專利名稱：生產水族箱或公園池塘水的試劑和方法
技術領域：
本發明涉及一種用不利于生物的有害水，生產出對生物有利的接近天然養殖水，尤其是用于水族箱和公園池塘水的試劑和方法。
在水族箱或水生動物的養殖池，自從約30年以來都習慣用淡水定期置換部分或全部養殖水的規則，由此減少養殖水相對于水置換速率的負荷。
由于淡水很純，所以淡水如天然泉水、雨水和自來水或飲用水的來源非常重要。
然而，當使用自來水或飲用水作為水族箱的淡水時，由于自來水和飲用水是考慮到人類的生活用水，所以需要在當地水廠特殊凈化，所以將它用于水族箱時會產生一些問題。由于飲用水法規所規定的一些特殊特性，使飲用水在以下方面明顯區別于天然水、生物活性水-它幾乎不含病菌；-它不含或只含微不足道的有機物；-它含有對人體完全無害而對水生生物有很高毒性的非配合的重金屬；-它經常與消毒劑、殺菌劑如氯或其它活性氯化合物相混合，以便確保直到最后用戶的飲用水的衛生特性；-Ca∶Mg比例經常太高，并且經常不含鎂離子；-在內陸地區，碘含量極低；-由此存在氯和活性氯化合物，氧化還原特性在強氧化區域；-由于上述特性，尤其是缺乏有機物，很容易侵蝕魚和其它水生生物的感覺粘膜。
根據所有上述特征可以得出，由于自來水或飲用水的水質很純，公認地通過水的置換，自來水或飲用水非常適于改善用量很大的養殖水的水質，但是由于上述一系列不利因素，它本身非常有利的因素變得無效甚至相反了。
根據DE-22 21 545，已知借助于有效合成添加劑，可消除或解決自來水或飲用水的主要水生生物問題。
-通過硫代硫酸鈉的還原，可解決氯或活性氯化合物的問題。
-通過與合成配合劑，例如乙二胺四乙酸(EDTA)的配合，可除去重金屬。
-通過添加聚乙烯吡咯烷酮類，可改善自來水的侵蝕性能。
-添加維他命B1，已經證明維他命B1可用作抗應變組分。
用這些建議的處理劑可處理、改善或消除自來水或飲用水中的嚴重不利因素，但是處理劑的加入，會在幾乎天然養殖系統中引入新的非天然物質，目前還不能準確地知道它們對生物生長過程的影響。
這些合成組合的生物可分解性通常由于其異生性質(生物不適合)被延緩或者就不發生。
眾所周知，EDTA和類似化合物以及聚乙烯吡咯烷酮根本就不會分解或者分解地非常緩慢。當使用硫代硫酸鈉作為抗氯劑時，根據化學反應，另外又生成了多硫烷-多磺酸，如連四硫酸鹽、S4O62-和其它反應產物，它們對生物生長過程的作用還不可得知。連四硫酸鹽和其配合產物是生物不合適的潛在的有害物質。
總之，從化學的角度看，公認可滿意地解決DE-22 21 545所述的問題，但是，這些化學物質對水族箱小生態系統和其它養殖系統中生物的影響還不得而知，最初認為它們的性質是不確定的。
采用本發明，可解決或克服上述所有使用自來水或飲用水作生物養殖系統置換水帶來的問題，而不會在養殖系統，如水族箱中引入新的生物或生態不合適物。
令人驚奇的是，不使用上述合成化合物，而僅使用天然存在的，或在生物體天然體系(蔬菜和動物組織以及微生物)中產生的材料或化合物，就可以解決采用新鮮自來水或飲用水出現的問題。
部分這些材料是新陳代謝的產物，作為生物產生和分解過程的結果，以穩定的狀態和濃度出現在天然水系中的。
如果為了消除使用新鮮自來水帶來的有利影響，使用本發明所述的天然物質，所有上述用新鮮自來水作養殖系統置換水的有利效果都可保持，并由此消除水置換可能帶來的不利因素。
在將天然添加劑加到新鮮水發生化學反應之后，無用的物質和隨后的產物都是可生物分解的并且不會帶來任何問題的化合物。
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應分解產物，還會給生態系統如水族箱中進一步帶來積極效果。
根據本發明提出的處理不利于生物-生態系統的自來水或飲用水的方案，其總的積極效果也令專家驚奇。首先，通過使用天然活性物質，可將消毒過的、侵蝕性的自來水或飲用水變成幾乎天然的適于生物養殖的水，此外，還可引入有用因素或以生物方法產生有利因素。
