海水水族传统上被认为是技艺的巅峰，需要对封闭生态系统中发生的生物和化学过程有深刻的理解。与淡水系统相比，淡水系统相对较快地达到稳定状态，而海水水族则需要仔细的规划和耐心的成熟过程。这个成熟过程的关键要素是氮循环，而其主要的加速器和稳定器是活石（Live Rock）。
使用活石启动海水水族箱：氮循环全指南
成功地使用活石启动海水水族箱，不仅仅是装满水和装饰。这是一个创建自给自足的生物系统，能够有效处理有机废物。活石起着核心作用，它不仅是珊瑚礁的构建材料，也是数十亿有益细菌的家园，这些细菌立即开始工作以建立氮循环。
本指南的目标是为新手和经验丰富的水族爱好者提供全面的信息，介绍如何利用活石的潜力来控制和指导氮循环，从而创建一个健康稳定的珊瑚礁系统。
海水水族箱的氮循环：理论与基础
氮循环是一个基本的生物过程，它确保水的解毒。它将鱼类、无脊椎动物的生命活动和有机物分解产生的剧毒含氮化合物转化为毒性较低的形态。
循环的三个关键阶段
循环分几个连续的阶段进行，每个阶段对珊瑚礁居民的生存都至关重要：
- 阶段 1：氨化与氨 (NH₄⁺/NH₃)。有机废物（食物、排泄物、死亡的生物）分解，形成氨 (NH₃) 和铵离子 (NH₄⁺)。氨的毒性极强，尤其是在高 pH 值的水中。
- 阶段 2：硝化与亚硝酸盐 (NO₂⁻)。特殊的需氧细菌（如Nitrosomonas属）将氨氧化成亚硝酸盐。亚硝酸盐 (NO₂⁻) 的毒性也很强，可能导致鱼类高铁血红蛋白血症。
- 阶段 3：硝化与硝酸盐 (NO₃⁻)。另一类需氧细菌（如Nitrobacter和Nitrospira）将亚硝酸盐氧化成相对安全的硝酸盐 (NO₃⁻)。
反硝化：最终阶段
在海水水族中，硝酸盐虽然比氨的危险性低，但积累起来会引起不良藻类的生长，并可能损害敏感的珊瑚。要去除它们，需要进行反硝化过程。这个过程由厌氧细菌完成，它们生活在缺氧区域，通常是深层沙床（DSB）中，或者更重要的是，在活石的多孔结构内部。它们将硝酸盐转化为气态氮，然后排出系统。
活石作为氮循环的加速器和稳定器
活石不仅仅是装饰；它是一种生物基质，被引入水族箱时已经带有细菌、微型生物和藻类的菌落。正是活石大大缩短了水族箱的启动时间。
使用活石的优势
活石的多孔结构为氮循环的各个阶段提供了理想的条件：
- 巨大的表面积：一公斤优质活石可以容纳与数十升陶瓷填料一样多的有益细菌。这确保了快速有效的硝化。
- 氧气分区：活石的多孔性创造了独特的微环境。石头的外层是好氧的（氧气含量高），Nitrosomonas和Nitrobacter在此茁壮成长。内部深层是厌氧的（氧气含量低），反硝化在此发生。
- 生物多样性来源：活石为系统带来了有益的微型生物（桡足类、端足类），它们有助于利用碎屑和有机废物，从而减轻氮循环的负担。
活石的“成熟”过程
即使是“活石”也需要经历初始的成熟（或“治疗”）阶段。在运输和添加到水族箱时，石头上的一些有机物（微生物、藻类）会死亡。这会导致最初的、通常是急剧的氨释放。这个释放过程启动了新系统中的氮循环。
使用活石启动海水水族箱的分步指南：实践操作
使用活石启动水族箱需要有条理和严格控制水质参数。以下是关键步骤。
阶段 1：准备与安装
- 水：仅使用反渗透（RO/DI）水，与优质海水盐混合，达到 1.024–1.026 SG（34–35 ppt）的盐度。
- 设备：启动过滤系统、加热器、蛋白质分离器（尽管它在启动时可能效率不高）以及最重要的造流泵。强劲的水流对于将氧气和氨输送到活石表面至关重要。
- 添加活石：将石头放置在水族箱中，创造您想要的珊瑚礁景观（水景）。建议每 4 升水使用 0.5–1 公斤活石。
阶段 2：启动循环与监测
添加活石后，将开始“治疗”和积极硝化阶段。如果活石是湿润且新鲜的，氨将在 24–48 小时内出现。
重要的监测步骤：
- 每天测试水中的氨 (NH₃)、亚硝酸盐 (NO₂⁻) 和硝酸盐 (NO₃⁻)。
- 氨峰值：通常在 3–7 天内出现。此时氨含量很高，而亚硝酸盐和硝酸盐为零。
- 亚硝酸盐峰值：当Nitrosomonas菌落增长后，氨开始下降，亚硝酸盐急剧上升（通常在 7–14 天）。
- 硝酸盐的出现：当Nitrobacter菌落激活后，亚硝酸盐开始下降，硝酸盐开始上升。
当测试结果连续三天显示氨含量为 0 ppm，亚硝酸盐含量为 0 ppm，同时硝酸盐含量可测量时，循环即被认为完成。
阶段 3：入住（首批居民）
