海水鱼缸的基本化学原理（一）干货
水质通常以四种属性来测试描素它的化学质地
❶酸碱度
❷缓冲能力
❸总硬度
❹和盐份
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酸碱度（pH）
酸碱度是关于水质是酸性，碱性，或者中性。酸碱度在7被认定为中性，在7以下是酸性，在7以上是碱性。就好像里氏地震强度表一般，酸碱标度是对数的；就是说酸碱度在5.5的时候比6.5高出十倍。因此，改变酸碱度要由少量的进行，突然而巨大的改变会对动物产生压力。
对养鱼者来说，酸碱度有两方面是需要知道的；
第一，应当避免在酸碱度上的激烈变化对动物的冲击，在一天内改变超过0.3的酸碱度会给类带来显著压力。因此，水族馆的酸碱度应当长期保持稳定。
其次，有些鱼类成长在较浅的酸碱度环境，必须确定水族馆的酸碱度能够配合所饲养的鱼类具体要求。
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缓冲能力（KH，强碱性）
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40 37015 40 14941 0 0 2754 0 0:00:13 0:00:05 0:00:08 2976p; 缓冲能力是有关当酸或基体加入水中时，它能够维持酸碱度平稳的能力。酸碱度和缓冲能力互相缠结交错；虽然有人认为加入相等量的酸液和中性水是一半的酸碱度，但实际上不是的。如果水有充足的缓冲能力，它可能吸收和化解所加入的酸性而对酸碱度不会有极大的改变。缓冲的行为有点像一块海绵，当更多酸性加入，海绵吸收了这些酸而酸碱度则没有任何变动。然而海绵的容量是有限的；一旦缓冲能力被用完，而继续加入酸液将使酸碱度迅速地改变。
氮周期生产硝酸，如果没有缓冲作用酸碱度会随着下降。如水中有充足的缓冲能力酸碱度则稳定。初学者不能成功的尝试改变酸碱度通常是因为忽略了缓冲作用。
对水源来说，大多数水的缓冲能力都归结于碳酸盐和重碳酸盐。因此，“碳酸盐坚硬度”（KH），“强碱性”和“缓冲能力”互换性的被使用。虽然技术上不是它们有所不同，在水族饲养范围来说它们是等效的。注：“强碱性”不可与“碱性”混淆。强碱性是指缓冲作用，而碱性是“基质”的意思（即, 酸碱度> 7）。大多数的水族用途缓冲能力测试工具实际上是测量 KH（德文Karbonate Hardness 简称）。越高的 KH 对酸度值变的抗性越强。水族馆的 KH 应该维持在足够防止酸碱度大幅度波动的水平，如果忽略了频繁的换水这是非常重要的。特别是，氮循环会使水族馆的酸碱度降低，而酸度值得变化幅度取决于硝酸盐生产的水平，KH 也是如此。如果水族馆的酸碱度波动激烈，应该考虑提高 KH 或者进行更频繁的部份换水。
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总和坚硬度（GH）
总和坚硬度（GH）是溶解集合的镁和钙离子。每当说到水质的“软性”或 “坚硬”，就是指GH （而不是KH）。需注意的是：GH 、KH和酸碱度形成的水质化学三角关系。虽然这三种质地分明，但它们全都具不同程度的相对互动，致使缺少了其中一种的情况下很难调整缓冲作用。那就是为什么初学者被劝告不可窜改这些参量除非有绝对的必要。据个例子；“坚硬”的水源如果来自石灰蓄水层，石灰包含碳酸钙，当溶化在水中提高了GH （钙） 和KH（碳酸盐）成份。提高KH 成份通常也提高了酸碱度。概念性地，KH是“海绵”吸收水中的酸性，则提高水的酸碱度水平。
