ON THE WAY 80方缸（p35 周年小更新）

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原帖由 三水一生 于 2008-12-29 10:25 发表
漂亮,不顶不行

三水大哥的照片水平很高，还要向你学习的。

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我的帖子开了那么长时间，慢慢发现照片成了帖子的基本内容，除此无他。 本来开此贴的目的，一是在于记录养殖过程，二是和朋友们探讨海水问题，半年多来第二个功能基本被废，个人来说，除了照相和ps水平略有长进外，sps养得依然烂。 究起原因还是海水知识缺乏，经验太少。 一方面是自己懒惰，另外一方面，觉得坛子里学习的风气也没有很好形成。 一直有看Advanced Aquarist 的在线杂志，现在尝试着把个人感兴趣的文章翻译出来，贴在帖子里。 大家可以一起来探讨。 说道翻译，好久没好好使了，大家凑合看。 这方面fat cat和小昶昶两位大大是高手，也希望得到两位指证。

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水族化学： 海水缸和海洋中的碳酸盐系统  
           第一章 碳酸盐系统的组成

http://www.advancedaquarist.com/2008/12/chemistry

1、海水的主要成分
2、钙和镁
3、ph
4、总co2
5、总碱度
6、结论
7、文献

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前言
（占位先）

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海水的主要成分

首先，我们来看看海水中都溶解了些什么物质。海水可以被比作一道由各种复杂化学物调成的汤，这些化学物包括可溶性矿物，可溶气体和各种可溶有机物粒子。而盐度（salinity)衡量的就是可溶性矿物的总量。 理想状况下，我们可以用蒸发的方法让海水中的水分全部蒸发，称量剩余矿物来测定海水的盐度。但不幸的是，当我们采用蒸发法时，海水中一部分物质（主要是碳源和卤化物）会挥发到空气中。历史上有不少方法可以用来测算这些损失，但是完全绝对测算盐度的方法并不实用。 取而代之的是基于传导率和某些物理方法例如反射率或者特定重力的实用型盐度测试计。由于必须考虑到对传统方法测定盐度时进行校正，所以事实上实际的盐度要比1公斤水中35克可溶矿物多一点点，盐度约为35.00（-35.171）克/公斤。不同物质在盐度中的比例是不一样的。为了方便海洋学家一般把这些组分化为主要成分、微量成分和痕量成分。

主要成分占去了盐度中的大部分重量。海洋学家通常把盐度测量到0.001（1ppm)，溶解度大于等于1ppm的11种成分就是主要成分， 小于1ppm的成分就是微量成分和痕量成分， 微量成分和痕量成分对盐度贡献微乎其微。

海水中的主要成分和微量成分比较稳定， 意思是这些成分在盐度中的比重并不因为不同海域而不同。也就是说，在特定的盐度下， 这些成分的溶解量在各个海域都是一样的。而盐度上的变化体现的不过是海水中水分的增加或者减少。无论我们是测量加勒比海，还是澳大利亚海岸或者桑各巴尔（坦桑尼亚某地），甚至是芬兰或者阿根廷只要在指定盐度下，我们测量到的成分都是一致的。这样我们通过将盐度标准化来比较各个不同海域的某一组分，公式如下：

Mn=M x (35/s)

公式中标准化的溶解度Mn等于样本中的溶解度M乘与标准盐度35和样本盐度s的比值。

尽管主要成分在海水中是恒定的，但在某些特定地区的特定条件下，有可能发生变化。比如下面这些例子：

1、入海口，外流的河流很可能不成比例的加入钙离子和碱度，从而提升他们在盐度中的比重；
2、在深海中，碳酸钙的溶解可能同时提升钙离子和碱度。由于有机物的分解会消耗少量的碱度，这样碱度要比钙离子在盐度中增加的少些；
3、深海喷发口，在深海喷发口有可能会降低镁离子，硫酸根离子和碱度在盐度中的比重。

[ 本帖最后由 grassfish 于 2008-12-31 16:01 编辑 ]

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钙和镁

通常海水爱好者通常用ppm来表示钙离子和镁离子在海水中的溶解度。在35的标准盐度下，海洋中的钙离子通常达到412ppm，镁通常达到1284ppm。也就是说在标准盐度下，1公斤海水中有0.412克钙离子和1.284克镁离子。在我们所讨论的参数中，钙镁离子可以说是最容易测量到的了。当然，当我们测量钙离子和镁离子的溶解量时，我们只是简单地测量溶解在1公斤海水中的大多数离子。

在标准盐度下讨论这些参数是很有必要的，盐度在海洋中并不是恒定的，在那些淡水注入量（降水和河流注入）大于蒸发量的地方，表面海水的盐度会降低。反之，盐度升高。盐度不仅仅因为地区差异而有差别，甚至连四季更替也有可能对盐度产生影响。一般珊瑚可能出现在盐度区间为30-42的地方，而大多数珊瑚生活在33-37盐度范围内。而在统一为标准盐度的情况下，钙离子和镁离子在所有地方都是一样的，但是，不同海域盐度的差异也说明各地钙离子和镁离子的含量的确有差异。例如当盐度范围为33-37时，钙离子的溶解量范围为388-436ppm,镁离子的溶解量范围为1211-1357ppm。各地区也可能由于当地情况变化轻微影响到这些参数。例如，珊瑚群积极地沉淀钙离子和镁离子来形成碳酸物质，结果轻微地降低了这两个离子在海水中的含量。而这些碳酸物也有可能，尤其在夜间，溶解而释放出钙离子和镁离子，从而微量地升高钙镁离子在海水中的溶量。一般来说，由于珊瑚碳酸物的沉淀或者溶解导致钙离子和镁离子在海水中溶量的变化是很小的（通常钙离子变化小于10ppm，镁离子变化小于3ppm)。那些发生地涌的地方往往要比不发生地涌的地区有更高的钙离子溶量。

