Иногда, глядя в аквариум с прозрачной водой, восхищаются: «Какая чистая вода!», не подозревая, что в ней может быть немало растворенных минеральных и органических веществ, не всегда вызывающих помутнение.
По качеству вода бывает мягкой, жесткой, кислой, щелочной, насыщенной кислородом, углекислым газом и другими химическими веществами.
Основными показателями качества воды, с которыми на практике наиболее часто приходится сталкиваться аквариумистам-любителям и от которых зависят нормальное содержание и успешное разведение рыб и выращивание растений, являются жесткость, водородный показатель воды (pH) и окислительно-восстановительный потенциал (rH). Жесткость — это свойство природной воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Концентрация их составляет общую жесткость, которая подразделяется на временную — карбонатную и постоянную — некарбонатную. Временная — карбонатная жесткость — характеризуется концентрацией двууглекислых солей кальция и магния, образующихся от слабой, нестойкой угольной кислоты. Постоянная — некарбонатная жесткость — вызвана наличием устойчивых кальциевых и магниевых солей, образующихся от сильных кислот — соляной, серной, азотной.
Жесткость воды имеет важное значение для жизни рыб и растений. Соли кальция и магния используются при построении скелета и оказывают положительное действие на формирование всего организма рыб. В то же время высокая жесткость воды препятствует нормальному размножению некоторых их видов, сдерживает развитие половых продуктов и нарушает оплодотворение икры.
В природных водоемах, а значит, и в водопроводной сети общая жесткость изменяется сезонно в зависимости от поступления мягких талых вод и атмосферных осадков, состоящих из обессоленной воды.
Временная жесткость как в природных водоемах, так и в аквариуме может изменяться в течение суток. В дневное время при естественном освещении аквариума растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ, накапливающийся в воде при дыхании рыб и других живых организмов, и вырабатывают кислород. В густозасаженном растениями аквариуме, особенно при позеленении воды, углекислого газа может оказаться недостаточно для потребления растениями и водорослями, и они начнут вырабатывать его из состава бикарбонатов, вследствие чего временная жесткость воды уменьшается.
Ночью, когда растения прекращают насыщение воды кислородом и продолжают выдыхать углекислый газ, а рыбы тоже в процессе дыхания будут увеличивать его количество, углекислого газа в воде станет столько, что рыбы могут погибнуть от удушья. Вот почему не рекомендуется очень густо засаживать аквариум растениями и перегружать его рыбами, особенно при отсутствии аэрации воды в ночное время.
В аквариумной практике общая жесткость воды измеряется немецкими градусами: 1° жесткости соответствует наличию 10 мг окиси кальция в 1 л воды. Вода жесткостью до 4° — очень мягкая, от 4 до 8° — мягкая, от 8 до 12° — среднежесткая, от 12 до 30° — очень жесткая. Жесткость воды, пригодной для содержания большинства аквариумных рыб — 3—15°.
Если общая жесткость выше требуемой, ее снижают с помощью ионообменной колонки, а также разбавлением готовым дистиллятом (табл. 3).
3. Приготовление воды нужной жесткости разбавлением дистиллятом, Н° (Жданов В. С., 1981)
| Требуемая жесткость | Количество дистиллята (мл), добавляемого к 1 л следующей жесткости | ||||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 3 | 1000 | 1350 | 1650 | 2000 | 2350 | 2680 | 3000 |
| 4 | 500 | 750 | 1000 | 1250 | 1500 | 1750 | 2000 |
| 5 | 220 | 400 | 650 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 |
| 6 | — | 170 | 320 | 520 | 660 | 820 | 1000 |
| 7 | — | — | 140 | 220 | 440 | 560 | 700 |
| 8 | — | — | — | 125 | 250 | 380 | 500 |
При отсутствии дистиллята колодезную или жесткую артезианскую воду можно смягчить разбавлением отфильтрованной дождевой, снеговой или талой водой из льда холодильника.
Временную жесткость снижают кипячением воды в эмалированной посуде в течение 1 ч с последующим суточным отстаиванием и отбором 60—75 % верхней части объема без осадка.
