介紹
由於天然海水的複雜性與不穩定性,在實驗室進行某些物理化學測定或者生物培養實驗時,常採用人工配製的海水代替天然海水。人造海水不含懸浮物、有機物和生物物質,它是模擬常量組分(有時也包括營養鹽或特殊需要的其他物質)的濃度,用無機鹽類準確配製的。國外一些水族館常採用Backhaus人造海水配方製備人造海水飼養海產生物。經試驗,這種人造海水已成功飼養了許多魚(但對於水母、珊瑚以及真蛸等無脊椎動物飼養未經試驗)。目前也有些國家採用“人工快速海鹽”配製人造海水,這種人造海水保留了天然海水中的有機物質等於天然海水很相似,可以成功地用語飼養海洋生物 。
主要原理
人造海水是接近似於海水的離子組成、滲透壓和pH而配製的,有赫布斯特(Herbst)和范特霍夫(Vant Hoff)等配方。因為海水滲透壓可隨地區而異(地中海沿岸的滲透壓比日本太平洋沿岸、美國大西洋沿岸的要高),所以人造海水也要根據地區使用不同的滲透濃度。在製備人造海水時,通常先製成與海水等滲透濃度的NaCl、KCl、CaCl、MgSO(MgCl)溶液,然後再把這些溶液按適當溶量比進行混合,這時如改變混合比,假定去掉某一成分,就可用以研究海水中特定金屬離子的生理作用。
迄今為止,人類發現海水含有80 多種元素,但含量大於15mg/ L 的元素不過15 種,其中以鈉、鉀、鎂、鈣、氯、硫酸根、碳酸根等離子含量較多,同時含有多種營養元素如:P 、N、Si 等和微量元素如:B 、Br 、Mo 、I 等,這些元素以各種無機物和有機物的形式存在於海水中,但無論怎樣,依據Marcet 原則:儘管海水的總鹽度,或鹽度是可變的,但主要組分的比值卻幾乎保持恆定。根據這一原則,以海洋化學、化學平衡和電解質理論為指導,根據國際標準海水常量組分,精確計算海水各組分,並運用生物化學的方法添加微量元素和有機營養成分,配製的海水穩定、溶解性好,溶解後液體透明,不會出現絮凝物,不出現CaSO、CaCO 和Mg (OH)沉澱,保持pH值在8. 2~8. 3 之間、KH 值在7dkh~10dkh ( degree carbonate hardness) 之間的人造海水。
配製技術
人造海水在配製過程中不要採用金屬容器,以後換水時可採用玻璃缸,塑膠或非金屬容器。人造海水必須在使用前24—48小時調配好 。
配製步驟
在海水魚水族箱中放好水源,依據水的數量計算出所需人造海水鹽的數量, 將人造海水鹽直接溶解於水族箱中,然後啟動充氧設備和水質循環過濾設備,這樣水族箱中的水就變成了人造海水。剛配製的人造海水,水質不穩定,水色也比較混濁,應每隔12 小時對水質進行一次測量,通過兌 水或增加海水鹽的方法,將人造海水的比重維持在1.022—1.023。一般 48小時後,水族箱中的水色澄清水質穩定。採用水質測試劑,努力將人造海水調整到合理的範圍內。 海水觀賞魚的水族箱中,人造海水的生化過濾系統一般需要15天 到一個月左右,才能正式運轉。因此 海水魚的飼養應該在一個月後才可 進行。海水魚的放養數目應由少漸多,只有當水質的生化過濾系統完全啟動後,海水魚的放養數目才能穩定下來。人造海水配製好後,可用一條線將水面位置標出,以方便日後的換水工作。
關鍵技術要求
高質量、接近於純天然的人造海水的配製必須要解決以下幾個關鍵技術:
(1) 由於配製人造海水使用的原料為鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽、鈉鹽和硫酸鹽等,這些鹽混合會發生化學反應,如鈣與硫酸根易發生反應產生硫酸鈣沉澱,從而影響海水的組分。因此,要根據這些鹽的特點,製備成穩定的、可溶性的無機鹽,就必須嚴格把握這些原料的加工工序,防止產生CaSO、CaCO和Mg(OH)沉澱,從而提高人造海水的品質和檔次。