下面，根據淡水用于養殖系統存在的問題，描述本發明解決該問題的技術方案。
氯和其它活性氯化合物的天然還原劑為此，可使用所有本身無毒、能生物分解且相對氯和其它活性氯化合物，如氯胺、二氧化氯等等呈現還原作用的天然物質。其例子包括-還原羧酸類及其鹽類，例如甲酸和草酸；-帶有醛基的天然還原化合物，例如醛糖類、糖醛酸類例如赤蘚糖、蘇糖、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；-含有硫醚和巰基的化合物，例如甲硫氨酸、半胱氨酸、谷胱甘酞和D-青霉胺；-天然還原劑的衍生物，如抗壞血酸、單寧酸和鞣酸類。
所用的濃度取決于按化學計算量預計的氧化劑(氯和活性氯化合物)濃度，其濃度范圍是0.1-100mg/l，優選地是0.5-20mg/l。
雖然能用于降低重金屬毒性的天然配合劑大部分不能達到，如合成配合劑如EDTA、DTPA等等很高的配合常數，但是盡管如此，也能顯著降低重金屬的毒性甚至基本消除重金屬的毒性，尤其是它們有很高的生物相容性，所以可超化學計量地大量使用。通過生成2∶1和3∶1的配合物(甚至更高的比例)(不同于1∶1的合成配合劑的配合物)，可達到足夠高的有毒金屬屏蔽作用，由此有效地去除相對水生生物的毒性。
天然配合劑的另一個優點是配位體有良好的生物可分解性。在分解過程中，它自動地將有毒的中心金屬離子結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屬。
這與用EDTA和類似化合物的去毒性作用有絕對區別，其金屬配位物的生物分解非常緩慢，因此它們長時間以溶解形式存在在水中。
天然配合劑的例子包括-具有2個和多個鋸齒形配位特性的有機羧酸類及其鹽類，例如草酸、酒石酸、檸檬酸；丙糖、四糖、戊糖、己糖的單羧酸和二羧酸，例如葡萄酸、甘露糖酸、D-糖酸、單糖酸、粘酸；-含羧基的聚合物，如藻酸和藻酸鹽、多葡糖醛酸(半纖維素)、阿拉伯樹膠、茄替膠、黃蓍樹膠、果膠和合成生物聚合膠。
天然生物聚合物的摩爾分子量在下列范圍內藻酸、藻酸鹽類100,000-500,000 D多葡糖醛酸50,000-500,000D阿拉伯樹膠250,000-1,000,000 D茄替膠100,000-1,000,000 D黃蓍樹膠 高達800,000 D果膠類50,000-180,000D合成生物聚合膠100,000-1,000,000 D-氨基酸類，例如甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羥基脯氨酸和色氨酸，尤其是絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Aspraginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsaure)、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸和鳥氨酸。
-天然配合劑，例如L-多巴和D-青霉胺。
-天然存在的苯基羧酸類，(羥基苯甲酸和羥基肉桂酸衍生物，例如倍酸、倍單寧、綠原酸、咖啡酸和奎尼酸。
-從土壤中的腐植質、泥煤和水中得到的天然腐植酸類和灰黃霉酸類，以及單寧酸類和單寧類。
-天然存在的卟淋體系或卟啉色素類，例如葉綠素類(Mg2+配合物)，它沒有中心金屬也能用于皂化或脫金屬。
-膽汁色素，如膽紅素。
-天然肽類和蛋白質類，如谷胱甘酞、酪蛋白、清蛋白和乳清蛋白。
天然配合劑的使用濃度取決于飲用水中預計的和主要的重金屬濃度，通常其使用濃度在0.1-100mg/l的范圍內，優選地為1-20mg/l。
通過用天然水膠體/生物膠體降低自來水的侵蝕性，保護水生生物的粘膜。
代替合成水膠體PVP和纖維素衍生物，還可以使用由植物、藻類和微生物制成的水膠體。
