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  所有水生動植物都需要養分來維持其生命順暢運作,在一個人工有限空間的封閉水體裡,保持一定程度的良好水質是件刻不容緩的要務,唯有在適合的環境,這些動植物們才會呈現最佳的狀態作為回饋,若還要繁殖及品種改良,則需衡量的因素那就更多了,本文介紹獅子較常見到各式水族培菌(生物)濾材。

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  讓獅子先鬼扯一下過濾,在水族的領域,對水用多孔網目濾材或用較大的固體單位堆疊來攔截流動的懸浮顆粒,此種為「物理過濾」的樣態。物理過濾常作為水族過濾系統的第一道防線,也有採用第一道用較大顆的固體單位堆疊和第二道或最後一道用細目的網狀濾棉混搭的物理過濾方式,過濾槽其他未被物理過濾所填入的空間就是讓我們在濾材上自由發揮,依照飼養環境、維護習慣等有不同的濾材配置。

  通常過濾除了上開所述的物理過濾,水族的過濾尚有「化學過濾」、「生物過濾」及「其他過濾」共計四種。化學過濾是藉由濾材吸附化學污染物、重金屬等物質,使其降低水體中汙染;接著就是運用培菌濾材的生物過濾,生物過濾是利用細菌將有毒的物質轉化成毒性相對低或無毒的物質,以萬惡的氨(NH3)為例,氨本身具親脂性、滲透性,故在水中容易被魚體所吸收,只需處在 0.02~0.05ppm 濃度極低的情形下,就會危及到魚隻性命,超過 0.5ppm 就會使許多魚急性中毒暴斃。氨的產生主要來自於蛋白質,魚在吃完我們所餵的飼料後,蛋白質經魚體的代謝作用,透過血液輸送至腮擴散到水體等情形產生,生物未食完的殘餌及排泄物亦可間接產生氨,而這些氨是水體中遍及四處的氨化菌的氨化作用所生成;最後就是水生植物本身會吸收某些污染物當作自身養分,藉此來成長並達到某種程度淨水的功效,類似的做法在生態工法也看得到,此可歸納在其他過濾的範疇。

  預設所有人都已經充分明瞭「硝化菌」的運作機制,也不考慮影響硝化菌的生長、分布、繁殖等因素。為能求得更多的培菌量,最直接有效的辦法就是從培菌濾材著手,藉由更多培菌濾材的表面積來增加硝化菌的數量,除非是表面積的孔隙真的小到難以使硝化菌附著,不然生活中常見的有形物應該都能培養硝化菌,那怕是菜瓜布或磚塊放進水體也能辦得到,這也道出不是單位體積的表面積越大越好。本文不探討培菌面積,因為獅子手上沒有儀器可以測量數據,下列將就是各個培菌濾材的外觀。

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▲陶瓷環應屬玩水族的人都知道的東西,是經由高溫燒結所製成,通常多為偏鹼性,照片是用數家廠牌的陶瓷環做混合拍攝,由照片可看出相異品牌的陶瓷環在表面的孔隙分布的狀態,這也意味著表面積的差異,另外有其他的廠商販售標榜酸型的陶瓷環。 

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▲火砂岩(砂)依尺寸的大小可用於水族造景的石材或底砂,天然多孔洞的外觀使它有滿滿的自然感,也因為其表面有獨特的多孔洞結構,同時兼備提供給硝化菌繁殖的處所。火山岩本身可同時兼具培菌濾材及造景的功能,且在飼養某些品種的魚類、蝦類有實質上的助益。

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▲這個石英球是國外水族廠商的產品,由於該廠商名氣在台灣夙負盛名,所以特此進行介紹。同生物珠皆為球體狀,強調每公升具備不錯的培菌表面積,標榜具強力降低亞硝酸、穩定水質的功效,時至今日,其他廠商也會因製程進步讓自家培菌濾材效果向上提升,不知道該廠商的石英球還有多少優勢?

