Химия для соленого аквариума: Как восполнить кальций и щелочность

Нет более важного аспекта химии рифового аквариума, чем кальций1 и щелочность.2 Многие из моих предыдущих статей подробно описывали различные аспекты этих систем. Читая эти статьи, аквариумисты заметят одну общую тему: поддержание надлежащего уровня каждого из этих веществ очень важно. Более того, самый простой способ убедиться, что при добавлении этих веществ в аквариум не произойдет серьезных ошибок, – использовать добавки, содержащие сбалансированное количество кальция и щелочи. 3, 4 Для целей данной статьи сбалансированная добавка кальция и щелочности – это добавка, которая обеспечивает кальций и щелочность в пропорциях, соответствующих тем, которые используются при кальцификации для образования карбоната кальция. Использование такого типа добавок обычно предотвращает передозировку (или недодозировку) одного из этих двух компонентов по отношению к другому.

Независимые (несбалансированные) добавки кальция и щелочи имеют важное применение в рифовых аквариумах. К ним относятся исправление существующего дисбаланса5 между кальцием и щелочностью и “исправление” исходной смеси соли, которая может не соответствовать желаемым аквариумистом значениям кальция и щелочности. Хотя регулярное использование таких добавок может дать хорошие результаты, оно часто приводит к существенному дисбалансу между кальцием и щелочностью. В идеальном мире, с идеальными тест-наборами, используемыми идеально и часто каждым аквариумистом, такие добавки работали бы отлично. Однако чаще всего они приводят к дисбалансу. В некоторых случаях дисбаланс является экстремальным, например, уровень кальция составляет менее половины от того, что содержится в природной морской воде (серьезное условие для кальцифицирующих организмов6).

Именно по этой причине я настоятельно рекомендую аквариумистам выбирать сбалансированную схему добавления кальция и щелочи. Однако существует множество таких схем, из которых можно выбрать подходящую. В этой статье будет представлена информация, необходимая для того, чтобы аквариумисты могли выбрать подходящую схему для своих конкретных потребностей. При принятии решения учитываются такие факторы, как стоимость, сложность, наличие примесей и ряд других. Ближе к концу статьи приведены две таблицы, одна из которых описывает стоимостные аспекты каждой системы, а другая – некоторые другие различия. В итоге я не выбираю какую-то одну из этих схем как лучшую для всех аквариумов, хотя и указываю, для каких типов аквариумов каждая система подходит, а для каких – нет. Для опытных аквариумистов это будет все, что им нужно, чтобы сделать осознанный выбор. Для новичков я также включил в конце статьи некоторые рекомендации, которые помогут им объединить эти различные вопросы и направить их в правильном направлении для того типа аквариума, который они рассматривают.

Аквариумисты также не должны отказываться от комбинирования двух или более из этих схем. В некоторых случаях можно получить значительный синергетический эффект от объединения систем. Некоторые из наиболее распространенных комбинаций обсуждаются ниже.

Оговорюсь, что я не верю, что существуют какие-либо другие широко используемые системы, которые были бы так же хороши, как эти, подробно описанные здесь. Таким образом, эти варианты должны охватывать системы, которые люди должны рассматривать, если только у них нет очень специфических ситуаций (или в будущем будет изобретено что-то новое).

Я также постараюсь прояснить некоторые недоразумения, которые часто возникают у аквариумистов по поводу этих систем (например, вопросы, связанные с тяжелыми металлами, которые либо добавляются намеренно, либо присутствуют в виде примесей). Однако в этой статье я не смогу подробно рассказать о том, как использовать каждый из них. Во многих случаях они уже описаны в существующих статьях.

В данной статье будут рассмотрены следующие системы:

1. Известковая вода (также известковый вассер), используемая в реакторе или нет, с уксусом или без него
2. Реакторы с карбонатом кальция/углекислым газом (CaCO₃/CO₂ реакторы)
3. Карбонат кальция, используемый без реактора
4. Ацетат кальция
5. Однокомпонентные смеси неорганических солей
6. Двухкомпонентные системы жидких добавок
7. Замена воды

Некоторые из плюсов и минусов, которые будут обсуждаться, включают:

1. Типичные первоначальные и эксплуатационные затраты
2. Ограничения на количество кальция и щелочности, которые можно добавить
3. Объем работы для аквариумиста
4. Необходимое пространство вокруг аквариума
5. Влияние на pH
6. Воздействие на фосфаты (доставка или удаление)
7. Доставка примесей в резервуар
8. Риски, связанные с передозировкой
9. Любые проблемы, связанные с безопасностью людей

Известковая вода

Известковая вода (также известная под немецким названием kalkwasser) успешно используется аквариумистами на протяжении многих лет, и именно эту систему я использую в своем аквариуме. Она состоит из водного раствора ионов кальция и гидроксида, который можно получить путем растворения негашеной извести (оксид кальция, CaO) или извести (гидроксид кальция, Ca(OH)).₂). Единственная разница между ними заключается в том, что если к негашеной извести добавить молекулу воды, то получится известь, и что при этом может выделяться большое количество тепла.

негашеная известь + вода → известь

Следовательно, растворение негашеной извести может сделать воду довольно теплой, особенно если в нее добавлено избыточное количество твердых частиц.

