專利名稱：人造海水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備人造海水的組合物，人造海水用于飼養(yǎng)和養(yǎng)殖生活在海水中的動(dòng)物和植物。
當(dāng)人們要飼養(yǎng)和養(yǎng)殖海洋生物，或研究例如其生態(tài)學(xué)等問題時(shí)，無疑需要用天然海水。然而，近年來由于各種環(huán)境污染的蔓延，人們意識(shí)到許多原來在海水中并不存在的物質(zhì)，現(xiàn)在已在天然海水中發(fā)現(xiàn)，而且海水成分的比例可能改變。因此，現(xiàn)在用這樣的天然海水飼養(yǎng)和養(yǎng)殖海洋生物，并不一定合適。另一方面，在封閉環(huán)境中，如水槽中長(zhǎng)時(shí)間飼養(yǎng)和研究海洋生物時(shí)，可能出現(xiàn)例如海水pH值改變和發(fā)生疾病等問題，因此，需要不斷更換新鮮海水。然而，也有時(shí)會(huì)由于惡劣的氣候，使天然海水的收集受到阻撓，或由于離海遙遠(yuǎn)難以獲得天然海水。在這些情況下，與天然海水組成相似的人造海水就可以代替天然海水用于處置海洋生物，這種人造海水正在日益普及。
天然海水約含35克/公斤的各種無機(jī)鹽類。在1升天然海水中無機(jī)鹽的主要元素組成示于表1。
表1天然海水的主要元素組成元素克／升鈉8-13鎂0.9-1.6鈣0.3-0.5鉀0.3-0.5氯15-24硫0.7-1.2溴0.04-0.08碳0.02-0.04(KaiyoKansokuShishinsho，p.145，氣象局編輯NihonKaiyoGakkai，Tokyo，1990)
上述元素中，硫主要以磺酸根離子形式存在，碳主要以碳酸根離子形式存在。除了這些元素外，眾所周知，天然海水還含一些次要元素成分，如鋰，鍶，鋇，鈦，鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅和鋁等金屬離子。還有銨離子以及由硼、碘和氟衍生的一些陰離子。
因此，至今已制成的用于飼養(yǎng)海洋生物的人造海水，具有與天然海水盡可能相似的組成。
用于制備人造海水的組合物，通常制成粉末狀、顆粒狀或液狀，在使用前將其溶于水中或用水稀釋。然而，當(dāng)用于在封閉環(huán)境(如水槽)中飼養(yǎng)生物體時(shí)，已發(fā)生一些問題表現(xiàn)出水質(zhì)不穩(wěn)定，例如pH值的迅速變化，缺乏溶解氧，以及比重與天然海水有一些差異，此外，還容易發(fā)生疾病。
在這些問題中，最重要的是pH值的變化(這是由于人造海水缺乏緩沖能力之故)以及發(fā)生疾病。因此，缺乏緩沖能力是導(dǎo)致人造海水pH值降低的一個(gè)因素。而pH值的降低是由漂流在水中的飼料殘余物和海洋生物排泄物產(chǎn)生的有機(jī)酸和亞硝酸引起的。pH值的降低是排出物和飼料殘余物的微生物分解受到抑止的原因，此外，也是發(fā)生疾病的原因。從時(shí)間、勞力以及經(jīng)濟(jì)角度考慮，為維持養(yǎng)殖環(huán)境，適應(yīng)水質(zhì)的變化而頻繁更換人造海水，并不是一個(gè)明智的辦法。
因?yàn)橹两袼玫娜嗽旌Ｋ嬖谏鲜鲈S多問題，本發(fā)明人試圖解決這些問題，開發(fā)了一種用于制備更適于用于飼養(yǎng)、養(yǎng)殖和研究海洋生物的人造海水的組合物。
結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，加入適量的硼化合物，如硼酸或硼酸鹽，即可以提高緩沖能力和抑止pH變化，從而改善傳統(tǒng)人造海水的缺點(diǎn)。加入硼化合物對(duì)減少海洋生物的發(fā)病也是有效的?；谶@些發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明涉及制備人造海水的組合物，其中含一種或多種硼化合物。本發(fā)明還提供提高傳統(tǒng)人造海水的pH值穩(wěn)定性的方法。
根據(jù)本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物是在基本電解質(zhì)混合物中加入一種或多種硼化合物以模擬天然海水來制備的。作為天然海水的次要成分之一，硼的含量為0.00445克/公斤[KaiyogakaKoza6，Ed.bySumioHoribe，TokyoDaigakuSkuppankai，P.59(1975)]，假定海洋海水的比重為1.02到1.031[BunsekiKagakuJiten(VortarodeAnalizaKemio)lstEd，P.297(1971)Kyoritsushuppan，Tokyo]，上述含量相當(dāng)濃度為約0.00046W/V%。
