Що це за осад у моєму рифовому акваріумі?
Без кейворду
Що це за осад у моєму рифовому акваріумі?
З часом більшість акваріумістів, які займаються рифовим акваріумом, стикаються з тим, що у їхньому рифовому акваріумі з’являється твердий осад. Часто це небажані частинки, які каламутять воду, покривають скло або забивають насоси. Інші є більш доброякісними і зникають незабаром після утворення. У цій статті описано різноманітні види осаду, з якими стикаються акваріумісти, а також детально описано, що це таке, як і чому вони утворюються, як відрізнити різні типи, чи є вони причиною для занепокоєння і як їх уникнути.
Стаття розбита на розділи. У перших десяти розділах розглядаються різні види осаду, а в останніх семи – детальна інформація про те, що таке осад і які фактори сприяють його утворенню (наприклад, рН, температура тощо).
- Вступ
- Тверді залишки, що залишаються після приготування штучної морської води
- Осад на нагрівачах і насосах
- Запобігання утворенню осаду на нагрівачах і насосах
- Утворення осаду при додаванні вапняної води
- Випадає в осад при додаванні карбонатних розчинів
- Осад на поверхневому шарі вапняної води
- Осад на крапельницях для розведення вапняної води
- Осад на дні резервуарів з вапняною водою
- Осад у трубках для подачі вапняної води
- Опади від передозування розчину
- Опади карбонату кальцію: Теорія перенасичення кальцієм
- Осадження карбонату кальцію: Кальцій, лужність та рН
- Осадження карбонату кальцію: Низький вміст магнію
- Осадження карбонату кальцію: Підвищена температура
- Гідроксид магнію
- Експериментальні вимірювання утворення гідроксиду магнію
- Розчинність карбонату магнію
- Висновки
- Список використаної літератури
Тверді залишки, що залишаються після приготування штучної морської води
Більшість сольових сумішей залишають після себе твердий осад при розчиненні, хоча ступінь, в якій це відбувається, варіюється від марки до марки. Я використовую Instant Ocean і рідко очищаю 44-галонний сміттєвий бак, в якому я його змішую, тому з часом накопичується значний осад (рис. 1). Готуючись до цієї статті, я видалив частину цього твердого матеріалу і виявив, що він може бути майже повністю розчинений у соляній кислоті з великою кількістю бульбашок. Це свідчить про те, що ці тверді речовини, ймовірно, були карбонатом кальцію (CaCO3), можливо, також містить магній. Чистий карбонат магнію є недонасиченим у морській воді (що детально описано в наступних розділах цієї статті) 1 і повинен розчинятися в морських системах, тому малоймовірно, що він буде осадженим матеріалом, хоча в карбонаті кальцію може бути значна кількість магнію.
Рисунок 1. Залишки на дні пластикового сміттєвого бака, який я використовую для змішування Instant Ocean. Я рідко його вичищаю. Тверда речовина, швидше за все, є карбонатом кальцію.
Виходячи з того, що матеріал існує у вигляді листів, які явно не потрапили в суміш (на відміну від дрібного порошку, який міг би потрапити), я роблю висновок, що принаймні значна частина цього залишку утворилася в бочці. Я не можу, однак, виключити можливість того, що деяка кількість твердого карбонату кальцію або магнію могла існувати в сольовій суміші і була зцементована додатковим осадженням карбонату кальцію під час розчинення або зберігання.
При розчиненні соляних сумішей існують локальні регіони, де концентрація солі дуже висока. У цих локальних регіонах вміст кальцію і лужність також повинні бути дуже високими. Насправді, оскільки морська вода концентрується шляхом випаровування, існує чітко встановлений ряд мінералів, які випадають в осад зі збільшенням солоності. У цьому ряду першими випадають в осад карбонати кальцію і магнію, що з’являються при питомій вазі близько 1,140, що становить близько 50% розчину солі у воді. 1 Такі умови цілком можуть існувати на дні водойми з солоною водою при розчиненні солі.
