|
Главная - Статьи о животных - Статьи о рыбках - Живая вода. Аквариумная гидрохимия. Пресная вода. Минерализация и электропроводность.

Живая вода. Аквариумная гидрохимия. Пресная вода. Минерализация и электропроводность.

E-mail Печать PDF

Пресная вода: минерализация и электропроводность

Пресная вода в разных регионах, реках,водопроводах, колодцах и в отдельно взятых аквариумах может сильноразличаться по своему составу. Во многом поэтому одни виды рыбок ирастений живут и множатся в вашем аквариуме хорошо, а другие - неочень.

Капелька воды на стекле, высыхая оставляет заметный след.

Подтеки на стекле аквариума



Ох уж эти подтеки! Не очень-то заметные для глаза, они становятся отличноразличимыми на фотографиях. Сколько хороших кадров они испортили! Но в этойстатье они послужили иллюстративным материалом

    Вода испаряется, но растворенные в ней соли остаются (кроме растворенныхсолей, в воде есть и другие примеси.Чем больше в воде минеральных солей,то есть, чем выше ее минерализация, тем заметнее останется след. Существуетклассификация природных вод по степени их минерализации.
    Ультрапресными считаются воды, содержание минеральных солей в которых непревышает 200 мг/л (0.2‰. Значком ‰ - промилле обозначают концентрациюсолей в воде, 1‰ соответствует 1 грамму в 1 литре), пресными называют водыс содержанием солей 200-500 мг/л (0.2‰-0.5‰),повышенной минерализации - 500-1000 мг/л (0,5‰-1‰),солоноватыми - с содержанием солей 1-3 г/л (1‰-3‰),солеными - 3-10 г/л (3‰-10‰), повышенной солености - 10-35 г/л (10‰-35‰),переходные к рассолам - 35-50 г/л (35‰-50‰), рассолы 50-400 г/л (50‰-400‰).Согласно гигиеническим нормам, пригодной для питья считается вода сминерализацией до 1000 мг/л, в отдельных случаях до 1500 мг/л. Поэтому вводопроводной воде содержание солей обычно не превышает 1000 мг/л, а, какправило, оно значительно ниже. В наших аквариумах чаще всего оказываетсяводопроводная питьевая вода, так что приведенные выше цифры позволяютсудить о ее возможной минерализации.
    Ультрапресными обычно бывают воды ручьев, берущих свое начало от тающихледников, и воды рек, протекающих среди дождевого экваториального леса.Воды большинства рек и озер на Земле являются пресными. В пустынных изасушливых областях вода поверхностных водоемов часто бывает повышеннойминерализации, либо солоноватой. Морская вода - пример вод повышеннойсолености, в открытом океане она содержит около 35‰ различных солей, нопреимущественно хлористого натрия (NaCl). Минерализация вод внутренних морейможет быть заметно ниже из-за опреснения их речной водой. Воды,представляющие собой рассолы, обычно залегают глубоко под землей, но бываюти очень соленые озера, например, Мертвое море. Не во всех водоемах с водойповышенной солености отсутствует жизнь. Обожаемый аквариумными рыбами рачокартемия (Artemia salina) может жить в них. Предел минерализации, который онеще выносит - 230 ‰.
    Откуда берутся в воде растворенные вещества? Вода(Н2О) очень хорошийрастворитель. Её маленькие молекулы полярны, так как атом кислородастановится электроотрицательным, оттягивая на себя электроны атомов водорода,которые при этом становятся электроположительными. Поляризованные молекулыводы окружают более крупные молекулы других веществ, имеющих заряд, и"растаскивают" их за счет толчков теплового движения. Вот почему, в теплойводе твердые вещества растворяются лучше и быстрее.
    Во время фильтрации воды через почву и грунт, при протекании по речномуруслу, она растворяет те геологические породы, с которыми имеет контакт.Кристаллические вещества, а это в первую очередь соли, переходят в водныйраствор так:

растворение кристалла хлористого калия



В качестве примера здесь показано растворение кристалла хлористого калия.Ионы, расположенные на поверхности кристалла, притягивают к себе молекулыводы. К ионам калия молекулы воды притягиваются своими отрицательнымиполюсами, а к хлорид-ионам - положительными. Вслед за первым слоем ионов враствор переходит следующий слой, таким образом растворяется весь кристалл.
Сходным образом растворяются и другие соли
(Рисунок из книги Н.Л.Глинки "Общая Химия", Ленинград, "Химия", 1981)

