Aquapets水族寵物生態雜誌雙月刊ˊ65期 水質穩定劑的成分探討與技術發展

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水質穩定劑的成分探討與技術發展
Aquapets水族寵物生態雜誌雙月刊ˊ65期
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許多水族愛好者在購置各種水質添加劑或是魚病藥時，
常常被說明上所寫的各種功效所吸引，而偏偏每家產品寫的功能都非常的神奇有效。
其實只是以一個純粹養魚玩草的愛好者而言，很難單純用藥水的外觀、顏色或氣味來判定商品的品質好壞。
因此，有經驗的消費者除了根據自己的使用心得，和既有的品牌口碑來選擇產品之外，
購買價格的高低或店家的利潤多少，就成了最後消費者到底帶什麼產品回家的最後依據，
至於帶回去的產品本身，消費者自己也不知道有沒有實際功效!

其實市場上的水質添加劑，依技術層次的高低、使用配方的品質、長期實驗研發及廣告行銷成
本等決定了產品的最終售價。有人問說:「水質添加劑還不是用水混些料、染點色，加進去不
死魚就好，有沒有效也沒人知道，還需要什麼研發成本呢?」這正是水質添加劑在市場上的迷
思，卻也是許多產品的「商機」所在─反正水族館看不出來，消費者也不懂!
因為投資效益的考量，我們很難要求每個生產廠商不斷大量投入人力、物力研發製造最有效配
方的產品。

但是,產品是否達到極有效的境界姑且不論，至少實際效果也應具備包裝說明上的
功能。再來是對那些只想養魚，
單純花錢購貿產品的消費者來說，要求他們購買添加劑前必須擁有專業水族或水質化學技術，
判斷品質的良窳似乎也不太合理。

所以接下來的內容，我們不妨藉著這個話題，來談談市面上最常見的水質穩定劑的開發基礎和發展技術方向，
讓更多消費者增加所謂水質穩定劑成分和技術方面的瞭解，
唯有廣大具有判斷力的消費者，才能鞭策出真正的精良產品!

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一、水質穩定劑的成分功能與討論

以市面上最常看到的水質添加劑產品為例，也就是所謂的水質穩定劑，或者又稱為水質安定劑、新缸安定劑、除氯劑等。
雖然是加到魚缸裡不死魚就好，但是姑且先不論功效，據實際使用反應，仍有部分產品會對魚隻產生毒害！
我們必須根據它們的化學反應，推斷在魚缸裡產生的變化，才能了解一些來龍去脈。

這一類產品最基礎的功能，就是去除自來水中的氯Cl2，也就是氯分子。但不是所有含氯的東西都有毒，
例如:氯化鈉NaCl就是食鹽的主要成分，含大量氯離子。每天吃的話，只要不要吃到身體無法忍受，也是沒什麼毒害的。
不過氯分子就不同了，尤其對水族缸的生物及過濾系統中的過濾細菌和微生物，氯分子稍微過量就足以致命！

一旦過濾生物被氯殺死後，魚缸水質馬上出現重大變化，如右的水草缸在大量更換80%的自來水後，
由於過系统長達2到3個月未曾清理，受不了這樣的衝擊，水中的微生物大量受傷、死亡，
失去淨化水質的能力，水質馬上轉為白濁惡化。

這時候以大家容易操作的簡易滴定测試劑，测試自來水中的氯含量，得出濃度的在0.6-0.8毫克/公升(ppm)，
完全符合台灣環保署的飲用水標準(0.2-1.0毫克/公升,平均值為0.6毫克/公升)。
但是這樣符合安全飲用水標準的水質,對魚缸裡的生物而言，卻是相當危險的致死濃度！

附帶一提，實驗中筆者建議使用安全的DPD系测試劑(N,Ndiethyl-p-phenylenediamine N, N─二甲基─對─苯二胺)，
它的呈色是粉紅色，不過檢測時因為手邊一時沒有這種試劑，所以直接用實驗室既有的o- TOLIDINE(鄰─聯甲苯胺)的滴定試劑，
呈色為黄色。讀者使用o- TOLIDINE系的氯測試劑時，請注意小心使用，不要接觸試劑，
因為它是可能致癌物，不宜接觸。環檢所已更換之前o- TOLIDINE檢驗方法，
勞工安全衛生研究所的物質安全資料表也將其明列為毒物。

