Аквариумная вода

Добавил статью: Роман

Дата: 2011-08-17

Аквариумная вода

Нестандартное решение

С. ТЮРЮКОВ г.Москва

Успех содержания и разведения обитателей аквариума во многом зависит от химического состава используемой воды. Поскольку в наших источниках водоснабжения он чаще всего не соответствует тому, к которому гидробионты привыкли у себя на родине, аквариумисту приходится регулярно заниматься формированием и стабилизацией гидрохимических параметров комнатного водоема, используя в том числе и специальные химические препараты, в изобилии появившиеся на прилавках зоомагазинов. Однако результаты не всегда радуют аквариумиста. Это может быть вызвано как низкой эффективностью некоторых готовых составов, так и непродуманным их применением.

Чтобы иметь ноле для экспериментов и грамотно подойти к вопросам влияния на параметры воды в аквариуме, я решил проштудировать специальную литературу с целью хотя бы в общих чертах разобраться в том, как формируется состав воды в природе. Вот что удалось выяснить. Состав природных вод весьма сложен, формирование его тесно связано со свойствами подстилающей поверхности, которые обусловлены характером почв, материнских и осадочных горных пород. Соприкасаясь в своем круговороте с различными минералами, природные воды включают в свой состав значительное число ингредиентов, жизненно важных для обитающих в них животных и растений. С другой стороны, в результате постоянного воздействия воды на горные породы идут процессы ах физического, химического и биологического выветривания, сопровождающиеся образованием солей,окисей и гидроокисей металлов, а также глинистых минералов,накапливающихся в осадочных породах.
Глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, глауконит, вермикулит и др.) относятся к подклассу листовых (слоистых) силикатов и алюмосиликатов. К этому подклассу относятся также слюды (биотит, мусковит, флогопит) и другие минералы. Они входят в состав почв и многих осадочных пород - глин и суглинков, песчаников и супесей, лесса, латеритов и бокситов, а также озерно-речных и морских плов.

Большинство глинистых минералов представляют собой тонкозернистые агрегаты, состоящие из чешуек (реже волокон) размером менее одного микрона с хорошо выраженными свойствами ионного обмена и сорбции, то есть они способны как поглощать из растворов, так и выделять в них различные органические и неорганические вещества. Благодаря этим свойствам, а также широкому распространению глинистые минералы и включающие их породы играют важную роль в формировании гидрохимического режима природных вод.
Первый этап формирования состава вод проходит в почве при активном влиянии ее минеральных, органических и биологических составляющих.

Одной из характеристик почвы является ее поглотительная способность. Она важна как для предохранения элементов питания растений от вымывания, так и для очистки вод от загрязняющих веществ. Поглотительную способность обеспечивают главным образом коллоиды почвы-частицы размером не более одного микрона. Значительную часть этих частиц составляют глинистые минералы, которые совместно с гумусом оказывают влияние и на создание пористой, водопрочной комковатой структуры, обеспечивающей плодородие почвы, а также ее способность удерживать воду, одновременно пропуская большие массы ее через некапил-лярные промежутки. При этом кальций поглощается почвой сильнее магния, а магний сильнее калия и натрия, биогенные элементы и микроэлементы усваиваются высшими и низшими растениями. Поэтому подпочвенная вода обычно обладает невысоким качеством, так как имеет несбалансированный солевой состав и содержит много органики.

Фото график

Далее вода медленно перемещается в многометровом подпочвенном слое грунта и при активном участии глинистых минералов очищается от органических веществ, одновременно поглощая натрий, калий, кальций, магний, фосфор, а также целый ряд микроэлементов, образующихся в результате выветривания породы. Глинистые минералы либо поглощают вещества (если их концентрации в растворе велики), либо выделяют их (если концентрации малы). В итоге вода приобретает сбалансированный состав, т.е. включает умеренные количества кальция, магния, натрия, биогенных элементов и микроэлементов. Поэтому, в отличие от подпочвенных вод, грунтовые обычно обладают питьевым, а иногда и лечебным качеством.

