水質穩定劑的成分探討與技術發展(上)

作者:Roger Huang

一.  前言:

  許多水族愛好者在購買各種水質添加劑或是魚病藥時,常常被說明上所寫的各種功效所吸引,而偏偏每家產品寫的功能都非常的神奇有效。其實只是以一個純粹養魚玩草的愛好者而言,是很難用藥水的單純外觀、顏色或氣味來判定商品的品質好壞。因此,有經驗的消費者除了根據自己的使用心得,和既有的品牌口碑來選擇產品之外,購買價格的高低,或部分店家基於較高利潤所做的推薦,就成了最後消費者購買的依據。因此,有時帶回去的產品,消費者自己也不知道有沒有實際功效!

  市場上的水質添加劑其實依技術層次的高低、使用配方的品質、長期實驗研發及廣告行銷成本等都決定了產品的最終售價。有人問說:「水質添加劑還不是用水混些料、染點色就可以,加進去不死魚就好,有沒有效也沒人問?還需要什麼研發成本呢?」這正是水質添加劑在市場上的迷思,卻也是許多產品的”商機” 所在---反正水族館看不出來,消費者也不懂!

  因為投資效益的考量,我們很難要求每個生產廠商都不斷大量投入人力、物力研發製造最有效配方的產品。但是,產品是否達到極有效的境界姑且不論,至少實際效果也應具備包裝說明上的功能。再者,對於要求只是想養養魚,單純花錢購買產品的消費者,就必須擁有專業水族或水質化學技術,才能判斷品質的良窳後再購買添加劑,似乎也是不太公平的要求!

  所以在接下來的內容,我們不妨藉著這個話題,來談談市面上最常見的水質穩定劑的開發基礎和發展技術方向,讓更多消費者更能增加所謂水質穩定劑成分與技術方面的瞭解,唯有廣大具有判斷力的消費者,才能鞭策出真正的精良產品!



水質穩定劑的成分功能與討論

  我們舉市面上最常看到的水質添加劑產品為例,也就是所謂的水質穩定劑!或者也叫做水質安定劑、新缸養水劑、除氯劑、護理劑等。雖然是加到魚缸裡不死魚就好,但是姑且先不論功效,據許多實際使用經驗反應,仍有相當部分的這類產品會對魚隻產生毒害!我們不妨來看看它們在化學反應上,可能在魚缸水裡發生什麼反應,才能了解一些來龍去脈。    

  這一類產品最基礎的功能,就是去除自來水中的氯(Cl2),也就是氯分子。不是含氯的東西都有毒,例如:氯化鈉(NaCl),就是食鹽主成分,它含的是氯的離子態,不是分子態。每天吃的話,只要不要太離譜的吃到身體無法忍受,也是沒什麼毒害的。但是氯分子(Cl2)可就毒了,尤其是對水族缸的生物及過濾系統中的過濾細菌和微生物,氯分子稍微過量就往往足以致命!一旦這些過濾生物被氯殺死後,魚缸水質馬上出現重大變化。筆者以一個長期運作正常的水草缸做實驗,在 80% 大量更換自來水後,一個長達 2 到 3 個月未曾清理的過濾系統,受不了這樣的衝擊,過濾系統中的馬上微生物大量受傷或死亡,失去淨化水質的能力,水質幾小時後馬上轉為白濁惡化,而不是越來越清澈。這時候以大家容易使用的簡易滴定測試劑,測試自來水中的氯含量,得出濃度約在 0.6-0.8 毫克/公升(ppm),這個數據完全符合台灣環保署的飲用水標準(範圍在 0.2-1.0 毫克/公升,平均值為 0.6 毫克/公升)。但是這樣符合安全飲用水標準的水質,對魚缸裡的生物而言,卻是相當危險的致死濃度!

  附記:筆者建議使用安全的 DPD 系測試劑(N,N-diethyl-p-phenylenediamine;N,N-二甲基-對-苯二胺),它的呈色是以粉紅色為主,因為手邊一時沒有,所以直接用實驗室既有的 o-TOLIDINE(鄰-聯甲苯胺)的滴定試劑,呈色為黃色。大家使用 o-TOLIDINE 系的氯測試劑時,請注意小心使用,不要接觸試劑,因為它是可能致癌物!不宜接觸。台灣環檢所已更換之前 o-TOLIDINE 檢驗方法,勞工安全衛生研究所的物質安全資料表也明列為毒物。

