III. ХИМИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ АКВАРИУМИСТА

К оглавлению
1 2 3 4 5 

Многие аквариумисты, занимаясь содержанием и разведением рыб и растений, вносят в это увлечение исследовательские элементы. Одним из направлений таких исследований является изучение влияния гидрохимических показателей в аквариуме на его обитателей. Многие известные факты и закономерности описаны нами в предыдущих разделах, однако в области гидрохимии много белых пятен и большой простор для любознательных.

ЧТО МОЖНО ИЗМЕРИТЬ?

В домашних условиях можно измерить многие параметры аквариумной воды. В первую очередь,

жесткость воды (общая dGH и карбонатная dKH], водородный показатель (рН),

электропроводность воды, показатель окислительно — восстановительного потенциала [гН2), концентрацию некоторых ионов.

Определение общей жесткости воды


Аквариумисту очень полезно научиться определять общую жесткость воды. Это достаточно просто. Метод определения общей жесткости основан на взаимодействии ионов кальция и магния, содержащихся н воде, с динатриевой солью этилен-диаминтетрауксусной кислоты (техническое название — «Трилон Б»), Эта соль образует с ионами Ca2+ и Mg2+ прочные комплексные соединения. В процессе анализа к пробе воды постепенно прибавляют раствор трилона Б до полного взаимодействия с ионами кальция и магния. Окончание реакции определяют по изменению окраски специального вещества — индикатора, который добавляют в воду. Такой метод в аналитической химии получил название «титрование».

Для проведения анализа необходимы следующая химическая посуда и оборудование:

1. Бюретка или микробюретка (рис. 17, а, б). В некоторых руководствах указывается, что нужна обязательно микробюретка, но это не так. Достаточно точный анализ можно провести, применяя обычные бюретки (на 10, 25 или 50 мл), которые проще достать, а при необходимости можно изготовить из стеклянной трубки, отградуировав ее.

Для проведения титрования бюретку закрепляют в металлическом штативе при помощи зажимов,

как показано на рис. 17, в, Можно изготовить самодельное приспособление для закрепления бюретки. Однако надо учитывать, что оно не должно закрывать измерительную шкалу и затруднять заливание растворов в бюретку.

2. Пипетка для отбора пробы воды на 25 или 50 мл (рис. 18, а). Вода в такую пипетку набирается при помощи резиновой груши. При необходимости требуемый объем воды можно отбирать мерными цилиндрами или мензурками (рис. 18, б, в), что, однако, менее точно.

3 Конические колбы вместимостью 200—250 мл, в которых проводится титрование (рис. 18,г).


Мерные колбы на 100, 200, 250, 500 или 1000 мл (рис. 18,д), которые используются для точного приготовления растворов с требуемой молярной концентрацией. Делается это так: в колбу определенной вместимости вносится рассчитанное количество растворяемого вещества. Наливают воду приблизительно на 3/4 объема колбы. Закрыв колбу пробкой, интенсивно встряхивают до полного растворения вещества. После этого доливают воду до метки на горле колбы и несколько раз переворачивают до полного перемешивания. При отсутствии мерных колб можно использовать обычные бутылки, нанеся на них отметки.

Весы, позволяющие брать навески веществ для приготовления растворов с точностью до 0,01 г.

Теперь о том, какие реактивы и растворы потребуются для определения жесткости воды. Для приготовления всех растворов, используемых при химическом анализе, надо использовать дистиллированную или химически обессоленную воду.

Раствор трилона Б. Для титрования готовят 0.025M раствор трилона Б, взяв 9,3 г этой соли на 1 л раствора (или 4,65 г на пол-литровую колбу).

Если вода достаточно мягкая, то для повышения точности определения можно использовать 0,01М раствор трилона Б. Для приготовления такого раствора на литровую колбу нужно взять 3,72г соли.

Буферный раствор, содержащий хлорид аммония и водный раствор аммиака. Этот раствор позволяет поддерживать рН около 10, что необходимо для точного определения жесткости.

Для приготовления буферного раствора в колбу на 500 мл вносят 10 г хлорида аммония NH4Cl и 50 мл концентрированного (20—25%-ного) раствора аммиака. Доливают дистиллированную воду до отметки 500 мл.

Индикатор. В качестве индикатора можно использовать: эриохром черный Т, хромоген ЕТ-00, кислотный хром темно-синий или кислотный хром синий К. Растворы этих индикаторов не могут храниться длительное время.

Лучше всего индикатор размешать с сухим хлоридом калия KCl или хлоридом натрия NaCl (пова­ренная соль) в отношении 1:2. При титровании полученную смесь понемногу добавлять в воду.

Проведение анализа. При помощи пипетки или цилиндра (мензурки) отмеряют 50 мл воды и вносят в коническую колбу на 200—250 мл. Добавив 50 мл аммиачного буферного раствора, вносят щепотку (на кончике стеклянного или бумажного шпателя) индикаторной смеси (индикатор + соль).

В бюретку наливают раствор трилона Б, доведя его объем точно до верхнего нулевого деления бюретки. Затем проводится титрование: в колбу при непрерывном перемешивании добавляют

раствор трилона Б из бюретки мелкими порциями. В конце титрования, когда начинает изменяться окраска индикатора, раствор трилона Б из бюретки добавляют по каплям.

Титрование прекращают после изменения цвета индикатора с красного (или лилового) на синий. После этого по бюретке замеряют объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование VT.

Титрование надо проводить трижды, а если есть большие расхождения в значениях VT, то и большее число раз. Для расчетов применяют среднее арифметическое значение объема раствора трилона Б, использованного на титрование.

Зная объем VT (в мл), объем воды, взятой на титрование VT, (в данном случае — 50 мл), и молярную концентрацию раствора трилона Б CT (0,025М или 0,01М), можно рассчитать жесткость воды Ж (в мг-экв/л) или dGH (в градусах) по формулам:

Для оперативного определения жесткости по объему раствора трилона Б, использованного на титрование, удобно пользоваться таблицами 21 и 22. С помощью этих таблиц без специальных расчетов мы можем получить значение общей жесткости с точностью до 0,1 °dGH.

Таблица 22 Определение жесткости воды (°dGH) по расходу 0,01 М раствора

трилона Б (на 50 мл воды)

В некоторых руководствах по аквариумистике (например, в книге В. С. Жданова «Аквариумные растения») приводятся методики определения жесткости в присутствии некоторых катионов (Cu +, Zn2+, Mn2+). Наш опыт проведения анализов воды, используемой в аквариумистике, показывает, что для практических целей такой анализ не нужен, он лишь затрудняет определение и требует дополнительных химических реактивов. Ошибка, вносимая этими ионами, для воды, в которой могут жить рыбы и растения, обычно не превышает 0,1—0,2 °dGH.

Определение карбонатной (временной) жесткости воды

Для определения карбонатной жесткости воды, которое проводится методом титрования воды раствором соляной кислоты, необходима та же химическая посуда, что и для определения общей жесткости (бюретка, пипетка или мерный цилиндр, коническая колба, мерные колбы и весы).

Необходимые растворы.

Раствор соляной кислоты. Для титрования обычно используют 0,05М раствор соляной кислоты (HCl).

Чтобы приготовить такой раствор, в литровую колбу внести 3 98 мл (приблизительно 4 мл) концентрированной кислоты (38%-ной с плотностью 1,19 г/мл) и долить дистиллированную воду до метки на горловине колбы. Если используется другой исходный раствор кислоты для приготовления 0,05М раствора, то необходимо сделать пересчет. Раствором соляной кислоты заполняется бюретка,

Индикатор метиловый оранжевый. Это очень распространенный индикатор, имеющийся во многих химических лабораториях. Для приготовления раствора этого индикатора 0,1 г его растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

Проведение анализа. В коническую колбу на 200-250 мл помещают отмеренное количество (50 мл) анализируемой воды. Добавляют 3—4 капли раствора метилового оранжевого. Далее проводят титрование раствором кислоты из бюретки до изменения окраски индикатора с желтой на розо­вую. По бюретке определяют объем раствора кислоты, использованного на титрование VK. (в мл).

Расчет карбонатной жесткости проводится по формуле:

где CK — молярная концентрация раствора соляной кислоты (0,05М) , VВ — объем воды, взятой для титрования (50 мл). Для расчета карбонатной жесткости в мг-экв/л надо значение dKH разделить на 2,804.

Определение водородного показателя

Достаточно точно водородный показатель (рН) определяется при помощи набора Н. И. Алямовского. Эти наборы выпускаются для определения рН в различных сельскохозяйственных объектах (вода, почва) и продаются в магазинах. В набор входят запаянные пробирки с цветными растворами, каждый из которых соответствует определенному значению рН: от 4,0 до 8,0. Этого интервала вполне достаточно для аквариумных целей. В наборе также имеются: пробирка такого же диаметра, как и пробирки с цветными растворами, для проведения анализа; пипетка для отбора пробы воды (5 мл); комбинированный индикатор и пипетка для отмеривания индикатора (0,3мл),

Ход определения. Отмеряют 5 мл анализируемой воды и помещают в пробирку. Малой пипеткой набирают 0,3 мл комбинированного индикатора и также вносят в пробирку. Пробирку слегка потряхивают.

Затем определяют рН исследуемой воды, сравнивая окраску жидкости в пробирке с окраской индикаторных растворов. Эту операцию проводят при хорошем освещении, положив за пробирки в качестве фона белую бумагу. Если окраска жидкости в пробирке является промежуточной между окраской эталонных растворов, то рН анализируемой жидкости имеет среднее значение. Такой метод позволяет проводить определение с точностью до 0,1 рН.

Раствор универсального индикатора надо периодически проверять. Для этого используют набор «Стандарт—титры», содержащий ампулы с веществами для приготовления буферных растворов. Одна ампула из набора растворяется в дистиллированной воде в мер — ной колбе на 1 л, этот раствор имеет определенное значение рН. Надо измерить это значение при помощи набора Алямовского и таким образом проверить годность универсального индикатора.

Набор Алямовского, позволяющий определить рН и интервале от 5 до 8, аквариумист может приготовить самостоятельно. Для этого необходимо иметь 17 пробирок (лучше с небольшим запасом) одинакового диаметра, 16 из которых снабжены пробками.

Для приготовления цветной шкалы потребуются следующие реактивы: хлорид железа (III) FeCl3, хлорид кобальта (II) CoCl2 • 6H2O, хлорид меди CuCl2 • 2H2O и сульфат меди CuSO4 • 5Н2О.

Надо приготовить 1%-ный раствор соляной кислоты, который используется в качестве растворителя. В четыре мерные колбы на 200 мл вносят: 9,0 г FeCl3 • 6H2O — в первую; 11,9 г CoCl2 • 6Н2О — во вторую; 80 г CuCl2 • 2^O — в третью и 62,5 r CuSO4 • 5Н2О — в четвертую. Растворяют соли в 1%-ной соляной кислоте и ею же доводят объем до метки в мерной колбе. Растворы используют для приготовления стандартных эталонных растворов в соотношениях, приведенных в табл. 23, Пробирки с эталонными растворами тщательно закупоривают.

Для приготовления комбинированного индикатора необходимы индикаторы метиловый красный и бромтимоловый синий. В начале готовят раствор «А»: 0,04 г метилового красного растереть в 6 мл 0,01М раствора NaOH; смесь смыть дистиллированной водой в мерную колбу на 100 мл, добавить 20 мл этилового спирта и довести водой до метки. Раствор «Б»: 0,01 г бромтимолового синего растереть с 3,7 мл 0,01М раствора NaOH, смыть в мерную колбу на 50 мл, добавить 10 мл этилового спирта и довести водой до метки. Затем оба раствора сливают вместе. Индикатор готов.