-植物水膠體類，例如，瓜耳膠、阿拉伯樹膠、茄替膠、刺梧桐樹膠、黃蓍樹膠、角豆樹膠、果膠類、糊精類和羅望子膠。
植物水膠體摩爾分子量的范圍如下瓜耳膠100,000-1,000,000 D阿拉伯樹膠100,000-1,000,000 D茄替膠100,000-1,000,000 D刺梧桐樹膠100,000-1,000,000 D黃蓍樹膠 100,000-1,000,000 D角豆樹膠 100,000-1,000,000 D果膠類100,000-1,000,000 D羅望子膠 50,000-120,000D糊精類50,000-500,000D-由藻類生產的水膠體類，例如藻酸、藻酸鹽類、角叉菜膠、furcelleran、瓊脂和Danish瓊脂。
由藻類生產的水膠體的摩爾分子量在下列范圍內藻酸、藻酸鹽類100,000-500,000 D角叉菜膠 50,000-500,000 Dfurcelleran 50,000-500,000 D瓊脂 50,000-500,000 DDanish瓊脂50,000-500,000 D-由微生物生產的膠體，如生物合成聚合膠、硬葡聚糖、curdlan(琥珀葡聚糖)和出芽短梗孢糖。
由微生物生產的生物膠體的摩爾分子量在如下范圍內生物合成聚合膠 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使用的生物膠體的濃度在0.1-100mg/l范圍內，優選地為1-20mg/l。
此外，可使用的細胞保護、細菌促活和生態有益的化合物包括除了上述已經定義和闡述的那些物質以外，除了它們的功能作用，由于它們很容易生物降解，所以可激發微生物的生物活性，已經證明，一些天然化合物通常是細胞保護性的，能保護水生生物不受化學和滲透壓變化的影響。
將這種物質加入飲用水-調節產物中，表現出一定的細胞和生物組織保護功能，尤其是當水變化引起應變時。
下列化合物可用于此用途-碳水化合物類，如二糖蔗糖、乳糖、麥芽糖、蔗糖、海藻糖，以及聚糖類，例如果膠類、半纖維素類、糊精類和木聚糖類。
生物聚合物的摩爾分子量在如下范圍內果膠類(半纖維素)50,000-180,000 D糊精類 50,000-500,000 D木聚糖類50,000-500,000 D-單聚糖類，如葡萄糖、果聚糖、甘露糖、半乳糖、核糖、阿拉伯糖、赤蘚糖和蘇糖；-糖醇類，例如，甘油、山梨醇、赤蘚醇、甘露糖醇和肌醇；-如上述配合劑中闡明的氨基酸；-天然甜菜堿類，例如甜菜堿(三甲基甘氨酸)。
上述物質的使用濃度在0.1-100mg/l范圍內，優選地在5-20mg/l范圍內。
根據本發明還可以用組合物作調整添加劑，將自來水、飲用水、天然泉水和雨水的化學性質調整到接近天然水的狀況。這里尤其考慮添加鎂鹽。
通過添加鎂鹽，可以校正淡水缺乏鎂鹽或者甚至沒有鎂鹽的情況，以及通常占主導地位的高Ca∶Mg比。由此最好使用上述羧酸類、氨基酸類、腐植酸類和灰黃霉酸類以及卟啉配合物(葉綠素)中的至少部分鎂鹽，以便最低限度地引入普通陰離子如Cl-或SO42-的鎂鹽。
因此，可以使用-根據本發明可用的羧酸類、氨基酸類、腐植酸類和灰黃霉酸類的Mg2+鹽；-Mg2+的配合物(如葉綠素類)；-盡可能最少量的氯化鎂或硫酸鎂。
它們在淡水中的使用濃度應當是Mg2+濃度為0.5-100mg/l，優選地Mg2+濃度為1-10mg/l。
另一種調整添加劑的在于加碘化物。通過在淡水中添加碘化物和碘酸鹽，如NaI、KI和KIO3，可補充通常內陸水如自來水和飲用水中缺乏的碘。
補充到淡水中的碘化物的濃度應為1-100μg/l，優選地為5-20μg/l的碘化物，或碘酸鹽的濃度為1.5-140μg/l，優選地為7-28μg/l。
根據本發明，不但可以單獨使用各個問題的解決方案，而且還可以組合使用這些技術方案，更有利的是將各個技術方案組合起來使用，用自來水和飲用水制備天然水。
下述各個技術方案所列的物質不僅可以單獨使用，而且還可以組合使用，從而在每一種情況下，各單個物質濃度的總和，即它們的總濃度應當達到在每個技術方案下給定的濃度限值。
