Вода. Ее свойства и качество

Состав и физические свойства воды оказывают большое влияние на жизнедеятельность обитателей аквариума. При контакте с воздухом в воде растворяются кислород, азот и углекислый газ. Кроме того, кислород поступает в воду в результате фотосинтеза, происходящего в гидрофитах, углекислый газ - при дыхании водных организмов и растений. Грунт, покрывающий дно аквариума, различные подводные предметы, продукты жизнедеятельности рыб, растений, разлагающиеся остатки корма насыщают воду многими органическими и неорганическими веществами.

Роль химических параметров воды в аквариуме неравнозначна. Исходя из этого, их условно разделяют на главные и второстепенные. К главным относятся такие, от которых в значительной степени зависит обмен веществ у водных организмов: количество растворенного кислорода, активная реакция воды, общая минерализация, общая и карбонатная жесткость, окисляемость, содержание углекислого газа и редокспотенциал. Соотношение между этими показателями в конечном итоге определяет физические и химические свойства воды, или ее качество.

Физические свойства воды - это ее температура, цветность, прозрачность и некоторые другие. Из них основным для гидрофитов и рыб является температура, так как разность температуры водных организмов и воды должна составлять не более 1°С.

В процессе эволюции различные организмы приспособились к определенному температурному режиму, поэтому повышение или понижение температуры окружающей среды обусловливает значительные нарушения обмена веществ у них, что может привести в конечном итоге к гибели. Для некоторых видов рыб оптимальной является температура около 50° С, другие могут жить при -2°С. Допустимые отклонения температуры воды для одних видов составляют несколько десятков градусов, для других не более 3-5. Аквариумные рыбы стенотермны, то есть переносят лишь незначительные колебания температуры воды. Наиболее благоприятной для тропических видов рыб является температура 24°С, для остальных - 16-18°С.

Цветность воды зависит от количества и качества растворенных в ней органических веществ и определяется в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Вода с цветностью более 30 градусов считается непригодной для рыбоводства.

Прозрачность обусловливается количеством взвешенных в воде минеральных, органических веществ и измеряется в сантиметрах при помощи белого диска или сосуда, поставленного на лист с машинописным текстом.

Химические свойства воды. Одним из важных химических компонентов воды является кислород (О₂), необходимый не только для дыхания водных организмов, но и для самоочищения воды от растворенных в ней органических веществ, других продуктов обмена. Каждый из видов рыб нуждается в определенном содержании кислорода в воде, для большинства, оно должно составлять не менее 5 мг/л. Некоторые рыбы (лабиринтовые, вьюны и др.) при недостатке кислорода в воде способны использовать атмосферный.

Большая часть кислорода поступает в аквариумную воду через ее поверхность. Доля кислорода, образующегося в самой воде в процессе фотосинтеза, обусловливается количеством растений и интенсивностью освещения. Степень насыщения воды кислородом зависит от соотношения интенсивности процессов обогащения им и потребления на дыхание рыб и окисление органических веществ. Несмотря на то, что содержание кислорода в воздухе постоянно и составляет около 300 мг/л, его концентрация в поверхностных слоях воды колеблется в пределах, лимитируемых законом Генри-Дальтона,- от 0 до 14 мг/л.

В неперенаселенном аквариуме с растениями при дневном свете кислорода в воде, как правило, достаточно для любых видов рыб. В темное время суток, особенно в предутренние часы, концентрация кислорода в воде минимальная. Если этот минимум ниже предельно допустимого для данного вида рыб, необходимо с помощью аэратора обогатить воду кислородом. А в перенаселенных аквариумах, особенно при недостаточном количестве растений и слабом освещении, аэратор должен быть включен постоянно.

Содержание кислорода в воде определяется йодометрическим методом Винклера или электрохимическим методом при помощи специальных приборов.

Углекислый газ (СО₂) является источником углерода для растений, без него в воде не было бы жизни. В природных условиях содержание углекислого газа в воде колеблется от нескольких долей мг/л до 3-4 тыс., но обычно составляет не более 20-30 мг/л. Рыбы могут существовать при различной концентрации углекислого газа в воде, но если она составляет более 50 мг/л, способность крови усваивать кислород нарушается и рыбы погибают.