我們用原子吸收分光光度法分析了傳統(tǒng)的商售人造海水的硼含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)、大多數(shù)已分析的傳統(tǒng)人造海水的硼含量幾乎和天然海水相同，至于含量較高的人造海水，硼含量至多達(dá)到那些污染了構(gòu)成組合物的各種無機(jī)鹽的硼化合物的量。(見表2)
表2商售的人造海水的硼含量人造海水硼(％)A0.001C0.00057D0.0011E0.0004F0.0004G0.0002(由原子吸收分光光度法測(cè)得)
根據(jù)本發(fā)明的人造海水，與傳統(tǒng)的人造海水相比較，其特征在于，有意向其中加入很大量的硼。
這樣，本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物包含電解質(zhì)混合物，將其溶解在適量水中，可形成其組成為模擬天然海水的水溶液，所不同的是本發(fā)明的組合物含有一種或多種硼化合物，其硼總濃度的范圍按硼計(jì)算為0.002-0.05W/V%，優(yōu)選的是0.005-0.02W/V%，特別優(yōu)選的是0.005-0.01W/V%?！澳M天然海水”一詞，意指所制的人造海水的主要元素組成基本上在表1中所示的天然海水的主要元素組成范圍內(nèi)，更為優(yōu)選的是指，所制成人造海水的次要元素組成也和天然海水的次要元素組成相似。
因此，本發(fā)明的組合物的構(gòu)成為當(dāng)用本發(fā)明的組合物制備人造海水時(shí)，將含有一種或多種硼化合物，硼化合物的總量以硼計(jì)算為0.002-0.05W/V%，優(yōu)選是由0.05-0.02W/V%，特別優(yōu)選由0.05-0.01W/V%。
本發(fā)明還提供硼含量低于0.002W/V%的傳統(tǒng)人造海水的pH值穩(wěn)定性的方法，該方法包括在上述人造海水中加入一種或多種硼化合物，加入量要使得以硼計(jì)算的硼總濃度達(dá)到0.002-0.05W/V%范圍內(nèi)，優(yōu)選是由0.005-0.02W/V%，更優(yōu)選的是0.005-0.01W/V%。
本發(fā)明還提供了在人造海水中飼養(yǎng)和養(yǎng)殖海洋生物的方法，其特征在于，使用的人造海水中含有一種或多種硼化合物，以硼計(jì)算的硼化合物總濃度在0.002-0.05W/V%范圍內(nèi)，優(yōu)選是由0.005-0.02W/V%，更為優(yōu)選的是由0.005-0.01W/V%。
可以方便地用來制備本發(fā)明的用于制備人造海水組合物的硼化合物有，硼酸、硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸鋰、硼酸銨和硼酸錳等。當(dāng)制備人造海水時(shí)將這些硼化合物中的一種或多種加入其中，加入量要使以硼計(jì)算的硼化合物總濃度在上述的濃度范圍內(nèi)。
本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物中，除硼外，還可含有上述的無機(jī)離子例如，以氯化鈉，氯化鉀，溴化鈉、溴化鉀、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉、碳酸鈉和硫酸鎂等形式存在的無機(jī)離子，還可含有其它例如以無機(jī)鹽形式存在的次要成分。這些鹽類在組合物中的含量應(yīng)適當(dāng)，使將組合物溶于水中時(shí)，所得到的水溶液的成分以及各自的濃度盡可能地接近天然海水。
當(dāng)制備的人造海水主要用于研究海洋生物時(shí)，根據(jù)不同的目的，其中可以含有其它鹽類和次要成分或試劑，或其鹽類濃度可以有別于天然海水的鹽類濃度。
根據(jù)本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物可以呈任何方便形式以用于構(gòu)成人造海水的組合物，例如粉末狀、顆粒狀和片狀。在制備中，任何用于諸如醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)化學(xué)品等方面的簡(jiǎn)便方法都可以使用。盡管粉末十分易溶于水以制備人造海水，但顆粒狀形式也可以利用，以防止細(xì)粉末飛散。