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▲石英環外觀與陶瓷環相似,常見的外觀為傳統的圓柱形,有的就像照片裡的齒輪形,其他另有六角形或球體的外觀。基本上石英環與陶瓷環在外觀大致上相同,培菌面積也會因製程有所差異,以現在的技術實在難以斷言孰強孰弱,個人認為可把重點著眼在對水質影響的程度。

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▲生化球通常用塑料製作,本體質輕,外觀多為球形,也有其他像是四角形等形狀,有的可以打開在裡面再放其他的培菌濾材。生化球常用在上部與底部過濾,因為質輕的關係,對上部過濾的結構負擔較小,不易使其彎曲變形;在底部過濾溢流區進水處也會用生化球,此可曝氣增加溶氧與減低噪音的功能。

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▲打從獅子不小心誤入岐途進入水族界時,第一個認識的濾材是白棉,第二個就是生化棉,生化棉在上部過濾算是十分常見,利用交錯的網狀孔隙培菌,有的廠商的桶式過濾器的培菌濾材就只單用這個。市售產品皆為四方形或長方形,在置放非對應形狀的過濾設備需另外裁切。

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▲玩園藝的人應該對這發泡煉石不陌生,其用於盆栽底部可擁有良好的排水性及透氣,近幾年魚菜共生的興起,發泡煉石成為魚菜共生最常使用的東西,本身多孔隙的結構也能成為培菌濾材,用於沉水性的培菌環境要注意一點,觀察獅子購自園藝店的發泡煉石,初期同一包發泡煉石有的會沉水,有的卻會浮於水面。

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▲發泡煉石同陶瓷環也是高溫燒製而成,會浮在水面推測應該是內部結構充滿空洞,導致相對於於水的密度較小,所以漂浮在水面上,即便是入水浸泡一段時間後仍然多數還是浮於水面。

  到這邊獅子要開始發個牢騷,已知「ρ = m / V」為求解「密度」的公式,當中 ρ 代表密度、m 代表質量、V 代表體積;而重量的公式為「W = m x g」,W 為重量、m 代表質量、g 代表重力常數,式中重量因為存在一個 g 的緣故,所以重量本身是一種以「力」的形式存在,在物理上所稱「質量」才是我們生活中的「重量」,記得小時候書本上不是會讀到月球的重力約為地球的1/6,所以我們到月球原來的體重只會剩1/6,但是質量不變,套公式得到 W 會變小是因為到月球後原先的重力常數已經改變為1/6的關係,只是生活用語我們通常並不會使用質量一詞。

  是不是獅子酒喝多了,不然鬼扯這幹什麼?大家放輕鬆,身為是一個社會組畢業的人,帶個扳手放在身上應該也是很合理的吧?不是啦~會講這個是同樣都是使用中文語系,在大陸用語中的質量是指品質的意思,與我們所稱質量(Mass)的意思相距甚遠,日常口語使用上倒是無所謂,在遇到須用嚴謹態度面對的情況,就必須要十分講究。

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▲跟前面的培菌濾材相比,K1在台灣應該算是比較新的培菌濾材,大多利用打氣機的氣舉作用或直接用設備產生的水流翻動K1顆粒的方式使用,同發泡煉石在魚菜共生方面倒是比較常見,另外尚有K2、K3,差異單純就是尺寸的大小而已,就像陶瓷環的S和M只有大小的差異一樣。

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▲據說K1早期問世是用於汙水處理方面,後來導入給水族界作為培菌濾材使用,本身不具沉水性,所以在水族上用來當培菌濾材使用上會比較特殊,結構上中間的的空間很大,不易阻礙水流經過,江湖上流傳K1的培菌效果十分強大。

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▲珊瑚是種古老的原始動物,珊瑚骨顧名思義就是珊瑚死亡後所留下來的骨頭,其主要由碳酸鈣所組成,相信玩海水的人對這不陌生,鈣反應器就是靠加入珊瑚骨料來運作。珊瑚骨本身也可以當培菌濾材使用,不過因遇酸會產生溶解使水質硬度攀升,特別是在有提供CO2的水草缸更是明顯,除非飼養的物種需要用珊瑚骨(砂)來調整水質,不然淡水的環境不太建議使用。

