Вода в аквариуме. Постоянная и непостоянная жесткость. Показатели pH. Подмена воды в аквариуме

Познакомившись с общими характеристиками воды, возникает вопрос: Какая вода подходит для аквариума?.

Практически во всей литературе по аквариумистике можно встретить рекомендации по параметрам воды для содержания аквариумных растений и животных. Часто встречающаяся фраза: «Еженедельный долив воды в аквариум на 10%». Попробуем разобраться, какую воду и откуда можно доливать в аквариум.

Большинство наших аквариумных питомцев, особенно экзотические экземпляры водной флоры и фауны, жили в естественной водной среде, прежде чем попасть к нам в домашние аквариумы. Климатические зоны имеют разительное отличие между собой, поэтому и вода, как основной индикатор климатических изменений, будет разная. Напрашивается вопрос: «Воду придется тоже привозить из тропиков и субтропиков?».

Для того что бы ответить на все возникающие вопросы, рассмотрим подробно структуру воды, применительно к аквариуму.

Жесткость воды

Самый важный показатель для использования воды в аквариуме, это ее жесткость. Под жесткостью воды понимают совокупность химических и физических свойств воды, которые вызваны посредством растворенных в ней солей щелочноземельных металлов. В основном во внимание принимаются соли кальция и магния (Ca, Mg). Если таких солей в воде растворено большое количество, то вода называется жесткой, если малое или среднее, то вода считается мягкой или средне–жесткой.

Жесткость воды так же подразделяется на временную, иначе ее еще называют карбонатной жесткостью, и постоянную или некарбонатную жесткость.

Карбонатная (временная) жесткость вызвана содержанием гидрокарбонатов магния и кальция (Mg(НСО3)2, (Са(НСО3)2). Соединения эти неустойчивые и при кипячении легко выпадают в осадок, отсюда возникло понятие временного содержания этих химических соединений в воде.

Некарбонатная (постоянная) жесткость воды вызвана содержанием устойчивых химических соединений хлоридов и сульфатов магния и кальция (MgSO4, CaSO4, CaCl2, MgCl2). При кипячении эти соединения не выпадают в осадок, а остаются в воде.

Ранее жесткость воды измерялась в немецких градусах (градус dH), в настоящее время измерение происходит из расчета суммы гидроокисей и окисей щелочноземельных металлов на 1 литр воды, другими словами, рассчитывается концентрация ионов магния и кальция, за единицу измерения принят ммоль/л.

1 градус dH = 10 мг/л СаО (окись кальция).
1 ммоль/л = 56,08 мг/л СаО

Жесткость воды = сумме окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов.
Сумма окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов = ионы кальция ммоль/л + ионы магния ммоль/л.
Ионы кальция ммоль/л + ионы магния ммоль/л = карбонатные ионы окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов ммоль/л + некарбонатные ионы окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов ммоль/л.

Во многих справочниках по аквариумистике используют старые обозначения жесткости воды, в более поздних изданиях можно встретить новое обозначение, приводим табличку соответствий между обозначениями:

Общая жесткость воды — Сумма окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов
Кальциевая жесткость воды – Ионы кальция
Магниевая жесткость воды – Ионы магния
Карбонатная жесткость воды — Карбонатные ионы окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов
Некарбонатная жесткость воды — Некарбонатные ионы окисей и гидроокисей щелочноземельных металлов.

Приведем данные по жесткости воды, принятые в международной практике аквариумистики:

• Очень мягкая вода – от 0 до 4 градусов;
• Мягкая вода – от 5 до 8 градусов;
• Средне-жесткая вода – от 9 до 12 градусов;
• Жестковатая вода – от 13 до 18 градусов;
• Жесткая вода – от 19 до 30 градусов;
• Очень жесткая вода – от 30 и выше (где градус равен 1 dH).

В иностранной литературе часто приводятся показатели жесткости воды страны автора, мы посчитали, что целесообразно привести здесь данные соотношения градусов некоторых стран.