Электронный прибор. Чаще всего аквариумисты используют выпускавшиеся ранее рН-метры, списанные из лабораторий. Это приборы марок ЛПУ-01, ЛПМ-60М, рН121, рН340 и рН673. Можно использовать иономеры, например, И-115, ЭВ-74.

Стеклянный электрод. Эти электроды входят в комплект рН-метров, а также выпускаются отдельно. Для аквариумистов подходят стеклянные электроды марки ЭСП-43-07, которые рассчитаны на температуру от 0 до 40 °С и позволяют проводить измерения от 0 до 12 рН.

Со стеклянным электродом надо обращаться очень осторожно: даже несильный удар по нему может вызвать образование микротрещин на стекле, из-за чего меняется электрическое сопротивление стекла и измерение становится неточным.

Стеклянный электрод надо хранить опущенным в дистиллированную воду или разбавленный раствор соляной кислоты. Если электрод подсох, его следует вымачивать в воде в течение нескольких суток (это относится и к новому электроду).

Хлорсеребряный электрод сравнения. Этот электрод также включается в комплект рН-метров, но может быть приобретен и отдельно (например, марки ЭВЛ-1 МЗ и др.). Новый электрод заполняют насыщенным раствором хлорида калия KCl. Раствор заливают через отверстие на боковой поверхности электрода, после чего отверстие закрывается пробочкой. Заполненный электрод надо прокипятить 30-40 минут в дистиллированной воде. Подготовленный хлор — серебряный электрод хранят в растворе хлорида калия или дистиллированной воде.

Держатель для электродов и стаканчик для измерений. Надо взять небольшой стаканчик или баночку (40-100 мл), из пенопласта толщиной 0,5—1 см вырезать крышку, в которой просверлены отверстия для стеклянного и хлорсеребряного электродов. Когда прибор находится в нерабочем состоянии, в стаканчик (баночку) наливают дистиллированную воду, погружая в нее электроды.

Для закрепления электродов можно использовать также различные штативы или датчики, входящие в комплект некоторых рН-метров (например, датчик Д1-02).

Набор стандарт-титров для рН-метрии. Этот набор используется для приготовления буферных растворов с известными значениями рН. При помощи этих растворов, периодически проводится настройка приборов.

Подготовка рН-метра (мономера) и проведение измерений. Подготовка прибора заключается во включении питания, после чего он должен прогреться 30— 60 минут. Стеклянный электрод подключается к клемме «Изм», а хлорсеребряный электрод — к клемме «Всп», При настройке прибора по буферным растворам необходимо поместить электроды в стаканчик с раствором и установить известное значение рН, пользуясь ручками настройки. Подробнее эта операция описана в инструкции к рН-метру. Контроль рН-метра желательно проводить перед каждым измерением или серией измерений, желательно использовать буферный раствор, рН которого близок к измеряемому. Аквариумисту наиболее часто придется иметь дело с буферным раствором, содержащим дигидрофосфат калия и гидрофосфат натрия (0,025М KH2PO4 + 0,025М Na2HPO4). Этот раствор при температуре 20 °С имеет рН 6,88, а при 25 °С — 6,86.

Измерение показателя редокс-потенциала

Для измерения показателя редокс-потенциала (гіТ2)необходим рН-метр, который может работать в режиме измерения потенциала. Можно проводить измерение потенциала при помощи вольтметра с большим входным сопротивлением. Однако в этом случае потребуется также измерение рН воды каким-то способом, т. к. водородный показатель нужен для расчета rH2.

Чтобы рассчитать показатель rH2, необходимо измерить потенциал платинового микроэлектрода в исследуемой воде или растворе. Платиновый микроэлектрод (например, марки ЭПВ-1, ЭТПЛ-01М и др.) входит в комплект прибора. Измерение проводится так же, как и измерение рН, лишь стеклянный электрод заменяется платиновым, и рН—метр переключается в режим измерения потенциала.

Используя измеренное значение потенциала платинового микроэлектрода, а также значение рН воды или раствора, можно рассчитать показатель окислительно-восстановительного потенциала по формуле:

где ЕЭКСП, — экспериментально определенное значение потенциала платинового микроэлектрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения, выраженное в вольтах (В).

Измерение электропроводности воды

Электропроводность характеризует общее содержание растворенных солей в воде (в том числе и тех, которые обусловливают жесткость воды). Прежде, чем рассказать об измерении электропроводности воды, скажем о распространенной ошибке, часто встречающейся в аквариумной литературе.

Для характеристики воды необходимо знать не электропроводность S, а удельную электропроводность X, которая относится к единице длины проводника (в нашем случае — к 1 см слоя воды или раствора). Значение 5 измеряется в сименсах (См) или микросименсах (мкСм), а X — в мкСм/см.

Для измерения удельной электропроводности раствора разработано много приборов и измерительных ячеек. Достаточно простой самодельный прибор для определения электропроводности воды предложен аквариумистом И. И. Ванюшиным (журнал «Рыбное хозяйство», 1990г, № 5, стр. 66 — 67). Мы расскажем об этой конструкции, внеся необходимые уточнения и дополнения.

Прежде всего, надо приготовить измерительный сосуд с двумя угольными электродами (графитовые стержни от батареек диаметром 6 мм). Схема такого сосуда приведена на рис. 19. Сам

сосуд можно склеить из органического стекла. Электроды надо хорошо закрепить при помощи водостойкого клея. Размеры ячейки могут быть изменены при изготовлении.

На рис. 20 приведена схема прибора для измерения электропроводности, работающего источника питания с напряжением 9 В (батарейка типа «Крона» или две плоские батарейки).

Принцип работы прибора состоит в следующем: он присоединяется к электродам измерительного
сосуда (например, с помощью зажимов типа «крокодил»), в который налита исследуемая вода.
Если в мосте сопротивлений (R5, R6, R7, RX) нет равновесия, то возникают колебания звуковой
частоты, которые можно слышать в телефоне. Вращая ручку переменного сопротивления R7,
добиваются минимального уровня шума в телефоне. Этому положению будет соответствовать
условие R7 = RX,


Детали:

транзисторы VT1, VT2 — КТ315; конденсаторы С1, СЗ, С4 — 0,1 мкФ, С2 — 0,22 мкф; сопротивления R1, R2 — 3,9 кОм, R3 — 22 кОм, R4 — 12 кОм, R5, R6 — 1 кОм, R7 (переменное) — 1...2 кОм, R8 — 150 кОм, RX — измеряемое сопротивление (вола); H1 — контрольная лампочка на 9 В; трансформатор Т1 — выходной звуковой от транзисторного приемника с соотношением, обмоток L1:L2 = 4:1; телефон В1 — с сопротивлением 900...1600 Ом; выключатель S1

Прибор (точнее переменный резистор R7) необходимо отградуировать в значениях сопротивления. Для этого вместо измерительного сосуда к нему надо подключить постоянное электрическое сопротивление и отметить положение ручки R7, которое ему соответствует.

Для градуировки можно рекомендовать следующие сопротивления: 1 кОм (электропроводность 1000 мкСм), 4 кОм (250 мкСм), 10 кОм (100 мкСм). Можно взять и другие сопротивления, при этом надо учитывать, что значение электрического сопротивления (R) и электропроводности (5) взаимосвязаны:

Для того, чтобы точнее определить удельную электропроводность, нужно знать постоянную сосуда для измерения Сх. Приготовьте 0,01 М раствора хлорида калия (KCl) и измерьте его электросопротивление RKCl, (в кОм) в приготовленной вами ячейке, как рассказано выше. Постоянная сосуда определяется по формуле:

Ck = Rkci • Akci (22) где XKCl, — удельная электропроводность 0,01М раствора KCl при данной температуре в мкСм/см, приведенная в табл. 24.

Теперь, если вы измерили сопротивление образца раствора или воды RX (в кОм), то удельная электропроводность находится по формуле:

Л = Ck / Rx (23) Полученное значение электропроводности будет соответствовать температуре 20 °С. Если температура воды другая, то измеренное значение надо умножить на поправочный коэффициент (эти коэффициенты приведены в табл. 25). Тогда результат будет приведен к температуре 20 °С.

Электропроводность характеризует общую соленость воды. Однако исследование гидрохимических свойств многих природных и аквариумных вод показывает, что по значению электропроводности можно приблизительно определить общую жесткость воды dGH, пользуясь калибровочным графиком, приведенным на рис. 21.

Определив удельную электропроводность воды, отметьте это значение на вертикальной шкале и проведите горизонтальную линию до калибровочной кривой. Из точки пересечения этой линии с кривой проведите вертикаль до шкалы жесткости, определив значение dGH. Еще раз подчеркиваем, что это лишь приближенный метод определения общей жесткости воды.



ПОДГОТОВКА ВОДЫ И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

Обычно для заполнения аквариума используют водопроводную воду. Конечно, перед этим аквариумист должен узнать ее гидрохимические характеристики и, в первую очередь, жесткость и кислотность. Знание этих параметров определяет выбор рыб и растений, а также тип аквариума (например, если это биотопный водоем, то помогает выбрать подходящий биотоп). Хлорированная вода (такой она является в большинстве крупных населенных пунктов) должна отстояться в течение нескольких дней (не менее 5 — 6 суток).

Во многих случаях аквариумисту приходится изменять химический состав воды: увеличивать или уменьшать жесткость, соленость, кислотность, вносить раз — личные добавки, проводить частичную подмену воды. О том, как это надо делать, мы расскажем в данной главе.

Умягчение воды

Как мы уже неоднократно отмечали, при содержании и разведении некоторых водных организмов используют мягкую воду (более мягкую, чем вода в данной местности). Химические способы умягчения воды, основанные на внесении в воду различных реактивов, не подходят для аквариумистов, т. к. в результате удаления одних веществ (солей кальция и магния) в воде появляются другие.

Во многих руководствах по аквариумистике предлагается в качестве источника мягкой воды использовать дождевую воду. Действительно, эта вода достаточно мягкая, имеющая невысокую общую соленость. В табл. 26 приведен состав, жесткость и рН атмосферных осадков, выпавших вблизи некоторых городов России. В большинстве случаев жесткость такой воды составляет менее 0,5 °dGH.


Однако дождевую воду для аквариумных целей надо использовать очень осторожно: вблизи больших городов и крупных предприятий она бывает сильно загрязнена различными вредными для рыб веществами (диоксид серы, оксиды азота, аммиак, органические соединения, кислоты и др.). Лучше всего ее пропустить через активированный уголь (например, через фильтр «Родничок»).

Простой способ снижения жесткости воды — кипячение. Но надо помнить, что кипячение снижает лишь карбонатную жесткость. При этом, чем дольше будет кипятиться вода, тем больше снизится карбонатная жесткость (dKH). Такая вода может иметь достаточно большую жесткость (за счет постоянной жесткости dNKH), но нейтральную или слабокислую реакцию, т. к. из нее удалены гидрокарбонаты, сообщающие воде щелочные свойства. Кипячение, однако, не решает проблемы существенного умягчения воды.

Эффективный способ умягчения воды — вымораживание. Вымораживание можно проводить в эмалированной или пластмассовой посуде в морозильнике соответствующего объема или зимой. После того как замерзла примерно половина воды, пробивают ледяную корку, сливают остатки жидкости (она стала содержать больше солей), а лед растапливают, получая достаточно мягкую

воду. В зависимости от жесткости исходной воды, после вымораживания значение dGH в ней обычно составляет 1—3°.

