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一、底砂之分类
一般所称的「底砂」,通常泛指铺在缸底的任何栽培介质而言,并不只局限于硅砂(silica sand),但仍以硅砂为主。作为底砂应是有条件的,包括大小要适中、物理与化学性质要稳定,以及不能在使用过程中溶解(dissolve)或水解 (hydrolysis)出有害或不受欢迎的成分等,凡符合这些基本条件的底砂,都可称为「适用底砂(suitable for bottom sand)」,否则不宜作为底砂使用。例如,珊瑚砂即不适合作为底砂使用,因为它在酸性水质中,会不断溶出钙离子,使硬度(hardness)大幅提升, 或在含有二氧化碳的水中,会发生水解响应,同时使硬度及pH、KH值上升,恐对水质造成不利的影响或冲击。
水草缸的底砂种类很多,不过依据其来源的不同,可将它们分成三大类︰天然砂(natural sand)、加工砂(manufactured sand)及人造砂(artificial sand)等。兹将它们的基本特性或差异分述如下︰
1天然砂︰从自然界开采的砂系(sand system)称为天然砂,有大矶砂及硅砂之分,来源包括海滨砂、湖砂、河砂、海砂及山砂等等。天然砂是经过风雨或水流冲涮滚磨以岩石或卵石后,所形成的 颗粒核心体,强度较高,很密实,物理与化学性质较稳定。其优点在于取得较为容易,大量使用时可降低成本;但缺点是,可能混有杂质(锻石质),有时必须作杂 质的去除处理之后才适合使用。
2. 加工砂︰这是一种机械加工产品(machining products),或是再造化产品(renature products)。机械加工砂是由机械破碎、筛分制成的岩石颗粒,但不包括软质岩、风化岩石、锻石岩石等可能影响水质的岩粒,一般商品为粒径约 2~6mm的石屑,呈不规则状,较不美观,应用极少。再造化砂是使用天然岩粒或砂粒为原料,再加以改造,使之赋予一定特性的产品。例如,ADA黑土、 ADA PSS、TBS东风一号、TBS东风三号,以及其它各种基肥砂(base fertilizer sand)等。这类产品应用较多,且适用的范围较广,但价格较高。
3. 人造砂︰可分为合成砂(synthetic sand)、化学砂(chemical sand)、烧制砂(burning sand)三种。合成砂主要由砂粉或矿粉、黏结剂、附加物(如色料)按一定配比混制成的具有所要求性能的砂粒。这种砂的观赏性很高,富有色彩及造形上的变 化(例如,白、黑、蓝),软硬及大小均匀适中,不过在使用期间的活性(activity)较低,水草扎根较为松散,除了较受欧洲人青睐外,在其它地区使用 并不多见。化学砂主要得自化学工业制造,目前用作底砂的化学砂产品,似乎只有黑金刚砂(black carborundum)一种而已。烧制砂又分为烧结砂(sintering sand)及烧成砂(firing sand)二种,系以适当的土质(如赤玉土、陶土)烧制而成。烧结砂主要产品有锻烧赤玉土、AZOO活性底床等;烧成砂主要产品有陶瓷砂、发泡炼石等,它 们的特性容后分述。
二、大矶砂
大矶砂是由日本传入的汉文名词,按其原义系指开采自河川、溪流、海滨或山间,类似超小型的鹅卵石的砂粒,其特征是比一般硅砂大,粒径约5 ~ 8 mm,白色、黑色、灰色颗粒相杂,圆润或扁平,没有锐角。它的材质稳定,不影响水质,故很适合用作底砂(除了粒径稍大之外),是最早被用作底砂的材料。不过因产地不同,品性有很大的差异(如有些混入或多或少的锻石质),选择时要特别注意。
