Pomiary zasolenia akwariów morskich - Jay Hemdal

[Gość]

Pomiary zasolenia akwariów morskich

Jay Hemdal

Wstęp
Zasadniczą różnicą między akwariami słodkowodnymi a morskimi jest oczywiście ich odpowiednia zawartość soli. Poziom soli jest zwykle podawany jako zasolenie (części na tysiąc soli w wodzie) lub ciężar właściwy (gęstość roztworu w stosunku do wody słodkiej). Pomiar ciężaru właściwego akwarium to jedno z pierwszych zadań, których nauczą się nowi akwaryści morscy. Uzyskanie przybliżonego ciężaru właściwego akwarium jest tak proste, jak zanurzenie próbki w mierniku ciężaru właściwego i odczytanie liczby w poprzek wskaźnika. Zdarzają się jednak przypadki (takie jak zabiegi na hiposality ryb i akwaria rafowe), w których mogą być wymagane dokładniejsze pomiary. Ten artykuł zawiera kilka wskazówek dotyczących dokładniejszego pomiaru i zarządzania zasoleniem wody w akwarium.

Areometry szklane
Szklany areometr to długa szklana rurka z wąską szyjką i skalą. Gdy unosi się w cieczy, unosi się wyżej, im gęstszy jest roztwór. W większości przypadków najlepiej jest napełnić wysoki cylinder badaną wodą i zanurzyć w nim areometr, zamiast pływać swobodnie w akwarium. Odczyt areometru jest dokonywany przez określenie, gdzie poziom wody przecina skalę na łodydze. Pamiętaj, aby odczyt dokonywać na rzeczywistej linii wodnej, a nie na menisku (cienka warstwa wody, która ma tendencję do pełzania po boku wąskiej łodygi). Aby to zrobić, weź odczyt nieco poniżej poziomu wody, patrząc w górę w kierunku trzonu areometru. Dwie kwestie mogą zmienić precyzję szklanego areometru; drobne pęcherzyki przywierające do rurki podniosą areometr wyżej, dając fałszywie wysoki odczyt,

Dla wczesnych akwarystów pływający szklany areometr był zwykle jedynym dostępnym urządzeniem do pomiaru ciężaru właściwego ich akwariów morskich. W ciągu ostatnich 25 lat te małe szklane areometry zostały prawie całkowicie zastąpione przez wygodniejsze plastikowe areometry zanurzeniowe i odczytowe. Areometry laboratoryjne są nadal prawdopodobnie najlepszym punktem odniesienia (na podstawie kosztów w porównaniu z łatwością użytkowania) do potwierdzania dokładności innego typu grawimetru właściwego. Podczas gdy małe szklane areometry mają dokładność od 0,001 do 0,0005 jednostek ciężaru właściwego, wysokiej jakości szklany areometr może mieć precyzję 0,0001 jednostek ciężaru właściwego, wyższą niż jakiekolwiek inne urządzenie rutynowo dostępne dla domowego akwarysty. Zanurz i odczytaj hydrometry Zanurz i odczytaj plastikowe areometry (lub mierniki ciężaru właściwego) stały się niemal wszechobecne w ich użyciu przez akwarystów morskich. Generalnie niezawodne i z pewnością mniej podatne na stłuczenie niż szklane areometry, urządzenia te mogą jednak z czasem tracić dokładność, a nawet mogą być niedokładne przy pierwszym zakupie. Standaryzacja jest problematyczna ze względu na trudności w znalezieniu dokładnego źródła odniesienia, z którym można je porównać. Wiadomo, że w przypadku plastikowych areometrów nowe jednostki mają skłonność do dawania fałszywie wysokich odczytów ciężaru właściwego z powodu drobnych pęcherzyków powietrza, które mogą przyczepiać się do wskaźnika. Z czasem napięcie powierzchniowe plastikowego wskaźnika wydaje się zmniejszać, a pęcherzyki powietrza są mniejszym problemem. Podejrzewa się, że starsze jednostki odczytują niżej ze względu na nagromadzenie minerałów w punkcie obrotu lub nawet zmianę gęstości tworzywa sztucznego, z którego składa się wahacz. Zawsze upewnij się, że areometr jest idealnie wypoziomowany, gdy wykonujesz odczyt, ponieważ każde przechylenie od lewej do prawej zmieni odczyt na końcu wskaźnika, a każde przechylenie od przodu do tyłu może spowodować zakleszczenie się wskaźnika. Wiele plastikowych areometrów może osiągnąć rozdzielczość 0,0005 jednostek ciężaru właściwego i są bardzo precyzyjne w krótkim okresie (ale muszą być okresowo sprawdzane, aby upewnić się, że ich dokładność nie uległa zmianie). a każde przechylenie od przodu do tyłu może spowodować zakleszczenie się wskaźnika. Wiele plastikowych areometrów może osiągnąć rozdzielczość 0,0005 jednostek ciężaru właściwego i są bardzo precyzyjne w krótkim okresie (ale muszą być okresowo sprawdzane, aby upewnić się, że ich dokładność nie uległa zmianie). a każde przechylenie od przodu do tyłu może spowodować zakleszczenie się wskaźnika. Wiele plastikowych areometrów może osiągnąć rozdzielczość 0,0005 jednostek ciężaru właściwego i są bardzo precyzyjne w krótkim okresie (ale muszą być okresowo sprawdzane, aby upewnić się, że ich dokładność nie uległa zmianie).
 

