水质中的GH、TDS、KH、PH值分别是什么?如何测量和控制?

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    一、PH的定义

    PH的意思~P代表德语potenz,意思是力量或浓度,而H是指氢离子(H+)。
    PH是【溶液中氢离子有效浓度的负对数值】,广义的说法就是「酸碱度」即:

    PH= -Lg「H+」

    什 么意思呢?大家知道,H2O电离以后可以产生H+离子和OH-离子,就是:  H2O ---――H  +  OH- 也就是说,纯净水电离以后会各产生10-7 (10的负7次方,打字打不出来,下同 ) mol/L的 H+和OH-,那么它的PH就是-Lg「10-7」=7

    但是我们如果向水体里面 加入酸或者是碱,那么其数值就会变动,比如加入一部分酸,使水体中的H+变为0.01(10-2)mol/L,则其PH就是2,反之亦然。对于日常饮用的 自来水,由于其内部多少都含有一些酸式盐或者碱式盐,则其PH一般在6~8的范围波动。但是有的草友说,那有的酸如硫酸的PH怎么定义啊?呵呵,由于这类 酸的浓度远远大于1mol/l ,则其PH就是负数了,具体到酸或碱的浓度就只是使用mol/L来定义而不是使用PH了 。

    水质中的GH、TDS、KH、PH值分别是什么,如何测量和控制

    草缸

    酸→在水中溶解时会与水反应来增加其H+比例的物质。
    如硫酸、硝酸等与碱性相反,遇碱即中和而变成盐及水。
    碱→在水中溶解时会与水反应来增加其OH-比例的物质。
    像是所含的一种质料,成份如碳酸钠,性滑味咸,也跟酸相反,凡是化合物的水溶液有氢氧根离子存在。
    因此水溶液是呈酸性或碱性,完全由溶液中H+ 与OH-的相对含量来决定~
    OH- =H+时呈中性(ph=7);
    OH->H+时呈碱性(ph>7);
    OH-<H+时呈酸性(ph<7)。

    二、GH(硬度)

    我们所说的水的硬度是指「钙与镁」离子的总浓度 又可分为钙硬度及镁硬度~~两者之合称『总硬度』简称「硬度」,是以水中的含有多少硬度(多价)金属离子~~通常以碳酸钙(CaCO3)所表示,但它也包含了:镁、钙、铁…等浓度。

    德国硬度

    主要是台湾地区的水质信息受到德国的影响十分深远,并其引用之故。硬度通常是指溶于水中的主要钙、镁等化合物的含量, 硬度有多种表示法,惟水族界多使用德国硬度也就是以氧化钙(CaO)的当量来表示溶于定量水中所有可溶性钙和镁盐。

    德国硬度是以氧化钙(CaO)来计算,与「碳酸盐硬度」无关,也不能称为「氧化钙硬度」!100毫升水含有氧化钙当量为一毫克,记1度gh 或1dh ,而勿称碳酸盐硬度或氧化钙硬度,德国硬度是以氧化钙来计算的8度gh以下即为软水。

    碳酸盐硬度

    碳酸盐硬度是以溶于定量水中所有可溶性多价金属离子,如钙与镁的含量方法并以碳酸钙(CaCO3)当量来计算,为国际通用的方法,它通常是以每百万份水中含多少份碳酸钙,并以「度」或「ppm」为单位...例:每升水中含100mg的碳酸钙,则其碳酸盐硬度为100度或100ppm。

    碳酸盐硬度又可分....暂时硬度 & 永久硬度:

    1.暂时硬度→指定量水中钙与镁盐的酸式,经煮沸后变成的不溶性的碳酸盐沉淀析出,干燥后其重量换算每公升含多少毫克碳酸钙。
    2.永久硬度→ 指定水中钙与镁盐不能经煮沸后使其沉淀析出,必须添加过量可溶性碳酸盐,例碳酸钠于水中使变成不溶性的钙与镁的碳酸盐沉淀析出,干燥后其重量换算每公升含多少毫克碳酸钙。

