養殖用水の主な汚染物質と水生動物への影響

水産養殖にとって、飼育池の汚染物質の管理は重大な懸念事項です。養殖水中の一般的な汚染物質には、窒素含有物質とリン化合物が含まれます。窒素含有物質には、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、溶存有機窒素などが含まれる。リン化合物には、反応性リン酸塩および有機リンが含まれます。この記事では、水産養殖用水の主な汚染物質とそれらが水生動物に及ぼす影響について調査します。まず、記憶と理解を容易にするために簡略化された図を見てみましょう。

以下、具体的に説明していきます。

アンモニア態窒素は、水産養殖水中の主要な汚染物質の 1 つであり、主に水中の残留飼料や水産養殖動物の代謝産物の分解から生成されます。システム内にアンモニア態窒素が蓄積すると、魚の表皮組織やえらが損傷し、生物学的酵素活性システムが混乱する可能性があります。たとえ低濃度のアンモニア態窒素 (>1 mg/L) であっても、水産養殖動物に毒性を及ぼす可能性があり、特に毒性の高い非イオン化アンモニアは、非常に低濃度で損傷を引き起こす可能性があります。環境中のアンモニア態窒素濃度の上昇は、水生生物による窒素排泄の減少にもつながり、アンモニア含有物質の摂取も減少し、最終的には水生動物の正常な成長と発育に影響を与えます。環境中の高濃度のアンモニア態窒素も水生動物の浸透圧バランスに影響を及ぼし、酸素輸送能力の低下や体からの有毒物質の排泄不能につながる可能性があります。養殖水の処理に関する国内外の研究のほとんどは、アンモニア態窒素の処理に焦点を当てています。

水産養殖における亜硝酸塩は、主に硝化または脱窒のプロセス中に生成される中間生成物です。水産養殖動物のえらを通って体内に侵入し、血液中のヘモグロビンの酸素運搬能力を低下させ、水生動物に低酸素症と死亡を引き起こす可能性があります。水域、特に新たに稼働したシステムでは亜硝酸塩の蓄積に注意することが重要であり、水産養殖生物に重大な毒性影響を与える可能性があります。

硝酸塩は魚に対する毒性が比較的低いため、特定の濃度制限はありませんが、高濃度では水産養殖製品の味に影響を与える可能性があります。脱窒プロセス中の硝酸性窒素は、水産養殖生物にとって有毒となる可能性のある亜硝酸性窒素を生成する可能性があります。文献報告によると、硝酸態窒素の蓄積は水産養殖生物の成長の遅れや病気につながる可能性があります。一般に、サケの養殖中は水中の硝酸塩レベルを 7.9 mg/L 未満に保つ必要があると考えられています。したがって、養殖水の処理過程においては、各種の窒素変換がやみくもに硝酸性窒素のみに変換されるべきではなく、硝酸性窒素の除去にも配慮する必要がある。

水産養殖水中の溶存有機窒素は、主に水産養殖生物の残留飼料、排泄物、代謝産物に由来します。養殖水中に溶解した有機窒素は、比較的構造が単純で生分解性に優れ、微生物によって利用されやすいため、従来の生物処理プロセスにより良好な除去効率が得られます。水中の有機窒素濃度が高くなければ、水生生物への影響はほとんどありません。しかし、有機窒素がある程度蓄積すると、病原性や有害な微生物の増殖を促進し、水質を悪化させ、養殖生物の病気や死を引き起こす可能性があります。

水溶液中の活性リン酸塩は、PO3-4、HPO2-4、Hなどの形で存在する場合があります。₂PO-4和H₃PO₄、それらの相対比率 (分配係数) は pH とともに変化します。藻類、細菌、植物が直接利用できます。活性リン酸塩は魚への直接的な害はほとんどありませんが、水中で藻類や細菌の広範囲な増殖を促進し、酸素を消費して魚の成長を阻害する可能性があります。養殖水からのリン酸塩の除去は、主に化学的な沈殿と吸着に依存しています。化学沈殿では、水に化学薬品を加えて化学沈殿プロセスを通じてリン酸塩沈殿物を形成し、続いて凝集と固液分離を行って水からリン酸塩を除去します。吸着では、大きな表面積と多数の細孔を備えた吸着剤を利用して、廃水中のリンにイオン交換、配位錯体形成、静電吸着、および表面沈殿反応を起こさせ、それによって水からリンを除去します。

全リンとは、可溶性リンと粒子状リンの合計を指します。水中の可溶性リンはさらに可溶性有機リンと可溶性無機リンに分けられ、可溶性無機リンは主に活性リン酸塩の形で存在する。粒子状リンとは、水中の浮遊粒子の表面または内部に存在するリンの形態を指し、通常、水生動物が直接利用するのは困難です。粒子状有機リンは主に細胞組織や水生動物組織の有機残骸に存在し、粒子状無機リンは主に懸濁した粘土鉱物に吸着します。

要約すると、水産養殖における最も重要な課題は、バランスの取れた水環境を作り出すためにさまざまな要因を考慮して養殖用水環境を調整し、それによって損失を最小限に抑え、経済的利益を最大化することです。水環境を調整する方法については、今後の記事で分析します。