海水鱼缸的基本化学原理（二）干货
1
镁
镁的主要重要性是它在礁岩水族馆里对钙和强碱性平衡的相互作用。海水里总是含有过度饱和的碳酸钙，远远超出水所能容纳的正常水平，镁元素的存在就是大部份的答案。每当碳酸钙开始沉淀，镁便结合在碳酸钙结晶增长的表面，它有效地镀上结晶的表面使它们不再显现为碳酸钙，这样一来这些结晶无法再吸取更多的钙和碳酸盐而停止沉淀。没有镁，碳酸钙失去活性的沉淀现象可能会加剧，禁止钙和强碱性维持在自然水平。
镁建议维持在与自然海水相等的水平: ~1285 ppm 。作为实际目标 1250~1350
ppm 是为理想，稍微在这个范围以外（1200-1400 ppm）也无妨。提高镁尽可能不超过100 ppm ，因为镁补充剂通常包含了其它杂质。如果需要提高几百个ppm，分开数天的进行能够更准确的达到目标，如此做也允许水族馆能及时处理所包含的杂质。
水族馆里的珊瑚和珊瑚藻的增长可以大量的消耗水中的镁结合它在碳酸钙骨骼里。多数的钙和强碱性添加剂都不能足够的补充镁，维持它在正常的水平，尤其是石灰水含有极少的镁在里头。礁岩缸应该偶尔测量镁的水平，特别是那些钙和强碱性水平似乎很难维持的缸。发觉缸里的器材有太多碳酸钙结晶也许就是镁水平低的现象。
2
磷酸盐
磷在礁石水族馆里“最简单的”形式是无机正磷酸盐（H3PO4， H2PO4-， HPO4--，和PO4--- 是所有正磷酸盐的形式）。正磷酸盐是多数测试工具测量的磷形式，它也存在於自然海水里，然而还有其它形式的存在。它在海里的水平随着时间、区域和深度有很大地变化，相对於深海水域，浅海水面的生物活动消耗去大量的磷酸盐, 将它隔离在有机体里。典型的海洋表面磷酸盐含量是非常低的，有时低至0.005 ppm的水平。
缺乏认真的控制降低磷酸盐水平，它将在礁石水族馆里积累和上升。它随着食物、填补的淡水、或钙和强碱性的添加方法被加入缸里。
如果磷酸盐上升至自然水平之上可能导致严重的后果，主要是限制石灰化，降低珊瑚和珊瑚藻制造碳酸钙骨骼的效率潜在的阻碍它们成长。
磷酸盐是海藻成长的营养素，如果磷酸盐积累海藻成长就会失去控制。当磷酸盐水平在0.03 ppm 之下时，许多浮游植物类的增长取决于磷酸盐（假设没有其它因素譬如氮气或铁质的干预），而当磷酸盐在这个水平之上时，许多海洋的有机体的增长就不单只依赖磷酸盐的含量（虽然这个关系在礁岩水族馆里因为铁和在自然水平之上的氮气来源存在变得更复杂化）。因此欲阻止海藻成长须由控制磷酸盐在非常低的水平着手。
磷酸盐应该被保留在0.03ppm 以下。维持在0.01 ppm 以下是否将有额外的好处仍然保留着未知数，但是这是一些人们以各种方法去除磷酸盐尝试所追求的目标。在正常水族馆里维持磷酸盐在低水平须使用一些磷酸盐去处机制的组合方法，譬如种植海藻或其它能够迅速地增长的有机体、使用含低磷酸盐的食物产品、蛋白质分离、石灰水和使用磷酸盐吸取媒体，特别是那些铁基（通常是棕或黑色）氧化物。一些人甚至培养细菌来降低磷酸盐，但事这种方法还是留给给那些老练的人去尝试。
3
氨
所有水族馆里的动物和其它生物都制造氨（NH3）。氨对所有的动物都是剧毒，除了某种高长海藻能够直接的吸收它。然而鱼也不是氨所伤害的唯一动物种类，甚至连一些海藻例如对浮游植物类（Nephroselmis pyriformis） 含少于0.1 ppm 的氨就会形成危害。
