转 dsb厚底沙的缺陷and奇妙破解理論

xymfei · 发表于 2013-7-14 22:44:10

dsb厚底沙的缺陷and奇妙破解理論

各位魚友，祝身體健康。

近代戲劇和文學上，有一種類叫性格悲劇。主角有性格上的缺陷及優點，但缺陷的力度較大，使主角一步步走向悲劇結局。
魚缸中的所有底沙系統，亦擁有其缺陷及優點，如deep sand beds（dsb）厚底沙，充水層plenum，底喉，不使用底沙等。這篇文章，討論的是dsb，我們能否維持它的優點，氣走它的缺陷，使到它是一部不單止適用於珊瑚缸，也能在鹹、淡水魚缸中發威的喜劇？

厚底沙淺介
厚底沙無標準規格，通常是在魚缸中鋪上4-6吋的沙，用糖、幼鹽尺碼的沙粒。鋪設後，理論上，什麼也不用再去做，定期洗沙也不須要。

沙的表面面積很大，所以住在其中的菌（如硝化菌等）是很大量的。以Ronald L. Shimek博士的魚缸為例，4吋（厚）x12 x36的底沙，沙粒約1/8mm，便計到有14828平方呎的表面面積，約等於3.2包Eheim的ehfisubstrat生物過濾濾材。
幼沙也使屎等東西不會陷入沙裏，就算入了，也不會深。

說到鋪厚底沙，魚友常先想到會出現微氧區，即有把NO3變N2的脫氮作用。如鋪薄沙，竟然也有。《The Reef Aquarium》書中說一吋沙亦有微氧區。只是它的體積必細，含脫氮菌（化NO3菌）必小，所以功效很低。厚沙其一目的，就是為了擴大微氧區。

厚底沙的優點
dsb的功能，是處理，循環，消耗養分 /毒素（比如NH3、有機化合物等）。所有過程乃全自動化，也互相協調，不須人力、電力、吃奶之力。

dsb的原理

沙面及最上層帶氧區
沙面及沙中頂部的蝦、蟹、海星、蟲、微型動物等清潔隊，先把固體垃圾（如屎、剩下的食物、屍體等有機化合物等），和部分藻類吃了，把當中的營養，一部分吸收，消耗了，另一部分排出（屎）。厚底沙上層的帶氧區，有兩種作用，A）氨化作用（即腐化），氨化菌把清潔隊排出的，與被水流帶來的有機化合物，變成NH3、PO4、硫化物sulfides、二氧化碳CO2等。過程會消耗氧O2；

B）硝化作用，硝化菌把NH3化成NO2，跟著化為NO3和酸性（H離子）。同時也處理溶於水中，被水流帶來的NH3、NO2等。過程也會消耗氧。
沙上的藻類吸收了些PO4、CO2、NH3、NO3等，便能生長，繁殖，補回被清潔隊及其他生物吃了的。
擴散到底沙的氧，在此區已被消耗得八八九九。
從缸外，格著玻璃看到的淺啡色沙層，就係帶氧區。此區未成熟時，顏色是原本沙的顏色。

厚底沙中層的微氧區
帶氧區的產品NO3，會擴散到微氧區。此處有脫氮作用，脫氮菌會把NO3化成N2，及鹼性。前者的氣泡，升上沙面，再升上水面，逃到空氣中。後者中和帶氧區生產出的酸性。
微氧區內的沙層是灰色的。

厚底沙的最下層，是黑色的的無氧區。此區最為人熟悉的是H2S硫化氫的生產。那處的菌，責任是處理帶氧區，氨化菌排出的硫化物，以硫酸鹽還原作用使之變成H2S。H2S很毒，即魚友所說的反缸兇手sulfide。正常情況，它只是厚底沙系統內的過渡期產品。它的氣泡，升上帶氧區時，會給硝化菌的鄰居化H2S菌快速處理，化成無毒的硫酸鹽sulfate後，被藻吸收作養分，及輸出到水中。H2S也會跟沙中的重金屬化合，兩者一齊變成無毒。
無氧區還有兩種配角產品：有細菌會生產錳Mn和鐵Fe（錳，鐵還原作用），會被藻類吸收作養分，和跟H2S化合；
另一種配角菌生產CO2和CH4沼氣（發酵作用，和methanogenisis作用）。CH4有毒，是過渡期產品，氣泡之形，跟H2S般，升到帶氧區，便槽化CH4菌快速化成CO2，及水。CO2被藻類吸收作光合作用。水輸出到缸水中。兩配角在魚缸dsb中的產生，通常是很低或無的。