Precyzja kontra dokładność

Większość metod stosowanych do pomiaru zasolenia lub ciężaru właściwego jest bardzo precyzyjna. Oznacza to, że wielokrotne testy przy użyciu tego samego urządzenia dadzą podobne wyniki (zakładając, że nie ma problemów, takich jak pęcherzyki powietrza przyczepione do wahacza itp.). Jednak nie wszystkie urządzenia są wystarczająco dokładne do krytycznego zastosowania w akwariach. Możliwe, że urządzenie będzie precyzyjne, ale niedokładne – dając powtarzające się odczyty blisko siebie, ale daleko od rzeczywistego ciężaru właściwego. Akwaryści potrzebują urządzenia, które jest nie tylko precyzyjne, ale i dokładne. Trzy cele na załączonym schemacie wyjaśniają ten problem graficznie.

 

Zanurz i odczytaj hydrometry
Zanurz i odczytaj plastikowe areometry (lub mierniki ciężaru właściwego) stały się niemal wszechobecne w ich użyciu przez akwarystów morskich. Generalnie niezawodne i z pewnością mniej podatne na stłuczenie niż szklane areometry, urządzenia te mogą jednak z czasem tracić dokładność, a nawet mogą być niedokładne przy pierwszym zakupie. Standaryzacja jest problematyczna ze względu na trudności w znalezieniu dokładnego źródła odniesienia, z którym można je porównać.

Wiadomo, że w przypadku plastikowych areometrów nowe jednostki mają skłonność do dawania fałszywie wysokich odczytów ciężaru właściwego z powodu drobnych pęcherzyków powietrza, które mogą przyczepiać się do wskaźnika. Z czasem napięcie powierzchniowe plastikowego wskaźnika wydaje się zmniejszać, a pęcherzyki powietrza są mniejszym problemem. Podejrzewa się, że starsze jednostki odczytują niżej ze względu na nagromadzenie minerałów w punkcie obrotu lub nawet zmianę gęstości tworzywa sztucznego, z którego składa się wahacz. Zawsze upewnij się, że areometr jest idealnie wypoziomowany, gdy wykonujesz odczyt, ponieważ każde przechylenie od lewej do prawej zmieni odczyt na końcu wskaźnika, a każde przechylenie od przodu do tyłu może spowodować zakleszczenie się wskaźnika. Wiele areometrów plastikowych może osiągnąć rozdzielczość .
 

Zanurz i odczytaj hydrometry

Elektroniczne mierniki zasolenia
Wykorzystując elektrody ze złotą końcówką, urządzenia te mierzą stężenie sodu w wodzie poprzez zmiany jej przewodności. Niektóre z tych mierników mogą odczytywać w jednostkach zasolenia i ciężaru właściwego, a także odczytywać temperaturę wody. Dokładność i precyzja (powtarzalność) mogą nie być wystarczająco wysokie, aby używać niektórych tańszych jednostek w krytycznych aplikacjach. Ponadto większość z nich jest wyposażona w roztwór chlorku sodu lub potasu w celu standaryzacji urządzenia – i nie jest jasne, czy przewodność tych roztworów soli jest równoważna przewodności wody morskiej (która składa się z wielu różnych rodzajów soli). Jednym z możliwych rozwiązań jest określenie zasolenia próbki wody morskiej za pomocą areometru laboratoryjnego, a następnie wykorzystanie tej wody morskiej do standaryzacji miernika zasolenia.
 