在 一个成熟的礁石水族馆，所生产的氨被迅速地硝化掉。高长海藻利用它制造蛋白质、DNA、和包含氮气的其它生化物。细菌消化它转换成为亚硝酸盐、硝酸盐, 和氮气，所有这些化合物比起氨的毒性低，因此氨的毒性在正常情况下被“迅速地化解”。
在有些情况下，氨也许是一个问题。在礁石水族馆设定的初期，或者每当新活石或活沙的增加，过量的氨会导致机制体无法及时解毒，在这时候鱼在缸里是有巨大的危险。氨的水平在0.2 ppm 时就可能危害鱼类，在这种情形之下，鱼和无脊椎动物应该被迁移到干净的水，或者在水族馆里使用化解氨的产品。
许多人为氨（NH3）与较低毒性的铵（NH4+）区别而混淆。这两种形式转变的非常迅速，因此它们不是分明的化学制品。它们对基酸的反应关系如下：氨 + 氢离子（酸） → 铵离子
铵被误解为比氨较低毒性因为是它一个负荷分子，不像氨那么容易的由鱼鳃膜迅速地进入血液里。
高酸碱度水平的水族馆，水中含有更少的氢离子，氨的总和以NH3 形式存在。结果，固定的氨总和含量毒性将随着酸碱度上升。这种情况在运输鱼只方面非常重要，氨的水平将累积到危险水平。
NH3 + H+ → NH4+
4
硅
硅将引起两种问题。在礁岩水族馆如果有硅藻（褐藻）问题，也许这表示有过量溶硅在水中，特别是自来水的来源，在这种个案，净化自来水将解决问题。而且在这样情况下，测试并不能显示有高水平的硅，因为它一旦进入水族馆就被褐藻迅速的吸取掉。
如果没有硅的问题，那么应该考虑添加硅溶液（矽酸钠是最恰当低廉的添加剂）。事因水族馆里的生物需要它，它在多数的水族馆里都在自然水平之下，然而海绵和软体动物在这些水族馆里将缺乏硅元素增长。
矽酸钠是可完全溶解的液体，它通常被人们用来保存卵蛋。
400公升的礁岩水族馆每1~2 个星期添加0.5 ppm 的SiO2不会有任负面反应。建议一开始以十分之一的剂量然后逐渐增加，如果硅藻过多就减少份量。水族馆里的众多生物都需要硅，尤其是海棉和褐藻。
偶尔也应该测量在水中的溶硅含量，万一某个水族馆里的需求比较少。如果没有硅藻的问题，SiO2水平可以维持在3 ppm 左右， 接近自然浅海的最高水平。
5
碘
碘的添加比其它元素较为复杂，由于它自然本质和人们所添加的各类不同形式，事实上所有这些形式在礁岩水族馆里能够互相转变，而且测试工具所能够查出的只是它总和的子集。复杂的是，事实上通常被保留在礁石水族馆的生物种类对碘的要求都不明朗化。
为这些原因，使用补充和测试成套工具设法维持具体碘的含量是不必要的。
碘在海洋里有各种各样的形式无论有机或无机存在，碘周期在这些各种各样的化合物之间非常复杂而且仍然还在积极的研究中。人类数十年前就已经普遍知道存在海洋里的无机碘的本质，碘酸盐（IO3-） 和碘化物（I-）是其中两种最大的成份。这两种类型的碘总值大约为0.06 ppm 的水平，但指数的报告为因素而变化，在海洋表面碘酸盐的成份最多，大约在0.04
到0.06 ppm 的范围，而碘化物则通常是在0.01 到0.02 ppm 的范围。
有机形式的碘是任何碘原子共同地附在碳原子上，譬如甲醇碘化物（ CH3I），这些有机形式的集合（许多不同的分子）只在最近才由海洋学家发现。在一些沿海地带，有机碘形式有可能占据了四成的碘总和，这样一来，过去许多对有机碘化合物的非常低水平报道可能都不正确。
在礁石水族馆里消化碘的主要有机体，至少在科学文献里为人所知是海藻（微观和宏观）。试验显示碘化物的添加并没有促进通常用在藻缸里葡萄藻和硬毛藻的增长率。
