[分享] 让你全面了解草缸之二氧化碳

想种一缸漂亮的水草，不可不了解二氧化碳的影响。
或许有人质疑：种水草不一定需要二氧化碳啊，有些水草没有co2 一样可以长的很好！这话我同意，但是co2 的作用可不只有帮助植物行光合作用而已，它对于水中的酸碱度与硬度都有影响。甚而，水中的二氧化碳溶解量、ph值、kh值彼此之间还会相互影响。


  1.ph值与co2含量及碳酸盐硬度之关系*
重碳酸盐、碳酸系统方程式：
当水中含有大量的重碳酸盐，也就是碳酸硬度很高时，如果二氧化碳溶解度不足以维持方程式的平衡，方程式将向右移动，产生碳酸钙沉淀并释出二氧化碳散逸于大气中。相反地，增加水中二氧化碳的溶解度，会使ph值下降 (因二氧化碳溶于水为碳酸，呈弱酸性)，并使方程式向左移动，使碳酸钙形成钙离子溶解于水中，增加硬度。
可以看出：在一定的ph值下，欲提高水质硬度，必须增加co2含量。相当的co2含量下，酸碱度会随着水质硬度增加而上升。


2.生物脱钙作用
水中二氧化碳溶解量不足时，水中植物为了寻求二氧化碳，会从碳酸及重碳酸盐中剥夺二氧化碳，形成钙化物之沉淀，此称为生物脱钙作用。此种作用往往会令水中的ph值逐渐上升并降低硬度，导致不良影响。我们常常可以在滤水器、灯座之压克力灯罩或水族箱壁的水面周围发现白色的钙沉淀，除去的方法很简单，只要以弱酸即可溶解，不管你是用稀释的盐酸或是调酸剂 (磷酸)。所以，当你下次碰到水草新芽叶面扭曲 (如：大柳、中柳、大红叶、红柳)，添加硬度调高剂或滤水器中加珊瑚沙仍无法改善时，试试同时增加二氧化碳的溶解量。
这表示你的水族箱中不但硬度不足，二氧化碳含量也不够，所以单调高水质硬度，仍不足以解决问题。如果依上述方法，问题还是没改善呢？最常遇到的状况是红蝴蝶新芽叶子扭曲，这还有一种可能是因为肥料加太多导致薄薄的红蝴蝶叶子渗透压失调所引起的脱水现象。
一般来说，红色水草比起绿色水草需要更多的肥料、光线与铁肥才长的好，而且红色水草的生物脱钙作用也比绿色水草弱，也就是抢二氧化碳的能力比较逊啦。因此在长期二氧化碳不足的环境中，最后将只剩下生物脱钙能力较强的绿色水草能存活。.
二氧化碳溶解效能
二氧化碳是否能有效的溶于水，必须考虑两项因素：
选择高效率的扩散器
目前市面上常见有玻璃细化器、陶瓷细化器、发泡木、以水流冲击的扩散桶。
发泡木：较便宜，一个约35元，原本是气动式蛋白质除沫器用来产生微小气泡用的。其缺点是，用三、四个月后会腐烂，属消耗品。
陶瓷细化器：一个约80~150元(视大小而定)，用久了会堵塞，寿命比气泡木长一点，大约可超过半年。
玻璃细化器：一种为管状螺旋形，二氧化碳气泡由螺旋管底部升至顶端，气泡于上升过程渐渐溶于水而变小，感觉蛮占空间且效果有限。另一种如小茶杯状，杯口为一片细致陶瓷平面，小气泡由此冒出使二氧化碳溶于水。两者价格都不便宜，使用时小心玻璃易碎。
扩散桶：前面所介绍的细化器，原理都是产生气泡并增加二氧化碳与水的接触面积，气泡越小则溶解效果越好。浮至水面而尚未溶解的二氧化碳只能散逸于大气中，蛮可惜的。此种扩散桶能将co2保存于桶内，并以沉水马达将水流源源不绝的引入与二氧化碳充分混和后流出，溶解率可达100%，其缺点是须搭配沉水马达使用，也是蛮占空间的。价格不便宜约350~800元。
最简单的方法是将co2直接接到沉水马达上方的进气孔，透过沉水马达的搅拌，二氧化碳自然被细化随着水流冲出。降低水面扰动以防co2散逸