Одним из лучших способов получения мягкой воды является дистилляция. В химических лабораториях используются электрические дистилляторы (например, ДЭ-4), имеющие высокую

производительность.

Дистилляция основана на испарении воды с последующей конденсацией ее паров на холодном тело. На рис. 22 показана лабораторная установка для дистилляции (перегонки) воды, которую может собрать и аквариумист. В колбу с боковым отводом наливается вода и помещается несколько кусочков битого фарфора (для более равномерного кипения). Для лучшей очистки молено добавить по несколько капель растворов перманганата калия (до слаборозового цвета) и серной кислоты. Колба закрывается пробкой с термометром. Через водяной холодильник, где происходит конденсация паров, пропускается проточная холодная вода. Дистиллированная вода собирается в сборной емкости. Колба с исходной водой нагревается на газовой горелке или электроплитке. Аквариумист, использующий такие дистилляторы, может получать небольшие количества дистиллированной воды.

Значительно более производительным является метод обессоливания воды с применением ионообменных смол (ионитов). Этот метод может быть реализован аквариумистами в домашних условиях, поэтому расскажем о нем подробнее.

Иониты — вещества, которые содержат подвижные ионы (катионы или анионы), которые могут обмениваться с катионами или анионами электролита. Рассмотрим механизм работы катионита (он обменивает катионы). Его формулу можно представить в виде RH, где R — сложная

органическая частица. При прохождении катионов металлов через катионит происходит реакция

обмена, например, в случае ионов натрия

RH + Na+ — RNa + H+

Если через катионит пропустить смесь хлоридов (NaCl, KCl, CаCl2, MgCl2 и т. д.), то на выходе мы

получим раствор HCl. После пропускания через катионит определенного количества растворов, его надо регенерировать: пропустить раствор кислоты. При этом он принимает исходную форму:

Аниониты (например, в ОН — форме ROH) аналогично обменивают анионы:

ROH + Сі- — RCl + OH-

Регенерацию анионитов проводят раствором щелочи (NaOH, KOH) или соды, в которых имеются ионы ОН , образовавшиеся в результате гидролиза. При регенерации анионит восстанавливает исходную форму:


RCl + OH- — ROH + Cl-

Если через анионит пропускать смесь кислот, то на выходе мы будем получать воду, т. к.

H+ + OH- — H2O

Таким образом, пропуская воду с растворенными солями последовательно через катионит и анионит, мы получим чистую воду. Для аквариумистов мы рекомендуем использовать катиониты КУ-2, КУ-23 и анионит АВ-17.

Прибор для опреснения воды — ионообменную колонку — можно изготовить из стеклянной или пластмассовой трубки диаметром 3—6 см и длиной 40—60 см. Понадобятся две тонкие трубки: для катионита и анионита. С помощью резиновых или пластмассовых трубочек и переходников собирается система, изображенная на рис. 23.

Иониты перед заполнением колонок должны быть подготовлены. Вначале их заливают на 10—12 часов для набухания.


Катионит помещают в колонку и пропускают через нее 5%-ный раствор серной или соляной кислот из расчета 400 мл раствора на 100 г сухого катионита. Затем пропускают через катионит дистиллированную воду (объем в 2 раза больше, чем объем раствора кислоты).

1 — колонка с катионитом, 2 — колонка с анионитом, 3 — сосуд с опресненной водой.

Анионит после набухания помещают в другую колонку, пропускают 5%-ный раствор щелочи (гидроксид натрия NaOH или гидроксид калия KOH), из расчета 300 мл раствора NaOH (или 400 мл раствора КОН) на 100 г сухого анионита, и промывают дистиллированной водой (объем в 2—3 больше, чем объем щелочи). После этого систему собирают и готовят к работе.

Какое количество дистиллированной воды можно получить в такой системе без регенерации? Это определяется количеством ионитов и их обменной емкостью. Так, если на заполнение колонок затрачено по 100 г катионита КУ-2 (КУ-23) и анионита АВ-17 (в расчете на сухие иониты), то с помощью такой установки можно обессолить до 100 л воды с жесткостью около 10 °dGH. Если вода более мягкая, то объем получаемой без регенерации ионитов воды пропорционально возрастает, если жесткость больше — объем уменьшается.

После отработки колонки отключаются от установки, и проводится регенерация ионитов (те же операции, что и при подготовке к работе, но без набухания). В нерабочем состоянии колонки надо хранить заполненными дистиллированной водой.

Итак, мы рассмотрели основные методы получения обессоленной, или дистиллированной воды. В табл. 97 показано, в каких соотношениях надо брать жесткую дистиллированную воду, чтобы получить определенное значение dGH.


Повышение жесткости и солености воды

Жесткость воды можно повысить, растворяя в ней различные вещества. Проще всего увеличить постоянную (некарбонатную) жесткость. Для этого мы рекомендуем приготовить 10%-ный раствор хлорида кальция (этот раствор продается в аптеках) и 10%-ный раствор сульфата магния (MgSO4 • 7Н2О — основной компонент горькой соли, также продающейся в аптеках). Для повы­шения жесткости на 1 dGH надо на 100 л воды аквариума внести 18,3 мл 10%-ного раствора CaCl2 или 19,7 мл 10%-ного раствора MgSO4. Мы рекомендуем добавлять эти растворы примерно в одинаковых количествах для поддержания необходимого рыбам и растениям соотношения ионов.

Несколько сложнее повысить карбонатную жесткость воды. В некоторых руководствах предлагается положить в воду карбонатные породы (мел, мрамор, доломит и др.). Однако, надо помнить, что растворение этих пород в воде происходит лишь в присутствии углекислого газа:

CaCO3 + CO2 + Н2О — Са(НСО3)2

Источником СО2 могут служить рыбы, газированная вода, специальный прибор, о котором будет рассказано ниже в этой главе. При использовании этого способа повышения карбонатной жесткости надо помнить, что для увеличения dKH на Г в 100 мл воды должно раствориться 1,8 г карбоната кальция СаСО3 или 1,5 г карбоната магния MgCO3. Опять отметим, что лучше брать обе соли в равных количествах.

Для содержания некоторых рыб (живородящие, тетрадоны и др.) и некоторых водных животных требуется вода не только жесткая, но и имеющая достаточно высокую общую соленость. Обычная рекомендация, часто встречающаяся в книгах по аквариумистике, — добавлять в воду поваренную соль (NaCl). Этот способ нам представляется не самым удачным. Во-первых, увеличивая концентрацию ионов Na+ и Cl , мы нарушаем общее соотношение ионов в воде. Во-вторых, избыток ионов натрия неблагоприятно сказывается на развитии многих аквариумных растений. Поэтому мы рекомендуем аквариумистам для повышения общей солености воды использовать смеси солей (сульфатов и хлоридов) натрия и калия с преобладанием последних. Можно использовать смеси:№0 + K2SO4mraNa2SO4 + KCl.Для расчета требуемого количества каждой соли надо знать: чтобы повысить соленость 100 л воды на 1 г/л (одно промилле) в ней надо растворить 100 г смеси указанных солей.

Изменение кислотности воды

Аквариумист часто сталкивается с проблемой изменения рН в аквариумной воде. Однако, как правило, это свойство является вторичным, во многом зависящим от жесткости: обычно более жесткая вода — щелочная, более мягкая — кислая. Существуют способы химического воздействия на воду, позволяющие немного увеличить или уменьшить рН. Следует помнить, что эти изменения часто непродолжительны (через некоторое время система возвращается в исходное состояние), поэтому необходим постоянный контроль рН.

Увеличить кислотность (уменьшить рН) можно, вводя в аквариумную воду расгворы кислот: фосфорной, уксусной, серной, соляной. Добавлять кислоту к воде надо очень осторожно (по каплям). Лучше взять 1—2 л воды из аквариума и, добавив несколько капель раствора кислоты, вылить воду обратно. Если будет необходимость, то операцию повторяют.

Хороший способ подкисления воды — добавление соли, которая имеет кислую реакцию из-за процесса гидролиза. Такими солями являются дигидрофосфат натрия NaH2PO4 и дигидрофосфат калия ЮТ2РО4, Воду со слабокислой реакцией (рН 5,3—6,5 в зависимости от жесткости) можно получить, растворив 20—30 г одной из названных солей в 100 л аквариумной воды.

Достаточно мягкую (обессоленную, дистиллированную) воду можно подкислить отваром торфа. Для этого 10—20 г верхового торфа кипятят в 1 л дистиллированной воды в течение получаса. Охлажденный отвар отфильтровывают и хранят в холодильнике. Отвар добавляют в воду до приобретения ею золотистой окраски.

Хорошим способом понизить рН и поддерживать его на таком уровне является использование фильтров с наполнителем из торфа. Можно применять комбинированный метод: добавление веществ с кислой реакцией и установка торфяного фильтра.

Для подщелачивания воды (увеличения рН) лучше всего использовать не щелочи, а вещества со щелочной реакцией, например, гидрофосфат натрия Na2HPO4, гидрофосфат калия K2НРО4, гидрокарбонат натрия (питьевая сода) NaHCO3. Для получения воды со слабощелочной реакцией в 100-литровом аквариуме надо растворить 3—8 г одной из названных солей (или смесь их).

Насыщение воды углекислым газом

При содержании оранжерей и палудариумов с аквариумными растениями, при выращивании растений в аквариумах без рыб, при необходимости повышения карбонатной жесткости воды и увеличения питания для растений применяют насыщение воды углекислым газом. При соблюдении некоторых предосторожностей можно растворять СО2 в воде аквариумов с большой плотностью растений и с малочисленным рыбным населением, но только в дневное время.

Самый удобный способ — насыщение углекислым газом из специальных баллонов. Такие системы выпускают зарубежные фирмы, например, фирма «Dupla» (Германия). Можно приспособить для этой цели сифоны для получения газированной воды, однако это не очень производительный и достаточно дорогой способ.

Достаточно простой прибор для получения углекислого газа можно изготовить из U-образной трубки, как показано на рис. 24. В одном из колен трубки делают перегородку из пластмассы (например, шарик из полиэтиленовой пленки), на которую кладут несколько кусочков мела, мрамора или другой породы, содержащей известняк. Через воронку, вставленную в другое колено, заливают раствор (10—15%) соляной кислоты в таком количестве, чтобы он покрыл известняк. Начинается реакция, выделяется углекислый газ. Если перекрыть кран на газоотводной трубке, то выделившийся газ вытеснит кислоту из колена с известняком (кислота уйдет в другое колено и воронку), реакция прекратится. Таким образом, можно регулировать поток углекислого газа. Можно, например, открыть газ не полностью: кислота покроет не весь известняк, и газ будет идти, однако менее интенсивно, чем при полностью открытом кране.

Можно предложить много модификаций такого прибора, используя пробирку или колбу с боковым отводом и даже молочную бутылку, снабженную пробкой с двумя отверстиями: для воронки и газоотводной трубки.

Для того, чтобы кислота не попала в аквариум, желательно углекислый газ из прибора пропускать в предохранительную емкость, изготовленную из пробирки или специальную химическую склянку

(рис. 25).

При отсутствии специальных приборов для получения углекислого газа, в оранжереях и палудариумах можно устанавливать баночки, в которые наливается немного разбавленного раствора соляной кислоты и кладется кусочек известняка. Однако с такими приспособлениями надо обращаться очень осторожно: если кислота прольется в воду, то это может вызвать гибель многих растений.