  在許多城市中主要仍然使用氯(氯在水裡的反應是 Cl2 + H2O -> HOCl(次氯酸)+ HCl -> 2H+ + OCl- + Cl- 由氯產生的次氯酸才是殺菌的主角)或直接使用氯化合物(如:次氯酸鈉 NaOCl)做為殺菌的物質,以保持自來水的低菌量安全性。但是由於氯的活性強、穩定性不高,加上容易與其他有機物形成三氯甲烷(CHCl3)這種致癌物,三氯甲烷以環保署的標準是必須低於 0.1mg/L 的濃度。所以在很多世界城市改使用氯胺類化合物來做為消毒劑,例如美國的舊金山及其他城市。其中又以使用單氯胺(NH2Cl;monochloramine)為主,這裡通稱為氯胺。這個字眼大家看到就有親切感了吧!在很多藥水包裝上都常看到。(因為網路上及很多藥水製造商常常都用錯,所以筆者必須再強調一次,是氯胺的"胺","月"字旁!不是氯氨或氯銨!所謂穩定劑的製造廠家們,仔細看看您的外包裝,即使您不是太清楚化學物,但請不要在包裝上再寫錯了!消費者是無辜的,在網路上常常跟著一直錯)。氯胺的化學穩定度較高,所以可以長時間存在於配送的水管中,以達成水質長效消毒的目的雖然氯胺殺菌力不如氯,不過它不像氯氣一般容易生成致癌物,因此廣受世界各城市自來水廠的採用,成為氯以外的消毒劑選擇。另外也有添加使用二氧化氯、紫外線及臭氧的方式來消毒。 


  總而言之,對人類而言,這些化學物質殺菌後的自來水有安全的極低菌量,保障了人類的生活用水的安全,但是對水族箱的魚隻等生命來說,卻是致命性的毒物!因為氯會引起血紅素(hemoglobin)的變性,導致血液失去攜氧能力而死亡。所以養魚用的新水在加入魚缸前,常常會使用所謂的水質穩定劑先處理後再加以使用。

  最基礎功效的水質穩定劑,可以去除水中過多的餘氯或氨胺,以消除對魚類的毒性。一般常見使用的配方是使用硫代硫酸鈉(Sodium thiosulfate;Na2S2O3 ),俗稱"海波"或"大蘇打",是一、二十年前的水族館中必備良藥,分裝成小包裝出售,效果明顯而快速。因為外觀呈現透明晶體狀,有點像安非他命,曾經有水族館因此被人舉報而被警察具狀搜索過。雖然事後證明是烏龍一場,卻也著實造成當時水族館營業上的困擾。

  因為硫代硫酸鈉可以將有毒的氯分子(Cl2)在化學反應中轉換成氯化鈉(鹽),2Na2S2O3 + Cl2 --> Na2S4O6 + 2NaCl,藉著這樣的方式解除對魚隻的瞬間毒性。對穩定的氯胺而言,硫代硫酸鈉也可以打斷氯胺之間的化學鍵,Na2S2O3 + 4NH2Cl + 5H2O --> Na2SO4 + 4HCl + 4NH3 + H2SO4,使氯胺對魚隻的毒性立刻被破壞掉,形成暫時安全的水質。

    市面上的除氯、除氯胺水質安定劑,許多都是使用硫代硫酸鈉製成的單方溶液,或是配方中有使用這個成份。此時必須注意硫代硫酸鈉水溶液並非穩定溶液,它屬於較強的還原劑,使用後水中的氧化還原電位值(ORP;Oxidation Reduction Potential 可使用氧化還原電位計測試)會下降。直接將測試電極插入產品溶液中,一般會出現低於零的負數值。各位店家不妨拿出放在貨架上很久的儀器測一測,但是,您的電極必須仍是有效作用的,因為電極是有壽命的。

  接觸氧氣、光線都會分解硫代硫酸鈉水溶液而減低其功效,另外隨著製成時間愈久,功效也會隨之愈差。因此,具有較強化學背景的水族研發公司,會在製成溶液上加上一些自行研發的保存配方,或使用其他成份將硫代硫酸根離子(S2O32-),鍵結轉換成其他較安定的化合物,藉以長久保存其功效。

  也就是說除氯與除氯胺產品,不應該只是單純的硫代硫酸鈉或其他硫(S)基系溶液而已,必須兼顧產品在製造出廠、送達店家、貨架展售(可能是長期間的展售)、最後消費者購買使用後,仍然必須維持當初之有效製造標準,或至少相差不多,方能稱之為成熟穩定的產品。簡易判定上可以用:(一) 久放後產生大量沉澱或懸浮物(可能與其他添加成分產生反應。若是製造技術、過程不良,更常見腐壞而出現這樣狀況)。(二) 除氯效果減退或無效(可用簡易氯檢測劑稍加測試就可知!),(三) ORP 值上升過多與與產品出廠時的 ORP 值相差過大。所以,添加劑做得出來不重要,能夠穩定保存又有效,才是消費者真正需要的東西!