Поступая в водоемы, грунтовые воды несут с собой биогенные элементы (азот, фосфор и др.), а также микроэлементы (железо, кремний, кобальт, никель, марганец, медь, цинк, стронций и др.). Биогенные элементы имеют особое значение для питания фитопланктона и высшей водной растительности. Микроэлементы также существенно влияют на развитие растительных и животных организмов. Причем для микроэлементов характерна высокая биологическая активность, то есть способность в малых дозах оказывать сильное биохимическое воздействие. Их недостаток или избыток приводит к патологии в развитии, к отравлениям организма и нередко к его гибели. Активный солевой обмен свойствен не только растениям. Захват различных ионов клетками поверхности тела играет существенную роль в минеральном питании многих водных животных. Например, высшие раки поглощают из воды растворенный в ней кальций, цинк. Рыбы (карповые, осетровые) поглощают через поверхность тела фосфор и другие минеральные элементы (Константинов, 1972).

Глинистые минералы обычно присутствуют в водоеме как в виде осадков, так и в коллоидной форме - в виде взвесей. Поглощая растворенные в воде органические вещества, они выпадают в осадок, смешиваются с детритом и образуют донные отложения (озерно-речной ил, сапропель, низинный торф), которые играют значительную роль в формировании гидрохимического режима, обеспечивая обмен органикой, биогенными компонентами и микроэлементами. Например, поступление фосфора из донных отложений в воду происходит только в том случае, если его концентрация в воде не более 0,5 мг/л. При взаимодействии с водой, содержащей более 0,5 мг/л фосфора, иловые отложения поглощают его. Подобным образом происходит и формирование концентраций соединений азота — аммония, нитритов и нитратов. Микроэлементы находятся в илах преимущественно в виде труднорастворимых соединений, их поступление в воду зависит от концентрации кислорода, рН и ряда других факторов.

Как показывает практика, грунт, содержащий листовые силикаты, выделяет адсорбированные микроэлементы в необходимом для роста растений количестве. Этот же грунт эффективно поглощает соли цветных металлов, если их концентрация в воде велика. То есть содержащие листовые силикаты илы препятствуют опасным для населения водоемов изменениям концентраций биогенных элементов и микроэлементов.
В отличие от озерно-речных илов, бедный минеральными веществами (в частности, и глинистыми) торф верховых болот, формирует бедные элементами питания растений (дистрофные) воды, обладающие кислой реакцией и желто-коричневым цветом.

В морях и океанах наиболее богаты биогенными элементами водные массы прибрежных районов, мелководий, морских банок и зон подъема глубинных вод. то есть воды, контактирующие с донными отложениями.
Таким образом осадочные горные породы почвы и природные воды с их населением являются продуктом общго процесса геологическои и биологической эволюции и находятся в тесном взаимодействии как части единой экосистемы. А листовые силикаты являются неживой, но весьма активной ее частью.
Благодаря своим замечательным свойствам глинистые минералы находят весьма широкое применение в улучшении состава и структуры почвы, очистке сточных вод, подготовке питьевой воды и пр. Однако в аквариумистике глинистые минералы пока не нашли достойного применения. При промывке грунта они удаляются как ненужная грязь и используются обычно в ограниченном количестве - в виде комочков, вносимых под корни растений, или в качестве примеси к грунту при выращивании растений в горшочках.

В октябре 1998 года я устроился на работу в небольшое аквариумное хозяйство в одном из подмосковных городов. Для заполнения аквариумов здесь использовалась артезианская вода, имеющая dGH 22°, рН = 8,5 и содержащая очень мало железа и микроэлементов (в 3-4 раза ниже ПДК для питьевой воды). В качестве грунта использовали гравий размером 5-10 мм. Экологическая обстановка в аквариумах была явно ненормальной: растения, выращивание ко-л-орых в московской воде не является проблемой, развивались крайне медленно, имели бледно-зеленую окраску и низкие декоративные качества. Хорошо росли лишь различные мхи -риччия, фонтиналис, яванский мох. Во многих аквариумах бурно развивались синезеленые водоросли и "вьетнамка".
Рыбы (цихлиды. карповые, живородящие карпозубые, лабиринтовые и др.), по-видимому, испытывали дефицит иммунитета и часто поражались микобактериозом. Часто возникали вспышки костиоза, особенно ергщ новых рыб. Плодовитость таких беспроблемных рыб, как барбусы, гуппи и меченосцы, была невысокой, а отход молоди на ранних стадиях развития весьма значителен.

