比较底沙系统
转自水域,作者不详

　　我们会研究的底沙系统有：充水层（plenum）、厚底沙（dsb）、薄底沙（铺3寸以下的沙）、底喉（undergravel）、反方向底喉（水由沙底入，沙面出）、沙樽（液态沙床）以及及不铺沙。各种系统，各有奇技及局限。

　　一、比较硝化作用
　　即把NH3/4化为NO2，再把NO2化成NO3，此作用需要氧气来进行。硝化作用功能，处理得最出色的底沙系统排名是：

　　1.沙樽
　　2.反方向底喉
　　3.底喉
　　4.厚底沙
　　5.充水层
　　6.最差是薄底沙

　　所有底沙系统中，硝化作用是否有效率，决定性的因素是运输，把氧、NH3/4和NO2从水中运送给底沙系统。沙樽、反方向底喉和底喉的运输核心是水泵，是直接、主动、快速的。其中沙樽做得最好，是因为沙粒在樽内漂浮着，这能用尽每粒沙的表面，不像其他系统的沙粒，层垫时便减小了表面面积，及减慢水流。反方向底喉由下层入水，这样，下、中层是足氧的。上层贴着缸水，因而也有氧的供应。所以它排名第二。而底喉是由沙的上层入水，这区必够氧，但上、中层的硝化菌把氧用得八八九九，下层便不够氧了。

　　厚底沙、充水层和薄底沙的运输，非靠水泵，是靠扩散作用的。扩散是什么？一个实验便能解释：你在一间房，点起一枝烟。烟由香烟散出，散到房的空间中，就是扩散作用。这运输方法是较不直接，不主动，慢的。底沙系统的含氧量，会影响扩散作用的速度。底沙的氧量，越是低于缸水中的，水中的氧，NH3/4，NO2扩散到底沙的速度便越快（但怎快也不能跟水泵相比）。厚底沙有微氧区，无氧区，所以整个厚底沙的总含氧量是最低的，因此它排第四。充水层系统冇无氧区，只有带氧区，及微氧区，所以总含氧量不及厚底沙的低。薄底沙系统只有带氧区，就算底部有微氧区，也只是薄薄的一层。所以总含氧量不及厚底沙，充水层的低。

　　二、比较H2S的产生
　　只有厚底沙有无氧区，故只有它才有产生H2S。

　　三、比较化NO3的功能
　　即是脱氮作用，是把NO3化作N2。有关的菌要在微氧环境下工作，不是带氧，也并非无氧。处理得最出色的底沙系统排名是：

　　1.充水层
　　2.厚底沙
　　无此功能：反方向底喉，沙樽，底喉，及不铺沙。

　　无排名：薄底沙。它的功能很低，或无，盖其厚度未必能做出微氧区；就算做到，也只是薄薄一层，能给多少化NO3菌居住？

　　充水层的英文是plenum，即是指埋藏在沙里，底架内的空间。这空间没有沙，只有水，重点是那里的水中，储存着氧。氧会慢慢扩散去微氧区，来维持，做就该区。所以其微氧区的体积是最大的，最稳定的。它的化NO3功能最出色。充水层的氧从何而来？就是由脱氮作用而来，整个作用是:
NO3->（化成）NO2->N2O->N2。注意：倒数第二的N2O化成N2，O就是氧，去哪呢？就是扩散去了充水层内。厚底沙因没有充水层，所以其微氧区的体积较细，难掌握，也易受外来环境的影响，并不太稳定。反方向底喉，沙樽，底喉在硝化上的成功，暗藏了无化NO3之技，充足氧气仍它们的两刃剑。

　　四、比较对缸水的影响

　　1、NO3污染度：
　　谁会令鱼缸的水有较高的NO3？排名如下：

　　（1）沙樽，最劲
　　（2）反方向底喉
　　（3）底喉。
　　（4）薄底沙
　　没有排名:充水层、厚底沙
　　不会有直接影响：不铺沙

　　头三位的名次，与硝化作用功能的排名是一致的。底喉、反方向底喉和沙樽不但无化NO3功能，更因它们的硝化作用太有效，而且流经它们的水流越快速，制成品NO3便越被冲出来。三巨头有“NO3工厂”的花名。使用这3种系统，缸水中的NO3必会较高，要用其他补救方法，如换水次数频密些，其他器材等等。如果淡水水草缸用底喉，反方向底喉，底沙/泥中的养分，便会不断地冲出缸水中，植物的根部就吸收得不够，反而缸内的藻得益不少。

　　充水层、厚底沙有化NO3功能，又没被水流贯穿，更有贮存NO3的能力。其沙中的含量，是会高出缸水中的很多。以充水层为例，Bob Goemans博士的鱼缸内，水中NO3之含量，跟沙中的比例约是8比18（个个鱼缸不同）。充水层、厚底沙还有贮存NH3/4、NO2的功能，等于水中的含量便小了。
储存着的“N氏三契弟”，是在排队等候被处理，所以储存量不会无限上升。若缸中