水质坚硬度遵循以下指导方针：dH 单位代表水质的 “坚硬程度”，ppm代表“每百万份”单位，也大致上等于mg/L 。一个单位的dH 等于17.8 ppm CaCO3，多数的测试器具供给CaCO3坚硬单位指数；这意味着那是等于有多少的CaCO3 溶解在水中但实际上却不代表着它完全来自CaCO3。
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盐份
盐份是指溶解的的物质成份。盐分测量保括GH 和KH 组分并且还包含其它物质成份（钠），海洋水族馆了解水中的盐份十分重要。
盐份通常以比重的根据来表达；液体和纯水的同等重量。由于纯水遇热会膨胀（因而改变它的密度），一个共同的温度15°C（59°C） 被规化使用，水族用途的液体比重计（如果没有特别注明），通常以23.8888889°C (即, 75°F) 的温度校准。
在GH 或KH以外的另一种盐份组分是钠。一些无鳞片的鱼类（譬如鲶鱼和鲨鱼）不能容忍盐份的巨大改变。
有各种各样不同的方式测量和报告盐分，包括导电式探针，折射计，和液体比重计。典型地报知比重（无单位）或盐分（ppt=每千分单位，大致上相等于1 公斤的水里含有多少克的盐），有时也使用导电（mS/cm ）单位。
液体比重计的读数是比重，折射计的读数是折射率，而导电性探针的读数是导电率，个别不同必须分别清楚。
作为参考；自然海洋水里含有大约35 ppt盐分，比重大约1.0264和 53 mS/cm 的导电率。
有人推荐维持礁岩水族馆水里的盐度在自然水平之下会更好，是没有根据的。然而普遍相信纯养鱼的缸维持低盐的做法可以减少鱼类的压力。而且比重与盐分的真正关系，特别是考虑到温度作用更会令人混乱。
除GH 、KH 、酸碱度和盐分之外
还有几种其它物质。多数水源包含了低水平的营养素分类和痕量元素，所含（或缺乏）的痕量元素在某些情况下可能是重要的，具体来说有：硝酸盐,磷酸盐, 第二类重要的营养素。磷酸盐关联着海藻的成长，如果水族馆有顽固的海藻问题，高水平的磷酸盐也许就是一个关键因素。在海水缸，理想的磷酸盐水平是0.03 mg/L 以下。欲控制海藻，建议频繁的部份性换水以减少营养盐水平。但是如果自来水源包含过多的磷酸盐，换水也许会使情况加重。还有铁、锰和其它痕量元素
水族箱礁岩建议维持的水质参数参量细节
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钙
许多珊瑚丛水中取钙形成骨骼，主要由碳酸钙组成。结果，在有大量石珊瑚、珊瑚藻、钙藻和五爪贝的水族馆里钙经常被迅速消耗。如果钙水平下降在360 ppm 以下，珊瑚或生物有困难收集足够的钙，这将阻碍它们的成长。
维持钙水平是礁岩缸是其中最重要的工作。多数礁岩缸都设法维持在大约420ppm，钙含量在自然水平以上并不会提高珊瑚的石灰化。实验证实360ppm以下低钙水平会限制石灰化，但是当在这个水平 之上时并石灰化没有增加的趋势。
礁岩缸里建议维持钙水平在大约380 和450 ppm 之间。推荐使用平衡的钙和强碱性来维持，最普遍的这种方法包括石灰水，碳酸钙/二氧化物反应器，或两部分添加液。
如果单单钙被消耗和需要提升，平衡的添加已经不是好选择，因为它将提高太多强碱性。在这种情况之下，氯化钙是比较好的方法。
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强碱性