开采自河川或溪流的大矶砂,其成分因产地上游地质而异。大部分为花岗岩风化所产生。因此以石英、长石及云母为其主要成分外,还可能混入贝壳、锻石。这些混 入成分对水质有不良影响,在使用之前最好设法除去。来自日本进口及自产者(如宜兰砂、台东砂)主要属于这一类型。在建筑上的应用也蛮多的。
开采自海滨的大矶砂,是海中的山丘或海岸边之山坡受波浪浸蚀作用,崩坏落下所形成的砂。材质接近纯硅砂,砂粒大多数近乎圆形,粒度均匀,但大小参差不齐, 可能混入珊瑚砂。在开采时,必须经过筛选合乎尺寸的颗粒,以及需再使用淡水冲洗去除盐份之后,才能成为商品。因开采成本较高,故应用较少。
开采自山间的大矶砂,为砂粒、黏土及其它物质之混合物。其分出砂粒的主要成分为石英、长石,所夹带的矿物为云母、角闪石、辉石、磁铁矿等。山砂约含5~20%的黏土,在开采之后,必须再经选砂及洗涤措施才能使用,开采成本最高,市场罕见有这类大矶砂出售。
综合上述,可知大矶砂的来源主要取自河床或溪边,或是建筑使用剩余之砂石。此种大矶砂取得上并不困难,因此价格最便宜。然而,因其中可能混入锻石质成分,所以在使用之前,最好能经酸浸及水洗的手续再使用较为合适。
酸浸之目的在除去锻石质成分,可以利用醋酸溶液(效果较差)、稀盐酸或稀硝酸浸泡至不产生气泡(二氧化碳)为止。水洗之目的在将残留的酸液及酸浸溶出成分除去。若要选择大矶砂做底砂,应以不会影响水质的硬度及pH值的大矶砂,才是明智之举。
三、硅砂
以硅酸盐成分为主体的粒状物质称为硅砂,颗粒明显比大矶砂小,粒径大约1~ 4 mm之间,有天然砂及加工砂两种。天然硅砂通常开采自海岸的砂矿,其形成主要是石英石或高硅酸岩石,经年累月受波浪之摩擦、打碎,冲流到海中而沈积者。由 于开采出来的硅砂必须先水洗除去盐分才能成为商品,故又称「淡化硅砂」,以和「含盐硅砂」区别。硅砂与大矶砂另一不同点,是含云母、长石比较少,主要成分 是石英(二氧化硅),故又称石英砂(quartz sand)。纯度较高的石英砂呈白色,不过大部分因含有杂质而呈有特定的颜色,市场上最常见的商品大多是黄至棕色。
加工硅砂为使用机械打碎高硅酸岩石或石英石之后再筛选而得。精制的加工硅砂经过水洗之后,二氧化硅含量(质量分数)≧99%,完全不含锻石质成分,不会影 响水质的硬度及pH值,颗粒约3 ~ 4 mm大小,颗粒稍较尖锐,堆积密度较大,对促进水草部发育较佳,品性较有保证,价格也较高,在台湾很少看到这类产品,但在日本则偶尔有所闻。
台湾虽然四面环海,沙岸满布,但是因沙粒太小,并不适合用作底砂,故所需硅砂几乎全来仰赖进口,其中以「美国硅砂」和「荷兰硅砂」占最大宗。荷兰硅砂的光 泽似乎比较暗一点,而美国硅砂则比较明亮一些,除此之外,在色泽上的差异不太大,都是黄褐色、有些透明感,偶尔也夹杂少数深褐砂粒于其中,且 粒径均介于1 ~ 4 mm之间。这二种产品在一般水草缸的使用最广,由于它们均来自国外进口,成本较高,所以价格比大矶砂贵约1/2。
最近这些年来,菲律宾硅砂(在日本又称南国砂)、奥地利硅砂,及其它地区的硅砂也陆续在台湾水族市场出现,使得硅砂产品趋于多样化,无论产品来自何方,其 实它们的成分几乎都相同的,主要的品性差异,仅在于是否混有珊瑚砂或贝壳砂而已,因此在选购时要特别注意这问题,最好能稍作检测。检测方法如下,随便抓一 把硅砂,置入稀盐酸溶液中,如果完全没有起泡,表示可能是较优良的产品。若不幸选购到含有珊瑚砂或贝壳砂的产品,同样必须经由酸浸及水洗的处理之后,再进 行铺设底床作业较为适宜。
