Сейчас обсуждают

[GuzikViktor]

В этой теме хотелось бы поговорить о том, кто какой грунт использует, почему, а также кто и как его очищает

Делимся, обсуждаем

Ниже приведены различные материалы на эту тему:

ГРУНТ В АКВАРИУМЕ

Введение

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Грунт является одним из самых важных компонентов в аквариуме с растениями. С одной стороны в нем растут корни растений, с другой из него растения получают питательные вещества. Тут надо отметить, что частично растения получают их из воды (например, K, Ca, Mg должны присутствовать в воде). Особенно важно наличие питательных веществ в грунте для растений с развитой корневой системой - например, криптокорин. Если вы выращиваете элодею - то грунт вам не особо нужен.

С другой стороны грунт может играть роль буфера для изменения химических параметров воды - например, в аквариуме с африканскими цихлидами из озера Малави обычно используется грунт, имеющий в своем составе много известняка - для поддержания высокой жесткости воды.

В качестве грунта используется большое количество материалов. Здесь будут рассмотрены некоторые из них и даны рекомендации по приготовлению грунта для аквариума. Данные рекомендации не являются единственно правильными - существует много путей, ведущих к успеху и многие аквариумисты следуют своим собственным правилам.

Главным при выборе грунта является вопрос - для какого аквариума вы его собираетесь использовать; Для аквариума с рыбами, где растут пластиковые или неприхотливые растения, типа анубиасов. выбор грунта не очень важен, поскольку он служит, в основном, декоративным целям. Обычный гравий подойдет для этих целей.

Если же вы всерьез решили заняться выращиванием аквариумных растений и хвастаться голландским аквариумом (или лавры Амано не дают вам спать), то, наряду с освещением и установкой с углекислым газом, вам придется подумать и о грунте.

Грунт для аквариума с рыбами

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Если вас не интересует выращивание растений (например, вы любите пластиковые растения) или у в аквариуме растут неприхотливые растения, например, элодея, то вы можете использовать мелкий гравий в качестве грунта. Размеры частиц - около 3-5 мм. Можно использовать декоративный грунт, продающийся в аквариумном магазине. Не надо использовать мелкий песок. Он быстро забьется грязью. особенно при использовании донного фильтра. Следите, чтобы грунт не изменял химических параметров воды - избегайте мраморной крошки и подобных материалов, которые увеличат значение рН и жесткости воды. Как проверить грунт - написано ниже.

Приготовление грунта описано в соответствующем разделе.

Материалы для приготовления грунта:

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Существует много материалов, которые могут использоваться для приготовления грунта. Они различаются по своим химическим и физическим свойствам. Не все из них необходимы для успешного выращивания растений. Материалы можно разделить на основные (например, гравий, песок) и добавки (например, торфи). Добавки используются для улучшения питательности грунта и добавляются к обычному гравию. Некоторые добавки содержат в себе питательные вещества, некоторые используются для того, чтобы удерживать эти вещества, не давая вымываться им в воду. Такая способность называется CEC (cation exchange capacity) - материал способен удерживать положительные ионы (катионы) минералов - Fe, K, Zn и т.д. При этом эти вещества являются доступными для растений, которые поглощают их с помощью корневой системы. Такие материлы, как торф, обладают высокой СЕС. Гравий и песок обладают практически нулевой СЕС.

Гравий и песок

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Мелкий гравий (2-5 мм размером) является обычно основным компонентом для приготовления аквариумного грунта. Он не является источником питательных веществ для растений и не обладает способностью удерживать их (низкая СЕС). Он служит для закрепления корней растений, в качестве верхнего слоя, поверх торфа и т.д. С другой стороны, гравий позволяет питательным веществам из воды проникать внутрь, где они поглощаются корнями растений.

Мелкий песок аналогичен гравию тем, что не содержит в себе питательных веществ и плохо их удерживает. Обычно он используется в смеси с другими компонентами, например с торфом, или в качестве верхнего слоя. Мелкий песок не рекомендуется применять при использовании донного фильтра, поскольку он быстро забивается грязью и возникает опасность возникновения бескислородных зон (некоторые виды криптокорин специально выращивают в мелком песке).

Глина и латерит

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Глина представляет собою смесь различных неорганических материалов - оксидов и силикатов железа, алюминия и т.д. - с очень маленькими частицами (1-2 микрона размеров и меньше). Глина, богатая железом, имеет красный цвет. Некоторые виды глины также может содержать и много других минералов - Mn, Zn, Cu и т.д. Поскольку эти минералы нужны растениям в небольших количествах, а в больших они могут быть токсичны, то такую глину следует смешивать с торфом, гумусом и т.д., которые будут удерживать эти минералы в виде органических комплексов. Глина обладает высоким СЕС (способна хорошо удерживать питательные вещества поскольку содержит в себе отрицательные ионы, которые притягивают положительные ионы металлов и солей).

