Κύριοι ρύποι στο νερό υδατοκαλλιέργειας και οι επιπτώσεις τους στα υδρόβια ζώα

Για την υδατοκαλλιέργεια, η διαχείριση των ρύπων στις λίμνες εκτροφής αποτελεί κρίσιμο μέλημα. Οι κοινοί ρύποι στα νερά υδατοκαλλιέργειας περιλαμβάνουν αζωτούχες ουσίες και ενώσεις φωσφόρου. Οι αζωτούχες ουσίες περιλαμβάνουν αμμωνιακό άζωτο, νιτρώδες άζωτο, νιτρικό άζωτο, διαλυμένο οργανικό άζωτο, μεταξύ άλλων. Οι ενώσεις φωσφόρου περιλαμβάνουν δραστικά φωσφορικά άλατα και οργανικό φώσφορο. Αυτό το άρθρο διερευνά τους πρωτογενείς ρύπους στο νερό υδατοκαλλιέργειας και τις επιπτώσεις τους στα υδρόβια ζώα. Ας δούμε πρώτα ένα απλοποιημένο διάγραμμα για ευκολότερη απομνημόνευση και κατανόηση.

Παρακάτω θα δώσουμε συγκεκριμένες εξηγήσεις.

Το αμμωνιακό άζωτο είναι ένας από τους κύριους ρύπους του νερού υδατοκαλλιέργειας, που παράγεται κυρίως από την αποσύνθεση υπολειμμάτων ζωοτροφών και μεταβολικών προϊόντων των ζώων υδατοκαλλιέργειας στο νερό. Η συσσώρευση αζώτου αμμωνίας στο σύστημα μπορεί να βλάψει τους επιδερμικούς ιστούς και τα βράγχια των ψαριών, διαταράσσοντας το σύστημα βιολογικής ενζυμικής δραστηριότητας. Ακόμη και χαμηλές συγκεντρώσεις αζώτου αμμωνίας (>1 mg/L) μπορεί να έχουν τοξικές επιδράσεις στα ζώα υδατοκαλλιέργειας, ιδιαίτερα στην εξαιρετικά τοξική μη ιονισμένη αμμωνία, η οποία μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις αζώτου αμμωνίας στο περιβάλλον οδηγούν επίσης σε μειωμένη απέκκριση αζώτου από τους υδρόβιους οργανισμούς, μειώνοντας την κατάποση ουσιών που περιέχουν αμμωνία, επηρεάζοντας τελικά την κανονική ανάπτυξη και ανάπτυξη των υδρόβιων ζώων. Οι υψηλές συγκεντρώσεις αμμωνιακού αζώτου στο περιβάλλον μπορούν επίσης να επηρεάσουν την οσμωτική ισορροπία των υδρόβιων ζώων, οδηγώντας σε μειωμένη ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου και αδυναμία απέκκρισης τοξικών ουσιών από το σώμα τους. Οι περισσότερες εγχώριες και διεθνείς έρευνες για την επεξεργασία του νερού υδατοκαλλιέργειας επικεντρώνονται στην επεξεργασία του αζώτου αμμωνίας.

Τα νιτρώδη στην υδατοκαλλιέργεια είναι κυρίως ένα ενδιάμεσο προϊόν που παράγεται κατά τις διαδικασίες νιτροποίησης ή απονιτροποίησης. Μπορεί να εισέλθει στο σώμα από τα βράγχια των ζώων υδατοκαλλιέργειας και να μειώσει την ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης στο αίμα τους, προκαλώντας υποξία και θάνατο στα υδρόβια ζώα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί η συσσώρευση νιτρωδών σε υδάτινα σώματα, ειδικά σε συστήματα που λειτουργούν πρόσφατα, η οποία μπορεί να έχει σημαντικές τοξικές επιδράσεις στους οργανισμούς υδατοκαλλιέργειας.

Τα νιτρικά άλατα έχουν σχετικά χαμηλή τοξικότητα για τα ψάρια, επομένως δεν υπάρχει συγκεκριμένο όριο συγκέντρωσης, αλλά οι υψηλές συγκεντρώσεις μπορούν να επηρεάσουν τη γεύση των προϊόντων υδατοκαλλιέργειας. Το νιτρικό άζωτο κατά τη διάρκεια των διεργασιών απονιτροποίησης μπορεί επίσης να παράγει νιτρικό άζωτο, το οποίο μπορεί να είναι τοξικό για τους οργανισμούς υδατοκαλλιέργειας. Βιβλιογραφικές αναφορές έχουν δείξει ότι η συσσώρευση νιτρικού αζώτου μπορεί να οδηγήσει σε αργή ανάπτυξη και ασθένειες στους οργανισμούς υδατοκαλλιέργειας. Γενικά πιστεύεται ότι κατά την υδατοκαλλιέργεια σολομού, τα επίπεδα νιτρικών στο νερό πρέπει να διατηρούνται κάτω από 7,9 mg/L. Επομένως, κατά τη διαδικασία επεξεργασίας του νερού υδατοκαλλιέργειας, διάφοροι μετασχηματισμοί αζώτου δεν θα πρέπει να μετατρέπονται τυφλά σε νιτρικό άζωτο μόνο, και θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη η απομάκρυνση του νιτρικού αζώτου.

