水生植物保护鱼类免受有毒的氨、亚硝酸盐和重金属的侵害。植物能够净化水质的想法基于三个事实:





1. 水生植物可以轻松地吸收重金属。



2. 植物腐败后形成的腐殖质对重金属有解毒作用。



3. 水生植物可以轻松地吸收氨和亚硝酸盐。



1. 自来水中的金属（作者所指的是美国的自来水）。



自来水中的哪些重金属可能会对鱼类造成问题？如果人类的水标准和鱼类的一样，那么人类饮用的水对鱼类来说也足够好。然而，情况并非如此，尤其是就锌和铜而言。首先，锌和铜的安全范围对鱼儿来说远低于人类。例如，鱼类要求的铜含量比人类的低65倍（0.02 ppm对1.3 ppm），锌含量低50倍（0.1 ppm对5.0 ppm）。其次，铜和锌对人类不算是有毒的；它们在自来水中的含量标准是出于审美原因（食品，瓷器着色等）而不是联邦强制执行的。这意味着饮用水含有足够对鱼类有害的铜和/或锌。



*译者注：



这也是为什么，高端水族一般都用RO水（纯净水）。因为自来水里仅仅铜跟锌两个金属含量的问题就可以让很多对水质要求甚高的生物（不仅仅是鱼，还有虾蟹和一些名贵的植物）毙命。



这也是为什么，我不推荐懒人玩法去玩高端货。现在网络上也认识到这个趋势并开始提倡各种低成本、低维护的玩法。但是我还是要提醒大家，就像园艺一样。无论是多么简单的一个缸子或者一个花园，你也需要花心思去做一些维护，它才会变得美丽并有机会保持。所以我认为并不存在什么完全不需要去管的特别美丽的而且持久的缸子。



在我家里，“三无”缸都是我阳台上拿来储水的桶。开始的时候为了维护水质，丢了很多漂浮植物进去，后来会长蚊子，就丢几条小鱼进去。这样的缸体并非不能运行。但是时间久了，通常为因为两个因素打破其平衡：1. 爆藻；2. 寒冬。爆藻主要因为阳台光照过度。我也试过把它们移到室内，但效果并不是太好。主要是因为室内的光照不够，植物通常长得不好，特别是到了冬天，基本上全军覆没。这种缸体要达到不爆藻又很漂亮，我认为是逃不开一番打理和照顾的。这一点Diana大姐没有跟你说而已。



还有一点，无论是出于控制藻类还是其他原因，包括Diana大姐，也有换水的（本章她就有提到换水）。所以我觉得网络上大部分“三无缸”倡导者，过于苛求所谓的“无”，而提出连水都不换的思路是狭隘的。



我在B站上曾经遇到过一位养金鱼的前辈。他曾说了一句话：“再怎么折腾都抵不过换一半的水。”我当时不太能够理解他这个说法。现在想来，假设是换的纯净水，那么这话就是非常正确的。所有跟水质有关的问题，换水至少能治标。













5. 可以中和金属毒性的因素



由于金属毒性经常受到其他因素的影响，所以很难说某一特定金属浓度是有毒的。这可能取决于水的硬度、pH值、有机物和目标物种。一般来说，当金属与有机质、土壤颗粒或碳酸盐离子结合时，金属的毒性就会降低。这些结合金属不太可能被植物和鱼类吸收。









a) 水的硬度和pH



一般来说，在酸性的软水中，金属毒性会更大。环保人士对酸雨导致天然湖泊酸化的担忧促使了许多科学研究。当湖泊酸化至pH值低于5.5时，铝、铜和锌等重金属会从沉积物中释放到水中。





实验表明，水的硬度本身就会影响金属毒性。因此，鳟鱼暴露在1.5 ppm的铝中，在软水中有45%的死亡率，而在硬水中只有10%。0.13 mg/L锌暴露的水蚤在软水中存活不到10天，在中硬水中存活超过50天。





pH值也会轻微影响金属毒性，中性pH值保护效果最好。因此，当pH值从7.2降到pH值5.4时，铜对虹鳟鱼的毒性增加了一倍。铝相对不易受pH的影响，只有在极酸性pH值(< 5.5)或碱性pH值(>8)时才有毒性。一般来说，金属在软、酸性水中毒性较大，在碱性硬水中毒性较小。



