保持稳定的水质参数是水族养殖成功的基石，无论是对娇贵的虾类（Caridina cantonensis）的淡水系统，还是复杂的珊瑚礁水族箱。最隐蔽的威胁之一是自然蒸发。水会流失，但溶解在其中的物质——盐、矿物质、微量元素——会留在原地，导致它们的浓度逐渐但稳定地升高。自动补水系统（ATO）的出现就是为了解决这个问题，确保连续、精确地补充蒸发的水分。
水族箱自动补水：为什么控制盐度很重要？
在水族养殖中，稳定（内稳态）的原则是黄金法则。水化学成分的任何剧烈变化都会给居民带来压力。在海水甚至某些淡水系统中，控制溶解物质的浓度变得至关重要。
对于海水水族箱，盐度（Salinity）是指水中总溶解盐量（主要是氯化钠）的测量值，以千分比（ppt）或比重（S.G.）表示。大多数珊瑚和鱼类，如小丑鱼（Amphiprioninae），是狭盐性（stenohaline）的，这意味着它们只能承受非常窄的盐度范围。盐度波动会扰乱它们的渗透压平衡，迫使身体消耗大量能量来调节水分交换，从而导致疾病或死亡。
对于淡水水族箱，虽然“盐度”一词使用较少，但蒸发会导致总溶解固体（TDS）以及硬度（GH和KH）的浓度升高。这对于饲养敏感物种尤其重要，例如七彩神仙鱼（Symphysodon）或需要软水的精致水族箱植物。
- 渗透压休克：盐度急剧升高可能导致鱼类细胞脱水。
- 压力和免疫力下降：浓度持续的、即使是微小的波动也会削弱居民的免疫系统。
- 化学元素失衡：在珊瑚礁水族箱中，重要元素（钙、镁、碱度）的浓度也会升高，这可能会干扰珊瑚的钙化过程。
水蒸发如何影响水族箱的盐度：科学解释
水蒸发的物理过程简单而固定：当加热或与干燥空气接触时，纯净水分子（H₂O）会从液态转变为气态（蒸汽）。这个过程是一种自然蒸馏。
关键点：只有水会蒸发。水中绝对所有溶解的物质（盐、矿物质、重金属、有机化合物）都会留在水族箱中。它们在室温下不会蒸发。
以一个100升、盐度为35 ppt的海水水族箱为例。如果一周蒸发了5升水，水量会减少5%，但盐的总量保持不变。因此，这些盐将溶解在95升水中，导致盐度升高到35 ppt以上。如果这个过程不加以控制，盐度将持续上升，直到达到临界水平。
自动补水系统通过自动向水族箱添加纯净水（通常是反渗透纯水——RO/DI）来解决这个问题。这种纯净水会补偿H₂O的损失，从而稀释浓缩的盐分，并将总浓度恢复到原始的稳定水平。
重要的是要理解：如果使用普通自来水进行补水，自来水本身就含有溶解的盐分，这反而会加速系统中不需要物质的积累。
自动补水系统：概述和工作原理
自动补水系统（ATO）是一个自动化设备，用于维持水族箱或底缸中的恒定水位。现代ATO系统提供高可靠性和精度。
ATO系统的主要组成部分：
- 储水箱（补水容器）：储存纯净水（RO/DI）。其容量应与水族箱的蒸发速度相匹配（通常3-7天的储备量就足够了）。
- 水位传感器（感应器）：检测水位是否低于设定的标记。主要有两种类型：
- 浮球传感器：机械装置，由于可能卡住而不太可靠。
- 光学/红外传感器：电子式，更精确，对水位变化更敏感。
- 控制器（系统大脑）：接收传感器信号并控制泵的运行。通常包含安全定时器。
- 泵（水泵）：将水从储水箱泵入水族箱或底缸。应功率较低，以免导致过快的补水。
工作原理：当由于蒸发导致水位下降时，传感器（例如光学传感器）会检测到它不再浸没在水中。控制器接收到此信号并启动泵。泵一直运行，直到水位升高并且传感器再次被浸没。这样，系统就会循环工作，以毫米为单位精确地维持水位。
选择自动补水设备：需要注意什么？
选择合适的ATO系统取决于水族箱的大小、预算和所需的安全性级别。对于风险极高的珊瑚礁系统，建议使用最可靠的解决方案。
选择可靠ATO系统的标准：
1. 传感器类型和数量：
- 单传感器：适用于蒸发量低的小型淡水系统。
- 双传感器（主传感器和副传感器）：海水和大型水族箱的必备。第一个（工作）传感器控制水位，第二个（安全）传感器——位于稍高处——在第一个传感器故障或卡住时充当防溢保护。
2. 安全功能：
- 安全定时器（超时）：如果泵运行时间超过设定的时间（例如5-10分钟），控制器会自动将其关闭，假设传感器故障或溢出。
- 干运行保护：防止泵在储水箱为空时运行。
3. 泵的性能：