Ионы кальция в растворе, очевидно, поставляют кальций в резервуар, а ионы гидроксида – щелочность. Гидроксид сам по себе обеспечивает щелочность (как по определению, так и при измерении тестом на щелочность), но кораллы потребляют щелочность в виде бикарбоната6 , а не гидроксида. К счастью, когда известковая вода используется в рифовом аквариуме, она быстро соединяется с атмосферным и находящимся в аквариуме CO₂ и бикарбонатом, образуя бикарбонат и карбонат:

После попадания в аквариум при приемлемом pH нет никаких опасений, что щелочность, обеспечиваемая известковой водой, отличается от любой другой карбонатной щелочной добавки. Гидроксид немедленно исчезает в бикарбонатной/карбонатной системе. Другими словами, количество гидроксида, присутствующего в аквариумной воде, зависит только от pH (независимо от того, что было добавлено), и при любом pH ниже 9 он является незначительным фактором в тестах на щелочность (гораздо меньше 0,1 мэкв/л). Следовательно, тот факт, что щелочность изначально поставляется в виде гидроксида, не следует рассматривать как проблему, за исключением того, что он влияет на pH (см. ниже).

Тот факт, что известковая вода является очень основной (pH обычно выше 12), требует, чтобы известковая вода добавлялась в резервуар медленно, если только не делаются очень маленькие добавления. Причина медленного добавления заключается в двух аспектах: предотвращение слишком высокого местного рН в зоне добавления (медленное добавление позволяет быстрее смешиваться с водой в резервуаре для снижения рН) и предотвращение слишком высокого общего рН резервуара (медленное добавление позволяет резервуару втягивать CO₂из атмосферы во время медленного добавления, смягчая повышение pH). Некоторые аквариумисты выступают за быстрое добавление9 , и это хорошо для добавок, которые добавляют в аквариум менее 0,2 мэкв/л щелочности, но добавление 0,5 мэкв/л (эквивалент добавления 1,2 % объема аквариума насыщенной известковой воды или 14 граммов гидроксида кальция в 100-галлонный аквариум) приводит к слишком высокому рН всего аквариума (примерно на 0,5 единиц рН).

Поэтому известковую воду чаще всего добавляют медленно, капельным способом или медленной откачкой. Часто ее добавляют как воду для дозаправки, заменяя большую часть или всю испарившуюся воду. Помпы увеличивают стоимость и сложность системы, особенно в сочетании с поплавковым клапаном или переключателем (я использую последний и помпу Reef Filler).

Как уже упоминалось, известковая вода имеет очень высокий pH. Этот высокий pH может иметь значительные преимущества в отношении примесей, присутствующих в извести. Фосфаты и многие тяжелые металлы выпадают в осадок либо в виде солей кальция, либо в виде оксидов и гидроксидов металлов. Например, медь, по мнению Рона Шимека, является проблемой для рифовых аквариумов.11, 12 Гидроксид меди очень нерастворим в известковой воде, так как вокруг него много гидроксида. С точки зрения аквариумиста, в чистой известковой воде его просто не будет, если предположить, что ему дали возможность отстояться, поскольку гидроксид меди очень нерастворим. Многие аквариумисты получают цветные остатки в системах с известковой водой, и эти цвета появляются из-за металлических примесей, которые не попали в аквариум. Если выяснится, что добавления меди в рифовые аквариумы лучше избегать, то использование известковой воды может стать лучшим способом пополнения кальция и щелочности, поскольку большинство других систем не имеют такого механизма самоочищения.

Еще одним преимуществом известковой воды может быть ее способность снижать фосфаты, уже содержащиеся в аквариумной воде.13 Хотя это может быть просто осаждение фосфата кальция в том месте, где известковая вода с высоким pH и высоким содержанием кальция встречается с аквариумной водой, механизм и степень этого эффекта в типичных рифовых аквариумах не установлены.

Еще одним важным аспектом известковой воды является верхний предел количества, которое можно добавить в аквариум. Если аквариум находится вблизи высокого предела потребности в кальции и щелочности, то замена всей испарившейся воды насыщенной известковой водой может оказаться недостаточной. Есть несколько приемов, позволяющих получить немного больше от известковой воды. Это добавление вентиляторов для увеличения испарения и добавление уксуса для увеличения растворимости извести в воде. Обе эти системы успешно применяются многими аквариумистами. Кроме того, использование небольшого количества одной из других сбалансированных систем добавок (особенно двухкомпонентных) часто используется аквариумистами для небольшого повышения уровня кальция и щелочности в аквариумах, которым требуется небольшое количество дополнительного кальция и щелочности сверх того, что может обеспечить известковая вода, без значительных капитальных затрат. Аналогичным образом, их можно успешно комбинировать с известковой водой в периоды низкого испарения. В отличие от некоторых других схем добавок, соленость резервуара не увеличивается со временем при использовании известковой воды.

Стоимость системы известкования может варьироваться от очень незначительной до довольно значительной. Если использовать недорогую капельную систему ($20) и оптовые источники извести (например, Mississippi Lime Company, которая не продает известь индивидуальным аквариумистам, но продает большие объемы в магазины), то затраты могут быть практически несущественными. Используемая мною негашеная известь Mississippi Lime Company стоит менее $0,50 за фунт в рамках крупной оптовой закупки. В такой системе стоимость одной тысячи миллиэквивалентов (мэкв) щелочности составляет порядка $0,03. Я понимаю, что для большинства аквариумистов эта цифра ничего не значит, но я буду использовать ее для сравнения стоимости очень разных схем добавок, а в конце статьи переведу ее в годовые затраты для некоторых типичных аквариумов. Хобби- и лабораторные сорта гидроксида кальция будут стоить дороже. Фунт гидроксида кальция от Two Little Fishes стоит около $13,50, или $1,10 за тысячу мэкв щелочности.

