水质稳定剂的成分探讨与技术发展(上)

作者:Roger Huang

一.  前言:

  许多水族爱好者在购买各种水质添加剂或是鱼病药时,常常被说明上所写的各种功效所吸引,而偏偏每家产品写的功能都非常的神奇有效。其实只是以一个纯粹养鱼玩草的爱好者而言,是很难用药水的单纯外观、颜色或气味来判定商品的品质好坏。因此,有经验的消费者除了根据自己的使用心得,和既有的品牌口碑来选择产品之外,购买价格的高低,或部分店家基于较高利润所做的推荐,就成了最后消费者购买的依据。因此,有时带回去的产品,消费者自己也不知道有没有实际功效!

  市场上的水质添加剂其实依技术层次的高低、使用配方的品质、长期实验研发及广告行销成本等都决定了产品的最终售价。有人问说:“水质添加剂还不是用水混些料、染点色就可以,加进去不死鱼就好,有没有效也没人问?还需要什么研发成本呢?”这正是水质添加剂在市场上的迷思,却也是许多产品的”商机” 所在---反正水族馆看不出来,消费者也不懂!

  因为投资效益的考量,我们很难要求每个生产厂商都不断大量投入人力、物力研发制造最有效配方的产品。但是,产品是否达到极有效的境界姑且不论,至少实际效果也应具备包装说明上的功能。再者,对于要求只是想养养鱼,单纯花钱购买产品的消费者,就必须拥有专业水族或水质化学技术,才能判断品质的良窳后再购买添加剂,似乎也是不太公平的要求!

  所以在接下来的内容,我们不妨借着这个话题,来谈谈市面上最常见的水质稳定剂的开发基础和发展技术方向,让更多消费者更能增加所谓水质稳定剂成分与技术方面的了解,唯有广大具有判断力的消费者,才能鞭策出真正的精良产品!



水质稳定剂的成分功能与讨论

  我们举市面上最常看到的水质添加剂产品为例,也就是所谓的水质稳定剂!或者也叫做水质安定剂、新缸养水剂、除氯剂、护理剂等。虽然是加到鱼缸里不死鱼就好,但是姑且先不论功效,据许多实际使用经验反应,仍有相当部分的这类产品会对鱼只产生毒害!我们不妨来看看它们在化学反应上,可能在鱼缸水里发生什么反应,才能了解一些来龙去脉。    

  这一类产品最基础的功能,就是去除自来水中的氯(Cl2),也就是氯分子。不是含氯的东西都有毒,例如:氯化钠(NaCl),就是食盐主成分,它含的是氯的离子态,不是分子态。每天吃的话,只要不要太离谱的吃到身体无法忍受,也是没什么毒害的。但是氯分子(Cl2)可就毒了,尤其是对水族缸的生物及过滤系统中的过滤细菌和微生物,氯分子稍微过量就往往足以致命!一旦这些过滤生物被氯杀死后,鱼缸水质马上出现重大变化。笔者以一个长期运作正常的水草缸做实验,在 80% 大量更换自来水后,一个长达 2 到 3 个月未曾清理的过滤系统,受不了这样的冲击,过滤系统中的马上微生物大量受伤或死亡,失去净化水质的能力,水质几小时后马上转为白浊恶化,而不是越来越清澈。这时候以大家容易使用的简易滴定测试剂,测试自来水中的氯含量,得出浓度约在 0.6-0.8 毫克/公升(ppm),这个数据完全符合台湾环保署的饮用水标准(范围在 0.2-1.0 毫克/公升,平均值为 0.6 毫克/公升)。但是这样符合安全饮用水标准的水质,对鱼缸里的生物而言,却是相当危险的致死浓度!

  附记:笔者建议使用安全的 DPD 系测试剂(N,N-diethyl-p-phenylenediamine;N,N-二甲基-对-苯二胺),它的呈色是以粉红色为主,因为手边一时没有,所以直接用实验室既有的 o-TOLIDINE(邻-联甲苯胺)的滴定试剂,呈色为黄色。大家使用 o-TOLIDINE 系的氯测试剂时,请注意小心使用,不要接触试剂,因为它是可能致癌物!不宜接触。台湾环检所已更换之前 o-TOLIDINE 检验方法,劳工安全卫生研究所的物质安全资料表也明列为毒物。

