精确测量水质参数是成功养鱼的基石，尤其是在专门的生物群落——海水或半咸水系统中。在众多测量仪器中，折光仪占有特殊地位，它为养鱼者提供了一种快速可靠的方法来监测水的盐度和比重。然而，该仪器的有效性直接取决于其精度，而精度又通过定期和正确的校准来保证。
本指南将详细介绍折光仪的工作原理、类型，最重要的是，它将提供一个分步校准说明，帮助您在家中获得最准确的测量结果。
用于测量盐度的折光仪：水族爱好者的完整指南
折光仪是一种光学仪器，用于测量光在液体中的折射率。由于溶解的盐分（和其他物质）会改变光穿过水体的速度，因此折射率与这些物质的浓度成正比。在水族箱中，我们使用折光仪来确定盐浓度，通常表示为盐度（PPT/PSU）或比重（Specific Gravity, SG）。
折光仪的使用已成为海水水族箱的标准，因为它比传统的比重计具有多项优势：
- 精度： 提供更精确的读数，尤其是在盐度发生微小变化时。
- 便捷性： 仅需极少量的水样（通常为1-2滴）。
- 可靠性： 不易受表面张力或气泡形成等误差的影响。
什么是盐度？为什么在水族箱中控制它很重要？
盐度是指水中总溶解盐的量。它对水生生物的渗透压调节至关重要。海洋和半咸水生物的生存取决于维持其体内液体与周围环境之间稳定的渗透压。
盐度测量单位
在水族箱中，有两种主要尺度被使用：
- 千分比（PPT 或 Parts Per Thousand）： 每1000克水中溶解的盐克数。标准海水的盐度约为35 PPT。
- PSU（Practical Salinity Units）： 实用盐度单位。这是一个现代化的尺度，在大多数情况下与 PPT 几乎相同。
- 比重（Specific Gravity, SG）： 水族箱水的密度与相同温度下纯蒸馏水的密度之比。珊瑚礁水族箱的理想范围通常是 1.024–1.026 SG。
控制的重要性： 盐度的剧烈或长期波动会导致渗透压休克，这可能导致敏感物种（如小丑鱼 Amphiprion ocellaris）或无脊椎动物死亡。
水族箱折光仪的类型：概述与比较
水族爱好者主要使用两种类型的折光仪：
1. 光学（手动）折光仪
这是最常见且经济实惠的类型。测量方法是将样品滴在玻璃棱镜上，合上盖子，然后通过目镜观察。在刻度上可以看到明暗区域的边界，该边界指示盐度。
- 优点： 价格实惠，无需电池，正确校准后可靠性高。
- 缺点： 读数主观（取决于用户的视力），需要手动校准。
2. 数字折光仪
这些仪器使用内部 LED 和传感器自动测量折射率，并在数字显示屏上显示结果。它们通常具有内置的自动温度补偿（ATC）功能，并且可以通过按一下按钮进行校准。
- 优点： 精度最高，读数误差最小，校准快速便捷，自动温度补偿。
- 缺点： 价格昂贵，需要电池。
特别注意：温度补偿（ATC）
光折射率受温度影响很大。大多数高质量的水族箱折光仪都配备了ATC（自动温度补偿）系统，该系统可以校正仪器在 10°C–30°C 范围内的样品读数。这一点至关重要，因为它允许您直接从水族箱中取样，而无需等待水冷却到室温（20°C）。
折光仪校准：精确测量的分步指南
校准是调整折光仪使其显示已知标准值的准确值的过程。没有校准，测量将毫无意义。应进行校准：
- 首次使用前。
- 长期存放后。
- 如果您怀疑读数有误（例如，仪器跌落后）。
- 在积极使用时，至少每周一次。
关键点： 海水折光仪应以零点（0 PPT）或 35 PPT 标准进行校准。禁止使用普通自来水或瓶装水进行校准，因为它们含有溶解的物质，会偏移零点。
步骤 1：准备标准液（零点）
要按 0 PPT/PSU 校准，您需要使用纯净、化学中性的水：
- 推荐： 蒸馏水或反渗透去离子（RO/DI）纯净水。确保水的温度接近环境温度或水族箱温度。
- 绝对禁止使用： 水族箱的盐水、自来水、矿泉水。
步骤 2：清洁和滴加样品
打开棱镜盖。用柔软、不起毛的布（如超细纤维布）或专用的光学擦拭布轻轻擦拭玻璃棱镜和盖子。确保表面没有盐分残留或灰尘。
在棱镜上滴加 1-2 滴 RO/DI 水。小心地合上盖子，使水均匀分布在整个表面，无气泡。