Το διαλυμένο οργανικό άζωτο στο νερό υδατοκαλλιέργειας προέρχεται κυρίως από υπολειμματικές ζωοτροφές, εκκρίματα και μεταβολικά προϊόντα οργανισμών υδατοκαλλιέργειας. Το διαλυμένο οργανικό άζωτο στο νερό υδατοκαλλιέργειας έχει σχετικά απλή δομή, καλή βιοδιασπασιμότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα από μικροοργανισμούς, επιτυγχάνοντας καλή απόδοση απομάκρυνσης μέσω συμβατικών διεργασιών βιολογικής επεξεργασίας. Όταν η συγκέντρωση του οργανικού αζώτου στο νερό δεν είναι υψηλή, έχει μικρή επίδραση στους υδρόβιους οργανισμούς. Ωστόσο, όταν το οργανικό άζωτο συσσωρεύεται σε κάποιο βαθμό, μπορεί να προωθήσει τον πολλαπλασιασμό παθογόνων και επιβλαβών μικροοργανισμών, υποβαθμίζοντας την ποιότητα του νερού και προκαλώντας ασθένειες και θάνατο στους οργανισμούς υδατοκαλλιέργειας.

Τα ενεργά φωσφορικά άλατα σε υδατικά διαλύματα μπορεί να υπάρχουν σε μορφές όπως PO3-4,HPO2-4,H₂PO- 4-H3PO₄, με τις σχετικές αναλογίες τους (συντελεστές κατανομής) να ποικίλλουν ανάλογα με το pH. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα από φύκια, βακτήρια και φυτά. Τα ενεργά φωσφορικά άλατα έχουν ελάχιστη άμεση βλάβη στα ψάρια, αλλά μπορούν να προάγουν την εκτεταμένη ανάπτυξη φυκιών και βακτηρίων στο νερό, καταναλώνοντας οξυγόνο και εμποδίζοντας την ανάπτυξη των ψαριών. Η απομάκρυνση των φωσφορικών αλάτων από το νερό της υδατοκαλλιέργειας βασίζεται κυρίως στη χημική κατακρήμνιση και προσρόφηση. Η χημική καθίζηση περιλαμβάνει την προσθήκη χημικών παραγόντων στο νερό για να σχηματιστούν φωσφορικά ιζήματα μέσω χημικών διεργασιών καθίζησης, που ακολουθείται από κροκίδωση και διαχωρισμό στερεού-υγρού για την απομάκρυνση των φωσφορικών από το νερό. Η προσρόφηση χρησιμοποιεί προσροφητικά με μεγάλες επιφάνειες και πολλούς πόρους για να επιτρέψει στον φώσφορο στα λύματα να υποστεί ανταλλαγή ιόντων, συμπλοκοποίηση συντονισμού, ηλεκτροστατική προσρόφηση και αντιδράσεις επιφανειακής καθίζησης, απομακρύνοντας έτσι τον φώσφορο από το νερό.

Ο ολικός φώσφορος αναφέρεται στο άθροισμα του διαλυτού φωσφόρου και του σωματιδιακού φωσφόρου. Ο διαλυτός φώσφορος στο νερό μπορεί περαιτέρω να χωριστεί σε διαλυτό οργανικό φώσφορο και διαλυτό ανόργανο φώσφορο, με τον διαλυτό ανόργανο φώσφορο να υπάρχει κυρίως με τη μορφή ενεργών φωσφορικών αλάτων. Ο σωματιδιακός φώσφορος αναφέρεται σε μορφές φωσφόρου που υπάρχουν στην επιφάνεια ή μέσα σε αιωρούμενα σωματίδια στο νερό, τα οποία είναι συνήθως δύσκολο να χρησιμοποιηθούν άμεσα από τα υδρόβια ζώα. Ο σωματιδιακός οργανικός φώσφορος υπάρχει κυρίως σε κυτταρικούς ιστούς και οργανικά υπολείμματα ιστών υδρόβιων ζώων, ενώ ο σωματιδιακός ανόργανος φώσφορος προσροφάται κυρίως σε αιωρούμενα ορυκτά αργίλου.

Συνοπτικά, το πιο σημαντικό καθήκον στην υδατοκαλλιέργεια είναι η ρύθμιση του υδάτινου περιβάλλοντος της υδατοκαλλιέργειας, λαμβάνοντας υπόψη διάφορους παράγοντες για τη δημιουργία ενός ισορροπημένου υδάτινου περιβάλλοντος, ελαχιστοποιώντας έτσι τις απώλειες και μεγιστοποιώντας τα οικονομικά οφέλη. Ο τρόπος ρύθμισης του υδάτινου περιβάλλοντος θα αναλυθεί σε μελλοντικά άρθρα.