Рис  24.  Прибор  для получения углекислого газа:

— U-образная трубка,

— воронка,

— прокладка из пластмассы,

— раствор соляной кислоты,

— карбонат кальция (мел, известняк),

— газоотводная трубка с краном

Рис 25. Приспособления для предотвращения попадания кислоты в аквариум

Удаление хлора из воды

Как мы уже говорили, водопроводную воду часто хлорируют для обеззараживания. Хлор — токсичное для рыб вещество. При использовании хлорированной воды для заполнения аквариумов необходимо освободить ее от растворенного ядовитого газа.

Простейший способ — выстаивание воды в течение 5—6 суток. Процесс ускоряется (приблизительно в 2—3 раза), если в емкость с водой поместить распылители от воздушных компрессоров.

Хлор удаляется из воды при кипячении. Однако при этом уменьшается также карбонатная жесткость, что не всегда желательно.

При дехлорировании небольших количеств воды и необходимости быстрой ее подготовки применяют химический метод. Для химической обработки хлорированной воды чаще всего в ней растворяют тиосульфат (гипосульфит) натрия Na2S2O3 в количестве 10 г на 100 л. Тиосульфат-ионы превращают хлор в малотоксичные хлорид-ионы:

4СІ2 + S2O32" + 5H2O = 8СҐ + 2SO42" + 10Н+

Хорош для удаления хлора из водопроводной воды адсорбционный метод, основанный на пропускании ее через слой активированного угля. Для этого, например, хорошо использовать бытовой фильтр «Родничок», однако надо быть уверенным в том, что наполнитель (активированный уголь) еще не полностью отработан. В такую воду можно сразу помещать аквариумных рыб.

Удобрения для растений

Мы уже говорили о том, что растениям для хорошего развития нужны макро- и микроэлементы. Макроэлементы (азот, фосфор, калий, натрий, сера, хлор, магний, кальций) практически всегда содержатся в аквариуме в достаточном количестве. В случае нехватки магния можно воспользоваться 10%-ным раствором MgSO, и добавлять его по 0,2—0,5 мл на 100 л воды в аквариум.

Микроэлементов в воде аквариума часто оказывается недостаточно, особенно для успешного роста растений. При частичной подмене воды многие из этих элементов попадают в аквариум с водопроводной водой. Приведем результаты проведенного нами химического анализа состава водопроводной воды в г. Москве (Юго-Западный округ, сентябрь 1989 г.) в мг/л:


Бор

0,02

 

Алюминий

0,08

 

Медь

0,001

 

Марганец

0,04

 

Барий

0,03

Стронций

0,21

Железо, никель, олово, кобальт все

0,0

 

Однако многие из микроэлементов расходуются в первые 1—3 дня, поэтому возникает необходимость их внесения в аквариум.

Для успешного роста растений, прежде всего, необходимы соединения железа. Например, в природных биотопах обитания криптокорин содержание этого элемента составляет до 0,2—0,5 мг/л. Железо надо вносить в аквариум в виде двухвалентных соединений, т. к. соли железа (III) мгновенно гидролизуются и выпадают в осадок в виде гидроксидов. Недостатком солей железа (Н), например, сульфата FeSO4 или железного купороса FeSO4 • 7Н2О, является их легкая окисляемость в воде до соединений железа (III) (затем они также выпадают в осадок). Лучшие удобрения содержат железо в виде комплексных соединений железа, особенно хелатного типа. К таким соединениям относятся комплексы железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой и некоторыми другими комплексообразующим и агентами, которые еще более эффективны.

При внесении железных удобрений надо помнить, что для создания концентрации 0,1 мг/л надо в 100-литровом аквариуме растворить 0,05 г железного купороса FeSO4 • 7H2O. Этого вполне достаточно для большинства растений. Такую дозу железосодержащих соединений надо вносить не реже двух раз в неделю (при достаточно большом количестве растений в аквариуме).

Для внесения других микроэлементов обычно готовят раствор, содержащий их соединения. В табл. 28 приведены важнейшие микроэлементы и соединения, которые могут быть использованы в комплексном удобрении.

Таблица 28 Соединения, которые могут быть использованы в качестве микроудобрений для растений

Микроэлемент Соединения

 

Бор

Н3ВО3, Na2B4O7 • 10Н20 (бура)

Марганец

MnSO 4 • 7Н20, MgCl2 • 4Н2О, Mn(NO3)2 • 6Н2О

Никель

NiSO4 • 7Н2О, NiC12, Ni(NO3)2 • 6Н2О

Кобальт

CoSO4 • 7Н2О, СоС12 • 6Н2О, Со(МО3)2 • 6Н2О

Медь

CuSO4 • 5H2O, CuC12 • 2H2O, Cu(NO3)2 • 3H2O

Цинк

ZnSO4 • 7Н2О, ZnC12, Zn(NO3)2 • 6H2O

Литий

LiCl, Li2SO4

Алюминий

A12(SO4)3, A1C13, KA1(SO4)2 • 12H2O

Олово

SnC12, SnSO4

Титан

K2TiO3

Иод

KJ, NaJ

Бром

KBr, NaBr

Ванадий

NH4VO3, KVO3

Молибден

Na2MoO4, (NH4)2MoO4

 

Для приготовления удобрения берут 500—600 мг соединений бора, 300—400 мг — марганца, по 50 мг — соединений титана, кобальта, никеля, меди, цинка, алюминия, молибдена, по 25 мг — соединений ванадия, олова, лития, брома и иода. Эти вещества растворяют в 1 л воды, получая концентрированное удобрение.

Есть сведения, что для минерального питания растений нужны также кадмий, хром, свинец, мышьяк, рубидий. Возможно добавление их соединений в концентрированное удобрение в микроколичествах.

Расход микроэлементов растениями различен. В табл. 29 приведены результаты анализа воды в аквариуме сразу после внесения микроэлементов, через 12 часов и 3,5 суток. Контрольный аквариум имел объем 375 л (50 х 50 х 150). В нем росли эхинодорусы, апоногетоны, длинностебельные растения (высокая плотность посадки), освещение — люминисцентные лампы

(200 Вт).


Большинство аквариумистов не имеет возможности анализировать воду на содержание микроэлементов, т. к. это можно сделать лишь с использованием современных инструментальных методов анализа, доступных только специальным лабораториям. Поэтому комплексное удобрение с микроэлементами вносится регулярно (обычно 1 раз в неделю) в количестве 2 мл на 100 л воды в аквариуме. Такая методика дает хорошие результаты при выращивании аквариумных растений. Если образуется избыток какого-либо элемента, то он удаляется при подмене воды.

Следует отметить, что приготовление удобрений для аквариумных растений — сложное занятие: необходимо выдержать определенный порядок растворения отдельных компонентов, внести добавки веществ, которые способствуют хорошему усвоению микроэлементов растениями. Поэтому мы рекомендуем аквариумистам, увлекающимся выращиванием водных растений, использовать специальные удобрения. Например, нами разработаны препараты серии «УАР»: УАР-31 (трехкомпонентное), УАР-21 (двухкомпонентное), УАР-100 (однокомпонентное).

При использовании удобрений, никаких других добавок для роста растений в воду вносить не нужно, Рекомендации по внесению витаминов в аквариумную воду неоправданны, т. к. растения сами синтезируют витамины из неорганических веществ. Нами не обнаружено положительное влияние витаминов на рост аквариумных растений.

Подмена воды в аквариуме

Подмена воды в аквариуме — очень важная процедура, поддерживающая аквариум в устойчивом состоянии. В процессе подмены воды происходит удаление из нее избытка вредных веществ:

нитратов и других азотсодержащих соединений, гуминовых кислот и т. д. Кроме того, со свежей водой в аквариум вносятся некоторые необходимые вещества и, прежде всего, — микроэлементы. Подмена воды, совмещенная с чисткой грунта от избытка органических остатков, позволяет не допустить переход аквариумной системы в состояние деградации (см. рис. 17).

Подмену воды проводят один раз в неделю (или 10 дней). При этом заменяется 1/4 - 1/3 часть объема аквариума. Воду, вновь заливаемую в аквариум, желательно предварительно отстоять в эмалированной или стеклянной посуде в течение суток или нагреть ее до 60 °С и после остывания налить в аквариум.

Если аквариум достаточно большого размера (более 100 л), то, как показывает опыт, можно заливать до 20% воды непосредственно из водопровода. При этом ее температура должна быть 20—25 °С, т. е. надо смешивать горячую и холодную воду. Как уже отмечалось в первой части, хлор, содержащийся в водопроводной воде, в течение нескольких секунд реагирует с растворенными органическими веществами и нейтрализуется. Периодическую подмену воды обычно совмещают с работами по чистке аквариума: укорачивают и прореживают растения, удаляют старые листья, чистя стекла, фильтры, грунт. Все это также способствует поддержанию аквариума в хорошем состоянии

Полная замена воды в аквариуме проводится обычно редко: только при неблагоприятном состоянии, развитии водорослей, массовой гибели рыб и т. д., а также в очень старом аквариуме, когда он начал деградировать.

ФИЛЬТРАЦИЯ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ В АКВАРИУМЕ

В аквариуме происходит постоянное накопление органических остатков (не съеденный корм, экскременты рыб и моллюсков, погибшие обитатели). Под действием кислорода и микроорганизмов эти остатки разлагаются до простых минеральных соединений (СО2, NH3, РО4 , SO4 , NO3~ и других). В природных водоемах концентрация минеральных веществ в воде достаточно стабильна, поскольку часть их ассимилируется растениями, а другая часть выносится вместе с потоком воды. В аквариуме плотность посадки рыб значительно превышает природную. Поэтому весь органический материал в объеме аквариума не может быть преобразован в неорганические вещества. При недостатке и при отсутствии растений происходит постепенное накопление минеральных веществ в воде. При достижении определенной концентрации начинается токсическое воздействие продуктов обмена на обитателей аквариума. Не успевающие разлагаться органические остатки образуют ил, который делает воду мутной, закрывает грунт, препятствуя кислородному обмену.

Для удаления излишков минеральных и органических остатков из аквариума проводится чистка и подмена воды, о чем говорилось выше, а также применяется фильтрация аквариумной воды. Главное назначение фильтрации — это удаление из воды нежелательных составляющих (органических и минеральных частиц, молекул, ионов, микроорганизмов). Аквариумные фильтры обычно бывают двух типов: механические и биологические. Кроме фильтрации, существует еще несколько методов очистки воды: химический, флотация, озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Механическая фильтрация

Механическая очистка заключается в удалении из воды взвешенных частиц и водорослей за счет пропускания воды через фильтрующий элемент. Удаление частиц происходит при просачивании воды через узкие каналы фильтрующего материала (гравия, сетки, волокна и т. д.). Эффективность очистки возрастает при уменьшении размера частиц фильтрующего материала или диаметра проходных каналов. Однако уменьшение каналов возможно лишь до определенных пределов, поскольку при этом начинает возрастать сопротивление потоку жидкости и снижается

производительность фильтра. В процессе фильтрации взвешенные частицы начинают оседать в самом начале фильтра, уменьшая диаметр проходных каналов. Это приводит к более полной очистке воды в данной зоне, тогда как последующие слои фильтрующего элемента работают менее эффективно. Поэтому не нужна толщина фильтрующего слоя более 5 см. Целесообразно применять фильтрующие элементы с различной величиной проходных каналов. Вода, последовательно проходя через слои со все уменьшающимися каналами, будет равномерно очищаться во всем объеме фильтра.