和钙一样，许多珊瑚也使用“强碱性”制造它们的由碳酸钙组成的骨骼。一般上都相信， 珊瑚吸收重碳酸盐转换成碳酸盐，然后使用碳酸盐形成碳酸钙骨骼。
转换过程：
HCO3- → CO3- - + H+ （碳酸氢盐 → 碳酸盐 + 酸）
为了确保珊瑚有足够的重碳酸盐供应，既然如此直接地测试重碳酸盐水平就可以了。但是设计制造一套测试重碳酸盐工具比强碱性测试工具更复杂困难，而且使用强碱性测试工具的用途已经深深地确立在礁岩水族馆爱好里。
在海洋水族馆里测试强碱性的步骤其实地是在数量需要多少酸（H+）才能将海水压低到大约4.5的酸碱度，也就是把所有的重碳酸盐转换成碳酸。
等式如下：
HCO3- + H+ → H2CO3（碳酸氢盐 + 酸 → 碳酸）
在正常的自然海水或海洋水族馆的水中，重碳酸盐控制着强碱性的的其它所有离子，因此知道可以把酸碱度降低到4.5 的数额就等于是知道有多少重碳酸盐的存在。由此可见使用强碱性取代重碳酸盐测试是比较方便的。
强碱性与钙不同之处是，它广泛被相信某些有机体在比自然海水更高水平的情况下，有越发迅速的钙化现象，科学研究文献也证实了这点。这证明对许多珊瑚来说，重碳酸盐的摄取率明显地受限制，这也许是归结于光合作用和石灰化都在争夺重碳酸盐，并且海水中重碳酸盐（例如，钙）含量不足于应付。
有了以上的这些原因，礁岩缸里维持强碱性是非常重要。封闭系统里没有日常的补充而当珊瑚开始摄取，强碱性将迅速下降。虽然每个礁岩缸的目标不同，一般上都设法维持比自然海水略高的强碱性水平。例如想要迅速的骨骼成长，人们通常都提高强碱性的水平。只要不至于贬低钙水平，更高的强碱性水平是可接受，虽然如此，对礁岩缸来说还是推荐把强碱性维持在大约2.5~4 meq/L（7-11 dKH，125-200 ppm CaCO3 等值之间)。
强碱性水平在自然海水之上会导致增量的碳酸钙缺乏活性而沉淀凝结在物体表面（譬如加热器和泵浦叶轮）上，这种情况不仅浪费人们添加的钙和强碱性，并且会增加器材设备的维修要求。而且当强碱性被举的太高也会贬低钙水平导致问题。
正常情况之下都建议使用平衡的钙和强碱性做定期维护，最普遍的方法包括石灰水、碳酸钙/二氧化碳反应器 和两部分添加液。
然而在强碱性水平偏低的情况下，苏打粉可以轻易的单独提高它。
7
温度
温度以各类方式对礁岩水族馆里的生物造成冲击。首要的是动物的新陈代谢率随着温度上升，也因而使用更多氧气、二氧化碳、营养素、钙和强碱性。这种高新陈代谢率的情形可以增加它们的增长率也将会产生过的废物。
其它的温度冲击是在于化工方面。气体的溶解性譬如氧气和二氧化碳也随着温度改变，尤其是氧气在高温的溶解性极低。
这表示在多数的情况下，设法仿效自然礁岩环境是一个值得跟进的目标。然而温度在一个闭合的系统也是应该要考虑的的实用参数。以海洋的温度作为在礁岩水族馆里的设定指南也许会复杂化，因为珊瑚生长区域有非常大的温度区别。然而发现最多珊瑚类的海域平均温度是介于摄氏28~30 度的水温。
礁岩水族馆也许能做到优选的环境温度有所限制。正常情况之下氧气水平和水族馆生物的新陈代谢率经常不是重要问题，但在意想不到的危机时譬如电源切断，溶氧可能迅速被消耗。低温不仅平时可保留更高的氧气水平在水中，意外时由于低温可以使生物的新陈代谢缓慢下来，由此可减缓氧气的消耗量。低温延长有机体开始死亡的时间所产生的氨也因此减少。有了这些原因，也许多数人选择维持的温度是太高的（既使珊瑚在自然界都生长在这个温度之下）或者太低。虽然在具有平均最大温度变化的礁岩海域（例如印度尼西亚的珊瑚三角洲），可是这些区域经常有巨大的海水混合。实际上，比较低温的礁岩区(例如大海环绕的太平洋礁区)，确实比其它较高温度的珊瑚区稳定和更能容忍白化或其它温度变化所引起的灾难。