一个很简单的物理观念，相信大家都学过：气体在水中的溶解率主要和气体与水接触面上的压力、温度与面积大小有关。溶解度与压力成正比，温度成反比，接触面积成正比。
增加压力：打气头置于缸底时，在打气头附近气泡所受的分压是当时的大气压加上由水面到打气头的水压，因此o2、co2的溶解度都应该比水面的一大气压下高。
所以不管是o2或co2，打气头的的位置最好置于缸底，借着增加压力和延长气体与水的接触时间(气泡上升时间)提高溶解度。5 {
另一方面由于使用纯co2扩散，co2的分压比空气中占不到1%大的多，因此一般水草缸中co2含量通常为10~20ppm，比正常水中溶解的co2高出许多(自来水3ppm)。
增加接触面积：目前的co2扩散装置主要作用就是将气泡细化，增加与水的接触面积。在此更正一个概念，水草缸通常不建议打气，说是会影响co2的浓度，这是没有错的，但是理由并非是氧气会排挤co2，打气真正会影响co2含量的原因是对流和表面积增加。
在一般补充 co2的缸子中，co2都过饱合，假如没有对流，co2的散失必须经由水面，而co2的补充来自缸底，因此会产生一个co2浓度梯度，水底部co2浓度最高，表面因散失到空气中而最低
如果加上pump因为表层水底部水都有均匀的机会接触到空气因而散失更多，当有打气时，水空气的接触表面积就不限于缸子的底面积，而是更大，原本就过饱和的co2就大半散失在空气中了，溶解效率因此变差了，这也是为什么大家说水草缸最好不要打气和使用上部过滤器的原因，主要是它们增加与水与空气接触的机会，使co2的过饱和无法达成，如果都不跟空气接触，co2在25 度时每公升可溶入1450mg。
  因此若我们同时以纯o2及co2 打同一个缸子，co2及o2都会达到最大饱和浓度。这就是为什么在水草缸中使用沉水马达的原因 (另一目的是产生流动的水流，促进水草正常生长)。如果在释放二氧化碳的同时，启动生化滴流器，那你等于作白工了，因为刚溶解的co2马上从生化滴流器中散逸。