Конечно, дозирующие насосы могут стоить несколько сотен долларов, хороший поплавковый выключатель – 50-100 долларов, также необходимо приобрести резервуар (часто это пластиковый контейнер, например, мусорное ведро; я использую 44-галлонный мусорный бак Rubbermaid Brute). В зависимости от установки, резервуар для известковой воды может находиться далеко от аквариума, даже в другой комнате или на другом этаже дома. Для перекачки известковой воды на значительные расстояния можно использовать помпу типа Reef Filler, освобождая пространство вокруг аквариума.

Некоторые люди используют реакторы Nilsen для подачи известковой воды. Эти системы автоматизируют подачу известковой воды в резервуар, и, конечно, затраты возрастают. Они состоят из камеры, в которую поступает свежая вода, смешивается с твердой известью, и жидкая известковая вода выходит из системы и направляется в резервуар. Они не позволяют доставлять в резервуар дополнительный кальций или щелочность по сравнению с другими способами подачи известковой воды (при условии, что в обоих случаях используется насыщенная известковая вода), но многие утверждают, что они менее хлопотны, чем доставка из резервуара. Добавление известковой воды с помощью самых простых капельниц может потребовать ежедневного внимания, в то время как доставка из большого резервуара может потребовать внимания только раз в 3 недели, что примерно соответствует типичным реакторам Нильсена. Все остальные комментарии об известковой воде одинаково хорошо применимы при использовании реактора, капельницы или медленного насоса из резервуара (за исключением того, что комбинацию уксус/известковая вода технически сложно использовать с реактором Нильсена).

С отрицательной стороны, известковая вода имеет некоторые проблемы, которые не относятся к большинству других систем. Одна из них – эффект передозировки. Все кальциевые и щелочные добавки, если они добавлены в достаточной передозировке, могут привести к абиотическому осаждению карбоната кальция в аквариуме. Однако известковая вода особенно подвержена этому эффекту по двум причинам. При передозировке высокий pH известковой воды быстро преобразует большую часть бикарбоната в резервуаре в карбонат, увеличивая вероятность выпадения осадка карбоната кальция. Кроме того, добавление твердых частиц извести может вызвать локальные резкие скачки pH и кальция, что приведет к выпадению осадка карбоната кальция. Следовательно, передозировка известковой воды, особенно дозирование твердых частиц извести, является наиболее частой причиной “снежных бурь”, когда карбонат кальция выпадает в осадок по всей толще воды. В некоторых случаях аквариум может выглядеть как молоко. Хорошей новостью является то, что это событие редко причиняет длительный вред обитателям аквариума (по крайней мере, это было зафиксировано на сегодняшний день), но оно почти всегда расстраивает аквариумиста.

И последнее замечание по поводу извести: Не стоит относиться легкомысленно к высокому pH жидкости и опасности пыли в твердом состоянии. Следует избегать вдыхания пыли. Также следует избегать попадания известковой воды на кожу, а если это произошло, необходимо тщательно промыть кожу водопроводной водой. Особенно следует избегать попадания известкового раствора в глаза, а при использовании больших количеств или в ситуациях, когда возможно воздействие, необходимо использовать защитные очки. В случае попадания в глаза рекомендуется обильное и немедленное промывание водопроводной водой с последующей профессиональной помощью.

Реакторы карбонат кальция/углекислый газ

Реакторы на основе карбоната кальция/углекислого газа работают путем удаления воды из резервуара, добавления углекислого газа для снижения pH, а затем позволяют более кислой воде растворить твердый карбонат кальция, находящийся в смесительной камере. Затем вода возвращается в аквариум с дополнительным кальцием и щелочью (бикарбонатом):

Рифовые аквариумы с такими реакторами обычно работают при рН ниже, чем у природной морской воды, с типичными значениями рН в аквариуме от 7,7 до 8,1. Причиной низкого pH является постоянная подача в аквариум раствора с низким pH, добавляющего избыток CO₂ и бикарбоната. Затем резервуары удаляют этот лишний CO₂ и рН повышается, но эффект, как правило, не полный, и рН остается ниже того, что было бы при полной аэрации (то есть уравновешивании) воды в том же резервуаре обычным воздухом.

В таких системах важна используемая среда: арагонитовая форма карбоната кальция растворяется легче, чем кальцитовая. Также очень важен характер примесей, поскольку почти все примеси будут растворены и доставлены в резервуар. Некоторые из этих примесей могут быть желательны для аквариумиста (например, магний и стронций), а некоторые – нет (например, фосфат или медь). Фосфат, похоже, стал предметом конкуренции между коммерческими поставщиками сред для таких реакторов, хотя я бы посоветовал аквариумистам скептически относиться к некоторым из этих заявлений. Использование CaCO₃/CO₂ реакторов, как показал Саймон Хантингтон, обеспечивает значительное поступление меди в его систему (0,229 частей на миллиард меди в день). В его случае это значительно больше, чем поступление меди из продуктов питания (0,0235 частей на миллиард меди в день).