四、黑土
黑土其实是「砂」,而不是「土」,在台湾为何出现这样的称呼,已经无法考证,坦白说,这个命名并不十分恰当,因为没有接触过黑土的人,很难想象它居然是粒径2 ~ 5 mm,外表黑色但基体是白色的砂粒状物。
最具代表性的黑土是ADA的产品;另外,翠湖「TBS东风一号」也属于这类产品。基本上,它们都属于包裹型(coated)的释酸剂(acidulant)。以沉水性的天然产轻石(pumice)做载体,饱和以pH 5.0 ~ 6.5的天然酸(natural sour),干燥之后,外面再包裹一层以黑土(Amazonia Soil)为主原料制成的膜衣(membrane),这层膜衣为非水溶性,但对水分有一定的渗透性,可以透过其内外渗透性之差异,把载体孔隙中已经固化的 天然酸缓缓溶解,并经由这层膜衣给释放出来。
轻石是一种熔岩(lava),白色,内部充满了气体形成的泡泡,因此比重很轻,与水差不多,有些甚至于可以漂浮在水上,所以又称为浮石。孔隙率高达 71.8 ~ 81.0 %,像海绵一般,可以吸收大量液体。化学成份︰SiO2、70 %,Fe2O3、5.5 %, FeO、 2.4 %, Al2O3、11.50 %,CaO、0.79 %, MgO、0.29 %,K2O、4.10 %,Na2O、5.80 %。化学性质相当安定,对水质不会造成任何影响。不过物理性质稍差,受到磨擦时,其表面会有粉化的现象,以及质地松软,在压力下容易崩解。
如果说︰「黑土主要是针对水草缸需求而制造的商品」,可是一点也不为过。大部分水草(尤其是南美水草)通常喜欢生长在弱酸性的水质中,使用黑土所布置而成 的「黑土缸」,正好可以提供或满足这样的水质环境,这是黑土最重要的功用。因为黑土外面的包裹层,可以控制载体释放酸剂的速度,让它缓慢释放出来,因而能 较为长期达到控制水体pH的目的,如此一来,水质环境得以被控制在较为理想的pH范围。
当足够数量黑土所释放的天然酸系完全发挥作用时,可以完全取代KH缓冲系统,使原来的天然缓冲系统被黑土所构成的人工缓冲系统所取代,因此有关「KH - CO2 - pH」的三角互动变化关系,将逐渐被瓦解,使得CO2的浓度变化不再对pH造成任何影响,如此一来,即可以让水质稳定在由该酸剂所控制的pH 5.0 ~ 6.5范围。这种pH控制方法,比用其它方法都来往有效而持久。另外,黑土所释放的天然酸,因对硬度离子(hardness ion)也具有形成螯合响应的能力,因此兼备软化水质的功能,所以黑土广受一般消费者欢迎,不过价格偏高,可是非人人使用得起的。
黑土的释酸作用是有寿命的,当载体逐渐将体内的酸剂释尽时,它就会丧失原来的功效。其使用期限的长短,与载体释放酸剂的速度有关,载体释放酸剂的速度又与 包裹层的浓度及完整性有关,凡砂粒包裹层较薄或包裹层普遍有破损的黑土,释放酸剂的速度较快,其使用期限可能会缩短。经常性的换水,常导致酸剂的流失,也 会缩减它的使用期限。包裹层太浓,较易因碰撞发生局部剥落而破损,所以包裹层的浓度要恰得好处。
当黑土的释酸作用失效时,必须更新黑土才能继续维持原有的功能,否则失效的黑土只能当作一般底砂使用而已。使用黑土布缸的缺点是,在刚买回来的时候,粉尘 会比较多,以及初期使用期间,可能会有白茫的混浊现象发生,那应该是包裹层或载体的粉尘,必须靠过滤系统才能除去。同时,使用日久,部分颗粒可能会碎裂, 或包裹层逐渐剥落,导致有一些泥状的黑土产生。
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