В воду углекислый газ поступает при дыхании животных и растений, разложении органических веществ. Между воздухом и водой происходит постоянный обмен двуокисью углерода. Обычно он заключается в выделении углекислого газа в атмосферу. Лишь в случае полного его отсутствия в аквариумной воде (при интенсивном фотосинтезе) СО₂ воздуха растворяется в ней.

В зависимости от различных факторов (количество рыб и растений, освещенность, загрязненность грунта и др.) концентрация углекислого газа в воде аквариума колеблется. Максимальное его количество отмечается ночью при отсутствии освещения, минимальное - при ярком дневном свете. Содержание растворенного в воде углекислого газа определяется методом объемного анализа - титрованием определенного объема (обычно 200 мл) воды раствором щелочи или карбоната натрия до полного перевода СО₂ в НС0₃ (фенолфталеин при этом окрашивается).

Аквариумные растения, усвоив в процессе фотосинтеза растворенный в воде углекислый газ, начинают голодать. В жесткой воде многие виды растений при отсутствии С0₂ способны поглощать углерод гидрокарбонатов, что резко увеличивает рН. При фотосинтезе повышение рН неизбежно, и растения, которые не переносят щелочной воды, очень страдают от этого. Поэтому для хорошего развития гидрофитов в аквариумной воде должно быть достаточно углекислого газа.

Активная реакция воды (концентрация водородных ионов) имеет большое значение для обитателей аквариума. Она характеризуется водородным показателем - рН. Если рН равен 7,0, то вода считается нейтральной, если он выше 7,0 - щелочной, ниже - кислой. В аквариуме вода должна быть слабокислой, для отдельных видов рыб - очень слабощелочной. Значения рН меньше 4,5 и больше 9,0 могут стать причиной гибели рыб: жаберный эпителий у них разрушается, и наступает удушье.

В слабокислой воде водородный показатель составляет 5-6, очень слабокислой - 6-7, очень слабощелочной - 7 - 8. Определяют рН специальным прибором - рН-метром, в домашних условиях - бумажными индикаторами.

Активная реакция воды зависит от соотношения концентрации углекислого газа, гидрокарбонатных и карбонатных ионов. Чем выше концентрация двуокиси углерода в воде, тем ниже ее рН, и чем выше концентрация гидрокарбонатных ионов, тем меньше содержание СО₂ влияет на рН. В воде с малой карбонатной жесткостью водородный показатель подвержен значительным колебаниям. Днем, в период интенсивного освещения, растения поглощают из воды углекислоту, при этом рН увеличивается. В ночные часы фотосинтез прекращается, вода насыщается СО₂, выделяемым при дыхании рыбами и растениями, и рН уменьшается. Колебания рН отрицательно сказываются на состоянии обитателей аквариума. Уменьшить амплитуду таких колебаний можно при помощи интенсивной аэрации воды.

Для содержания и особенно для размножения некоторых видов рыб важно то или иное значение рН. В связи с этим возникает необходимость подкислить или подщелочить воду. При этом нужно соблюдать исключительную осторожность, чтобы не погубить рыб, а еще лучше на время поместить их в другую емкость. Подкисливают воду фильтратом торфа. Готовят его следующим образом: небольшое количество верхового (волокнистого) торфа вываривают в дистиллированной воде в течение 20-30 мин. Остуженный отвар фильтруют и хранят в прохладном месте. Доливают фильтрат в аквариум небольшими порциями, измеряя рН при помощи индикатора. Можно подкислять воду и ортофосфорной кислотой.

Подщелачивание воды производят питьевой содой. Для этого готовят маточный раствор: 2-3 чайные ложки соды разводят в 200-300 мл воды. В аквариум такой раствор доливают маленькими порциями, следя за изменением рН по показаниям индикатора. В хорошо аэрируемом аквариуме подщелачивание воды можно проводить в любое время суток, в неаэрируемом - в утренние и дневные часы, чтобы образующийся углекислый газ мог усваиваться растениями в процессе фотосинтеза.