dsb中的氧、H2S、CO2、N氏三契弟（NH3、NO2、NO3）、N2等等的流動，運送，是以擴散作用來驅動。

厚底沙的功能重點，在於物質向dsb輸入，和從dsb輸出。
輸入：固體垃圾（有機化合物）、有機化合物、N氏三契弟、PO4等我們不喜歡的有害污染物。
輸出：N2、硫酸鹽、CO2、氧（藻產生的）、水等無害物質。

dsb是模擬大自然中，珊瑚礁、湖的底沙、泥的工作。只係在大自然中，下層底沙的兩種配角，不再是配角。

整個工程中，可見藻（沙面的和沙中的微形藻），清潔隊之助力很大，是dsb的重要成員。住在沙中的動物，例如蟲、微型動物等，也有出力，其一，牠們在沙中爬行時，不知不覺的協助擴散作用。其二，沙中的菌，是聚居於沙粒表面的生物膜中。隨著時間，細菌分泌越來越多的生物膜，使沙粒黏在一起，影響擴散作用。幸好，沙中的動物出手相助，牠們會吃了部分的生物膜、菌。空置後的沙粒表面，使菌有地方繁殖。繁殖時，及bb期吸取NH3等物有最勁的效率。

dsb還有一元功能：生存在沙中的動物、藻，及其子孫，是珊瑚、魚兒等的其中一個食物來源。

我們看到dsb沙中的氣泡，未必只是N2，也可以係H2S、或 CO2、CH4、O2等。

dsb的缺陷及解決
我選擇的解決方法在於簡單，及不會有壞影響。但只在理論層面，希望各位一同研究。大家亦可按著缺陷的原理入手，自行創作。
其中5大缺陷：

NO3化解作用的不穩定性
化解NO3之脫氮作用，要在微氧區運作，不是帶氧，也並非無氧，所以難掌握，不穩定。微氧區有機會落陷為無氧區，即如微氧區本來兩吋厚，變了一吋，例如缸中的生物總重量升了，而氧氣量沒有因應增加，供給沙的氧便小了；又如面層的沙藏有越來越多的固體垃圾，腐化時用去的氧越來越多；魚吃了很多沙中的蟲、微型動物；治療白點病的降鹽度法會殺死微型動物‧‧‧‧‧‧
水、水流和沙中的變化，微氧區是敏感的。充水層過濾plenum就是利用埋在沙底的充水層內，貯存的氧，慢慢擴散去微氧區，來維持，做就微氧區。

在dsb中，怎樣能補求這點？我想到根本春美小姐。對！可以利用一種東西，它也有微微放出氧的能力。就是植物的根。
我說的植物，不是羽毛草、提子草那些，它們只是巨藻。它們的根，只有抓著的功能，及只在沙的表層。我要的植物，其根部要生在沙層中，還要有吸收，釋放物質的能力。
理論是，在dsb種植足夠數量的植物，有下列作用：
 那些根能慢放出氧，像充水層般維持，做就微氧區，更使這區向無氧區擴展。
 幫助吸收沙中的NO3，（根的吸收量不及葉片）。
 根會釋放出一些有機化合物，是微氧區的化NO3菌（脫氮菌）的養分--碳元素。
 根部不停慢慢吸水也有利於整個底沙的擴散作用，從而提升脫氮作用的效率。
 但根也會放出化NO3菌的抑制濟。不用擔心，只要化NO3菌已形成生物膜，便不害怕了。開缸後一段時間才種植，便冇問題。