1 немецкий градус равен:

• 1,25 еН (английский градус);
• 1,78 fH (французский градус);
• 17,8 usH (американский градус);
• 7,15 suH (СНГ)

1 английский градус равен:

• 0,798 dH (немецкий градус);
• 1,43 fH (французский градус);
• 14,4 usH (американский градус);
• 5,70 suH (СНГ)

1 французский градус равен:

• 0,560 dH (немецкий градус);
• 0,702 еН (английский градус);
• 10,0 usH (американский градус);
• 4,0 suH (СНГ)

1 американский градус равен:

• 0,056 dH (немецкий градус);
• 0,070 еН (английский градус);
• 0,10 fH (французский градус);
• 0,40 suH (СНГ)

1 русский градус (СНГ) равен:

• 0,14 dH (немецкий градус);
• 0,111 еН (английский градус);
• 0,078 fH (французский градус);
• 0,0078 usH (американский градус).

Нужно заметить что, при определении жесткости воды, многие аквариумисты пользуются упрощенным лабораторным методом тестирования. Показатели этого метода не всегда верны, так как при данном исследовании выявляется общая жесткость воды — индикаторы показывают суммированное количество солей в воде (не разделяя на устойчивые и неустойчивые соединения).

Проводя раздельные анализы на карбонатную (временную) жесткость и некарбонатную, можно столкнуться с тем, что показатель временной жесткости воды может быть выше, чем общей. Удивительного тут ничего нет, поскольку индикаторы, при проведении анализа, показывают и другие содержащиеся соли магния и кальция (бикарбонат натрия так же участвует в показателях, влияющих на жесткость воды, и показывается экспресс-анализом на карбонатную жесткость).

Временная (карбонатная) жесткость устраняется путем кипячения воды, как уже было сказано ранее. Постоянную (некарбонатную) жесткость воды можно только уменьшить с помощью ионообменного аппарата.

Кислотность воды

Второй, очень важный показатель для использования воды в аквариуме, это показатель рН (рН показывает содержание в воде количества оснований и кислот).

При измерении pH за основу берется дистиллированная вода, в которой количество ионных кислот равно количеству ионных оснований (про такую воду говорят, что она рН–нейтральна).

Остановимся подробнее на том, как происходит измерение и вычисление значения рН для воды.

Химическая формула воды – Н2О, где Н(+) – это катионы (положительно заряженная частица или ион водорода), а ОН(-) – это анионы (отрицательно заряженные частицы или ионы гидроокисла).

Любая вода содержит определенное количество молекул, разбитых на катионы и анионы. Постоянный показатель содержания анионов и катионов в литре воды равен 10 в -14 степени моль/л. Как было уже выше сказано, рН–нейтральная вода содержит равное количество катионов и анионов, показатель содержания ионов в такой воде будет равен 10 в -7 степени моль/л, т.е. в ней содержится 0,0000001 г положительных ионов водорода и столько же отрицательных ионов гидроокисла. Число 0,0000001 г называется показателем рН (Pandus Hydrogenil), но это очень неудобное число для использования, поэтому в научных кругах и аквариумистике принято писать от этого числа только его логарифм, т.е. 7. Поэтому в любых табличных данных и рекомендациях мы видим водородный показатель воды без знака -, и выглядит это, как рН 7. Если рН превышает отметку 7, то такая вода считается щелочной, если рН ниже 7 — кислая.

Исследования показали, что воды умеренного климата, в большинстве случаев, слабо-щелочные (за исключением болотных вод), воды тропиков и субтропиков наоборот – кислые (за исключением озер Центральной Африки: Танганьика – рН 9; Ньяса – рН 8,4; Рудольф – рН 10).

Определить показатель рН в домашних условиях не составит труда для начинающего аквариумиста — в большинстве зоомагазинов продаются специальные тестеры–индикаторы, использование которых очень простое. Индикатор опускается в аквариум наполненный водой и меняет окраску, цвет, полученный на индикаторе, сравнивается с цветовой шкалой стандартов воды. Единственная сложность при проведении экспресс–анализа на рН в домашних условиях — это тестирование водопроводной воды, а так же воды с низким содержанием солей (в этом случае результаты анализа могут быть крайне неточными). Проблема обессоленной воды состоит в том, что она активно поглощает из воздуха углекислый газ, (самый малый процент содержания СО2 в воде меняет показатели по рН, даже дистиллированная вода при температуре 15 градусов тепла в равновесии с углекислым газом дает показатель рН = 5,7).

Способ повысить рН воды — добавить в нее некое количество питьевой содыили же с помощью торфяного фильтра  или при помощи торумина (других гуминовых препаратов).

