Principals contaminants de l'aigua d'aqüicultura i els seus efectes sobre els animals aquàtics

Per a l'aqüicultura, la gestió dels contaminants a les basses de cria és una preocupació crítica. Els contaminants habituals de l'aigua d'aqüicultura inclouen substàncies nitrogenades i compostos de fòsfor. Les substàncies nitrogenades engloben el nitrogen amoníac, el nitrogen nitrit, el nitrogen nitrat, el nitrogen orgànic dissolt, entre d'altres. Els compostos de fòsfor inclouen fosfats reactius i fòsfor orgànic. Aquest article explora els principals contaminants de l'aigua de l'aqüicultura i els seus impactes sobre els animals aquàtics. Vegem primer un diagrama simplificat per facilitar la memorització i la comprensió.

A continuació donarem explicacions concretes.

El nitrogen amoníac és un dels principals contaminants de l'aigua d'aqüicultura, produït principalment a partir de la descomposició de pinsos residuals i productes metabòlics dels animals d'aqüicultura a l'aigua. L'acumulació de nitrogen amoníac al sistema pot danyar els teixits epidèrmics i les brànquies dels peixos, alterant el sistema d'activitat enzimàtica biològica. Fins i tot les concentracions baixes de nitrogen amoníac (>1 mg/L) poden tenir efectes tòxics sobre els animals d'aqüicultura, especialment l'amoníac no ionitzat altament tòxic, que pot causar danys a concentracions molt baixes. L'augment de les concentracions de nitrogen amoníac al medi ambient també condueix a una reducció de l'excreció de nitrogen per part dels organismes aquàtics, reduint la seva ingestió de substàncies que contenen amoníac, afectant finalment el creixement i desenvolupament normals dels animals aquàtics. Les altes concentracions de nitrogen amoníac al medi ambient també poden afectar l'equilibri osmòtic dels animals aquàtics, provocant una reducció de la capacitat de transferència d'oxigen i la incapacitat d'excretar substàncies tòxiques dels seus cossos. La majoria de la investigació nacional i internacional sobre el tractament de l'aigua d'aqüicultura se centra en el tractament del nitrogen amoníac.

El nitrit en aqüicultura és principalment un producte intermedi generat durant els processos de nitrificació o desnitrificació. Pot entrar al cos a través de les brànquies dels animals d'aqüicultura i reduir la capacitat de transport d'oxigen de l'hemoglobina a la sang, provocant hipòxia i la mort en els animals aquàtics. És important tenir en compte l'acumulació de nitrits a les masses d'aigua, especialment en els sistemes de nova operació, que pot tenir efectes tòxics importants sobre els organismes aqüícoles.

El nitrat té una toxicitat relativament baixa per als peixos, per tant no hi ha un límit de concentració específic, però les concentracions elevades poden afectar el gust dels productes de l'aqüicultura. El nitrogen nitrat durant els processos de desnitrificació també pot produir nitrogen nitrós, que pot ser tòxic per als organismes d'aqüicultura. Els informes bibliogràfics han demostrat que l'acumulació de nitrogen nitrat pot provocar un creixement lent i malalties en els organismes aqüícoles. En general, es creu que durant l'aqüicultura del salmó, els nivells de nitrats a l'aigua s'han de mantenir per sota dels 7,9 mg/L. Per tant, en el procés de tractament de l'aigua d'aqüicultura, diverses transformacions de nitrogen no s'han de convertir a cegues només en nitrogen nitrat, i també s'ha de tenir en compte l'eliminació del nitrogen nitrat.

El nitrogen orgànic dissolt a l'aigua d'aqüicultura prové principalment de pinsos residuals, excrements i productes metabòlics dels organismes aqüícoles. El nitrogen orgànic dissolt a l'aigua d'aqüicultura té una estructura relativament simple, bona biodegradabilitat i pot ser utilitzat fàcilment pels microorganismes, aconseguint una bona eficiència d'eliminació mitjançant processos de tractament biològic convencionals. Quan la concentració de nitrogen orgànic a l'aigua no és alta, té poc impacte en els organismes aquàtics. Tanmateix, quan el nitrogen orgànic s'acumula fins a cert punt, pot promoure la proliferació de microorganismes patògens i nocius, deteriorant la qualitat de l'aigua i provocant malalties i morts en els organismes aqüícoles.

Els fosfats actius en solucions aquoses poden existir en formes com PO3-4、HPO2-4、H₂PO- 4和 H₃PO₄, amb les seves proporcions relatives (coeficients de distribució) variant amb el pH. Poden ser utilitzats directament per algues, bacteris i plantes. Els fosfats actius tenen un dany directe mínim als peixos, però poden promoure un creixement extens d'algues i bacteris a l'aigua, consumint oxigen i perjudicant el creixement dels peixos. L'eliminació de fosfats de l'aigua d'aqüicultura depèn principalment de la precipitació química i l'adsorció. La precipitació química consisteix a afegir agents químics a l'aigua per formar precipitats de fosfat mitjançant processos de precipitació química, seguits de floculació i separació sòlid-líquid per eliminar els fosfats de l'aigua. L'adsorció utilitza adsorbents amb grans superfícies i nombrosos porus per permetre que el fòsfor de les aigües residuals experimenti intercanvi iònic, complexació de coordinació, adsorció electrostàtica i reaccions de precipitació superficial, eliminant així el fòsfor de l'aigua.

El fòsfor total es refereix a la suma del fòsfor soluble i el fòsfor en partícules. El fòsfor soluble en aigua es pot dividir en fòsfor orgànic soluble i fòsfor inorgànic soluble, amb fòsfor inorgànic soluble principalment existent en forma de fosfats actius. El fòsfor en partícules es refereix a les formes de fòsfor presents a la superfície o dins de les partícules en suspensió a l'aigua, que solen ser difícils d'utilitzar directament per als animals aquàtics. El fòsfor orgànic en partícules existeix principalment en teixits cel·lulars i restes orgàniques dels teixits d'animals aquàtics, mentre que el fòsfor inorgànic en partícules s'adsorbeix principalment als minerals d'argila en suspensió.

En resum, la tasca més important de l'aqüicultura és regular el medi aquàtic de l'aqüicultura, tenint en compte diversos factors per crear un entorn aquàtic equilibrat, minimitzant així les pèrdues i maximitzant els beneficis econòmics. Com regular el medi hídric s'analitzarà en propers articles.