Обычно в грунт добавляется небольшое количество глины - 10-15%, хорошо перемешивая ее с песком, гравием и т.д. Для облегчения смешивания следует глину размочить до состояния мути, также можно скатывать шарики из глины и добавлять их в нижний слой грунта. В эти шарики можно добавлять удобрения. Если вы используете сухую глину в виде пудры, то работайте в маске, для предотвращения вдыхания этой пыли, которая вредна для легких. Взвесь глины делает воду мутной, поэтому используйте глину только в нижнем слое грунта, особенно если у вас есть рыбы, любящие ковыряться в грунте или вы часто пересаживаете растения. Можно использовать глину, которая используется для лепки, только следите, чтобы в ней не было добавок, облегчающих лепку - сейчас таких применяется много.

Следует избегать использования большого количества глины, содержащей алюминий, вместе с материалами, которые обладают низким значением рН, особенно торфом, поскольку при таких условиях токсичный алюминий растворяется в воде. также можно добавить немного известняка или доломита для увеличения рН.

Наряду с глиной, в аквариуме используется и латерит - красная почва из тропиков, которая состоит в основном из оксидов железа. Латерит может продаваться под различными именами - Дупларит и т.д. Обычно латерит используется в качестве нижнего слоя грунта, поскольку в нем много железа. Он обладает высокой (хотя и ниже, чем у глины или торфа СЕС)

Вместо глины иногда можно использовать наполнитель для кошачьих туалетов. Самый дешевый представляет собою глину. Следите, чтобы в нем не было никаких добавок для поглощения запаха и т.д.

Садовая земля

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Земля, которую можно накопать на огороде, представляет собой смесь глины, песка и органических компонентов. гумуса и т.д., которые служат источником питательных веществ для растений. Следует избегать применения земли (особенно в смеси с навозом или компостом), которая продается в садовых магазинах, в большом количестве. В ней слишком много питательных веществ, что приведет большой их концентрации в воде - вызывает рост водорослей, а также к активным процессам разложения в грунте, которые вам совершенно не нужны. поскольку прежде всего, выкачивают кислород из воды, а при его недостатке, начинается бескислородное гниение. Земля с высоким содержанием органики (например, из леса) имеет достаточно высокий СЕС.

Иногда в землю добавляется смесь из перегнивших листьев - для выращивания криптокорин. Интересующиеся могут найти необходимую информацию в литературе по их выращиванию. Для большинства растений это необязательно.

Компост является почти полностью органикой. Он содержит в себе много питательных веществ, но применять его надо в крайне небольших количествах или, лучше всего, не использовать. Помимо выделения в воду питательных веществ при его разложении в аквариуме образуется большое количество ядовитого для рыб аммиака

Земля. используемая для выращивания растений в горшках, содержит много торфа и органики. Она может быть использована как добавка, аналогично торфу.

Торф

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Торф представляет собою смесь частично перегнивших органических ископаемых материалов. Он очень богат органикой и гуминовыми кислотами. Торф меньше выделяет органики в воду, чем компост или земля. Он обладает высоким значением СЕС, удерживая питательные вещества. Торф используется в виде добавок к грунту или как промежуточный слой. Чтобы торф не мутил воду, используйте слой гравия или песка поверх него. Торф обладает способностью смягчать воду, уменьшая ее жесткость. Из-за повышенной кислотности, торф помогает создавать повышенную концентрацию доступного для растений железа в грунте.

Использование природного грунта

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Безусловно вы можете купить специальный грунт (особенно гравий и красивые камешки) в аквариумном магазине. Но обычно это дорого и не очень годится для аквариума с растениями, где нужен специальный грунт. Вы можете купить мешок красивых камней и использовать его потом для украшения аквариума - как верхний слой.

С другой стороны, вы можете накопать песок, гравий, землю где-нибудь в канаве или купить в садовом магазине. Природная земля отличается от продающейся в магазине гораздо меньшим количеством органики. Органика в такой земле уже перегнившая, что уменьшит время разложения грунта при запуске аквариума. Обычно земля из садового магазина используется только в малых количествах, в качестве добавок к гравию или песку. Избегайте земли, в которую уже добавлены органические удобрения - нитраты, фосфаты и т.д. Это приведет к росту водорослей в аквариуме,

Собирайте грунт в тех местах, где не застаивается вода - это уменьшит количество солей в собранном вами грунте, включая всякие соединения металлов. Поэтому не надо копать гравий возле канализационного коллектора.

