Про воду в акваріумі у загальному

Вода в акваріумі. Постійна та змінна жорсткість. Показники рН. Підміна води в акваріумі

Після ознайомлення з загальними характеристиками води виникає питання: яка вода придатна для акваріума?
Кожна книга по акваріумістиці містить рекомендації стосовно бажаних в акваріумі параметрів води, за яких риби і рослини зможуть добре почуватися і дійсно розважити господаря своєю красою. Серед порад початківцям часто зустрічається фраза: «щотижнева підміна води становить 10%». Що це означає? Яку воду і куди слід доливати?
Більшість наших акваріумних мешканців, особливо екзотичні екземпляри водної флори і фауни, перш ніж їхні далекі пращури вперше потрапили в акваріум, жили в природньому середовищі інших кліматичних зон. Звісно, параметри води, її основні якісні показники в тропіках різняться від таких у водоймах середньої полоси. Але нам необов’язково вичерпувати тропічні річки аби наповнити їхньою водою акваріуми і створити їхнім мешканцям комфортні умови. То яка ж альтернатива?

Жорсткість води
Найважливішій показник для характеристики акваріумної води – її жорсткість. Під жорсткістю мають на увазі сукупність фізичних та хімічних властивостей води, що мотивовані наявністю у ній розчинених солей та лужноземельних металів. Здебільшого мова іде про солі кальцію та магнію (Ca, Mg). Якщо масова частка цих солей у воді значна, то вона називається жорсткою, а якщо мала – м’якою або середнє-жорсткою.
Жорсткість води також визначається як постійна – некарбонатна жорсткість, та тимчасова – карбонатна.
Карбонатна жорсткість (тимчасова) викликана вмістом гідрокарбонатів магнію та кальцію (Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2). Ці сполуки нетривалі і при кіп’ятінні легко випадають в осад, звідки виникло поняття тимчасового вмісту їх у воді.
Некарбонатна жорсткість (постійна) пов’язана з вмістом тривалих хімічних сполук: хлорідів і сульфатів магнію і кальцію (MgSO4, CaSO4, Cac12, MgC12). При кип’ятінні вони не випадають в осад, лишаються в воді. Раніше жорсткість води вимірювалася в німецьких градусах (градус dH).
Зараз спосіб вимірювання жорсткості вдосконалився: обчислення здійснюється, виходячи з розрахунку суми гідроокислів та окислів лужноземельних металів на 1 літр води, іншими словами, розраховується концентрація іонів магнію і кальцію. За одиницю виміру прийнято ммоль/літр.
1 градус dH = 10 мг/л СаО (окис кальцію).
1 ммоль/л = 56,08 мг/л СаО.
Жорсткість води дорівнює сумі окислов і гідроокислов лужноземельних металів. Сума окислов та гідроокислов лужноземельних металів = іони кальцію ммоль/л + іони магнію ммоль/л. Іони кальція ммоль/л + іони магнію ммоль/л = карбонатні іони окислов і гідроокислов лужноземельних металів ммоль/л + некарбонатні іони окислов і гідроокилов лужноземельних металів ммоль/л.
В багатьох довідниках з акваріумістики використовують старі позначення жорсткості води, в більш пізніх виданнях можливо зустріти нові позначення, тож, необхідно розуміти, яким чином вони співвідносяться.
Співвідношення понять:

• Загальна жорсткість води – сума окислов і гідроокислов лужноземельних металів;
• Кальцієва жорсткість води – вміст іонів кальцію у воді у відсотках;
• Магнієва жорсткість – вміст іонів магнію у воді у відсотках;
• Карбонатна жорсткість води – вміст у воді карбонатних іонів окислов та гідроокислов лужноземельних металів;
• Некарбонатна жорсткість води – має на увазі некарбонатні іони окислов та гідроокислов лужноземельних металів.

Наведемо визначення жорсткості води, що використовуються у міжнародній практиці акваріумістики:

• Дуже м’яка вода – від 0 до 4 градусів;
• М’яка вода – від 5 до 8 градусів;
• Середньо-жорстка вода – від 9 до 12 градусів;
• Жорсткувата вода – від 13 до 18 градусів;
• Жорстка вода – від 19 до 30 градусів;
• Дуже жорстка вода – від 30 та вище (по dH).