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▲在過濾系統不夠強健、穩定或飼養密度過高的環境裡,我們都應極度避免氨超量。吸氨石又稱吸氨沸石,表面積大且孔隙大小均一和普通分子的大小相當,因此具有選擇吸附及分子篩(Molecular Sieve)的功能,是能將水中的氨給吸附的濾材,吸附飽和後可透過放置烤箱等加熱手段將其所含水分蒸乾,此可使原所吸附的氨分子釋放出來重複多次使用。吸氨石亦可放置在過濾器中當作培菌濾材,原本屬化學過濾的一員,因為所吸附的氨剛好可用來當硝化菌的食物,使得比使用其他培菌濾材還能獲得更多的氨源,是種同時具備化學過濾及生物過濾的濾材。

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▲麥飯石為台灣東部海岸山脈一帶散佈著風化後的「斑狀安山岩」的俗稱,麥飯石具有軟化水質的功能,會自然地溶釋出鈣、鎂、鐵、錳、矽等微量的礦物質。麥飯石具有對重金屬的吸附的能力,只是該吸附重金屬的能力,切勿過度期待!本身也屬沸石的一種,也是由多孔隙所構成,所以也可以當培菌濾材。

  相信大家都知道RO水( Reverses Osmosis )是指逆滲透水,早期用於航太科技,此項發明是為了解決太空人在宇宙執行太空任務的飲水問題,其純淨度僅略遜於蒸餾水,作用原理這裡不贅述。從以前到現在都會聽到一種聲音,就是有人提出長期飲用RO水會使身體出現某些問題,原因是RO水過於純淨,水中的礦物質含量趨近於零,易使身體所需補充的礦物質不足,此思路初想似不無道理,但反過來想,原本未經RO膜處理過的水又能提供多少我們所需的礦物質?礦物質與維生素都是人體無法合成,必須藉由進食來獲得補充,而市售礦泉水的礦物質含量極低,其實沒有我們想像的那樣可補充大量礦物質,現在的環境充斥各種汙染源,與其有機會喝到含重金屬的水,倒不如喝純淨度高的水為佳,人類又不是蝦子成長需要脫殼,幹嘛那麼擔心RO水中的礦物質不夠。(誤)

  市面上的RO飲水機標準型的可分為三道過濾,第一道白棉是過濾水體中砂土微粒的物理過濾,孔隙通常有 1µm 與 5µm 兩種尺寸;第二道、第三道都是活性碳做化學過濾,最後就是我們所熟知的RO膜,而有的廠商還會在RO膜後面再加入麥飯石,其用意為增加甘甜的口感,獅子對麥飯石最感興趣的地方就是它在RO飲水機市場裡所扮演的角色,假設此時在桌上有一杯喝起來無味的蒸餾水,為讓喝起來使其富甜味,最直接的辦法就是加入糖(雜質)來達其目的;同樣的想法來映射到RO飲水機,今天我們就是為追求「純淨度」才選擇RO水,為何要增加甘甜的口感而去採用麥飯石(加入雜質)來降低純淨度?這部分就只能靠大家自行衡量。

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▲活性碳是含碳物質經過高溫活化所得到的多孔狀碳化合物,多孔的結構使它有很大的表面積,表面積越大者,吸附能力越大。大家都知道活性碳是具備吸附重金屬、除色、除氯等功能的濾材,需注意的是依本人先前所撰寫〈自製水草液肥〉一文中,提及水草缸中的鐵肥若還是用過去的EDTA鐵(Fe-EDTA)及微量元素就會被活性碳吸附,這點水草缸特別要注意。

  排除活性碳等級之分,參照前人所做之實驗,某些因素可左右活性碳對重金屬的吸附效果,像是粒徑的大小,通常顆粒越小,孔隙擴散速度越快,活性碳的吸附能力就越強;當溫度高於攝氏50度時吸附能力亦會下降,這點水族這點無需擔心,畢竟我們不是開海產店要煮魚湯,不然不會出現那麼高的溫度,尤其是水草缸,降溫都來不及了;再來就是pH的影響,當pH在3.0~6.5之間時,隨著pH升高,活性碳吸附容量升高,但是隨著pH繼續升高,吸附重金屬的能力反而會降低。