那種植物最適合？最好是該植物有部分是生長於水面的，下圖。整株生長在水中的植物，生長速度必比較慢，根部的吸與放便慢了，影響到上述好處的效率。部分生長於水面的植物，不用受水裏CO2不足的絆住，及能得到更多光（aerial advantage也），可以盡情光合作用；葉子不會被水中生物吃掉；夜間排泄的CO2，大部分由水面上的葉子散出，不會使魚缸變酸；晚上不會吸去缸內的氧，吸水面的；根，日夜也放出氧。
我寫這文章時，只想到紅樹mangroves 吻合，各位有沒有其他提議？為方便原故，我把適合的植物，暫稱為根本春美植物。

根本春美植物也對帶氧區有益
種在dsb--
 根能慢放出氧，供給帶氧區的硝化菌。
 根釋放出的有機化合物，是硝化菌的養分（碳元素）。
 幫助吸收沙中的NH3/4和NO2，但吸得比葉片小。
 根部不停慢慢吸水，有利於整個底沙的擴散作用，從而提升硝化作用。
 會穩定帶氧區的pH，即吸走CO2，及化解硝化作用時產生的酸性。硝化菌不適合在底pH中工作。
 植物的根會放出硝化菌的抑制濟。只要菌已形成生物膜，便不害怕。開缸後一段時間才種植，便冇問題。

根放出的氧，也有助於帶氧區的氨化作用。

根部放出氧，和吸水是緩慢的，與氣泵，水泵相比，就如龜跟超音速飛機的差別，所以不會把微氧區變成帶氧區；也不會吸水吸到有底喉過濾的壞處。
植物的根部有益，促進沙中的脫氮作用，硝化作用；及根本春美植物之助力更大，已被科學驗證：Caffrey JM and Kemp WM,1992和Jaynes ML and Carpenter SR, 1986。

反缸與H2S
最為人所言論的，是dsb的沙被魚兒無情地翻起，裏面的硫化氫H2S逃到水中。沙有一定厚度，便會形成生產H2S的無氧區。H2S比NH3更毒，但現今也未了解它如何傷害生物，推測是它影響細胞的基本酵素功能。帶爛蛋味，只要有小分量流入魚缸中，魚友也會嗅到。若把它用氧來燃燒，會有淡藍火燄。

魚友怕沙藏被魚兒一鑊過翻起，一次過有過多H2S逃入水中。
被動補救法是，只鋪2-3吋的沙，這厚度不會有無氧區。但交換安心的代價是，微氧區也會很細，化NO3的作用便細了很多，或無。
主動補救法是，照用dsb，只要加一塊網。網孔不要太細，要大過plenum的網，從而能容許小蟲，微型動物穿過。網只是按著下面的沙，就算翻起，也不會太大規模，太深。

講句公道話，沙床被翻起，有傷害性的不止H2S，沙中的N氏三契弟（魚缸，大自然的沙中，三契弟的含量高出水中的很多）、重金屬、CH4也有機會有份。又沙裏的各種細菌接觸到氧，很多會由無氧形式轉成有氧，大量用去水中的氧氣，缸中生物使很易缺氧。沙內的較低pH亦有些影響的。用網及缸內夠氧有防禦性。Fish only缸就只用滴溜和skimmer，氧量未必夠的。

對於已設dsb的，只要在沙面鋪網，再加一些沙在上面，便可。
對於準備鋪dsb的，如果你準備用5吋厚，先鋪4吋，之後放網在上面，再鋪餘下的沙。（不是硬性先鋪4吋）

還有奇妙方法，又是種植物在dsb：
 根放出氧，可幫助氧化沙中的H2S為無毒物質。
 根放出氧，可減小無氧區的體積，即H2S的生產便降低了。
 根也有些抓緊沙粒的能力。
擔任上述功能的，根本春美植物的根，因有較高而持續的放氧力，長得較快，多，所以有最佳效率。