Если вы собираете гравий из природного водоема, то продезинфицируйте его - в нем могут содержаться споры водорослей, бактерии и т.д. Для этого можно использовать хлорку.

Приготовление и использование земли в аквариуме

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Использование земли, в том числе в смеси с торфом, является предметом бесконечных дебатов. У некоторых ничего не получается и растения растут хуже, чем при выращивании их в простом гравии. У некоторых получается наоборот. Правильно приготовленная смесь земли с торфом, позволяет более успешно выращивать растения обладающие развитой корневой системой, например криптокорины, которые обладают ветвистой корневой системой (вытащите большой куст криптокорин из грунта и посмотрите на его корни). Растения, которые имеют корни белого цвета, что указывает на присутствие большого числа воздушных каналов, лучше растут в таком грунте, поскольку могут обеспечить поступление воздуха в грунт. С другой стороны, такие растения, как анубиасы, апоногентоны и т.д. хуже себя чувствуют в таком грунте, где воздухообмен недостаточен.

Основная ошибка, которую допускают при использовании земли, это то, что используется земля слишком богатая органикой, например, из садового магазина или компост. Земля, выкопанная из леса, не имеет такого количества органики, поэтому ее можно использовать непосредственно.

Тоже самое относится и к торфу (или смеси земли с торфом, в которой обычно меньше органики, чем в земле из магазина). Необходимо приготовить смесь земли с водой, при которой она представляет собой что-то вроде густого супа. После этого смесь процеживается через сетку, например, сетку от мух. Марля имеет слишком маленькие отверстия, аквариумный сачок вполне подойдет для этой цели. При этом отфильтровываются корни, камни и другая чистая органика. Такой отфильтрованный суп может быть использован для приготовления среднего слоя грунта. После фильтрации его можно просушить или прямо использовать. отжав из него воду, например, через марлю. Если аккуратно сверху положить верхний слой из песка или гравия, то земля не будет мутить воды.

Декомпозиция земли будет идти особенно быстро в первые несколько недель. Поэтому не торопитесь добавлять рыб в такой аквариум. Используйте несколько дешевых рыбок (данио, моллинезий) для старта нитратного цикла в аквариуме. В течение нескольких первых недель будут выделяться много нитратов и фосфатов, особенно в земле, богатой органикой, что может привести к росту водорослей. Одним из способов избежать этого является предварительное замачивание земли на три-четыре недели с последующей ее промывкой. Используемый торф будет первое время выделять много гуминовых кислот, которые понижают значение рН воды и окрашивают ее в желтоватый цвет. Следует достаточно часто сменить большое количество воды - до 80-90%. Также можно вымочить торф заранее. Все эти факторы приводят к тому, что запуск такого аквариума идет гораздо дольше, чем запуск обычного аквариума.

Если вы используете нагревательные кабеля в грунте, то особенно важно, чтобы земля не была питательной или содержала большое количество органики, например торфа. Декомпозиция будет идти слишком быстро при нагревании грунта. Не надо слишком много хорошего. Если у вас нету опыта в использовании земли, то лучше воздержаться от ее использовании вместе с кабелями

Как проверить, что грунт не увеличивает жесткости воды

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Если вы приготовляете грунт для аквариума с мягкой водой, то вам лучше проверить заранее, что грунт не увеличивает рН и жесткости воды. В противном случае, вам будет практически невозможно уменьшить значение рН. Особенно это важно, если вы копаете грунт из соседней канавы или покупаете в сомнительном месте.

Самый простой способ заключается в том, что грунт насыпается в стакан с уксусной кислотой. Если вы видите пузырьки газа, это означает, что кислота реагирует с грунтом с выделением углекислого газа, т.е. грунт содержит карбонаты и бикарбонаты (например, известняк), что вам совсем не нужно. С другой стороны, если вы содержите африканских цихлид, которые живут в жесткой воде, то вам лучше добавить материал, который будет обладать буферной способностью для поддержания значения рН на высоком уровне.

Укладка грунта в аквариуме

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Здесь описана одна из возможных схем укладки грунта в аквариуме с растениями. Данная схема не является единственно правильной (как обычно, существует множество путей к успеху), однако она проста и при соблюдении остальных условий - подкормке удобрениями, правильном освещении, использовании СО2 и, безусловно, при соблюдении нижеописанных рекомендаций, позволяет достичь успеха. Невыполнение одного из условий (освещения, СО2 и т.д.) может свести на нет все ваши усилия по выращиванию зеленого леса в аквариуме. Успешность такого метода была подтверждена как моей практикой, так многими остальными. Если основными в аквариуме являются рыбы, а растения занимают второстепенную роль, то всего этого вам делать не нужно - можно просто использовать гравий.

