Principali inquinanti nell'acqua di acquacoltura e loro effetti sugli animali acquatici

Per l’acquacoltura, la gestione degli inquinanti negli stagni di allevamento è una questione fondamentale. Gli inquinanti comuni nell'acqua di acquacoltura includono sostanze azotate e composti del fosforo. Le sostanze azotate comprendono, tra gli altri, l'azoto ammoniacale, l'azoto nitrito, l'azoto nitrato, l'azoto organico disciolto. I composti del fosforo includono fosfati reattivi e fosforo organico. Questo articolo esplora i principali inquinanti presenti nell'acqua di acquacoltura e il loro impatto sugli animali acquatici. Diamo prima un'occhiata a un diagramma semplificato per facilitare la memorizzazione e la comprensione.

Di seguito forniremo spiegazioni specifiche.

L'azoto ammoniacale è uno dei principali inquinanti nell'acqua di acquacoltura, prodotto principalmente dalla decomposizione dei mangimi residui e dei prodotti metabolici degli animali d'acquacoltura nell'acqua. L'accumulo di azoto ammoniacale nel sistema può danneggiare i tessuti epidermici e le branchie dei pesci, interrompendo il sistema di attività enzimatica biologica. Anche basse concentrazioni di azoto ammoniacale (>1 mg/L) possono avere effetti tossici sugli animali d’acquacoltura, in particolare sull’ammoniaca non ionizzata altamente tossica, che può causare danni a concentrazioni molto basse. L’aumento delle concentrazioni di azoto ammoniacale nell’ambiente porta anche a una ridotta escrezione di azoto da parte degli organismi acquatici, riducendo la loro ingestione di sostanze contenenti ammoniaca, influenzando in definitiva la normale crescita e lo sviluppo degli animali acquatici. Elevate concentrazioni di azoto ammoniacale nell’ambiente possono anche influenzare l’equilibrio osmotico degli animali acquatici, portando a una ridotta capacità di trasferimento dell’ossigeno e all’incapacità di espellere sostanze tossiche dai loro corpi. La maggior parte delle ricerche nazionali e internazionali sul trattamento delle acque di acquacoltura si concentra sul trattamento dell’azoto ammoniacale.

Il nitrito in acquacoltura è principalmente un prodotto intermedio generato durante i processi di nitrificazione o denitrificazione. Può entrare nel corpo attraverso le branchie degli animali d'acquacoltura e ridurre la capacità di trasporto dell'ossigeno dell'emoglobina nel sangue, causando ipossia e morte negli animali acquatici. È importante notare l'accumulo di nitriti nei corpi idrici, soprattutto nei sistemi di nuova gestione, che può avere effetti tossici significativi sugli organismi di acquacoltura.

Il nitrato ha una tossicità relativamente bassa per i pesci, quindi non esiste un limite di concentrazione specifico, ma concentrazioni elevate possono influenzare il gusto dei prodotti dell'acquacoltura. L'azoto nitrato durante i processi di denitrificazione può anche produrre azoto nitroso, che può essere tossico per gli organismi di acquacoltura. I resoconti della letteratura hanno dimostrato che l'accumulo di azoto nitrico può portare a una crescita lenta e a malattie negli organismi di acquacoltura. Si ritiene generalmente che durante l'acquacoltura del salmone, i livelli di nitrati nell'acqua debbano essere mantenuti al di sotto di 7,9 mg/l. Pertanto, nel processo di trattamento dell’acqua di acquacoltura, le varie trasformazioni dell’azoto non dovrebbero convertirsi ciecamente in solo azoto nitrico, ma si dovrebbe prendere in considerazione anche la rimozione dell’azoto nitrico.

L'azoto organico disciolto nell'acqua di acquacoltura proviene principalmente da mangimi residui, escrementi e prodotti metabolici degli organismi di acquacoltura. L'azoto organico disciolto nell'acqua di acquacoltura ha una struttura relativamente semplice, una buona biodegradabilità e può essere facilmente utilizzato dai microrganismi, ottenendo una buona efficienza di rimozione attraverso processi di trattamento biologico convenzionali. Quando la concentrazione di azoto organico nell'acqua non è elevata, ha un impatto minimo sugli organismi acquatici. Tuttavia, quando l’azoto organico si accumula in una certa misura, può favorire la proliferazione di microrganismi patogeni e dannosi, deteriorando la qualità dell’acqua e provocando malattie e morte negli organismi di acquacoltura.

I fosfati attivi nelle soluzioni acquose possono esistere in forme come PO3- 4、HPO2- 4、H₂PO-4 e H₃PO₄, con le loro proporzioni relative (coefficienti di distribuzione) che variano con il pH. Possono essere utilizzati direttamente da alghe, batteri e piante. I fosfati attivi hanno un danno diretto minimo per i pesci, ma possono favorire la crescita estensiva di alghe e batteri nell’acqua, consumando ossigeno e compromettendo la crescita dei pesci. La rimozione dei fosfati dall’acqua di acquacoltura si basa principalmente sulla precipitazione e sull’adsorbimento chimico. La precipitazione chimica prevede l'aggiunta di agenti chimici all'acqua per formare precipitati di fosfati attraverso processi di precipitazione chimica, seguiti da flocculazione e separazione solido-liquido per rimuovere i fosfati dall'acqua. L'adsorbimento utilizza adsorbenti con ampie aree superficiali e numerosi pori per consentire al fosforo nelle acque reflue di subire scambio ionico, complessazione di coordinazione, adsorbimento elettrostatico e reazioni di precipitazione superficiale, rimuovendo così il fosforo dall'acqua.

Il fosforo totale si riferisce alla somma del fosforo solubile e del fosforo particolato. Il fosforo solubile in acqua può essere ulteriormente suddiviso in fosforo organico solubile e fosforo inorganico solubile, con il fosforo inorganico solubile esistente principalmente sotto forma di fosfati attivi. Il fosforo particolato si riferisce alle forme di fosforo presenti sulla superficie o all'interno di particelle sospese nell'acqua, che solitamente sono difficili da utilizzare direttamente per gli animali acquatici. Il fosforo organico particolato esiste principalmente nei tessuti cellulari e nei detriti organici dei tessuti degli animali acquatici, mentre il fosforo inorganico particolato viene adsorbito principalmente sui minerali argillosi sospesi.

In sintesi, il compito più importante dell’acquacoltura è regolare l’ambiente acquatico dell’acquacoltura, considerando vari fattori per creare un ambiente acquatico equilibrato, minimizzando così le perdite e massimizzando i benefici economici. Come regolare l'ambiente acquatico verrà analizzato nei prossimi articoli.