  其實不只水質穩定劑,其他相關的水質處理劑或魚病藥,也有相同的安定保存的問題存在。令人驚訝的是,在測試過程中,即使是知名進口大牌,居然出現除氯功能幾乎無效的情形。這個狀況,其實從二十年前,筆者就有這個使用經驗,但是包裝說明上確有說明此項功效。難道是台灣自來水的氯含量,遠高於他們的消除設計量之外?
   
  總而言之,試試看您買的水質穩定劑有沒有效吧!簡易餘氯測試劑,很便宜、又很容易在化工店買到的。


天然的DIY除氯、除氯胺劑

  氯在水中是一種氧化劑,在化學理論上來說,只要找到相對應的還原劑,就應該可以把它中和掉。說起還原劑這個名詞,對大部分養魚人士而言,可能有點太"化學"了!但是在養生風盛行的今天,如果提起"抗氧化劑",許多人就如數家珍可以說出一堆如:葡萄籽、銀杏、青花椰菜等等的含天然抗氧化劑蔬果。這些吃到肚子裡抗氧化了沒有?實驗上說有效!那天然的植物成分,可不可以除去水中的氯呢?經過實驗後的答案是:"可以" !

  其實身邊的天然成分都有極好的效果,例如:檸檬汁;如果您用簡易氯檢測劑(使用 o-TOLIDINE)測出一杯自來水中含氯,那麼這杯水會變成黃色甚至黃綠色溶液。這時不要將這杯水倒掉。將檸檬切塊,擠出果汁加在這杯含氯水中,神奇的事發生了!黃色溶液又變成澄清透明,這表示氯被還原(抗氧化)掉了! 為了預防檸檬汁直接對氯測試劑作用,使測試劑無法顯色而形成不變色下的誤判,所以也可以先加檸檬汁於自來水中,再滴入測試劑。同樣也可以發現加檸檬汁後的自來水是測不出氯的澄清無色。  

  其他如濃茶,正確來說,筆者的實驗應該是泡茶後殘留在茶渣底下的濃茶汁,加個幾滴在 250c.c. 自來水裡,神奇的魔術也一樣會發生。聽人家說:"天然ㄟ尚好!",在魚缸水裡加上檸檬汁或茶汁,對水族生物影響其實很少,但卻是天然環保除氯劑。只是添加的量可能隨各地的氯含量不同也有很大差異,這也可以利用氯測試劑來決定。至於,您所添加的天然除氯劑到底夠不夠。提供一個參考數據給大家參考,根據舊金山公共事業委員會(SFPUC;San Francisco Public Utilities Commission)的官方資料,在一整個浴缸(筆者換算一下老美的浴缸,約 150 公升水量)的自來水中加入 1000 毫克(mg)的維生素C,可以有效的去除自來水裡的氯和氯胺,有興趣的話,大家可以試試看用來增加泡澡的安全度。

待續...

作者 Roger Huang 簡介:

學歷: 
國立台灣大學 漁業科學研究所  水產資源組碩士班畢業

經歷:
曾任>

※ "水族園藝"水族館  負責人
※ "怡人灣"水族公司  規劃工程部經理          
※ 愛魚生態工程有限公司  工程技術部經理(台中科博館水族館工程)
※ 台灣東北角國家風景管理處  福隆水族展示館  設計/監造
※ 台灣東北角國家風景管理處  龍洞水族展示館  設計/監造
※ 台灣國立海洋科技博物館養殖站  建館初期諮詢顧問
※ 2007-2009,2011年  台北水族大展/水草造景比賽評審
現任>
※ 羅傑生技有限公司  負責人
※ 台灣行政院勞委會 ”水族養殖技術士”證照考試,命題暨監評委員
※ 台灣水族寵物(Aqua Pet)雜誌社顧問、邀稿作者、水草專書審訂
※ 永和社區大學”濕地生態”課目  客座講師
※ 三怡寵物器材/長榮水族寵物/上鴻水族/惠弘/龍騰/現代水族/中藍企業有限公司  顧問(暨訓練講師)
 

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