Важной характеристикой воды является окислительно-восстановительный, или редокс-потенциал (Eh). Ввел его в нашу аквариумистику М. Д. Махлин (Махлин М. Д. По аллеям гидросада.- Л., 1984). Редокс-потенциал обусловливается совокупностью всех происходящих в воде окислительных и восстановительных процессов, а также отношением активности молярных и ионных концентраций окисной и закисной форм любого вещества, содержащегося в воде, при установившемся подвижном физико-химическом равновесии.

В лабораторной практике редокс-потенциал определяется путем измерения напряжения (эдс), возникающего в цепи, которая состоит из электрода сравнения и платинового или золотого электрода, погруженных в воду. В этих целях можно пользоваться любым потенциометром, который наряду с рН позволяет установить эдс цепи (в вольтах). При установившемся физико-химическом равновесии концентрация ионов водорода в воде претерпевает значительные изменения даже в течение суток. Это в свою очередь приводит к изменению Eh, хотя все остальные окислительно-восстановительные системы остаются на Прежнем уровне. В таком случае величина Eh не является количественной мерой окислительно-восстановительных процессов среды, поэтому для ее характеристики в настоящее время пользуются условными единицами ре доке-потенциала - rН или rНr, отражающими концентрацию молекулярного водорода, способную создавать данные окислительно-восстановительные условия среды rН характеризует суммарные окислительно-восстановительные условия в пределах от 0 до 42,6 условной единицы. Он не может быть определен методом измерения и рассчитывается на основании измерения Eh и рН по следующей формуле:

или

где: Т - абсолютная температура (273+ t°), t° - температура воды в аквариуме.

Редокс-потенциал имеет большое значение для роста гидрофитов. Для каждого вида водного организма сушествует своя оптимальная зона величин rН. Так, для анаэробных бактерий эта зона находится в пределах 0 -12 rH. Подобные условия складываются в стоячих водоемах (чаще всего в донных отложениях), но могут возникнуть и в грунте аквариума. В результате жизнедеятельности анаэробных бактерий в воду выделяются сероводород и аммиак. Характерно, что при попадании этих микроорганизмов в аквариум с низким, но превышающим норму значением rH они уменьшают его до оптимального и только после этого начинают размножаться.

В аквариуме с растениями при установившемся биологическом равновесии rH обычно равен 27-32, однако различные виды гидрофитов нуждаются в воде с определенным значением rH: для криптокорин, например, это 28-29, эхинодору-сов - 29-30, для кабомбы, мириофиллюма - 30-31.

В новом аквариуме, как правило, rH довольно высокий - более 30. Со временем количество отложений в грунте продуктов жизнедеятельности рыб увеличивается, и rH уменьшается. Его значение выше в верхних слоях воды, ниже у дна и еще ниже в грунте. Значение редокс-потенциала меньше оптимального приводит к замедлению роста растений и даже к их гибели.

Для поддержания в аквариуме режима, благоприятного для роста и развития растений и рыб, необходимо при помощи аэратора и фильтра, а еще лучше инжектора, наладить хорошее перемешивание воды, регулярно осуществлять частичную ее замену и чистку аквариума с обработкой грунта сифоном.

Минерализация воды определяется количеством растворенных в ней неорганических веществ (диссоциированных и недиссоциированных). Чем выше минерализация, тем выше осмотическое давление воды, к которому некоторые виды рыб и растений очень чувствительны. Минерализация воды тесно связана с жесткостью, которая обусловливается концентрацией ионов кальция, магния и железа. Многие виды водных организмов нуждаются в воде со строго определенной жесткостью и порой даже погибают при резком ее изменении: чем слабее осморегуляторные приспособления, тем труднее организм переносит колебания жесткости воды.

Различают временную (карбонатную), постоянную и общую жесткость воды. Временная жесткость определяется содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния, которые при кипячении разрушаются и выпадают в осадок, постоянная - концентрацией сульфатов и хлоридов кальция и магния, которые могут быть устранены только дистилляцией или химическим путем. Общая жесткость воды представляет собой сумму жесткости временной и постоянной. Определить жесткость воды несложно, при наличии необходимого лабораторного оборудования и реактивов эту процедуру можно проводить в любых условиях.

