Tärkeimmät vesiviljelyveden epäpuhtaudet ja niiden vaikutukset vesieläimiin

Vesiviljelyn kannalta epäpuhtauksien hallinta kasvatuslammikoissa on kriittinen huolenaihe. Vesiviljelyveden yleisiä saasteita ovat typpipitoiset aineet ja fosforiyhdisteet. Typpipitoisia aineita ovat muun muassa ammoniakkityppi, nitriittityppi, nitraattityppi, liuennut orgaaninen typpi. Fosforiyhdisteitä ovat reaktiiviset fosfaatit ja orgaaninen fosfori. Tässä artikkelissa tarkastellaan vesiviljelyveden pääasiallisia saasteita ja niiden vaikutuksia vesieläimiin. Katsotaanpa ensin yksinkertaistettua kaaviota muistamisen ja ymmärtämisen helpottamiseksi.

Alla annamme tarkkoja selityksiä.

Ammoniakkityppi on yksi vesiviljelyveden tärkeimmistä saasteista, ja se syntyy pääasiassa vesiviljelyeläinten rehujäämien ja aineenvaihduntatuotteiden hajoamisesta vedessä. Ammoniakkitypen kertyminen järjestelmään voi vaurioittaa kalojen epidermaalisia kudoksia ja kiduksia, mikä häiritsee biologista entsyymitoimintajärjestelmää. Pienilläkin ammoniakkityppipitoisuuksilla (> 1 mg/L) voi olla myrkyllisiä vaikutuksia vesiviljelyeläimille, erityisesti erittäin myrkyllisellä ionisoimattomalla ammoniakilla, joka voi aiheuttaa vahinkoa erittäin pieninä pitoisuuksina. Ammoniakkitypen pitoisuudet ympäristössä vähentävät myös vesieliöiden typen erittymistä, mikä vähentää ammoniakkia sisältävien aineiden nauttimista, mikä vaikuttaa viime kädessä vesieläinten normaaliin kasvuun ja kehitykseen. Korkeat ammoniakkitypen pitoisuudet ympäristössä voivat myös vaikuttaa vesieläinten osmoottiseen tasapainoon, mikä heikentää hapensiirtokykyä ja kyvyttömyyttä erittää myrkyllisiä aineita elimistöstään. Suurin osa kotimaisesta ja kansainvälisestä vesiviljelyveden käsittelyä koskevasta tutkimuksesta keskittyy ammoniakkitypen käsittelyyn.

Nitriitti vesiviljelyssä on pääasiassa nitrifikaatio- tai denitrifikaatioprosessien aikana syntyvä välituote. Se voi päästä elimistöön vesiviljelyeläinten kidusten kautta ja heikentää hemoglobiinin hapenkuljetuskykyä niiden veressä, mikä aiheuttaa vesieläinten hypoksiaa ja kuolemaa. On tärkeää huomata nitriitin kerääntyminen vesistöihin, erityisesti äskettäin käyttöön otettuihin järjestelmiin, millä voi olla merkittäviä myrkyllisiä vaikutuksia vesiviljelyeliöille.

Nitraatilla on suhteellisen alhainen myrkyllisyys kaloille, joten erityistä pitoisuusrajaa ei ole, mutta suuret pitoisuudet voivat vaikuttaa vesiviljelytuotteiden makuun. Nitraattityppi denitrifikaatioprosessien aikana voi myös tuottaa typpipitoista typpeä, joka voi olla myrkyllistä vesiviljelyorganismeille. Kirjallisuusraportit ovat osoittaneet, että nitraattitypen kertyminen voi johtaa vesiviljelyorganismien hitaaseen kasvuun ja sairauksiin. Yleisesti uskotaan, että lohen vesiviljelyn aikana veden nitraattipitoisuudet tulisi pitää alle 7,9 mg/l. Siksi vesiviljelyveden käsittelyprosessissa eri typen muunnokset eivät saisi sokeasti muuttua pelkäksi nitraattitypeksi, ja myös nitraattitypen poistamista tulisi harkita.

Vesiviljelyveteen liuennut orgaaninen typpi on peräisin pääasiassa vesiviljelyorganismien rehujäännöksistä, ulosteista ja aineenvaihduntatuotteista. Vesiviljelyveteen liuenneella orgaanisella typellä on suhteellisen yksinkertainen rakenne, hyvä biohajoavuus ja mikro-organismit voivat helposti hyödyntää sitä, jolloin saavutetaan hyvä poistoteho tavanomaisilla biologisilla käsittelymenetelmillä. Kun orgaanisen typen pitoisuus vedessä ei ole korkea, sillä on vain vähän vaikutusta vesieliöihin. Kun orgaanista typpeä kertyy jossain määrin, se voi kuitenkin edistää patogeenisten ja haitallisten mikro-organismien lisääntymistä, mikä heikentää veden laatua ja aiheuttaa sairauksia ja kuolemaa vesiviljelyeliöissä.

Aktiiviset fosfaatit vesiliuoksissa voivat esiintyä muodoissa, kuten PO3-4、HPO2-4、H₂PO-4和 H₃PO₄, joiden suhteelliset osuudet (jakaumakertoimet) vaihtelevat pH:n mukaan. Levät, bakteerit ja kasvit voivat hyödyntää niitä suoraan. Aktiivisilla fosfaateilla on vain vähän välitöntä haittaa kaloille, mutta ne voivat edistää levien ja bakteerien laajaa kasvua vedessä kuluttaen happea ja heikentäen kalojen kasvua. Fosfaattien poisto vesiviljelyvesistä perustuu pääasiassa kemialliseen saostukseen ja adsorptioon. Kemiallinen saostus sisältää kemiallisten aineiden lisäämisen veteen fosfaattisaostumien muodostamiseksi kemiallisten saostusprosessien kautta, mitä seuraa flokkulointi ja kiinteä-neste-erotus fosfaattien poistamiseksi vedestä. Adsorptiossa käytetään adsorbentteja, joilla on suuret pinta-alat ja lukuisat huokoset, jotta jäteveden fosfori pääsee läpi ioninvaihdon, koordinaatiokompleksoitumisen, sähköstaattisen adsorption ja pintasaostumisreaktioiden, jolloin fosfori poistuu vedestä.

Kokonaisfosfori tarkoittaa liukoisen fosforin ja hiukkasfosforin summaa. Veteen liukoinen fosfori voidaan jakaa edelleen liukoiseen orgaaniseen fosforiin ja liukoiseen epäorgaaniseen fosforiin, jolloin liukoinen epäorgaaninen fosfori on pääasiassa aktiivisten fosfaattien muodossa. Hiukkasfosfori tarkoittaa veteen suspendoituneiden hiukkasten pinnalla tai sisällä olevia fosforimuotoja, joita vesieläinten on yleensä vaikea hyödyntää suoraan. Hiukkasmainen orgaaninen fosfori esiintyy pääasiassa solukudoksissa ja vesieläinten kudosten orgaanisissa jäännöksissä, kun taas hiukkasmainen epäorgaaninen fosfori adsorboituu pääasiassa suspendoituneisiin savimineraaleihin.

Yhteenvetona voidaan todeta, että vesiviljelyn tärkein tehtävä on vesiviljelyn vesiympäristön säätely eri tekijöitä huomioiden tasapainoisen vesiympäristön luomiseksi, mikä minimoi tappiot ja maksimoi taloudelliset hyödyt. Vesiympäristön säätelyä analysoidaan tulevissa artikkeleissa.