好处 :
1) 运作原理简单及容易明白 。
2) 操作容易。
3) 操作宁静 。
坏处:
1) 固体排泄物被强行抽进砂床内﹐由于这类固体排泄物须要一段很长的时间才能被分解掉﹐或不能被分解。而且在一般的情况下是不会清洗砂床的﹐这些排泄物将会不段地被吸进砂床内而累积起来﹐日子越久﹐积聚的废物便越多﹐长此下去会为鱼缸内的生物带来潜在的危险。
2) 耗用水中的氧份 。
3) 由于在底砂过滤法中﹐带氧的海水被强迫性地抽进砂床内﹐所以寄居于砂床内的只有好氧菌﹐不能提供缺氧的环境让厌氧菌把硝酸盐 Nitrate (NO3-) 分解为氮气 Nitrogen gas (N2) 及氧气 (O2)。
氮化合物的循环
氮化合物循环的步骤﹕
氨 Ammonia (NH3) 经鱼类及其它水中生物从体内排泄出来﹐或是经由腐烂的剩余食物制做出来的﹐在 0.1mg/L 时会为鱼类带来紧张及压迫﹐在 0.2 - 0.5mg/L 时还会为鱼类做成毒害。Ammonia 在电离子状态下以 Ammonium ion (NH4+) 存在﹐是没有毒性的。两者在水中形成平衡状态﹐而且相对浓度会受到 Ammonia-Ammonium, pH 及温度而改变。
注 ﹕如 pH 值稳定在 8.3 而温度上升﹐Ammonia-Ammonium 的平衡状态会移向较为有毒性的 Ammonia 方面。提高 pH 值也会带出同样的效果。
首先好氧的硝化细菌 (Nitrosomonas﹐Nitrosococcus﹐Nitrosospira﹐Nitrosocystis) 把氨 Ammonia 氧化成亚硝酸盐 Nitrite (NO2-)﹐亚硝酸盐 Nitrite 在 5mg/L 时会为水中生物做成毒害﹐也不会像 Ammonia 因 pH 值改变而变成无毒性的。
然后亚硝酸盐 Nitrite 会被另一类好氧的硝化细菌 (Nitrobacter﹐Nitrococcus﹐Nitrospira﹐Nitrocystis) 氧化成毒性比较低的硝酸盐 Nitrate (NO3-)。高浓度的硝酸盐 Nitrate 对藻类及一部份软珊瑚是有用的﹐但在 40mg/L 时仍会为一些鱼类及无脊椎生物带来紧张及压迫。
最后硝酸盐 Nitrate 可被植物或藻类 (Algae) 吸收或最有效的经换水去除。或者经厌氧菌 (Denitrobacillus﹐Micrococcus﹐Thiobacillus﹐Pseudomonas﹐Sulfomonas) 在无氧区 (Anaerobic) 或生物石中把硝酸盐 Nitrate 分解为氮气 Nitrogen gas (N2) 及氧气 (O2)﹐氮气及氧气会溶解在水中及经由空气交换 (gaseous exchange) 回到大气当中。
酸碱值 (pH)
酸碱值 (pH) 是用来界定液体的酸碱度。pH 是来自法文 “hydrogne”﹐意思是“Hydrogen Power”。
水 (H2O) 并不是单纯的在 H2O 型式﹐它会以“氢离子 (H+)”和“氢氧根离子 OH-”存在着。
H2O←→H+ + OH-
中性液体与纯水相同﹐有微量但等量的氢离子及氢氧根离子。酸性溶液中有氢离子 H+﹐碱性液体中有氢氧根离子 OH-。实际上由于纯水中含有微量但等量的氢离子及氢氧根离子﹐所以酸性液体中也有微量的氢氧根离子﹐碱性液体中也有微量的氢离子。为简便起见﹐液体的中性﹑酸性或碱性都可用氢离子浓度表示。
在
因为氢离子浓度的数值往往很小﹐写起来不很便利﹐所以液体的酸碱值是以 pH 来表示﹐是量度液体中氢离子 (H+) 浓度的一种表示方法。
酸碱值是以“对数 (log)”来计算的﹐方程式是 ﹕pH = -log(H+)
酸碱值相差 1 表示酸碱度相差 10 倍﹔
酸碱值相差 2 表示酸碱度相差 10 的平方倍 (102)﹐也就是 100 倍；
酸碱值相差 3 表示酸碱度相差 10 的立方倍 (103)﹐也就是 1000倍﹐如此类推。
中性液体中的氢离子浓度 = 10-7﹐pH = 7。
酸性液体中的氢离子浓度 > 10-7﹐pH < 7。
碱性液体中的氢离子浓度 < 10-7﹐pH > 7。