Elektroniczny miernik zasolenia

Refraktometry
Refraktometry to przenośne urządzenia, które mierzą różnicę w załamaniu światła między roztworami. Okazuje się, że ilość soli rozpuszczonej w wodzie zmienia jej współczynnik załamania światła, pozwalając na optyczny pomiar niewielkich różnic w zasoleniu. Wybierz refraktometr, który jest przeznaczony do użytku z wodą morską i posiada automatyczną kontrolę temperatury (ATC). Unikaj prób dostosowania refraktometrów klinicznych lub Brixa (roztwór cukru) do użytku w akwariach.

Wielu akwarystów polega na refraktometrze jako „złotym standardzie” do określania zasolenia, zakładając, że ponieważ urządzenia te są drogie, muszą być również dokładne. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy urządzenie zostało odpowiednio skalibrowane. Użycie wody destylowanej do kalibracji refraktometru daje tylko umiarkowanie dokładne wyniki. Lepszą metodą jest użycie roztworu kalibracyjnego. Możesz zrobić to sam, rozpuszczając 3,65 grama chlorku sodu w 96,35 mililitrach wody destylowanej. Korzystając z tego rozwiązania, ustaw swój refraktometr tak, aby wskazywał 35 ppt. Refraktometry doskonale nadają się do pomiaru zasolenia bardzo małych akwariów, takich jak pikorafy, ponieważ do wykonania testu wystarczy tylko kilka kropli wody. Po każdym użyciu należy zawsze wytrzeć płytkę obserwacyjną i przykryć ją miękką ściereczką nasączoną wodą z kranu lub destylowaną. Z praktyką,
 

Optyczny refraktometr Obliczenia bezpośrednie Podczas mieszania dużych partii wody morskiej często łatwiej jest obliczyć ilość soli, jaką trzeba dodać do danej objętości wody, niż dodać trochę soli, powtórzyć test i jeszcze raz, powtórzyć test itd. Taką kalkulację można rozpocząć na trzy sposoby; odważając sól, mierząc jej objętość lub opierając się na informacjach producenta (np. dodając 10 galonowy worek soli morskiej do 10 galonów słodkiej wody). Jedna filiżanka soli morskiej przygotuje od 1 ½ do dwóch galonów syntetycznej wody morskiej (w zależności od marki użytej soli i pożądanego końcowego zasolenia).




Opracowując bezpośrednie obliczenia na podstawie informacji dostarczonych przez producenta soli, ważne jest, aby znać ostateczny ciężar właściwy oczekiwany dla roztworu. „Mieszanka 50 galonów” jednej firmy o obliczonym końcowym ciężarze właściwym 1,024 będzie zawierać więcej rzeczywistego produktu niż „mieszanka 50 galonów” innej firmy, która opiera się na końcowym ciężarze właściwym 1,021.

Ogólne zalecenia dotyczące stosowania syntetycznej soli morskiej
Pamiętaj, że zawsze lepiej jest użyć całego worka mieszanki soli morskiej, niż próbować pobierać małe ilości z worka. Nie wszystkie mieszanki soli są jednorodne – a zanurzając filiżankę soli z większej torebki, możesz wybrać obszar torebki, który zawiera więcej jednego związku, niż powinien. Dodatkowo, gdy torebka zostanie otwarta, jeśli nie zostanie dobrze zamknięta, sól zaczyna pochłaniać wilgoć z powietrza, przez co waży więcej i może się zbijać.

Mieszając sole morskie, zawsze dodawaj sól powoli do pełnej ilości słodkiej wody potrzebnej do wyprodukowania partii soli. Dodanie wody do soli lub dodanie dużej ilości soli do niewielkiej ilości wody stworzy warunki, w których pewne związki zawarte w mieszance mogą wytrącić się z roztworu.