在許多城市中主要仍然使用氯(氯在水裡的反應是Cl2+H2O→HOCl(次氨酸)+HCl→2H++OCl-+Cl-由氯產生的次氧酸才是殺菌的主角)
或直接使用氯化合物(如:次氯酸鈉 Naocl)做為殺菌的物質，以保持自來水的低菌量安全性。
但是由於氯的活性強、穩定性不高，加上容易與其他有機物形成三氯甲烷(CHC1x)這種致癌物形成三氯甲烷(CHCl3)這種致癌物，
三氯甲烷以環保署的標準是必須低於0.1mg/L的濃度。
所以在很多城市，像是美國的舊金山及其他地方，皆改使用氯胺類化合物來做為消毒劑。
其中又以單氯胺( NH2CL monochloramine)為主，這裡通稱為氨胺。

看到這個字眼大家就有親切感了吧！是許多藥水包装上的常見成分。
(因為網路上及很多藥水製造商一直用錯，所以筆者必須再強調一次是氨胺的「胺」,不是氨氨或氯銨！
穩定劑的製造廠家們，仔細看看您的外包裝，請不要在包裝上再寫錯了！)
它的化學穩定度較高，可以長時間存在於配送的水管中，以達成水質長效消毒的目的。
氯胺殺菌力雖不如氯，不過它不像氯氣容易生成致癌物，因此廣受世界各城市自來水廠的採用，
成為氯以外的消毒劑選擇，另外也有添加使用二氧化氯，紫外線及臭氧的方式來消毒。

總而言之，對人類而言，這些經化學物質殺菌後的自來水，含菌量在安全數值内，保障了人類的生活用水的品質，
但是對水族箱的魚隻等生命來說，卻是致命性的毒物。
因為它們會引起血紅素(hemoglobin)的變性，導致血液失去攜氧能力而死亡。
所以魚用的新水在加入魚缸前，常常會使用所謂的水質穩定劑進行處理。

最基礎的水質穩定劑，是去除水中過多的餘氯或氯胺，以消除對魚類的毒性。
一般常見的配方是使用硫代硫酸鈉(Sodiumthiosulfate: Na2S2O3)，俗稱「海波」是一、二十年前水族館中的必備良藥，
装成小包装出售，效果明顯而快速。因為外觀呈現透明晶體狀，有點像安非他命，
還有水族館曾經因此被舉報而具狀搜索過，雖然事後證明是鳥龍一場，卻也著實造成當時營業上不小的困擾。
因為硫代硫酸鈉可以將有毒的氯分子(C12)在化學反應中轉換成氯化鈉(鹽),2Na2S2O3+Cl2→Na2SAO6+2NaCl，
藉著這樣的方式解除對魚隻的瞬間毒性。對穩定的氯胺消毒劑而言，
硫代硫酸鈉也可以打斷氯胺之間的化學鍵，Na2S2O3+4NHCl2+5H2O→ Na2SO4+ 4HCI+ 4NH3+2H+，
使氯胺對魚隻的毒性立刻被破壞掉，形成暫時安定的水質。

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市面上的除氯、除氯胺水質安定劑，許多都是使用硫代硫酸鈉製成的單方溶液，或是配方中有運用這個成份。

