【水族箱底砂用什么好】解谜：圆筒底部沙子对过滤影响的研究！

在过去几年里，不同厚度的“底砂”越来越多地应用于水箱中。它们的使用增加了生物饲养的成功率，特别是比十多年前盛行的裸缸设定更有优势。尽管如此，很少人知道地板沙子对水族馆的成功起着重要作用的原因，很少人知道地板沙子是如何工作的。

在过去的五年里，我指出，水槽要么是人工生态系统，要么是礁石生态系统的微型板块。当然，随着生物的增加，水槽离自然界越来越近，自然界中发生的很多相互关系和反应也在水槽内发生。(大卫亚设，Northern Exposure(美国电视)，动物名言)把水箱看作人工生态系统被批评为水族环境完全是人工的，无法模仿自然。这种批评既愚蠢又不对。水箱必须模拟真实环境。否则，其中的生物就不能自由地生活。生活在水族箱里的生物不知道他们脱离了自然，水族箱内的环境也正在接近无限的自然礁石生态系统。

实际情况是，我们可以利用礁环境的材料和科学知识来解决问题，提高生物饲养技巧，将水槽变成一个非常好的焦癌世界。我们知道生物必须在一定的条件下生活，当某些条件超出范围时，例如重金属离子浓度过高时，就会出现问题。只要能找到问题的核心，我们就能解决它，继续。通过这种循环，我们可以提高对生物的理解，进行更好的饲养。

从人工生物界的角度来看，底层可能是其中最复杂的部分。底部沙层在水槽内的输入很少，但具有天然石岩生态系统的大部分功能。这些功能是通过非常复杂的物理和生物元素交互实现的，但大多数交互是不可见的，也不会被发现。如果没有这种复杂的互动，水族箱饲养将导致失败。成功水族馆的主要原因就是模拟了这种珊瑚礁岩生态系统中非常复杂的部分。

礁沉积物

沙床是由沙粒组成的。这些沙粒被定义为直径在1/16-2/16mm之间的松散沉积颗粒。直径大于2/16mm的沉积物称为砂砾，直径小于1/16mm的沉积物被定义为泥浆(Holme and McIntyre，1984年)。当然，自然界中混合着各种直径的沉积物。沉积物的定义不仅出现在地理学和生物学研究历史上，还出现在水文学领域。换句话说，我们研究的应该是没有被海浪夺走的部分。

图1 Holme McIntyre在1984年绘制的图表。

下图显示了如何对沙子粒子进行分类。图中涉及的所有沉积物都可以在礁石生态系统中找到。自然礁岩环境中的底沙可以由许多物质组成。火山岛周围海域最常见的是火山史。火山岛周围是珊瑚环礁最合适的生长场所，所以火山寺在珊瑚礁环境中最常见。珊瑚礁靠近河口或水流快的地方，因此硅沙和淡水从岛上带来的沉积物也比较多。(威廉莎士比亚、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁、珊瑚礁)当然，珊瑚礁地区也有很多碳酸钙沉积物。他们来自死珊瑚的尸体和其他具有钙化功能的生物。沉积的碳酸钙可能来自珊瑚礁地区海水中碳酸钙的沉淀物，也可能来自其他生物的骨骼，如孔虫目、贝类、钙藻和藤壶。

底砂的化学组成对生活在其中的生物没有太大影响，但对沙粒直径大小有影响。所有区域的砂粒性都是由该区域的波浪和水流决定的。沉积物的密度对粒子有一定的影响，但基本上颗粒性较小的所有沉积物都出现在水流不畅的区域。因此，珊瑚礁岛的形态对其周围的底质砂粒性有影响。一般来说，粗沙粒的沉积物发生在水流速度较高的海浪区域，细沙粒的沉积更多地出现在水流缓慢的区域。

自由状态的沉积物随着季节的变化而改变位置，在潮间带、浅水区，这种位置转换更为明显。游客们在一年中的某个时候参观某个地方的沙滩馆

光，通常6个月后，当他们再次游览该处时会发现当初迷人的沙滩不见了，取而代之的是珊瑚砂。沉积物在深水中移动相对少一些，但确实存在移动。

实际上，天然砂床的最大特点就是流动性。 任何一处的沉积物都有许多特性参数。

首先是平均直径。第二是颗粒大小分布特性。如果选取一处沉积物，测量其颗粒度，采样直径图表应反映出砂粒的直径应呈钟形曲线，在平均直径周围波动。采样测量的钟形曲线与理想的统计钟形曲线的区别反映了该处沉积物的特性。例如，在末端，曲线可能呈现低平的状态，也可能呈现又高又陡的状态。前者，反映出沉积物的种类很多，后者则反映出因波浪或水流关系沉积物种类单一的特点。后者，沉积物可能直径几乎相同，表明由于水流的作用使相同直径的沉积物一起移动，而缺少其它直径的沉积物。沉积物颗粒分选度高是强水流和强波浪的特征，而分选度低是平静水流的特征。