З деякими сумішами (але не Instant Ocean, який я використовую), початковий рН при розчиненні може бути дуже високим (рН 8,5-9 +). Як детально показано далі в цій статті, рН може відігравати домінуючу роль у визначенні швидкості осадження карбонату кальцію, і такий високий рН зробить його більш імовірним для осадження.
Деякі акваріумісти припускають, що деякі сольові суміші можуть містити антизлежувальні агенти, такі як глини. Я не знаю, чи це правда, але якщо це так, то вони можуть входити до складу осаду, який залишається після розчинення.
Для того, щоб звести до мінімуму утворення нерозчинних карбонатних солей при змішуванні, можуть бути корисними наступні пропозиції:
1. Додавати сіль до повної порції води, а не повільно додавати воду до великої порції солі. Останній спосіб дозволяє витримати більший час при набагато вищій, ніж природна солоність морської води, що може призвести до осадження солей кальцію та магнію.
2. Інтенсивно перемішуйте суміш під час її розчинення.
3. У разі використання суміші з високим початковим рівнем рН провести аерацію суміші, а також її перемішування. Аерація знизить рівень рН.
Осад на нагрівачах і насосах
Осад, який утворюється на нагрівачах (Малюнок 2) і насосах, в першу чергу є карбонатом кальцію. Природна морська вода та вода в рифових акваріумах часто перенасичена карбонатом кальцію, але осад утворюється дуже повільно, в основному за рахунок іонів магнію (з причин, описаних далі в цій статті). Однак певні фактори підштовхують перенасичення ще вище, і “тиск” на осад стає занадто високим, щоб магній міг йому запобігти. Ці фактори включають підвищений вміст кальцію, лужність, рН, а у випадку з нагрівачами та насосами – підвищену температуру. Як ці фактори впливають на перенасичення, детально описано далі в статті, але в наступному розділі узагальнено ці ефекти.
Малюнок 2. Карбонат кальцію може утворювати товсті відкладення на нагрівачах. Саме тепло сприяє утворенню цих опадів.
Головними серед факторів, що викликають опади, є лужність і рН. Хоча більшість акваріумістів навряд чи матимуть у своїх акваріумах вдвічі більший рівень кальцію, ніж у природній морській воді (понад 800 ppm), багато людей подвоїли рівень її перенасичення за рахунок лужності та pH. За інших рівних умов, наприклад, акваріум з рН 8,5 має вдвічі більший рівень перенасичення, ніж акваріум з рН 8,2, а акваріум з рН 8,2 має вдвічі більший рівень перенасичення, ніж акваріум з рН 7,9.
Лужність також може бути великим фактором, що сприяє утворенню опадів. Багато акваріумістів підвищують лужність до підвищених рівнів, наближаючись або перевищуючи вдвічі природні рівні (близько 2,5 мекв/л, або 7 dKH). Ця зміна може, в свою чергу, подвоїти перенасичення.
Підвищена температура впливає на випадання карбонату кальцію двома шляхами: 1) просто зменшуючи розчинність CaCO 3 (який є більш розчинним при більш низьких температурах) і 2) викликаючи утворення додаткового карбонату з бікарбонату в розчині. Ці ефекти приблизно однакові за величиною і є однією з причин того, що насоси та нагрівачі можуть швидше покриватися осадом карбонату кальцію, ніж інші предмети в тому ж акваріумі.
Іншою можливою причиною того, що робочі колеса насосів і нагрівачі покриваються накипом швидше, ніж інші поверхні, є те, що такі поверхні, можливо, з меншою ймовірністю покриваються плівкою бактерій, які перешкоджають кальцію і карбонату досягати поверхні. Нагрівачі можуть стати занадто гарячими, щоб такі бактеріальні плівки могли сформуватися належним чином, а робочі колеса насосів можуть мати достатній рух води навколо них, щоб змити бактерії, як тільки вони почнуть прикріплюватися. Однак, наскільки великими є такі ефекти, мені не зрозуміло.