情况有变，如加多/减小几条鱼，系统会慢慢自动调节，除非太多生物，负荷不来。

　　薄底沙，较低硝化力；小或无化NO3功能；有些贮存功力（因较充水层，厚底沙薄）。结论是缸水中N氏三契弟的总含量会较高，NO3影响度排行臭四，且会有相对高的NH3/4，NO2，NO3在水内。不铺沙就所有的“N氏三契弟”都在水中。再用刚才Bob Goemans鱼缸的比例去看NO3，死数计算，缸水便含8 18=26了，比他的充水层系统高26/8=3.25倍。

　　2、pH
　　跟硝化作用有关，因此作用的副产品是H离子。硝化得越有效率，越多H离子出产。pH数值，就是计有多少H离子。H离子越多，pH越低，即水越酸。对缸水的pH有向下倾向力的排名：

　　（1）沙樽
　　（2）反方向底喉
　　（3）底喉
　　（4）薄底沙
　　（5）厚底沙
　　（6）充水层
　　不会有影响：不铺沙。

　　第1至3位，与硝化作用功能的排名一样。再者，沙樽的水流最快，沙的阻力又最少，出厂的H离子拉肚子般冲出，因此，其影响力最高，最快。三位的影响，在换水不足的缸中，会最明显。薄底沙的硝化作用不及头三名，所以没出产那么多H离子。

　　化NO3作用与硝化作用相反，会使pH上升。充水层的化NO3作用最优，所以酸碱的中和，比厚底沙的多。Bob Goemans鱼缸的充水层系统，上下层沙和充水层的水都是pH7.6，这与缸水的pH有分别，便有点影响。厚底沙会较充水层酸一些，影响力大一级。水不会快速穿梭于厚底沙、充水层、薄底沙，所以H离子有时间停在沙中，会溶化一些沙粒，这又有酸碱中和作用。

　　第1至6位的系统，或多或少对鱼缸有酸化的倾向。不察觉，是因为缸水中的碱性alkalinity在秘密工作，有缓冲作用buffer。这是消耗碱性的。通常有足够的换水行动，碱性能够被补充，或鱼友自行保持着碱性。

　　五、比较贮存PO4的能力
　　储存力愈大，等于水中的含量便愈小。但只是暂时储存在沙粒表面，所有底沙系统都不会处理PO4，它会慢慢溶回水中，部分则被沙面，沙中的藻吸收。储存PO4功力榜：

　　1.充水层
　　2.厚底沙
　　3.薄底沙
　　4.底喉
　　5.反方向底喉
　　没此功能：沙樽，不铺沙。沙樽多数用硅沙，有说会放出diatom藻的养分silicate，有说不会。

　　充水层、厚底沙中的PO4含量，是会高出缸水中的很多。前者的pH比厚底沙高，令溶回水中的PO4较小，较慢。薄底沙比前两位薄，沙的数量较小，pH又较低，所以储存力较弱。底喉、反方向底喉水流快，部份PO4未粘到沙粒，已被冲走，因而储存力低。底喉之硝化作用低反方向底喉一级，pH高一点，所以排名第4。沙樽内的水流更快，pH最低。

　　六、比较打理麻烦度

　　1.最烦是底喉
　　要经常局部洗沙，因垃圾会被拉入沙层中。洗沙也能防止菌的生物膜把沙粒粘在一起，降底水流速度，及形成死位。久不久要清洗水泵，保持水速。
　　2.反方向底喉
　　一定要在水泵入水位，用棉来过滤垃圾，否则底部的沙会藏污。棉起码一周换一次。久不久要局部搅沙，防止沙粒黐在一起，及清洗水泵。
　　3.沙樽
　　一定要在水泵入水位，用棉来过滤垃圾。棉，起码一周换一次。有棉便不用洗沙。
久不久要清洗水泵。
　　4.充水层、厚底沙、薄底沙。成熟后，若正确运作，沙中的垃圾是不会过量的，甚至非常小，所以不须洗沙。这行动反而会伤害到沙中的小虫，小动物等。太多藻长在沙面，会减弱扩散作用，要清除。日子久了，沙粒也有黐在一起的机会，那就局部搅沙。这情况不常发生。
　　5.不铺沙就只须久不久吸缸底垃圾。

　　无论缸底有没有铺沙，都要有足够的清洁队，如虾、蟹、海星等；水流够的话，垃圾有机会被吹起，被过滤系统滤去；有垃圾，要清除；不铺沙的缸底如果太多藻，有藏污功能。不太多，有吸废物功能。

　　系统升级
　　以氧为首。以扩散作用为重心的充水层、厚底沙、薄底沙，缸水中的含氧量，与沙中的含氧量，两者的差别越大，便越有potential difference，扩散作用会越佳，系统的效率便越出色。我们不能控制沙里的氧量，但能使水中的尽量高，来拉阔它们的距离。