Если Вы собираетесь завести редкие виды животных, естественным ареалом обитания которых были водоемы с соленой водой, то встанет проблема — как в домашних условиях подсолить воду в аквариуме. Для решения этой проблемы берется 1 полная чайная ложка соли, что соответствует 15 граммам на 10 литров воды. Соль растворяется в стакане с водой и, при медленном помешивании, добавляется в аквариумную воду. Для лучшего растворения и смешивания соленой воды (более тяжелой) с аквариумной, лучше добавлять соленую воду в течение дня небольшими дозами — тогда происходит гарантированное смешивание и растворение насыщенного раствора соли во всем объеме аквариумной воды.

Электропроводность воды в аквариуме

Немаловажным показателем для аквариумной воды является ее электропроводность, особенно этот показатель важен для нерестовых аквариумов (соотношение между электропроводностью и осмотическим давлением). Измеряется электропроводность специальным транзисторным тестером. В природе очень мало вод, которые бы не проводили электричество, поэтому для профессионального аквариумиста знать этот показатель воды нужно обязательно. Электропроводимость оказывает большое влияние на содержание электролита (осмотическое соотношение) в аквариумной воде (электролит напрямую влияет на размножение рыб и прочих питомцев в аквариуме).

Измерения электропроводности аквариумной воды производятся при температуре 20 градусов по Цельсию. Если температура отличается от 20 градусов, то рекомендуется выставить на тестере существующую температуру, так как она оказывает прямое влияние на измерение электропроводности воды.

Ниже приводим данные изменения электропроводности воды от изменения температуры (многие приборы настроены автоматически на 20 градусов по Цельсию):

• При температуре воды в 15 градусов по Цельсию коэффициент по отношению к 20 градусам будет составлять 1,132;
• При температуре воды в 16 градусов — 1,095;
• При температуре воды в 17 градусов — 1,071;
• При температуре воды в 18 градусов — 1,046;
• При температуре воды в 19 градусов — 1,023;
• При температуре воды в 20 градусов — 1,000;
• При температуре воды в 21 градусов — 0,979;
• При температуре воды в 22 градусов — 0,958;
• При температуре воды в 23 градусов — 0,937;
• При температуре воды в 24 градусов — 0,919;
• При температуре воды в 25 градусов — 0,901;
• При температуре воды в 26 градусов — 0,840;
• При температуре воды в 27 градусов — 0,810;
• При температуре воды в 28 градусов — 0,790;
• При температуре воды в 29 градусов — 0,770;
• При температуре воды в 30 градусов — 0,750

Приведенные данные помогают правильно рассчитать электропроводность воды и определить содержание электролита в аквариумной воде (при изменении температуры всего на 1 градус параметры воды изменяются примерно на 2%).

Почему же этот параметр очень важен для нерестовых аквариумов?

Дело в том, что икринка рыбы состоит из множества клеток, защищенных тонкой оболочкой. Клетки икринки обогащены собственными солями и минералами, а так же насыщены водой. Тонкая оболочка (мембрана) не может полностью защитить икринку от влияния внешней среды, так как через нее осуществляется постоянный обмен минеральными веществами из воды, которая окружает икринку извне.

Если в аквариуме вода не соответствует природным параметрам среды, в которой водится и размножается определенный вид рыб или других аквариумных животных, то размножение будет невозможно.

Если присмотреться, то можно заметить, что при нарушении естественных параметров обитания икринка меняет свой размер и цвет, она может чрезмерно раздуться или наоборот сморщиться, но потомства такая икра не даст. Для устранения этой проблемы принято содержать нерестовых рыб в условиях приближенным к естественным. Достигнуть этого можно смешиванием различной по жесткости и электропроводности воды в аквариуме и применением различных химических препаратов, а так же четким выполнением рекомендаций по уходу за различными видами животных (нужно помнить, что многие водные животные не могут находиться в одном аквариуме, так как изначально их ареалы обитания были различны).

