人造海水

由於天然海水的複雜性與不穩定性，在實驗室進行某些物理化學測定或者生物培養實驗時，常採用人工配製的海水代替天然海水。人造海水不含懸浮物、有機物和生物物質，它是模擬常量組分（有時也包括營養鹽或特殊需要的其他物質）的濃度，用無機鹽類準確配製的。國外一些水族館常採用Backhaus人造海水配方製備人造海水飼養海產生物。經試驗，這種人造海水已成功飼養了許多魚（但對於水母、珊瑚以及真蛸等無脊椎動物飼養未經試驗）。目前也有些國家採用“人工快速海鹽”配製人造海水，這種人造海水保留了天然海水中的有機物質等於天然海水很相似，可以成功地用於飼養海洋生物 ^[1]  。

人造海水是接近似於海水的離子組成、滲透壓和pH而配製的，有赫布斯特（Herbst）和範特霍夫（Vant Hoff）等配方。因為海水滲透壓可隨地區而異（地中海沿岸的滲透壓比日本太平洋沿岸、美國大西洋沿岸的要高），所以人造海水也要根據地區使用不同的滲透濃度。在製備人造海水時，通常先製成與海水等滲透濃度的NaCl、KCl、CaCl₂、MgSO₄（MgCl₂）溶液，然後再把這些溶液按適當溶量比進行混合，這時如改變混合比，假定去掉某一成分，就可用以研究海水中特定金屬離子的生理作用。

迄今為止，人類發現海水含有80多種元素，但含量大於15mg/L的元素不過15種，其中以鈉、鉀、鎂、鈣、氯、硫酸根、碳酸根等離子含量較多，同時含有多種營養元素如：P、N、Si等和微量元素如：B、Br、Mo、I等，這些元素以各種無機物和有機物的形式存在於海水中，但無論怎樣，依據Marcet原則：儘管海水的總鹽度，或鹽度是可變的，但主要組分的比值卻幾乎保持恆定。根據這一原則，以海洋化學、化學平衡和電解質理論為指導，根據國際標準海水常量組分，精確計算海水各組分，並運用生物化學的方法添加微量元素和有機營養成分，配製的海水穩定、溶解性好，溶解後液體透明，不會出現絮凝物，不出現CaSO₄、CaCO₃和Mg(OH)₂沉澱，保持pH值在8.2～8.3之間、KH值在7dkh～10dkh(degree carbonate hardness)之間的人造海水。

人造海水在配製過程中不要採用金屬容器，以後換水時可採用玻璃缸，塑料或非金屬容器。人造海水必須在使用前24—48小時調配好 ^[2]  。

在海水魚水族箱中放好水源，依據水的數量計算出所需人造海水鹽的數量，將人造海水鹽直接溶解於水族箱中，然後啓動充氧設備和水質循環過濾設備，這樣水族箱中的水就變成了人造海水。剛配製的人造海水，水質不穩定，水色也比較混濁，應每隔12小時對水質進行一次測量，通過兑水或增加海水鹽的方法，將人造海水的比重維持在1.022—1.023。一般48小時後，水族箱中的水色澄清水質穩定。採用水質測試劑，努力將人造海水調整到合理的範圍內。海水觀賞魚的水族箱中，人造海水的生化過濾系統一般需要15天到一個月左右，才能正式運轉。因此海水魚的飼養應該在一個月後才可進行。海水魚的放養數目應由少漸多，只有當水質的生化過濾系統完全啓動後，海水魚的放養數目才能穩定下來。人造海水配製好後，可用一條線將水面位置標出，以方便日後的換水工作。

高質量、接近於純天然的人造海水的配製必須要解決以下幾個關鍵技術：

(1)由於配製人造海水使用的原料為鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽、鈉鹽和硫酸鹽等，這些鹽混合會發生化學反應，如鈣與硫酸根易發生反應產生硫酸鈣沉澱，從而影響海水的組分。因此，要根據這些鹽的特點，製備成穩定的、可溶性的無機鹽，就必須嚴格把握這些原料的加工工序，防止產生CaSO₄、CaCO₃和Mg(OH)₂沉澱，從而提高人造海水的品質和檔次。

