各種底沙系統(tǒng)的比較解讀

1、高級(jí)科目各種底沙系統(tǒng)的比較原貼是臺(tái)灣的，應(yīng)該是一篇譯文。說(shuō)實(shí)話，譯的還不錯(cuò)，但閩南味兒太重。大面積的改寫后 發(fā)上來(lái)，望各位高手指正。各種底沙系統(tǒng)的比較我們研究的底沙系統(tǒng)有以下幾種：底部充水 （plenum; 既魚(yú)缸的最底部為一層靜止的水 ,水上為沙層 ）；厚底沙dsb（deep-sand-bed的縮寫，底沙厚度3吋釣8cm）;薄底沙（鋪 3 寸以下的沙） ；底沙過(guò)濾 （under-gravel; 既沙底為水管或隔水板 ）；反向底沙過(guò)濾（同底沙過(guò)濾，不過(guò)水由沙底進(jìn)入，從沙面流出） ；流沙過(guò)濾；裸缸。每種系統(tǒng)各有自己的特點(diǎn)及局限。.硝化作用的比較把NH3或NH4化爲(wèi)N02，再把N02化成N03。均

2、需要氧來(lái)進(jìn)行硝化作用，各種系統(tǒng)自 強(qiáng)而弱的排名是：流沙過(guò)濾反向底沙過(guò)濾底沙過(guò)濾厚底沙底部充水薄底沙裸缸沒(méi)有該功能。所有底沙系統(tǒng)中，硝化作用的效率高低，決定性的因素是運(yùn)輸。把氧,NH3 或 NH4 ，NO2從水中運(yùn)送給底沙系統(tǒng)。流沙過(guò)濾，底沙過(guò)濾，反向底沙過(guò)濾這三種方式的運(yùn)輸核心是水泵，特點(diǎn)是直接，主動(dòng)， 快速。流沙過(guò)濾系統(tǒng)最好，因?yàn)樯沉Ｔ跒V筒內(nèi)漂浮著，該法能用盡每粒沙的表面；不像其他系 統(tǒng)的沙粒，因沙粒之間沒(méi)有距離 ,減小了表面面積，同時(shí)也使水流減慢。反向底沙過(guò)濾由下層進(jìn)水，這樣，下、中層的氧很充足。上層緊貼著缸水，因而也有氧 的供應(yīng)。所以它是第二。底沙過(guò)濾由沙的上層進(jìn)水，緊貼水的沙層氧很充足

3、，但上、中層的硝化菌把氧用得已差 不多，下層的氧就很少了。厚底沙，底部充水，薄底沙這三種系統(tǒng)的運(yùn)輸方式，不是靠水泵，而是靠擴(kuò)散作用。什 麼是擴(kuò)散？做個(gè)試驗(yàn)便能解釋：你點(diǎn)一根煙,香煙散出的煙過(guò)一會(huì)兒就佈滿了整個(gè)屋子，這就是擴(kuò)散。這種運(yùn)輸方法不直接，不主動(dòng)，速度很慢。后三種底沙系統(tǒng)中的含氧量直接影響到擴(kuò)散作用的速度。 底沙的含氧量比缸水中越低， 水 中的 NH3 ，氧， NO2 擴(kuò)散到底沙的速度便越快（但再快也不能跟水泵相比），兩者含氧量的差異，稱為 potential-difference （勢(shì)能差） 。厚底沙因?yàn)橛形⒀鯀^(qū)和無(wú)氧區(qū)， 所以總含氧量是最低的， 正因?yàn)樯持械暮趿孔畹停?它的 擴(kuò)散作

4、用最強(qiáng)，因此排第四。底部充水系統(tǒng)沒(méi)有無(wú)氧區(qū)，只有富氧區(qū)及微氧區(qū)，總含氧量比厚底沙要高,排第五。薄底沙系統(tǒng)只有富氧區(qū)，就算底部有一點(diǎn)兒微氧區(qū)存在，也只是薄薄的一層,所以總含氧量比厚底沙，底部充水系統(tǒng)的要高，只能是第六。.比較 H2S 的產(chǎn)生只有厚底沙系統(tǒng)有無(wú)氧區(qū)，所以唯有它才可能產(chǎn)生H2S。.比較轉(zhuǎn)化 NO3 的功能即脫氮作用， 是把 NO3 化作 N2 。有關(guān)的細(xì)菌要在微氧環(huán)境下工作， 即不是富氧也並非無(wú) 氧。各種系統(tǒng)自強(qiáng)而弱的排名是：底部充水，功能最強(qiáng)厚底沙，第二薄底沙 ,它的功能很低，甚至沒(méi)有，因厚度未必能出現(xiàn)微氧區(qū)；就算做的到，也只是薄薄一層，能給多少轉(zhuǎn)化 NO3 的硝化菌藏身？流沙過(guò)濾