В іноземній літературі часто наводяться показники жорсткості воді, що виміряні у місцевих градусах (так, уніфікованої системи немає, і під час перекладу праць з акваріумістики багато хто про це забуває). Отже:
1 німецький градус дорівнює:

• 1,25 еН (англійський градус);
• 1,78 fН (французький градус);
• 17,8 usH (американський градус);
• 7,15 suH (СНГ).

1 англійський градус дорівнює:

• 0,798 dH (німецький градус);
• 43 fH (французький градус);
• 14,4 usH (американський градус);
• 5,70 suH (СНГ).

1 французький градус дорівнює:

• 0,56 dH (німецький градус);
• 0,702 eH (англійський градус);
• 10,2 usH (американський градус);
• 4,0 suH (СНГ).

1 американський градус дорівнює:

• 0,056 dH (німецький градус);
• 0,070 eH (англійський градус);
• 0,1 fH (французький градус);
• 0,4 suH (СНГ).

1 російський градус (СНГ) дорівнює:

• 0,14 dH (німецький градус);
• 0,111 eH (англійський градус);
• 0,078 fH (французький градус);
• 0,0078 usH (американський градус).

Потрібно зазначити, що під час визначення жорсткості води у хатніх умовах, багато акваріумістів користуються спрощеним лабораторним методом тестування. Показники цього метода не завжди вірні, оскільки це дослідження виявляє лише загальну жорсткість води – індикатори показують сумовану кількість солей у воді без розподілу на тривалу і нетривалу.
Якщо ж виконувати роздільне тестування на карбонатну та некарбонатну жорсткість (тимчасову та постійну) можна помітити, що показник тимчасової жорсткості може виявитися вищім за загальний. В цьому насправді немає нічого дивного, оскільки індикатори, що використовуються при проведенні аналізу, виявляють і інші солі, які не визначаються при підрахунку загальної жорсткості: бікарбонат натрію, наприклад).
Тимчасова жорсткість знижується шляхом кіп’ятіння води, як вже зазначалося вище. Постійну жорсткість можливо зменшити за допомогою іонообмінного пристрою.

Кислотність води

Другий, дуже важливий показник води, що має враховуватися акваріумістом, це кислотність. Позначається він рН і виражає вміст у воді кислот та кислотних основ.
При вимірюванні рН за нуль береться дистильована вода, оскільки у такій воді кількість молекул кислоти дорівнює кількості кислотних основ. Про таку воду кажуть, що вона рН нейтральна.
Тож, зупинимося більш детально на тому, як відбувається вимірювання та обчислення значення рН для води.
Хімічна формула води – Н2О, де Н (+) – це катіони (частинка з додатнім зарядом, іон водню), а ОН (-) – це аніони (від’ємно заряджені частинки або іони гідрокислу).
Будь-яка вода вміщує певну кількість молекул (не всі), що розбиті на катіони та аніони. Постійний показник вмісту катіонів та аніонів у літрі води дорівнює 10¹⁴ моль/л. Як вже було сказано вище, рН-нейтральна вода містить рівну кількість катіонів та аніонів, показник вмісту іонів в такій воді буде дорівнювати 10⁷ моль/л, т.е. у ній міститься 0,0000001 додатньо заряджених іонів водню і стільки ж від’ємно заряджених іонів гідроокисла. Число 0,0000001 г. іменується показником рН (Pandus Hydrogenil), але це число дуже незручне для використання в обчисленнях, тому у науковій спільноті і акваріумістиці прийнято писати від нього лише логаріфм, тобто «7». Саме його ми бачимо в будь-яких табличних даних і рекомендаціях: рН 7. Якщо рН більше за 7 – вода є лужною, тобто, аніонів у ній більше; якщо рН менше за 7 – кислою, бо катіонів більше.
Досліди свідчать, що води водойм умеренного клімату, у більшості випадків, слабо-лужні (за виключенням болотних вод), води тропіків та субтропіків навпаки – кислі (за виключенням озер Центральної Африки: Танганіка – рН 9; Ньяса – рН 8,4; Рудольф – рН 10).
Визначити показник рН в домашніх умовах не складно навіть для акваріуміста-початківця: у більшості зоомагазинів продаються спеціальні тестери-індикатори, використання яких не потребує особливих навичок. Індикатор опускається в акваріум з водою і змінює колір. Від того, якого саме кольору набуде індикатор, залежить визначення характеристик води. Це відбується шляхом його порівняння зі шкалою кольорів.
Певну складність являє тестування водопроводної води, а також води з низьким вмістом солей (в такому випадку показники тесту важко піддаються визначенню). Проблема води з низьким вмістом солі полягає в тому, що вона активно поглинає вуглекислий газ з повітря, що перешкоджає тестуванню (навіть найменший відсоток вмісту СО2 у воді змінює показник по рН, навіть дистильована вода при температурі 15 градусів тепла в рівновазі з вуглекислим газом дає показник рН=5,7.
Дієвий метод підвищення рН води – додавання певної кількості харчової соди або можливо використати торф’яний фільтр, або застосувати торумін (або інші препарати гуміну).
Якщо ви збираєтеся завести в акваріумі рідкісних риб або молюсків, природнім ареалом мешкання яких є водойми з солоною водою, то постане інша проблема – як води підсолити у домашніх умовах. Для цього береться 1 чайна ложка солі із гіркою, що відповідає 15 грамам, на 10 літрів води. Сіль потрібно розчинити у склянці води, і, не перериваючи повільного помішування, додати в акваріум. Для найкращого розчинення і розмішування більш солоної води у менш солоній, краще додавати солону воду невеликими порціями – тоді гарантовано відбудеться рівномірне розподілення солі в усьому об’ємі акваріума.