（推荐的礁岩缸温度应该在介于摄氏25-28度之间的范围，除非有非常确定的理由维持在这范围以外。）
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酸碱度PH
人们花了大量的时间和精神思考和试图解决在他们的水族馆里酸碱度的明显的问题。有些这种努力可以肯定地被理解，因为真实的酸碱度问题可能影响动物健康。但在许多情况下，问题是出在酸碱度测量的准确性或者是测试方法的说明。
在海洋水族馆里测试酸碱度水平是重要有几个因素。第一个因素是有机体只在特定的酸碱度范围生长，而不同的有机体有不同的要求，因此在一个有很多不同种类生物的水族馆很难达到一个全部生物要求的理想水平。自然海水的酸碱度（8.0 到8.3）对某些生物来说可能也不是最理想的，但我们八十年前就已经知道酸碱度水平下降到7.3 会对鱼类产生压力。对某些生物的理想酸碱度信息目前已经有记载，但可惜的是数据也不足够允许人们将全部喜爱的生物养在一起。
除此之外，酸碱度对有机体的作用有可能是直接或间接的，就以铜和镍的金属毒力来说，对一些水中有机体，
譬如糠虾和端足目动物会随着酸碱度变化由一个水族馆到另外一个有不同的接受范围。既使这些水族馆所饲养的都是同等生物，但金属的含量有所不同。
酸碱度的起伏然而极大地冲击一些海洋生物的基本过程。其中一个基本过程是碳酸钙骨骼化或石灰化取决于酸碱度，酸碱度下跌则缓慢。根据这类信息，和许多人一起的联合经验，我们能开发一些关于在礁岩水族馆里什么是可接受的水平范围，和什么水平是极限。
礁岩水族馆里可接受的酸碱度范围基本上只是观点而不是明朗的事实，会随提供者的观点而变异，这个范围也许是与“理想”偏差了。辩明什么是理想的比可接受的范围更困难，因此人们集中于后者。作为目标，自然海水的酸碱度（大约8.2）应该是最适当的，但是珊瑚岩族馆可能在更大的酸碱度范围内成功维持。个人见解，从7.8 到8.5 的酸碱度以礁岩水族馆来说是可接受的范围，但有几点需要关注：
1. 强 碱性是至少2.5 meq/L（7dKH），或更高。这是根据许多礁岩水族馆相当成功的保养在7.8 到8.0的酸碱度范围，而且大多这些最成功的水族馆例子都运行碳酸钙/二氧化碳反应器，它会贬低多多少少的酸碱度，而能够维持较高的强碱性（3 meq/L=8.4dKH以上）。在这种情况下，所有项关于低酸碱性石灰化的负面问题被高指数的强碱性所抵销。
2. 钙水平是至少400
ppm 。当酸碱度和钙水平下跌，石灰化变得更加困难，这时候同时一起提高酸碱度、强碱性和钙不是容易的事。因此如果酸碱度下跌，无法轻易地被改变（惯例是在运行碳酸钙/二氧化碳反应器的水族馆），至少确定钙水平是维持在正常以上（400~450 ppm）。
3. 同样的，更高的酸碱度 （在8.2 以上，越高问题越大）有碳酸钙失去活性沉淀凝结的问题，造成钙和强碱性下跌和堵塞泵浦叶轮器材。如果酸碱度达到8.4或更高（惯例是添加石灰水的水族馆），需要确定钙和强碱性水平适当地被维持（太低会限制生物的骨骼石灰化，太高导致过量的无活性凝结在器材设备）。
4. 酸碱度瞬间向上提不比突然往下跌的害处多。
第（二）期将介绍：
在海水鱼缸中的 镁、磷酸盐、氨、硅、碘、硝酸盐、亚硝酸盐、锶、氧化还原电位(ORP)、硼、铁、等化学元素。
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