Активными природными смягчителями аквариумной воды являются быстрорастущие растения — элодея, роголистник, на-яс, валлиснерия и другие, которые концентрируют осадок кальциево-магниевых солей в виде светлого налета на листках. Для измерения общей жесткости аквариумной воды в домашних условиях существует доступный для аквариумистов простейший способ, заключающийся в титровании пробы мыльным раствором. Особенность этого способа в том, что 10 мг окиси кальция в 1 л воды нейтрализуется 0,1 чистого мыла. Для анализа берут 60—72 %-ное хозяйственное мыло. Крошат его с торца бруска поперек слоем, где оно распадается на крупинки. Для приготовления раствора надо иметь отфильтрованный подогретый дистиллят или снеговую, дождевую либо талую воду из холодильника. Мыла растворяют в бюретке столько, чтобы можно было отсчитывать порции раствора с количеством мыла по 0,1 г. Если нет лабораторной бюретки, раствор для анализа можно приготовить в стакане, используя соответствующие деления.
В колбу наливают 0,.5 л испытываемой воды, а затем добавляют малыми порциями раствор мыла и взбалтывают. Сначала на поверхности появятся сизые хлопья и быстро исчезающие пузырьки. При следующем доливании раствора в момент, когда вся окись кальция и магния свяжется мылом, на поверхности воды появятся устойчивые мыльные пузыри с характерным радужным переливом.
Количество порций по 0,1 г мыльного раствора, израсходованное к этому моменту и увеличенное вдвое (пробу брали в два раза меньшую), укажет на величину жесткости в градусах.
При аккуратном проведении опыта ошибка не превышает ±1°.
Если жесткость более 12°, точность измерения несколько снижается. В таком случае рекомендуется провести повторную проверку, разбавив пробу на 50 % дистиллятом, и полученный результат удвоить (при количестве пробы в 0,5 л — учетверить).
Водородный показатель pH определяет нейтральную, кислую и щелочную реакцию воды при определенной концентрации ионов водорода. Он, как и жесткость, является важным показателем качества воды, ее пригодности для нормального существования всего живого в аквариуме. В химически чистой воде происходит электролитическая диссоциация — разложение молекул на ионы водорода Н+ и ионы гидроксила ОН-, количество которых в ней при 25°C одинаково и составляет 10— 7 г-ион/л. Такая вода имеет нейтральную реакцию. Отрицательный логарифм концентрации ионов водорода условно принимается для обозначения величины pH и в данном случае равен 7. При наличии в воде кислот количество ионов водорода будет больше, чем гидроксила, и вода приобретает кислую реакцию с меньшим цифровым показателем pH. В щелочной воде будут преобладать гидроксильные ионы и pH увеличится.
Принято считать воду с pH от 1 до 3 сильнокислой, 3—5 — кислой, 5—6 — слабокислой, 7 — нейтральной, 7—8 — очень слабощелочной, 8—9 — слабощелочной, 9—10 — щелочной и 10—14 — сильнощелочной.
Поскольку насыщенность аквариумной воды углекислым газом может изменяться в течение суток, соответственно изменяется и pH.
В ночное время в аквариуме, густо засаженном растениями, с большим количеством рыб и при отсутствии достаточной аэрации, вода сильно насыщается углекислым газом и pH может резко понизиться. С помощью аэрации достигается более стабильный pH.
Резкие колебания величины pH в аквариумной воде болезненно воспринимается его населением и в отдельных случаях могут привести к гибели рыб, моллюсков и других организмов. К примеру, пересадка рыб из аквариума в сосуд с чистой дистиллированной водой, имеющей низкий показатель pH (это бывает при попытке неопытных аквариумистов подготовить рыбок к нересту), может привести к летальному исходу.
Рыбы нормально живут в воде с pH 5,5— 7,5, большинству видов растений подходит pH 6,5—7,5. Если необходимо снизить этот показатель, то рекомендуется вместо химических кислот подкислить воду экстрактом или настоем торфа, ивовых корешков, ольховых шишек. Для увеличения щелочности используют питьевую соду.
Измеряют pH лабораторно специальным электронным прибором — pH-метром или прибором Н. Н. Алямовского. Аквариумисты в домашних условиях контролируют pH универсальной индикаторной бумагой со сравнительной цветной цифровой шкалой.
В аквариуме с нормальным режимом ухода, не перенаселенном рыбами и не перегруженном растениями, при интенсивном аэрировании воды часто проверять pH не следует. Своевременно замерять водородный показатель рекомендуется при подготовке воды для нерестилища, чтобы удостовериться в успешном исходе нереста трудноразводимых рыб, хотя опытные аквариумисты обходятся и без этого, заранее зная рецептуру приготовления воды.