對PO4的無能為力
PO4是藻的養分。魚缸內的PO4，主要在那裏？不是在水中，卻是在沙中。不論你用什麼底沙系統，每粒沙都是PO4的磁鐵。大自然的珊瑚礁、湖都是一樣。
所有底沙系統，包括dsb也不能化解，處理它，主要是靠藻吸收。沙中的PO4會不斷釋放回水中。所以我們會有換水後，PO4下降了，但不用很久，其量又會回升番的現象。為防它，應該從開缸的第一日起，便限制它走入缸內，和不斷 /間斷使用吸PO4的用品，盡力避免它的累積。
除了多藻外，PO4含量高也會傷害珊瑚的。
幸好，PO4也是植物的養分。若果你在沙中種植植物，根部便能吸走它。當中以根本春美植物吸得最多，最有效率。

xymfei · 发表于 2013-7-14 22:45:15

對重金屬的無能為力
如果重金屬有一定的分量，對魚、珊瑚、菌（像硝化菌）、植物、藻（包括共生藻）及各種生物有毒害的。

來源：買回來的沙或多或少會含有，用含重金屬的藥，水喉水，過量使用微量元素，低質的鹽，魚缸頂金屬器材滴下的水等。
厚底沙也會出產。在無氧區，如果沙粒含氧化錳，和氧化鐵。便會產出錳和鐵。它們也是藻的養分，後兩更是主要的。
沙粒也是重金屬的磁鐵。沙粒的電荷是負的，而所有重金屬的電荷是正的，正負相吸，使重金屬黏在沙粒上。很多情況會使它們溶出，釋放回水中，如當沙中的pH變低（如硝化作用會產生酸性，有機化合物腐化也會）。不論那種底沙系統，都會發生。
用藥，如含重金屬的（例如銅），也有相同效果，蓋銅的電荷也是正的。因此，用過此類藥，就算換水，缸中也有銅的。停藥很久後，轉養較敏感的珊瑚，有失敗的紀錄。聽說吸重金屬的瀘材頗有效，吸滿會變色，如Seachem的CupriSorb。在醫生缸用藥最好。

講開又講，植物種在dsb，也有助力：
 它的根直接吸收重金屬作養分。
 根釋放出的有機化合物，會與重金屬合體，使它們變成無害。植物也放出有機化合物於水中，對水中的重金屬有一樣功能。合體之物，會被skimmer打走，碳吸去。
 根放出的氧，使重金屬氧化為無毒的氧化物。
 減小無氧區，錳和鐵的生產便小了。
根本春美植物的根，吸與放最勁，所以功能最突出。

沙面的藻
各類底沙系統中，也含豐富的N系三契弟、PO4，也有CO2，又有些重金屬，剛好它們全是藻的必需養分，所以通常沙面，玻璃底部都長有藻。如果不嫌藻不雅觀，適量的藻是有益的，能幫手吸去你不想要的東西。但沙面有過多藻，是會阻礙物質擴散入沙內的，那麼便廢了底沙系統的武功了。
種在dsb的植物又派用場：
 植物會放出藻類抑制劑allelopathy來消滅沙面的藻。
 藻的養分，等於植物的。沙中的養分給植物的根早著先鞭吸了。
 藻在dsb的功能，植物做得更好，更快。

用根本春美去大戰沙面的藻是必勝的。因她獲得較多的CO2及光，而生長得較快，所以要吸的（沙中及水中的養分），會較對手吸得更多，留給藻的便小了許多；要釋放的抑制劑，會比藻放得多。根本春美植物更有戰勝魚缸中，其他地方的藻之大能。

結論
根本春美，好波！
她能夠加強，保救dsb的處理，循環，消耗養分和毒素的功能。又能減低藻類的數量。鋪薄沙的系統也會得益。魚缸的整個沙面中，必有死位，在那處種植她，能起死回生。種植她，也有使用外置水草缸，或種巨藻之好處。
魚缸中，要把她插得美觀是頗難的。其中的選擇是插在缸後面，側面。若嫌不夠，不如找些功能較低的植物，即整株生長在水中的植物，補在前景，中景。
根本春美植物難找，不過只要客人有需求，魚鋪就有供應了。紅樹林，到處都有的。水中植物一例子是短的紅樹。兩種植物，希望大家能找到多種美麗的品種。去那裏找？去我們的腦和意志中找。不要說冇可能，或冷嘲熱諷。否則我們的一生，又怎會是套**喜劇。
海水水草缸由我們帶起潮流。