Поскольку аквариум это постоянно циркулирующая живая система, то она обусловлена естественными продуктами отходов живого мира (кусочки отмерших растений, моча и кал рыб и других аквариумных животных, не съеденный рыбий корм и т.п.). Все органические продукты отходов, разлагаясь, образуют яды в аквариумной воде, которые неблагоприятно влияют на рост и развитие водных обитателей. В природной среде очистка воды происходит естественным путем (самоочищение), так как загруженность водоема не очень высока и вода насыщенна кислородом. В домашних аквариумах для решения этой проблемы нужно обеспечить постоянную циркуляцию воды, обильную аэрацию и фильтрацию.

Азотный цикл

Самым ядовитым продуктом разложения считается аммиак (NH3), этот газ образуется на первичной стадии распада побочных продуктов и имеет неприятный резкий запах, к тому же аммиак повышает щелочной баланс (рН становится больше 7,0) и ядовитость воды в аквариуме. Повышенное содержание аммиака в воде приводит к отравлению рыб в аквариуме. Для контроля этого показателя существуют специальные индикаторы, которые можно приобрести в зоомагазине. Если вода уже перенасыщена аммиаком, то рекомендуется произвести частичную замену воды с низким показателем рН в несколько приемов (этот метод поможет устранить отравление рыб и прочих обитателей аквариума). Для предупреждения заражения воды показан к использованию аквариумный биологический фильтр.

На вторичной стадии распада побочных продуктов (аммиака) аквариумной биосистемы образуются нитриты (NO2), а после них нитраты (NO3). Образование этих продуктов называется нитрификацией. Нитрит ядовит для обитателей аквариумного мира так же, как и аммиак. Проблема содержания нитритов в воде устраняется частичной ее подменой.

Нитрат является конечным продуктом нитрификации и из аквариумной воды удаляется он крайне тяжело, но опасен нитрат для всех обитателей только в больших количествах. Контролировать количество содержания нитратов в аквариуме можно подменами воды, если концентрация NO3 превышена, то нормализовать воду можно с помощью ионообменных смол.

Мы уже несколько раз упомянули о регулярной частичной смене воды, но как правильно производить смену воды в аквариуме, что бы избежать основных ошибок?

Нормальная частота подмены воды в аквариуме производится один раз за период от 8 до 14 дней (если нет рекомендаций по уходу за аквариумом, в которых указана более частая подмена воды, например — 1 раз в неделю).

Для подмены воды в аквариуме желательно использовать подготовленную воду, т.е. жесткость, рН и температуру воды, которую планируется доливать в аквариум должны совпадать со всеми параметрами аквариумной воды.

Как правило, для подмены используют водопроводную воду. Перед использованием такой воды желательно узнать на водопроводной станции ее технические характеристики (жесткость, рН, содержание минералов, уровень содержания хлора). Напрямую через шланг из под крана воду доливать не рекомендуется, надежнее дать ей отстояться около суток в открытой емкости и только после этого доливать в аквариум (избыток газов, содержащихся в водопроводной воде, попадающей на прямую в аквариум, может вызвать газовую эмболию у аквариумных растений и животных).

Обязательно нужно учитывать, что, при подмене воды, все подкорми для растений, лекарственные препараты для животных, растворенные в аквариумной воде теряют свой процент содержания, поэтому после частичной замены воды применяемые препараты нужно употребить заново до необходимой концентрации.

Задача частой подмены воды состоит в том, что бы в аквариум попадала постоянно небольшая часть свежей воды, что приближает всю аквариумную систему к естественным условиям жизни всех ее обитателей.

Кислород воды в аквариуме

В аквариумистике бытует выражение «Кислорода в воде много не бывает». Это не всегда так.

Кислород (О2) представляет собой летучий газ без цвета и запаха, невидимый глазу, содержание этого газа в воде напрямую зависит от температуры воды. Чем температура воды в аквариуме выше, тем кислород быстрее улетучивается. В природе только верхний слой воды поглощает кислород, поэтому глубинные слои кислородом не обогащены.

Если Ваш аквариум перенаселен растениями, которые выделяют кислород в процессе своего биологического цикла, то подачу внешнего воздуха в аквариум нужно контролировать, во избежание перенасыщения аквариумной воды кислородом (кислород будет вытеснять углекислоту, не менее важную для правильного развития и роста подводной флоры и фауны). Особенно это касается аквариумов со средним температурным режимом, т.к. вода в них меньше теряет кислород, чем в аквариумах с высокой температурой воды.