Jeśli zdecydujesz się na leczenie hiposality dla morskiego pasożyta Cryptocaryon irritans, Twój areometr musi być bardzo dokładny i precyzyjny. Niektórzy akwaryści zmniejszają ciężar właściwy swojego akwarium do bardzo niskiego poziomu (1.009), który jest tuż powyżej śmiertelnego dolnego limitu dla niektórych ryb morskich. W takich przypadkach niedokładny areometr, który odczytuje zbyt wysokie wartości, może spowodować utratę ryb. Podczas gdy zasolenie wody, w której są leczone ryby można szybko obniżyć (w ciągu jednego dnia), przywrócenie pełnego zasolenia na zakończenie zabiegu musi odbywać się bardzo powoli – w ciągu pięciu do siedmiu dni. Na koniec należy pamiętać, że orzęskowy pierwotniak Uronema marinum rozwija się przy niskim zasoleniu. Choroba ta jest często błędnie diagnozowana jako infekcja bakteryjna, a następnie niewłaściwie leczona.

Należy pamiętać, że niektóre marki soli morskiej zawierają śladowe ilości amoniaku na poziomie około 0,2 mg/l. Jest to mniej niż może zarejestrować wiele zestawów testowych i zwykle stanowi problem tylko w przypadku użycia roztworu natychmiast po wymieszaniu z bardzo delikatnymi zwierzętami, takimi jak larwy bezkręgowców (Hemdal 2006).

Standaryzacja areometru
Aby sprawdzić, jak powszechny może być problem niedokładnych areometrów, 20 areometrów zostało wycofanych z użytku w publicznym akwarium i przetestowane pod kątem dwóch znanych standardów – areometru laboratoryjnego i dobrej jakości refraktometru. Testowane urządzenia miały sześć różnych stylów i były w przedziale wiekowym od 10 lat do zupełnie nowych. Nazwy marek nie są wyświetlane z tymi danymi, ponieważ nie chodzi tutaj o określenie jakości danego produktu, ale raczej o wykazanie potrzeby sprawdzenia i kalibracji tych urządzeń. Należy zauważyć, że wiele starszych jednostek zostało wcześniej skalibrowanych, a współczynniki korekcyjne wyryte na ich bokach. Z biegiem czasu okazało się, że te czynniki uległy zmianie; wskazując, że wymagane jest okresowe ponowne testowanie ich dokładności. Jednostki z odczytami na czerwono zostały odrzucone jako zbyt niedokładne do krytycznego użycia.
 

Typ urządzenia	Obserwowany ciężar właściwy	Błąd procentowy
Areometr laboratoryjny	1.0240	0%
Refraktometr (skalibrowany do czystej H2O)	1.0245	+ 2.1%
Refraktometr (skalibrowany do 35 ppt wody)	1.0240	0%
Elektroniczny miernik zasolenia	1.0230	- 4.2%
Areometr szklany marki A	1.0225	- 6.3%
Areometr plastikowy, mały Marka B	1.0230	- 4.2%
“ “	1.0215	- 10.4%
“ “	1.0225	- 6.2%
Areometr plastikowy nowszy styl Marka C	1.0250	+ 4.2%
“ “	1.0265	+ 10.4%
“ “	1.0250	+ 4.2%
“ “	1.0255	+ 6.3%
Areometr z tworzywa sztucznego w starym stylu, pełny zakres marki C	1.0230	- 4.2%
“ “	1.0245	+ 2.1%
“ “	1.0250	+ 4.2%
“ “	1.0250	+ 4.2%
“ “	1.0250	+ 4.2%
Areometr z tworzywa sztucznego w nowym stylu Marka D	1.0210	- 12.5%
“ “	1.0210	- 12.5%
“ “	1.0210	- 12.5%
“ “	1.0210	- 12.5%

Podsumowanie
Czterdzieści lat temu powszechną praktyką było pozostawianie małego hydrometru/termometru kołyszącego się w zbiorniku i sprawdzanie go raz w tygodniu. Urządzenia te były nie tylko często niedokładne, ale unoszenie ich na wodzie zwiększało ryzyko pęknięcia, a także umożliwiało zmianę precyzji z powodu wzrostu glonów na rurze. Teraz wiemy, że pomiary zasolenia nie mogą być traktowane tak lekko, a przy odrobinie dodatkowego wysiłku można zwiększyć dokładność pomiarów zasolenia do poziomu, który jest odpowiedni dla praktycznie każdej sytuacji, której doświadczysz w swoim akwarium.