аквариумная вода

Внесение удобрений для аквариумных растений давало лишь небольшой кратковременный эффект, так как из-за высокой жесткости и щелочной реакции растения, по-видимому, испытывали углеродное голодание. Внесение ила из аквариумов с рыбами в аквариум с растениями не давало положительного результата.
В связи с этим я решил испытать в качестве удобрения для растений своеобразный, весьма древний (возрастом 200-250 млн. лет), включающий различные (в том числе и редкие) глинистые минералы и слюды песчаник, который был найден в одном из обнажений осадочных пород.

Начал с малонаселенного аквариума объемом 40 л. Внес в грунт немного песчаника и стал наблюдать. Через 2-3 недели водные растения (Vallisneria spiralis, Ludvigia repens, Nomaphila stricta, Ceratopteris thalictroides и Echinodorus renelus) приобрели нормальную окраску и начата быстрее расти. При этом улучшились декоративные качества не только растений, но и аквариума в целом. Через месяц после внесения песчашжа вода стала мягче и кислее (dGH = 8", рН = 7,5). Нормальное развитие растений продолжалось в течение 14 месяцев (за это время накопилось много ила, и аквариум пришлось промыть), Несмотря на полное отсутствие химических добавок, растения сильно разрослись, заполнили весь аквариум, и их приходилось неоднократно прореживать.

Решил добавить этот песчаник и в другие водоемы (42 аквариума объемом по 300 л). И здесь было замечено улучшение роста растений. Кроме этого, постепенно исчезла "вьетнамка", реже стали появляться си-незеленые водоросли, существенно меньше стали болеть рыбы.
Эти опыты показали способность определенных песчаников выделять в течение длительного времени минеральные вещества в количествах, необходимых для питания и развития высших водных растений. Для абсолютного их большинства необходимо присутствие в среде около 30 химических элементов. Недостаток даже одного из них может вызвать угнетенное состояние, появление патологии и даже гибель.
Использованный мной песчаник содержит значительное количество кальция, магния, натрия, а также 30-40 микроэлементов (в том числе железо, алюминий, барий, кобальт, хром, медь, никель, ванадий, марганец, цинк и др.) и способен не только выделять, но и поглощать некоторые элементы и соединения, в частности кальций, магний, сероводород и аммоний. Видимо, они создают в воде невысокие концентрации питательных элементов, выделяя их по мере потребления растениями. Это исключает опасные изменения концентраций даже при высокой дозе внесения песчаника.

Думаю, что постепенное исчезновение "вьетнамки" связано с тем, что ее подавили растения и зеленые водоросли, которые стали нормально развиваться в среде, обогащенной микроэлементами, а снижение частоты заболеваний рыб связано с восполнением дефицита микроэлементов в воде аквариумов.
Чтобы лучше понять механизм действия "моего" песчаника, я провел ряд экспериментов.
Поместил в два 3-литровых сосуда по кусочку породы. В сосуд №1 налил водопроводную
воду (dGH 22°, рН 8,5), а в сосуд № 2 - химически обессоленную (dGH 0°, рН 4.5) и периодически измерял жесткость и кислотность. В сосуде № 1 через 3 недели жесткость стабилизировалась на уровне dGH 7°, а в сосуде № 2 через одну неделю - на уровне dGH 9°, рН воды в обоих сосудах 7,5. Результаты этого, а также многих других опытов показывают, что применяемый мною песчаник не только изменяет жесткость и кислотность воды, но и стабилизирует эти параметры: dGH на уровне 5-9° (в некоторых случаях жесткость снижалась до 4°), а рН = 7,3-7,5. Такие значения близки к оптимальным для многих тропических рыб и большинства водных растений.

Через воронку с 10-сантиметровым слоем раскрошенного песчаника я пропускан мутный торфяной настой выраженного желто-коричневого цвета. Трех-четырехкратная фильтрация привела к заметному просветлению настоя, а после 10-12-кратной фильтрации он стал прозрачным со слабо-желтым оттенком. Растворы метилено-вого синего, малахитового зеленого, а также солей меди, марганца и никеля обесцвечиватись после 1-2-кратной фильтрации. Вода, в которой растворили моющее средство (несколько капель "Fairy"), после пропускания через фильтр с песчаником утратила свойства образовывать устойчивую пену и растворять растительное масло; раствор спиртовой настойки йода перестал окрашивать крахмал в темно-синий цвет; вода с небольшой добавкой хлорной извести после фильтрации утратила характерный запах и привкус. Эти опыты показывают, что песчаник обладает ярко выраженной способностью поглощать гуминовые кислоты, красители, моющие вещества (детергенты), соли цветных металлов и активные окислители.