此時必需注意硫代硫酸鈉水溶液並非穩定溶液，它屬於較強的還原劑，

使用後水中的氧化還原電位值(ORP:Oxidation Reduction Potential；可利用氧化還原電位計測試)會下降。

直接將測試電極插入產品溶液中，一般會出現低於零的負數值

(各位店家不妨拿出放在貨架上很久的儀器测試一下)。

而接觸氧氣、光線都會分解而另外隨著製成時間愈久，功效也會隨之愈差，因此，

具有較強化學背景的水族研發公司，會在製成溶液前加上一些自行研發的保存配方，

或以其他成份將硫代硫酸根離子(S2O32-)鍵結轉換成較安定的化合物，除了藉以長久保存其功效，

也可以衍生其他的水質處理功能。

也就是說，除氯與除氯胺的產品，不應該只是單純的硫代硫酸鈉或其他硫(S)基系溶液而已，

必須兼顧產品在製造出廠、送達店家、貨架展售(可能是長期間的展售)、最後消費者購貿使用後，

仍然維持當初之有效製造標準，方能稱之為成熟穩定的產品。

天然的DHY除氯、除氯胺劑

氯在水中是一種氧化劑，在化學理論上來說，只要找到相對應的還原劑，就應該可以把它中和掉。

說起還原劑這個名詞，對大部分養魚人士而言，可能有點太「化學」了，

但是在養生風盛行的今天，如果提起「抗氧化劑」，

許多人就如數家珍可以說出一堆如:葡葡籽、銀杏、青花椰菜等等的含天然抗氧化劑蔬果。

這些吃到肚子裡抗氧化了沒有？實驗上說有效，那天然的植物成分，可不可以除去水中的氯呢？

經過實驗後的答案是：「可以！」其實身邊的天然成分都有極好的效果，例如:檸檬汁；

如果您用簡易氯檢测劑测出一杯自來水中含氯，那麼這杯水會變成黃色或黄綠色溶液，

這時不要將這杯水倒掉，將檸檬切塊，擠出果汁加在這杯含氯水中，

神奇的事發生了！黃色溶液又變成澄清透明，這表示氯被還原(抗氧化)掉了。

為了預防檸檬汁直接對氯測試劑作用，使测試劑無法顯色而形成不變色下的誤判，

也可以先加檸檬汁於自來水中，再滴入測試劑。同樣也可以發現加檸檬汁後的自来水是测不出氯的。

其他如：濃茶，正確來說，筆者的實驗是運用泡茶後殘留在茶渣底下的濃茶汁，加個幾滴在250c.c.自來水裡，
神奇的魔術也一樣會發生。聽人家說：「天然ㄟ尚好。」，在魚缸水裡加上檸檬汁或茶汁，對水族生物影響其實很少，
但卻是天然環保除氯劑。只是添加的量可能隨各地的氯含量不同也有很大差翼，
這也可以利用氯測試劑來決定，您所添加的天然除氯劑到底夠不夠。

提供一個參考數據耠大家参考，
根據舊金山公共事業委員會(SFPUC San Francisco PublIc Utilities Commission)的官方資料，
在一整個浴缸(可能得先間問美國人的浴缸有多大?)的自來水中加入1000毫克(mg)的雜生素C，
可以有效的去除自来水裡的氯和氨胺，有興趣的話，大家可以試試看用來增加泡澡的

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二、除胺水質處理的副作用

水裡具有威脅性的氨與氯胺，基本上不管以藥物或是天然植物來處理，都可以獲得滿意的結果。

若真是如此圓滿，那可是皆大歡喜!

可惜隨著水質處理藥劑硫代硫酸鈉的有效發揮，有些威脅性的衍生物質，也隨之產生在您的魚缸中，也就是所謂的副作用成分。

這種抓龜走鱉的情形，在化學反應中是司空見惯的，不要聽到「化學的」就排斥它，

基本上不管「天然的」或「化學的」，其實都是化學分子所組成，只是我們需要判斷，衍生物質會不會傷害到我們的飼養生物。

前面提到被打斷的氯胺之間的化學鍵，氯胺已不存在，當然沒有毒性危害，因為它已分解成其他化合物。

但是在本化學反應中Na2S2O3+4NHCL2+5H2O→Na2SO4+4HCl+4NH3+2H+

告新我們:雖然氯胺不在了，卻產生副產物也就是大家一點都不陌生，甚至是望之卻步的氨(NH3)！

或稱之為阿摩尼亞( ammonia)，尤其自來水中氯胺濃度愈高，就需使用更多的硫代硫酸鈉去解

大家都知道水裡的氨對水中畜養的生物是有毒性的！運氣不錯的話，魚缸水質偏酸性，也就是水質的pH值較低；

例如：您養的是紅蓮燈、七彩神仙及魟魚等偏好酸性水質鱼種，而您又把水調節為中至酸性，

這時候氨分子(NH3)會換成銨離子(NH4)的化學型態存在水中。

基本上因為有銨雕子毒性很弱，因此不會對魚隻造成明顯傷害。

但是您的飼養的若是偏好鹼性水質(pH值較高)的魚種；例如:海水魚、非洲慈鲷(如:阿里、藍劍鯊、六間等)

