「養魚先養水」──飼養淡水觀賞魚不能不知的水質硬知識

養魚說起來不難,但其實也滿難的。只要能夠滿足魚類生存所需的各種條件,飼養牠們就不難;但難就難在對牠們生存所需條件的瞭解,以及究竟要如何做才能讓這些條件達到牠們可以感到滿足的程度。

文字|吳瑞梹(國寶)

協力|長生魚場.珍奇水族貿易.華洋水族.莊維誠.賣魚的店.AC草影水族

  對生活在水裡的魚類而言,在其生存所需的各種條件裡,「水質」扮演著決定牠們的生存環境狀況是否合適、是否能維持其活動力、是否可以讓其身體的細胞活性與各項生理作用順利進行,乃至於繁殖下一代的重要角色。

  我們常提到所謂的「水質」,其實也就是「水的性質」,一般來說包含多項物理性、化學性與生物性的特性。不過,普遍被認為跟淡水觀賞魚類飼養關係較大的主要有「酸鹼度」、「水溫」、「溶氧」、「含氮營養鹽濃度」、「硬度」與「鹼度」等;另外,對於使用自來水來飼養魚類的飼主而言,水中的「餘氯」同樣也是需要了解的水質項目之一。以下我們針對上述各個水質特性來加以說明。

1. 酸鹼度

  酸鹼度(或稱為 pH 值),指的是水中氫離子(H+)的濃度,定義為水中氫離子濃度的負對數值(也就是 pH = -log [H+])。純水的 pH 為7,代表水的酸鹼度呈中性。當水中的氫離子濃度越高,根據定義所得之 pH 值會越小;當水中的氫離子濃度越低,pH 值會越小。當水中 pH 小於中性(7)時,代表其呈酸性;當水中 pH 大於中性(7)時,代表其呈鹼性。必須提醒的一點是,根據其定義,pH 值每差 1 個單位,氫離子的濃度可是相差 10 倍;pH 值差了 2 個單位,氫離子濃度則是相差了 100 倍!

  一般而言,魚類適合的 pH 值約在 4 到 10 之間,但每一種魚可容忍的 pH 值範圍各有不同。如果把較為極端的例子排除,則常見淡水魚類對 pH 值能夠適應的範圍通常介於 6.0 – 8.5 之間。

露比精靈燈(Paedocypris sp.)可以說是全世界最小的淡水魚,牠們就是生活在東南亞酸鹼度極低(pH 約 4-5)的泥炭沼澤中
 
不同於多數小型鯉科魚種多生活在弱酸至中性的水質,原生於緬甸茵列湖(Inle Lake)的火翅金鑽燈(Danio margaritatus),是一種生活在弱鹼性水質的魚種

2. 水溫

  水溫,也就是水的溫度。不同的魚種,對水溫的需求不同,一旦出現實際溫度與其需求不符合的情況,輕則魚隻的活力降低,食慾下降,重則出現疾病感染甚至死亡的情形。依其適溫的範圍,通常會把淡水魚類粗略分為冷水魚(15~18 ℃)、溫水魚(23~30 ℃)以及介於兩者之間者(18~25 ℃)。除了少數的冷水魚(如國內過去曾輸入的北美洲產魚類)之外,以熱帶和亞熱帶地區為其主要原產地的觀賞魚類們,適溫範圍通常在 18~30 ℃ 之間。

一般而言,生活在寒帶或亞寒帶的冷水魚由於其適應水溫難以複製,因此很少被當作觀賞魚飼養,例如圖中生活在東北亞寒帶地區的雷氏七鳃鳗(Lethenteron reissneri)幼魚,幾乎不會在水族市場上流通
生活在北美溫帶水域的太陽魚(Sunfish)--嫦娥(長耳國王;Lepomis megalotis),其適溫性較廣,加上體色艷麗,因此也被當作觀賞魚飼養
兵鯰鼠魚通常不喜高水溫,而棲息在巴西南方亞熱帶沿海支流的太空飛鼠(Scleromystax barbatus),更是低水溫的代表魚種

