专利名称：生产水族箱或公园池塘水的试剂和方法
技术领域：
本发明涉及一种用不利于生物的有害水，生产出对生物有利的接近天然养殖水，尤其是用于水族箱和公园池塘水的试剂和方法。
在水族箱或水生动物的养殖池，自从约30年以来都习惯用淡水定期置换部分或全部养殖水的规则，由此减少养殖水相对于水置换速率的负荷。
由于淡水很纯，所以淡水如天然泉水、雨水和自来水或饮用水的来源非常重要。
然而，当使用自来水或饮用水作为水族箱的淡水时，由于自来水和饮用水是考虑到人类的生活用水，所以需要在当地水厂特殊净化，所以将它用于水族箱时会产生一些问题。由于饮用水法规所规定的一些特殊特性，使饮用水在以下方面明显区别于天然水、生物活性水-它几乎不含病菌；-它不含或只含微不足道的有机物；-它含有对人体完全无害而对水生生物有很高毒性的非配合的重金属；-它经常与消毒剂、杀菌剂如氯或其它活性氯化合物相混合，以便确保直到最后用户的饮用水的卫生特性；-Ca∶Mg比例经常太高，并且经常不含镁离子；-在内陆地区，碘含量极低；-由此存在氯和活性氯化合物，氧化还原特性在强氧化区域；-由于上述特性，尤其是缺乏有机物，很容易侵蚀鱼和其它水生生物的感觉粘膜。
根据所有上述特征可以得出，由于自来水或饮用水的水质很纯，公认地通过水的置换，自来水或饮用水非常适于改善用量很大的养殖水的水质，但是由于上述一系列不利因素，它本身非常有利的因素变得无效甚至相反了。
根据DE-22 21 545，已知借助于有效合成添加剂，可消除或解决自来水或饮用水的主要水生生物问题。
-通过硫代硫酸钠的还原，可解决氯或活性氯化合物的问题。
-通过与合成配合剂，例如乙二胺四乙酸(EDTA)的配合，可除去重金属。
-通过添加聚乙烯吡咯烷酮类，可改善自来水的侵蚀性能。
-添加维他命B1，已经证明维他命B1可用作抗应变组分。
用这些建议的处理剂可处理、改善或消除自来水或饮用水中的严重不利因素，但是处理剂的加入，会在几乎天然养殖系统中引入新的非天然物质，目前还不能准确地知道它们对生物生长过程的影响。
这些合成组合的生物可分解性通常由于其异生性质(生物不适合)被延缓或者就不发生。
众所周知，EDTA和类似化合物以及聚乙烯吡咯烷酮根本就不会分解或者分解地非常缓慢。当使用硫代硫酸钠作为抗氯剂时，根据化学反应，另外又生成了多硫烷-多磺酸，如连四硫酸盐、S4O62-和其它反应产物，它们对生物生长过程的作用还不可得知。连四硫酸盐和其配合产物是生物不合适的潜在的有害物质。
总之，从化学的角度看，公认可满意地解决DE-22 21 545所述的问题，但是，这些化学物质对水族箱小生态系统和其它养殖系统中生物的影响还不得而知，最初认为它们的性质是不确定的。
采用本发明，可解决或克服上述所有使用自来水或饮用水作生物养殖系统置换水带来的问题，而不会在养殖系统，如水族箱中引入新的生物或生态不合适物。
令人惊奇的是，不使用上述合成化合物，而仅使用天然存在的，或在生物体天然体系(蔬菜和动物组织以及微生物)中产生的材料或化合物，就可以解决采用新鲜自来水或饮用水出现的问题。
部分这些材料是新陈代谢的产物，作为生物产生和分解过程的结果，以稳定的状态和浓度出现在天然水系中的。
如果为了消除使用新鲜自来水带来的有利影响，使用本发明所述的天然物质，所有上述用新鲜自来水作养殖系统置换水的有利效果都可保持，并由此消除水置换可能带来的不利因素。
在将天然添加剂加到新鲜水发生化学反应之后，无用的物质和随后的产物都是可生物分解的并且不会带来任何问题的化合物。
除了可消除有害因素以外，所添加的天然化合物本身或其反应分解产物，还会给生态系统如水族箱中进一步带来积极效果。
根据本发明提出的处理不利于生物-生态系统的自来水或饮用水的方案，其总的积极效果也令专家惊奇。首先，通过使用天然活性物质，可将消毒过的、侵蚀性的自来水或饮用水变成几乎天然的适于生物养殖的水，此外，还可引入有用因素或以生物方法产生有利因素。
下面，根据淡水用于养殖系统存在的问题，描述本发明解决该问题的技术方案。