总结，那些对添加碘感兴趣者，碘化物（I-）是最适当的形式。碘化物比碘酸盐更容易的被有机体使用，而且它能够容易的被水族用途普通测试工具测量到。
6
硝酸盐
硝酸盐离子已经长时间顽固的在缠着养鱼者。形成磷酸盐的氮气能够在许多水族馆里使它累计到高水平，一二十年前，人们单靠换水减少硝酸盐水平。很幸运地，现在有许多方式能够控制硝酸盐在理想水平，现代的水族馆比起以前硝酸盐的遭遇有了好转。
硝酸盐经常同海藻联系在一起，然而过剩营养素的确促使海藻增长，这些营养素包括了硝酸盐，而其它潜在的水族馆害虫，譬如腰皮鞭毛目动物也靠硝酸盐和其它营养素促长。以目前的科学研究结果来说，硝酸盐为人所知在水族馆里是不含毒性的，但是，高水平的硝酸盐可以过份地促进共生藻成长，实际上反而减少珊瑚的增长率。
减少硝酸盐有许多方法，包括减少水族馆的氮气输入、利用化蛋机和海藻加强氮气去除、设立厚沙床、使用碳源或硫磺化氮器、使用AZ-NO3（化氮细菌培养酵素品牌）、使用硝酸盐吸取媒体、使用可束缚有机体的聚合物和活性碳等等。
所以，多数人都设法尽量维持硝酸盐在低水平，最好的目标水准是少于0.2
ppm 。虽然礁岩水族馆可能在更高的硝酸盐水平运作（~ 20 ppm），可是大致上会有上述的问题。
7
亚硝酸盐
在海洋水族馆人们对亚硝酸盐的关注是受了淡水水族馆爱好的影响。亚硝酸盐在海水里的毒性不比淡水强烈，在海洋水族馆里测试亚硝酸盐只不过是监察新水族馆里生物化学进展的过程。
8
锶
礁岩水族馆里推荐维护锶水平在5~15 ppm 的范围，比自然水平高出8 ppm。然而锶的补充不是必要的，除非测试显示在5 ppm水平以下，而且目前的水族用途的锶测试工具并不容易使用。
在一个最近的测试结果发现在没有任何补充的情况下，水族馆里锶已经累积到自然水平之上（由于某种海盐含有较高水平的锶)。在没有进行测试的情形下补充锶是不适当的，根据科学研究结果只有某些生物（不是那些通常养在水族馆里）需要锶，例如腹足动物、头足纲动物、和放射虫（一种深海放射虫目），而且在一份个案报告中显示，38 ppm 的锶就足够杀害某种螃蟹类（Carcinus maenas）。实际上没有证据能够显示最恰当的锶水平，但是 5~15 ppm 的锶对任何海洋有机物都是无害处的。虽然有些经验者报告在自然水平之下的锶水平会影响许多珊瑚类的成长，但这些报告都未被证实。
维持自然锶水平的方法，当然，需要一套适当的锶测试工具或者送样品到实验室作检验。如果测试结果是在5~15 ppm 范围，就无需做任何调整，如果高过15 ppm ，最简单的方法是以适当的混合盐换水降低水平。而如果水平是在5 ppm 以下，才需要添加锶补充剂。
总之，以适当水平锶含量的混合盐换水也许是最恰当的方式维持锶在理想水平。
9
ORP
氧化还原电位(ORP) 是测试海洋水族馆水中的相关氧化潜力。ORP 经常在水族馆里作为一个重要的水质监视，而且某些公司出售器材（设备和化学物品）以便控制水中ORP ，无凭据的说服了人们相信ORP 控制是水族馆水质净化的监视措施。
ORP的核心其实非常复杂，或许是保养海洋水族馆人士所能遇到最复杂的化工作用。ORP 无论对自然海水或者是水族馆都含有未知的化工细节，它介入了不均衡的过程，而且很难了解和预报。气馁的是控制ORP的水中化学制品在一个水族馆里与另一个也许全然不同，自然海水也是如此。