Большое преимущество этих реакторов заключается в том, что их можно масштабировать, чтобы обеспечить любое количество кальция и щелочи, необходимое для любого аквариума. По этой причине им отдают предпочтение те, у кого есть аквариумы с высокой потребностью в кальции и щелочи. Из-за низкого pH, который часто возникает в результате, многие из этих аквариумистов предпочитают дозировать известковую воду в сочетании с реактором, но не потому, что реактор не может обеспечить достаточное количество кальция и щелочи, а исключительно для повышения pH в самом аквариуме. Синергия между известковой водой и CaCO₃/CO₂ реакторов включает в себя не только pH. Известковая вода потребляет CO₂ и CaCO₃/CO₂ реакторы доставляют его в резервуар. Вместе они поддерживают уровень CO₂ (и, соответственно, pH) в соответствии с естественной морской водой.

Реакторы карбоната кальция/углекислого газа занимают значительное пространство, поскольку необходимы баллон с углекислым газом, реакционная камера и насос. Как правило, такие системы используются рядом с аквариумом, но они могут быть и удаленными, если продумать соответствующие потоки воды в аквариум и из него.

После того, как аквариумист правильно настроит реакторную систему, она требует минимального контроля в течение длительного периода времени. Соленость аквариума не будет увеличиваться со временем при использовании реакторов на основе карбоната кальция/углекислого газа.

Вероятность возникновения проблем от передозировки при использовании такого реактора минимальна. Поскольку pH обычно низкий, даже значительно повышенные значения кальция и щелочности могут не вызвать резкого выпадения осадка карбоната кальция. Более вероятно лишь медленное осаждение на нагревателях и крыльчатках насосов. Случайная доставка большого количества CO₂ в резервуар вызывает опасения, но это редкий случай.

Первоначальные затраты на такие реакторные системы могут быть значительными, обычно около 300-500 долларов за сам реактор, и еще 75-150 долларов за аппаратуру для CO₂ аппарат. Стоимость носителя варьируется, но типичной является цена 20 долларов за восемь фунтов. Таким образом, стоимость носителя составляет 0,28 доллара за тысячу мэкв щелочности. Необходимо также учесть стоимость углекислого газа, поэтому общая сумма может составить около $0,35 за тысячу мэкв щелочи.

Основная проблема безопасности этих систем связана с баллоном с углекислым газом. Любой газовый баллон высокого давления может быть очень опасен, если головка баллона будет повреждена. Поэтому будьте осторожны, чтобы не уронить такие баллоны, иначе они превратятся в ракеты.

Карбонат кальция без реактора

В недавней статье я подробно описал, что можно делать с карбонатом кальция, если он не используется в реакторе. По моему мнению, лучшее применение – это растворить карбонат кальция в пресной воде и использовать его в качестве воды для долива в систему. Другие способы использования, такие как добавление твердых частиц или молочного продукта непосредственно в аквариум, кажутся мне неэффективными (поскольку твердые частицы карбоната кальция, скорее всего, не растворятся в рифовом аквариуме и могут вызвать осаждение дополнительного карбоната кальция и магния из воды).

Большой недостаток этого метода заключается в том, что в пресной воде растворяется не так много карбоната кальция, независимо от формы материала (включая мелкие частицы арагонита). Количество кальция в такой воде ограничено примерно 30ppm, что в 25 раз меньше, чем в насыщенной известняковой воде. Следовательно, эта система сама по себе подходит только для аквариумов с очень низкой потребностью в кальции и щелочности, хотя ее можно использовать в сочетании практически с любой другой системой добавок (за исключением известковой воды, в которой используется та же самая добавочная вода).

Если вы используете для этой цели продукты, подобные коммерческому игровому песку, стоимость может быть очень низкой. 50-фунтовый мешок песка с карбонатом кальция из Home Depot стоит $3,50, или менее $0,008 за тысячу мэкв щелочности. Если вы используете продукты хобби-класса, такие как Aragamight, стоимость будет порядка $12 за фунт, или $2,64 за тысячу мэкв щелочности. При использовании карбоната кальция соленость аквариума со временем не увеличивается.

Еще одно применение карбоната кальция – в качестве субстрата в рифовом аквариуме. Поскольку органические молекулы разлагаются внутри субстрата, pH может упасть, и карбонат кальция может раствориться, как это происходит внутри CaCO₃/CO₂ реакторе. Однако этот процесс растворения происходит медленно, и обычно не может обеспечить аквариум достаточным количеством кальция и щелочности, если только потребность в них не очень низкая.

Однокомпонентные сбалансированные системы добавок: Ацетат кальция

Ацетат кальция – продукт, который получил относительно небольшую известность, несмотря на очевидную простоту его использования и коммерческую доступность для аквариумистов. В некотором смысле он похож на сочетание известковой воды и уксуса. При растворении в воде (пресной или соленой) образуются ионы кальция и ацетатные ионы. Ацетат быстро метаболизируется аквариумными организмами с образованием бикарбоната, двуокиси углерода и воды:

Это уравнение предполагает, что pH в таких аквариумах может оставаться вблизи нижней границы нормы из-за избытка углекислого газа, но практический опыт людей, использующих ацетат кальция, показывает, что это не является большой проблемой.