В одном из аквариумов (300 л), который освещался солнечным светом, началось цветение воды. Увеличение скорости фильтрации воды через внутренний биофильтр с наполнителем из гравия не привело к заметному осветлению воды. Но стоило к наполнителю фильтра добавить песчаник, как уже через четыре дня вода стаи совершенно прозрачной. По-видимому, прекращение цветения воды было вызвано поглощением элементов, которыми питаются планктонные водоросли.

аквариумная вода

В связи с этим я решил ставить фильтры с песчаником и в другие аквариумы (28 шт. объемом по 60 л), которые освещались солнечным светом. Эти емкости использовали для нереста рыб (цихлиды, карповые, лабиринтовые), инкубации икры и выращивания мальков. Прежде через неделю после начата кормления молоди качество воды заметно ухудшаюсь. В течение суток после установки фильтра вода очищалась от остатков метиленовой сини, а через 2-3 суток исчезали зеленоватые оттенки и бактериатьная муть. Водоросли развивались только на стенках аквариумов. При этом значительно упростилось обслуживание выростных аквариумов - два раза в неделю удаляли грязь со дна и доливали воду (около одной четверти от объема аквариума). Фильтры промывали по мере их засорения (через 2-3 месяца после установки). При этом молодь нормально росла, каких-либо отклонений в развитии не наблюдалось.

Интенсивное развитие водорослей происходит при содержании минерального фосфора в воде от 0,08 мг/л до 3,2 мг/л (Бессонов и др., 1987). Поэтому прекращение цветения воды могло произойти в результате его адсорбции содержащимися в песчанике глинистыми минералами. Для проверки этого пред-
положения поставил еще один опыт: на дно сосуда насыпа! слой песчаника толщиной 1 см и налил воду, содержащую фосфаты в количестве 0,5 мг/л. Через 4 суток концентрация фосфатов в воде снизилась до 0,1 мг/л.

Для выяснения способности песчаника поглощать соединения азота (нитраты и аммоний) мы с коллегами периодически измеряли концентрации этих веществ в аквариумах для выращивания молоди, которой давали корм с высоким содержанием белка (артемия, резаный мотыль, говяжья печень). Емкости эти оборудованы эрлифтны-ми фильтрами, представляющими собой стеклянные банки высотой 280x210x80 мм, заполненные гравием с прослойками песчаника. Через 15 суток после установки фильтра концентрация аммония стабилизировалась на уровне 0,25 мг/л. Концентрация нитратов стабилизировалась в течение 10 суток на уровне 10 мг/л. Выборочные измерения показали, что такие концентрации аммония и нитратов сохранялись в выростных аквариумах на протяжении 2-3 месяцев, несмотря на высокую численность молоди и интенсивное кормление.

В одном из аквариумов после удаления молоди и полной замены воды концентрация аммония изменилась от 0.25 до 0 мг/л в течение 10 дней. При этом концентрация нитратов долгое время составляла 10 мг/л. То есть фильтры поглощают аммоний и нитраты, если их концентрации в воде превышают 0,25 мг/л и 10 мг/л соответственно. Если же концентрации этих соединений в воде снижаются - происходит их выделение.
Для контроля в одном выростном аквариуме установили обычный гравийный фильтр. В течение месяца концентрация аммония в этом аквариуме изменялась от 0,4 мл/л до 0,25 мг/л и обычно составляла 0,3 - 0,35 мг/л. а концентрация нитратов изменялась от 40 мг/л до 2 мг/л. Стабил изации конце нтраций аммония и нитратов не произошло. Однако, по-видимому, способностью стабилизировать концентрации аммония и нитратов обладает не столько сам песчаник, сколько образующийся в результате взаимодействия глинистых минералов с органическим веществом ил. В сосудах, на дно которых мы насыпали слой песчаника, четкого изменения концентраций аммония и нитратов не происходило.