Низький вміст магнію також може сприяти осадженню, оскільки магній перешкоджає осадженню іонів кальцію. Зазвичай іони магнію прослизають у місця, де кальцій в іншому випадку зв’язувався б, змінюючи структуру поверхні так, що вона більше не є хорошим затравним кристалом для подальшого осадження карбонату кальцію. Менша кількість іонів магнію в розчині робить цей процес менш ефективним.
Нарешті, виявляється, що іони заліза (Fe +++) можуть допомогти ініціювати осадження карбонату кальцію. Такі іони можуть бути додані безпосередньо в деякі продукти, а також можуть вивільнятися з фосфатних в’яжучих на основі заліза, таких як Rowaphos, Phosban і Phosphate Killer.
Запобігання утворенню осаду на нагрівачах та насосах
Хоча карбонат кальцію, який осідає на нагрівачах і насосах, можна легко видалити, замочивши їх у кислоті (нерозбавленому оцті або розведеній соляній кислоті/соляній кислоті: 1 частина кислоти додається до 9 частин свіжої води), часто легше запобігти утворенню осаду в першу чергу. Якщо в акваріумі спостерігається надмірне відкладення карбонату кальцію, можна вжити наступних заходів:
Примітка: дії 1, 3 та 4 можуть також ускладнити кальцинування організмів, що кальцифікують, таких як корали та коралові водорості, тому вони можуть рости повільніше, якщо значно знизити рівень рН, кальцію або лужності.
1. Знизьте загальний рівень pH. Чим нижче, тим краще для цієї мети, але я б не опускався нижче pH 7,8. Безумовно, цільовий рівень pH нижче pH 8,5, навіть в кінці світлового циклу.
2. Додавайте добавки з високим рівнем рН (вапняна вода/вапняна вода та двокомпонентні системи добавок кальцію та лугу з високим рівнем рН, особливо), щоб вони швидко змішувалися і не потрапляли в насоси або не проходили через нагрівачі до того, як добре перемішаються. Додавайте їх в той час доби, коли існують умови низького рН (зазвичай рано вранці). При необхідності зменшити кількість цих видів добавок.
3. Зменшити лужність. Чим нижче, тим краще для цієї мети, але я б не рекомендував встановлювати рівень нижче 2,5 мекв/л (7 dKH). Безумовно, цільова лужність нижче 4 мекв/л (11 dKH).
4. Знизити рівень кальцію. Чим нижче, тим краще для цієї мети, але я б не ставив за мету знизити рівень кальцію нижче 380 ppm. Безумовно, кальцій повинен бути нижче 500 ppm.
5. Підтримуйте відповідний рівень магнію на рівні 125 0-1350 ppm. Більш високі рівні (до, скажімо, 1500 ppm) допоможуть ще більше зменшити опади, і деякі акваріумісти вдаються до цього, але я не знаю, на якому рівні магній стає токсичним.
6. Якщо ви використовуєте фосфатне сполучна на основі заліза, або розташуйте його добре перед насосами і нагрівачами, або припиніть його використання. Хелатні добавки заліза (додаються для забезпечення макроводоростей залізом), на мою думку, не настільки ймовірно, щоб викликати осадження, але все ж таки можуть сприяти певною мірою.
7. Використовуйте насоси, які не так сильно нагріваються всередині (зовнішнє тепло тут не є проблемою). Однак, у мене немає конкретних порад щодо того, які насоси були б найкращими в цьому відношенні. Пластикові робочі колеса, хоча і є чудовими з точки зору хімічної стійкості, є поганими теплопровідниками, тому тепло, яке виникає при зіткненні з водою, не розсіюється так швидко, як це було б у робочих колесах, виготовлених з інших матеріалів.
