海水水族箱盐度自动调节系统（一）

引入生物养殖对科学教育的益处甚多，因此近年学界大力推行有机种植、水耕种植及鱼菜共生等多种有关生物养殖的教学活动。其中海洋生物的养殖于教学的广度及深度比其他例子有不少优胜之处，海洋中复杂的环境参数以及极多样的生物种类，提供丰富的教学题材及不同的可能性让学生应用知识及技能。

海洋生态水族箱就如同一个小型海洋，首要条件当然是要模拟海水一样的水质。海水中的化学成分复杂，各参数必须维持稳定才能好好养殖生物，这次就让我们由最基础的盐度开始了解海洋生态的科学。

海水的基础—盐浓度

海水中含有超过 90 种化学物质及元素，当中包括不同的盐，其中大部分是氯化钠（即我们日常的食盐）。所有天然海水的盐浓度均非常接近， 1 升海水有约 35 克的盐溶于其中，绝大部分的海洋生物都需于接近这个盐浓度的水中生活。

图中为光学盐度计，光线通过不同浓度的液体时会有不同的折射率，通过比较折光度就能得出液体的浓度（盐度）。

盐度单位大不同

盐度可以用不同方式来表达，其中常用例子有：

1. ppt – parts per thousand 的意思，即盐在溶液中占千份之几的分量。

• 1 升水的重量 = 1,000克
• 1,000 克海水内约有 35 克的盐，天然海水盐度约为 35ppt。

2. 以比重 specific gravity 来表达，即以纯水作为标准，比较盐溶液与纯水密度的差别。

• 天然海水的密度是淡水密度的 1.022 至 1.023，也是天然海水的比重约为 1.022 – 1.023（比重不设单位）。

盐度大变身

我们为水族箱的生物制作人工海水时当然以 35ppt 为大前题，基本的方法就是以每 1 升水中溶入 35 克人工海盐为标准。混和好的人工海水必须再以测量盐度的工具确认盐度，才可放进我们的小型海洋当中，以下为其中两种常见的测量工具，分别是玻璃管状的海水比重计和光学盐度计。

水的密度愈高，浮力愈大，当图中海水比重计箭咀所指的标示刚好浮于水面，人工海水的盐度约为35ppt。

调好人工海水的盐度加进水族箱后并非就一劳永逸，因为海水的盐度时时刻刻也在改变当中。最大的主因是水族箱中的水会蒸发，当中只有水分子会变成水蒸气离开水族箱，人工海水的盐度就会一直上升。海洋生态水族箱其中一个最主要的日常维护就是要加入淡水，以补充流失的水分，避免水中的盐度过高。每天监测盐度是必须的，但上述的工具有准确度欠佳或步骤繁复的问题，所以便需要一个更准确及便利的盐度测量工具。

盐度传感器及数据分析界面

其中一种效能最好的盐度测量工具是以溶液的导电率测量的传感器，拥有高准确度及简单的测量过程，能大大减低误差及节省每天测量的工作量。

盐度传感器的运作原理

液体的导电能力受溶解物质的多少所影响，因为液体依赖当中的离子传导电流，所以离子愈多（即溶解物质愈多）导电能力就愈高。

盐度传感器的运作原理就是利用两个分离的电极，当传感器的两个电极放进液体中，液体内的离子就会令电流通，只要量度电流的大少，就能得出该溶液的盐浓度。

以导电率测量盐度的传感器必须要处理两个其他因素，温度的影响及电解的问题。因为热能会增加离子的动能，从而令导电能力增加，所以同一盐度的溶液于不同温度下的导电率会有所不同，因此会影响盐度传感器的准确度。拥有温度自动校正功能的传感器，就能代替人工计算温度对导电率影响的步骤，省却不少时间。

Vernier 公司的盐度传感器，利用溶解物质愈多液体导电率愈高的原理测量盐度，此款更带有温度自动校正的功能，于不同水温的情况下亦可有准确的读数。

可配合不同传感器的连接界面，能利用蓝牙与流动装置连接。

另外，当电流于溶液中流通，正离子会被吸向负电极，而负离子即会被吸向正电极，这个过程正正就是溶液的电解。正负离子分别于两个电极积聚，最终会改变溶液中的化学成分。盐度传感器会运用可变电极的原理避免上述的情况发生，传感器的两个电极会不断对调极性，这令正负离子于不同时间会向相反的方向迁移，这就可以避免溶液被电解的问题。

注：测量原理的详细介绍可到以下网址。
https://www.vernier.com/files/manuals/sal-bta.pdf