В зависимости от скорости прохождения воды, фильтры делятся на быстрые и медленные. Источником движения воды в медленных фильтрах обычно является эрлифт. Принцип его работы состоит в следующем: поток воздуха от компрессора в виде мелких пузырьков смешивается с водой; газовоздушная смесь поднимается в узком вертикальном канале (трубке) выше уровня воды в аквариуме. Таким образом, через трубку прокачивается вода, а фильтрующий элемент может быть установлен на входе в трубку или при выходе из нее.

В быстрых фильтрах источником движения воды служат механические (чаще всего центробежные) водяные насосы (помпы). Они создают высокий напор воды, обеспечивая тем самым более высокую скорость циркуляции ее через фильтрующий элемент.

На поверхности фильтрующего элемента поселяются бактерии, преобразующие органические соединения до минеральных. Однако, поскольку объем механических фильтров невелик, полного разложения органических веществ в них не происходит. Используя механические фильтры, аквариумисты часто допускают одну ошибку. При работе фильтра живущие в нем микроорганизмы окисляют органические соединения, для этого им необходим постоянный приток кислорода. Некоторые аквариумисты в ночное время,

избегая шума или следуя инструкции по эксплуатации компрессора, отключают его, прекращая подачу кислорода в фильтр. При отсутствии кислорода вместо почти безвредных веществ начинают вырабатываться высокотоксичные для рыб сероводород H2S, метан CH4, аммиак NH3. За время остановки фильтра эти вещества накапливаются в нем и при повторном включении выбрасываются в воду сразу в большом количестве. Это может привести к массовому отравлению рыб или травмам, связанным со скачком параметров воды (прежде всего рН). Поэтому аквариумистам не следует отключать работающие механические фильтры, не проводя при этом промывки или замены фильтрующего элемента.


I Воздух

Рас. 26. Внутренний механический фильтр: 1 — корпус, 2 — входное отверстие, 3 — выходное отверстие, 4 — ограничительные решетки, 5 — фильтрующий элемент, 6 — эрлифт

При работе фильтра в нем происходит накопление отфильтрованного материала. Необходимо периодически проводить промывку фильтрующего элемента. Дать точную рекомендацию о

частоте промывок невозможно, поскольку это зависит от объема аквариума, количества рыб, количества и скорости роста растений, объема и конструкции фильтра. Однако во всех случаях через 1—2 недели непрерывной его работы необходима промывка. Уточнить эти сроки можно только на практике.

Теперь остановимся на конструктивных элементах и технологических особенностях фильтров. В зависимости от места установки различают наружные и внутренние фильтры.

Принципиальная конструкция внутреннего механического фильтра представлена на рис. 26. Фильтр состоит из корпуса (1), в котором имеются два отверстия: одно большое входное (2) и другое выходное (3) меньшего размера. В выходной канал можно опустить распылитель, соединенный с компрессором, создав тем самым простейший эрлифт. В этом случае диаметр входного канала должен быть чуть больше диаметра распылителя. Если предполагается присоединить фильтр к помпе, то конструкция выходного отверстия должна соответствовать диаметру соединительного шланга и обеспечивать надежное и герметичное соединение с помпой. Внутренняя полость фильтра между ограничительными решетками (4) заполняется фильтрующим элементом (5). Фильтрующий элемент должен полностью заполнять эту полость, в противном случае могут образовываться незаполненные каналы, через которые устремится основной поток воды.

В качестве фильтрующего элемента используется крупный песок, гравий, пористый пенопласт, водостойкий поролон, синтетические волокна или вата. Главное — химическая инертность применяемого материала, устойчивость в воде, возможность его промывки и замены.

Наружные фильтры по действию ничем не отличаются от внутренних. Их преимущества перед внутренними состоят в том, что они имеют больший объем, не загромождают аквариум, в них легче проводить замену или промывку фильтрующего элемента. При эксплуатации наружного фильтра важно не допустить его переполнения аквариумной водой. Поэтому, обычно, вода перекачивается из фильтра в аквариум, а возвращается самотеком через водослив или через заполненную водой U-образную трубку. На рис. 27 приведены варианты конструкций и способы крепления наружных фильтров.

Биологические фильтры (биофильтры)


В биологических фильтрах осуществляется биологическая очистка воды: посредством бактерий и других организмов происходит переработка продуктов жизнедеятельности гидробионтов до неорганических соединений и удаление последних из воды биологическими методами.

Разложение органических молекул и преобразование их в минеральные соединения происходят под действием микроорганизмов. Эти микроорганизмы поселяются на развитой поверхности фильтрующего материала, Конечно, эти бактерии живут в толще воды, но там их значительно меньше. Например, в объеме гравийного фильтра количество аммонифицирующих бактерий, превращающих органические вещества в аммиак, составляет 10 штук на 1 см , а нитрифицирующих (превращающих аммиак в нитриты) — 106 штук на 1 см3. В толще воды (в 5 см от поверхности) их количество примерно в 10 раз меньше.

В результате разложения органических веществ бактериями образуются углекислый газ, нитраты, фосфаты и сульфаты. СО2 может выводиться из воды в атмосферу, а на свету поглощаться растениями. Анионы (NO3 , PO4 и SO4 ) остаются в воде. Если аквариум достаточно плотно засажен растениями, эти продукты обмена могут быть полностью ассимилированы ими. При недостатке растений или их полном отсутствии происходит постепенное накопление этих продуктов распада в аквариумной воде. Чтобы поддерживать ионный состав воды в допустимых пределах, можно использовать химическую очистку (о ней будет рассказано) или проводить частичную замену воды. Можно рекомендовать аквариумистам установить промежуточные емкости, заполненные быстрорастущими плавающими растениями, которые поглощают излишки минеральных веществ, и пропускать воду через эти емкости.

Скорость накопления отходов в аквариуме и, соответственно, нагрузка на биофильтр, определяется видами рыб и других животных, плотностью посадки рыб и растений, частотой подмены воды и чистки аквариума. От всех этих факторов зависит объем и устройство фильтра.

Как показывает практика, объем биофильтра, полностью восстанавливающего состав воды, приблизительно равен объему аквариума. Однако, применение различных приемов, повышающих эффективность работы фильтра, позволяет уменьшить его объем в 2— 3 раза.


Полная схема биологического фильтра представлена на рис. 28. Вода из аквариума поступает в механический фильтр (1), объем которого составляет приблизительно 5% объема биофильтра. Здесь удаляется значительное количество крупных органических частиц. Затем вода поступает в аэратор (2), где насыщается кислородом из воздуха (приблизительно 20% объема), после чего в фильтрующий элемент (3), где происходят процессы, конечными продуктами которых является образование СО2, NO3 , РО43 , SO42 других частиц. Этот фильтрующий элемент занимает приблизительно 50% объема. При необходимости после него следует сосуд, где происходит ассимиляция минеральных веществ растениями или химическая очистка воды. Такой биофильтр, по объему равный объему аквариума, может работать достаточно долгое время, но его необходимо постоянно обслуживать: промывать механический фильтр, удалять разросшиеся растения или регенерировать систему химической очистки.

Устройство механического фильтра уже известно. Аэратор — это свободная часть сосуда, в котором расположены распылители (один на 50 см2 площади дна). Устройство биофильтрующего элемента аналогично механическому, но стой разницей, что промывка проводится очень редко. Важную роль играет размер частиц, используемых в фильтрующем материале: от него зависит рабочая площадь, заселенная бактериями. Допустим, что в 1 см3 поместили кусочек гравия шарообразной формы диаметром 10 мм. Однако, в том же объеме можно разместить 8 частиц диаметром 5 мм. Простейший расчет показывает, что во втором случае площадь поверхности частиц вдвое больше. Но слишком мелкий фильтрующий материал быстро засоряется. Поэтому на практике используется гравий с размером зерен 2—5 мм. При создании фильтра следует учитывать, что период созревания культуры бактерий длится 2—4 недели, поэтому для ускорения этого процесса рекомендуется взять немного грунта с уже установившейся культурой из другого фильтра.

Известны также и другие способы устройства биофильтров. Например, роль биофильтра может играть сам аквариум, устройство которого интенсифицирует процессы разложения и удаления продуктов обмена. Примером такого сосуда служит сосуд с фальшдном (рис. 29). Это дно обычно изготовляют из пластмассы, просверлив в ней многочисленные мелкие отверстия. При этом направление движения воды принципиального значения не имеет. Культура микроорганизмов образуется в грунте и активно перерабатывает принудительно проходящий через него поток воды. Важным моментом является обеспечение равномерного по всей площади дна тока воды через слой грунта.

Еще один вариант биофильтра приведен на рис. 30. Здесь фильтрующий элемент собран в кассеты, при этом слой фильтрующего материала невелик, а его поверхность сильно развита, фильтр такой конструкции будет оказывать очень малое сопротивление потоку жидкости. Принцип работы состоит в следующем: по трубке (1) вода из аквариума попадает в биофильтр (2) и проходит через кассеты с фильтрующим материалом (3).

Стенки кассет имеют отверстия или делаются решетчатыми для обеспечения циркуляции воды. Из центра кассет очищенная вода по эрлифту (4) подается в общий коллектор (5) и далее в аквариум. В центре кассеты помещается распылитель, который обеспечивает ток воды и насыщает ее кислородом.


Химическая фильтрация воды

Химическая очистка является специфичным видом, поскольку удаляет из воды определенные соединения, для которых предназначен применяемый реагент. Системы химической очистки применяются, например, при подготовке водопроводной воды и удалении хлора (о чем говорилось выше). Для действующих аквариумов особый интерес представляет разновидность химической очистки воды, связанная с фильтрацией ее через активированный уголь, ионообменные смолы или некоторые другие вещества.

Угольные фильтры применяют в основном для обесцвечивания воды и удаления нитратов, фенолов, хлора, пестицидов и некоторых других веществ. Большая поглотительная способность активированного угля обусловлена пористой поверхностью. Например, истинная поверхность 1 г активированного угля высокого качества составляет 200—500 м . 100 г активированного угля могут извлечь из воды до 55 г растворенных веществ. На адсорбционную способность оказывают влияние различные факторы: рН и температура воды, скорость течения воды, концентрация веществ, размер частиц адсорбента и его качество.

Процесс очистки в угольном фильтре можно условно разделить на два этапа. На первом иногда происходит адсорбция органических молекул и неорганических ионов на частицах угля, на втором этапе — разложение некоторых органических соединений до минеральных. Так сочетаются процессы адсорбции и биологической очистки воды.

Активированный уголь по причине своей высокой поглотительной способности быстро засоряется, начинает работать как простой механический фильтр и нуждается в чистке. Для восстановления этого фильтра надо прокипятить активированный уголь в дистиллированной воде в течение часа, сменив воду дважды. Из-за трудоемкости восстановления адсорбционной способности угля в домашних условиях и отсутствия выпускаемых промышленностью фильтров, они не получили широкого распространения у аквариумистов нашей страны. В ряде случаев применение фильтров с активированным углем является необходимостью, например, при содержании морского аквариума или разведении рыб, очень чувствительных к чистоте воды. Во всех случаях следует обращать внимание на качество угля.

В аквариумных фильтрах могут быть применены ионообменные смолы (катиониты и аниониты), о которых рассказывалось в главе, посвященной умягчению воды. Для удаления катионов, например, нежелательных ионов аммония (NH4+), можно использовать катиониты КУ-2, КУ-23.

Однако надо помнить, что наряду с этими катионами будут удаляться и другие, например Са2+, Mg2+, K+ и т. д.