(2) 天然海水中含有許多微量元素和營養元素,這些元素有很多是陸地岩石的風化產物經大氣和雨水、江河水輸送到海洋里的礦物質,這些礦物質中有些是海洋生物生長和繁殖不可缺少的。如 Fe 元素在海水中通常以Fe 和Fe 存在,鐵的存在使海洋生物的顏色更加鮮亮,它不僅是海水水族箱中生物退化的重要觸媒劑,而且也是單細胞蟲黃藻所需要的營養鹽。我們不能簡單地將含有這些微量元素的物質直接添加到海水中,這會影響海水的透明度和組分。因此,我們基於微量元素來自於岩石風化這一規律,採用從貝殼、麥飯石、火山灰等天然物質中提取這些微量元素,並且使這些元素在人造海水中以各種離子或離子對的形式存在,使人造海水更接近於天然海水。
(3) 保持人造海水的pH 值在8. 2~8. 4 的最佳值。由於pH 值在8. 2~8. 4 之間的海水,最適宜海洋生物生長,因而必須採取獨特的處理方法添加CO、HCO和CO以防止沉澱物生成,維持pH 值穩定,防止pH 值降低。從而獲得適宜海洋生物生存的最佳pH 值,同時控制KH 值在7dkh~10dkh 之間。
(4) 抑制細菌病毒的產生和生長是觀賞魚類養殖的重要環節,我們特別的添加了一種納米材料做水質淨化劑,以阻止人造海水中因觀賞魚類的攝取物、排泄物等有機質造成的細菌繁殖和海水富營養化的形成。
淡水水質要求
(1)水質清新,無污染,浮游生物量極少,透明度在150公分以上。如水質偏濃,則在配製海水後由於水中浮游生物的大量死亡,水體中的氨氮和亞硝酸鹽的含量急驟上升,引起幼體的大量死亡。
(2)如採用自來水,則需加8PPM大蘇打予以除氯。
(3)如採用深井水,則需對深井水進行各類元素含量的檢測,並按檢測結果調改海水配方。
注意事項
(1)配製海水時,溶解海鹽的容器不要用金屬容器(鋁鐵等都不可以用),一方面易對容器造成腐蝕,另一方面引起反應後會改變海水的離子成份。
(2)剛配製好的海水會出現比較渾濁的情況,屬於正常現象,水位達到後即可開啟循環系統,消除渾濁。
(3)海水缸的過濾系統要比淡水魚相對較大,增加過濾系統的水體可以更好的保持水質穩定 。
海水鹽度檢測
(1)海水比重計:可用海水鹽度與比重的簡易換算式計算。
(2)折光海水鹽度計:可直接讀出鹽度,但需據室溫進行校正後讀取。
不同的水生生物的生活的海洋環境不同,因此在養殖時使用的人造海水的配方也不同。下面是一個養殖蝦的人造海水配製過程。 海水配製的主要成份:食鹽 、硫酸鎂、硼酸、氯化鈣、氯化鉀、 溴化鉀及其它微量元素。海水鹽度為12-14‰。
配方
Mocledon人造海水(鹽度:33.4%)
名稱 | 分子式 | 單位:g/L |
氯化鈉 | NaCl | 2.260 |
硫酸鎂 | MgSO | 3.248 |
氯化鈣 | CaCl | 1.153 |
碳酸氫鈉 | NaHCO | 0.198 |
氯化鉀 | KCl | 0.721 |
溴化鈉 | NaBr | 0.058 |
硼酸 | HBO | 0.058 |
矽酸鈉 | NaSiO | 0.0024 |
矽酸鈉 | NaSiO | 0.0015 |
磷酸 | HPO | 0.002 |
六氯化二鋁 | AlCl | 0.013 |
氨 | NH | 0.002 |
硝酸鋰 | LiNO | 0.0013 |
意義
配製人造海水在科研、養殖、生活上有重要的意義。解決了天然海水成分複雜與不穩定的問題,在養殖上有重要套用,如利用海水晶在河口或低鹽度地區進行海產品養殖。科研上,在製備人造海水時,通常先製成與海水等滲透濃度的NaCl、KCl、CaCl、MgSO(MgCl)溶液,然後再把這些溶液按適當溶量比進行混合,這時如改變混合比,假定去掉某一成分,就可用以研究海水中特定金屬離子的生理作用。例如改變水中的鈣、鎂、鉀離子濃度,研究羅氏沼蝦蚤狀幼體的行為。結果表明鈣、鎂、鉀離子在水中存在一定的濃度,可以完善羅氏沼蝦蚤狀幼體的行為。得出結論:養殖業者不應忽視水中鈣、鎂、鉀離子。在生活方面,內陸城市依靠人造海水滿足海鮮養殖的需要,所制的人造海水成本低廉,且適合海鮮養殖,取得了較大的經濟效益。同時,滿足海產品的長途運輸,酒店、賓館、水族館、家庭等養殖海洋生物的需求。 但是,人造海水配製製劑如海水晶,曾被不法商販利用謀利,在人造海水的發展過程中,我們要儘量避免此類問題的發生。