5、，反向底沙過(guò)濾，底沙過(guò)濾及裸缸沒(méi)有該功能。底部充水的英文是 pie num，意指沙底內(nèi)充滿水的空間?？臻g內(nèi)沒(méi)有沙只有水，重點(diǎn)是此 處的水中貯存著不少氧。 氧會(huì)慢慢擴(kuò)散到微氧區(qū)， 來(lái)維持該區(qū)。 所以其微氧區(qū)的體積最大而 又最穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化 NO3 功能最出色。底 部 充 水 系 統(tǒng) 的 氧 從 何 而來(lái) 呢 ？ 就 是 由 脫氮 作 用 而 來(lái)， 整個(gè) 過(guò)程 如 下： NO3NO2N2ON2注意！第三步的N20化成N2，剩下的0就是氧，去了那兒？就是擴(kuò)散到了底部水層內(nèi)。厚底沙因沒(méi)有充水層， 所以其微氧區(qū)的體積較難掌握， 也易受外界環(huán)境的影響而並不太穩(wěn) 定。流沙過(guò)濾，反向底沙過(guò)濾，底沙過(guò)濾在硝化上的優(yōu)

6、勢(shì)隱喻著這三種系統(tǒng)沒(méi)有轉(zhuǎn)化N03 的能力，充足的氧成了一把雙刃劍，也說(shuō)明了魚(yú)和熊掌不可兼得。四.對(duì)缸水影響的比較 （N03 污染度 ）那個(gè)系統(tǒng)會(huì)使魚(yú)缸的水中有較高的N03 ?排名如下：流沙過(guò)濾。反向底沙過(guò)濾。底沙過(guò)濾。薄底沙。底部充水、厚底沙。裸缸不會(huì)有直接影響。 頭三位的名次，是跟硝化作用功能的排名一致的。底沙過(guò)濾，反向底沙過(guò)濾，流沙過(guò)濾不僅沒(méi)有轉(zhuǎn)化 N03 的功能，而且由于它們的硝化作 用太有效，水的流動(dòng)速度較快，水路又很通暢， N03 便全部被水流帶入缸中。所以這三種 系統(tǒng)有” N03加工廠”的美名。使用這3種系統(tǒng)，缸水中的 N03必然會(huì)較高，要用其他補(bǔ)救 方法，如換水次數(shù)多一些或用其他

7、器材補(bǔ)救等等。如果淡水水草缸用底沙過(guò)濾或反向底沙過(guò)濾，底沙中的養(yǎng)分，便會(huì)不斷地被沖入缸水中， 植物的根部就吸收得不夠，反而使缸內(nèi)的藻類得益不少。底部充水系統(tǒng)、厚底沙有轉(zhuǎn)化 NO3 的功能，系統(tǒng)沒(méi)有被水流貫穿， NO3 在沙中的含量，要 高出缸水中很多。以底部充水系統(tǒng)爲(wèi)例，Bob Goemans博士的魚(yú)缸內(nèi)，水中 NO3之含量，與沙中 NO3 的比例約是 8:18（不可能每個(gè)魚(yú)缸都是相同的） 。底部充水系統(tǒng)、厚底沙還有貯存NH3、NH4和NO2的功能，上述三種有害物質(zhì)在水中的含量便比較小了。貯存著的N氏三兄弟（指NH3，NO2和NO3）是在排隊(duì)等候被處理，所以貯存量不會(huì)無(wú)限上升。若缸中情況有變，