При помощи ионообменных смол (анионитов), например, АВ-17, можно удалять анионы NO2 , NO3 , РО43 , SO42 и др. Подготовка катионитов и анионитов к использованию в фильтрах аналогична той, которая применяется перед опреснением воды, однако вместо растворов соляной кислоты и щелочи здесь следует использовать 5-10%-ный раствор хлорида натрия NaCl для обработки смол обоих типов.

Недостатком смол является их быстрое загрязнение органическими веществами. Поэтому для обеспечения нормальной работы ионообменного фильтра вода предварительно должна пройти через механический, а еще лучше и через биологический фильтры.

В качестве наполнителей фильтров, которые могут осуществлять химическую очистку воды, следует назвать верховой торф. Торфяные фильтры используются в тех случаях, когда надо получить мягкую и кислую воду и поддерживать ее в таком состоянии. С использованием торфяного наполнителя (периодически заменяя его на свежий) можно в течение 2— 3 дней воду очень высокой жесткости (20 °dGH) превратить в мягкую (менее 4 °dGH).

Очистка воды флотацией

Флотация — удаление нежелательных примесей из воды вместе с образующейся пеной. Этот метод, хорошо известный в горнообогатительной промышленности, был успешно применен в аквариумной практике.

Сущность метода основана на способности многих веществ адсорбироваться на поверхности пузырьков газа, проходящих через жидкость. Пузырьки газа поднимаются к поверхности жидкости, образуя пену, в которой концентрируются нежелательные примеси. Пена вместе с примесями удаляется и таким образом происходит очистка воды.


На рис. 31 представлена схема простейшего флотатора. Принцип его работы состоит в следующем. Вода из аквариума через механический фильтр непрерывно поступает во флотатор. Воздух из компрессора подается в распылитель (1), после чего в виде большого количества мелких пузырьков поднимается к поверхности воды. На поверхности пузырьков происходит адсорбция, главным образом, органических веществ. На поверхности флотатора образуется пена, которая задерживается пеноуловителем (2) и выносится в емкость для сбора загрязнений. Очищенная вода подается в аквариум или другие очистительные устройства. Флотационную очистку хорошо проводить перед ее биологической фильтрацией.

Озонирование воды

Озон О3 — сильнодействующее дезинфицирующее и окисляющее вещество. Озон нашел применение в аквариумной практике для очистки воды.

Получают озон в специальных приборах — озонаторах. Собрать озонатор аквариумист может самостоятельно, например, воспользовавшись консультациями авторов В. Мигулина (журнал «Рыбоводство», 1985, № 3, с. 42 — 44) и Е. Овсянникова (журнал «Рыбоводство и рыболовство», 1980, № 7, с. 29 и 1982, № 3, с. 32). Эти озонаторы состоят из генератора на радиолампах или полупроводниковых приборах и газоразрядной трубки, из которой газ поступает в емкость для обеззараживания воды.

Озон за короткий промежуток времени уничтожает в воде бактерии, окисляет растворенные органические вещества и в меньшей степени неорганические ионы (соединения серы HS, S2, азота NH4+, NH3, NO2, углеводороды).

Существенное преимущество озонирования состоит в том, что озон не оставляет в воде вредных веществ после обработки. Следы этого газа, токсичного для гидробионтов, удаляются через непродолжительное время. Установлено, например, что водоросли погибают при концентрации О3 вводе 0,5—1,0 мг/л; дафнии и циклопы — при концентрации около 2 мг/л.

Озонирование воды следует проводить не в аквариуме, а в отдельном сосуде, чтобы избежать повреждения рыб. Воду из этого сосуда следует подавать в аквариум через угольный фильтр, с помощью которого удаляют следы растворенного озона, предупреждая их попадание к рыбам.

Озонирование воды особенно эффективно, если оно сочетается с другими методами очистки воды. Например, можно озонировать воду после флотаторов или биологических фильтров.

Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением

Обработка воды ультрафиолетовыми лучами позволяет проводить ее дезинфекцию: уничтожаются различные нежелательные микроорганизмы, которые развиваются в большом количестве при содержании в замкнутой системе аквариума большого числа рыб. Этим способом можно освободить воду от бактерий, вирусов, спор грибков (сапролегнии и др.) и некоторых простейших.

Источником ультрафиолетового излучения могут служить специальные лампы (например, типа БУФ), которые похожи на обычные люминесцентные лампы, но без слоя люминофора. В дезинфицирующих устройствах вода должна протекать по стеклянной трубке, расположенной вдоль лампы. Скорость подачи воды должна быть не очень высокой.

Наибольшего эффекта облучение в ультрафиолетовой области света достигает при совмещении с другими видами очистки воды, в частности с биофильтрацией.

СВЕТ И ТЕПЛО

При протекании физико-химических, биохимических и других процессов в аквариуме существенное влияние оказывают световой и температурный режимы. Поэтому, рассматривая вопросы химии аквариумных процессов, нельзя обойти вопросы освещения и обогрева аквариумов.

Освещение имеет большое значение для жизни аквариума и его обитателей. Велико влияние света на жизнедеятельность микроорганизмов, населяющих толщу воды и обеспечивающих переработку органических и минеральных веществ. Свет позволяет рыбам ориентироваться в пространстве, находить корм, особей своего вида и противоположного пола; только при наличии света можно наблюдать рыб, да и сами рыбы принимают полную окраску только при достаточном освещении. Освещенный аквариум является декоративным элементом интерьера. Особенно велико влияние света на водную растительность.

Для аквариумиста важны три характеристики освещения: общая освещенность, длительность освещения и спектральный состав света.

Освещенность — величина, характеризующая силу падающего света на единицу площади поверхности воды. Освещенность влияет на интенсивность роста аквариумных растений, измеряется в люксах. Один люкс (лк) соответствует освещенности, создаваемой световым потоком в 1 люмен на площади в 1 м2. В природе освещенность открытой водной поверхности в солнечный день достигает 100 000 лк. Водоемы, из которых происходит большинство обитателей аквариума, часто прикрыты деревьями, крупными кустарниками; поверхность воды бывает затянута плавающей и поднимающейся со дна растительностью; кроме того, сама поверхность воды отражает часть света. Количество отраженного света зависит от угла падения световых лучей, Так, при отвесном падении света отражается 2% света. Проходящий в воду свет поглощается и рассеивается следующим образом: на глубине 1 м в чистой воде поглощается 36% красного, 23% оранжевого, 7% желтого, 1,6% зеленого и 0,5% синего света. В воде постоянно присутствуют растворенные вещества и взвешенные частицы, которые также поглощают свет. Все эти факторы приводят к тому, что освещенность, при которой существует большинство водных организмов, составляет от 5 до 5000 лк. В аквариуме мы можем создать освещенность практически до 5000 лк (на поверхности), поэтому надо следить за тем, чтобы не было слишком мало света.

Потребности различных растений в освещенности сильно различаются: придонным растениям бывает достаточно 100 лк, тогда как некоторые плавающие на поверхности воды виды требуют не менее 2000 лк.

Измерение освещенности лучше всего проводить люксометром, но для приближенной оценки можно воспользоваться фотоэкспонометром. Для этого замеряют экспозицию на зеркале, установленном под утлом 45°, как показано на рис. 32. Затем, пользуясь табл. 30, определяют освещенность. В качестве косвенной характеристики освещенности можно использовать отношение мощности осветительных ламп в ваттах (Вт) к объему аквариума в литрах.

Таблица 30 Определение освещенности при помощи фотоэкспонометра

Показания экспонометра для пленки чувствительностью

4

2

38

4

2

19

4

1/2

75

4

1/4

150

4

1/8

300

4

1/15

600

4

1/30

1200

4

1/60 1/125

2400

4

 

4800

Слишком слабый свет для водных растений Освещение растений, малотребовательных] к свету (криптокорина

кордата)

Освещение подходит для растений средних слоев воды Освещение подходит для плавающих на поверхности воды растений


На основании многолетнего опыта можно рекомендовать следующие мощности устанавливаемых осветительных приборов (для светильников люминесцентного освещения с отражателем);

0,1—0,3 Вт/л — для аквариума без растений;

0,2—0,4 Вт/л — для тенелюбивых рыб, в этом случае выбор растений ограничен (криптокорины аффинис, Бласса, кордата, Гриффита; папоротники болбитис и микрозориум, яванский мох; отдельные кусты эхинодорусов и сагиттарий);

0,3—0,5 Вт/л — для аквариума с небольшим количеством растений (аквариум тропического леса), при такой освещенности будет расти большинство аквариумных растений, но их рост замедлен, некоторые кусты вытягиваются к свету;

0,5 — 0,8 Вт/л — наиболее приемлемая освещенность для декоративного аквариума; в таких условиях прекрасно развиваются и принимают яркую окраску большинство растений; эта освещенность рекомендуется для создания декоративных интерьеров;

свыше 0,8 Вт/л — освещенность для аквариума с высокой плотностью посадки растений (так называемый «голландский» аквариум).

Приведем пример. Если у вас имеется столитровый сосуд, то для создания декоративного аквариума общая мощность ламп должна составлять от 50 до 80 Вт.

Мощность освещения свыше 1,2 Вт/л приводит к значительному нагреву воды и применима лишь в специальных случаях. Приведенная в перечне мощность соответствует люминесцентным источникам освещения. Лампы накаливания той же мощности создают примерно втрое меньший световой поток.

Интенсивность освещения тесно связана с процессами фотосинтеза. Чем выше освещенность, тем активнее растения ассимилируют макроэлементы, находящиеся в воде, связывая продукты жизнедеятельности рыб, и восстанавливают благоприятную среду в аквариуме. При низкой освещенности и, соответственно, низкой активности растений, вода быстрее насыщается продуктами обмена, в первую очередь нитратами и углекислым газом.

Длительность освещения в естественных природных условиях (длина светового дня) непостоянна, она зависит от времени года и от географической широты. Чем дальше от экватора, тем больше может быть разница между продолжительностью дня и ночи. Многие водные растения приспособили свой годовой цикл развития к сезонам: у них могут наступать периоды покоя, цветения, плодоношения, активного роста, а у некоторых видов — гибели или перехода в зимнюю спячку. Растение определяет вид наступившего времени года по длине светового дня, точнее, как показали более поздние сведения, по длине темного периода. В аквариуме ситуация меняется: здесь длиной светового дня управляет человек и, если управлять этим процессом неправильно, можно получить неожиданные результаты. Например, при увеличении продолжительности освещения у некоторых растений начнут образовываться плавающие или надводные листья, у

других растений плавающие листья появятся при коротком световом дне. Для имитации длинного светового дня может быть достаточно кратковременного включения света в темное время или попадания в аквариум общего освещения в комнате или света, падающего из окна. Для практического применения аквариумистам можно рекомендовать длину светового дня 10— 12 часов. При такой длительности освещения большинство растений будет нормально развиваться, не давая плавающих и надводных листов. В меньшей степени длина светового дня воздействует на рыб, но следует помнить, что большинство аквариумных рыб происходит из тропической зоны и длина светового дня, т. е. период активности дневных рыб, составляет примерно 12 часов (такова же и длительность тропической ночи). Таким образом, продолжительность освещения 12 часов в сутки соответствует естественным условиям жизни рыб и растений. Неправильно поступают те аквариумисты, которые включают освещение аквариума только в утренние и вечерние часы. Естественного освещения через окно для аквариума не хватает. По этой же причине не следует использовать фотореле для включения — выключения света в зависимости от освещенности на улице.