如上所述，所述的單個技術方案或物質或官能團都可用于從自來水或飲用水制備天然水。在淡水(自來水或飲用水)中加入這些物質，會在最后的水中引入給定濃度的物質。
還應當考慮淡水調節產生量相對于養殖水(非交換的水量加已交換的淡水量)總量的計量。
此外，另一種得到生物活性水即天然養殖水的方法是周期性地，如每天、每2天或3天或每周配入較小的計量的水調節劑。由于是連續配入，以及生物分解迅速，各組分有低的穩態濃度。
然而，這種準連續配入不太適合鎂的補充，這時它取決于初始濃度迅速增加。
上述組合產品可有各種各樣的使用形式，即不但可以是液態產品，如水溶液，而且還可以是固體組合物，如藥片、混合粉末、顆粒、擠壓物、膠囊等等。
在給定了活性物質濃度的情況下，活性物質的總量或產品量確定了生產量的范圍，也就是說，待處理水量的范圍。
除本發明的組分以外，最終產品中還含有本專業技術人員公知的配方組分，例如，合成處理組分，如DE-22 21 545所述的組分、緩沖劑(盡可能天然堿)、防腐劑、色素、芳香劑和/或增稠劑。用下列實施例進一步描述本發明。
實施例1在養殖水/淡水中加入具有部分功能的產品，將各功能組分的濃度調整為下列濃度酒石酸30μmol/l甲酸 50μmol/l鎂離子8mg/l實施例2在養殖水/淡水中分批加入具有本發明所述所有功能的全功能產品，將各天然功能組分的濃度調節為下列濃度檸檬酸40μmol/l谷氨酸10μmol/l甲酸 40μmol/l合成生物聚合膠0.5mg/l阿拉伯樹膠1.0mg/l果膠 0.5mg/l瓊脂 1.0mg/l鎂離子5mg/l碘離子20μg/l甜菜堿2mg/l實施例3如上述實施例2所述的完全批量混合的天然功能產品，為增強特殊功能，還含有已有技術(DE 22 21 545)的組分。在采用推薦劑量的情況下，它們在養殖水/淡水中的最終濃度如下乙二胺四乙酸 10μmol/l檸檬酸40μmol/l谷氨酸20μmol/l甲酸 40μmol/l聚乙烯吡咯烷酮3mg/l羥乙基纖維素 1mg/l合成生物聚合膠1mg/l阿拉伯樹膠1mg/l果膠 1mg/l瓊脂 1mg/l鎂離子8mg/l
碘離子10μg/l甜菜堿2mg/l本發明處理劑的優越性十分顯著。與已有技術的產品相比，通過組合專門的或重量占優勢的天然存在的活性物質，本產品會具有下列單個或組合功能-降低氯和其它活性氯物質的濃度；-配合毒性重金屬，降低該金屬的毒性；-減少自來水的侵蝕性，保護水生生物的粘膜；-保護細胞，促活細菌和生態系統；-補充鎂和碘離子的含量；采用天然物質還具有另外的優點-在實現了其功能后，活性物質在養殖水中的停留時間短；-在分解時，可生成促進植物生長的物質，主要是二氧化碳；-對所有水生動植物有良好的相容性；-重復使用時，無積累；-可在水置換之間使用；以及-準連續、低劑量使用可使重要的天然活性物質產生低的穩態濃度。
權利要求
1．一種用于生產對生物有利的接近天然養殖水的試劑，該試劑包括選自下列組分的單一組分或它們的組合a)還原氯和其它活性氯化合物的天然還原劑，b)天然配合劑，c)天然水膠體或生物膠體，d)天然的或幾乎是天然的細胞保護、細菌促活化合物和/或e)接近天然水質的調整添加劑。
2．如權利要求1所述的試劑，其特征在于該組分選自a)還原羧酸類及其鹽類，含有醛基的天然還原化合物、硫醚和巰基化合物和/或天然還原劑；b)具有2個和多個鋸齒形配位特性的有機羧酸類及其鹽類，丙糖、四糖、戊糖、己糖的單羧酸和二羧酸類，含羧基的聚合物，氨基酸類，天然配合劑，天然存在的苯基羧酸類，天然腐植酸和灰黃霉酸，天然存在的卟淋體系，膽汁色素和/或天然肽類和蛋白質類；c)由植物、藻類和/或微生物制成的水膠體；d)碳水化合物類、聚糖類、果膠類、半纖維素類、糊精類、木聚糖類、單聚糖類，糖醇類，氨基酸和/或天然甜菜堿類；e)鎂鹽和/或碘化物或碘酸鹽。