镁和钙参数是非常重要的，珊瑚的石灰化组织就是用这两块砖来构建他们的骨骼的。正如我们所知，镁离子在这过程中起到的是辅助作用，它影响了碳酸钙在海水中的溶解度以及碳酸钙沉淀的速度。

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PH

相比较钙和镁离子的溶解量来说, 爱好者们往往觉得ph 比较难理解。很不幸我们用复杂的对数形式来表达ph。
其实ph表示的是溶液中氢离子的数量。通常我们用对数的形式来表现。 例如：一个10公斤中的哑铃其重量是5公斤哑铃的一倍，是20公斤哑铃的一半。当用对数表示ph时，意味氢离子的数量以数量级的方式变化：ph=1时，氢离子数量是ph=2时的10倍，是ph=7时的10万倍。

Ph被定义为下面的等式：

Ph = -log(H+)

(H+)表示的是氢离子的活性。 在低离子溶液中， 离子的活性和离子的溶解量本质上是一样的。 我们可以用摩尔来表示氢离子的数量，单位是摩尔/升。1摩尔=阿伏加德罗常数（6。022 x 10^23）。如果我们的溶液ph=1， 也就意味者氢离子的溶量为1 x 10^-1mol/L，这样我们可以把上面的等式改写为：

（H+）=1 X 10^-PH

因此，ph的变化意味着氢离子数量级的变化。 我们需要记住一个很方便的算法ph每减少0.3个单位就说明氢离子数量增加一倍， 反之则减少1半。 例如，ph=8.5时氢离子的数量是ph=8.2时的一半。同理， ph=7.9时氢离子的数量是ph=7.9时的一倍。所以，ph哪怕是很小的波动也意味着氢离子数量的大变动，也就意味着任何影响ph的操作都有可能引起很大的后果。
在离子数量少的情况下，离子的活性几乎等于离子的溶解量，当越来越多的离子溶解到水中后， 离子们开始相互作用，使得他们看起来要比实际的数量少。这时离子的活性就要小于离子的溶量了。在海水中我们有太多太多的溶解离子。 氢离子和硫酸根离子作用形成硫酸氢根离子，同时还和氟离子结合形成氟化氢离子。 这些新产生的离子都很短命，他们不断的形成又不断的分开， 但是他们的确影响了氢离子的活性。Ph探头只能测试溶液中的自由氢离子，对硫酸氢根离子和氟化氢离子毫无作用。因此，当我们测量海水的ph时，我们仅仅测量了部分氢离子(约总溶解量的72.66% )。 在这种重要的情况下，化学家和海洋学家发展出了新的ph测量模式来测量复杂溶液例如海水的ph值（全部模式、海水模式和自由离子模式）。

海水爱好者和其他大多数运用中使用的ph测量方法都是基于NIST（国家标准学院）。然而不同的测量方法导致了不同的测量结果。举例说明，标准盐度的海水可以侧得： ph NIST = 8.20, ph T = 8.06, 以及ph SWS = 8.05 （NIST标准、全部模式、海水模式）。因此海洋学家使用的PH值要比爱好者测得值低0.15左右。 所以，我文章中所提及的ph都是用NIST标准下的ph值，读者必须注意这一点，以免和海洋学家的文章产生误解。

在广阔的海域中，ph值在一天中通常很稳定（变化小于0.02），而在一年中ph也会产生一定变化。在珊瑚礁地区，由于存在大量的、高密度的生物体（相比于广阔海域）。这些生物的活动导致了所在海域海水ph的波动。 在水流充沛的珊瑚礁外围，通常在一天中0.2单位的ph波动都不多见（如 ph8.1-8.3, 24小时）。但在珊瑚区，在泻湖，那些水流交换有限的地区，会发现更为剧烈的ph变化， 在这些地区24小时内的ph波动可以从7.8到8.4。 在某些泻湖，一天内ph曾经被观测到7.6到8.6的波动。 季节性的、甚至旬ph波动也曾经被记录下来。 尽管这样的ph波动不利于不少珊瑚的生长，但大多数珊瑚能够忍受相当大范围内的ph变化，至少是短时间内的变化。

最后需要注意的一点是，水能够分解为氢离子和氢氧根离子。而这两中离子的溶解量成反比例变化。氢离子越多， 氢氧根离子也就越少， 反之亦然。 当ph=7时， 两种离子的溶量相同。 当然了，以上结论是在标准环境下得出的，温度25度，一个大气压，低离子浓度。 当在海水这种复杂溶液中是，情况会有微小的变化。

基于很多原因，ph是我们需要考虑的重要因素之一。首先，ph值会很强的影响到生物的生理过程。如果我们鱼缸的ph值偏离正常值很多，会对生物产生直接的，负面的，严重的后果，不单单是影响石灰化组织。 另外，ph值在碳酸钙的沉积和溶解中扮演着重要角色。

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