    Пресноводные аквариумные рыбки в основном происходят из водоемов сультрапресной и пресной водой. В такой воде из растворенных солей преобладаютобычно гидрокарбонаты, меньше содержится сульфатов, и еще меньше хлоридов.Подавляющее большинство пресных поверхностных водоемов принадлежит кгидрокарбонатному классу(т.е. ионов HCO3- там больше всего). Из катионов,в наибольшей концентрации обычно встречается кальций и значительно реже -ионы натрия либо магния. (Процесс диссоциации солей в воде на катионы ианионы и способы выражения их концентрации описаныздесь.)
    Надо сказать, что абсолютные концентрации всех этих ионов варьируют отводоема к водоему, но, как правило Ca2+ содержится в 2-4раза больше чемМg2+ и Nа+, а K+ по крайней мере4 раза меньше чем Nа+. Исключение изэтого правила – черные и светлые воды Амазонии, там калия зачастую только вдва раза меньше, чем натрия. Кроме того, в этих водах очень мало кальция игидрокарбонатных ионов. Это ультрапресные воды дождевого экваториальноголеса. Черные "торфованные" воды реки Риу-Негру - крупного левого притокаАмазонки представляют собой типичный пример. Эта река дренирует сильновыветрелые почвы и осадочные породы центральной части бассейна Амазонки.В течение сотен тысяч лет они изо дня в день промывались обильными дождями.Вода унесла все легко растворимые минеральные вещества. Общая минерализацияэтих вод очень низка (как правило, не превышает двух десятков миллиграммоврастворенных солей в литре). В водах Риу-Негру преобладают ионы натрия,калия, кремния, железа, алюминия, водорода. Вода богата органическимикислотами, которые окрашивают ее в темный цвет. Рыбки из этого региона,например, голубой неон, предпочитают мягкую кислую воду. Как это ни странно,они неплохо выносят повышенное содержание в воде поваренной соли (ионовнатрия и хлора) и их можно успешно лечить с помощью солевых ванн (но тольконе мальков, можно обрабатывать молодь с достаточно выраженной "взрослой"окраской). Казалось бы, это удивительный факт - рыбки из оченьслабоминерализованной, почти дистиллированной воды могут выжить вдостаточно "крепких" растворах поваренной соли (4-5‰ при продолжительныхваннах и 15‰ при кратковременных). Объяснить это можно тем обстоятельством,что в водах их родины ионы натрия и хлора преобладают. А приносятся они тудавместе с дождевой водой, которая испарилась из океана и захватила с собой наматерик немного его соли.
    Таким образом, для рыб важны не только абсолютные величины концентрацийотдельных ионов в воде, но и то, в какой пропорции находятся концентрацииэтих ионов по отношению друг к другу.
    При одинаковой величине минерализации (суммарной концентрации всехрастворенных солей мг/л) пресная вода, в которой преобладают ионы кальция инатрия, гораздо лучше переносится рыбами, чем та, где больше калия. Соликалия можно вносить в аквариум как подкормку для растений, или же каклечебное средство, но будьте осторожны, если у вас слабоминерализованнаявода (ультрапресная), в этом случае легко переборщить - калий окажется поотношению к другим ионам в слишком высокой концентрации и отравит рыбу. Вотношении ионов магния можно сказать, что, вероятно, их преобладание полезно,только таньганийским цихлидам. Вообще, при одной и той же минерализации,воды, содержащие смесь различных ионов, менее токсичны, чем те, что содержаттолько одну растворенную соль, даже если это "безобидный" хлорид натрия(NaCl). Поэтому, лечебные ванны с морской солью (сложной смесью многихсолей), безопаснее, чем с поваренной (только хлорид натрия).
    Но вернемся опять в бассейн Амазонки, чтобы выяснить какие еще типы вод тамбывают.

Упрощенная геологическая карта бассейна Амазонки



Упрощенная геологическая карта бассейна Амазонки.Вертикальной штриховкойпоказаны районы, где залегают палеозойские и более древние метаморфическиепороды с сильно выветрелыми почвами. Точками обозначен горный регион гдепороды
содержат гипс (CaSO4),карбонаты и NaCl
(Рисунок из книги Дж. Андруз, П. Бримблекумб, Т. Джикелз, П. Лисс
"Введение в химию окружающей среды", Москва, "Мир", 1999.)