    大家注意:所谓暂时硬度,其阴离子是由HCO3-所构成,在水族里面   HCO3-是水草吸收碳元素的主要来源,我们平时说的用CO2钢瓶并使用高效的扩散溶解CO2系统(如关哥的外扩)就是要使CO2溶解到水里面形成:

    H2O+CO2=H+HCO3-。

    这 样既为水草光合作用提供了HCO3-又降低了水体的PH。从这里可以看出:对于水族而言,其暂时硬度和永久硬度对于我们没有太大的意义,而真正有意义的是 暂时硬度中的阴离子HCO3-,因此我们给水中的这个离子含量定义为:KH(注意:KH值不是暂时硬度,其定义的对象不同,好像这个定义只是在水族界应 用,我搞了20年化肥生产还真是没有接触过这个概念, 活到老学到老啊。

    德国硬度=碳酸盐硬度x0.056
    例:
    坦鱼的硬度:碳酸盐硬度230~339ppm= 德国硬度13~18dh
    龙鱼的硬度:碳酸盐硬度 89~159ppm = 德国硬度 4~ 8dh

    三、KH

    KH 是以 阴离子~碳酸氢根(HCO3-)当量来计算,可用于表示水中的HCO3-的浓度。应该称为~碳酸氢根or碳酸氢盐,非碳酸根,但可另称为「碳酸硬度」或「碳酸氢根(盐)硬度」………(多了个氢字)。
    可是须记得喔!KH硬度不是碳酸盐硬度!KH重要性是因为与PH有着缓冲关系(指水中碳酸氢根浓度),也就是仰制酸降。
    当水中硬度含<暂时硬度>越多时,KH值也会相对跟着提高。

    *附文:
    “酸水”制法→缓缓加入降酸剂(无机酸),得连续使用直到破除kh缓冲值;or使用可同时软水兼酸化水质的氢型树酯。
    “软水”制法→以钠型软水树酯、绿酯棉运用离子交换功能吸附钙、镁离子;利用RO水去稀释自来水;水草的同化作用(除了氮、钾、磷三项主肥,其它元素亦是水草所需);使用『有机酸』(黑水、榄仁叶、泥碳土、草泥丸)与钙、镁离子形成螫合物沉淀以软化水质。
    “碱水”制法→加入碳酸钠、碳酸钙(碳酸根离子能与H2O产生OH-离子使水中的OH-浓度增加)。
    “硬水”制法→加入珊瑚砂(本质是碳酸钙),在高含CO2的水中呈缓溶液,可徐徐溶解于水中形成碳酸氢钙(CaHCO3),使水的GH-KH同时上升。

    四、TDS

    TDS表示水中的导电度盐钙等含量,可以TDS笔(水质检测笔)来侧量。

    自来水的测量:

    0-89ppm(μs)→强软水0-4dh
    90-159ppm→软水5-8dh
    160-229ppm→适度硬水9-12dh
    230-339ppm→中度硬水13-18dh
    340-534ppm→硬水19-30dh
    大于535ppm→强硬水30dh以上

    水质饮用水40ppm(国际nsf标准质),40ppm以上建议停止饮用。高雄自来水测过约250ppm;台南约170ppm;RO水约8~20ppm。若是随意额外添加任何溶液、盐巴会超出水源ppm原本质。1个ppm就是该水溶液中含有1毫克物质之浓度。

    五、PH、GH、KH在草缸中不同的作用和影响

    说到这里,大家可能会问,那么自来水通过烧开再晾凉并沉淀一下加入到草缸中不是可以降低硬度了吗?是的,但是这样做等于将水体中的  HCO3-也驱赶掉了,所以理论上是可以的但是实际中不经常这么做,而是使用例如732树脂转型成氢离子树脂或者直接使用724氢离子树脂进行离子交换,既除去了钙镁离子,又保留了水体中的HCO3-,这就是软化水,或者干脆图省事自己购买桶装纯净水。

    通过上述论述,大家了解了水体中PH、GH、KH三个指标的定义,那么我们草友平时接触的水有草缸里面的水,也有自来水,对上述三个指标都这么重要吗?