氯和其它活性氯化合物的天然还原剂为此，可使用所有本身无毒、能生物分解且相对氯和其它活性氯化合物，如氯胺、二氧化氯等等呈现还原作用的天然物质。其例子包括-还原羧酸类及其盐类，例如甲酸和草酸；-带有醛基的天然还原化合物，例如醛糖类、糖醛酸类例如赤藓糖、苏糖、阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、葡糖醛酸、甘露糖醛酸和半乳糖醛酸；-含有硫醚和巯基的化合物，例如甲硫氨酸、半胱氨酸、谷胱甘酞和D-青霉胺；-天然还原剂的衍生物，如抗坏血酸、单宁酸和鞣酸类。
所用的浓度取决于按化学计算量预计的氧化剂(氯和活性氯化合物)浓度，其浓度范围是0.1-100mg/l，优选地是0.5-20mg/l。
虽然能用于降低重金属毒性的天然配合剂大部分不能达到，如合成配合剂如EDTA、DTPA等等很高的配合常数，但是尽管如此，也能显著降低重金属的毒性甚至基本消除重金属的毒性，尤其是它们有很高的生物相容性，所以可超化学计量地大量使用。通过生成2∶1和3∶1的配合物(甚至更高的比例)(不同于1∶1的合成配合剂的配合物)，可达到足够高的有毒金属屏蔽作用，由此有效地去除相对水生生物的毒性。
天然配合剂的另一个优点是配位体有良好的生物可分解性。在分解过程中，它自动地将有毒的中心金属离子结合并固定在分解微生物中，由此可除去溶解在水中的有毒金属。
这与用EDTA和类似化合物的去毒性作用有绝对区别，其金属配位物的生物分解非常缓慢，因此它们长时间以溶解形式存在在水中。
天然配合剂的例子包括-具有2个和多个锯齿形配位特性的有机羧酸类及其盐类，例如草酸、酒石酸、柠檬酸；丙糖、四糖、戊糖、己糖的单羧酸和二羧酸，例如葡萄酸、甘露糖酸、D-糖酸、单糖酸、粘酸；-含羧基的聚合物，如藻酸和藻酸盐、多葡糖醛酸(半纤维素)、阿拉伯树胶、茄替胶、黄蓍树胶、果胶和合成生物聚合胶。
天然生物聚合物的摩尔分子量在下列范围内藻酸、藻酸盐类100,000-500,000 D多葡糖醛酸50,000-500,000D阿拉伯树胶250,000-1,000,000 D茄替胶100,000-1,000,000 D黄蓍树胶 高达800,000 D果胶类50,000-180,000D合成生物聚合胶100,000-1,000,000 D-氨基酸类，例如甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸和色氨酸，尤其是丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Aspraginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsaure)、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸和鸟氨酸。
-天然配合剂，例如L-多巴和D-青霉胺。
-天然存在的苯基羧酸类，(羟基苯甲酸和羟基肉桂酸衍生物，例如倍酸、倍单宁、绿原酸、咖啡酸和奎尼酸。
-从土壤中的腐植质、泥煤和水中得到的天然腐植酸类和灰黄霉酸类，以及单宁酸类和单宁类。
-天然存在的卟淋体系或卟啉色素类，例如叶绿素类(Mg2+配合物)，它没有中心金属也能用于皂化或脱金属。
-胆汁色素，如胆红素。
-天然肽类和蛋白质类，如谷胱甘酞、酪蛋白、清蛋白和乳清蛋白。
天然配合剂的使用浓度取决于饮用水中预计的和主要的重金属浓度，通常其使用浓度在0.1-100mg/l的范围内，优选地为1-20mg/l。
通过用天然水胶体/生物胶体降低自来水的侵蚀性，保护水生生物的粘膜。
代替合成水胶体PVP和纤维素衍生物，还可以使用由植物、藻类和微生物制成的水胶体。
-植物水胶体类，例如，瓜耳胶、阿拉伯树胶、茄替胶、刺梧桐树胶、黄蓍树胶、角豆树胶、果胶类、糊精类和罗望子胶。