Предполагается, что вы не используете донный фильтр, который не рекомендуется использовать в аквариуме, предназначенном для растений, поскольку при его использовании питательные вещества будут вымываться из грунта в воду, где они будут доступны водорослям. С другой стороны, использование мелкого грунта приведет к быстрому засорению фильтра. Вариант использования такого фильтра в аквариуме с растениями описан ниже.

Грунт укладывается в три слоя:
Нижний слой - состоит из обогащенного железом латерита или обогащенного глиной гравия (можно например, использовать смесь гравия с наполнителем для кошачьих туалетов - следите, чтобы в нем не было добавок для уничтожения запаха и т.д.). Толщина слоя 3-5 см. В этот слой хорошо добавить глиняных шариков с удобрениями. Можно добавить немного смеси микроэлементов (не содержащих нитратов и фосфатов) - около 1 г на квадратный метр площади аквариума. Желательно, чтобы смесь содержала больше железа, которое должно быть в хелированном виде, иначе оно будет недоступно растениям. Не надо использовать сульфат железа, широко применяемый при подкормке садовых кустов - сульфаты будут понижать кислотность воды. Все это обеспечит питание корней растений. Если вы используете нагревательные кабеля то их надо укладывать в нижнем слое. Нагревательные кабеля не должны лежать непосредственно на дне - неравномерный нагрев стекла может привести к его растрескиванию - используйте подставки. Не кладите мелкого песка или глины, если вы используете нагревательные кабеля - это может привести к неравномерному перегреву грунта и т.д. Обязательно прочитайте про использование земли совместно с нагревательными кабелями выше
Средний слой - содержит землю с добавлением торфа (15-25% по объему). Выше написано про то какую землю можно использовать. Толщина слоя 2-3 см (не надо толще - это может привести к гниению грунта). Если земля содержит большое количество органики, то ее следует смешать с песком. В этот слой можно добавить микроэлементы и глиняных шарики. Обязательно приготовьте как следует торф и землю, о чем написано выше. Там же описаны плюсы и минусы использование такого слоя в аквариуме.
Верхний слой - 3-5 см обычного мелкого гравия, в смеси с песком. Этот слой служит для того, чтобы торф с землей не мутили воду. Тут вы можете использовать любые красивые камешки, которые вам приглянулись в магазине.

Если вы содержите рыб или улиток, которые любят копаться в грунте, например, цихлид. то такой способ укладки грунта вам вряд ли подойдет. В этом случае вам либо надо будет увеличить толщину верхнего слоя, либо выращивать растения в горшках.

Использование донного фильтра в аквариуме с растениями

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Донный фильтр (UGF, RUGF) достаточно широко применяется в рыбных аквариумах. По поводу его применения в аквариуме с растениями идут постоянные, незатихающие споры. У некоторых все хорошо растет и при использовании донного фильтра, у других ничего не получается. Безусловно, кроме присутствия или отсутствия донного фильтра в аквариуме есть множество других факторов, влияющих на рост растений. Однако, можно сказать, что применения такого фильтра имеет минус (помимо остальных минусов, которые есть у любого фильтра) тот, что питательные вещества из грунта вымываются в воду, где становятся пищей для водорослей. В аквариуме с растениями это более критично. Моя практика показала, что использование донного фильтра не приведет к лучшему или худшему росту растений, при выполнении остальных условий (свет, удобрения и т.д.). Он сделает систему более неустойчивой, т.е. если вы недосмотрели за чем-то, то водоросли появятся быстрее, чем в аквариуме без такого фильтра. Обычно приходится увеличивать толщину грунта (нижнего слоя, при укладке грунта слоями). Также надо следить, чтобы гравий не проваливался через плату фильтра, например положить сетку. К сожалению. это приводит к уменьшению эффективности работы фильтра.

Можно, отказаться от использования донного фильтра в оригинальном виде и использовать его в несколько видоизмененном виде. Используется плата от донного фильтра и две трубки. В одной вода поднимается с использованием помпы. Другая - открытая, необходимо только поставить сетку с крупными отверстиями, чтобы не заплывали рыбы. Через эту трубку засасывается вода под плату. В такой схеме прокачка воды через грунт практически не происходит (в длинном аквариуме можно сделать несколько заборных трубок).

Не следует ставить губку или фильтр на заборную трубку, поскольку по мере загрязнения вода поток воды через это отверстия будет ограничен, что приведет к прокачиванию воды через грунт.

