Principales contaminantes en el agua de acuicultura y sus efectos en los animales acuáticos

Para la acuicultura, la gestión de los contaminantes en los estanques de cría es una preocupación fundamental. Los contaminantes comunes en el agua de la acuicultura incluyen sustancias nitrogenadas y compuestos de fósforo. Las sustancias nitrogenadas incluyen nitrógeno amoniacal, nitrógeno nitrito, nitrógeno nitrato, nitrógeno orgánico disuelto, entre otros. Los compuestos de fósforo incluyen fosfatos reactivos y fósforo orgánico. Este artículo explora los principales contaminantes en el agua de la acuicultura y sus impactos en los animales acuáticos. Primero veamos un diagrama simplificado para facilitar la memorización y comprensión.

A continuación le proporcionaremos explicaciones específicas.

El nitrógeno amoniacal es uno de los principales contaminantes del agua de acuicultura, producido principalmente por la descomposición de piensos residuales y productos metabólicos de los animales de acuicultura en el agua. La acumulación de nitrógeno amoniacal en el sistema puede dañar los tejidos epidérmicos y las branquias de los peces, alterando el sistema de actividad enzimática biológica. Incluso concentraciones bajas de nitrógeno amoniacal (>1 mg/L) pueden tener efectos tóxicos en los animales de acuicultura, especialmente el amoníaco no ionizado altamente tóxico, que puede causar daños en concentraciones muy bajas. El aumento de las concentraciones de nitrógeno amoniacal en el medio ambiente también conduce a una reducción de la excreción de nitrógeno por parte de los organismos acuáticos, lo que reduce su ingestión de sustancias que contienen amoniaco y, en última instancia, afecta el crecimiento y desarrollo normal de los animales acuáticos. Las altas concentraciones de nitrógeno amoniacal en el medio ambiente también pueden afectar el equilibrio osmótico de los animales acuáticos, lo que lleva a una reducción de la capacidad de transferencia de oxígeno y a la incapacidad de excretar sustancias tóxicas de sus cuerpos. La mayoría de las investigaciones nacionales e internacionales sobre el tratamiento del agua de acuicultura se centran en el tratamiento del nitrógeno amoniacal.

El nitrito en acuicultura es principalmente un producto intermedio generado durante los procesos de nitrificación o desnitrificación. Puede ingresar al cuerpo a través de las branquias de los animales de acuicultura y reducir la capacidad de transporte de oxígeno de la hemoglobina en la sangre, causando hipoxia y muerte en los animales acuáticos. Es importante señalar la acumulación de nitrito en los cuerpos de agua, especialmente en sistemas recientemente operados, que puede tener efectos tóxicos significativos en los organismos de acuicultura.

El nitrato tiene una toxicidad relativamente baja para los peces, por lo que no existe un límite de concentración específico, pero concentraciones altas pueden afectar el sabor de los productos de la acuicultura. El nitrógeno nitrato durante los procesos de desnitrificación también puede producir nitrógeno nitroso, que puede ser tóxico para los organismos de la acuicultura. Los informes bibliográficos han demostrado que la acumulación de nitrógeno nitrato puede provocar un crecimiento lento y enfermedades en los organismos de acuicultura. En general, se cree que durante la acuicultura del salmón, los niveles de nitrato en el agua deben mantenerse por debajo de 7,9 mg/L. Por lo tanto, en el proceso de tratamiento del agua de acuicultura, diversas transformaciones del nitrógeno no deben convertirse ciegamente en nitrógeno nitrato solo, y también se debe considerar la eliminación del nitrógeno nitrato.

El nitrógeno orgánico disuelto en el agua de acuicultura se origina principalmente a partir de alimentos residuales, excrementos y productos metabólicos de los organismos de acuicultura. El nitrógeno orgánico disuelto en el agua de acuicultura tiene una estructura relativamente simple, buena biodegradabilidad y puede ser utilizado fácilmente por microorganismos, logrando una buena eficiencia de eliminación mediante procesos de tratamiento biológico convencionales. Cuando la concentración de nitrógeno orgánico en el agua no es alta, tiene poco impacto en los organismos acuáticos. Sin embargo, cuando el nitrógeno orgánico se acumula en cierta medida, puede promover la proliferación de microorganismos patógenos y nocivos, deteriorando la calidad del agua y provocando enfermedades y muerte en los organismos de acuicultura.

Los fosfatos activos en soluciones acuosas pueden existir en formas como PO3- 4 、 HPO2- 4 、 H₂PO- 4和 H₃PO₄, y sus proporciones relativas (coeficientes de distribución) varían con el pH. Pueden ser utilizados directamente por algas, bacterias y plantas. Los fosfatos activos tienen un daño directo mínimo a los peces, pero pueden promover un crecimiento extenso de algas y bacterias en el agua, consumiendo oxígeno y perjudicando el crecimiento de los peces. La eliminación de fosfatos del agua de acuicultura se basa principalmente en la precipitación y adsorción químicas. La precipitación química implica agregar agentes químicos al agua para formar precipitados de fosfato mediante procesos de precipitación química, seguidos de floculación y separación sólido-líquido para eliminar los fosfatos del agua. La adsorción utiliza adsorbentes con grandes superficies y numerosos poros para permitir que el fósforo en las aguas residuales experimente intercambio iónico, complejación de coordinación, adsorción electrostática y reacciones de precipitación superficial, eliminando así el fósforo del agua.

El fósforo total se refiere a la suma de fósforo soluble y fósforo particulado. El fósforo soluble en agua se puede dividir a su vez en fósforo orgánico soluble y fósforo inorgánico soluble, existiendo el fósforo inorgánico soluble principalmente en forma de fosfatos activos. El fósforo en partículas se refiere a formas de fósforo presentes en la superficie o dentro de las partículas suspendidas en el agua, que generalmente son difíciles de utilizar directamente para los animales acuáticos. Las partículas de fósforo orgánico existen principalmente en tejidos celulares y desechos orgánicos de tejidos de animales acuáticos, mientras que las partículas de fósforo inorgánico se adsorben principalmente en minerales arcillosos suspendidos.

En resumen, la tarea más importante en la acuicultura es regular el entorno acuático de la acuicultura, considerando varios factores para crear un entorno acuático equilibrado, minimizando así las pérdidas y maximizando los beneficios económicos. En futuros artículos se analizará cómo regular el medio acuático.