Третий из названных факторов — спектральный состав света. Из всего спектра растения для роста используют синие и красные световые лучи, а зеленые отражают. Поэтому для лучшего роста растений эффективными будут источники света, имеющие повышенную интенсивность излучения в синей и красной зонах спектра. Из используемых для общего освещения люминесцентных ламп по спектральному составу больше всего подходят лампы типа ЛБ (лампы белого цвета) и лампы типа ЛДЦ (лампы дневного света с улучшенной цветопередачей). Лампы ЛД несколько хуже, лампы же цветового свечения ЛК, ЛС, ЛР и другие следует использовать только для создания цветового эффекта.

При содержании аквариума большое значение имеет температурный режим в нем. Температура тела рыб и растений всегда равна температуре воды. Известно, что скорость химических реакций связана с температурой, поэтому при изменении теплового режима будет меняться и скорость превращений в организме (обычно, при увеличении температуры на 10 °С скорость реакций увеличивается в 2—4 раза). Это ведет к повышенной потребности в питании, кислороде, а также, к увеличению отходов жизнедеятельности. Биохимические процессы определяются работой ферментов. При изменении температуры организм изменяет количество ферментов таким образом, чтобы сохранить весь материальный и энергетический баланс.

Биохимические процессы, проходящие в организме, сбалансированы только в определенном диапазоне температур. Сезонные колебания температуры в тропических водоемах, откуда происходит подавляющее большинство аквариумных питомцев, невелики и находятся в пределах 20—30 °С, и рыбы приспособлены к жизни в довольно узком интервале температур, который необходимо поддерживать в аквариуме. При этом диапазон 23—26 °С устроит большинство обитателей.

Обычно аквариум располагается в жилом помещении, где температура составляет 18—22 °С. Установленные осветители подогревают воду на 2—4 °С. Если при этом аквариум закрыт сверху стеклом, температура возрастает еще на 1—3 °С. При выключении света вода остывает, и снижение температуры может быть недопустимо для рыб и растений. Чем больше аквариум, тем меньше суточные колебания (утренней — низкой и вечерней — высокой) температур. Суточные изменения температуры на 1—3 °С не страшны и вполне соответствуют колебаниям в естественных местах обитания рыб.

Существуют противоречивые сведения о пользе и вреде суточных колебаний температуры на 1— 3°С. Некоторые авторы утверждают, что такие температурные изменения благотворно влияют на здоровье рыб: увеличивается скорость их роста и развития, кроме того, рыбы закаливаются. Но существует и противоположное мнение. Например, описано (Холь) увеличение в 1,5—2 раза продолжительности жизни рыб, содержащихся при постоянной температуре. Нам представляется, что возможно содержание рыб и растений при постоянной температуре, но допустимы также

суточные колебания ее, не превышающие 3 °С. В случае слишком сильного (более 4 °С) снижения температуры ночью, на время выключения света, следует включать дополнительный нагреватель. Снижение температуры ведет к задержке развития рыб и растений, а также благоприятствует развитию многих болезней рыб.

При необходимости создать более высокую температуру воды устанавливаются нагреватели, включенные в течение всего дня. Мощность подогревателей выбирается в зависимости от объема аквариума и повышения температурного уровня относительно исходного. Подобрать мощность обогревателя можно, используя табл. 31.

Таблица. 31 Требуемая мощность обогревателей

Объем аквариума,

Мощность обогревателя, Вт

при необходимости повысить

 

 

 

температуру воды на

10°

12°

25

10

20

30

40

50

60

50

15

25

40

50

65

80

100

20

40

60

80

100

120

200

30

60

85

110

140

170

В аквариумной практике применяют различные схемы автоматической регулировки температуры воды. Широкое распространение благодаря дешевизне получил автомат с применением в качестве чувствительного элемента биметаллических пластин (двух скрепленных между собой пластин, изготовленных из металлов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения). При изменении температуры длина разных слоев биметаллической пластины меняется по-разному. Это приводит к изменению кривизны пластины и, соответственно, к перемещению свободного конца, который связан с выключателем. Применяются схемы регуляции, построенные на базе контактных термометров.

БОРЬБА С ВРЕДИТЕЛЯМИ АКВАРИУМНЫХ РАСТЕНИЙ И РЫБ

В аквариуме, населенном рыбами и растениями, развивается множество растительных и животных организмов. Они попадают в аквариум вместе с кормом, водой, растениями, рыбами, пылью. Одни из этих организмов являются необходимыми для аквариума, другие — безразличными, третьи — вредными. Некоторые необходимые или безразличные организмы при определенных условиях начинают активно размножаться и в этом случае могут стать вредными. К вредным организмам, в первую очередь, относятся возбудители болезней рыб, большинство попадающих в аквариум беспозвоночных животных. Безусловно вредно для аквариума чрезмерное развитие низших водорослей.

Водоросли в аквариуме

Водоросли — распространенная группа растительных организмов. Они встречаются во всех природных водоемах, могут жить в любых сырых местах, образуют симбиозы с другими организмами. Кто из аквариумистов не встречал их в своих аквариумах? Без водорослей немыслимо осуществление обмена веществ в аквариумной воде. Но не все они полезны для аквариума. Многие из них могут быть серьезными врагами аквариума. Они покрывают листья растений, дно и стенки, затрудняя при этом наблюдение за аквариумом и портя внешний вид. При

сильном развитии водоросли угнетают растения, потребляют в темное время необходимый рыбам кислород, некоторые выделяют в воду токсичные вещества. Активно участвуя в процессах обмена веществ, водоросли, развившись в больших количествах, за короткий промежуток времени резко изменяют химический состав воды. Это может привести к гибели рыб и растений.

Многие водоросли в аквариуме живут преимущественно в толще воды. Именно эта группа может принести аквариумисту массу забот. Рассмотрим важнейшие группы водорослей, поселяющихся в аквариуме.

Сине-зеленые водоросли Cyanophyta — колониальные или нитчатые многоклеточные организмы. Имеют характерный цвет за счет пигмента фикоциана, который придает им черноватую, синеватую или коричневатую окраску. Многие виды имеют слизистое покрытие. Сине-зеленые водоросли обычно поселяются на дне аквариума, затем поднимаются выше, покрывая стенки и растения плотным слизистым слоем. В аквариуме появляется неприятный запах. Иногда они образуют плавающую форму из коротких волосков длиной от 1 до 3 мм. Причинами активного размножения этих водорослей являются избыток минеральных и, прежде всего, азотсодержащих соединений, низкий редокс-потенциал, излишки вносимых удобрений. Развитие этих водорослей происходит при интенсивном освещении. Часто сине-зеленые водоросли поражают новые аквариумы, что связано с недостаточной ассимиляционной способностью высших растений после пересадки.

Для предотвращения появления сине-зеленых водорослей во вновь устраиваемом аквариуме следует сажать сразу большое количество растений. Рекомендуется поместить быстрорастущие виды, плавающие в толще воды (наяс, элодею, пузырчатку и т. д.) Эти растения, начав активный рост, не дадут возможности развиваться сине-зеленым водорослям. При появлении водорослей рекомендуется также снизить рН до 6,0. Помощь в борьбе с ними оказывают Моллинезии и пецилии, хотя часто из-за горького вкуса рыбы отказываются поедать их. При появлении первых следов сине-зеленых водорослей помогают улитки: физы, катушки и мелании.

Бурые водоросли Bacillariophyta — одноклеточные и колониальные организмы. Имеют характерный коричневый цвет из-за содержания в них пигмента диатомина. Бурые водоросли распространяются в виде плотных плоских образований на растениях, грунте и стенках аквариума, придавая ему грязный вид, Водоросли очень плотно прикрепляются к поверхности, так что даже от стенки отскоблить их сложно, а от растений практически невозможно.

Бурые водоросли появляются в аквариуме при высоких показателях рН (выше 7,5) и при недостатке света. Улитки соскабливают эти водоросли с поверхности аквариума и растений. Для борьбы с бурыми водорослями следует увеличить освещение.

Нитчатые водоросли Chlorophyta относятся к зеленым водорослям и образуют на дне, на растениях пучки, похожие на рыхлую вату, иногда неплотно прикрепляются к стенкам или растениям. Конкурируют с высшими растениями, потребляя питательные вещества и свет. В плотных клубках нитчатых водорослей могут запутаться и погибнуть рыбы. Появление нитчатых водорослей свидетельствует о благоприятных условиях в аквариуме, интенсивном освещении и достаточном количестве питательных веществ.

Нитчатые водоросли следует регулярно удалять из аквариума во время чистки, отсасывая вместе с водой или наматывая на деревянную палочку. Многие растительноядные рыбы едят эти водоросли, но полностью обычно не уничтожают. Разросшиеся пучки удаляют вместе с пораженными растениями. Существуют химические методы борьбы, но они губительны для многих высших растений.

Одноклеточные зеленые водоросли, плавающие в толще воды (хламидомонада, хлорелла и т. д.), всегда присутствуют в аквариумной воде, а во время бурного развития вызывают «цветение» воды. Этот процесс связан с избытком света и растворенных минеральных солей. Для борьбы с «цветением» воды наиболее эффективно применение растительноядных рачков — дафний. Они

идеально очищают аквариумную воду. Проблема при этом состоит в удалении рыб из аквариума с мутной водой перед посадкой туда дафний.

«Бородатая» водоросль — относится к роду Соmopogon. Среди аквариумистов она известна под названием «черная борода» или «вьетнамка». Представляет собой длинные, малоразветвленные, довольно толстые нити, полупрозрачные, от темно — зеленого до почти черного цвета. Они прочно прикрепляются к листьям и камням. Растут обычно небольшими пучками. К листьям прикрепляются преимущественно по краям, а особенно охотно — к острым вершинам. В аквариум эти водоросли или их споры заносятся с новыми растениями. К свету не требовательны, но предпочитают освещенные места, жесткую воду и высокий показатель рН. Как все водоросли успешно развиваются при избытке нитратов.

Пораженные «черной бородой» листья крупных растений или участки стеблей мелколистных удаляются из аквариума, поскольку отделить водоросли от поверхности растений невозможно. Неплохие результаты в борьбе с этими вредителями дает использование молодых ампулярий с диаметром раковины до 15 мм. Существующие альгициды (вещества, применяемые для борьбы с водорослями) эффективно действуют на эти виды. Хорошо зарекомендовала себя продувка воды углекислым газом в течение 6—8 недель при рН 6,2—6,6.

Кроме перечисленных, на листьях растений и на стенках поселяются мелкие водоросли, представляющие собой небольшие (до 20 мм высотой) пучки нитей, выходящие из одной точки, или плоские пятна диаметром до 5 мм. Те и другие могут быть черного или зеленого цвета в зависимости от видовой принадлежности поселившихся водорослей. Они крепко прикрепляются к основе, и отделить их бывает трудно. Большого ущерба растениям они не наносят, но портят внешний вид.

Для борьбы можно использовать рыб и улиток, но они действенны в начальной стадии развития. Если начальный момент развития упущен, то необходимо тщательно очистить аквариум от обрастаний и удалить поврежденные листья и участки растений.