Електропровідність води в акваріумі

Значущім показником для акваріумної води є електропровідність. Особливо цей параметр впливає на клімат у нерестовому акваріумі. Вимірюється він транзисторним тестером.
В природі є дуже мало води, що не проводить струм, але конкретні показники є дуже важливими: вони допомагають визначити вміст електроліту в воді (осмотичне співвідношення). Електроліти напряму впливають на функцію розмноження риб та інших водних організмів.
Вимірювання електропровідності здійснюється за температури 20 градусів Цельсію. Якщо температура досліджуваної води відрізняється від 20 градусів, то на тестере потрібно виставити потрібне значення, оскільки цей показник змінюється в залежності від температури.
Отже, наводимо дані вимірювання електропровідності води, отримані за різних температур:

• 15⁰ – коефіцієнт електропровідності по відношенню до 20⁰ становитиме 1,132;
• 16⁰ – 1,95;
• 17⁰ – 1,071;
• 18⁰ – 1,046;
• 19⁰ – 1,023;
• 20⁰ – 1,000;
• 21⁰ – 0,979;
• 22⁰ – 0,958;
• 23⁰ – 0,937;
• 24⁰ – 0,919;
• 25⁰ – 0,901;
• 26⁰ – 0,840;
• 27⁰ – 0,810;
• 28⁰ – 0,790;
• 29⁰ – 0,770;
• 30⁰ – 0,750.

Наведені дані допомагають правильно розрахувати електропровідність води та визначити вміст електроліту (ми бачимо, що при зміні температури на один градус Цельсію вміст електроліту змінюється приблизно на 2%).

Чому це так важливо саме для нерестових акваріумів? Справа в тому, що риб’яча ікринка складається з клітин, що захищені дуже тонкою оболонкою. Ці клітинки збагачені всіма необхідними солями та мінералами, що визначають здоровий розвиток ембріона, розчиненими у внутрішніх водах. Тоненька зовнішня оболонка не може повністю виключити вплив навколишнього середовища на вміст ікринки, між нею та акваріумною водою відбувається постійний обмін речовинами. Якщо вода в акваріумі не відповідає природнім параметрам води, у який розповсюджений окремий вид риб, не містить корисних для їхніх ікринок мінералів та солей, то розмноження унеможливлюється. Придивившись ретельно до ікри, що опинилася в умовах, непридатних для її існування, можна помітити, що вона змінює колір, може збільшуватися або зменшуватися. Така ікра мальків не дасть.
Ось чому саме в нерестовиках умови утримання риб мають максимально бути наближеними до природніх. Досягти цього можливо шляхом змішування води, що різниться за істотними параметрами, та використанням хімічних препаратів. Велике значення має чітке додержання правил догляду за певним видом тварин (саме через різні вимоги до параметрів води багато видів риб та ракоподібних несумісні в одному акваріумі, навіть якщо вони не їдять один одного і не вступають у сутички).