*英文后半段疑似病句。





b) 溶解有机碳



虽然水的硬度和pH值可以单独降低金属毒性，但迄今为止有机碳提供了最大的保护。因此，研究人员表明，对于鞭毛鱼的金属毒性，有机碳的保护作用是水硬度的27倍。





溶解有机碳（DOC）在湖泊和河流中的浓度相当高，含量范围从1 - 30毫克/升(平均为6毫克/升)。虽然DOC可能会黄水，但它通常是透明的，除了它在流动的水中形成的肥皂泡沫（以及在水族馆的蛋白质收集器里）。



金属很容易与DOC结合。每毫克的DOC有能力结合1μeq（没查到是什么单位）的金属。结合金属不易被吸收，因此，其毒性比可溶性金属要小得多。DOC结合金属的例子有：氨基酸（甘氨酸、丙氨酸等）、糖（苹果酸、柠檬酸等）、多肽、蛋白质和腐殖质。例如，图II-2显示了3种有机化合物（甘氨酸和两种腐殖质化合物）如何结合铜（Cu）。





腐殖质与重金属的结合比钙更紧密。这意味着腐殖质物质将减轻金属毒性，即使水比较硬并含有大量钙。









金属与DOC（或其腐殖质结合物质）防止金属被生物体吸收。植物和鱼类都是如此。一位研究者发现，当腐植酸存在时，水葫芦不吸收铜（Cu）。该植物从不含腐植酸的1毫克/升的铜溶液中除去了94%的铜，在植物组织中发现了铜含量大约0.94毫克。在含有腐植酸的溶液中，铜没有被从水中去除，植物中也没有发现铜。这是因为铜与腐殖酸结合，不再能够被水葫芦吸收。



*译者注：



DOC是个好东西。草缸对于学生党来说，或者对于很多不爱打理的人来说，有个挥之不去的梦魇：二氧化碳。译者自己，基本上试过了某宝无忧DIY二氧化碳发生器的全系列。最高级的是他们家的钢瓶，现在都还没扔。但是已经无法使用，舍不得扔。抛弃式没用过，太浪费了感觉。



那么DOC跟二氧化碳啥关系？



有一些资料表明，自然界的植物，除了通过从空气中吸收二氧化碳作为碳元素来源，还可以通过根系吸收其他形式的碳源。而这种碳源的主要形式就是溶解有机碳，也就是DOC。论坛里面有文章分析过，目前市面上主流的，呈浅黄色透明液体的液体碳，主要是戊二醛及其衍生物（*译者使用过Dr.Tank家的，效果还可以，比钢瓶弱，但是比不用好。另外，译者未检测其成分到底是不是戊二醛及其衍生物，考虑到戊二醛通常是作为一种除藻剂被使用，我倒是没看出来Dr.Tank的液态碳对藻类有巨大影响。网络上也可以搜到很多鱼友直接用戊二醛作为碳源的，总体看来效果不佳，没有严格去论证过其真实性。）而另一类液体碳，主要以腐殖酸形式存在，其产品通常是接近黑褐色的浓稠不透明液体（通常要稀释使用，而稀释以后是黄褐色半透明液体）。你可以想象一下，亚马逊溪流或者其他水域的沉水植物，根本没有人提供二氧化碳，而且某些溪流里鱼类的密度也很有限，靠二氧化碳提供碳源是明显不足的。此类产品在某宝上，主要是在农业肥料板块有销售。价格算下来比柠檬酸小苏打加DIY钢瓶更加方便划算，我自己用着效果良好。（我没有养高级的植物，所以不确定这个解决方案是否适合所有缸子。）



顺着农业肥料的线索去网络上搜寻，不难发现：碳元素甚至是很多陆生植物的营养短板（特别是蔬果类农产品，其最终输出物主要是高碳水化合物）。补充碳源对很多植物来说是至关重要的。这一点似乎没有得到大家，甚至是Diana大姐的足够重视。



这也是为什么，我不倡导完全不施肥的草缸。因为就我自己的经验来看，主流的三无缸，碳循环是不够健康的。换句话说，三无缸，几乎必然缺碳。而我目前主要使用有机溶解碳来补充碳源。



还有一件很重要的事情是，肥料也好，药剂也好（硝化细菌、益生菌等等），我推荐大家上某宝去水产养殖板块购买。价格比水族板块亲民多了。当然，品质确实比较参差。但是水族板块品牌货的智商税真的太高了。









c) 人工螯合剂



人工螯合剂与重金属紧密结合。与DOC不同，它们以一比一的摩尔比结合金属，其优先级是众所周知的。例如，每一个EDTA分子被证明以一种高度可预测的方式与一个铜分子结合。