Słowniczek
Wiele terminów technicznych jest używanych przez akwarystów podczas omawiania tematu poziomu soli w akwariach. Poniższe podstawowe definicje terminów oparte są na tym, jak akwaryści używają tych terminów (w przeciwieństwie do naukowców lub ogółu społeczeństwa jako całości).

Gęstość – stosunek masy materiału do jego objętości jednostkowej. Często wyrażany w gramach na centymetr sześcienny (g/cm3). Kiedy gęstość materiału jest porównywana jako wielokrotność do gęstości znanej normy, staje się ona wyrazem ciężaru właściwego. Gęstość wody morskiej wynosi 1,025 g/cm3.

Euryhalina – organizm, który może przetrwać w szerszym zakresie zasolenia lub tolerować szybsze zmiany zasolenia. Przykłady obejmują Aiptasia sp. z o.o. ukwiały, czarne mięczaki i morszczyny mangrowe.

Hydrometr – Urządzenie mierzące ciężar właściwy (gęstość względną) wody w akwarium. Podstawową zasadą jest to, że materiał o znanej gęstości (pływająca szklana rurka lub plastikowe wahacze) będzie w mniejszym lub większym stopniu unosił się w wodzie o mniejszej lub większej gęstości.

Nadmierne zasolenie – Woda o zasoleniu wyższym niż zwykła woda morska. Generalnie jest to stan, którego należy unikać w akwariach, jednak leczenie infekcji pierwotniakami (Uronema sp.) może zawierać komponent nadmiernego zasolenia.

Hyposinity – Woda o zasoleniu niższym niż normalna woda morska. Powszechnie stosowany jako terapia na drobne ogniska orzęsków morskich, Cryptocaryon irritans.

Osmoza – Dyfuzja wody przez błony komórkowe organizmu lub inną półprzepuszczalną barierę z obszaru o niskim zasoleniu do obszaru o wyższym poziomie zasolenia. Ta dyfuzja musi być kontrolowana przez wszystkie organizmy wodne. Jeśli różnica zasolenia między wnętrzem zwierzęcia a wodą, w której żyje, staje się zbyt duża, organizm może nie być w stanie sobie z tym poradzić.

Części na tysiąc (ppt) – sposób opisania stosunku substancji rozpuszczonej do rozpuszczalnika. W przypadku wody morskiej około 35 gramów soli jest rozpuszczonych w 1000 gramach wody.

Zasolenie – Miara ilości soli rozpuszczonych w wodzie. Zazwyczaj wyrażana w częściach na tysiąc (woda morska zwykle wynosi 35 ppt), ale czasami stosuje się inną skalę, więc woda oceaniczna również wynosi 3,5% lub 35 000 części na milion.

Ciężar właściwy – jest to liczba najczęściej używana przez akwarystów do zgłaszania gęstości wody w akwarium, jaką podaje areometr.

Stenohalina – organizm, który może przetrwać tylko w stosunkowo wąskim preferowanym zakresie zasolenia lub który nie może przystosować się do szybkich zmian zasolenia. Przykłady obejmują szkarłupnie (rozgwiazdy i jeżowce), ośmiornice i niektóre głębinowe ryby rafowe. Wiele ryb słodkowodnych Ameryki Południowej jest również stenohalinowych; nawet niewielka ilość soli w wodzie może okazać się dla nich szkodliwa.

Refraktometr – Urządzenie, które optycznie mierzy różnice w załamaniu (jak światło ugina się, gdy przez nie przechodzi) substancji. Lepsze urządzenia automatycznie kompensują różne temperatury w pomieszczeniu. Po skalibrowaniu refraktometru do znanego standardu podaje wyniki w jednostkach zasolenia i ciężaru właściwego.

 

Odniesienia
Hemdal, JF 2006. Zaawansowane techniki akwariów morskich. 352 s. Publikacje TFH, Neptune City, New Jersey