Ацетат кальция также может способствовать преобразованию нитрата в азот (N₂) в аноксических областях живого песка и породы, обеспечивая источник углерода, необходимый для этого процесса (но это не было доказано так или иначе). Приведенное ниже уравнение показывает процесс, который может иметь место:

Одним из источников ацетата кальция для аквариумистов является Salifert’s All in One (продукт, который также содержит стронций, аминокислоты и некоторые микроэлементы). Это жидкий продукт, который можно заливать прямо в аквариум, не беспокоясь о pH. Текущая версия их коммерческого продукта содержит 250 000 мг/л ацетата кальция, что эквивалентно 3 160 мэкв/л щелочности. Этот продукт продается в США по цене около $31,50/л. Следовательно, она стоит около $10,00 за тысячу мэкв/л щелочности. Такая цена делает его очень дорогим для аквариума с большим спросом на кальций и щелочность, но нулевые начальные затраты делают его привлекательным для небольших аквариумов, особенно нанорифовых.

У меня нет информации о чистоте материала или точной природе “микроэлементов” в нем. Все, что находится в бутылке, будет доставлено в аквариум. Это не вызывает никаких необычных проблем с безопасностью. Верхний предел того, сколько кальция и щелочи может быть доставлено в аквариум таким образом, зависит от двух факторов. Если метаболизм ацетата происходит быстро, а доза очень высока, то кислород может истощиться. Если преобразование происходит медленно, то ацетат может накапливаться в аквариуме (само по себе это не является серьезной проблемой, за исключением, возможно, очень высоких уровней, когда он может сбить тест на щелочность). Хабиб Сеха из Salifert сообщил, что использование доз, рекомендованных на бутылке, не приведет ни к одной из этих проблем.

Передозировка, как ожидается, не будет необычной проблемой, но если внести значительное количество добавок таким образом, то щелочности потребуется время, чтобы полностью проявиться в аквариуме, поскольку ацетату требуется время для метаболизма. Следовательно, я бы подождал день после добавления, чтобы измерить щелочность. Измерение кальция не будет иметь такого же влияния. Соленость аквариума не увеличится со временем при использовании ацетата кальция.

Однокомпонентные сбалансированные системы добавок: Солевые смеси

Другой тип сбалансированной однокомпонентной добавки состоит из простой сухой смеси бикарбоната натрия (или карбоната) и хлорида кальция. Как и в случае с двухкомпонентными добавками, описанными ниже, этот тип системы может быть дополнительно сформулирован таким образом, чтобы после удаления карбоната кальция оставался естественный осадок морской воды. Biocalcium от Tropic Marin, похоже, относится к этой категории, хотя его письменное описание, как известно, трудно интерпретировать. Он стоит около 8 долларов за 500 грамм (по оценкам, содержит около 1800 мэкв щелочности), таким образом, стоимость составляет около 4,40 долларов за тысячу мэкв щелочности. Утверждается, что наряду с кальцием и щелочью в аквариум добавляется 79 микроэлементов, но ни для одного из них не указано количество.

Этот тип добавки нельзя размешивать в воде перед добавлением в аквариум. В противном случае кальций вступит в реакцию с присутствующим карбонатом, образуя нерастворимый карбонат кальция. Поэтому в инструкции рекомендуется добавлять добавку непосредственно в аквариум. В этом случае обязательно добавляйте его в зону с высокой пропускной способностью вдали от кораллов (например, в поддон), так как твердые частицы, по имеющимся данным, могут раздражать кораллы, если попадут на них.

Если вы используете подобный продукт, обязательно держите его как можно более сухим, вплоть до того, что храните его в герметичном контейнере для защиты от атмосферной влаги. Если влага попадет в смесь, это может привести к образованию нежелательного карбоната кальция.

Постоянное использование подобных продуктов приведет к увеличению солености в аквариуме. Увеличение солености со временем можно приблизительно рассчитать, хотя, не зная точно, что в нем содержится, можно получить лишь приблизительную цифру. На каждые 1000 мэкв щелочности, добавленные таким образом, эти продукты будут доставлять в аквариум порядка 60 граммов других ионов. В аквариуме с низкой потребностью в кальцификации (определяемой ниже как 18,3 тыс. мэкв щелочи в год в 100-галлонном аквариуме (50 мэкв/день)) этот эффект повысит соленость на 3 ppt в год (по сравнению с нормальной соленостью S =35). В аквариуме с высокой потребностью (определяемой ниже как 219 тыс. мэкв щелочности в год в 100-галлонном аквариуме (600 мэкв/день)) соленость повысится на 35 ppt за год, или примерно вдвое. Следовательно, при использовании этого типа добавок необходимо тщательно следить за соленостью, особенно в аквариуме с высокой скоростью кальцификации.

Двухкомпонентные системы сбалансированных добавок

В настоящее время существует множество двухкомпонентных сбалансированных систем для пополнения кальция и щелочности. Это всегда жидкие добавки, которые вы добавляете в аквариумы для пополнения кальция и щелочности. Это объясняется тем, что бикарбонат и карбонат, которые можно было бы дозировать для пополнения щелочности, плохо совместимы с кальцием, который также необходим. Поэтому одна порция содержит кальций, а другая – щелочность.

В простейшей форме такая система будет представлена любой кальциевой солью в одной концентрации в одной бутылке и карбонатной щелочной добавкой в двойной эквивалентной концентрации в другой бутылке (в два раза, потому что при образовании карбоната кальция на каждую единицу кальция требуется две единицы щелочи). В рамках этого ограничения производители имеют достаточно большой простор для игры.