根據(jù)本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物，優(yōu)選裝在防濕容器中，例如優(yōu)選使用由諸如聚乙烯、聚丙烯等防濕合成樹脂或鋁層壓的這些樹脂制成的袋子。雖然也可以使用金屬容器，但這時(shí)希望在容器的內(nèi)表面涂以例如合成樹脂，以免痕量的金屬污染物進(jìn)入。
下面將會(huì)看到，根據(jù)本發(fā)明的組合物制成的人造海水緩沖能力強(qiáng)，并且無毒，可以抑止海洋生物中疾病的發(fā)生。因此，可以有利地用于飼養(yǎng)和養(yǎng)殖海洋動(dòng)植物，或用于研究它們的生態(tài)等。
在下面的檢測(cè)和實(shí)施例中將詳細(xì)地討論本發(fā)明，并以檢測(cè)證實(shí)其效果。然而，這樣做的唯一目的是為了說明本發(fā)明，因此，不應(yīng)該看作是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
檢測(cè)由本發(fā)明的用于制備人造海水的組合物所制成的人造海水對(duì)海洋生物的毒性，采用如下討論的海膽受精/發(fā)育過程的生物測(cè)定來檢測(cè)。使用海膽的受精/發(fā)育過程作為標(biāo)準(zhǔn)的生物測(cè)定是由Kobayashi等報(bào)導(dǎo)的[SeitaiKagaku，18∶1-7(1986)]。
另一方面，Kubo等人[J.Antibact，AntifungAgents，12∶551-559(1984)]提到，在海膽卵的受精/發(fā)育和海洋魚類之間對(duì)毒劑的耐受性存在相互關(guān)系，而且盡管試劑之間敏感度不同，但觀察到試劑對(duì)魚類的毒性比對(duì)海膽卵的受精/發(fā)育毒性低。因此，本發(fā)明人利用采用海膽受精/發(fā)育過程的生物測(cè)定作為對(duì)人造海水毒性的估測(cè)。
檢測(cè)1硼對(duì)海膽受精/發(fā)育的影響。
制備了其組成接近于上述天然海水的主要元素組成的基本人造海水，然后又制備了含不同濃度硼的人造海水?；趯?duì)紫海膽的受精/發(fā)育的影響的觀察，用生物測(cè)定估測(cè)了最適宜的硼的濃度。
用于檢測(cè)的紫海膽是在日本兵庫(kù)縣的Awaji島的淺海中采集到的。將紫海膽用含不同的硼濃度的海水制成200卵/10ml的懸浮液的形式，受精是通過加入一滴經(jīng)適量海水稀釋的精子細(xì)胞完成的。受精后十分鐘，用顯微鏡觀察受精膜形成的比率，并將其定義為受精率。此外，受精后使其在室溫下保持24小時(shí)，然后用顯微鏡觀察長(zhǎng)腕幼蟲從受精卵的發(fā)育，并將此定義為紫海膽的發(fā)育率。
表3表示硼濃度和相應(yīng)的受精/發(fā)育率。直到加入0.05W/V%硼前，對(duì)受精末有任何影響。加入硼直到0.01W/V%時(shí)，也未觀察到長(zhǎng)腕幼蟲發(fā)育的任何影響，而加入硼達(dá)0.02W/V%時(shí)發(fā)育率降低10%，加入0.05W/V%時(shí)則未觀察到發(fā)育。
另一檢測(cè)是用紅海膽以相同方法進(jìn)行。所得結(jié)果基本和由紫海膽的結(jié)果相同。
因此，已知，在以硼計(jì)算的總濃度不高于0.02W/V%時(shí)，硼化合物對(duì)海膽的受精/發(fā)育無毒性，此外，考慮到同海膽相比，魚類的耐毒性要高，所以估計(jì)，對(duì)某些海洋生物來說，即使在人造海水中以硼計(jì)算硼化物的總濃度為0.05W/V%，硼化合物也是無毒的。
檢測(cè)2對(duì)下面實(shí)施例1和2制備的人造海水1和2，以檢測(cè)1中討論的相同的方法進(jìn)行生物測(cè)定以評(píng)估毒性。商售的人造海水(a)用作對(duì)照。
結(jié)果見表4，就受精率來說，三種人造海水和天然海水相等。然而，用商售的人造海水(a)，則未觀察到長(zhǎng)腕幼蟲的發(fā)育，而用人造海水1和2，觀察到幾乎和天然海水相同的長(zhǎng)腕幼蟲發(fā)育率。
表4對(duì)紅海膽受精/發(fā)育的影響海水受精比發(fā)育比(％)(％)人造海水110098人造海水29999天然海水10098對(duì)照(a)950
因此，用本發(fā)明組合物制備的人造海水是無毒的。
檢測(cè)3將在下面討論的實(shí)施例2制成的全部組合物放入含50升脫離子水的水槽中，充分混合以制備人造海水2。保持水溫在25℃，并吹入空氣，將25條藍(lán)珊瑚魚養(yǎng)于水槽中，觀察人造海水的pH值隨時(shí)間的變化，以及藍(lán)珊瑚魚的存活率。使用將毒性調(diào)到大致相等后的商售人造海水(a)作對(duì)照。