8. Підвищений вміст фосфатів та органічних речовин може зменшити осадження карбонату кальцію. Хоча я не рекомендую навмисно підвищувати їх вміст з цією метою, акваріумісти можуть виявити, що якщо вони знизять рівень цих матеріалів, осад може погіршитися.
Осад при додаванні вапняної води
Коли до морської води додають вапняну воду, майже відразу може утворитися помутніння (подібне до того, що показано на рисунку 3, хоча зазвичай не таке інтенсивне). Ця початкова каламутність є гідроксидом магнію, Mg(OH) 2 і вона утворюється, коли рН води піднімається до низьких і середніх 10-х значень. Теоретичні та експериментальні підстави вважати, що цей матеріал є Mg(OH) 2 (а не, наприклад, карбонатом магнію або карбонатом кальцію) наведені нижче в цій статті. При змішуванні вапняної води локальний рН навколо частинок падає, і як тільки він опускається нижче рН 10, гідроксид магнію розчиняється.
Рисунок 3. Перехідна хмара гідроксиду магнію, що утворюється при додаванні добавок з високим рН. В даному випадку порція лужності B-ionic була додана в досить спокійну частину одного з моїх рифових акваріумів.
Якщо вапняна вода не розсіюється досить швидко, тобто рН не знижується досить швидко, можуть утворюватися додаткові осади, особливо карбонат кальцію. Крім того, якщо вапняна вода капає на поверхні, що контактують з морською водою (наприклад, стінки відстійника, Рис. 4), на цих поверхнях може утворитися об’ємний карбонат кальцію. Ці опади відбуваються в першу чергу тому, що вапняна вода підштовхнула перенасичення CaCO 3 перенасичення дуже високо, перетворивши більшу частину або весь бікарбонат в карбонат. Оскільки осадження карбонату кальцію може відбуватися повільно, швидке розсіювання вапняної води не призводить до значного або взагалі ніякого осадження карбонату кальцію. Але якщо в регіоні підтримується високий рівень рН протягом досить тривалого часу, карбонат кальцію буде випадати в осад. Тривалість цього процесу залежить від ступеня перенасичення, але може становити від декількох хвилин до декількох годин.
Малюнок 4. Коли вапняна вода капає на поверхні, такі як стінки відстійника, відбувається осадження карбонату кальцію. Біле забарвлення, ймовірно, походить від металів, таких як залізо, що зв’язуються з поверхнею карбонату кальцію замість кальцію.
Осад при додаванні карбонатних розчинів
Багато акваріумістів знайомі з помутнінням, яке утворюється при додаванні в морські акваріуми двокомпонентних систем добавок кальцію та лугу з високим рівнем рН. На рисунку 3 показана початкова хмара, яка утворюється, наприклад, при додаванні лужної частини B-ionic у рифовий акваріум з відносно слабкою течією. Початкова хмара тоне і поширюється, в кінцевому підсумку розчиняючись. Подібне явище не спостерігається при додаванні солей кальцію або магнію, але спостерігається при додаванні розчинів карбонату натрію.
Ця каламутність є, принаймні частково, гідроксидом магнію і утворюється при додаванні іонів гідроксиду і підвищенні місцевого рН. На відміну від додавання вапняної води, яка навряд чи утворює карбонат магнію, це може, хоча я вважаю це малоймовірним. Причиною його утворення тут є те, що додавання карбонатних іонів може підштовхнути продукт розчинності карбонату магнію вище рівня насичення. Осадження карбонату магнію може бути кінетично повільним, так само як і осадження карбонату кальцію, і оскільки це помутніння утворюється миттєво, гідроксид магнію є набагато більш імовірним кандидатом. Однак, якщо добавка не змішується швидко, або, що ще гірше, якщо тверді кульки початкового осаду осідають і дуже повільно розчиняються, тоді можуть скластися умови для утворення карбонату магнію (і карбонату кальцію).