泵应有足够的能力将水从储水箱抽出，但又不能过快导致短时故障时发生溢出。优先选择功率可调的泵或低压直流泵。
4. 安装位置：
如果水族箱有底缸（外部技术隔间），传感器应始终安装在水位恒定的隔间中（通常是回水泵隔间）。如果没有底缸，传感器应直接安装在展示缸中，选择最不显眼的位置。
设置和校准自动补水系统以维持稳定的盐度
正确设置ATO系统可确保系统仅补充蒸发的水量，而不会损害总盐浓度。
分步校准：
1. 设置基准水位：
在安装ATO之前，必须确保水族箱的盐度（或TDS）处于理想水平。在海水水族箱中，通常为1.025 S.G.（35 ppt）。使用折光仪或电子盐度计测量盐度。
2. 放置传感器：
将传感器（或双传感器系统中的主传感器）放置在所需的水位。确保安装位置不受强水流或飞溅的影响，以免误触发泵。
3. 准备补水：
补水务必使用纯净的去离子水（RO/DI）。切勿在海水系统中使用盐水进行自动补水，这会导致盐度呈指数级增长。
4. 测试和监测：
系统启动后的最初24-48小时内，需要频繁检查盐度。如果盐度保持稳定（在海水水族箱中，在0.001 S.G.的范围内），则系统设置正确。如果盐度升高，可能表明添加的水不够纯净（含有盐分）或系统补水过少。如果盐度下降，系统可能补水过多（尽管使用双传感器时这种情况不太可能发生）。
专家建议：建议按计划进行换水（部分换水），ATO仅用于补偿蒸发，而不是在换水后补充水量。
自动补水常见问题及解决方案
即使是最先进的ATO系统也可能发生故障。大多数问题与传感器污染或机械故障有关。
问题1：系统性溢出（泵持续运行）
- 原因：浮球传感器卡住，光学传感器被藻类或盐垢覆盖，或控制器故障。
- 解决方案：定期（每周一次）擦拭传感器上的生物膜和盐垢。如果使用浮球，请确保其能自由移动。如果系统有安全定时器，请确保其已激活。
问题2：补水不足（水位下降）
- 原因：泵无法抽水（堵塞），管道中出现气泡，或补水箱已空。
- 解决方案：检查补水箱中的水位。清洁泵并检查管道。在补水箱中安装低水位传感器，以便在需要补充时收到通知。
问题3：虹吸效应
- 原因：补水管末端放置不当，导致泵停止后水继续通过虹吸原理流动。
- 解决方案：确保补水管在水族箱中的末端高于ATO储水箱的水位。使用止回阀（单向阀），但这可能会降低泵的性能。
常见问题解答：关于自动补水和盐度的常见问题解答
问：淡水水族箱需要自动补水吗？
答：虽然盐度控制不是关键，但ATO对淡水系统非常有益。它能维持稳定的水位，这对美观和过滤系统（尤其是外置过滤器）的运行很重要。最重要的是，它可以防止TDS、GH和KH浓度的升高，这对于如虾（Neocaridina davidi）或南美慈鲷等敏感物种至关重要。
问：我应该用什么水来给海水水族箱补水？
答：必须使用尽可能纯净的水，不含盐和矿物质。最好使用经过反渗透和去离子器（RO/DI）处理的水。使用自来水会导致硅酸盐、磷酸盐和其他不需要的物质积累，从而引起藻类爆发和盐度升高。
问：ATO系统应该多久启动一次？
答：补水周期越频繁、越短，对稳定性越好。理想情况下，ATO应该每天启动几次，每次添加少量水。这可以最大限度地减少进水口处的温度和密度波动。
问：自动补水可以替代换水吗？
答：不能。ATO仅补偿纯净水的蒸发。它不会去除积累的硝酸盐、磷酸盐或其他污染物。换水仍然是水族箱护理中必不可少的一部分，用于清除这些废物。
关于盐度及其对水族箱居民影响的有趣事实
生物对环境盐度的反应是它们生物学中最基本的方面之一。
- 渗透调节：能量消耗。生活在海水（高渗环境）中的鱼类会不断地通过鳃和皮肤流失水分。为了弥补这一点，它们会喝大量的水并积极排出多余的盐分。生活在淡水（低渗环境）中的鱼类则相反，它们会不断吸收水分，并通过大量排尿将其排出。这两种过程都需要大量的能量消耗。稳定的盐度可以最大限度地减少这种能量消耗。
- 广盐性冠军。大多数水族箱鱼类是狭盐性的（对变化敏感）。然而，存在一些广盐性物种，它们能够在较宽的盐度范围内生存。这包括许多胎生鱼（例如，孔雀鱼Poecilia sphenops）和一些鲶鱼。正是这些物种经常被用作研究环境适应性的指示物种。
- 盐度和密度。盐度直接影响水的密度。在海水水族箱中，高密度有助于珊瑚和无脊椎动物（如砗磲(Tridacna)）保持稳定固定。盐度的变化会影响它们附着在基质上的能力以及水中营养物质的分布。