8、 如增加或減少幾條魚(yú)，系統(tǒng)會(huì)慢慢的自動(dòng)調(diào)節(jié)，除 非有太多生物，超出了處理系統(tǒng)的負(fù)荷。薄底沙系統(tǒng)硝化能力較低； 或者沒(méi)有轉(zhuǎn)化 NO3 的功能；可能有一些貯存 N 氏三兄弟的功力。 該系統(tǒng)缸水中 N 氏三兄弟的總含量會(huì)較高，所以排行第四。不鋪沙的話所有的三兄弟都在水中。用剛才Bob Goemans魚(yú)缸的比例去看 NO3，按比數(shù)計(jì)算，缸水中便含有 8+18=26 了，比底部充水系統(tǒng)高 26/8=3.25 倍!五 .對(duì)缸水影響的比較： PH硝化作用的副產(chǎn)品是 H 離子。硝化得越有效率， H 離子越多。 PH 的高低，就是計(jì)算有多 少H離子，H離子越多PH越低，即越酸。 影響缸水PH值的能力排名如下：流

9、沙過(guò)濾反向底沙過(guò)濾底沙過(guò)濾薄底沙厚底沙底部充水系統(tǒng)裸缸沒(méi)有影響。第 1 至 3 位，與硝化作用的排名一樣。流沙過(guò)濾的水流最快，沙的阻力又最少，產(chǎn)生的H離子最多，因此，其影響力最高最快。前三位的影響，在換水不足的缸中會(huì)最明顯。薄底沙的硝化作用不及前三名，所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的 H 離子。NO3 的轉(zhuǎn)化作用與硝化作用相反，會(huì)使 PH 上升。底部充水系統(tǒng)轉(zhuǎn)化 NO3 的作用最強(qiáng)， 所以酸堿的中和比厚底沙的多。 Bob Goemans 魚(yú)缸的充水層系統(tǒng)， 上下層沙和底部的水都是 PH7.6，與缸水的PH差別不大，對(duì)缸水的 PH只有些微影響。厚底沙系統(tǒng)的缸水要比底部充水酸一些，影響力大了一級(jí)。水不會(huì)快速穿梭

10、於厚底沙、底部充水系統(tǒng)和薄底沙，所以 H 離子有時(shí)間停留在沙中，會(huì) 溶化一些沙粒，這也能起到一些酸堿中和作用。1 至 6 位的系統(tǒng)，或多或少對(duì)魚(yú)缸都有酸化的傾向。直觀難以察覺(jué)的原因是缸水中的堿 alkalinity 在秘密工作，它形成了一個(gè)具有緩沖作用的 buffer ，這是要消耗堿的。如果換水次數(shù)較多，堿就能夠被補(bǔ)充，魚(yú)友也可用其它方法自行保持水的堿性。六比較貯存 PO4 的能力系統(tǒng)的貯存力愈大， 缸水中的含量便愈小。 但只是暫時(shí)貯存在沙粒表面， 所有的底沙系統(tǒng) 都不會(huì)處理P04,它會(huì)慢慢溶回到水中，部分則被沙面中的藻吸收。貯存 PO4 功力由強(qiáng)至弱排續(xù)如下：底部充水系統(tǒng)。厚底沙。薄底沙。底

11、沙過(guò)濾。反向底沙過(guò)濾。流沙過(guò)濾和裸缸是沒(méi)有此功能的。流沙過(guò)濾多數(shù)用矽沙，有文獻(xiàn)講它會(huì)放出diatom（硅藻）的養(yǎng)分 silicate（ 硅酸鹽 ），但也有文獻(xiàn)說(shuō)不會(huì)。底部充水系統(tǒng)、厚底沙中的 P04 含量，會(huì)高出缸水中很多。前者的 PH 值比厚底沙高，令 溶回水中的 P04 較小，較慢。薄底沙比前兩位的 P04少，因它的沙數(shù)量較少，PH又較低，所以貯存力較弱。底沙過(guò)濾、反向底沙過(guò)濾水流較快，部份 P04 還未充分與沙粒接觸就已被沖回水中,所以貯存能力低。底沙過(guò)濾之硝化作用比反向底沙過(guò)濾低一級(jí)，PH 高一點(diǎn)，所以排名第 4。流沙過(guò)濾和裸缸的水流更快， PH 最低。七維護(hù)的難易度比較最麻煩的是底沙