Попытка активации поглотительной способности песчаника обработкой его слабой кислотой дала положительный результат. Через сутки после установки фильтра с "активированным" песчаником в аквариум со старой водой концентрация нитратов упала до нуля, а затем стала повышаться и через трое суток достигла обычного значения - 10 мг/л. Концентрация аммония в течение суток снизилась до 0,25 мг/л. При этом рН изменялась в интервалах 7,5 -7,0 - 7,5. Складывается впечатление, что присутствие органики в фильтрах не подавляет, а, наоборот, активизирует способность песчаника стабилизировать концентрации аммония и нитратов. Следует отметить, что эту способность он проявляет только при избытке аммония и нитратов. В аквариумах с достаточно мощными фильтрами и с живыми растениями их концентрация была близка к нулю. Наличие аммония в воде выростных аквариумов было обусловлено, по-видимому, недостаточной окислительной способностью фильтров, связанной с малой производительностью эрлифтных насосов. Однако благодаря присутствию песчаника с его уникальньглш включениями концентрация аммония стабильно удерживалась на уровне, близком к допустимому.

К тому же песчаник снижал рН, а значит и токсичность аммония. Допустимая (не токсичная) концентрация аммония в воде аквариума - до 0,2 мг/л. Концентрация нитратов 20 мг/л более безопасна для рыб (Хомченко и др.,1997).

Для выяснения способности песчаника подавлять развитие синезеленых водорослей был поставлен следующий опыт. В аквариуме объемом 500 л, который использовали для выращивания водных растений, си-незеленые водоросли покрыли грунт и растения сплошной
пленкой. Попытка их уничтожения с помощью соединений меди и цинка не увенчалась успехом. Смена воды и удаление избытка органики также не дали положительного результата. Тогда мы поставили в аквариум мощный фильтр с песчаником. Целых две недели пленка, покрывала грунт и растения. Водоросли остались лишь кое-где на стенках аквариума в виде небольших пятен. При этом растения продолжали нормально развиваться. Через двадцать суток после установки фильтра жесткость составила 4°. В дальнейшем она медленно повышалась до 9 (см. график).
В периоды интенсивного фотосинтеза рН в аквариуме поднималась до 8. а при подаче углекислого газа снижалась до 6,8. Колебания жесткости и рН могли быть вызваны также и внесением минеральных удобрений, не предназначенных для водных растений.

аквариумная вода

Это показало, что определенные глинистые минералы можно успешно использовать для подавления синезеленых водорослей, а также для смягчения и подкисления больших объемов воды и поддержания этих параметров в течение длительного времени. Однако следует избегать внесения больших доз удобрений и других веществ, способных вызвать резкие изменения рН, так как песчаник медленно поглощает их избыток и нормализует концентрации с запозданием.

Проведенные мною опыты подтвердили возможность использования определенного рода песчаников в качестве источника микроэлементов, кондиционера воды, инструмента борьбы с бактериальной мутью и водорослями, поглотителя токсичных веществ и пр. В отличие от других сорбентов - активированного угля и цеолитов, песча-
ник обладает более широким спектром свойств. Это объясняется тем, что он является частью экосистемы древнего водоема, которую природа создавала на протяжении миллионов лет геологической и биологической эволюции. Использование песчаников в качестве добавки к грунту или наполнителю фильтра может дополнить экосистему современного аквариума, обеспечить контроль и управление основными гидрохимическими процессами и принести в него чистоту водоемов палеозойской эры.
Наверное, их можно применять и в морском аквариуме. Однако это является предметом дальнейших изысканий. Кстати, подобный песчаникам продукт -грунт, аналогичный тому, что окружает коралловые рифы, получивший название Miracle Mad ("Чудесная грязь"), применяется фирмой Ecosystem aquarium (США) для создания морских рифовых аквариумов.

Я вполне осознаю, что вышеприведенные сведения носят первичный, поверхностный характер и вызывают много вопросов. Однако с уверенностью можно говорить о перспективности использования песчаников и других содержащих листовые силикаты пород, а также о целесообразности проведения дальнейших изысканий по выявлению новых свойств, совершенствованию методов использования и внедрению новых продуктов в практику декоративного рыбоводства. Вместе с тем хочу предостеречь аквариумистов от бездумного помещения в аквариум первого попавшегося грунта, даже если он и составлен песчаником. Помните о том, что каждый пласт имеет свою геологическую биографию и петрографические свойства. Может быть, мне просто повезло с "месторождением"...

Журнал Аквариум 2001 №2

Еще по этой теме:

ВОДА ДЛЯ АКВАРИУМА

АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКВАРИУМНОЙ ВОДЫ

АКВАРИУМНЫЙ СТЕРИЛИЗАТОР

Просмотров: 7312

Комментарии к этой статье:

Добавить ваш комментарий: