浅谈KH&PH【转载】

时来运转

转载自www.fishch.com

一.What is KH？
Alkalinity，中文有人翻成碳酸盐硬度，有人说是碱度
个人比较喜欢碱度这个名词，因为碳酸盐硬度会让人误以回KH是酸的
先看看专家对Alkalinity(碱度)的定义
"Alkalinity in a marine aquarium is simply a measure of the amount of acid (H+)
required to reduce the pH to about 4.5, where all bicarbonate is converted into carbonic acid"
我想很多人会看不懂这段定义
这段定义主要是测量Alkalinity(碱度)的方式与基准
稍后再讨论
先看看一般所定义的Alkalinity(碱度)包括哪些东西

"HCO3- (bicarbonate) 重碳酸根离子
CO3-- (carbonate) 碳酸根离子
B(OH)4- (borate) 硼酸根离子
SiO(OH)3- (silicate)  硅酸根离子
MgOH+ (magnesium monohydroxylate) 氢氧化镁离子
OH- (hydroxide) 氢氧根离子
HPO4-- and PO4--- (phosphate) 磷酸根离子  "

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第二个问题会发生的原因主要是因为HCO3-及CO3--消耗的比Ca快
常见的现象有：
1.添加氢氧化钙水的速度太快
2.缸中植物过多，包括低等藻，这些生物并不会消耗Ca
3.营养盐导致珊瑚共生藻过多但钙化很慢，导致消耗HCO3-及CO3--比Ca快
4.有机碳食物的添加，如酒精，ZEO-Start2等，因有机碳的增加，造成生物大量消耗有机碳产生无机的CO2，增加水中的H+，抵销了水中的OH-，结果就是KH的下降。
5.所使用的活性碳不够纯净，活性碳中本身还含有大量有机食物，造成孔隙中菌种大量繁殖，释放出大量CO2，其影响与前项相同。

第三个问题正好与第二个相反
常见的现象有：
1.长期未适当添加氯化钙导致Cl离子不足以Keep Ca
2.缸中无藻类
3.因养盐导过低导致共生藻数量很少，但是钙化速度却很快
4.有其他导致Ca沉淀的因素，过高的KH本身就很容易导致Ca沉淀
5.海盐配方不当，如果在海盐进缸前都能先添加氯化钙或硫酸钙到标准浓度，则进缸后Ca浓度可以很轻易靠钙反来维持。

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二.KH vs PH

一般人最常见的不外乎下列两个问题
1.为什么当KH提升时PH也会跟着提升？
2.为什么KH提升后缸中的PH变动便缩小了？

第一个问题，前面已经讨论过了
也就是在其他条件不变下，提升KH也会连带提升氢氧根离子(OH)-,所以PH是会上升的

第二个问题主要与二氧化碳CO2有关
CO2在水中会形成三种形式分别为
H2CO3,HCO3-,CO3--
H2CO3 在水中会解离成 2H+ + CO3-- 所以是酸的
CO2溶解在水中会与水达到反应平衡，也就是如果空气中的CO2含量不变
水中这三种形式的CO2总量就会不变
当缸中KH比较低时，代表H2CO3含量多，白天缸中生物对CO2需求旺盛时H2CO3的含量快速减少
这便造成PH大幅提升，夜间恢复平衡后H2CO3也回到原来的含量，PH值便回到原点
相反的当KH比较高时，H2CO3的含量少，HCO3-,CO3--的含量多
因此会因为H2CO3的日夜间含量变化的影响就少很多
当然KH(HCO3-,CO3-- )本身也会被生物利用而减少，不过变化的幅度没有H2CO3(游离碳酸)来的大 。

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为什么Alkalinity(碱度)会是这些离子？
==>这些离子本身不一定为碱性，但是这些离子在水中增加时相对的OH-离子就会增加
这就代表碱度的增加
以PO4来说好了
PH由8.1提升到8.4时 H2PO4-与HPO4-- 会全部变成PO4---
  H2PO4- + (OH)- ==> HPO4-- + H2O
  HPO-- + (OH)-  ==> PO4--- + H2O
由此可见这样的离子对水的影响是会提高碱度

而KH值为Alkalinity(碱度)中的HCO3-及CO3--中所计算出的单位，也是Alkalinity(碱度)中最主要的成分，占96.5%以上，因此可以Alkalinity(碱度)： 1meq/L = 2.8dkh KH值做单位换算，一般台湾人多以德规的KH值来计算，可能是因为单位比较易记的关系。区分KH与Alkalinity并没有什么意义，以下内容均以KH为主！

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三.KH vs Ca

1.KH与Ca的关系为何？
2.Why Low KH High Ca?
3.Why High KH Low Ca?

要讨论第一个问题前，必须先了解KH单位的定义
前面提及KH的定义中，其实就是一种酸碱平衡的测量过程
也就是以酸(H+)来将上列的各项离子还原，如CO3-- ==>H2CO3
能完全还原的PH值为4.5，淡海水不太一样
所以说KH的单位中1meq指的就是1莫尔的H+
而1meq(2.8dkh)相对的Ca有多少呢？
以Ca(HCO3)2来说就是20mg的Ca (Ca的分子量为40)
以CaCO3来说就是40mg的Ca
可见当海水中KH=3meq(8.4dkh)时，在KH中的Ca最多会有120ppm(通常不到一半，除非PH极高)，钙反的出水所增加的Ca皆为最小值60ppm(Per 3meq)，其他形式的Ca则为CaCl2 or CaSO4(简单解说的讲法，Ca在水中均为离子态Ca++)，一般来说无脊椎生物取得钙镁的方式是通过H2CO3的减少,CO3--增加，让Ca自然沉淀。  

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KH之重要性
1.稳定的KH代表缸中的PH、Ca等含量大致上会维持稳定
2.KH是无脊椎生物与植物的命脉，实验证明比天然海水稍高的KH有助于珊瑚的钙化
3.低营养盐的环境(包括Zeovit)不需要过高的KH，原因前面第三个问题已提到，
至于短缺的Ca不能以钙反来补充，最好是不会提升KH的CaCl2



四、FAQ

1.添加PH提升剂后为什么没多久就掉下来？
Ans.许多PH提升剂或锁定剂所改变的只是OH-的浓度
     OH-的平衡浓度其实很低(只占Alkalinity(碱度)的0.1%)
     就像在添加氢氧化钙水一样的情形
     最好是采用提升Alkalinity(碱度)的提升方式来增加PH
     大部分是采提升KH(HCO3-及CO3-- )
     也有产品是提升B(OH)4-据说比较稳定

2.PH7.5 KH=15 这个数据合理吗？
Ans.不合理
     会发生这种情形的状况很少见  
     除非是直接将CO2打到海水中，或是钙反调整不当(出水太大、CO2过量等)
     一般来说都是测试仪器出错所导致

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3.PH8.5 KH=5 这个数据合理吗？
Ans.合理
     不过不常发生
     如果KH=5无误，则PH很少会升到8.3以上
     一般都是因为使用了PH提升剂、钙水之类的东西
     才会短暂产生这样的数据

4.如何做到稳定的KH？
Ans.以添加方式来说最方便的莫过于使用钙反
     有个钙水添加的机器也不错，不过速度一定要慢
     缸中的任何变化都会影响到KH
     就算没做任何异动KH还是会变
     因此如果是新设缸，建议要经常量测KH
     如果缸子很稳定可以通过PH在一天中的变化来判断KH的高低
     例如有新进生物，新增的灯泡时一定会在隔天点灯前发现PH下降了
     这时就得微微增加KH的input      
     另外任何的KH添加方式，包括钙反，都会渐渐导致海水的离子失衡
     因此适当的换水是必须的，如果在发现KH异常时才来换水
     通常都已经太慢了

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5.钙反的出水PH在7.0以上对KH有帮助吗？
Ans.没有
     钙反的出水在7.0以下
     输出的是 H+ + Ca++ + CO3-- + HCO3-
      
     钙反的出水在7.0以上
     输出的是 H+ + HCO3-    Or 2H+  + CO3--
        
    多了H+水反而变酸了，且少了Ca+阳离子的输出

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