮認為，是否可以這樣操作：1、蛻殼期間，盡量使蝦吸收水體中的鈣儲存于體內(nèi)，則要增加水體中鈣離子的濃度，降低碳酸鈣的沉積。方法是加入鈣鹽、HCO3-和Mg++，提高堿度，降低ph值，使更多的鈣離子處于溶解狀態(tài)。2、蛻殼時和蛻殼后的鈣化期，則要盡量增加鈣離子的沉積，加快對蝦殼的鈣化。方法是潑灑石灰水，提高堿度和ph值，提高碳酸鈣的沉淀，加快蝦殼的鈣化速度，使殼迅速硬化，提高成活率。

本人愚見，請大家批評指正。
作者: lijiepascal    時間: 2012-6-8 20:00
本帖最后由 lijiepascal 于 2012-6-8 20:18 編輯

個人認為是有點小補充。如果不對還請見諒
1）在pH值為6.5時，碳酸在溶液中的量比pH值為8.2時少50倍，所以碳酸離子附著固體表面的速度大大降低。  這句話，應(yīng)該是  “碳酸根離子在溶液中的量比pH值為8.2時少50倍”。
2）正常海水（鈣= 420 ppm，pH值= 8.2，堿度= 2.5 meq/L (7 dKH)）中的碳酸鈣是大大過飽和的。也就是說，比起維持長期穩(wěn)定需要的量，溶液中已經(jīng)有更多量（其實有若干倍之多）
如果ph值是8的話，那么實際鈣離子濃度是無其它離子干擾下碳酸鈣的鈣最大溶解度的9.54倍。
作者: 樂生    時間: 2013-5-17 23:49
好料！收藏慢慢學(xué)，謝謝樓主。
作者: 北冥飄雪    時間: 2013-5-18 09:30
先收藏再說。。哈哈。。。謝謝樓主分享
作者: lurefans    時間: 2013-5-22 10:44
謝謝樓主分享這么好的資料，收藏了
作者: digitalrover    時間: 2013-6-6 00:53
感謝分享！！
作者: yanweidxj    時間: 2014-10-3 22:24
慢慢慢慢消化吧~將還給老師的知識爭取要回來~~
作者: 一片云    時間: 2014-10-8 09:11
yanweidxj 發(fā)表于 2014-10-3 22:24
慢慢慢慢消化吧~將還給老師的知識爭取要回來~~

加油！
作者: 南海大蝦    時間: 2014-11-10 23:31
很好的理論，頂
作者: 明天會更好    時間: 2014-11-21 05:38
終于知道以前管壁上為什么會那樣
作者: 南海大蝦    時間: 2014-11-21 11:43
值得仔細研究的好貼，謝謝大大蝦的分享。



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