3. 溶氧

  溶氧,也就是存在於水中的氧氣。溶氧主要仍來自於空氣。存在於空氣中的氧氣,必須通過空氣與水的接觸面後始能進入水中。因此,空氣與水接觸的總表面積大小影響水中溶氧甚鉅。一般來說,增加空氣與水接觸的表面積可以提升水中的溶氧,常見的方式包括增加水流流速,讓水表擾動,以及打氣並儘量讓氣泡變小等。此外,溫度也會影響氧氣溶入水中的量。一般而言,溫度較高,水中溶氧較低;相反地,溫度較低,溶氧則較高。不過,氧氣並非能夠無限制地溶入水中。氧氣能夠溶進水中的最高量稱為「飽和溶氧」,在 20 ℃ 下,淡水的飽和溶氧約為 9.1 ppm;25 ℃ 時,飽和溶氧為 8.3 ppm;30 ℃ 時,飽和溶氧則為 7.6 ppm。

鬥魚是迷鰓魚的代表,讓牠們在缺氧環境中,可以通過直接從水面呼吸空氣進入鰓部充滿血管的迷宮器官,來增加溶氧的吸收

     在飼養大部份魚類時,水族箱中的溶氧一定要維持在 4 ppm 以上,才不至於讓魚隻因缺氧而影響生理作用甚至窒息死亡。不過,每一種魚類對水中溶氧的需求仍然依體型大小、原生棲地型態、種類、飼養密度的不同而不盡相同。一般的大通則是,體型大的個體需氧量比體型小的個體還高;原生於溪流型態棲地的魚類,需氧量也會比原生於流速緩慢甚止靜止之小型水塘的魚類還來得高;活潑好動的魚類,需氧量通常也會比時常靜止不動或活動力較低的魚種來得高。

棲息在急流中的爬岩鰍,比起一般的小型魚對於溶氧的需求度更高。圖為藍鰭腹吸鰍(Gastromyzon aeroides) 

4. 含氮鹽類濃度

  氮元素是所有生物構成蛋白質的主要元素,也是維持生命所需的必需元素。氮元素更是魚飼料(無論生餌、活餌或人工飼料)以及魚類排泄物裡的主要成分之一。存在於水族箱中的沒吃完的魚飼料、糞便、身體黏液,乃至於不慎飼養失敗而死亡在水族箱中的魚、蝦、螺屍體等,都是水裡氮元素的來源。這些主要以固態形式存在的氮,在水族箱生態系統中經過微生物作用之後,會轉變為氨態氮(即氨(NH3)與其離子形式銨(NH4+));而由魚類鰓部所排泄出之尿液則屬液態的氮源,其中也以氨為主要成份。如果系統的過濾系統與硝化系統建構完善,則硝化細菌會把氨態氮逐步轉化成亞硝酸鹽(NO2)和硝酸鹽(NO3)。此三者統稱為含氮營養鹽。

氮是魚類排泄物裡的主要成分,以固態形式存在的氮,在水族箱生態系統中經過微生物作用之後,會轉變為有毒性的氨態氮(即氨(NH3)與其離子形式銨(NH4+))

  地球上的元素並不僅有氮而已,但為什麼要特別注意氮在水族箱中的循環形式和含量呢?主要是因為前段所提到的氨態氮(無論是氨或銨)以及亞硝酸鹽皆對水生動物有毒性,尤其是前者。而既然在飼養魚類時,餵食魚隻與魚隻本身的排泄是無法避免的,氨就一定會在水族箱中產生。因此,要成功飼養魚類、避免牠們被自己的排泄物「毒死」的訣竅,就在於利用微生物把毒性較高的氨態氮和亞硝酸鹽轉變成毒性較低的硝酸鹽。這樣的作用稱為「硝化作用」;負責執行這項工作的微生物統稱為「硝化細菌」。