  同樣跟我們日常生活息息相關,就是在RO飲水機的活性碳所擔當的任務,並不只是吸附重金屬、除色、除異味而已,這些光靠RO膜幾乎也能全數剔除,活性碳最大的功用是吸附自來水中的氯,由於氯會嚴重破壞RO膜,所以活性碳除氯有助於延長RO膜的壽命。另外,前述已提到活性碳的表面積很大,當它吸附飽和時,可作為培菌的濾材,同吸氨石是具備化學過濾及生物過濾的濾材,只是水族界對它的專注力大多放在吸附能力上。理論上濾材表面積大越大,能培養的硝化菌就越多,若我們提供的環境條件不足,那就未必能達到我們初想的狀態。

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▲寫得有點累,放一張漁港風情照當作分隔線(笑)

  針對水族飼養方面,水體中的生物的排泄物會隨著時間得經過分解成更細小的懸浮微粒,所以要擁有滴水不漏的物理過濾是極為困難的事,且汙染成分也會慢慢地擴散到水體中,過濾存在的價值就是延長我們換水的期間,不像天然的環境終歸有自淨系統處理,這就是人工創造的環境所不及的地方。

  從古至今一直存在一個老問題,就是「魚缸到底需不需要換水?」這個問題真的不易回答,在一個長期不換水的水體,隨著時間生物的排泄物等染物逐漸累積,水質會惡化到某種收斂程度,能長期活下來的生物已經習慣在一個汙染較高的環境中生存,假如突然我們心血來潮進了一隻新魚,發現此魚沒多久就去當天使,這就是新魚無法適應新水體高汙染的環境之故,此時我們為了進新魚而大量換水又可能會導致原缸的舊魚死亡,前後都是因為水質震盪過大(新魚從相對潔淨的水體進入汙染高的水體;舊魚在原本汙染高的水體,突然水體變得相對潔淨)的關係,這種可稱之為「老缸現象」,尤其是在飼養野生物種最常發生;特別是海水飼養方面更是顯著,解決辦法就是每天換1/10的水量,連續換一週至兩週即可消弭老缸現象。

  永遠不換水的立基需建立在我們能把水體不要的東西100%全數都移除,並把水體需要的東西100%都補足就可以永遠不要換水,個人認為要長期都不換水需要具備一定程度的操作技術,若玩水族一直都不換水,我們可以試著反問自己一個問題,到底是什麼理由支持自己可以都不要換水?

  創造一個對生物友善的環境是每位飼主的責任,水族過濾的方式多元,包括桶式過濾、上部過濾、底抽過濾、側邊過濾、外掛過濾、氣舉過濾等形式,濾材方面也是種類繁多,並不侷限本文所介紹的12種,眾多水族商品也不斷地推陳出新來刺激消費,看得令人目不暇給。獅子認為沒有絕對最好的過濾系統或濾材,相信只要技術力足夠的人都能養得順手,若真的硬要找出「最佳」的過濾,大概只有「大自然」才能擔當此重任。關於培菌濾材對水質的影響可參考下一篇本人所寫〈各式水族培菌濾材對水質之影響〉的內容。

參考資料

柯清水,養魚先養水,2016

みずがめノ獅子,自製水草液肥,2017

みずがめノ獅子,各式水族培菌濾材對水質之影響,2018

陳天予,沸石對廢水中氨氮之吸附研究,萬能科技大學環境工程研究所碩士論文,2015

高昌傑,麥飯石與Na+型樹脂對重金屬之去除率比較,朝陽科技大學數位化產品設計產業研發碩士專班碩士論文,2013

沼澤缸之家,水草缸可以用活性碳嗎?,2014

徐啸,刘伯羽,邓正栋,活性炭吸附重金属离子的影响因素分析,能源环境保护第24卷第2期,2010

吳雪舫,向大海要水喝 – 逆滲透海水淡化,科學發展第517期,2016

延伸閱讀

みずがめノ獅子,海水缸養水實錄,2017

みずがめノ獅子,針對珊瑚所耗元素補充之實證,2017

みずがめノ獅子,鈉型軟水樹脂用於水草缸之疑慮,2018

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