У будь-якому випадку, будь-який карбонат магнію, який утвориться, ймовірно, розчиниться пізніше, коли рН повернеться до нормального рівня рифового акваріума, тому те, чи містить початкова каламутність карбонат магнію чи ні, не є критичним питанням. Він не містить карбонату кальцію, якщо змішати його досить швидко (пару хвилин або менше), оскільки CaCO 3 не буде розчинятися при змішуванні з морською водою (а цей матеріал, за спостереженнями, розчиняється).
Осад, що випадає на поверхню вапняної води
Осад, який утворюється на поверхні вапняної води, є карбонатом кальцію (рис. 5). Ропа має високий вміст кальцію (близько 800 ppm при насиченні) і дуже високий рівень рН (рН 12,54 при насиченні), що означає, що вона містить багато гідроксильних іонів (OH – ). Коли вуглекислий газ з повітря потрапляє у воду, він гідратується з утворенням вугільної кислоти:
Потім, якщо рН вище 11, як у вапняній воді, вугільна кислота врівноважується, утворюючи переважно карбонат:
Саме карбонатом ми маємо справу при утворенні нерозчинного карбонату кальцію, як на поверхні, так і всередині вапняної води:
Результат цієї реакції візуально очевидний. Карбонат кальцію можна побачити у вигляді твердої кірки на поверхні вапняної води, яка перебувала на повітрі протягом одного-двох днів (не намагайтеся видалити цю кірку, вона може насправді захищати вапняну воду, що лежить нижче, від подальшого проникнення вуглекислого газу). Утворені тверді речовини також осідають на дно ємності, і можуть, по суті, утворитися всередині неї. Оскільки твердий карбонат кальцію не є особливо корисною добавкою кальцію або лужності, ця реакція має ефект зниження потенції вапняної води. При достатньому впливі повітря, наприклад, шляхом аерації або енергійного перемішування, ця реакція може бути доведена до майже повного завершення, при цьому в розчині залишиться мало кальцію або гідроксиду.
Малюнок 5. Вигляд мого резервуару з вапняною водою, що показує тонку кірку карбонату кальцію на частині поверхні рідини, а також великі відкладення карбонату кальцію, гідроксиду кальцію, гідроксиду магнію та інших матеріалів на дні. Я очищаю дно водойми приблизно один раз на рік.
Ця реакція є основою тверджень багатьох акваріумістів про те, що вапняну воду необхідно захищати від доступу повітря. Це також є основою твердження, що реактори з вапняною водою (реактори Нільсена) повинні бути кращими, ніж подача вапняної води з нерухомих резервуарів. Однак жодне з цих тверджень не витримує експериментальної перевірки, як я показав у попередній статті.
Осади на крапельницях з вапняною водою
|
Рисунок 6. Карбонат кальцію, який утворюється на кінці трубки, куди капає вапняна вода в мій відстійник. Та ж реакція між вапняною водою і вуглекислим газом, яка відбувається на поверхні резервуара з вапняною водою (рис. 5) з утворенням карбонату кальцію (описана вище), може також відбуватися на наконечнику для крапельного збору вапняної води (рис. 6). Такі наконечники швидко засмічуються і потребують періодичного очищення. Такий наконечник можна очистити, зануривши його в кислоту (прямий оцет або розведену соляну/хлористоводневу кислоту: 1 частина кислоти на 9 частин чистої води). Також можна періодично проштовхувати олівець або подібний предмет крізь кірку, щоб переконатися, що отвір достатньо великий для виходу вапняної води. Одного разу я занадто довго не чистив цей наконечник на моїй системі, і він повністю запечатався. Без мого відома, мій насос для наповнення рифу, хоч і відкачував воду, але не подавав її до верху. Тільки коли мій поплавковий вимикач вимкнув основні насоси, я зрозумів, що виникла проблема. На жаль, я припустився