在一个海洋水族馆ORP 是复杂但有趣的测量水质措施，它可用於监察水族馆里的某种很难测试的项目。这些项目可能包括那些有机体迅速死亡的原因和长期以来累积的有机物料水平。那些使用ORP监测的人们，如果同时也在进行维护水族馆的其他工作（譬如增加气体转换、安装化蛋机、或使用活性碳等等）可能发现ORP 是好用的进展监视方式。
ORP 测量对误差非常敏感，人们被极力警告不要过分强调绝对性的ORP 指数控制，特别是使用那些不时常调校准确性的ORP 探针。反之，ORP 测量最好是只用在监视ORP的指数变化。
一些人使用氧化剂来提高ORP 水平。这种做法也许有益于某些水族馆，和可能其变化不显示在ORP 变化指数上，但在缺乏令人相信的根据下，如此做法比人为的观察和假设具有更大的潜在危险性。
10
硼
硼的重要性在海洋水族馆里兴趣里不经常被谈论，竟管事实上人们在补充强碱性时已经无意中在添加它。实际上，硼的数评大多数是在于制造商以缓冲媒体来出售，这些讨论很可惜的总是缺乏关于它无论正面或者是反面的的作用。 总而言之，硼在水族馆里不是一个需要控制的重要元素。
硼实际上对正常海水的酸碱度缓冲能力极小。它的存在只是为某些有机体的营养素，可是在自然水平之上时却对另外一些有机体有害。
硼只推荐维持在自然水平，大约4.4 ppm的范围，10 ppm 以下在多数的水族馆是可以接受的。应当避免超过10ppm 的水平，而且Salifert以外的测试工具准确性是很难信任的。
11
铁
铁在海洋影响浮游植物的增长，可能在水族馆里则限制高长海藻的成长。由于铁的微量和重要性，它在水族馆里迅速的被细菌和其它海洋有机物耗尽，如果有种植海藻，人们也许应该考虑到补充铁质。
在海洋水族馆里铁不容易测量，也很难确定哪些形式与生物的相容性。所以并不需要控制它的指数，而是凭观察来决定需不需要填补，然后调整剂量。补充铁质的原因只是因为海藻，如果没有种植海藻可能不需要监察或补充它。
决定补充多少铁质相当容易，而且不会有太大影响。根据经验，稍微超过需要的份量不会导致明显的副作用。通常的补充剂是硫酸亚铁(II) 柠檬酸钠混合剂 （iron(II)citrate）。
市场上已经有铁和锰混合的海水用途补充剂出售，也没听闻过使用者有负面报告。如果某个水族馆里在使用这些补充剂后有不良的反应出现，就应该立刻减少或停止添加。
因为大多数人很难买到所说的铁(II) 柠檬酸盐混合剂，所以推荐使用水族用途的添加剂。据科学文献的报告，浮游植物在水里也一并吸收锰，所以铁和锰的混合剂是可以被接受的。
在海洋水族馆建议只使用螯合铁补充剂。淡水水族馆使用的铁质补充剂没被结为螯合物，因为铁在淡水中低酸碱度的情况之下容易溶解，海洋水族馆应该避免使用这种产品。它可能仍然有效，许多科学研究显示有机物在海水里也使用游离铁但大致上不比螯合铁恰当，因为在海水中它还没充分地溶解之前已经开始沉淀。
在许多情况下供海水使用的产品没有陈述铁与什么化合物螯合，这是为了保护商家的各自的私有公式。强化的螯合作用实际上禁止了生物相容性，除非结为螯合物的分子能够完全地被化解，相信制造商都会避免使用那些不能完全化解的螯合分子。EDTA、柠檬酸盐和其它产品实际上是靠光化而持续地发布少量的生物相容性游离铁到水中。
注意，除了海藻之外，铁也可能是许多有机体的限制因素，包括细菌群（甚至于病菌）和硅藻。
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