    Сама Амазонка и многие ее притоки берут начало в Перуанских Андах. Онипротекают через легко эродируемые осадочные породы, включающие карбонаты. Вводе этих рек относительно высоки концентрации ионов кальция, магния,гидрокарбоната. Это уже не ультрапресные, а пресные воды гидрокарбонатногокласса с обычным соотношением катионов. Рыбы, происходящие из этих рек,например, такие кольчужные сомы, как анциструсы неплохо относятся кнейтральной, либо слабощелочной воде, в которой преобладает ион кальция иразмножаются в ней. Так что расхожее представление о том, что амазонскаявода очень слабо минерализована верно для большей части, но не для всехрегионов ее бассейна. Области без штриховки, на приведенном выше рисункесоответствуют тем частям бассейна, где воды в большинстве случаев богачесолями, чем в заштрихованных областях, но все же остаются ультрапресными,с низким содержанием кальция и гидрокарбонатов, и относительно высокимнатрия и силикатов.
    Вода водоемов, расположенных в тропических областях с выраженным засушливымпериодом часто бывает повышенной минерализации либо солоноватой. Преобладаютв ней ионы натрия и хлора. Происходит это из-за сильного испарения воды.Испарение приводит к увеличению концентрации ионов, при этом соли с меньшейрастворимостью выпадают в осадок: CaSO4осаждается раньше, чем NaCl, поскольку растворимость последнего куда выше.Обогащение пресной воды хлористым натрием происходит также в устьях рек,впадающих в моря. Воды такого типа предпочитают многие живородящие рыбки:пецилии, гуппи, меченосцы, моллинезии (следует, однако, отметить, чтоживородки с Шри-Ланки прекрасно адаптированы к жизни именно в пресной воде),бычки брахигобиусы, некоторые виды тетрадонов. Поэтому небольшоеподсаливание воды (1-2 г поваренной соли на литр) действует на нихблаготворно.
    Как можно измерить минерализацию воды? Она определяется путем выпариванияизвестного объема профильтрованной воды (так как речь идет именно орастворенных, а не обо всех имеющихся в воде веществах, ведь именнорастворенное вещество проходит через фильтр, все другие примесизадерживаются) и последующим высушиванием получившегося остатка притемпературе 110°С до постоянного веса. Этот сухой, или плотный остатоквзвешивается на точных аналитических весах и делится на количество литровводы, из коих он был получен. Очевидно что, таким способом определить вдомашних условиях минерализацию воды дело нереальное. Но зато измерив еесопротивление или электропроводность (величина обратная сопротивлению) можноприблизительно эту минерализацию оценить. Суть метода состоит в том,растворенные в воде ионы, являясь заряженными частицами, могут проводитьэлектричество, чем больше в воде ионов, тем выше в ней содержание растворимыхвеществ и тем выше ее электропроводность и, соответственно, нижесопротивление. Электропроводность "S" - величина обратнаяэлектрическому сопротивлению "R": S=1/R.Минерализацию воды характеризует удельная электропроводностьλ, которая относится к единице длины проводника(в нашем случае к 1 см слоя воды). Значение S измеряется в Сименсах (См),миллиСименсах (мСм) или микроСименсах (мкСм), а λ - вмкСм/см (микроСименсы на сантиметр). Для приблизительной оценкиминерализации можно придерживаться такого эмпирически найденногосоотношения:
        Содержание солей (мг/л) = 0.65 мкСм/cм
    То есть, для определения содержания солей измеренную величину проводимостиумножают на коэффициент 0,65. Вообще-то величина этого коэффициентаколеблется в зависимости от типа вод в диапазоне 0.55-0.75.
    Растворы хлористого натрия проводят ток лучше:
        Содержание NaCl (мг/л) = 0.53 мкСм/cм
    или 1 мг/л NaCl обеспечивает электропроводность в 1.9 мкСм/cм.
    (Это соотношение я нашел на сайтеМиклухи)
    Про хлористый натрий в одной очень серьезной научной книжкеудалось найти и такой график:

Зависимость соотношения удельное сопротивление/проводимость от содержания растворенного NaCl



Зависимость соотношения удельное сопротивление/проводимость
отсодержания растворенного NaCl при 20°С
(Рисунок из книги Ф.Берне, .Ж.Кардонье "Водоочистка", Москва, "Химия", 1997)

    Если верить ему, то 1 мг/л NaCl обеспечивает удельную электропроводностьраствора, приблизительно равную 2.3 мкСм/cм. Данные о хлористом натриидостаточно актуальны, так как если лечить рыбок с помощью продолжительныхсолевых ванн в общем аквариуме и подменивать в нем регулярно воду, то черезнекоторое время возникает необходимость оценить, сколько же осталось соли вводе? Приведенные выше коэффициенты позволяют, хоть и приблизительно, такуюоценку сделать.
    Электропроводность можно измерить специальным прибором – кондуктометром.Теперь его уже можно встретить в зоомагазинах, возможны комбинации такогоприбора с рН метром. Кроме того, такие вещи можно приобрести в конторах,торгующих оборудованием для экологических исследований. Умельцы, хорошовладеющие паяльником, могут сами изготовить прибор для измеренияэлектропроводности конструкции И.И.Ванюшина. (журнал "Рыбное хозяйство",1990 г., №5, стр. 66-67. Кроме того, во всех деталях это устройство испособы его калибровки описаны в очень полезной книге "Современный аквариуми химия", авторы И.Г.Хомченко, А.В.Трифонов, Б.Н.Разуваев, Москва, 1997 г).Проводимость можно определять и с помощью тестера, способного точно измерятьвысокие ("мегаомные") сопротивления. К нему надо сделать специальный "щуп"или измерительную камеру и затем эти приспособления откалибровать.
    Подобного рода "солемер" является для аквариумиста очень полезной машинкой,к примеру, с его помощью можно очень быстро определить качестводистиллированной илидождевой воды. Дистиллированная - подойдет дляприготовления "нерестовой" или искусственной аквариумной воды, если еёэлектропроводность не превысит 5 мкСм/cм, дождевая - 15 мкСм/cм. Длясведения: электропроводность идеального дистиллята должна быть менее0.05 мкСм/cм.

В. Ковалёв, кандидат биологических наук.

 
Symbol
Статьи о рыбках