    对于我们平时使用的饮用自来水:

    水利部规定的民用饮用水指标的PH为6.5-8.0,因此在某特定地区其数值是相对固定的,在这三个指标里面我们其实更应该关心的是其  GH。这个数值是决定我们根据自己草缸中水草对硬度的敏感度是否需要添加软化水以及添加多少的指导性数据。

    例如:假设当地水质的GH=15,我们希望自己草缸中的水体GH达到7左右,假设每周换水量为50升,而我们通过自己软化水或者购买桶装纯净水得到的GH为1,那么其水的配制公式为:

    15×V1+1×V2=7×50

    V1+V2= 50

    ( A解这两个方程,就很容易得到:V1=21升,V2=29升,也就是说,需要自来水的量为21升,需要纯净水的量为29升,也就是近似20升和30升的关系了。这样你有一个小桶,无论多大,你加两桶自来水再加入三桶软化水就可以使草缸中新加入的水的GH为7。

    对于草缸中的水呢:

    我们知道,现在市场上流通的大部分水草是通过引进亚马逊流域以及南部国家热带雨林并经过本地驯化得到的,虽然经过了驯化,但是其本身的内在基因不会产生突变,这就像人类经过多年努力将野猪驯化成家猪,但是永远不可能将家猪驯化成人类一样,那么我们就要根据这些水草的基因特点尽量满足其生长繁殖的需要,很多水草在当地多年的生长中已经适应了当地那种酸性、软化的水质,只要底沙是中性,那么通过前面的“作水”我们已经得到了符合要求的GH,在草缸中需要我们进一步调整以及检测的就是PH和KH了。

    通过前面对于CO2在水中溶解以后的化学方程我们不难得出结论:向水体添加CO2既可以降低水体的PH,又可以为水草充分的光合作用以及营养吸收提供充足的HCO3-,是一举两得之举,这就是为什么水族一直强调添加CO2的重要之所在。

    对于草缸的GH呢?由前面的定义可以知道:GH主要反映的水中钙、镁的含量,但是对于水草养殖而言,由于镁是重要的合成叶绿素的元素,在16种水草营养元素中它是叶绿素组成的唯一金属元素(如果你的水草出现叶片发白或者黄叶子的症状,呵呵,在考虑光照等因素的同时考虑一下你的液肥质量问题吧。

    因此任何一个合格的液肥都要添加一定量的镁元素,但是在进行GH检测的时候是不可能区分出哪部分是水体自带的,哪部分是后来加入的,因此,一般而言,对草缸中的水体是没有必要进行GH检测的。

    最后的结论:

    对于自来水和外购软水,其必须检测指标为:GH

    对于草缸之中的水,其必须检测的指标为:PH、KH,相比较之下,PH比KH更为重要。

    这就是我为什么说养草四要素:水质、光照、CO2、液肥的原因所在,至于液肥的重要性以前的帖子已经有论述,不再多说。

    补充:从化学定义大家可以看出:虽然GH和KH的定义对象不同(GH定义钙、镁阳离子,而KH定义的是HCO3阴离子),但是由于HCO3与钙镁离子的一部分是具有一一对应的数学关系的,所以对于固定地区水质,GH和KH是具有一定的数学关系的,通过我这里的检测,自来水的 GH=KH+3

    当然各地区水质不同,请勿照搬,但是大家可以循此思路自己对当地水质进行一下检测,这样一旦有了这个数学关系,就可以只购买KH试剂来推算GH数据了,当然这只是对自来水有效,对缸子中的水无效,但是前面已经分析,缸子中的GH检测没有什么实际意义。虽然我前面论述了很多,可能草友看的晕头转向,但是玩草不是搞导弹,有些数据没有必要像我们搞化学分析一样必须准确到小数点后面2位甚至3位去,只要记住一些基本概念并按照去做就够了。

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