植物水胶体摩尔分子量的范围如下瓜耳胶100,000-1,000,000 D阿拉伯树胶100,000-1,000,000 D茄替胶100,000-1,000,000 D刺梧桐树胶100,000-1,000,000 D黄蓍树胶 100,000-1,000,000 D角豆树胶 100,000-1,000,000 D果胶类100,000-1,000,000 D罗望子胶 50,000-120,000D糊精类50,000-500,000D-由藻类生产的水胶体类，例如藻酸、藻酸盐类、角叉菜胶、furcelleran、琼脂和Danish琼脂。
由藻类生产的水胶体的摩尔分子量在下列范围内藻酸、藻酸盐类100,000-500,000 D角叉菜胶 50,000-500,000 Dfurcelleran 50,000-500,000 D琼脂 50,000-500,000 DDanish琼脂50,000-500,000 D-由微生物生产的胶体，如生物合成聚合胶、硬葡聚糖、curdlan(琥珀葡聚糖)和出芽短梗孢糖。
由微生物生产的生物胶体的摩尔分子量在如下范围内生物合成聚合胶 100,000-1,000,000 D硬葡聚糖 50,000-500,000Dcurdlan(琥珀葡聚糖)50,000-500,000D出芽短梗孢糖 50,000-500,000D使用的生物胶体的浓度在0.1-100mg/l范围内，优选地为1-20mg/l。
此外，可使用的细胞保护、细菌促活和生态有益的化合物包括除了上述已经定义和阐述的那些物质以外，除了它们的功能作用，由于它们很容易生物降解，所以可激发微生物的生物活性，已经证明，一些天然化合物通常是细胞保护性的，能保护水生生物不受化学和渗透压变化的影响。
将这种物质加入饮用水-调节产物中，表现出一定的细胞和生物组织保护功能，尤其是当水变化引起应变时。
下列化合物可用于此用途-碳水化合物类，如二糖蔗糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖、海藻糖，以及聚糖类，例如果胶类、半纤维素类、糊精类和木聚糖类。
生物聚合物的摩尔分子量在如下范围内果胶类(半纤维素)50,000-180,000 D糊精类 50,000-500,000 D木聚糖类50,000-500,000 D-单聚糖类，如葡萄糖、果聚糖、甘露糖、半乳糖、核糖、阿拉伯糖、赤藓糖和苏糖；-糖醇类，例如，甘油、山梨醇、赤藓醇、甘露糖醇和肌醇；-如上述配合剂中阐明的氨基酸；-天然甜菜碱类，例如甜菜碱(三甲基甘氨酸)。
上述物质的使用浓度在0.1-100mg/l范围内，优选地在5-20mg/l范围内。
根据本发明还可以用组合物作调整添加剂，将自来水、饮用水、天然泉水和雨水的化学性质调整到接近天然水的状况。这里尤其考虑添加镁盐。
通过添加镁盐，可以校正淡水缺乏镁盐或者甚至没有镁盐的情况，以及通常占主导地位的高Ca∶Mg比。由此最好使用上述羧酸类、氨基酸类、腐植酸类和灰黄霉酸类以及卟啉配合物(叶绿素)中的至少部分镁盐，以便最低限度地引入普通阴离子如Cl-或SO42-的镁盐。
因此，可以使用-根据本发明可用的羧酸类、氨基酸类、腐植酸类和灰黄霉酸类的Mg2+盐；-Mg2+的配合物(如叶绿素类)；-尽可能最少量的氯化镁或硫酸镁。
它们在淡水中的使用浓度应当是Mg2+浓度为0.5-100mg/l，优选地Mg2+浓度为1-10mg/l。
另一种调整添加剂的在于加碘化物。通过在淡水中添加碘化物和碘酸盐，如NaI、KI和KIO3，可补充通常内陆水如自来水和饮用水中缺乏的碘。
补充到淡水中的碘化物的浓度应为1-100μg/l，优选地为5-20μg/l的碘化物，或碘酸盐的浓度为1.5-140μg/l，优选地为7-28μg/l。
根据本发明，不但可以单独使用各个问题的解决方案，而且还可以组合使用这些技术方案，更有利的是将各个技术方案组合起来使用，用自来水和饮用水制备天然水。
下述各个技术方案所列的物质不仅可以单独使用，而且还可以组合使用，从而在每一种情况下，各单个物质浓度的总和，即它们的总浓度应当达到在每个技术方案下给定的浓度限值。
如上所述，所述的单个技术方案或物质或官能团都可用于从自来水或饮用水制备天然水。在淡水(自来水或饮用水)中加入这些物质，会在最后的水中引入给定浓度的物质。