В акваріумі постійно відбувається хімічний процес утилізації відходів живих організмів: перегнивання відумерлих листків, фекалій риб, решток корму. Всі органічні решки, окислюючись, перетворюються на отруйні речовини, що погіршують умови життя акваріумних мешканців. У природніх умовах ця перешкода долається водоймами самотужки – наша планета є витривалою до спроб змінити її. Відбувається самоочищення. Але це можливо тільки тоді, коли вода насичена киснем, а щільність населення досить незначна. В хатніх умовах вам доведеться докладати спеціальних зусиль, аби підтримувати воду в акваріумі у стані, безпечному для риб: створити циркуляцію води, насичення киснем, фільтрацію.

Азотний цикл

Небезпечним продуктом розкладу органіки в акваріумі є аміак (NH4). Це – найбільша отрута, що риби виробляють самі для себе. Звісно, вона є в кожному акваріумі, де є щось, крім керамічного палацу.
Аміак утворюється на першій стадії розкладу органічних решток. Він має характерний, неприємний запах. В наслідок наявності аміаку у воді змінюється кислотно-лужний баланс: рН підвищується. Вода стає отруйною для риб.
Для контролю вмісту аміаку в акваріумі в зоомагазинах можливо придбати тестові набори. Якщо випробування довели наявність аміаку в акваріумній воді у шкідливих для риби концентраціях (певний вміст аміаку буде в будь-якому разі), потрібно частково замінити воду: долити воду з низьким рН. Якщо зробити це вчасно, отруєння мешканців можливо усунути. Для того, щоб запобігти аміачному отруєнню у густо населеному акваріумі, потрібно використати біологічний фільтр.
Купити акваріумні фільтри в Києві в інтернет-магазині.
На другій стадії розкладу органічних решток аміак перетворюється на нітрити (NO2), а згодом, при подальшому окисленні – у нітрати (NO3). Утворення цих продуктів має назву «нітрифікація». Нітрити так само отруйні для живих істот, як і аміак. Їх вміст зменшується шляхом підмін води.
Нітрати є кінцевим продуктом нітрифікації, з акваріумної води вони видаляються дуже важко. Але в невеликих концентраціях вони безпечні. Контролювати вміст нітратів можливо за допомогою регулярних підмін води або іонообмінних смол.

Як правильно проводити підміну води?

Більше про фільтрацію в акваріумі можливо прочитати тут

Нормально підмінювати воду в акваріумі один раз на період у 8 – 14 днів (якщо вам не рекомендовано інше з огляду на якість особливі обставини). Бажано використовувати воду підготовану, тобто, жорсткість, рН та температуру води, що її планують долити в акваріум, потрібно узгодити з параметрами старої води.
Частіше для підмін береться вода з водогону. Бажано дізнатися її технічні характеристики (жорсткість, рН, вміст окремих мінералів, рівень вмісту хлору тощо). Напряму з крану навіть дуже гарну воду лити в акваріум небажано. Краще дати їй постояти у відкритій ємності кілька діб, і вже після цього долити в акваріум. Коли вода доливається надто швидко, вона встигає по дорозі прихопити велику кількість атмосферного повітря. Ви можете діагностувати цей факт по бульбашках, що утворилися на стінках акваріуму. Але не поспішайте радіти з того, як швидко, дешево і легко вам вдалося наситити воду киснем: завеликий вміст атмосферних газів у воді акваріуму може спричинити в риб важке захворювання – газову емболію. Ззовні вона виявляється, у тому числі, у здутті живота, порушенні координації. Може мати летальні наслідки.
Обов’язково враховуйте, що після підміни води у акваріумі знижується не тільки концентрація шкідливих азотних домішок, але й добрив та харчових добавок, тому не забувайте поновлювати їх.
Чим частіше і дрібніше ви підмінюєте воду, тим природніше це для акваріумної біосистеми.