дурної помилки і встромив цвях крізь кірку на кінчику, не вимкнувши насос. Ці насоси насправді здатні розвивати досить великий напір, і на мене виплеснулася чимала кількість молочної вапняної води (на щастя, я був в окулярах, які захищали мої очі)! Деякі акваріумісти пропонують тримати наконечник під водою, щоб уникнути реакції з атмосферним вуглекислим газом. На жаль, це ще гірше, тому що в морській акваріумній воді насправді багато бікарбонату і карбонату, і оскільки ця вода змішується і, можливо, трохи дифундує вгору по трубці з вапняною водою, відбудеться ще більш швидке випадання осаду карбонату кальцію, що призведе до швидкого засмічення наконечника. Осади на дні резервуарів для зберігання вапняної води Тверді речовини на дні резервуару для зберігання вапняної води (рис. 5 і 7) містять все, що не розчинилося, або розчинилося, але пізніше випало в осад з розчину. Такі тверді речовини можуть містити гідроксид і карбонат магнію, гідроксид і карбонат кальцію та різноманітні інші домішки, такі як солі міді, глинозем, кремнезем тощо. Малюнок 7. Вигляд збоку мого резервуару для вапняної води після зниження рівня води. Осад, швидше за все, є карбонатом кальцію, що утворюється, коли залишки вапняної води на боках реагують з повітрям, але може також включати тверді речовини, які осіли від початкового змішування, і тому може нагадувати матеріал, знайдений на дні контейнера (рис. 5). Я не можу пригадати, щоб я коли-небудь чистив стінки цього контейнера. Для того, щоб визначити, що знаходиться в цих відкладеннях, я протестував зразок білого твердого матеріалу, який місяцями збирався на дні мого резервуару для вапняної води, і детально описав результати в попередній статті. Я видалив білий осад разом з деякою кількістю вапняної води. Суміш твердого і рідкого було підкислено, щоб розчинити його, і протестовано на вміст кальцію, магнію і стронцію. Результати наведені в Таблиці 1. Показані лише відносні концентрації, оскільки не було зроблено жодних зусиль для висушування зразка перед аналізом, що робить абсолютні концентрації безглуздими. Таблиця 1. Лужноземельні метали в осаді вапняної води. Як і передбачалося, виходячи з дуже низької розчинності гідроксиду магнію і високої концентрації гідроксид-іона у вапняній воді, твердий матеріал на дні вапняного басейну збагачується магнієм. По відношенню до кальцію, магній збагачується в мулі в 13 разів у порівнянні з твердим вихідним негашеним вапном. Цей магній може бути присутнім як у вигляді гідроксиду магнію, так і у вигляді карбонату магнію, але оскільки карбонат магнію досить добре розчинний у порівнянні з карбонатом кальцію, найбільш ймовірно, що первинною магнієвою сіллю є гідроксид магнію. Це також можуть бути змішані карбонати кальцію та магнію. Цікаво, що стронцій фактично виснажений в два рази порівняно з твердим вихідним негашеним вапном, що вказує на те, що він з меншою ймовірністю, ніж кальцій, може опинитися на дні водойми. Хоча карбонат стронцію дещо менш розчинний, ніж карбонат кальцію, концентрація стронцію у вапняній воді настільки низька, що SrCO 3 може фактично не бути насиченим, тому він може взагалі не випасти в осад. Присутній там стронцій може бути просто співосаджений з карбонатом кальцію. Тверді речовини на дні резервуару з вапняною водою або залишок, що залишився в реакторі з вапняною водою, можуть також містити інші матеріали. Фосфат, наприклад, буде нерозчинним у вапняній воді, випадаючи в осад у вигляді фосфату кальцію. Багато токсичних металів, таких як мідь, також нерозчинні у високому рН вапняної води, утворюючи карбонати або оксиди. Ці метали також можуть зв’язуватися безпосередньо