Следующим показателем качества аквариумной воды является окислительно-восстановительный потенциал, именуемый редокс-потенциалом и обозначаемый гН. Наименование «редокс» образовано из слов «редукция» — восстановление и «оксидация» — окисление.
Внимание аквариумистов к редокс-потенциалу обращено по той причине, что при различных его величинах в аквариумной воде по-разному ведут себя определенные виды растений, их размножение и развитие либо стимулируется, либо, наоборот, затормаживается. Изучается его влияние и на жизнь рыб.
Суть окислительно-восстановительного процесса в аквариумной воде сводится к тому, что находящиеся в ней вещества вступают в реакцию друг с другом. При этом одно вещество отдает свои электроны и заряжается положительно — окисляется, а другое приобретает электроны и заряжается отрицательно — восстанавливается. В итоге между разнозарядными веществами возникает разность электрических потенциалов. Так, например, весьма ядовитые нитриты, образующиеся в аквариуме при разложении белков из органических веществ, накопившихся в воде, в одном случае окисляются до малотоксичных нитратов, а в другом — восстанавливаются до не менее ядовитого аммиака. Иными словами, окисление в аквариумной воде представляет собой реакцию соединения нитритов с кислородом, а восстановление — противоположную ей реакцию, во время которой нитриты разрушаются и отдают в воду кислород.
Максимальный окислительный потенциал соответствует 42 условным единицам и обозначается rH42. В воде, полностью лишенной свободного кислорода или его соединений, rH равен 0.
Принято считать, что вода с rH40—42 имеет максимальное окисление (чистый газ кислород), 35 — сильное окисление, 30 — незначительное окисление, 25 — слабое окисление, 20 — слабое восстановление, 15 — незначительное восстановление, 10 — сильное восстановление, 0— 5 — максимальное восстановление (чистый водород).
Рыбы и высшие водные растения, населяющие любительские аквариумы, живут, как правило, в диапазоне окисления rH25—35, однако отдельные виды предпочитают более узкие пределы.
Ориентировочные показатели rH следующие: при rH28,3—28,5 хорошо растут и размножаются криптокорины, лимнофила, эхинодорус, парвифлорус, рост других растений затормаживается; rH29—30 — большинство аквариумных растений развивается нормально, краснолистные виды растут плохо, разрастаются апоногетоны, эхинодорусы; rH30,2—30,6 — быстро растут валлиснерия, роталы, эхинодорусы и апоногетоны обильно цветут, криптокорины сбрасывают листья; rH30,7—31 — хорошо чувствует себя хатерантера, ка-бомба, апоногетоны сбрасывают листья, эхинодорусы заболевают, гниют корни криптокорин.
Следует отметить, что при rH30—32 создаются благоприятные условия для развития в аквариуме зеленых водорослей. При этом во время вспышки плавающих водорослей — «цветение» воды — подмене воды свежей вызывает усиление их размножения.
Низкий показатель гН предпочитают анаэробные (живущие при отсутствии свободного молекулярного кислорода) организмы — бактерии, грибы, диатомовые водоросли. Такие условия создаются в аквариуме при резкой подмене воды и накоплении большого количества разложившихся экскрементов, сгнивших частей растений, погибших улиток и пр. Низкий гН также отмечается в толще слежавшегося мелкозернистого грунта, лишенного доступа воды, насыщенной кислородом. Редокс-потенциал измеряется в лабораторных условиях чувствительным электронным милливольтметром, снабженным платиновым и каломелевым электродами, погружаемыми в проверяемую пробу воды.
При измерении водородного показателя с помощью pH-метра можно одновременно определить величину редокс-потенциала, пользуясь формулой:
где Е — напряжение в вольтах между электродами pH-метра.
Установленный на место аквариум заполняют грунтом и отстоянной водопроводной водой комнатной температуры за несколько дней до посадки растений. При отсутствии возможности отстаивать большое количество воды аквариум большой вместимости заливают водой из крана. Через несколько дней со дна и стекол снимают осадок.
Чтобы вода быстрее приобрела биологические качества, благоприятные для содержания рыб и растений, в обоих случаях в аквариум вначале вливают немного воды из действующего аквариума, пропитав ею грунт, а затем доливают свежую воду. Использовать речную или озерную воду не следует из-за возможного наличия в ней болезнетворных микробов и токсичных веществ.
Когда вода в аквариуме станет прозрачной, можно приступать к оформлению его внутреннего содержания.