Как правило, эти добавки заявляют, что идут на шаг дальше. Когда кальций и щелочность убираются из картины, как это будет происходить в результате кальцификации в аквариуме, тогда оставшиеся ионы часто описываются как имеющие такое же соотношение ионов, как и природная морская вода. Если предположить, что это так, то “остаток” – это просто больше соли для воды в аквариуме. В течение длительного периода времени соленость будет увеличиваться в результате этого процесса (эффект, который будет описан ниже), но значительного накопления специфических ионов в резервуаре не будет.

Чтобы добиться этого, производители могут использовать различные соли кальция, например, в части кальция. Они могут использовать хлорид кальция, сульфат кальция, бромид кальция и множество других подобных солей. В эту часть также можно поместить магний и стронций, поскольку они не совместимы с компонентом щелочности.

Щелочная составляющая этих систем более сложна. Как было показано в других частях этой статьи, щелочность может быть обеспечена в виде бикарбоната, карбоната или гидроксида. Я не знаю ни одной коммерческой добавки, использующей гидроксид, но коммерческие добавки используют бикарбонат, карбонат и их смеси. Следовательно, pH существенно различается у разных марок, и по этой причине, если не по какой-либо другой, не следует считать различные марки этих продуктов идентичными. Для достижения остатков природной морской воды часть щелочности может содержать бикарбонат или карбонат натрия, бикарбонат или карбонат калия, бикарбонат или карбонат лития и т.д.

Я не видел ни одного независимого теста на то, действительно ли они дают остаток, эквивалентный натуральной морской воде, но я не видел особых причин сомневаться в этом, по крайней мере, в отношении основных ионов. Что касается микроэлементов, которые могут беспокоить некоторых рифоводов, кажется маловероятным, что эти продукты будут менее склонны к неконтролируемому уровню таких микросоединений, как медь, чем коммерческие солевые смеси или любые другие добавки кальция и щелочи, но это еще предстоит выяснить (по крайней мере, насколько я знаю).

Однако один вопрос, который смущает некоторых рифоводов, – это наличие микроэлементов. Если предположить, что эти продукты действительно содержат все ионы в таком количестве, чтобы оставался настоящий остаток натуральной морской воды (назовем это “идеальным” продуктом), то они обязательно будут содержать такие ионы, как медь. Поскольку утверждается, что в рифовых аквариумах медь содержится в повышенном количестве и является токсичной для многих беспозвоночных, любители рифов ошибочно критикуют этот метод как добавление большего количества меди. На самом деле это не так. Поскольку эти продукты оставляют естественный осадок в морской воде, и поскольку концентрация меди во многих рифовых аквариумах может быть повышена по сравнению с морской водой, то использование этих “идеальных” продуктов фактически снизит уровень меди, поскольку, когда повышение солености будет устранено, медь снизится.

• У вас в аквариуме медь в концентрации 4 ppb и соленость S=35.
• Вы добавляете двухкомпонентную добавку, которая в течение месяца повышает соленость до S=36 и поднимает медь до 4,02 ppb.
• Затем вы корректируете соленость обратно до S=35, разбавляя все в резервуаре пресной водой, и получаете конечную концентрацию меди 3,9 ppb.

Происходит ли такое в реальных продуктах, а не в “идеальных”? Понятия не имею. Но заявление производителей о том, что она содержит все ионы в естественных соотношениях, включая медь, не следует рассматривать как опасение, что она усугубляет проблему тяжелых металлов.

Повышение солености этих продуктов с течением времени можно рассчитать очень приблизительно, хотя есть несколько причин, по которым этот расчет является лишь приблизительным. На каждую 1000 мэкв щелочи, добавленной таким образом (и соответствующее количество кальция), эти продукты принесут в аквариум порядка 60 граммов других ионов. В аквариуме с низкой потребностью в кальцификации (определенная в дальнейшем как 18,3 тыс. мэкв щелочи в год в 100-галлонном аквариуме (50 мэкв/день)) этот эффект приведет к повышению солености на 3 ppt в год (по сравнению с нормальной соленостью S~35). В аквариуме с высоким спросом (определенным позже как 219 тыс. мэкв щелочности в год в 100-галлонном аквариуме (600 мэкв/день)) соленость повысится на 35 ppt за год, или приблизительно удвоится. Следовательно, при использовании таких добавок необходимо тщательно следить за соленостью, особенно в аквариуме с высокой скоростью кальцификации.

Стоимость этих систем несколько различается. Оригинальная B-ионная стоит около 34 долларов за 1 галлон обеих частей (10 600 мэкв щелочности), или около 3,20 долларов за тысячу мэкв щелочности. Бикарбонатная версия значительно дороже – около $8,90 за тысячу мэкв щелочности. Они также различаются по уровню pH, как упоминалось выше. Если pH вашего аквариума становится слишком высоким при использовании одного из них (например, оригинального B-ионного), то разумно перейти на тот, который имеет меньший эффект повышения pH (например, бикарбонатный B-ионный).

Подмены воды

Одно достоинство подмен воды в том, что их трудно испортить химически (помимо солености, pH и температуры). Плохо то, что таким образом невозможно восполнить более чем ничтожное количество потерянного кальция и щелочи в аквариуме. Если бы были доступны солевые смеси с более высоким, чем в природной морской воде, уровнем кальция и карбонатной щелочности, то эта система могла бы стать хорошей для аквариумов с очень низкой потребностью в кальции и щелочи. К сожалению, большинство солевых смесей не подходят под это описание, и поэтому лучшее, чего можно достичь этим методом, независимо от количества и размера подмен воды, не так хорошо, как исходная солевая смесь, которая сама часто не так хороша, как природная морская вода.