循环稳定后，可以引入清洁工（如 Turbo 螺、寄居蟹）。在引入清洁工 1–2 周后，再以极小的数量引入第一批鱼类，最好是比较强壮的鱼类（如蓝绿海葵鱼）。
活石的维护与氮循环的维持：技巧与建议
循环完成后，活石成为主要的生物过滤器。它的健康直接影响整个系统的稳定性。
优化细菌环境
- 水流与氧气：确保有强劲的湍流，指向活石。这可以保证氧气输送到好氧细菌，并防止碎屑在石头表面积聚，从而避免成为氨的来源。
- 照明：启动阶段过强的光照可能会引起硅藻和蓝藻的爆发，它们会与硝化细菌竞争营养物质。在初期阶段，照明应适度。
- 蛋白质分离器：蛋白质分离器（泡沫分离器）是一种在有机物分解成氨之前将其去除的机械方法。其有效运行可以减轻活石生物过滤的整体负担。
硝酸盐管理
虽然活石含有反硝化作用的厌氧区，但在人口稠密的水族箱中可能不足。以下方法用于控制硝酸盐：
- 定期换水（每月 10–20%）。
- 使用化学吸附剂或颗粒状氧化铁（GFO）反应器。
- 在藻类缸中培养大型藻类（例如，Chaetomorpha linum），它们会消耗硝酸盐和磷酸盐。
海水水族箱氮循环常见问题及解决方案
即使使用活石，水族爱好者也可能遇到与氮循环失衡相关的问题。
1. 循环时间过长或“卡住”
问题：氨含量下降，但亚硝酸盐数周内仍保持高位，或循环根本不开始。
原因：初始氨源不足（如果活石在安装前已完全“治愈”），或使用了杀死细菌的药物。
解决方案：添加少量氨源（例如，一撮食物）。确保盐度、pH（应为 8.1–8.4）和温度在最佳范围内，因为Nitrobacter细菌对这些参数非常敏感。
2. 硅藻爆发（“棕色粉尘”）
问题：启动后 2–4 周出现活石和底砂上的棕色涂层。
原因：硅藻利用硅酸盐和硝酸盐，这些物质通常在活石成熟的早期阶段释放，或存在于劣质水中。
解决方案：确保使用 TDS 为零的 RO/DI 水。增加清洁螺的数量。逐渐在系统中引入磷酸盐和硅酸盐吸附剂。
3. 成熟系统中氨突然飙升
问题：在数月稳定运行后，氨含量意外出现。
原因：大型生物（鱼类或无脊椎动物）死亡、pH 值急剧下降、蛋白质分离器故障或活石上的有机物大量死亡（例如，由于突然停电）。
解决方案：立即找到并清除分解源。进行大量换水（25–30%）。添加优质的商业硝化细菌（例如，Seachem Stability）。
常见问题解答：关于使用活石启动海水水族箱和氮循环的常见问题
问：使用活石启动水族箱需要多长时间？
答：使用优质、新鲜的活石，硝化循环（氨和亚硝酸盐降至零）通常需要 2 到 4 周。然而，系统的完全成熟和硝酸盐水平的稳定可能需要 2–6 个月。
问：可以使用干石代替活石吗？
答：可以。干石（Dry Rock）不含不受欢迎的害虫，但也不含益生菌。使用干石启动需要强制添加商业细菌培养物，并且需要更长的时间（4–8 周）才能建立有效的生物过滤。
问：如果我使用活石，还需要添加氨吗？
答：通常不需要。活石含有足够量的死亡或正在死亡的有机物，可以提供初始的氨爆发。只有当您使用的是完全“治愈”的活石，并且没有检测到任何可测量的 NH₃ 水平时，才可能需要额外添加氨。
问：何时可以添加第一批珊瑚？
答：在系统完全稳定之前，不应添加珊瑚，特别是敏感的 SPS（小珊瑚）。这意味着氨为零，亚硝酸盐为零，最关键的是，硝酸盐（低于 10 ppm，最好低于 5 ppm）和磷酸盐水平稳定，并且碱度（dKH）、钙和镁参数稳定。这通常在氮循环完成后的 6–8 周内才可能发生。
关于海水水族箱氮循环和活石的有趣事实
- 硝化速度：负责将亚硝酸盐转化为硝酸盐的细菌（Nitrobacter）的繁殖和工作速度比将氨转化为亚硝酸盐的细菌（Nitrosomonas）慢得多。这就是为什么亚硝酸盐峰值通常比氨峰值持续时间更长。
- 温度依赖性：硝化细菌的最佳温度为 24–28°C。在低于 20°C 的温度下，它们的活性会急剧减慢。
- 多孔性就是生命：来自印度尼西亚或斐济的优质活石因其高多孔性和低密度而备受推崇。石头越轻，内部空腔越多，反硝化作用就越有效。
- 藻类的作用：在循环的早期阶段，当硝酸盐含量很高时，活石上的大型藻类（例如，珊瑚藻）的生长是一个积极的迹象。它们与不受欢迎的丝状藻类竞争营养物质，并通过消耗二氧化碳帮助稳定 pH 值。
在启动海水水族箱时使用活石是快速有效建立氮循环的最可靠方法。耐心、定期测试水质以及维持最佳的水流和化学条件，将确保一个简单的容器变成一个繁荣的海水珊瑚礁。