或是您使用的水源pH值偏高(>7.8以上)，使用珊瑚底砂的環境養魚，

那麼毒性氨就非常容易保持它的續存優勢，並對魚隻存在重大威脅。

這也就是常常聽人家說，海水魚比較難養，比較會死，

就是因為一樣數量的魚隻排泄物或食量，在海水(或鹼性水質環境)裡因為pH值較高，

轉換成為高毒性氨分子的濃度較高,危險致死程度也高！

而在中至酸性的淡水環境裡，因為轉換成低毒性的銨離子(NH4+)存在,所以危險程度也低很多。

以硫代硫酸鈉為基礎的配方水溶液，即使是成熟穩定的產品與氯的最終反應，也不能減少水中氨的含量。

在加入魚缸或魚池時必須注意這些相關聯的化學變化，以及魚缸水質酸鹼度等問題，

以免造成「我不殺伯仁伯仁因我面死」的遺憾!尤其是氯胺含量高的自來水更需注意，

所以水族館的老闆們,您下次再聽到：「新水加了水質穩定劑後，魚就始死了」，

先不要懷疑是不是又是「奥客」來找碴，應該仔細想想發生了什麽固题？

常然也有可能是其他原因引起，上述氯胺可能只是造成死亡的原因之一。

反而單純以氯為殺菌劑的自來水，因為沒有氨胺，只要水源中不含過多氨氮化合物，應該不用考慮產生氨毒性的問題。

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三、多功能水質處理劑的進階發展

除氨、除氮胺，也除氨與亞硝酸的產品

針對新缸、新水，過濾硝化系統還沒成熟，容易產生高氨量的新缸；

或是除氯胺反而產生氨的這個問題，有些公司在他們的產品配方上做了「防火牆」的配套方案。

也就是改良原有產品，販售可以在除氯、氨胺之外，同時去除氨(或銨)的全套配方。

部分產品同時兼具去除亞硝酸的功能，以確保達到完全解決自來水消毒藥劑所衍生出氨的問題。

最重要的是，在新缸、新水或平常加入魚缸中，也可以單純的去除水中的氨。

中和氨氮的速度經過筆者測試，部分有效的進口及國產品，都可以在幾分鐘之內完成總氨氮量下降的功效。

下降的氨或亞硝酸在一段時間(從幾小時到幾十小時)後都會回升一些，

筆者認為應該是化學反應後的緩衝平衡關倸。

若再添加則繼續下降，且下降速度更快更持久，基本上呈現階梯式下降，

即使水質仍有些混濁，仍有效「壓制」了氨的含量。

當然有些產品只有說明上標榜除氨功能，但實際上卻效果不彰，是標準的「說明書藥效」，

其實建議水族玩家只要用氨含量測試劑稍微测試一下，產品相有沒有效就無所遁形了!

一般細菌類的生物性氨氮毒性去除處理方法，往往需要較長的幾小時到幾天時間。

較快的物理性氨氮毒性去除處理方法，是使用吸氨類濾材，

這也需要幾十分鐘以上的時間讓水體充分通過濾材。因為技術的進步，化學方式的快速反應，

也是未來針對迫切時間内除氨氮急毒性的方法之一，

可用於水質消毒劑的較完善處理、緊急急救氨中毒及協助觀赏魚運送時，

度過短期無過濾狀態的危險期等方面。

多功能性的水質穩定劑

有些產品附加功能多，除了上述配套配方外，

再融合去除重金屬或者神經鎮定與傷口修復的維他命、

含有魚體保護膜或促進魚隻產生黏液層成份等，綜合各項功能配方在市場上販售。

舉例來說，以去除重金屬能力方面，可能各位認為這並不重要，

但自來水中的重金屬是不是真的威脅到魚隻生命，不妨看看以下比較。

根據環保署飲用水水源水質標準第六條規定，銅離子含量必須低於1.0毫克/公升(ppm)。

筆者取樣自來水以分光光度計實测台北市大安區的水樣，

得出總銅離子濃度為1.62ppm,游離銅離子濃度為0.26ppm。

筆者必須先聲明，當時取樣時的自來水的室内管路為全新設後3個月，

使用管材為美亞鋼鐵304不銹鋼管及轉接頭，所以是否因此遣高出環保署之標準，應列入考慮。

實際上銅離子资料顯示(水產養殖之藥物防治：國立豪灣海洋大學水產養殖學系李國誥教授)，

在國内一般長期藥浴使用劑量為0.5-0.7ppm，筆者以某德國品牌卵圓蟲治療劑(海水魚病、白點病治療劑常含有銅的成份)，依指示後加入軟水中(德制總硬度dGh=1.0 dKh=0)，以防止高硬度抑制藥效，