Такая схема не обладает недостатками донного фильтра. Правда, она не осуществляет фильтрации. К достоинствам ее можно отнести:
Нижний слой воды насыщен кислородом, что уменьшает вероятность образования бескислородных областей в грунте.
Вниз поступает теплая вода из аквариума. Это приводит к более равномерной температуре в грунте. Многие растения любят держать ноги в тепле. Можно дополнительно поставить слабую грелку (5-10 Вт) для подогрева воды. Более сильная грелка будет создавать противоток воды в заборной трубке.
В заборную трубку можно вводить СО2, если вы его используете. При этом видно как пузырек старается подняться в нисходящем потоке воды и достаточно быстро растворяется. Правда, потом я отказался от такого способа из-за опасения создать воду с низким рН под грунтом при растворение СО2.
В начальный период можно закрыть заборную трубку и прокачивать воду через грунт. Это приведет к более быстрому разложению торфа и земли в начальной период запуска аквариума.

Следует отметить, что подобную систему необходимо чистить, поскольку она через какое-время начнет зарастать грязью и бактериями под платой фильтра. Это можно сделать используя щетку на длинной проволоке, которую вставляют в заборную трубку. Также можно вставить шланг, в который пустить воду из под крана, а воду из второй трубки откачивать из аквариума. Шлангом следует водить под платой фильтра для более лучшего удаления грязи. Поэтому не ставьте сетки внизу трубок, которые обычно входят в комплект таких фильтров - она будет мешать чистке.

Природные материалы для аквариумного грунта

Вопросы связанные с грунтом периодически возникают на всех сайтах посвященных аквариумистике. К большому сожалению в современной литературе посвященной аквариумам и полюдариумам эта проблема затрагивается весьма поверхностно или того хуже вся информация о грунте складывается в одну кучу и понять о чем идет речь порой бывает очень трудно (Ильин, 1968; Цирлинг, 1991; Махлин, 1998; Кассельман, 2001; Гусев, 2002 и др.). Хочу сразу отметить, что я не буду рассматривать размерность и цвет аквариумного грунта, а также использование в качестве грунта различных синтетических материалов, эта информация достаточно освещена в Интернете, в частности в статье Славы Юдакова "Грунт в аквариуме", подборку материалов также можно прочесть на сайте палюдариум.ру.

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

При всей своей кажущейся простоте, аквариумный грунт сложная многокомпонентная система. В ней можно выделить как минимум две основные составляющие: минеральную (скелетную) и органоминеральную.
Под минеральной частью следует понимать песок, гальку, гравий, крупные камни, т.е. разнообразные горные породы и минералы, искусственный материалы (стекло, керамзит, пластик и т.д.). Она используется в качестве субстрата для посадки и удержания растений, создания декоративного оформления аквариума и составляет основную массу аквариумного грунта.
Органоминеральная часть - это глинистые минералы, латерит, различные органические соединения, продукты жизнедеятельности аквариумных организмов, грунтовые препараты для усиления роста растений и др., т.е. вещества участвующие в питании растений.

Минеральная часть грунта состоит из горных пород и минералов и ее также можно разделить на части:
1) устойчивую к химическому выветриванию;
2) растворимую (неустойчивую) в водной среде (карбонаты, сульфаты, хлориды).
В качестве дополнения можно выделить токсичные или опасные природные соединения (соединения серы, мышьяка, сурьмы, ртути и др.), но если не устраивать из аквариумных декораций минералогическую выставку, то вероятность попадания таких веществ в аквариум практически сводится к нулю.

Органоминеральная часть подразделяется на глинистую (минеральную), органическую и бактериальную составляющие.

Подобные идеи постоянно витают в ряде работ но, на мой взгляд, до конца не оформлены. К примеру, если возникли какие либо проблемы в аквариумной системе, то при полной или частичной уборке аквариума мы никогда не избавляемся от грунта в целом, достаточно его промыть, удалив органоминеральную часть и минеральная часть грунта будет вновь готова к применению.