Приведем данные о норме содержания кислорода в миллиграммах на литр воды, в зависимости от температурного режима:

• 0 градусов по Цельсию — 14,2 мг/л;
• 6 градусов по Цельсию — 12,1 мг/л;
• 12 градусов по Цельсию — 10,0 мг/л;
• 18 градусов по Цельсию — 9,2 мг/л;
• 24 градусов по Цельсию — 8,2 мг/л;
• 26 градусов по Цельсию — 8,0 мг/л;
• 28 градусов по Цельсию — 7,7 мг/л;
• 30 градусов по Цельсию — 7,5 мг/л;
• 32 градусов по Цельсию — 7,3 мг/л;
• 34 градусов по Цельсию — 7,1 мг/л;
• 40 градусов по Цельсию — 6,6 мг/л

Исходя из приведенных выше данных легко можно высчитать, когда производить дополнительную подачу кислорода в аквариум, особенно это актуально для аквариумов в которых производится лечение животных или нерестовых аквариумов, в общем любое действие, которое может вызвать изменение привычной температуры для аквариумных обитателей, так же вызовет изменение содержания кислорода в воде.

За количеством растворенного кислорода в воде помогут следить специальные кислородные индикаторы, которые можно приобрести в зоомагазинах.

Помимо кислорода, в воде растворен еще один очень важный компонент для жизнеобеспечения аквариумных растений — это углекислота.

Во многих книгах по аквариумистике рекомендуемые добавки для растений записаны в виде химических формул, что может вызвать некоторую путаницу у новичков, поэтому приведем здесь некоторые химические формулы с объяснениями по каждому элементу:

• С – Уголь – происходит от Carboneum (уголь);
• СО – Окись углерода или иначе ее называют Угарный газ;
• СО2 – Двуокись углерода или тот самый углекислый газ, который нужен растениям для правильного развития. Химическое соединение не обладающее цветом и запахом, содержится во многих подкормках для аквариумных растений;
• Н2СО3 – Угольная кислота, которая представляет собой растворенную в воде двуокись углерода. Угольная кислота относится к слабым кислотам, в водопроводной воде практически не содержится, так как кислотность воды понижают искусственным путем, в противном случае кислая среда агрессивно бы относилась к системе водопровода.

Углекислый газ в воде

Природная вода всегда содержит углекислоту в связанной или свободной формах. Свободная форма углекислоты выступает для связки различных соединений кальция и магния, соответственно превращаясь в связанную форму. Если углекислоты большое количество растворено в воде, то говорят что она в свободной или растворенной форме.

Подача СО2 в аквариум подразумевает, производящуюся с помощью диффузора, подкормку растений углекислым газом. Процесс усваивания (ассимиляции) аквариумными растениями углекислоты происходит только при достаточном (или обильном) освещении. Если процесс ассимиляции происходит правильно, на листьях растений появляются крошечные пузырьки кислорода. Если углекислоты слишком много подается в аквариум, то рН воды резко понизится, к тому же это плохо отразится на дыхании аквариумных животных — недостаток кислорода вынудит их подняться на поверхность.

Если углекислоты переизбыток, то на листьях растений появятся известковые отложения (этот процесс называют бикарбонатной ассимиляцией или биогенным отложением извести). Усугубляет этот процесс сильное освещение при очень высокой карбонатной жесткости воды в аквариуме.

Если углекислоты наоборот не хватает, то начинается обратный процесс. Из-за отсутствия свободной или растворенной углекислоты в воде растения поглощают бикарбонат кальция нижней стороной своих листьев, перерабатывая это соединения они на верхнюю сторону листа выпускают гидроокись кальция (Са(ОН2)), что приводит к уменьшению карбонатной жесткости, но увеличению показателя рН. Верхняя часть листьев таких растений покрыта сероватым налетом, на ощупь они становятся жесткими и мучнистыми.

Для растений мягкая вода вредна, так как из-за отсутствия извести, а значит и отсутствия противовеса для углекислоты, их рост в такой воде замедляется. Для успешного содержания растений в мягкой и средне–мягкой воде рекомендуется применять специальную подкормку (удобрение СО2) в небольших количествах. При использовании подкормки СО2 нужно помнить, что в ночное время процесс ассимиляции останавливается (любое растение имеет биологические часы), поэтому на время сна растений подкормку производить не рекомендуется.