Сравнение затрат

В каждом из приведенных выше разделов подробно описана стоимость использования данной системы, хотя в некоторых случаях существует целый ряд различных опций, которые могут существенно повлиять на стоимость. Приведенная ниже таблица является приблизительным ориентиром первоначальной и ежегодной стоимости каждой из этих систем для трех типов 100-галлонных аквариумов:

1. Резервуары с легкой кальцификационной нагрузкой, определяемой как 50 мэкв щелочности в день (0,13 мэкв/л/день). Это эквивалентно ежедневной замене 0,3% объема резервуара насыщенной известковой водой. Это составляет 18 300 мэкв щелочности в год.
2. Резервуары со средней нагрузкой кальцификации, определяемой как 150 мэкв щелочности в день (0,4 мэкв/л/день). Это эквивалентно ежедневной замене 1% объема резервуара насыщенной известковой водой. Это составляет 55 000 мэкв щелочности в год.
3. Резервуары с высокой нагрузкой кальцификации, определяемой как 600 мэкв щелочности в день (1,6 мэкв/л/день). Это эквивалентно ежедневной замене 4% объема резервуара насыщенной известковой водой. Это составляет 219 000 мэкв щелочности в год.

Конечно, для маленьких аквариумов потребуется меньше добавок, а для больших – больше, и вы можете просто масштабировать эту оценку для своего аквариума, исходя из его объема и предполагаемого количества кальцификации. Обратите внимание, что для некоторых аквариумов с очень высокой потребностью в кальции и щелочи может потребоваться больше добавок, чем для аквариума с “высокой” потребностью.

Как правило, для очень маленького аквариума наиболее экономичной будет система с наименьшими затратами на установку (т.е. без реактора любого типа), а для больших объемов кальция и щелочи – известковая вода и CaCO₃/CO₂ системы, вероятно, будут наименее дорогостоящими.

Таблица 1. Затраты, связанные с различными схемами пополнения кальция и щелочи.

Годовая стоимость для резервуара объемом 100 галлонов ($)
Метод	Начальные расходы ($)	Легкая нагрузка	Средняя нагрузка	Тяжелая нагрузка
Известковая вода (насыпная известь)	20-250+	0.60	1.70	6.60 (незначительно возможно)
Известковая вода (аквариумная известь)	20-250+	20.80	60.50	241.00 (незначительно возможно)
CaCO3/CO2 реактор	350-650	6.60	19.30	77.00
CaCO3без реактора	0	(не возможно)	(не возможно)	(не возможно)
Двухкомпонентные системы (оригинальный В-ионный)	0	60.00	180.00	700.00
Двухкомпонентные системы (бикарбонат B-ионный)	0	170.00	490.00	1950.00
Однокомпонентный ацетат кальция	0	190.00	550.00	2,190.00
Однокомпонентные солевые смеси	0	83.00	242.00	960.00

Сводка свойств

Таблица 2 представляет собой сводку свойств различных схем, которые обсуждались на протяжении всей статьи. В зависимости от характера самого рифового аквариума, некоторые из этих свойств могут быть более или менее важными, и каждый аквариумист сам решает, что лучше всего соответствует его потребностям. В каждом случае записи в этой таблице отражают мое мнение о вещах, которые более подробно описаны в тексте. Однако другие аквариумисты могут не согласиться с моей оценкой того, насколько сложным или рискованным является то или иное действие.

Краткие рекомендации для начинающих

Менее опытные аквариумисты могут столкнуться с трудностями при определении того, какие из этих различных атрибутов наиболее важны для их ситуации. В этом разделе я даю некоторые рекомендации по выбору сбалансированной добавки кальция и щелочности для определенных типов аквариумов. Многое из того, что описано ниже, является мнением, и у других аквариумистов могут быть другие мнения.

Очень маленькие рифовые аквариумы

Для очень маленького аквариума (скажем, менее 10-20 галлонов, особенно без поддона), скорее всего, лучше всего подойдет система, не требующая затрат, сложностей и места, которые связаны с реакторами. Если потребность в кальцификации не очень высока, затраты, связанные с любой из простых добавок (двухкомпонентные системы, Salifert’s All in One, Tropic Marin’s Biocalcium), вероятно, не будут запредельными, а простота использования делает их основными кандидатами. Без отстойника Biocalcium может быть сложнее добавлять без попадания твердых частиц на организмы, поэтому любой из двух других типов может быть лучшим выбором. Простая капельная известковая вода также является менее дорогим вариантом для этих типов систем, но лучше всего использовать ее при наличии отстойника.

Аквариумы только для рыб или только для рыб + живые камни

Эти системы имеют меньшие потребности в кальции и щелочи, хотя быстрый рост кораллиновых водорослей на живом камне может сам по себе обеспечить значительную потребность. Поскольку потребности ниже, чем в типичных рифовых аквариумах, размер аквариума, в котором лучше всего использовать более простые добавки, описанные в предыдущем разделе, больше. Возможно, до 55-90 галлонов для аквариума с достаточным количеством живого камня, и даже больше для небольшого количества живого камня.