3．如權利要求1或2所述的試劑，其特征在于該組分選自a)甲酸、草酸、赤蘚糖、蘇糖、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、抗壞血酸、單寧酸和/或鞣酸類；b)草酸、酒石酸、檸檬酸、葡糖酸、甘露糖酸、D-糖酸、單糖酸、粘酸、藻酸和藻酸鹽類、多葡糖醛酸(半纖維素)、阿拉伯樹膠、茄替膠、黃蓍樹膠、果膠類、合成生物聚合膠、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羥基脯氨酸、色氨酸，絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Asparaginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsaure)、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸、鳥氨酸、L-多巴、D-青霉胺、倍酸、倍單寧、綠原酸、咖啡酸、奎尼酸、葉綠素類、膽紅素、谷胱甘酞、酪蛋白、清蛋白和乳清蛋白；c)瓜耳膠、阿拉伯樹膠、茄替膠、刺梧桐樹膠、黃蓍樹膠、角豆樹膠、果膠類、糊精類、羅望子膠、藻酸、藻酸鹽類、角叉菜膠、furcelleran、瓊脂、Danish瓊脂、生物合成聚合膠、硬葡聚糖、curdlan(琥珀葡聚糖)、出芽短梗孢糖；d)蔗糖(Saccharose)、乳糖、麥芽糖、蔗糖(Sucrose)、海藻糖、葡萄糖、果聚糖、甘露糖、半乳糖、核糖、阿拉伯糖、赤蘚糖、蘇糖、甘油、山梨醇、赤蘚醇、甘露糖醇、肌醇、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羥基脯氨酸、色氨酸，絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸(Asparaginsaure)、天冬氨酸(Aspartinsare)、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸、鳥氨酸和/或三甲基甘氨酸；e)羧酸類、氨基酸類、腐植酸類和灰黃霉酸類的Mg2+鹽、Mg2+的配合物、MgCl2、MgSO4、MgI2、NaI、KI和/或KIO3。
4．如權利要求1-3所述的試劑，其特征在于該試劑含有酒石酸、甲酸、和Mg2+。
5．如權利要求1-3所述的試劑，其特征在于該試劑有檸檬酸、谷氨酸、甲酸、合成生物聚合膠、阿拉伯樹膠、果膠、瓊脂、Mg2+、I-和甜菜堿。
6．如權利要求5所述的試劑，其特征在于該試劑還另外含有乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮和羥乙基纖維素。
7．如上述任一權利要求所述的試劑，其特征在于將其制備成濃縮液。
8．如權利要求1-6所述的試劑，其特征在于將該試劑制成藥片、混合粉末、顆粒、擠壓物或膠囊。
9．如權利要求8所述的試劑，其特征在于將該試劑調制成限定水量的專用配入量。
10．一種生產對水生生物有益的接近天然養殖水的方法，其特征在于，將權利要求1所述的各個組分或其組合加入淡水或自來水中，使養殖水中各物質的濃度達到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碘酸鹽。
11．如權利要求10所述的方法，其特征在于上述濃度達到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碘酸鹽。
全文摘要
本發明涉及一種用不利于生物的有害水,生產出對生物有利的接近天然的養殖水,尤其是用于水族箱和公園池塘水的試劑和方法。
文檔編號C02F1/68GK1219157SQ97194740
公開日1999年6月9日 申請日期1997年2月27日 優先權日1996年3月21日
發明者G·里特 申請人:泰特拉工廠·U·本施博士有限公司