4.添加二氧化碳注意事项
加装止逆阀 以防止水流倒灌回二氧化碳钢瓶。
添加不可过量-
白天植物形光合作用，会提供鱼类所需的氧气，可是到了晚上，植物与鱼类都行呼吸作用，此时就须注意水中溶氧量是否足够的问题。如果缸内的鱼类不多，靠着植物白天行光合作用所产生附着于叶面的氧气慢慢溶解，供给鱼类夜晚呼吸或许可行，但还是建议于夜间增加打气设备。至于晚上是否要完全关掉co2的添加，笔者建议：只要关小，不要完全关掉，以免造成水中ph值大幅震荡。
二氧化碳在水族箱之重要性与使用方法' B0 N" @' g  \  {7 O
碳元素－－－是生物界最重要的养份组成元素之一，而绿色水生植物就是利用碳来制造养份，这也是水族生态中极为复杂的生物反应之一，本文主要在探讨何谓二氧化碳，及利用人工方式来促进碳化合物生成的复杂过程。
众所皆知，二氧化碳是由碳元素及氧元素化合而成。& e: w3 R* J8 c1 b( M/ z" j/ L+ Y
然而，何谓二氧化碳呢？在工业用途上，它被定义为以下三种形态：; i. j& K% d( |; ^
1 。碳酸水 （液态碳酸.苏打水）
冷凝碳酸（气化冷藏）
干冰（固态碳酸）  t  f  }, p! s7 P* b1 w5 f
二氧化碳的化学特性非常稳定，在常温20度时，成气态形式，在20度的水中溶解量为1.68克／升，无色、无味、无嗅。
碳酸是二氧化碳和水的化合物，属中性酸度，其溶解于水中时对水中PH值亦大有影响。# j/ v2 z, a- I+ s6 O
碳元素是植物的养分吗？. J' C; i3 o/ u# B0 l
动植物在生存状态下于生理循环及新陈代谢的过程中，势必会吸收养分及排泄废物，而“呼吸”，即是明显的循环作用之一。无论动物或植物均需要呼吸，而且呼吸现象不分昼夜。一般人都以为：植物在白天是吸入二氧化碳、释出氧气：至夜间才吸入氧气，而释出二氧化碳，此时为一大讹传。
植物和动物一样需要呼吸，且不分昼夜的吸入氧气，只不过白天当植物行呼吸作用的同时，也在进行光合作用－－即是吸入二氧化碳并释放出氧气。如此一来，植物便可透过光合作用来补充自己呼吸时所需要的氧气。
二氧化碳在光合作用中扮演着一个重要的角色，它和水会一并被植物所吸收，在经由叶片中的叶绿素和阳光作用，最后变成糖分和氧气，所以对植物而言，二氧化碳是实在是制造自身氧分的一大来源及要素。/ H& o! a. |0 S" }: |% m8 ^

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.以二氧化碳来稳定水中PH值
二氧化碳在水中的功能实在是不胜枚举，当水中含有钙、钾、钠或其它苛性碱时，碳酸可以结合它们，由其是水中含有上述强碱性的重碳酸盐类时，碳酸可以结合而使其沉淀，因此常被当作常被当作沉淀剂使用。在水族养殖领域内，碳酸是正规的重碳酸盐（化合物）沉淀清除剂。
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7.生物脱钙作用5 T) L" S% @) s% `  c: w
当水中游离的二氧化碳会含量降低时，水中植物为了寻求二氧化碳，会开始进行一种生物脱钙作用，它们会从水中的碳酸及重碳酸盐中剥夺走二氧化碳，而造成钙化合物这沉淀，称之为生物脱钙作用。此种作用往往会令水中PH值逐渐升高，甚至高达PH9，为水族箱带来严重不良影响。, N( V3 y9 a- I) Z6 L- Q; y
水草除了吸收二氧化碳制造养分外，二者之间还有一个绝妙的搭配功能：二氧化碳能使水中的重碳酸盐及碳酸盐的组成比例维持一个定值。当水中溶解的重碳酸盐愈多，水草对二氧化碳的需求也就愈大，因此会加速分解水中碳酸盐或重碳酸盐以求保持二氧化碳溶解之定数，这两者之间的关系可由一个曲线表上明显的看出来。$ K6 K' r/ S6 y* x6 [
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8.避免钙沉淀之要决$ y" t2 m7 F% O& O" c% j! f
当水中含有大量的重碳酸盐时，就需要更多的游离态二氧化碳，若游离态的二氧化碳不足时，就会形成钙化合物的沉淀。如果您仔细观察过水族箱，就可以发现在水面、叶面、箱壁及箱底等处皆有钙的沉淀。
如果您比较一下三者在水族箱中的关系，就可以明显看出：在陆地干燥的环境下，三者的关系恒成定值；但如果在水中，则异常不稳定，图表也证明出三者的不定性，水中碳酸盐、二氧化碳的含量及PH值相互影响如此紊乱！有此看来，欲使水草获得充分的二氧化碳，而最好的方法乃是从外面灌气至水中。
万事起头难长久以来，许多生态专家一直在研究如何将二氧化碳灌进水中，或是在水中制造二氧化碳等方法，此项研究已约25年了！在此介绍几种方法：一般最常用的方法是在水中加入碳酸苏打（酵母菌），再逐步地加入糖，以使二氧化碳逸出。不过这种方法实在太费周章，因为糖分添加太少或过量均无法得到所需的二氧化碳，而且计量工作十分麻烦，产生的二氧化碳又不纯，杂质也多。  B0 _+ L! S1 Z
另一派人士主张使用含有碳酸的矿泉水来提炼二氧化碳，不过这种方法仍属于拙劣的建议，因为提炼泉水中的二氧化碳将所费不赀，不合乎经济效益，而且水中尚含有其他的盐类，也可能干扰二氧化碳的生成。9 ~  O# H. n! P+ c& M# F
最近还有人提议将碳酸浇注于大理石上以获得二氧化碳，对爱鱼者而言，是绝对不合适的！此法不但危险，而且把极为贵重的大理石破坏藉以取得二氧化碳，任何人均不会将此方法列入考虑的。3 W4 d: k8 F9 m/ b7 K- g7 N
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9.二氧化碳的水溶性及扩散性4 h  D7 g0 u8 P% m- D$ X
二氧化碳本身具有渗透性及水溶性，在任何温度之下的水中均含有定量的二氧化碳，所以您可以利用吹管装置将二氧化碳吹入水中，使之溶解。吹管装置的管径愈大，对水中二氧化碳溶解度的影响也愈大。现今较常使用的是螺旋吹管，在此种吹管中，水滴和二氧化碳可以充分混杂，只要将之吹入水中，二氧化碳便能很快地溶解完成。一般而言，吹管装置的管径和口径都很小，所以只能在小型的水族箱内使用。