12、過(guò)濾。要經(jīng)常局部洗沙，因垃圾會(huì)被吸入沙層中。洗沙也能防止各種菌 類的生物膜把沙粒粘在一起， 降底水流速度及形成死角。 所以經(jīng)常要清洗水泵， 保持水速正 常。反向底沙過(guò)濾。一定要在水泵入水位用生化棉來(lái)過(guò)濾垃圾，否則底部的沙會(huì)藏污。棉起碼一週換一次。經(jīng)常要局部攪沙，防止沙粒粘在一起，還要不時(shí)的清洗水泵。流沙過(guò)濾。一定要在水泵入水位，用棉來(lái)過(guò)濾垃圾。棉起碼一週換一次。有棉便不用洗 沙。但經(jīng)常要清洗水泵。底部充水系統(tǒng)、厚底沙、薄底沙三種系統(tǒng)，一但成熟後，若正確運(yùn)作，沙中的垃圾是不 會(huì)過(guò)量的，甚至非常小，所以不須洗沙。洗沙反而會(huì)傷害到沙中的小蟲(chóng)，小動(dòng)物等。但沙面 上的藻如果太多會(huì)減弱擴(kuò)散作用，要清除掉。

13、 日子久了， 沙粒也有粘在一起的情況，需要局 部攪沙來(lái)解決，所幸這種情況不常發(fā)生。裸缸只需經(jīng)常吸去缸底的垃圾而已。無(wú)論缸底是非有沙，都要有足夠的清潔隊(duì)伍，如蝦、蟹、海星等；水流夠的話，垃圾有可 能吹起后被過(guò)濾系統(tǒng)濾去；有垃圾就要清除。不鋪沙的缸底如果有太的多藻，有藏污功能； 不太多時(shí)還有吸廢物功能。八最佳效能的調(diào)整調(diào)整應(yīng)以含氧量為中心。以擴(kuò)散作用為主的底部充水系統(tǒng)、 厚底沙、 薄底沙等， 缸水中的含氧量與沙中的含氧量差 別越大，便越有 potential-difference （勢(shì)能差），擴(kuò)散作用會(huì)越佳，系統(tǒng)的效率便越出色。我 們不能控制沙裏的含氧量，但卻能使水中的盡量高，來(lái)拉大它們的差異。以

14、水泵為重心的底沙過(guò)濾，反向底沙過(guò)濾， 流沙過(guò)濾， 如果缸水有充足氧的話， 泵入系統(tǒng) 的水也會(huì)含氧量很高，功能因而升值。要注意關(guān)燈後，藻、共生藻、植物等都會(huì)消耗氧，珊瑚數(shù)目很多的魚(yú)缸更甚。我們建立的 各種底沙系統(tǒng)，當(dāng)然要它 24 小時(shí)都保持在最高狀態(tài)。任何時(shí)候，盡力保持約 7ppm 的含氧 量。晚上開(kāi)動(dòng)氣泵也可能會(huì)有效果。水溫高時(shí)， 水中的含氧量會(huì)下降， 夏天時(shí)特別應(yīng)留意， 否則底沙系統(tǒng)的功能會(huì)打很大的折 扣。流沙過(guò)濾的水泵，如在出水口加氣， 有增氧的效能。要小心地調(diào)校進(jìn)氣量。 從零開(kāi)始慢慢的 調(diào)大， 硝化作用的效率會(huì)隨之而逐漸增加。 但大至某一個(gè)程度后再調(diào)大氣量， 效率反而會(huì)隨 之逐漸減低。原

15、因是進(jìn)氣量多了，使泵水量下降；太多的水泡也阻礙了水流。調(diào)校進(jìn)氣量， 硝化作用的反應(yīng)不會(huì)即時(shí)變更，應(yīng)慢慢觀察。不要把先經(jīng)其他硝化系統(tǒng) （例如外濾桶） 的水再泵入流沙過(guò)濾系統(tǒng)， 因前面的器材已消耗 了很多氧。 流沙過(guò)濾，反向底沙過(guò)濾的水泵，其入水位應(yīng)低於缸水面的 2 寸或以上。因缸 水最上層的 2 寸中含有大量的有機(jī)化合物， 把它們泵入系統(tǒng)中便會(huì)刺激處理有機(jī)化合物的細(xì) 菌生長(zhǎng)，它們會(huì)霸佔(zhàn)硝化菌的居所和氧，也會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)變得太酸，進(jìn)而影響硝化作用。上 2 寸的缸水，最好是泵到專門負(fù)責(zé)處理有機(jī)化合物的器材，如化氮器或活性碳來(lái)過(guò)濾。相反，底沙過(guò)濾的出水位則越近水面越好， 因打出的漣漪， 可增加水中的含氧量