Большие рифовые аквариумы

Для большого аквариума (скажем, более 100 галлонов) лучше всего подойдет система, способная обеспечить кальций и щелочность по разумной цене. Известковая вода и реакторы на основе карбоната кальция/углекислого газа, вероятно, являются лучшими вариантами, причем известковая вода не подходит для аквариумов с высокой потребностью в кальции из-за ее ограничений, основанных на скорости испарения. Если у вас есть руки, вы можете собрать систему самостоятельно, особенно с использованием известковой воды из резервуара. Если вы не умеете работать руками, то, конечно же, купите готовую систему.

Средние резервуары

Это те аквариумы, которые есть у большинства новичков, вмещающие 30-90 галлонов. Логических вариантов для выбора больше, чем для систем, описанных выше, и они зависят от ряда различных факторов.

1. Есть ли в аквариуме поддон, куда можно добавлять добавки с высоким pH, не опасаясь за соседние кораллы? Если да, то это плюс для известковой воды, биокальция и двухкомпонентных добавок с высоким pH.
2. Есть ли у вас хороший скиммер или другой источник аэрации? Если да, то это плюс для использования известковой воды (которая должна всасывать CO₂ из воздуха) или реактора карбоната кальция/углекислого газа (который должен выдувать избыток CO₂). Если нет, то лучше использовать Biocalcium, All in One или двухкомпонентную добавку, которая имеет небольшой эффект pH (например, бикарбонат B-ionic).
3. Является ли ваш дом очень герметичным, с возможным высоким содержанием CO₂? Это плюс для использования известковой воды или двухкомпонентной добавки с высоким уровнем ph, так как они будут противодействовать тенденции к низкому pH.
4. Есть ли у вас место под или за аквариумом для оборудования? Если да, то это плюс для известковой воды или CaCO₃/CO₂ реакторов, которые требуют места и обычно непривлекательны. Если нет, то это большой плюс для более простых добавок (двухкомпонентные системы, All in One, Biocalcium).
5. Вы умеете работать со сложными системами? Это плюс для CaCO₃/CO₂ реакторных систем и сложных систем автодолива с использованием известковой воды. Если нет, то это плюс для более простых систем.
6. Вас очень беспокоит наличие меди или фосфатов в вашем аквариуме? Если да, то выбирайте известковую воду.
7. Собираетесь ли вы оставлять аквариум без присмотра более чем на несколько дней? Выбирайте систему с автоматической подачей (многие системы можно автоматизировать при правильном подборе соответствующего оборудования, за исключением Biocalcium).
8. Будет ли у аквариума очень высокий спрос на кальций и щелочность? То есть, будет ли в нем много быстрорастущих кораллов? Если да, то CaCO₃/CO₂ реактор, скорее всего, будет лучшим выбором.
9. Насколько важна стоимость? Для наименьших затрат, вероятно, лучше всего подойдет дешевая капельная система подачи известковой воды.

Конечно, есть много других вопросов, которые необходимо рассмотреть, и большинство из них было описано в основной части статьи. Если вы только создаете аквариум в первый раз, я бы посоветовал посмотреть на существующие аквариумы и решить, что вы хотите в нем иметь в первую очередь. Затем посмотрите, какие схемы подкормки используются в этих аквариумах, спросите у владельца, как это работает, и на самом деле посмотрите сами, как это выглядит и что для этого нужно. Тогда вы сможете сделать осознанный выбор.

Ссылки для дальнейшего чтения

1. Кальций, автор Рэнди Холмс-Фарли: .
2. Что такое щелочность, Рэнди Холмс-Фарли:
3. Кальций и щелочность, Рэнди Холмс-Фарли:
4. Больше о кальции и щелочности, автор Крейг Бингман:
5. Решение проблем кальция и щелочности, Рэнди Холмс-Фарли:
6. Химические и биохимические механизмы кальцификации, Рэнди Холмс-Фарли:
7. Пределы для известковой воды… пересмотренный вариант, автор Крейг Бингман:
8. Решение проблем рН, Рэнди Холмс-Фарли:
9. Метод Жобера, “система Монако”, определение и уточнение, Джулиан Спрунг:
10. Взаимосвязь между щелочностью и pH, Рэнди Холмс-Фарли:
11. Это в воде, Рональд Шимек:
12. Все еще в воде, Рональд Шимек:
13. Бингман, К. 1995. Осаждение фосфатов известковой водой. Aquarium Frontiers Fall. и Bingman, C. 1996. Ионная пара, возмущение буфера и экспорт фосфатов в морских аквариумах. Aquarium Frontiers 3(1):10-17
14. Фосфат…. Что это такое и почему это должно вас волновать, автор Рэнди Холмс-Фарли:
15. Фосфор: Лучший друг водорослей, автор Рэнди Холмс-Фарли:
16. Расширение пределов известковой воды: Добавление органических источников углерода, автор Крейг Бингман:
17. Руководство по использованию кальциевых реакторов, Саймон Хантингтон:
18. Карбонат кальция для CaCO₃/CO₂ Реакторы: Больше, чем кажется на первый взгляд, Крейг Бингман:
19. Альтернативные субстраты для кальциевых реакторов, Грег Хиллер:
20. Неопубликованные данные Саймона Хантингтона
21. Диоксид углерода: Друг или враг? Рэнди Холмс-Фарли:
22. Карбонат кальция как добавка Рэнди Холмс-Фарли:

Source: reefs.com