Измеряется жесткость воды в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л), но на практике, чаще пользуются так называемыми немецкими градусами (1 мг-экв/л соответствует 2,804 немецкого градуса - Н°). Жесткость дистиллированной воды составляет меньше 1 Н°, в аквариумном рыбоводстве ее принимают за О Н°. Жесткость водопроводной воды в условиях Молдавии колеблется от 8 до 14 Н°, родниковой - от 30 до 40 Н°.

Для аквариума вода нужной жесткости приготовляется путем смешения отстоянной водопроводной и дистиллированной воды. Расчет необходимого количества дистиллированной воды производится по схеме:

Если жесткость, водопроводной воды составляет 10 Н°, то для получения аквариумной воды жесткостью 3 Н° нужно смешать 3 части водопроводной и 7 частей дистиллированной воды. При отсутствии дистиллированной воды в сельской местности и в городах с низкой загазованностью воздуха ее можно заменить дождевой или талой снеговой водой, жесткость которой равна 2-3 Н°. Допустимо использовать и химически обессоленную воду, ее жесткость принимается за 0 Н°.

Для содержания некоторых видов рыб нужна вода со значительной жесткостью. В Молдавии в этих целях пользуются родниковой или колодезной водой, предварительно определив ее жесткость. Чтобы повысить жесткость воды, в аквариум помещают кусочки мрамора или известняковые камни, можно также положить в фильтрующий элемент мраморную или известняковую крошку.

В последние годы в зарубежной литературе, предназначенной для аквариумистов, вместо данных о минерализации воды приводятся сведения о ее электропроводимости (удельной электропроводимости), которая служит условным показателем концентрации неорганических электролитов. Соли и органические вещества, растворенные в воде (электролиты), диссоциируют на ионы: катионы и анионы, от их концентрации и температуры воды зависит ее электропроводимость.

Удельная электро проводимость воды - величина, обратная электрическому сопротивлению раствора, находящегося между двумя электродами с поверхностью 1 см, расстояние между которыми равно 1 см. Единицей измерения электропроводимости является микросименс (обратный микроом) на 1 см, обозначаемый MS. Электропроводимость воды определяется при температуре 20°С с помощью прибора для измерения электрического сопротивления, платиновых электродов, покрытых платиновой чернью, и водяной бани. Удельная электропроводимость во многом зависит от карбонатной жесткости воды. Один градус карбонатной жесткости соответствует проводимости в 30 MS. Электропроводимость колодезной воды в условиях Кишинева составляет 900 MS.

Окисляемость воды указывает на количество и качество растворенных в ней органических веществ и измеряется количеством кислорода, расходуемого на их окисление в 1 л воды. Высокая окисляемость воды вредна для рыбы: разлагаясь, органические вещества снижают концентрацию кислорода. Снизить окисляемость аквариумной воды можно частичной ее заменой и при помощи фильтра с угольным (активированным) наполнителем.

Таким образом, все компоненты воды связаны сложными химико-физическими и биологическими процессами, поэтому очень важно, чтобы в аквариуме были созданы условия для установления биологического равновесия, позволяющего нормально развиваться рыбам и водным растениям. Помогут в этом знание природы процессов, происходящих в воде, и правильный уход за аквариумом.

Начинающему аквариумисту полезно будет усвоить несколько несложных правил:

при устройстве нового аквариума следует использовать смесь водопроводной и мягкой воды, с добавлением воды, взятой из аквариума с установившимся биологическим равновесием;

заливаемая в аквариум вода должна быть чистой, отстоянной в течение нескольких суток;

чем меньше растений и больше рыб содержится в аквариуме, тем чаще нужно обновлять воду;

температура доливаемой воды должна быть такой же, как и температура воды в аквариуме;

при периодическом уходе объем заменяемой воды не должен превышать 1/5 объема аквариума. Если при чистке аквариума воды слито больше, часть ее следует профильтровать и вылить в аквариум;

при частичной замене аквариумной воды лучше сливать ее из нижних слоев, одновременно целесообразно почистить дно;

чтобы растения хорошо развивались, не следует интенсивно аэрировать воду, ночью же аэрация обязательна;

при помутнении воды лучше обеспечить ее эффективную фильтрацию, чем замену;

после добавления в аквариумную воду лечебных препаратов ее необходимо профильтровать через активированный уголь;

для предупреждения испарения воды из аквариума его нужно накрыть стеклом.