  「硝化細菌」從哪裡來?其實,牠們到處存在,只要提供一個適合其生長增殖的環境,牠們自然會來定居。一個適合硝化細菌生長增殖的環境,條件包括:(1)盡可能有較大的表面積;(2)適合的水質(pH值 6.5 至 8.5 之間;水溫 17 至 35 ℃ 之間;溶氧趨近飽合為佳,至少要大於 5 mg/L);(3)避免紫外線直曬。水族箱中所設置的過濾器,並不僅僅是在過濾掉水族箱中的固態穢物,更重要的功能是讓硝化細菌們好好地「住」進來,將跟著水流帶進來的氨態氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽後,再流回水族箱中,也就是水族人們口中的「硝化系統」。

公認養殖難度超高的埃及神仙魚,對水中含氮廢物所產生的毒性相當敏感

  市面上販售的培菌商品(生化球、培菌石、陶瓷環等)都是主打能在單位空間裡提供更多的附著表面積供硝化細菌生長。不過,要注意的一點是,在新設水族箱中,硝化系統從無到有,需要一段時間才能建立起來,這段時間通常需要一至兩周。如果水族箱在硝化系統還沒建立起來之前,水族箱裡就持續有氨態氮的產生(例如開始飼養許多魚隻、開始餵食、牠們開始排泄),這些氨態氮會因為沒有足夠的硝化細菌們去轉化掉,而以毒性較高的形式繼續存在,過不了多久,水族箱中會累積高濃度的氨態氮並把魚隻毒死。這也就是為什麼我們通常會建議在新設魚缸時先耐心等候,裝設過濾器並打水過濾一兩星期之後再把魚放進去的原因。

  既然硝化細菌到處都有,那市面上為什麼又有販售硝化細菌商品呢?這樣的商品,通常提供的是高濃度的活菌(通常是液態產品)或休眠的活菌(通常是粉狀產品),使用的時機主要在於新設缸,但不想等待兩周時間等硝化系統建立時、大量換水時,以及飼養過程中「發生意外」,使水中氨態氮濃度短時間飆高(例如大量魚隻死亡),但又不適合幾乎 100 % 換水的情況時,用以儘速降低水中氨態氮和亞硝酸鹽濃度之用。

  一般來說,飼養魚類時,水中氨態氮和亞硝酸鹽的濃度要盡量維持在 0.05 mg/L 以下,若能幾近於 0 則更好。這樣程度的維持,就得依靠硝化系統的作用了。

5. 硬度與鹼度

  硬度代表水中多價陽離子的總濃度,如鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)、鍶離子(Sr2+)、亞鐵離子(Fe2+)、錳離子(Mn2+)、鋁離子(Al3+)、鐵離子(Fe3+)等。在絕大部份的情況下,水中的多價陽離子組成主要為鈣離子和鎂離子,其他離子所占比例較少,因此常被忽略不計。水中的硬度在單位上常會把每一種多價陽離子的濃度(g/L)先統一轉換為以每公升(L)水中含有等同當量碳酸鈣(CaCO3)的方式來表示,即 mg CaCO3/L。是故,水中的總硬度即是將各個不同多價陽離子的濃度(已轉換成 mg CaCO3/L 表示)之總和。硬度越高,代表水中多價陽離子的總濃度越高;反之亦然。

  鹼度則是水對酸緩衝能力的一種量度。在水中形成鹼度的物質主要為弱酸的鹽類,也包括一些弱鹼與強鹼。在絕大部份情況下,水中的鹼度是由溶於水中的二氧化碳(CO2)及其後續所形成之重碳酸根離子(HCO3)、碳酸根離子(CO32-)與氫氧根離子等造成。這些離子彼此之間會因為環境中氫離子(酸的來源)的多寡而進行動態且即時的轉化,緩化環境中氫離子的存在量,進而緩衝水質整體 pH 值的變動。會形成鹼度的物質相當多而不易確認,因此在實務上仍以前述三者的總和來作為鹼度的依據,單位上也是以 mg CaCO3/L 來表示。鹼度越高,代表水中對酸變化的緩衝性越高;反之亦然。