16、，也可減 少 CO2 的含量以降底水中的 PH 值。底部充 水系統(tǒng) 的充水底 架，在 黑暗的 環(huán)境下， 具有最 高效能 的轉(zhuǎn)化 NO3 能 力 （B.Goemans, 2000）如果在魚(yú)缸玻璃的下方能看見(jiàn)底部充水系統(tǒng)底架內(nèi)的空間，那就不是 黑暗環(huán)境了。 此底架可以做得比魚(yú)缸底部投影尺寸的長(zhǎng)， 寬各短半寸至 1 寸，這樣鋪下的沙 便能包圍底架的四邊，同時(shí)也要注意缸的底部是否透光。種植有根而局部生長(zhǎng)於水面上的植物，會(huì)讓厚底沙系統(tǒng)的功能全方面提升。沙與水中 PH 差別，也會(huì)影響底部充水系統(tǒng)、厚底沙、薄底沙的擴(kuò)散作用。本來(lái)差別愈大 愈好，但我們不能把水中的 PH 值盡情提升， 不能超過(guò) 8.2-8.4

17、 。也要注意關(guān)燈后的 HP 下降， 珊瑚數(shù)目多的魚(yú)缸為甚。底部充水系統(tǒng)、厚底沙、薄底沙，約一年進(jìn)行一次活化沙操作，加一些新活沙，活石，補(bǔ)回 沙中死了的小蟲(chóng)，小動(dòng)物等。反向底沙過(guò)濾、底沙過(guò)濾、底部充水系統(tǒng)、厚底沙、薄底沙等系統(tǒng)的效能，與沙面的外露 面積成正比。不要放置太多的活石及珊瑚在沙面。停電的對(duì)策沒(méi)有電便沒(méi)有水流、燈光、氣泵等充氧功能。氧不再供應(yīng)到缸水里，但飼養(yǎng)的生物，硝化 菌等卻是繼續(xù)吸氧的。 為防停電應(yīng)加裝一個(gè)電池動(dòng)力的備用氣泵。 但就算有此器材， 反向底 沙過(guò)濾和底沙過(guò)濾的底部， 氧也是鞭長(zhǎng)莫及， 那里的硝化菌會(huì)先受到影響， 時(shí)間太久的話有 可能產(chǎn)生毒素，比方 H2S。長(zhǎng)時(shí)間停電後，要

18、留意水質(zhì)，作換水之準(zhǔn)備。流沙過(guò)濾如果停電， 便與缸水隔絕， 因而系統(tǒng)內(nèi)的硝化菌不會(huì)跟缸內(nèi)的生物爭(zhēng)奪氧， 但過(guò) 濾筒內(nèi)的細(xì)菌缺氧比其他底沙系統(tǒng)要快， 它是全體要受影響的， 而兩種底部過(guò)濾則只是局部 影響。所以停電時(shí)流沙過(guò)濾有可能產(chǎn)生較大量的毒素，如H2S。如預(yù)知要停電，就要關(guān)掉它的水泵，打開(kāi)上蓋放入氣石。沙粒的溶解如果裝置正確而又維護(hù)較好，最大的長(zhǎng)期問(wèn)題便是沙粒的溶解。Arago nite （文石，霰石）沙在低于pH8.2時(shí)便開(kāi)始溶化，其他鈣沙，如 calcite （方解石）低于約 pH7.8才溶。沙的溶 解是很緩慢的，很長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)發(fā)覺(jué)底沙系統(tǒng)變薄了，導(dǎo)致功能減弱。除底部充水系統(tǒng)外， 其他系統(tǒng)只須適當(dāng)增加一些沙粒便成。 不過(guò)不要一次加太多， 這會(huì)使 沙中的原居民突然住低一層，會(huì)影響沙層的各區(qū)。 分開(kāi)幾次， 薄薄的遂層遂層加， 或遂個(gè)部 位的添加是很有效的方法。底部充水系統(tǒng)最麻煩， 因?yàn)樵谠谏硨又杏芯W(wǎng)， 添加沙時(shí)只能加到網(wǎng)的上部， 而網(wǎng)下的沙慢 慢降底。解決方法：一是網(wǎng)下的沙不要用 Arag