  在许多城市中主要仍然使用氯(氯在水里的反应是 Cl2 + H2O -> HOCl(次氯酸)+ HCl -> 2H+ + OCl- + Cl- 由氯产生的次氯酸才是杀菌的主角)或直接使用氯化合物(如:次氯酸钠 NaOCl)做为杀菌的物质,以保持自来水的低菌量安全性。但是由于氯的活性强、稳定性不高,加上容易与其他有机物形成三氯甲烷(CHCl3)这种致癌物,三氯甲烷以环保署的标准是必须低于 0.1mg/L 的浓度。所以在很多世界城市改使用氯胺类化合物来做为消毒剂,例如美国的旧金山及其他城市。其中又以使用单氯胺(NH2Cl;monochloramine)为主,这里通称为氯胺。这个字眼大家看到就有亲切感了吧!在很多药水包装上都常看到。(因为网络上及很多药水制造商常常都用错,所以笔者必须再强调一次,是氯胺的"胺","月"字旁!不是氯氨或氯铵!所谓稳定剂的制造厂家们,仔细看看您的外包装,即使您不是太清楚化学物,但请不要在包装上再写错了!消费者是无辜的,在网络上常常跟着一直错)。氯胺的化学稳定度较高,所以可以长时间存在于配送的水管中,以达成水质长效消毒的目的虽然氯胺杀菌力不如氯,不过它不像氯气一般容易生成致癌物,因此广受世界各城市自来水厂的采用,成为氯以外的消毒剂选择。另外也有添加使用二氧化氯、紫外线及臭氧的方式来消毒。 


  总而言之,对人类而言,这些化学物质杀菌后的自来水有安全的极低菌量,保障了人类的生活用水的安全,但是对水族箱的鱼只等生命来说,却是致命性的毒物!因为氯会引起血红素(hemoglobin)的变性,导致血液失去携氧能力而死亡。所以养鱼用的新水在加入鱼缸前,常常会使用所谓的水质稳定剂先处理后再加以使用。

  最基础功效的水质稳定剂,可以去除水中过多的余氯或氨胺,以消除对鱼类的毒性。一般常见使用的配方是使用硫代硫酸钠(Sodium thiosulfate;Na2S2O3 ),俗称"海波"或"大苏打",是一、二十年前的水族馆中必备良药,分装成小包装出售,效果明显而快速。因为外观呈现透明晶体状,有点像安非他命,曾经有水族馆因此被人举报而被警察具状搜索过。虽然事后证明是乌龙一场,却也着实造成当时水族馆营业上的困扰。

  因为硫代硫酸钠可以将有毒的氯分子(Cl2)在化学反应中转换成氯化钠(盐),2Na2S2O3 + Cl2 --> Na2S4O6 + 2NaCl,借着这样的方式解除对鱼只的瞬间毒性。对稳定的氯胺而言,硫代硫酸钠也可以打断氯胺之间的化学键,Na2S2O3 + 4NH2Cl + 5H2O --> Na2SO4 + 4HCl + 4NH3 + H2SO4,使氯胺对鱼只的毒性立刻被破坏掉,形成暂时安全的水质。

    市面上的除氯、除氯胺水质安定剂,许多都是使用硫代硫酸钠制成的单方溶液,或是配方中有使用这个成份。此时必须注意硫代硫酸钠水溶液并非稳定溶液,它属于较强的还原剂,使用后水中的氧化还原电位值(ORP;Oxidation Reduction Potential 可使用氧化还原电位计测试)会下降。直接将测试电极插入产品溶液中,一般会出现低于零的负数值。各位店家不妨拿出放在货架上很久的仪器测一测,但是,您的电极必须仍是有效作用的,因为电极是有寿命的。

  接触氧气、光线都会分解硫代硫酸钠水溶液而减低其功效,另外随着制成时间愈久,功效也会随之愈差。因此,具有较强化学背景的水族研发公司,会在制成溶液上加上一些自行研发的保存配方,或使用其他成份将硫代硫酸根离子(S2O32-),键结转换成其他较安定的化合物,藉以长久保存其功效。

  也就是说除氯与除氯胺产品,不应该只是单纯的硫代硫酸钠或其他硫(S)基系溶液而已,必须兼顾产品在制造出厂、送达店家、货架展售(可能是长期间的展售)、最后消费者购买使用后,仍然必须维持当初之有效制造标准,或至少相差不多,方能称之为成熟稳定的产品。简易判定上可以用:(一) 久放后产生大量沉淀或悬浮物(可能与其他添加成分产生反应。若是制造技术、过程不良,更常见腐坏而出现这样状况)。(二) 除氯效果减退或无效(可用简易氯检测剂稍加测试就可知!),(三) ORP 值上升过多与与产品出厂时的 ORP 值相差过大。所以,添加剂做得出来不重要,能够稳定保存又有效,才是消费者真正需要的东西!