还应当考虑淡水调节产生量相对于养殖水(非交换的水量加已交换的淡水量)总量的计量。
此外，另一种得到生物活性水即天然养殖水的方法是周期性地，如每天、每2天或3天或每周配入较小的计量的水调节剂。由于是连续配入，以及生物分解迅速，各组分有低的稳态浓度。
然而，这种准连续配入不太适合镁的补充，这时它取决于初始浓度迅速增加。
上述组合产品可有各种各样的使用形式，即不但可以是液态产品，如水溶液，而且还可以是固体组合物，如药片、混合粉末、颗粒、挤压物、胶囊等等。
在给定了活性物质浓度的情况下，活性物质的总量或产品量确定了生产量的范围，也就是说，待处理水量的范围。
除本发明的组分以外，最终产品中还含有本专业技术人员公知的配方组分，例如，合成处理组分，如DE-22 21 545所述的组分、缓冲剂(尽可能天然碱)、防腐剂、色素、芳香剂和/或增稠剂。用下列实施例进一步描述本发明。
实施例1在养殖水/淡水中加入具有部分功能的产品，将各功能组分的浓度调整为下列浓度酒石酸30μmol/l甲酸 50μmol/l镁离子8mg/l实施例2在养殖水/淡水中分批加入具有本发明所述所有功能的全功能产品，将各天然功能组分的浓度调节为下列浓度柠檬酸40μmol/l谷氨酸10μmol/l甲酸 40μmol/l合成生物聚合胶0.5mg/l阿拉伯树胶1.0mg/l果胶 0.5mg/l琼脂 1.0mg/l镁离子5mg/l碘离子20μg/l甜菜碱2mg/l实施例3如上述实施例2所述的完全批量混合的天然功能产品，为增强特殊功能，还含有已有技术(DE 22 21 545)的组分。在采用推荐剂量的情况下，它们在养殖水/淡水中的最终浓度如下乙二胺四乙酸 10μmol/l柠檬酸40μmol/l谷氨酸20μmol/l甲酸 40μmol/l聚乙烯吡咯烷酮3mg/l羟乙基纤维素 1mg/l合成生物聚合胶1mg/l阿拉伯树胶1mg/l果胶 1mg/l琼脂 1mg/l镁离子8mg/l
碘离子10μg/l甜菜碱2mg/l本发明处理剂的优越性十分显著。与已有技术的产品相比，通过组合专门的或重量占优势的天然存在的活性物质，本产品会具有下列单个或组合功能-降低氯和其它活性氯物质的浓度；-配合毒性重金属，降低该金属的毒性；-减少自来水的侵蚀性，保护水生生物的粘膜；-保护细胞，促活细菌和生态系统；-补充镁和碘离子的含量；采用天然物质还具有另外的优点-在实现了其功能后，活性物质在养殖水中的停留时间短；-在分解时，可生成促进植物生长的物质，主要是二氧化碳；-对所有水生动植物有良好的相容性；-重复使用时，无积累；-可在水置换之间使用；以及-准连续、低剂量使用可使重要的天然活性物质产生低的稳态浓度。
权利要求
1．一种用于生产对生物有利的接近天然养殖水的试剂，该试剂包括选自下列组分的单一组分或它们的组合a)还原氯和其它活性氯化合物的天然还原剂，b)天然配合剂，c)天然水胶体或生物胶体，d)天然的或几乎是天然的细胞保护、细菌促活化合物和/或e)接近天然水质的调整添加剂。
2．如权利要求1所述的试剂，其特征在于该组分选自a)还原羧酸类及其盐类，含有醛基的天然还原化合物、硫醚和巯基化合物和/或天然还原剂；b)具有2个和多个锯齿形配位特性的有机羧酸类及其盐类，丙糖、四糖、戊糖、己糖的单羧酸和二羧酸类，含羧基的聚合物，氨基酸类，天然配合剂，天然存在的苯基羧酸类，天然腐植酸和灰黄霉酸，天然存在的卟淋体系，胆汁色素和/或天然肽类和蛋白质类；c)由植物、藻类和/或微生物制成的水胶体；d)碳水化合物类、聚糖类、果胶类、半纤维素类、糊精类、木聚糖类、单聚糖类，糖醇类，氨基酸和/或天然甜菜碱类；e)镁盐和/或碘化物或碘酸盐。