　　用水泵为重心的底喉，反方向底喉，沙樽，如果缸水有充足氧的话，泵去系统的水，也会够氧，功能因而升值。


　要注意关灯后，藻、共生藻、植物都会消耗氧，珊瑚数目爆棚的鱼缸为甚。我们建的各种底沙系统工厂，当然要它24小时也在最高状态。任何时候，尽力保持约7ppm的氧量。设备一些晚上才开动的水，气泵能帮一臂，泵不怕会增热，因灯已关。水温高时，水的含氧量会下降，应留意，不要使夏天时，底沙系统的功能打了折扣。

　　沙樽的水泵，如用会喷气的泵，有升级效能。要小心调校喷气量。把喷气量从零，慢慢调大，硝化作用的效率会随之而逐渐增加。但调大至某一个位，再调大喷气量，效率反而会随之而逐渐减低。理由是喷气量多了，使泵水量下降；及太多水泡阻碍水流等。调校喷气量，硝化作用的反应不会实时变更，应慢慢观察。不要把先经其他硝化系统（例如滤桶）的水，驳去沙樽，因先前的器材已把氧用了很多。

　　沙樽、反方向底喉的水泵，其入水位应低于缸水水面的2寸，或以上。因上2寸的缸水中，含大量的有机化合物，把它们泵入系统中，便会刺激处理有机化合物的菌的生长，它们会霸占了硝化菌的居所，和氧，也会使系统内变得太酸，影响硝化作用。上2寸的缸水，最好是泵到专负责处理有机化合物的器材，如化氮器和活性碳。相反，底喉的出水位则越近水面越好，因打出的涟漪，有增加水中氧量之力，也能使CO2升空，降底酸性。

　　充水层的充水层底架，在黑暗环境下，会奏出最高效能的化NO3工作〔Bob Goemans，2000〕。如果在鱼缸玻璃的下方，见到充水层底架内的空间，那就不是黑暗环境了。此底架可以打做得比鱼缸的长，阔，各短半至1寸，那样铺下的沙，便能包围底架的四边。也要留意缸的底部是否透光。

　　种植有根而局部生长于水面上的植物，会令厚底沙的功能，全方位地升级，请参巧 dsb厚底沙的缺陷and奇妙破解理论一文。

　　沙中与水中pH的差别，也会影响充水层、厚底沙、薄底沙的扩散作用。本来差别越大越佳，但我们不能把水中的pH尽情提升，唯有力保不跌穿8.2-8.4。也要注意不开灯时段的pH下降，珊瑚数目爆棚的鱼缸为甚。

　　充水层、厚底沙、薄底沙，约一年一次活化沙行动——加些新活沙，活石，希望补回沙中死了的小虫，小动物等。反方向底喉、底喉、充水层、厚底沙、薄底沙的效能，与沙面的外露面积成正比。不要放置太多活石，珊瑚在沙面。

　　停电又如何
　　没电，便没有水流、灯、气泵等充氧功能。氧不再供应到缸水，但饲养的生物，硝化菌等菌，却是继续吸氧的。氧的消耗，以高密度鱼缸为甚，应加派一个干电池气泵。但就算有此器材，反方向底喉、底喉的底部，氧气是鞭长莫及的，那处的硝化菌会先钉盖。时间太久，或有可能产生毒素，比如H2S。长时间停电后，要留意水质，作换水之准备。

　　沙樽一停电，便与缸水隔绝，因而硝化菌等菌不会跟缸内生物抢氧。只是樽内的菌，会受缺氧之苦得比其他底沙系统快，全体受影响，而不是两种底喉的局部。有可能产生较大量的毒素，如H2S。如早知将会停电，就关其泵，开其上盖，放入气石。

　　沙粒的溶解
　　假设装置正确，打理得好，长线最大的问题是沙粒的溶解。Aragonite 沙在低过pH8.2便开始溶化，其他钙沙，如calcite低过约pH7.8才溶。沙的溶解是慢的，长线才会发觉底沙系统变薄了，导致功能弱了。除充水层外，其他系统只须保补沙粒便成。不过不要一次过加太多沙，这会使沙中的原居民突然住低一层，会影响沙层的各区。分开几次，薄薄的遂层遂层地加，或遂个地段加便大吉大利了。

　　充水层最烦是在沙层中，设有网，因而使你加沙时，只加到网上的。网下的沙慢慢降底，会出现细波大胸围现象——离罩。解决锦囊是在网下的，不用Aragonite 沙，以减低溶化速度；不用网。但不能养中度或以上的翻沙、钻沙动物；用Aragonite 沙，就不要加太多strontium微量元素，它会加速溶化度。讲究的话，calcite沙也分为高含镁量沙（HMC），及低含镁量沙（LMC）。后者溶得更慢。