海水的酸碱值经常维持在 8.1 至 8.4 当中﹐是非常适合海水鱼类生活的地方。但不同种类的鱼对酸碱值的高低需求各有不同﹐也有不同的适应能力﹐如在酸碱度不适合的环境里﹐鱼的眼﹑鳃及表皮有可能受到伤害。若海水鱼类生活在酸碱值低于 6 的海水中﹐鱼类开始不肯进食﹐最终会日渐消瘦而导至死亡。
增加酸碱值的方法﹕
1) 增加鱼缸内的水流及鱼缸空气的流通﹐以便带走二氧化炭。
2) 使用珊瑚骨打磨出来的砂作为底砂。
3) 使用市面上出售的酸碱值提升剂或缓冲剂。
降低酸碱值的方法﹕
1) 把二氧化炭直接打进鱼缸的水中﹐增加二氧化炭在水中的浓度。
2) 降低鱼缸内的水流及减低鱼缸空气的流通。
3) 使用市面上出售的酸碱值下降剂或缓冲剂。
二氧化炭与酸碱度的关系
炭 Carbon 是生命中一种不可缺小的元素﹐所有与炭有化学反应的都叫做有机化合物﹐而有关的生物研究便叫生物化学 Bio-chemistry。
水 H2O 并不是单纯的在 H2O 型式﹐它会以 H2O ←→ H+ + OH- 存在着﹐一部份的氢离子 (H+) 及氢氧根离子 hydroxyl (-OH) 会跟其它水中的份子结合﹐其中一种就是“二氧化炭 Carbon Dioxide (CO2)”了。
二氧化炭 Carbon Dioxide (CO2) 是可以自由地溶解进水中﹐当 H2O 与 CO2 结合后便会产生“碳酸 Carbonic acid (H2CO3)”。
H2O + CO2 ←→ H2CO3
碳酸 (Carbonic acid) 以自由的氢离子 (H+)﹐“碳酸氢根 bicarbonate (HCO3-)”及“碳酸根 carbonate (CO3=)”以平衡状态存在着。
H2CO3 ←→ H+ + HCO3-
H2CO3 ←→ H+ + H+ + CO3=
由于释放出氢离子﹐所以酸碱值 (pH) 便会因水中的二氧化炭相对浓度高低而被改变。所以二氧化炭浓度越高﹐酸碱值便越低﹔二氧化炭浓度越低﹐酸碱值便越高。
在海洋中﹐二氧化炭释放带酸性的氢离子 (H+) 及被碳酸氢根 bicarbonate 的吸收处于平衡状态﹐所以海水的 pH 经常维持在 8.1 至 8.4 当中。
水温 (Water Temperature)
首先要说水的比热 (Specific Heat capacity)﹐由于水的比热 (Specific Heat capacity) 很高﹐那就是说水的水温并不会有急速的改变。因为水能吸收或释放大量的热﹐而水温可以有相对细的改变。水容量越大﹐比热就越大﹐水温的改变就越小。相反﹐水容量越细﹐比热就越细﹐水温的改变就越大。
在大自然里﹐温度会随着四季改变而有所升高及下降。海洋拥有极大的水容量﹐比热大﹐所以海水的温度能够长期保持稳定。可是我们并不可能在家中放置这么巨大的鱼缸﹐所以鱼缸的水容量细﹐比热细﹐所以鱼缸的水温会随着环境温度而改变。大的鱼缸﹐比热比较大﹐水温改变比较小。细的鱼缸﹐比热比较细﹐水温改变比较大。
水温高并不会直接导致鱼的死亡﹐但是鱼并不能承受及适应急速的水温改变。当水温突变时 (一日内相差2℃)﹐鱼会受到压力﹐减小黏液分泌﹐令鱼表外黏膜的保护功能降低﹐因此鱼会容易受到其它天然灾害所感染(如病毒及细菌)而导致死亡。
水温改变﹐还会影向水的溶氧量 (Dissolved Oxygen)。水温越高﹐水的溶氧量越低。水温越低﹐水的溶氧量越高。
溶氧量 (Dissolved Oxygen)
研究显示﹐热带水域的海水溶氧量比寒冷水域的海水溶氧量为低。水温越高﹐水的溶氧量越低。水温越低﹐水的溶氧量越高。所以高水温还会降低水中的溶氧量﹐而鱼的鳃盖开合速度也会变得快来吸取足够氧份。
鱼生活在水中﹐是依靠鳃在水中吸收氧份﹑释放二氧化炭﹐不能像我们可以直接从空气中得到氧份﹐牠们所需的氧份全部都要经由水来提供﹐水的溶氧量就变得十分重要了。
水中的氧份被吸取后﹐溶氧量便会下降﹐必须要与空气进行气体交换 (Gasses Exchange) 来保充﹐而这个过程只会在水与空气的接触面进行。在静止而没有水流下﹐上层的水会有比较高的溶氧量﹐因为可经由与空气接触来保充。由于没有保充﹐底层的水会有比较低的溶氧量。所以水流也变得十分重要了﹐水流把新鲜的氧份由上层带到下层﹐令底层的生物也得到氧份。