Устойчивые минералы и горные породы:

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Фото 1. Гранит Гранит сероцветный
Фото 2. Базальт Различные базальты(Камчатка). Размер образцов 10-12 см
Фото 3. Кварц Разновидности кварца: морион и "горный хрусталь"
Фото 4. Полевой шпат Калиевый полевой шпат, одна из его разновидностей "амазонит, или амазонский камень"

Минералы и горные породы, растворимые в воде:

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Фото 5. Галит и сильвин Каменная соль из Соликамского месторождения. Серые и светло-серые слои - галит NaCl, красно-бурые - сильвин KCl
Фото 6. Ангидрит Образец ангидритовой породы со следами растворения.
Побережье Камского водохранилища. Размер образца около 20 см
Фото 7. Гипс Вверху кристаллы гипса, слева "гипсовая сосулька или
лединец" это прозрачный гипс со следами растворения водой. Крупный прозрачный кристалл гипса с включениями кристаллической серы
Фото 8. Кальцит Друза кальцита, коричневый цвет кристаллам придает обильная вкрапленность гидроокислов железа
Фото 9. Кальцит Друзы кальцита с кристаллами различной формы и окраски. Размер образцов около 12-15 см
Фото 10. Арагонит От кальцита отличается шестоватой (игольчатой) формой кристаллов и более высокой степенью растворимости в воде. Это связано с особенностями кристаллической структуры минерала

Токсичные минералы:

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Фото 11. Антимонит Кристаллы антимонита Sb2S3 (сульфид сурьмы). В поверхностных условиях легко образует различные окислы и гидроокислы сурьмы
Фото 12. Сера (включения в кальците) Кристаллы серы имеют светло-желтый, темно-коричневый (примесь селена), ярко-красный (примесь мышьяка) цвет. Легко диагностируется по цвету, хрупкости и горючести. В поверхностных условиях сера окисляется с образованием серной кислоты, иногда при наличии бактерий переходит в сероводород
Фото 13. Реальгар с включениями аурипигмента Ярко-красные, оранжево-красные кристаллы реальгара As4S4, под действием света легко разрушается и окисляется. Аурипигмент As2S3. Кристаллы лимонно-желтого цвета легко разрушаются с образованием окислов мышьяка. Даже небольшое количество этих соединений может вызвать отравление водных организмов
Фото 14. Киноварь Киноварь HgS, кристаллы от ярко красного до вишнево-красного цвета. Один из наиболее устойчивых сульфидов, но часто сопровождается вторичными минералами, такими как самородная ртуть, галогениды и окислы ртути

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

В процессе взаимодействия с водой, многочисленными бактериями и гуминовыми кислотами, ряд минералов и горных пород подвергается разрушению, т.е. физическому, химическому и биологическому выветриванию или их комбинации. Интенсивность (скорость) его зависит от многих параметров, но она достаточно мала, для того чтобы обеспечить быстрорастущие растения всеми необходимыми питательными компонентами. Если минеральная часть не является собственно источником питательных веществ для растений, то и менять его необходимо лишь в том случае если он, например, надоест аквариумисту. Иное происходит с органоминеральной частью, ее значительно меньше по объему, но именно в ней интенсивно происходят различные химические и биохимические реакции. Разложение органического вещества и деятельность различных бактерий формируют разнообразные химические соединения, которые затем легко могут усваиваться растениями. Именно на эту часть грунта и направлено большинство усилий аквариумистов занимающихся выращиванием растений и разработок крупных аквариумных фирм таких как Tetra, Sera, Aquarium Pharmaceuticals и др. Достаточно вспомнить про глиняные шарики, торф, садовую землю, различные грунтовые таблетки, гранулы и питательные смеси (например, CompleteSubstrate, Crypto, ZMF Dynoplant, InitialSticks и многие др.), если в них и присутствует какой либо минеральный субстрат, то в большинстве своем, я думаю, это сделано для увеличения объема. Следовательно, самыми логичными действиями при недостатке питательных веществ будет увеличение или изменение качества органоминеральной части грунта. У здравомыслящих аквариумистов не возникает желание при недостатке питательных веществ подсыпать к растению больше песка и гальки, чтобы оно получало питание за счет растворения близлежащих пород и минералов, во всяком случае, я на это надеюсь.

Фото 15. Различные грунтовые добавки используемые для улучшения роста
и развития аквариумных растений*

Для того чтобы понять что происходит с горными породами и минералами в аквариумной среде необходимо ознакомится с процессами, протекающими в природной среде, а именно с процессами химического выветривания.