(2)天然海水中含有許多微量元素和營養元素，這些元素有很多是陸地岩石的風化產物經大氣和雨水、江河水輸送到海洋裏的礦物質，這些礦物質中有些是海洋生物生長和繁殖不可缺少的。如Fe元素在海水中通常以Fe²⁺和Fe³⁺存在，鐵的存在使海洋生物的顏色更加鮮亮，它不僅是海水水族箱中生物退化的重要觸媒劑，而且也是單細胞蟲黃藻所需要的營養鹽。我們不能簡單地將含有這些微量元素的物質直接添加到海水中，這會影響海水的透明度和組分。因此，我們基於微量元素來自於岩石風化這一規律，採用從貝殼、麥飯石、火山灰等天然物質中提取這些微量元素，並且使這些元素在人造海水中以各種離子或離子對的形式存在，使人造海水更接近於天然海水。

(3)保持人造海水的pH值在8.2～8.4的最佳值。由於pH值在8.2～8.4之間的海水，最適宜海洋生物生長，因而必須採取獨特的處理方法添加CO₂、HCO₃^-和CO₂以防止沉澱物生成，維持pH值穩定，防止pH值降低。從而獲得適宜海洋生物生存的最佳pH值，同時控制KH值在7dkh～10dkh之間。

(4)抑制細菌病毒的產生和生長是觀賞魚類養殖的重要環節，我們特別的添加了一種納米材料做水質淨化劑，以阻止人造海水中因觀賞魚類的攝取物、排泄物等有機質造成的細菌繁殖和海水富營養化的形成。

（1）水質清新，無污染，浮游生物量極少，透明度在150公分以上。如水質偏濃，則在配製海水後由於水中浮游生物的大量死亡，水體中的氨氮和亞硝酸鹽的含量急驟上升，引起幼體的大量死亡。

（2）如採用自來水，則需加8ppm大蘇打予以除氯。

（3）如採用深井水，則需對深井水進行各類元素含量的檢測，並按檢測結果調改海水配方。

（1）配製海水時，溶解海鹽的容器不要用金屬容器（鋁鐵等都不可以用），一方面易對容器造成腐蝕，另一方面引起反應後會改變海水的離子成分。

（2）剛配製好的海水會出現比較渾濁的情況，屬於正常現象，水位達到後即可開啓循環系統，消除渾濁。

（3）海水缸的過濾系統要比淡水魚相對較大，增加過濾系統的水體可以更好的保持水質穩定 ^[3]  。

（1）海水比重計：可用海水鹽度與比重的簡易換算式計算。

（2）折光海水鹽度計：可直接讀出鹽度，但需據室温進行校正後讀取。

不同的水生生物的生活的海洋環境不同，因此在養殖時使用的人造海水的配方也不同。下面是一個養殖蝦的人造海水配製過程。海水配製的主要成分：食鹽、硫酸鎂、硼酸、氯化鈣、氯化鉀、溴化鉀及其它微量元素。海水鹽度為12-14‰。

Mocledon人造海水（鹽度：33.4%）

配製人造海水在科研、養殖、生活上有重要的意義。解決了天然海水成分複雜與不穩定的問題，在養殖上有重要應用，如利用海水晶在河口或低鹽度地區進行海產品養殖。科研上，在製備人造海水時，通常先製成與海水等滲透濃度的NaCl、KCl、CaCl₂、MgSO₄（MgCl₂）溶液，然後再把這些溶液按適當溶量比進行混合，這時如改變混合比，假定去掉某一成分，就可用以研究海水中特定金屬離子的生理作用。例如改變水中的鈣、鎂、鉀離子濃度，研究羅氏沼蝦蚤狀幼體的行為。結果表明鈣、鎂、鉀離子在水中存在一定的濃度，可以完善羅氏沼蝦蚤狀幼體的行為。得出結論：養殖業者不應忽視水中鈣、鎂、鉀離子。在生活方面，內陸城市依靠人造海水滿足海鮮養殖的需要，所制的人造海水成本低廉，且適合海鮮養殖，取得了較大的經濟效益。同時，滿足海產品的長途運輸，酒店、賓館、水族館、家庭等養殖海洋生物的需求。但是，人造海水配製製劑如海水晶，曾被不法商販利用謀利，在人造海水的發展過程中，我們要儘量避免此類問題的發生。