Вместо того, чтобы бороться с водорослями, гораздо проще устранить причины, вызывающие их бурное развитие. В аквариуме водоросли и высшие растении питаются одними и теми же минеральными веществами. Более совершенное строение высших растений позволяет им активно ассимилировать питательные вещества, а водорослям ничего не достается. По — этому аквариум должен содержать много растений. Практически все дно должно быть закрыто растениями. Аквариум следует хорошо осветить (мощность люминесцентных ламп на 1 л — 0,5—0,7 Вт). Плотность посадки рыб 0,5 г на 1 л воды. Весь корм для рыб при одноразовом кормлении должен съедаться за 10—15 мин. В аквариум желательно поместить улиток (физ, меланий, катушек) из расчета 1 улитка на 2— 3 литра. Растения должны быть обеспечены необходимым набором микроэлементов. В таких условиях выделяющиеся азотные соединения будут быстро ассимилироваться растениями. Нарушение хотя бы одного из этих условий создает возможность для размножения водорослей.

Мы уже сказали о биологических методах борьбы с водорослями. Эти методы, связанные с использованием улиток и рыб, эффективны на начальных стадиях поражения аквариума. Сейчас у аквариумистов есть довольно широкий выбор растительноядных рыб: живородки, гиринохейлусы, анциструсы и некоторые другие. Ни одна из этих рыб не очищает аквариум полностью. С «цветением» воды, как уже отмечалось, можно бороться при помощи дафний.

Появляющиеся водоросли необходимо регулярно удалять при чистке аквариума. Надо обрывать пораженные листья, а иногда и растения целиком. Бережливость здесь может только принести вред. Пленки и налеты из водорослей удаляют шлангом. При сильном развитии водорослей рекомендуется уменьшить или даже на время прекратить кормление рыб и провести несколько раз подмену воды, причем доливать воду следует из аквариума с хорошо развивающимися

растениями. Очень полезно будет удалить всю грязь из аквариума. Эти меры уменьшат содержание минеральных веществ в воде и лишат водоросли обильного питания.

Если механические и биологические методы борьбы с водорослями не помогают, то придется воспользоваться химическими средствами.

Несмотря на то, что химические средства наиболее эффективны из всех имеющихся способов, следует признать, что пока еще не найдены средства, которые могут помочь аквариумистам во всех случаях. Вопрос борьбы с водорослями — одна из сложных проблем современной аквариумистики.

Известно, что большинство водорослей лучше развивается в жесткой воде с высоким показателем рН. Отсюда появились рекомендации, направленные на снижение рН. Это достигается добавлением в воду сильных кислот, что в некоторых случаях дает положительный результат, но далеко не всегда. Резкие скачки рН могут оказать неблагоприятное воздействие на рыб и растения. Кроме того, рН воды довольно быстро восстанавливается до исходного значения.

Для борьбы с сине-зелеными водорослями рекомендуется повышать редокс-потенциал воды путем добавления 3%-ного раствора пероксида водорода (Холь). Этот раствор надо вносить в аквариум по схеме: в первый день 3 мл/л, во второй — 3 мл/л, в третий — 5 мл/л. По нашим наблюдениям этот метод действует не всегда.

Испытано действие на сине-зеленые водоросли (Каль, Шидт) стрептомицина. Концентрация стрептомицина 3 мг/л безвредна для рыб и растений, но уничтожает водоросли в течение 120 ч. По наблюдениям этих же авторов развитию водорослей способствует спектральный состав освещения. Из отечественных люминесцентных ламп наиболее благоприятным спектром для развития водорослей обладают лампы типа ЛБ.

Имеются сведения о борьбе с «черной бородой» путем насыщения воды в аквариуме углекислым газом (Петере). Эта процедура оказалась безвредна для рыб и полностью уничтожает «бороду».

В литературе описан электролитический способ, при котором в аквариум были опущены две медные пластины с подключенным источником постоянного тока (напряжение 6—7 В) на 4 ч (Кункель). Это оказалось губительно для нитчатых зеленых водорослей, но при этом погибли улитки и сомики.

Достаточно универсальными средствами борьбы с водорослями (альгицидами) являются соединения меди или цинка, которые вносят в виде растворов солей. В аквариумную воду вносится от 0,5 до 2 мг/л ионов меди или цинка.

Таким образом, легко избавиться от сине-зеленых водорослей и «вьетнамки». Медь и цинк уничтожают также и бурые водоросли. На нитчатые зеленые водоросли их воздействие менее эффективно. Токсичная для водорослей концентрация губительно действует на некоторые растения. Часто погибают улитки, планарии и пиявки. Рыб на время лечения следует отсадить. После уничтожения водорослей аквариум следует почистить и произвести двух-трехразовую замену воды.

Существующие методы использования антибиотиков (в частности бициллина-5) в борьбе с сине-зелеными водорослями не дают надежных результатов. По-видимому, появляются новые, приспособленные к действию антибиотиков группы водорослей.

Химические средства борьбы с вредителями рыб

Химические препараты и методы нашли применение для борьбы с некоторыми видами животных, случайно попавших в аквариум и вредных для его обитателей.

Одним из нежелательных представителей беспозвоночных животных является гидра (Hydra fuska), попадающая в аквариум с кормом или растениями, чаще всего из природных водоемов. Это

кишечнополостное животное имеет прозрачное тело высотой до 2 см. Присоской гидры прикрепляются к растениям, к грунту, к стеклам. Щупальца, расположенные вокруг ротового отверстия, почти неподвижно висят в воде и, реагируя на движение, захватывают добычу. При прикосновении щупалец к жертве начинают работать стрекательные клетки, парализующие схваченное животное. В аквариуме гидра может питаться рачками и мальками рыб.

В качестве биологических способов борьбы с гидрой рекомендуется использовать лабиринтовых рыб (гурами, макроподы), которые съедают гидр при недостатке другого корма. Однако этот метод не очень эффективен. Для борьбы с гидрой можно рекомендовать электрохимический способ: в воду погружают два куска зачищенной медной проволоки. К ним подключают источник постоянного тока с напряжением 9—12 В (батарейка «Крона» или аналогичная) на 1—2 минуты. За 3—4 сеанса этой процедуры гидры погибают.

Можно использовать в борьбе с гидрой соли аммония: сульфат (NH4)2SO4 или нитрат NH4NO3. Сульфат аммония вносят в концентрации 50 мг/л, а нитрат — 80 мг/л. Желательно повысить температуру воды до 28—34 °С. В таких условиях гидры погибают через 3—6 дней. Для рыб внесение солей аммония практически безвредно, если вода имеет кислую или нейтральную реакцию (рН не более 7,5).

Применение различных химических препаратов в лечении рыб получило очень широкое распространение, т. к. они позволяют достаточно легко удалять болезнетворные микроорганизмы. Однако все аквариумисты должны помнить, что намного проще не допустить развитие болезней, чем вылечить своих питомцев. Поэтому мы уделим основное внимание использованию химических методов профилактики заболеваний.

Чтобы избежать попадание больной или зараженной рыбы в аквариум, рекомендуется провести карантинную обработку и карантинное содержание перед посадкой новой рыбы в аквариум в отдельном сосуде без грунта. Вода должна аэрироваться. За сосудом закрепляется собственный набор оборудования: сачки, скребки, распылители, термометры, шланги. Весь набор дезинфицируется после удаления рыб. На карантине рыба содержится в течение одного месяца. Если за это время признаков болезней не обнаружено, то рыбу помещают в общий аквариум. При появлении признаков болезни рыбу следует уничтожить. Аквариумный инвентарь и оборудование периодически дезинфицируют. Это можно сделать кипячением в течение 10— 15 минут. Однако не все можно прокипятить (например, аквариумы, термометры, изделия из пластика). В этом случае профилактическую дезинфекцию проводят с использованием одного из следующих растворов: 0,1—0,15%-ный перманганат калия KMn04; 3%-ный хлорамин; 5%-ная серная (или соляная) кислота; 3%-ный формальдегид (в 100 мл воды растворяют 8 мл 40%-ного формалина). Дезинфекцию оборудования в этих растворах желательно проводить от одного до нескольких часов. Многие аквариумисты сачки постоянно держат в 3%-ном растворе хлорамина.

Значительно сложнее провести обеззараживание аквариумных растений, т. к. многие дезинфицирующие средства вызывают их гибель. Здесь можно рекомендовать промывку растений в 0,1%-ном растворе перманганата калия или 1—1,5%-ном растворе хлорида натрия (поваренной соли). Можно также рекомендовать профилактические ванны с использованием антибиотика бициллин-5 (15 000 ед/л) в течение 6 дней. Антибиотики ежедневно вносят в затемненный сосуд с растениями, а через 2 часа включают свет.

Для профилактики заболеваний рыб, гибели икры и лечения рыб любителям желательно иметь некоторые химические препараты. Рассмотрим некоторые из них.

Метиленовый голубой (или метиленовая синь) — хорошо растворимое в воде порошкообразное вещество, придающее растворам интенсивный синий цвет. Это вещество относится к сложным ароматическим аминам и обладает антисептическим действием. В концентрации 1—2 мг/л метиленовый голубой широко используется для предупреждения гибели икры рыб. Может быть использован в концентрации 0,5—0,7 мг/л для профилактических ванн, в которые помещают

новых рыб (на 3 часа) перед посадкой в новый аквариум. Сосуды с препаратом могут быть использованы при лечении некоторых заболеваний рыб (костиоз, триходиноз и др.) по следующей схеме: выдержка по 5 ч ежедневно в течение четырех суток (первые два дня концентрация 0,5 мг/л, третий и четвертый — 0,7 мг/л). Следует отметить, что метиленовый голубой отрицательно воздействует на многие растения, поэтому применение его в аквариуме с растениями нежелательно.

К ароматическим аминам относятся и некоторые другие препараты, применяемые в аквариумистике: кристаллический фиолетовый, основной фиолетовый К, малахитовый зеленый, бриллиантовый зеленый (основной ярко-зеленый). Все они также обладают антисептическим действием и могут заменить метиленовый голубой. Однако эти вещества в растворах менее устойчивы, чем метиленовый голубой, поэтому их растворы нельзя хранить длительное время, особенно на свету.

Трипафлавин также относят к органическим ароматическим аминам, обладающим антибактериальным действием. Он представляет собой оранжево-красный порошок, легко растворимый в воде. Обычно его раствор используют с концентрацией вещества 6—10 мг/л при температуре воды около 30 °С. Такой раствор имеет желто-зеленый цвет. Трипафлавин эффективен при профилактике ряда заболеваний и лечении костиоза, триходиноза, оодиноза, бархатной болезни и многих других заболеваний.

Аквариумистам надо помнить, что органические лекарственные препараты нельзя использовать в аквариумах с фильтрами (особенно содержащими гравий, уголь, смолу). Если есть необходимость удаления этих препаратов из воды, то наиболее эффективно пропускание ее через фильтр с активированным углем.

Не следует отказываться при профилактике заболеваний и лечении рыб от распространенных неорганических веществ. Прежде всего, это хлорид натрия (поваренная соль) в концентрации 1— 1,5%, перманганат калия (0,001%), сульфат меди (0,01%). Эти препараты используют для профилактических ванн или лечения рыб в отдельных сосудах. Для этого необходимо приготовить три сосуда с водой для кратковременного содержания рыб. Перед посадкой рыб в первый сосуд вливается половина дозы лечебного препарата. После посадки в течение 4—5 мин добавляют остаток лекарства. После окончания сеанса лечения рыба переносится во второй сосуд на 30 минут, а затем — в третий, где и содержится до следующего сеанса. За это время первый и второй сосуды дезинфицируют.

С профилактикой заболеваний, дезинфекцией инвентаря и растений, лечением рыб аквариумисту приходится сталкиваться постоянно, поэтому в его хозяйстве должны быть обязательно многие из названных нами химических препаратов.