Виды и скорость химического выветривания минералов и горных пород

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Большинство минералов входящие в магматические, метаморфические и осадочные породы (за небольшим исключением) достаточно устойчивы, и если и разрушаются, то этот происходит очень медленно. Важно отчетливо представлять, что простые химические уравнения иллюстрируют только возможный ход химических реакций, но они не дают информации о скорости реакции (Ollier, 1984).
Химическое выветривание заключается в химическом взаимодействии минералов с воздухом и водой и изменении химического состава минералов и горных пород, неустойчивых в условиях земной поверхности, с образованием новых устойчивых вторичных минералов.
Химические соединения, входящие в состав горных пород, по степени растворимости и подвижности делятся на четыре группы. Первыми выщелачиваются из пород соединения хлора и серы (хлориды, сульфаты). Затем - соединения кальция с натрием, магнием и калием (карбонаты). Еще медленнее поступает в раствор кремнезем, входящий в состав силикатов, последними выносятся полуторные окислы железа и алюминия и свободный кремнезем.
При химическом выветривании наблюдаются следующие реакции: растворение, окисление, восстановление, гидролиз, карбонатизация, гидратация и хелатизация (Полынов, 1934; Страхов, 1960; Лукашев, 1963; Ollier,1984). В природе в различных химических и физических процессах участвуют живые организмы, которые могут оказывать большое влияние на характер и скорость выветривания.
Чем больше число переменных в системе, тем сложнее предсказать ход реакции, а в процессах выветривания часто число переменных бывает очень большим. Например, в реакцию простого растворения кальцита включено семь переменных даже при условии постоянных температур и давления. Более того, даже простая реакция может разделяться на несколько различных стадий. В процессе растворения кальцита выделяется четыре отдельные стадии, еще большее количество стадий выделяется в процессе изменения сложных силикатных минералов глины (Ollier,1984).

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

По данным П. Вейля (Weyl, 1958) в растворении кальцита выделяются следующие четыре стадии:

1. диссоциация кальцита на поверхности раздела между твердой частицей и жидкостью на ионы Ca2+ и CO32-, т. е. диффузия ионов Ca2+ и CO32- с этой поверхности в раствор;
2. реакция между ионами CO32-, растворенным CO2 и водой дает HCO3-. В действительности эта реакция протекает в несколько стадий:
   CO2 + H2O <=> H2CO3
   H2CO3 <=> H+ + HCO3-
   CO32- + H+ <=> HCO3-
3. если раствор находится в контакте с газовой фазой, содержащей CO2, то имеет место дополнительная реакция:
   CO2(газ) + H2O <=> CO2 (водный раствор);
4. диффузия растворенных компонентов по градиенту концентрации.

Растворимость многих веществ сильно зависит от рН. Так, например, растворимость железа при рН = 6 примерно в 100000 раз больше, чем при рН = 8.5. Очень сильное влияние оказывает рН на растворимости глинозема и кремнезема, как это показано на рисунке. При очень низких рН (меньше 4) глинозем становится более растворимым, чем кремнезем. С другой стороны, между рН 5 и 9 глинозем практически нерастворим, тогда как растворимость кремнезема постепенно увеличивается.

Растворимость кремнезема и глинозема в зависимости от pH
(Лукашев, 1963; Mason, 1966)

Первая стадия химического выветривания обычно заключается в растворении, которое может происходить в текучей воде или тонкой пленке воды, окружающей твердую частицу. Степень растворения зависит от количества воды, проходящей через поверхность частицы. Наиболее растворимы породы и минералы, сформировавшиеся в водной среде, это хлориды, сульфаты и карбонаты. Хлориды: каменная (пищевая) соль (NaCl), калийная соль (KCl) и др., они легко растворяются в воде и использовать их в качестве грунта не придет никому в голову.
Следующие по степени растворимости идут сульфаты (гипс CaSO4·2H2O, ангидрит CaSO4 и др.), самыми труднорастворимыми являются различные карбонаты (кальцит CaCO3, арагонит CaCO3, магнезит MgCO3, доломит CaMg[CO3]2, сидерит FeCO3 и др.)

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Фото 16. "Гипсовая роза" - друза кристаллов гипса сформировавшаяся в глинистых породах в степных условиях. Размер друзы около 15 см. Камень очень красив, но в аквариуме быстро разрушится, хотя особого вреда при этом не принесет. Растворимость гипса в воде несколько выше чем у кальцита, но жесткость воды не будет возрастать со слишком большой (опасной для рыб) скоростью

Фото 17-18. Арагонит
Арагонит очень часто находится в тесной ассоциации с кальцитом. Арагонит обычно генетически связан с биогенными процессами, из него состоят раковины многих моллюсков и скелеты животных, где он часто чередуется со слоями кальцита. На фото виден фрагмент раковины аммонита

Фото 19 Магнезит

Фото 20. Сидерит
FeCO3. Возможно, присуствие этого минерала в грунте будет полезно растениям, так как растворяясь, он выделяет в воду двухвалентное железо. Но для рыб избыток железа в воде вреден, так как оно легко окисляется и красно-бурый осадок Fe(OH)3 затрудняет жаберное дыхание

Окисление минералов газообразным кислородом происходит через стадию промежуточного воздействия воды, в которой сначала растворяется кислород. Воздействие окисления особенно четко фиксируется присутствием оксидов и гидроксидов железа, которые придают характерные красные и желтые окраски многим породам и минералам.