步骤 3：读取和调整
将折光仪对准明亮的灯光（但不要直视太阳）。通过目镜观察。您会看到一个带有刻度的圆形刻度盘，以及蓝色（暗）和白色（亮）区域之间的边界。
- 如果仪器显示 0 PPT/PSU（或 1.000 SG），则无需校准。
- 如果边界高于或低于零点，则需要进行调整。
步骤 4：使用校准螺丝进行调节
找到校准螺丝（通常位于棱镜附近或外壳上的橡胶盖下方）。使用小螺丝刀或专用工具，缓慢转动螺丝，直到明暗区域的边界精确地与零点（0 PPT 或 1.000 SG）对齐。
步骤 5：检查校准
擦掉棱镜和盖子上的 RO/DI 水。重新滴加新鲜的 RO/DI 水，并确保仪器稳定显示零。如果读数稳定，则折光仪已准备好使用。
如何使用折光仪正确测量水族箱水的盐度
成功校准后，测量水族箱水的盐度过程将变得快速而简单。
- 准备样品： 用滴管取少量水族箱水。
- 清洁： 确保棱镜在校准后干净且干燥。
- 滴加： 在棱镜上滴加 1-2 滴水族箱水。盖紧盖子。
- 读取： 将仪器对准光源。让样品稳定 20-30 秒，以便温度稳定（如果您使用的是带 ATC 的型号）。
- 聚焦： 使用聚焦环（如果存在）以获得最清晰的边界。
- 记录结果： 读取明暗区域边界与刻度线相交的值。
重要提示：选择刻度
许多折光仪有两个刻度：盐度（PPT）和比重（SG）。对于大多数珊瑚礁水族箱，通常以 1.024–1.026 的 SG 为参考。如果您使用的是按 PPT 校准的型号，只需使用对应表或记住 35 PPT 大约等于 1.026 SG。
使用折光仪时常见问题及解决方法
即使使用高质量的设备，水族爱好者也可能遇到不准确的情况。大多数问题都与校准或样品准备错误有关。
1. 读数不稳定或不清晰
- 原因： 盖子下有气泡，样品量不足，或样品涂抹不均匀。
- 解决方法： 小心地提起盖子并重新放下，以去除气泡。使用足够的水量覆盖整个棱镜。
2. 校准不准确
- 问题： 使用劣质水进行校准（例如，商店购买的可能含有杂质的去离子水，或旧的 RO/DI 水）。
- 解决方法： 始终使用新鲜、经过验证的蒸馏水或 RO/DI 水，确保其为 0 PPT。
3. 温度影响
- 问题： 在没有 ATC 的仪器上测量过热或过冷的样品。
- 解决方法： 如果您的折光仪没有 ATC，请始终将样品加热或冷却到仪器校准时的温度（通常为 20°C 或 68°F）。如果仪器有 ATC，请等待 30 秒使其适应。
4. 棱镜腐蚀和污染
- 问题： 盐分在棱镜或盖子上结晶，导致折射失真。
- 解决方法： 每次使用后，务必用蒸馏水彻底冲洗棱镜和盖子，并擦干。
常见问题解答：关于折光仪和盐度测量的常见问题解答
需要用盐溶液校准折光仪吗？
虽然一些制造商建议使用标准盐溶液（例如 35 PPT）进行校准，但专家强烈建议使用 RO/DI 水以零点（0 PPT）进行校准。这是因为标准盐溶液可能会随着时间而降解，或者其精度可能受到质疑，而纯净的 RO/DI 水始终是可靠的零点。
为什么折光仪和比重计的读数不同？
差异通常是由于比重计的不准确性造成的。比重计容易受到温度、表面张力和气泡等因素的影响。如果折光仪经过正确校准，其结果几乎总是更准确。请始终信任经过校准的折光仪。
我可以在淡水水族箱中使用折光仪吗？
是的，但很少需要。在淡水水族箱中，折光仪可用于精确测量半咸水水族箱的盐度（例如，用于孔雀鱼 Poecilia sphenops）或控制矿物质添加剂的水平，尽管对于一般水质参数（GH/KH）通常使用滴定测试剂。
关于盐度和折光仪的有趣事实
- 历史： 折射原理早在 17 世纪就被发现，但第一批实用折光仪出现在 19 世纪末。它们从化学和食品工业进入水族领域。
- 温度影响： 在没有 ATC 的情况下，5°C 的温差可能导致比重测量误差高达 0.001 SG，这对敏感的珊瑚来说是至关重要的。
- 光线和刻度： 光学折光仪利用全内反射现象。用户看到的明暗边界就是临界折射角，仪器将其转换为水族爱好者易于理解的测量单位。