3．如权利要求1或2所述的试剂，其特征在于该组分选自a)甲酸、草酸、赤藓糖、苏糖、阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、葡糖醛酸、甘露糖醛酸、半乳糖醛酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、谷胱甘酞、D-青霉胺、抗坏血酸、单宁酸和/或鞣酸类；b)草酸、酒石酸、柠檬酸、葡糖酸、甘露糖酸、D-糖酸、单糖酸、粘酸、藻酸和藻酸盐类、多葡糖醛酸(半纤维素)、阿拉伯树胶、茄替胶、黄蓍树胶、果胶类、合成生物聚合胶、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸、色氨酸，丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Asparaginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsaure)、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、鸟氨酸、L-多巴、D-青霉胺、倍酸、倍单宁、绿原酸、咖啡酸、奎尼酸、叶绿素类、胆红素、谷胱甘酞、酪蛋白、清蛋白和乳清蛋白；c)瓜耳胶、阿拉伯树胶、茄替胶、刺梧桐树胶、黄蓍树胶、角豆树胶、果胶类、糊精类、罗望子胶、藻酸、藻酸盐类、角叉菜胶、furcelleran、琼脂、Danish琼脂、生物合成聚合胶、硬葡聚糖、curdlan(琥珀葡聚糖)、出芽短梗孢糖；d)蔗糖(Saccharose)、乳糖、麦芽糖、蔗糖(Sucrose)、海藻糖、葡萄糖、果聚糖、甘露糖、半乳糖、核糖、阿拉伯糖、赤藓糖、苏糖、甘油、山梨醇、赤藓醇、甘露糖醇、肌醇、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸、色氨酸，丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Asparaginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsare)、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、鸟氨酸和/或三甲基甘氨酸；e)羧酸类、氨基酸类、腐植酸类和灰黄霉酸类的Mg2+盐、Mg2+的配合物、MgCl2、MgSO4、MgI2、NaI、KI和/或KIO3。
4．如权利要求1-3所述的试剂，其特征在于该试剂含有酒石酸、甲酸、和Mg2+。
5．如权利要求1-3所述的试剂，其特征在于该试剂有柠檬酸、谷氨酸、甲酸、合成生物聚合胶、阿拉伯树胶、果胶、琼脂、Mg2+、I-和甜菜碱。
6．如权利要求5所述的试剂，其特征在于该试剂还另外含有乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮和羟乙基纤维素。
7．如上述任一权利要求所述的试剂，其特征在于将其制备成浓缩液。
8．如权利要求1-6所述的试剂，其特征在于将该试剂制成药片、混合粉末、颗粒、挤压物或胶囊。
9．如权利要求8所述的试剂，其特征在于将该试剂调制成限定水量的专用配入量。
10．一种生产对水生生物有益的接近天然养殖水的方法，其特征在于，将权利要求1所述的各个组分或其组合加入淡水或自来水中，使养殖水中各物质的浓度达到a)0.1-100mg/l；b)0.1-100mg/l；c)0.1-100mg/l；d)0.1-100mg/l；和/或e)0.5-100mg/l Mg2+和/或1-100μg/l碘化物或1.5-140μg/l碘酸盐。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于上述浓度达到a)0.5-20mg/l；b)1-20mg/l；c)1-20mg/l；d)5-20mg/l；和/或e)1-10mg/l Mg2+和/或5-20μg/l碘化物或7-28μg/l碘酸盐。
全文摘要
本发明涉及一种用不利于生物的有害水,生产出对生物有利的接近天然的养殖水,尤其是用于水族箱和公园池塘水的试剂和方法。
文档编号C02F1/68GK1219157SQ97194740
公开日1999年6月9日 申请日期1997年2月27日 优先权日1996年3月21日
发明者G·里特 申请人:泰特拉工厂·U·本施博士有限公司