東非大裂谷的坦干伊喀湖(Lake Tanganyika)慈鯛,是高鹼度及高硬度水質的代表性魚類。圖為奇果馬珍珠虎(Altolamprologus compressiceps Kigoma)

  雖然硬度和鹼度在國際上的通用單位均為前面提到的 mg CaCO3/L,使得許多人會對硬度和鹼度產生混淆,但就如前面所述,它們各自代表不同的意義。觀賞水族發展歷史相當早的德國則創立了兩個德制的單位來各自代表硬度和鹼度,即 dGH(Deutsche Härte,即 degree of general hardness(總硬度)或 German hardness(德制硬度)之意))和 dKH(Karbonathärte;或 carbonate hardness(碳酸鹽硬度))。簡言之,dGH 代表的是水中鈣、鎂離子的總濃度,也就是硬度;dKh 則代表了水中重碳酸根與碳酸根等離子的總濃度,也就是鹼度。1 度的 dGH,指的是水中鈣鎂離子的濃度相當於水裡有濃度達 17.848 mg/L 的碳酸鈣;而 1 度的 dKH,指的則是水中的重碳酸根與碳酸根離子的濃度,相當於水裡有濃度為 17.848 mg/L 碳酸鈣的量。

  根據美國地質探勘局(United States Geological Survey;USGS)的分類,水的硬度被分為四級:(1)軟水(soft):硬度值為 0~60 mg CaCO3/L;(2)中度硬水(moderately hard):硬度值為 61~120 mg CaCO3/L;(3)硬水(hard):硬度值為 121~180 mg CaCO3/L;(4)高度硬水(very hard):硬度值為大於  181 mg CaCO3/L。而在觀賞魚飼養時,水質軟硬度的認定則約略為:0~8 度dGH 之間為軟水;8~12 度 dGH 之間為中性水;12~30 度 dGH 之間為硬水;超過 30 度 dGH 則為超硬水。

6. 餘氯

  來自於地上水源(水庫)的自來水是大部份人日常生活時絕對會使用的,因此通常也是使用水族箱飼養魚類時的主要水源。自來水的水質穩定、乾淨,取得也方便,唯一要考量到的是自來水廠為了消毒殺菌所添加的氯(chlorine)或氯胺(chloramines)。原則上,自來水中這些殺菌劑的濃度都不至於會對人體造成急性的毒性。然而,許多水生動物對這些具殺菌能力的化學物質卻較為敏感。因此,在使用自來水來進行魚類飼養時,需注意到除氯的步驟。

使用市售水質穩定劑可以將新自來水中的氯胺快速移除

  氯本身較不穩定,因此如果自來水廠所使用的殺菌劑是氯,則只要將自來水靜置或打氣一天,水中的氯自然就會揮發掉。相較之下,氯胺則較為穩定。如果該地自來水廠所使用的殺菌劑是氯胺類,則需要先設法將氯胺移除(常用的方式為使用活性碳、主要成分為硫代硫酸鈉的市售水質穩定劑)。

  看到這裡,大家應該對觀賞魚的飼養水質有更進一步的了解了吧?如果對水質部分還有疑慮,可以在文章下方留言,我們請專家來為您解答。

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吳瑞梹 臺灣大學生命科學博士,專長為水生生物學、環境生態學、水產養殖學等。曾任職於高雄海洋科技大學、國家衛生研究院與臺灣大學等多所學術研究單位。具有數十年的水族生物飼養觀察經驗,長期參與水族攝影、出版與推廣的工作,並曾受邀至多所學校社團與年度觀賞魚博覽會中進行演講,分享經驗。作者創作無數水族圖文,散見於國內各大水族出版刊物之中;並著有《魚菜共生自學指南》、《燈魚圖典》、《坦干依喀湖的亮麗鯛》等多本書籍。

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