*译者注：



市面上大多数水质净化剂疑似含有EDTA。本人有用过水质净化剂，但没有测量过前后的水质对比，故没有可供参考的数据。走低成本低维护思路的话，我觉得可以不用。


d) 植物多样性



物种对金属毒性的反应在遗传上是固定的；对金属毒性更敏感的物种在接触重金属时不容易变得“耐受”。例如，某种陆生草最终适应了铅污染的土壤，但它花了大约100年的时间。



植物保护自己的一种方法是生产自己的金属螯合剂。例如，当暴露在较大量的铝中时，一种抗铝小麦菌株被发现从它的根尖释放比铝敏感菌株更多的螯合剂苹果酸盐。



在进化过程中，在硬碱性水域生长的植物和鱼类很少接触重金属。因此，这些生物还没有发展出保护它们免受金属毒性的生理机制。



*译者注：



第三段话的含义就是，诸如三湖慈鲷之类，其原生环境属于硬水，弱碱性水的鱼类，在软水、弱酸性水中，对金属的敏感性比较高。









e) 其他因素



生长过程可以通过逐渐稀释重金属浓度的组织浓度的方式来减少或者消除金属毒性。比如，可以通过增加二氧化碳供应刺激美洲水兰生长的方式来减缓铝和铁对它的毒性。这个过程可以将铝浓度从2,000ppm降至693ppm。





6. 植物吸收金属



水生植物很容易吸收重金属。例如，美洲小水蕴草的叶和根可以迅速吸收铜和锌。根系对金属的吸收尤其快。因此，在2小时内，暴露于3.2 ppm锌的根积累了超过1000 mg/kg的锌，而叶片积累了约300 mg/kg的锌。





B. 氨



氨是水族箱里最重要、最常见的污染物之一。鱼和细菌在新陈代谢过程中排泄氨。具有毒性的氨（NH3）与无毒氨（NH4+）平衡存在，反应如下:







在氮元素浓度一定的溶液中，氨的含量随pH值的变化而剧烈变化。在上述平衡反应中，一般情况下，pH值每增加1个单位，随着NH4+转化为NH3，氨的含量就增加10倍。例如，pH值从7.0 ~ 8.0时，氮元素中NH3的百分比即由0.33%左右增加到3.3%，而氮元素中NH4+的百分比即由99.7%下降到96.7%。因此，pH值越高，给定氮元素浓度的水里NH3的浓度和毒性就越大。





2. 氨对植物的毒性



氨可以抑制生长甚至杀死植物。……





3. 植物吸收氨



大部分植物在既有铵盐又有硝酸盐的时候，通常会选择吸收铵盐，除非只有硝酸盐。









C. 亚硝酸盐



在水族爱好者中，很少有人讨论亚硝酸盐的问题，大家都更关注氨。然而，亚硝酸盐有时也会成为水族箱的问题。由于亚硝酸盐过度积累而导致问题的例子并不少见。曾有报道，在被污染的自然水域中，亚硝酸盐含量高达100毫克/升。









亚硝酸盐在低pH值下毒性更强，因为亚硝酸盐（NO2-）会转化为亚硝酸盐的毒性形式亚硝酸（HNO2)。同时，随着盐（NaCI）浓度的增加，亚硝酸盐的毒性急剧下降，因为Cl-与NO2直接竞争鱼鳃的吸收。……



*译者注：



由于原文此部分较为零散，故直接端出结论：比起铵盐，植物的对硝酸盐和亚硝酸盐并无明显偏好，但确实植物会吸收亚硝酸盐。



理想状态下，鱼缸里的亚硝酸盐不应该经常高于正常值。所以这个问题也许不应该成为一个主要的问题。然而在三无缸里，由于缺少水流，局部区域可能会产生较高浓度的亚硝酸盐；且三无缸中的硝化细菌工作效率可能比有过滤的低，所以还是存有一定风险。



总体来说，我还是推荐广大爱好者适当使用过滤设备。哪怕不是用过滤设备，也最好买一个裸泵来制造一些水流。哪怕是顶级的国产品牌，一个参数较低的水泵价格也不贵，而且较省电。制造水流的好处有：



1. 缸子里不易产生不良物质堆积。



2. 可以一定程度减少水面油膜，增加溶氧。



3. 没有过滤的缸体，硝化细菌附着在植物、固体和底床表面，由于它们会大量耗氧，所以需要一定水流来补充溶氧。



与此同时，使用过滤设备除了具备以上三个优点外，还有一个优点：提供强大的硝化能力。但是，是不是过滤设备的滤材容积越大就越好呢？