з нерозчиненим вапном або з осадом карбонату кальцію, як я показав у попередній статті. У певному сенсі ці опади можуть очистити вапняну воду так, що в деяких випадках вона може бути навіть чистішою, ніж вихідна вода або вапно. Це очищення також спостерігається на практиці багатьма акваріумістами, які помітили, що тверді частинки на дні їх контейнерів з вапняною водою знебарвлюються, часто до синювато-зеленого кольору, що свідчить про наявність міді. З цих причин я рекомендую не дозувати тверді речовини вапна в акваріуми, коли цього можна уникнути. Якщо дати вапняній воді відстоятися протягом декількох годин до ночі, це дозволить більшості великих частинок осісти, і незалежно від того, чи виглядає вона прозорою в цей момент чи ні, вона, ймовірно, може бути використана. Загалом, рекомендується залишати залишкові тверді частинки на дні резервуарів з вапняною водою, а не вичищати їх кожного разу, оскільки вони можуть фактично допомогти очистити воду за допомогою цих механізмів осадження. Однак, як тільки тверді частинки знебарвлюються або накопичуються протягом 6-12 місяців, їх слід викидати. Осад у трубці для подачі вапняної води Осад може також утворюватися всередині трубки, яка подає вапняну воду до акваріума (Рисунок 8). Частина цього матеріалу утворилася у водосховищі, а отже, потрапила в трубу у вигляді твердих частинок. Ці тверді частинки будуть подібні за складом до тих, що знаходяться на дні резервуару з вапняною водою (описані в попередньому розділі). Деякі з цих матеріалів, однак, можуть утворитися на місці, коли вуглекислий газ потрапляє у вапняну воду через стінки НКТ. Різні матеріали мають різну проникність для вуглекислого газу, і різна товщина також змінює його дифузію в НКТ. Однак дифузія може бути достатньою, щоб протягом року таким чином накопичити значну кількість твердих частинок карбонату кальцію, які з часом можуть закупорити трубу. З цієї причини я промиваю систему кислотою приблизно раз на рік, щоб розчинити ці накопичення карбонату кальцію. Малюнок 8. Осідання осаду карбонату кальцію і, можливо, інших матеріалів у трубах для подачі вапняної води. Осади при передозуванні вапняної води При значному передозуванні вапняної води тимчасовий осад гідроксиду магнію, що утворюється при звичайному використанні, може бути не єдиним осадом, який утворюється. Якщо рН стає підвищеним і залишається таким досить довго, карбонат кальцію може випадати в осад по всій товщі води. У таких ситуаціях весь акваріум може стати дуже каламутним, виглядаючи майже як знежирене молоко (рис. 9 і 10). Такі опади мають сприятливий ефект зниження рН та лужності, які були підвищені внаслідок передозування, обмежуючи подальшу шкоду, що має місце. У багатьох випадках через день-два видимої шкоди не спостерігається, але в кількох рідкісних випадках, коли передозування було особливо значним, може статися аварія резервуара, що призводить до загибелі багатьох організмів. Малюнок 9. Рифовий акваріум, що зазнав передозування вапняною водою, з частинками карбонату кальцію, що заповнюють товщу води. Це акваріум членів Reef Central Ereefic та Klasikb. Наступні важливі моменти повинні допомогти в боротьбі з передозуванням вапняної води:
