Glavni zagađivači u vodi iz akvakulture i njihovi učinci na vodene životinje

Za akvakulturu je upravljanje zagađivačima u uzgojnim ribnjacima ključna briga. Uobičajeni zagađivači u vodi iz akvakulture uključuju dušikove tvari i spojeve fosfora. Dušične tvari obuhvaćaju između ostalog amonijačni dušik, nitritni dušik, nitratni dušik, otopljeni organski dušik. Spojevi fosfora uključuju reaktivne fosfate i organski fosfor. Ovaj članak istražuje primarne zagađivače u vodi iz akvakulture i njihov utjecaj na vodene životinje. Pogledajmo najprije pojednostavljeni dijagram radi lakšeg pamćenja i razumijevanja.

U nastavku ćemo dati konkretna objašnjenja.

Dušik iz amonijaka jedan je od glavnih zagađivača u vodi iz akvakulture, koji se uglavnom proizvodi razgradnjom ostataka hrane i metaboličkih proizvoda životinja iz akvakulture u vodi. Nakupljanje amonijačnog dušika u sustavu može oštetiti epidermalno tkivo i škrge ribe, ometajući biološki sustav aktivnosti enzima. Čak i niske koncentracije amonijačnog dušika (>1 mg/L) mogu imati toksične učinke na životinje akvakulture, posebno vrlo otrovni neionizirani amonijak, koji može uzrokovati štetu pri vrlo niskim koncentracijama. Povećane koncentracije amonijačnog dušika u okolišu također dovode do smanjenog izlučivanja dušika od strane vodenih organizama, smanjujući njihovo gutanje tvari koje sadrže amonijak, što u konačnici utječe na normalan rast i razvoj vodenih životinja. Visoke koncentracije amonijskog dušika u okolišu također mogu utjecati na osmotsku ravnotežu vodenih životinja, što dovodi do smanjenog kapaciteta prijenosa kisika i nemogućnosti izlučivanja toksičnih tvari iz njihovih tijela. Većina domaćih i međunarodnih istraživanja o pročišćavanju vode iz akvakulture usmjerena je na pročišćavanje amonijačnim dušikom.

Nitrit u akvakulturi uglavnom je međuprodukt koji nastaje tijekom procesa nitrifikacije ili denitrifikacije. Može ući u tijelo kroz škrge životinja iz akvakulture i smanjiti sposobnost prijenosa kisika hemoglobina u njihovoj krvi, uzrokujući hipoksiju i smrt vodenih životinja. Važno je uočiti nakupljanje nitrita u vodnim tijelima, posebno u novouvedenim sustavima, što može imati značajne toksične učinke na organizme u akvakulturi.

Nitrat ima relativno nisku toksičnost za ribu, stoga ne postoji određena granična koncentracija, ali visoke koncentracije mogu utjecati na okus proizvoda akvakulture. Nitratni dušik tijekom procesa denitrifikacije također može proizvesti nitratni dušik, koji može biti toksičan za organizme u akvakulturi. Izvješća iz literature pokazuju da nakupljanje nitratnog dušika može dovesti do sporog rasta i bolesti u organizmima akvakulture. Općenito se vjeruje da tijekom akvakulture lososa razine nitrata u vodi trebaju biti ispod 7,9 mg/L. Stoga, u procesu obrade vode iz akvakulture, različite transformacije dušika ne bi se trebale slijepo pretvarati samo u nitratni dušik, a trebalo bi razmotriti i uklanjanje nitratnog dušika.

Otopljeni organski dušik u vodi iz akvakulture uglavnom potječe iz ostataka hrane, izlučevina i metaboličkih proizvoda organizama iz akvakulture. Otopljeni organski dušik u vodi iz akvakulture ima relativno jednostavnu strukturu, dobru biorazgradljivost i mikroorganizmi ga mogu lako iskoristiti, postižući dobru učinkovitost uklanjanja putem konvencionalnih bioloških procesa obrade. Kada koncentracija organskog dušika u vodi nije visoka, ima mali utjecaj na vodene organizme. Međutim, kada se organski dušik akumulira u određenoj mjeri, može pospješiti razmnožavanje patogenih i štetnih mikroorganizama, pogoršavajući kvalitetu vode i uzrokujući bolesti i smrt organizama akvakulture.

Aktivni fosfati u vodenim otopinama mogu postojati u oblicima poput PO3-4、HPO2-4、H₂PO- 4和 H₃PO₄, s njihovim relativnim udjelima (koeficijenti distribucije) koji variraju s pH. Mogu ih izravno iskoristiti alge, bakterije i biljke. Aktivni fosfati imaju minimalnu izravnu štetu ribama, ali mogu potaknuti ekstenzivan rast algi i bakterija u vodi, trošeći kisik i ometajući rast riba. Uklanjanje fosfata iz vode akvakulture uglavnom se oslanja na kemijsko taloženje i adsorpciju. Kemijsko taloženje uključuje dodavanje kemijskih sredstava u vodu kako bi se formirali fosfatni talozi kroz procese kemijskog taloženja, nakon čega slijedi flokulacija i odvajanje krutog i tekućeg da bi se uklonili fosfati iz vode. Adsorpcija koristi adsorbente s velikim površinama i brojnim porama kako bi fosfor u otpadnoj vodi prošao kroz ionsku izmjenu, koordinacijsko kompleksiranje, elektrostatsku adsorpciju i površinske reakcije taloženja, čime se fosfor uklanja iz vode.

Ukupni fosfor odnosi se na zbroj topljivog fosfora i čestica fosfora. Topljivi fosfor u vodi može se dalje podijeliti na topljivi organski fosfor i topljivi anorganski fosfor, pri čemu topljivi anorganski fosfor uglavnom postoji u obliku aktivnih fosfata. Čestice fosfora odnose se na oblike fosfora prisutne na površini ili unutar suspendiranih čestica u vodi, koje vodene životinje obično teško mogu izravno iskoristiti. Organski fosfor u obliku čestica uglavnom postoji u staničnim tkivima i organskim ostacima tkiva vodenih životinja, dok se anorganski fosfor u obliku čestica uglavnom adsorbira na suspendirane minerale gline.

Ukratko, najvažniji zadatak u akvakulturi je reguliranje vodnog okoliša akvakulture, uzimajući u obzir različite čimbenike za stvaranje uravnoteženog vodnog okoliša, čime se gubici svedu na najmanju moguću mjeru, a ekonomska korist maksimizira. Kako regulirati vodni okoliš bit će analizirano u narednim člancima.