Кисень в акваріумі

Деякі акваріумісти люблять повторювати «Кисню забагато на буває». Але це не зовсім вірно.
Кисень (О2) – летючий газ без кольору та запаху, невидимий оком. Його вміст у воді напряму залежить від її температури: чим вода тепліша, тим інтенсивніше з неї зникає кисень. В природніх водоймах, де насичення киснем відбувається за рахунок контакту з атмосферним повітрям, збагаченим киснем є тільки поверхневий шар. На глибині вміст кисню значно менший.
Якщо в вашому акваріумі багато рослин, або вони займають основне місце, кисню в воді буде достатньо: рослини виробляють його, як сторонній продукт фотосинтезу. Особливо це стосується акваріумів з невисокою температурою води. Якщо додатково здійснювати їх аерацію, це може викликати перенасичення киснем за зникнення з води вуглекислоти, що також приймає участь у хімічних процесах акваріума.
У таблиці наведені показники вмісту кисню у воді (мг/л), що є нормальними, в залежності від температури:

• 0⁰ – 14,2;
• 6⁰ – 12,1;
• 12⁰ – 10,0;
• 18⁰ – 9,2;
• 24⁰ – 8,2;
• 26⁰ – 8,0;
• 28⁰ – 7,7;
• 30⁰ – 7,5;
• 32⁰ – 7,3;
• 34⁰ – 7,1;
• 40⁰ – 6,6.

Виходячи з наведених даних легко можливо підрахувати, що проводити додаткову аерацію корисно для акваріумів з підвищеною температурою утримання мешканців: нерестових, карантинних. Відомості про зміни концентрації кисню в воді в залежності від температури варто враховувати при проведенні регулярних підмін.
За кількістю кисню у воді можливо стежити за допомогою спеціальних індикаторів, що продаються в зоомагазинах.
Окрім кисню в акваріумній воді розчинено ще один важливий компонент – вуглекислота. Особливе значення вона має для рослин.
В багатьох спеціалізованих книжках рекомендовані добавки вуглекислоти для рослин записані у вигляді хімічних формул, що важко сприймається початківцями. Тому ми спробуємо допомогти і дещо прояснити з цього питання.
Отже, хімічні позначення розшифровуються так:

• С – Вуглець;
• СО – окис вуглецю, або – угарний газ;
• СО2 – двуокис вуглецю, або вуглекислий газ; саме він потрібен рослинам для правильного розвитку; ця хімічна сполука не має кольору, запаху; міститься у багатьох підживлюючих добавках для рослин.
• Н2СО3 – вуглецева кислота, що являє собою розчинений у воді двуокис вуглецю. Вуглецева кислота є слабкою, легко розпадається на іони; у воді з водогону її практично немає – там її знищують штучно з метою збереження системи від впливу кислотних рештків.

Вуглекислий газ у воді

Природня вода завжди містить вуглекислоту в вільній або зв’язаній формі. Вільна вуглекислота вступає в реакції з лужними металами і з’язує їх у карбонати.
Додаткова подача вуглекислоти в акваріум проводиться за допомогою диффузора – приладу для підживлення рослинного акваріума вуглекислим газом. Процес засвоєння (асиміляції) вуглецевої кислоти рослинами відбувається лише під дією променів світла. Якщо асиміляція відбувається коректно, на листках з’являються манюсенькі бульбашки кисню. Якщо подати в акваріум забагато вуглекислоти, то рН різко знизиться, а тварини відчують кисневе голодування.
Якщо в акваріумі забагато вуглекислоти, то на листках рослин з часом з’являться вапнякові відкладення (бікарбонатна асиміляція, або біогенне відкладення вапняку). Особливо швидко процес проходить у акваріумах з жорсткою водою (карбонатна жорсткість) при інтенсивному освітленні.
Нестача вуглекислоти провокує зворотні порушення. Рослини починають поглинати бікарбонати, що за достатньої кількості вуглекислоти ними зазвичай не асимілюються. Процес поглинення відбувається на нижньому боці листків, а на верхню сторону рослина виділяє гідроокис кальцію (Са(ОН)2), що призводить до зниження карбонатної жорсткості води, підвищенню значень рН. Ззовні це виглядає як сірий наліт на поверхні листка, що звернута до світла. На дотик листя стає жорстким, мучнистим.
Для рослин пом’якшення води є шкідливим, їхній ріст уповільнюється. Для вдалого утримання рослин у м’якій воді рекомендується застосування спеціальної добавки, що вміщує СО2, в суворо дозованій кількості. Підживлення проводиться виключно зранку, або перед ввімкненням освітлення, оскільки асиміляція вуглекислоти проходить тільки вдень. Вночі підживлення не застосовується.