Малюнок 10. Рифовий акваріум, що зазнав передозування вапняною водою (вгорі), з частинками карбонату кальцію, що заповнюють товщу води. Цей же акваріум на наступний день був прозорим (схожий на нижній знімок, але зроблений через кілька днів). Це акваріум Джо Робертсона (Joe Robertson) (член Reef Central Froggy). Опади карбонату кальцію: Теорія перенасичення кальцієм У морській воді карбонат кальцію є перенасиченим. У цьому контексті це означає, що за певних обставин він випадає в осад у вигляді твердого карбонату кальцію. Звичайно, за багатьох інших обставин цього не відбувається, і відповідь на питання, чому це відбувається, корисно зрозуміти акваріумістам. По-перше, деякі визначення в порядку. Вираз константи рівноваги для розчинення карбонату кальцію наведено нижче (рівняння 4): Де K – це величина, що визначається множенням концентрації кальцію на концентрацію карбонату. Коли K = K sp * (константа добутку розчинності в морській воді при будь-якій заданій температурі, тиску і солоності, яку можна знайти в книзі), то розчин вважається точно насиченим (рівняння 5). Цей взаємозв’язок часто кількісно оцінюється за допомогою параметра пересичення, який символізується як Ω : При Ω = 1 розчин є точно насиченим. Коли Ω перевищує одиницю, він є пересиченим, а коли Ω менше 1, розчин є недонасиченим. Чим вище пересичення, тим імовірніше випадання осаду CaCO 3 буде відбуватися осадження CaCO. У звичайній морській воді Ω ~ 3 для арагоніту і Ω ~ 5 для кальциту, хоча ці значення постійно знижуються, оскільки вуглекислий газ додається в атмосферу, знижуючи рН морської води. Арагоніт і кальцит – це просто різні кристалічні форми карбонату кальцію. Кальцит трохи стабільніший, а отже, трохи менш розчинний, ніж арагоніт (тобто має нижчий K sp *). Організми можуть осаджувати як арагоніт (птероподи та корали), так і кальцит (форамініфери та коколіти), але більша частина осаду в рифових акваріумах – це арагоніт (хоча деякі організми, такі як морські вушка, утворюють обидва). Рифові акваріуми часто мають більш високий рівень лужності та кальцію, ніж морська вода, і, отже, більш перенасичені, ніж морська вода. Лужність – це міра бікарбонату та карбонату в розчині. При фіксованому pH, якщо лужність подвоїти, то карбонат також буде подвоєний. Оскільки багато акваріумістів утримують рифові акваріуми при рівнях лужності, що перевищують природні рівні морської води (2,5 мекв/л; 7 dKH), перенасичення часто вище, ніж в океані. Однак найбільшим фактором перенасичення в рифовому акваріумі може бути рН. В акваріумах з високим рівнем pH (наприклад, у багатьох акваріумах, що використовують вапняну воду) перенасичення набагато вище, ніж у морській воді. При однаковій лужності, якщо ви підвищуєте рН, ви перетворюєте частину бікарбонату в карбонат: При рН 8,2 і 25°C тільки 15% від загальної кількості карбонату і бікарбонату присутні у вигляді карбонату. При рН 7,8 це значення падає до 7%. Але при підвищенні рН ця частка збільшується до 50% при рН 8,93 і до 75% при рН 9,4. Отже, при підвищенні рН при фіксованій лужності концентрація карбонату зростає, тим самим збільшуючи перенасичення карбонату кальцію. В межах діапазону рН більшості рифових акваріумів (приблизно до рН 9 або близько того) кількість присутнього карбонату приблизно лінійно залежить від рН через залежність, яку можна побачити в рівнянні (7). Таким чином, якщо рН підвищується з 7,5 до 8,5, концентрація карбонатів збільшується приблизно в десять разів. Від рН 8,0 до 8,5 збільшення карбонатів відбувається приблизно втричі. Вище рН 9 концентрація карбонатів продовжує зростати, але повільніше, і вирівнюється приблизно при рН 10, оскільки при рН 10+ залишається дуже мало бікарбонату для перетворення в карбонат. Осадження карбонату кальцію: Кальцій, лужність та рН Поєднуючи різні фактори, описані вище, ось деякі комбінації кальцію, лужності та рН, які мають однакове перенасичення (тобто однакову схильність викликати випадання осаду карбонату кальцію): Ω = 1 (розчинення арагоніту відбувається при всіх нижчих значеннях цих параметрів) Source: reefkeeping.com
|