第三个重要参数是有机物含量。我采样的有些区域有机物含量几乎为0，而有些区域未被污染的沉积物中有机物含量也会高达总重量的20%，被污染的沉积物中有机物含量就更高了。 沉积物直径大小直接影响其中生物的生存状态。底砂生物生活在砂粒的缝隙中，缝隙太大，砂粒不固定容易移动，缝隙太小，生物移动空间受限。另外，各种直径砂粒的混合程度决定了底砂的透水性能。

很明显，自然界有许多复杂的因素决定了珊瑚礁周围的沉积效果。有机物可能来自珊瑚礁本身或临近海域，或岛屿淡水。潮汐、波浪、风暴，所有形式的能量都会传递给底砂沉积物。

海岸线的地理环境因素也会对沉积物的性质有影响。

图2 水小拍摄图像。深度165英尺。注意观察底砂上的波纹状特征和较大的沉积物。(波纹距离拍摄位置6英尺，高度超过2英尺) 该处冬季常有超过60英尺的海上风暴。该处的浅水区域几乎没有底砂，最小的直径都要6英尺。自然环境中，水流是最终决定沉积物直径的因素。

图3 水下设备拍摄的8英尺远处的平坦砂床。此照片是在巴哈马群岛珊瑚礁海域外的水下1140英尺处拍摄。这里的水流轻柔，海底尽是分选好的细白沙。

沉积物需要经过选择再加入到水族箱，而这只是沉积物形成的第一步。在自然界，沉积物是不断运动的。水族箱内沉积物的颗粒大小、分布、有机物含量随着时间都会改变。 水族箱内的底砂基本上都是白色的细钙砂。砂粒的平均直径会呈现逐步缩小的趋势。在水族箱中，由于没有足够的溶解碳酸盐，表层的钙砂会逐渐溶解甚至消失。另外，以沉积有机物为食的生物在觅食过程中也会消耗一些钙砂。有机物不断的沉淀，有些会分解变成细小颗粒状物质。这些不溶解的颗粒经常是有毒的金属离子化合物。这种沉淀颗粒非常小。所有这些因素的最终结果是导致底砂颗粒度逐渐变小。

沉积物与水

无论是自然海域还是水族箱中，有些关于沉积物和水的因素是非常重要的。第一，底砂中被动的水流基本是不可能实现的。砂粒之间的通道非常狭窄，阻碍了水流的运动，甚至可以说水流在其中根本无法运动。如果不用水泵抽水，底砂中的水流是不会运动的。与很多水族理论相反，我认为水在底砂中并不“扩散”。溶解在水中的物质可能会以水为媒介扩散，但这种扩散作用是微不足道的。

正如我们将要讨论的，除非专门设置水泵抽动底砂中的水流，否则底砂内水流运动都是由生活在其中的生物运动造成的。 有时砂床上的水流很急或有乱流。急流可以使砂床表层下一英寸深的海水发生移动，但不能形成层流。无论怎样，在底砂和水体之间都有水体交换的情况发生。水族箱内，即使有再大的造流设备，但由于底砂并不是真正的流动，因此，底砂层内的海水与底砂之上的自由海水也只有一点点交换而已。 这样水族箱内的海水被分成两部分，底砂外的海水和底砂中的海水。

这对于水族箱中的底砂功能非常重要。由于细菌的存在，根据底砂中气体扩散的情况可分为几层。一般根据氧气的溶解量分为有氧层（aerobic）、缺氧层（anaerobic）和无氧层（anoxic）。有氧层中氧气的含量达到或接近自由水体中的氧气含量。缺氧层有少量氧气溶解，大部分氧气被有氧层中的细菌消耗。无氧层没有溶解的自由氧气存在，是反氧化反应层。 如果底砂内没有生命，也就无所谓分层的概念了。这种分层是根据细菌、微生物、底砂动物的活动进行的。

由于这些生物的新陈代谢，消耗了溶解氧，底砂内所有的溶解氧会很快的消失，导致无氧层的出现，那里是只是细菌的乐园。氧气从自由海水向底砂内海水扩散，但这种扩散速度是非常慢的。在没有底砂生物出没的底砂中，有氧层和缺氧层厚度只有百分之几英寸，无氧层几乎延伸到砂床表面。这种底砂状况一般在有机物浓度极高或有毒金属物质堆积的沉积层出现，这种沉积层中缺少生命。这些区域一般是被污染的海域，但原本不应该是这样的。有些海域这种情况会自然发生，也许是大自然对人类污染效果的最佳模拟。

=完=

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