Pagrindiniai akvakultūros vandens teršalai ir jų poveikis vandens gyvūnams

Akvakultūrai teršalų tvarkymas auginimo tvenkiniuose yra labai svarbus rūpestis. Įprasti akvakultūros vandens teršalai yra azoto medžiagos ir fosforo junginiai. Azotinės medžiagos apima amoniakinį azotą, nitritinį azotą, nitratinį azotą, ištirpusį organinį azotą ir kt. Fosforo junginiai apima reaktyvius fosfatus ir organinį fosforą. Šiame straipsnyje nagrinėjami pagrindiniai akvakultūros vandens teršalai ir jų poveikis vandens gyvūnams. Pirmiausia pažvelkime į supaprastintą diagramą, kad būtų lengviau įsiminti ir suprasti.

Žemiau pateiksime konkrečius paaiškinimus.

Amoniakinis azotas yra vienas iš pagrindinių akvakultūros vandens teršalų, daugiausia susidarantis vandenyje irstant akvakultūros gyvūnų pašarų likučiams ir medžiagų apykaitos produktams. Sistemoje besikaupiantis amoniakiniam azotui gali pažeisti žuvų epidermio audinius ir žiaunas, sutrikdyti biologinės fermentų veiklos sistemą. Net mažos amoniakinio azoto koncentracijos (>1 mg/l) gali turėti toksišką poveikį akvakultūros gyvūnams, ypač labai toksiškas nejonizuotas amoniakas, kuris gali pakenkti esant labai mažoms koncentracijoms. Padidėjusi amoniakinio azoto koncentracija aplinkoje taip pat sumažina azoto išsiskyrimą iš vandens organizmų, todėl sumažėja amoniako turinčių medžiagų suvartojimas, o tai galiausiai turi įtakos normaliam vandens gyvūnų augimui ir vystymuisi. Didelės amoniakinio azoto koncentracijos aplinkoje taip pat gali paveikti vandens gyvūnų osmosinę pusiausvyrą, dėl to sumažėja deguonies pernešimo pajėgumas ir nesugeba iš organizmo išskirti toksiškų medžiagų. Dauguma vietinių ir tarptautinių akvakultūros vandens valymo tyrimų yra skirti amoniakinio azoto valymui.

Nitritai akvakultūroje daugiausia yra tarpinis produktas, susidarantis nitrifikacijos arba denitrifikacijos procesų metu. Jis gali patekti į organizmą per akvakultūros gyvūnų žiaunas ir sumažinti hemoglobino gebėjimą pernešti deguonį kraujyje, sukeldamas vandens gyvūnų hipoksiją ir mirtį. Svarbu atkreipti dėmesį į nitritų kaupimąsi vandens telkiniuose, ypač naujai eksploatuojamose sistemose, kurie gali turėti didelį toksinį poveikį akvakultūros organizmams.

Nitratas yra palyginti mažai toksiškas žuvims, todėl nėra konkrečios koncentracijos ribos, tačiau didelės koncentracijos gali turėti įtakos akvakultūros produktų skoniui. Nitratinis azotas denitrifikacijos procesų metu taip pat gali gaminti azotinį azotą, kuris gali būti toksiškas akvakultūros organizmams. Literatūros pranešimai parodė, kad nitratų azoto kaupimasis gali sukelti lėtą akvakultūros organizmų augimą ir ligas. Paprastai manoma, kad lašišų akvakultūros metu nitratų kiekis vandenyje turi būti mažesnis nei 7,9 mg/l. Todėl, apdorojant akvakultūros vandenį, įvairios azoto transformacijos neturėtų aklai virsti vien nitratiniu azotu, taip pat reikėtų atsižvelgti į nitratinio azoto pašalinimą.

Ištirpęs organinis azotas akvakultūros vandenyje daugiausia susidaro iš akvakultūros organizmų pašarų, išmatų ir medžiagų apykaitos produktų. Ištirpęs organinis azotas akvakultūros vandenyje yra gana paprastos struktūros, gerai biologiškai skaidomas, jį gali lengvai panaudoti mikroorganizmai, todėl taikant įprastus biologinio apdorojimo procesus pasiekiamas geras pašalinimo efektyvumas. Kai organinio azoto koncentracija vandenyje nėra didelė, jis mažai veikia vandens organizmus. Tačiau kai organinis azotas susikaupia tam tikru mastu, jis gali paskatinti patogeninių ir kenksmingų mikroorganizmų dauginimąsi, pablogindamas vandens kokybę ir sukelti akvakultūros organizmų ligas bei mirtį.

Aktyvūs fosfatai vandeniniuose tirpaluose gali būti tokiomis formomis kaip PO3-4, HPO2-4, H₂PO- 4和 H₃PO₄, kurių santykinės proporcijos (pasiskirstymo koeficientai) kinta priklausomai nuo pH. Juos gali tiesiogiai panaudoti dumbliai, bakterijos ir augalai. Aktyvūs fosfatai daro minimalią tiesioginę žalą žuvims, tačiau gali skatinti didelį dumblių ir bakterijų augimą vandenyje, vartodami deguonį ir sutrikdydami žuvų augimą. Fosfatų pašalinimas iš akvakultūros vandens daugiausia priklauso nuo cheminio nusodinimo ir adsorbcijos. Cheminis nusodinimas apima cheminių reagentų įdėjimą į vandenį, kad susidarytų fosfatinės nuosėdos per cheminio nusodinimo procesus, po to flokuliacija ir kietojo skysčio atskyrimas, siekiant pašalinti fosfatus iš vandens. Adsorbcijai naudojami adsorbentai su dideliu paviršiaus plotu ir daugybe porų, kad nuotekose esantis fosforas galėtų keistis, koordinuoti kompleksą, elektrostatinę adsorbciją ir paviršiaus nusodinimo reakcijas, taip pašalinant fosforą iš vandens.

Bendras fosforo kiekis reiškia tirpaus fosforo ir kietųjų dalelių fosforo kiekį. Tirpus vandenyje esantis fosforas gali būti toliau skirstomas į tirpų organinį fosforą ir tirpų neorganinį fosforą, o tirpus neorganinis fosforas daugiausia yra aktyvių fosfatų pavidalu. Fosforo dalelės reiškia fosforo formas, esančias vandenyje suspenduotų dalelių paviršiuje arba viduje, kurias vandens gyvūnams paprastai sunku tiesiogiai panaudoti. Kietųjų dalelių organinio fosforo daugiausia yra ląstelių audiniuose ir vandens gyvūnų audinių organinėse atliekose, o kietųjų dalelių neorganinis fosforas daugiausia adsorbuojasi ant suspenduotų molio mineralų.

Apibendrinant galima teigti, kad svarbiausias uždavinys akvakultūroje yra reguliuoti akvakultūros vandens aplinką, atsižvelgiant į įvairius veiksnius, sukurti subalansuotą vandens aplinką, taip sumažinant nuostolius ir maksimaliai padidinant ekonominę naudą. Kaip reguliuoti vandens aplinką, bus analizuojama būsimuose straipsniuose.