最近、無換水での水草水槽維持管理をしてきた中でいくつかのトラブルに見舞われ、それによって水換えの必要性について改めて考える機会がありました。
そこで今回は、水換えの意味や無換水での長期維持の可否について私の考えを書いてみたいと思います。
一般的に言われている水換えをする理由
まず最初に、アクアリウムにおいて定期的な水換えが必要と言われる理由を考えてみると、一般的に言われているのは水質を改善するためです。
水槽という限られた系の中で魚を飼育している場合、魚に与えた餌や魚の排泄物、場合によっては死骸などから水質を悪化させる物質が発生し、水槽内に蓄積します。水質を悪化させる主な物質は『アンモニア』です。
アンモニアは魚にとって非常に有害であるため、速やかに処理する必要があります。そのため大抵の場合水槽にはアンモニアを処理するための濾過フィルターが設置されています。
濾過フィルターには様々なタイプがありますが、基本的にはアンモニアを吸着もしくはバクテリアによって亜硝酸イオン・硝酸イオンに変化させる働きがあり、水槽内のアンモニア濃度を下げることができます。
一方でバクテリアの働きによって発生した硝酸イオンは、アンモニアに比べると比較的無害ではありますが、蓄積しすぎるとやはり害があります。また、硝酸イオンはコケの原因にもなるので、やはり水槽外に排出する必要があります。
この硝酸イオンを水槽外へ排出する役割を担っているのが『水換え』です。
アンモニアを水換えによって直接排出しても良いのですが、それだと水換えが頻繁になるので、濾過フィルターで水換えの期間を延ばしているということです。
無換水維持管理の考え方
では、水換えの頻度を更に減らしたい場合はどうしたら良いでしょうか？
そう。硝酸イオンを処理する機構を水槽内に作ることです。
これにはいくつかの方法があります。
一つは『脱窒』という方法で、嫌気性バクテリアを利用して硝酸イオンを窒素に変換し、大気中に放出します。非常に素晴らしい方法なのですが、水槽内で効率よく脱窒できるシステムが一般的に普及しておらず、アクアリウムで取り入れられているのは稀です。
もう一つは、水草などの植物に栄養分として吸収してもらう方法です。十分な量の水草が存在する水槽では、発生する硝酸イオンを消費することが可能です。今回私がトライしていた無換水管理の方法はこちらになります。
水槽という系全体の物質の収支
さて、ここまでは窒素化合物のみを見てきました。ここまでを見ると、水草水槽を無換水で維持することは簡単に思えます。しかし水槽内には他にも様々な物質が存在します。
『質量保存の法則』というのをご存じでしょうか？
化学で使われる法則で、『化学反応の前後で物質の総質量は変化しない』ことを示しています。例えば、AとBという物質から、CとDとEという物質が出来た場合、A+BとC+D+Eは同じ質量になるということです。すなわち、何も無いところから物質が出来たり、逆に在ったものが無くなるということはないわけです。
これを拡大解釈すると、水槽内に存在する物質は、形を変えることはあっても無くなったりはしないということになります（水の蒸発など、系外に出ていくものは除く）。
何が言いたいかというと、給餌や水質調整剤の投入など水槽内に入れた物質は、それを取り除く作業をしない限り溜まり続けるということです。
無換水で維持していた水槽で発生したトラブル
前置きが長くなりましたが、今回水換えの必要性について改めて考えるきっかけとなったトラブルについて見てみます。
これまで長期にわたって無換水で維持してきた水草水槽ですが、本日久しぶりに水質を測定してみたところ、pHが8くらいまで上昇していました。これまでpH=6.5を目安に維持していたので突然の急上昇です。良い機会なので何が原因でpHが上昇したの[…]
今回のトラブルの概要は、無換水管理していた水槽においてリン酸除去剤を取り換えたタイミングでpHが上昇したというもの。リン酸もしくはpH調整のために添加していたクエン酸がリン酸除去剤と反応し、水酸化物イオンが発生した可能性があります（あくまで仮説です）。
なぜこのようなことが起こるのか
なぜこのようなことが起こったかというと、上で書いた『水槽内に入れた物質は、それを取り除く作業をしない限り溜まり続ける』ということに行きつきます。
分かりやすくするために、アクアリウムで行われることを水槽への足し算と水槽からの引き算に分けてみます。
水槽への足し算の例
- 給餌（食べ残し+排泄物）
- カルキ抜きの添加
- pH調整剤の添加
- 肥料（液肥、底肥）の添加
- 二酸化炭素の添加
水槽からの引き算の例
- 水換え
- 吸着系濾材の使用
- 水草のトリミング
この足し算と引き算が釣り合っている状態が、水槽が正しく維持されている理想的な状態です。実際には、排泄物のように固体として蓄積するものがあったり、ソイルの崩れなど物理的な変化もあるため、それらが問題になる前にリセットすることになります。
水槽を無換水で管理するということは、引き算を濾材による吸着と水草のトリミングだけで受け持つことになるので、水草による吸収が少ない物質や吸着剤で取り除けない物質がどんどん蓄積していくことになります。
私の場合、給餌によって水槽内に増えるリン酸を吸着材で処理しようとした際、pH調整のために添加していたクエン酸と反応してしまった可能性があるわけですが、そもそもリン酸が大量にある状態でリン酸除去剤を使用した結果pHが上昇し、そのpHを下げるためにクエン酸を添加したが、次にリン酸除去剤を交換したときに残留していたクエン酸イオンと反応して再度pHが上昇、と最初の時点で存在していたリン酸いつまでも尾を引いている形となっています。
最初の時点で水換えでリン酸を排出しておくか、pHの調整を塩酸などで行っていれば、同じ結果にはなっていなかったかもしれません。
水換えの必要性および無換水管理の可否
私のケースではうまくやればpHの上昇も起こらず、さらに長い期間維持管理できていたかもしれません。というか、今回もクエン酸以外でpHを下げれば、まだまだ無換水で維持することは可能です。
しかし、硝酸やリン酸以外にも水槽に蓄積する物質は考えられます。水に溶解している全ての物質を水槽から排出することが出来る方法は、やはり水換え以外に考えられません。
水草水槽であれば、無換水でもおそらく1年以上維持することは可能であると思われます。ただ、様々な物質が蓄積されるリスクや足し算のみで系内のバランスをとるよりは、水換えという引き算をうまく使った方が簡単にそして確実に水槽を維持できると思います。
水換えは毎週必ずしなければならないといったものではありませんが、水槽をうまく管理するためにはとても有効な手段であると言えます。必要に応じて行いましょう。