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10. 如何让二氧化碳顺利溶于水中% ]' t0 K& b. y& ]8 W1 S
目前将气态二氧化碳直接注入水中最好也最经济的方法，就是将二氧化碳压缩再贮存至钢瓶内。钢瓶内压缩贮存的液态二氧化碳通可用数周，甚至达数月之久，经济方便。此种制作过程虽然十分繁复，但现今市面上已有公司研发成功，如DUPLA公司生产的CO2气瓶，采铝合金特制材质，耐用不腐蚀，有160公克、350公克、500公克、1500公克、2000公克等规格。

注意事项
利用压缩贮存钢瓶将二氧化碳注于水中，使 之溶解，过程既省进又省力，危险性也降低许多，但仍须注意以下几点：通常贮存在钢瓶内的二氧化碳的压力，在正常状况下应为60巴，在室温（或外界温度）起伏时，瓶内压力也会有所增减，所以须留意微调阀的状况，以及压力显示表。; K* t' G& n9 J4 b4 G
上述的情况也有另一种方法可以解决，即是在钢瓶和微调阀之间加装一个减压器，借以降低微调的受压程度，可以降低3～4巴，并维持恒压状况，如此一来，就算钢瓶内压力有所改变，释出的CO2气压仍能维持一定的压力。
就算是极少量的二氧化碳或碳酸盐（可释放出二氧化碳），也会影响到水的酸碱度，即指PH值。所以，当您在使用全自动的供气设备时，必须时时留意该设备运转是否正常，才能谨慎地控制水中各气体和物质溶解的比例。而对于输送或贮存二氧化碳的设备、管路等，也得加倍小心，尤其得避免强酸侵入，至于其他零件也得防止被水侵入。通常人们会选用较可靠的配件，以消后制的安全阀安全可靠，广受大家信赖。
当您在选购二氧化碳钢瓶时，必须将安全列为首要考虑要素，市面上虽有许多通过德国技术监督联合会检验合格的二氧化碳压缩贮存钢瓶，但值得大力推荐给您 的是DUPLA公司制的CO2气瓶，采铝合金特制材质，耐用且不腐蚀，制作过程自生产到出厂销售前，经压多次测试以确保高度的安全性，即使在高压之下也不会爆裂

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