Glavni zagađivači u vodi akvakulture i njihov utjecaj na vodene životinje

Za akvakulturu, upravljanje zagađivačima u ribnjacima za uzgoj je kritična briga. Uobičajeni zagađivači u vodi akvakulture uključuju dušične tvari i spojeve fosfora. Dušične tvari uključuju amonijačni dušik, nitritni dušik, nitratni dušik, otopljeni organski dušik, između ostalog. Jedinjenja fosfora uključuju reaktivne fosfate i organski fosfor. Ovaj članak istražuje primarne zagađivače u vodi akvakulture i njihov utjecaj na vodene životinje. Pogledajmo najprije pojednostavljeni dijagram radi lakšeg pamćenja i razumijevanja.

U nastavku ćemo dati konkretna objašnjenja.

Amonijačni dušik je jedan od glavnih zagađivača u vodi akvakulture, uglavnom nastaje razgradnjom zaostale hrane i metaboličkih proizvoda životinja akvakulture u vodi. Akumulacija amonijačnog azota u sistemu može oštetiti epidermalno tkivo i škrge riba, poremećujući sistem biološke aktivnosti enzima. Čak i niske koncentracije amonijačnog dušika (>1 mg/L) mogu imati toksične učinke na životinje akvakulture, posebno na visokotoksični nejonizirani amonijak, koji može uzrokovati štetu pri vrlo niskim koncentracijama. Povećane koncentracije amonijačnog dušika u okolišu također dovode do smanjenog izlučivanja dušika od strane vodenih organizama, smanjujući njihovo gutanje tvari koje sadrže amonijak, što u konačnici utječe na normalan rast i razvoj vodenih životinja. Visoke koncentracije amonijačnog dušika u okolišu također mogu utjecati na osmotsku ravnotežu vodenih životinja, što dovodi do smanjenog kapaciteta prijenosa kisika i nemogućnosti izlučivanja toksičnih tvari iz njihovih tijela. Većina domaćih i međunarodnih istraživanja o tretmanu vode iz akvakulture fokusira se na tretman amonijačnog dušika.

Nitrit u akvakulturi je uglavnom međuproizvod koji nastaje tokom procesa nitrifikacije ili denitrifikacije. Može ući u tijelo kroz škrge životinja akvakulture i smanjiti kapacitet nošenja kisika hemoglobina u njihovoj krvi, uzrokujući hipoksiju i smrt kod vodenih životinja. Važno je napomenuti akumulaciju nitrita u vodnim tijelima, posebno u novim sistemima, koji mogu imati značajne toksične efekte na organizme akvakulture.

Nitrati imaju relativno nisku toksičnost za ribe, stoga ne postoji određena granica koncentracije, ali visoke koncentracije mogu utjecati na okus proizvoda iz akvakulture. Nitratni dušik tokom procesa denitrifikacije također može proizvesti dušični dušik, koji može biti toksičan za organizme u akvakulturi. Literaturni izvještaji su pokazali da akumulacija nitratnog dušika može dovesti do sporog rasta i bolesti u organizmima u akvakulturi. Općenito se vjeruje da tokom akvakulture lososa nivo nitrata u vodi treba održavati ispod 7,9 mg/L. Stoga, u procesu obrade vode iz akvakulture, različite transformacije dušika ne bi trebale slijepo pretvarati samo u nitratni dušik, a treba uzeti u obzir i uklanjanje nitratnog dušika.

Otopljeni organski dušik u vodi akvakulture uglavnom potječe iz ostatka hrane, izlučevina i metaboličkih proizvoda organizama akvakulture. Otopljeni organski dušik u vodi za akvakulturu ima relativno jednostavnu strukturu, dobru biorazgradljivost i mikroorganizmi ga lako mogu iskoristiti, postižući dobru efikasnost uklanjanja kroz konvencionalne procese biološkog tretmana. Kada koncentracija organskog dušika u vodi nije visoka, to ima mali utjecaj na vodene organizme. Međutim, kada se organski dušik akumulira u određenoj mjeri, on može potaknuti proliferaciju patogenih i štetnih mikroorganizama, pogoršavajući kvalitetu vode i uzrokujući bolesti i smrt organizama u akvakulturi.

Aktivni fosfati u vodenim rastvorima mogu postojati u oblicima kao što su PO3-4、HPO2-4、H₂PO- 4和 H₃PO₄, pri čemu njihove relativne proporcije (koeficijenti distribucije) variraju s pH. Mogu ih direktno koristiti alge, bakterije i biljke. Aktivni fosfati imaju minimalnu direktnu štetu za ribe, ali mogu potaknuti ekstenzivni rast algi i bakterija u vodi, trošeći kisik i ometajući rast riba. Uklanjanje fosfata iz vode akvakulture uglavnom se oslanja na hemijsko taloženje i adsorpciju. Hemijska precipitacija uključuje dodavanje hemijskih agenasa u vodu kako bi se formirali fosfatni precipitati kroz procese hemijske precipitacije, nakon čega slijedi flokulacija i odvajanje čvrstog i tekućeg kako bi se uklonili fosfati iz vode. Adsorpcija koristi adsorbente s velikom površinom i brojnim porama kako bi omogućila fosforu u otpadnoj vodi da se podvrgne ionskoj izmjeni, koordinacionom kompleksiranju, elektrostatičkoj adsorpciji i reakcijama površinske precipitacije, čime se fosfor uklanja iz vode.

Ukupni fosfor se odnosi na zbir rastvorljivog fosfora i fosfora u česticama. Rastvorljivi fosfor u vodi može se dalje podijeliti na topljivi organski fosfor i topljivi neorganski fosfor, pri čemu topljivi neorganski fosfor uglavnom postoji u obliku aktivnih fosfata. Čvrsti fosfor odnosi se na forme fosfora prisutne na površini ili unutar suspendiranih čestica u vodi, koje je vodenim životinjama obično teško direktno iskoristiti. Čvrsti organski fosfor uglavnom postoji u ćelijskim tkivima i organskim ostacima tkiva vodenih životinja, dok se neorganski fosfor u česticama uglavnom adsorbuje na suspendovane minerale gline.

Ukratko, najvažniji zadatak u akvakulturi je reguliranje vodnog okoliša akvakulture, uzimajući u obzir različite faktore za stvaranje uravnoteženog vodnog okruženja, čime se minimiziraju gubici i maksimiziraju ekonomske koristi. Kako regulirati vodno okruženje bit će analizirano u narednim člancima.