Hlavní znečišťující látky ve vodě akvakultury a jejich účinky na vodní živočichy

Pro akvakulturu je řízení znečišťujících látek v chovných rybnících zásadním problémem. Mezi běžné znečišťující látky ve vodách akvakultury patří dusíkaté látky a sloučeniny fosforu. Mezi dusíkaté látky patří mimo jiné amoniakový dusík, dusitanový dusík, dusičnanový dusík, rozpuštěný organický dusík. Mezi sloučeniny fosforu patří reaktivní fosfáty a organický fosfor. Tento článek zkoumá primární znečišťující látky ve vodě akvakultury a jejich dopady na vodní živočichy. Podívejme se nejprve na zjednodušený diagram pro snadnější zapamatování a pochopení.

Níže uvádíme konkrétní vysvětlení.

Amoniakální dusík je jednou z hlavních znečišťujících látek ve vodě akvakultury, vzniká hlavně rozkladem zbytkového krmiva a metabolických produktů živočichů pocházejících z akvakultury ve vodě. Akumulace amoniakálního dusíku v systému může poškodit epidermální tkáně a žábry ryb a narušit tak systém biologické aktivity enzymů. I nízké koncentrace amoniakálního dusíku (>1 mg/l) mohou mít toxické účinky na živočichy pocházející z akvakultury, zejména vysoce toxický neionizovaný amoniak, který může způsobit poškození již ve velmi nízkých koncentracích. Zvýšené koncentrace amoniakálního dusíku v životním prostředí také vedou ke snížení vylučování dusíku vodními organismy, snižují jejich příjem látek obsahujících amoniak, což v konečném důsledku ovlivňuje normální růst a vývoj vodních živočichů. Vysoké koncentrace amoniakálního dusíku v prostředí mohou také ovlivnit osmotickou rovnováhu vodních živočichů, což vede ke snížení kapacity přenosu kyslíku a neschopnosti vylučovat toxické látky z jejich těla. Většina domácích i mezinárodních výzkumů v oblasti úpravy vod z akvakultury se zaměřuje na úpravu amoniakálního dusíku.

Dusitany v akvakultuře jsou především meziproduktem vznikajícím při nitrifikačních nebo denitrifikačních procesech. Může se dostat do těla žábrami živočichů pocházejících z akvakultury a snížit kapacitu hemoglobinu přenášet kyslík v jejich krvi, což způsobuje hypoxii a smrt vodních živočichů. Je důležité si uvědomit akumulaci dusitanů ve vodních útvarech, zejména v nově provozovaných systémech, která může mít významné toxické účinky na organismy akvakultury.

Dusičnany mají relativně nízkou toxicitu pro ryby, a proto neexistuje žádný specifický koncentrační limit, ale vysoké koncentrace mohou ovlivnit chuť produktů akvakultury. Dusičnanový dusík během denitrifikačních procesů může také produkovat dusičitý dusík, který může být toxický pro organismy akvakultury. Literární zprávy ukázaly, že akumulace dusičnanového dusíku může vést k pomalému růstu a chorobám v akvakulturních organismech. Obecně se má za to, že během akvakultury lososů by se hladiny dusičnanů ve vodě měly udržovat pod 7,9 mg/l. V procesu úpravy vod akvakultury by se proto různé přeměny dusíku neměly slepě přeměňovat na samotný dusičnanový dusík a mělo by se také uvažovat o odstranění dusičnanového dusíku.

Rozpuštěný organický dusík ve vodě akvakultury pochází především ze zbytkového krmiva, exkrementů a metabolických produktů organismů akvakultury. Rozpuštěný organický dusík ve vodě akvakultury má relativně jednoduchou strukturu, dobrou biologickou odbouratelnost a může být snadno využit mikroorganismy, čímž se dosahuje dobré účinnosti odstraňování pomocí konvenčních procesů biologického čištění. Když koncentrace organického dusíku ve vodě není vysoká, má malý dopad na vodní organismy. Když se však organický dusík do určité míry nahromadí, může podporovat množení patogenních a škodlivých mikroorganismů, zhoršovat kvalitu vody a způsobovat nemoci a úhyny organismů akvakultury.

Aktivní fosfáty ve vodných roztocích mohou existovat ve formách, jako je PO3-4, HPO2-4, H₂PO- 4和 H₃PO₄, přičemž jejich relativní podíly (distribuční koeficienty) se mění s pH. Mohou je přímo využívat řasy, bakterie a rostliny. Aktivní fosfáty mají minimální přímé poškození ryb, ale mohou podporovat rozsáhlý růst řas a bakterií ve vodě, spotřebovávat kyslík a zhoršovat růst ryb. Odstraňování fosforečnanů z vody akvakultury závisí především na chemickém srážení a adsorpci. Chemické srážení zahrnuje přidávání chemických činidel do vody za vzniku fosfátových sraženin prostřednictvím procesů chemického srážení, po kterých následuje flokulace a separace pevná látka-kapalina k odstranění fosfátů z vody. Adsorpce využívá adsorbenty s velkým povrchem a četnými póry, které umožňují fosforu v odpadní vodě podstoupit iontovou výměnu, koordinační komplexaci, elektrostatickou adsorpci a povrchové srážecí reakce, čímž se fosfor z vody odstraní.

Celkový fosfor označuje součet rozpustného fosforu a fosforu ve formě částic. Rozpustný fosfor ve vodě lze dále rozdělit na rozpustný organický fosfor a rozpustný anorganický fosfor, přičemž rozpustný anorganický fosfor existuje hlavně ve formě aktivních fosfátů. Částicový fosfor označuje formy fosforu přítomné na povrchu nebo uvnitř suspendovaných částic ve vodě, které je pro vodní živočichy obvykle obtížné přímo využít. Částicový organický fosfor se vyskytuje hlavně v buněčných tkáních a organických úlomcích tkání vodních živočichů, zatímco částicový anorganický fosfor se adsorbuje hlavně na suspendované jílové minerály.

Stručně řečeno, nejdůležitějším úkolem v akvakultuře je regulovat vodní prostředí akvakultury s ohledem na různé faktory k vytvoření vyváženého vodního prostředí, a tím minimalizovat ztráty a maximalizovat ekonomické přínosy. Jak regulovat vodní prostředí bude rozebráno v dalších článcích.