結(jié)果示于表5，在兩周的觀察期內(nèi)，養(yǎng)有魚的對(duì)照人造海水(a)的pH值從9.0降至7.5，而養(yǎng)有魚的人造海水2的pH值，僅有稍微的變化，即從8.3降至8.0。
而且，如表6所示，與對(duì)照的人造海水(a)相比，藍(lán)珊瑚魚在人造海水2中的存活率要高。此外，在對(duì)照的人造海水(a)中飼養(yǎng)1周，觀察到藍(lán)珊瑚魚發(fā)生白斑病。而養(yǎng)在人造海水2中的藍(lán)珊瑚魚則未觀察到任何白斑病的發(fā)生。
因此，已經(jīng)證明，根據(jù)本發(fā)明用于制備人造海水的組合物，可以有利地用于制備人造海水以飼養(yǎng)、養(yǎng)殖或研究海洋生物。
實(shí)施例1將20克硼酸、10克硼酸鈉、1000克氯化鈉、500克氯化鎂、70克氯化鈣、4克溴化鈉、35克氯化鉀、1克碳酸氫鈉、180克磺酸鈉和52毫克次要元素成分的粉狀混合物(粉狀混合物含10克氯化鋰、40毫克四氯化鈦、9毫克氯化錳、48毫克氯化鐵、80毫克氯化鋅、200毫克鉬酸銨和21毫克鎢酸鈉)經(jīng)充分混合，將混合物裝入聚乙烯袋中。
為制備人造海水，將該組合物溶入脫離子水中，使溶液體積達(dá)到50升。
實(shí)施例2將6克硼酸、2克硼酸鈉、1000克氯化鈉、500克氯化鎂、70克氯化鈣、4克溴化鈉和52毫克的次要元素成分的粉末混合物(粉狀混合物含10克氯化鋰、40毫克四氯化鈦、9毫克氯化錳、48毫克氯化鐵、80毫克氯化鋅、200毫克鉬酸銨和21毫克鎢酸鈉)經(jīng)充分混合，然后將混合物裝入聚乙烯袋中(試劑A)。另外，將35克氯化鉀、10克碳酸氫鈉和180克硫酸鈉經(jīng)充分混合，混合物裝入另一聚乙烯袋中(試劑B)。
為制備人造海水，將兩種試劑同時(shí)各自溶入脫離子水中，制成體積為50升的溶液。
實(shí)施例3將20克硼酸、10克硼酸鉀、1000克氯化鈉、500克氯化鎂、70克氯化鈣、4克溴化鈉、35克氯化鉀、5克碳酸氫鈉、180克硫酸鈉和52毫克次要元素成分的粉狀混合物(粉狀混合物含10克氯化鋰、40毫克四氯化鈦、9毫克氯化錳、48毫克氯化鐵、80毫克氯化鋅、200毫克鉬酸銨和21毫克鎢酸鈉)經(jīng)充分混合，然后將混合物裝入聚乙烯袋中。
為制備人造海水，將上述組合物溶于脫離子水中，制成50升的溶液。
權(quán)利要求
1.用于制備含有電解質(zhì)混合物的人造海水的組合物，此組合物溶于適量水中，可形成模擬天然海水組成的水溶液，所不同的是，此組合物含一種或多種硼化合物，以硼計(jì)算的硼總濃度在0.002-0.05W/V%之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其特征在于，組合物中含有下列化合物中的一種或多種作為上述一種或多種硼化合物源硼酸、硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸錳、硼酸鋰和硼酸鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中，所述組合物呈粉末狀、顆粒狀或片狀形式。
4.提高人造海水pH值穩(wěn)定性的方法，包括在上述人造海水中加入一種或多種硼化合物，其加入量使硼的總濃度為0.002-0.05W/V%之間。
5.在人造海水中飼養(yǎng)和養(yǎng)殖海洋生物的方法，其特征在于，所述人造海水含一種或多種硼化合物，以硼計(jì)算的硼總濃度為0.002-0.05W/V%范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了改進(jìn)的人造海水，以及制備此種人造海水的組合物。上述的用于制備人造海水的組合物由電解質(zhì)混合物構(gòu)成，當(dāng)將此組合物溶于適量水中時(shí)，可形成模擬天然海水組成的水溶液。所不同于天然海水的是它含有一種或多種硼化合物，以硼計(jì)算的硼總濃度應(yīng)在0.002到0.05W/V％之間。本發(fā)明還提供了通過加入一種或多種硼化合物以提高人造海水pH值穩(wěn)定性的方法。
文檔編號(hào)C02F1/00GK1080809SQ9310765
公開日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1993年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月30日
發(fā)明者牛尾和道, 木下貴一 申請(qǐng)人:千壽制藥株式會(huì)社