再以分光光度計實測游離銅離子濃度约在0.75ppm，

算接近於國内資料使用濃度。其他品牌則曾輕測岀超過1.Oppm的高治療濃度。

水草專家 Diana Walstad所著的《 ECOLOGY of the PLANTED或AQUARIUM》中提及，

魚隻最大銅離子忍受極限是0.02ppm。而部分英國魚隻論壇也談到使用自來水幫魚缸换水，

導致飛狐食藻魚死亡或跳出缸外的「自殺事件」，經網友實測缸中銅離子濃度為0.3ppm，

而自來水則高達0.5ppm，但是英國當地的自來水公司告訴他，

銅離子含量3.0ppm以下都符合人類飲用自來水的標準！

看到這則2008年5月helenfaulkner發表在《practical fishkeeping forum》的文章,

不禁讓我感謝國內環保署為我們訂的水質第六條中斜子把關標準！

綜合以上論點，自來水水中銅離子是非常可能造成魚類的緊迫威脅與死亡的，

因為筆者也是這樣實驗自己的紅蓮燈與紅鼻剪刀，與helenfaulkner所描述的死亡狀況非常一致。

而魚病治療後水中的銅離子濃度，當然更是重大威脅，只是魚可能因為大病纏身，所以也就跳不出魚缸了！

去除水中銅離子最直接的方法就是使用吸附性濾材，例如:活性碳等。

但是既然藥劑上宣稱有除重金屬的功能，銅離子也是重金屬之一，當然要實测一下。

經筆者實驗後發現，還是有許多品牌的功效仍是「說明書藥效」，

銅離子並無明顯下降!因此還是建議慎選具備真正有效的處理劑，

有「口碑」或是店家介貂的品牌,不一定有效。

不需要用到過於貴重的儀器，以市面上的測劑進行檢測就綽綽有餘，

真正有效的水質穩定劑，不管是自來水或是含銅治療劑，應該都會讓讓銅離子非常快速降下來，

時間約在幾分鐘甚至幾十秒之内！

也可以請店家幫你測一下，或許店家賣了幾十年的水質穩定劑，到底有沒有效，老闆自己也不知道！

所以可以請消費者與店家一起來試試看，再決定您該選擇那個牌子。

品質穩定的水質穩定劑

當然很多標榜加了一堆功能的穩定劑，卻無法成為架上安定保存的商品，

常常出現新品時正常(有些新品已經不正常了)，

但短期後即岀現大量懸浮或沉澱、顏色或味道變質、腐敗臭味等問題，

這些都屬於劣質或變質產品。

因為很多藥性不只單單是加在一起就可以了，之後所發生的藥性化學反應與保存技術，

更是需要精確實驗與化學知識來解決，所以添加劑的是否能長期穩定保存，

也可作為消费者判斷的標準之一。

除此之外，近來也有標榜生態環保的非化學性水質處理劑出现，

可催化過濾活菌、微生物興水族生命的細胞活力，並安全而快速吸除硝酸和磷酸鹽、氨和亞硝酸的問題，

因為對人畜與環境無傷害性，即使過度使用下對魚隻軟體等水族生命也無負面影響。

當然!各家配方都有其特色，但是可以肯定的說，

這些多功能的水質安定處理劑，其實驗的研發成本和配方原料花費，

也就不是一般簡單成份加水、再染色的溶液可以相比的了!

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四、實際測試與觀察來選擇優良的水質穩定劑

大家認為都是「一樣的」的水質穩定劑，其實隨著科技的進步，

國內外一直都有新的附加價值被研發出來，

低功能性或者只具有「說明書說了就算」的添加劑肯定也會不斷面臨淘汰，

仍有賴包括消費者、店家與盤商的專業知識不斷提升與累積，才能監督與鞭策製造商研發出優質的好產品。

便宜不一定沒好货，可是沒效果的一定不是好货！

在選購這些水質安定劑或添加劑產品時，除了詳讀說明與功效之外，

請別忘了仔細觀察使用後的結果，

也不妨使用市售有品質的水質测試劑(不過仍需注意有效日期和正確保存方式以防测試劑變質失效)，

做點簡單的水中氯、氨濃度，或銅離子濃度是否