  其实不只水质稳定剂,其他相关的水质处理剂或鱼病药,也有相同的安定保存的问题存在。令人惊讶的是,在测试过程中,即使是知名进口大牌,居然出现除氯功能几乎无效的情形。这个状况,其实从二十年前,笔者就有这个使用经验,但是包装说明上确有说明此项功效。难道是台湾自来水的氯含量,远高于他们的消除设计量之外?
   
  总而言之,试试看您买的水质稳定剂有没有效吧!简易余氯测试剂,很便宜、又很容易在化工店买到的。


天然的DIY除氯、除氯胺剂

  氯在水中是一种氧化剂,在化学理论上来说,只要找到相对应的还原剂,就应该可以把它中和掉。说起还原剂这个名词,对大部分养鱼人士而言,可能有点太"化学"了!但是在养生风盛行的今天,如果提起"抗氧化剂",许多人就如数家珍可以说出一堆如:葡萄籽、银杏、青花椰菜等等的含天然抗氧化剂蔬果。这些吃到肚子里抗氧化了没有?实验上说有效!那天然的植物成分,可不可以除去水中的氯呢?经过实验后的答案是:"可以" !

  其实身边的天然成分都有极好的效果,例如:柠檬汁;如果您用简易氯检测剂(使用 o-TOLIDINE)测出一杯自来水中含氯,那么这杯水会变成黄色甚至黄绿色溶液。这时不要将这杯水倒掉。将柠檬切块,挤出果汁加在这杯含氯水中,神奇的事发生了!黄色溶液又变成澄清透明,这表示氯被还原(抗氧化)掉了! 为了预防柠檬汁直接对氯测试剂作用,使测试剂无法显色而形成不变色下的误判,所以也可以先加柠檬汁于自来水中,再滴入测试剂。同样也可以发现加柠檬汁后的自来水是测不出氯的澄清无色。  

  其他如浓茶,正确来说,笔者的实验应该是泡茶后残留在茶渣底下的浓茶汁,加个几滴在 250c.c. 自来水里,神奇的魔术也一样会发生。听人家说:"天然ㄟ尚好!",在鱼缸水里加上柠檬汁或茶汁,对水族生物影响其实很少,但却是天然环保除氯剂。只是添加的量可能随各地的氯含量不同也有很大差异,这也可以利用氯测试剂来决定。至于,您所添加的天然除氯剂到底够不够。提供一个参考数据给大家参考,根据旧金山公共事业委员会(SFPUC;San Francisco Public Utilities Commission)的官方资料,在一整个浴缸(笔者换算一下老美的浴缸,约 150 公升水量)的自来水中加入 1000 毫克(mg)的维生素C,可以有效的去除自来水里的氯和氯胺,有兴趣的话,大家可以试试看用来增加泡澡的安全度。

待续...

作者 Roger Huang 简介:

学历: 
国立台湾大学 渔业科学研究所  水产资源组硕士班毕业

经历:
曾任>

※ "水族园艺"水族馆  负责人
※ "怡人湾"水族公司  规划工程部经理          
※ 爱鱼生态工程有限公司  工程技术部经理(台中科博馆水族馆工程)
※ 台湾东北角国家风景管理处  福隆水族展示馆  设计/监造
※ 台湾东北角国家风景管理处  龙洞水族展示馆  设计/监造
※ 台湾国立海洋科技博物馆养殖站  建馆初期咨询顾问
※ 2007-2009,2011年  台北水族大展/水草造景比赛评审
现任>
※ 罗杰生技有限公司  负责人
※ 台湾行政院劳委会 ”水族养殖技术士”证照考试,命题暨监评委员
※ 台湾水族宠物(Aqua Pet)杂志社顾问、邀稿作者、水草专书审订
※ 永和社区大学”湿地生态”课目  客座讲师
※ 三怡宠物器材/长荣水族宠物/上鸿水族/惠弘/龙腾/现代水族/中蓝企业有限公司  顾问(暨训练讲师)
 
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