К примеру, окисление сидерита происходит так:

4FeCO3 + 6H2O + O2 => Fe(OH)3 + 4CO2

Фото 21. Бурый железняк
Это природная смесь различных окислов и гидроокислов железа

» Спойлер (нажмите, чтобы прочесть) «

Множество процессов окисления протекает под воздействием бактериальной деятельности, причем бактерии получают энергию за счет окисления железа, марганца, серы и, возможно, других элементов, включая фосфор.
Восстановление - это процесс, противоположный окислению, и обычно оно осуществляется в анаэробной обстановке в условиях застойных вод. Восстановление оксидов железа представляет собой одно из очевидных изменений; красные и желтые окраски в восстановительных условиях сменяются зелеными и серыми. Восстановление в значительной мере осуществляется бактериями; например, сульфаты - в сульфиды, а органическое вещество (гумус) восстанавливается ферментирующими бактериями.
Многие силикатные минералы содержат катионы, которые легко меняют состояние окисления, например Fе2+/Fе3+. При изменении восстановительного потенциала минералы, содержащие эти катионы, могут окисляться или восстанавливаться. Для сохранения электронейтральности кристаллической структуры в решетку должны внедриться или покинуть ее другие ионы. Это приводит к тому, что кристаллическая решетка становится неустойчивой и более восприимчивой к другим реакциям выветривания, таким как гидролиз, или к переходу в другие минералы.
Карбонатизация - это реакция ионов карбоната или бикарбоната с минералами. Карбонаты не служат конечными продуктами выветривания in situ. Однако образование карбонатов - это определенная ступень в ходе выветривания, особенно при разрушении полевых шпатов. Раствор углекислоты в воде (Н2СО3) представляет собой кислоту, присутствие которой сильно облегчает процесс обмена основаниями и является необходимым для растворения самих карбонатов.
Гидратация - это добавление воды к минералу. Например, оксиды железа могут поглощать воду и превращаться в гидратированные оксиды или гидроксиды железа. Гидратация - это важный процесс в образовании глинистых минералов, она подготавливает поверхности минералов для дальнейшего изменения путем окисления и карбонатизации и способствует более легкому изменению заряда ионов.
Хелатизация (или комплексообразование) - это образование вокруг какого-либо комплексируемого иона, обычно металла, кольцевой постройки органического вещества. Хелатизирующие агенты могут извлекать ионы из твердых веществ, обычно нерастворимых, и способствовать переносу ионов в такие условия, в которых они обычно осаждаются химическим путем.
Гидролиз - это химическое взаимодействие между минералом и водой, т.е. между ионами воды Н+ или ОН- и ионами минерала. Эта реакция происходит всюду, где минерал находится в контакте с водой. Реакции гидролиза характерны для силикатов, алюмосиликатов и ряда других минералов.
При гидролизе ионы OH- образуют с щелочными и щелочноземельными металлами легко подвижные соединения, которые выносятся из пород. Глинистые, алюминистые, железистые окисные минералы, образовавшиеся при гидролизе, труднорастворимы (каолинит, гидрослюда, диаспор, лимониты и др.). Они выносятся в виде взвеси или остаются на месте.
Живые растения и нитрифицирующие бактерии представляют собой постоянный источник ионов Н+, которые создают кислую среду и выветривают близлежащие минералы. Растения обменивают Н+ на питательные вещества и за счет удаления Н+ реакция постоянно остается несбалансированной, так что выветривание продолжается на протяжении всей жизни растения, причем фронт выветривания распространяется в стороны от границы раздела между корнем и глиной.
Только на основании общего химического состава пород и минералов нельзя судить точно о реакциях, которые могут иметь место при выветривании, так как важную роль играет кристаллическая структура минералов. Кальцит и арагонит имеют один и тот же состав - однако атомы в этих минералах распределены по-разному, в результате арагонит примерно в десять раз более растворим, чем кальцит.

Модели кристаллической структуры кальцита (А) и арагонита (В).
Черные шарики – катионы кальция, светлые треугольники – анионы CO3 (Бетехтин, 1956)

Примерно так же при выветривании глин натрий оказывается намного подвижнее калия, тогда как последний гораздо легче входит в структуры глинистых минералов, хотя и натрий и калий являются весьма подвижными элементами.

Игорь Жуков, кандидат геолого-минералогических наук.

24 апреля 2005 г.

P.S. Пост постепенно будет дополняться...

Сообщение отредактировал GuzikViktor - 15.3.2009, 14:19