Hovedforurensninger i akvakulturvann og deres effekter på akvatiske dyr

For akvakultur er håndtering av forurensninger i oppdrettsdammer en kritisk bekymring. Vanlige forurensninger i akvakulturvann inkluderer nitrogenholdige stoffer og fosforforbindelser. Nitrogenholdige stoffer omfatter blant annet ammoniakknitrogen, nitrittnitrogen, nitratnitrogen, oppløst organisk nitrogen. Fosforforbindelser inkluderer reaktive fosfater og organisk fosfor. Denne artikkelen utforsker de primære forurensningene i akvakulturvann og deres innvirkning på akvatiske dyr. La oss først se på et forenklet diagram for enklere memorering og forståelse.

Nedenfor vil vi gi spesifikke forklaringer.

Ammoniakknitrogen er en av hovedforurensningene i akvakulturvann, hovedsakelig produsert fra nedbryting av restfôr og metabolske produkter fra akvakulturdyr i vannet. Akkumulering av ammoniakknitrogen i systemet kan skade epidermalt vev og gjeller hos fisk, og forstyrre det biologiske enzymaktivitetssystemet. Selv lave konsentrasjoner av ammoniakknitrogen (>1 mg/L) kan ha toksiske effekter på akvakulturdyr, spesielt den svært giftige ikke-ioniserte ammoniakken, som kan forårsake skade ved svært lave konsentrasjoner. Økte konsentrasjoner av ammoniakknitrogen i miljøet fører også til redusert nitrogenutskillelse av vannlevende organismer, reduserer deres inntak av ammoniakkholdige stoffer, og påvirker til slutt normal vekst og utvikling av vannlevende dyr. Høye konsentrasjoner av ammoniakknitrogen i miljøet kan også påvirke den osmotiske balansen til vannlevende dyr, noe som fører til redusert oksygenoverføringskapasitet og manglende evne til å skille ut giftige stoffer fra kroppen. Mesteparten av nasjonal og internasjonal forskning på behandling av akvakulturvann fokuserer på behandling av ammoniakknitrogen.

Nitritt i akvakultur er hovedsakelig et mellomprodukt som genereres under nitrifikasjons- eller denitrifikasjonsprosesser. Det kan komme inn i kroppen gjennom gjellene til akvakulturdyr og redusere oksygenbærende evne til hemoglobin i blodet, og forårsake hypoksi og død hos vannlevende dyr. Det er viktig å merke seg akkumulering av nitritt i vannforekomster, spesielt i nyopererte systemer, som kan ha betydelige toksiske effekter på akvakulturorganismer.

Nitrat har relativt lav giftighet for fisk, derfor er det ingen spesifikk konsentrasjonsgrense, men høye konsentrasjoner kan påvirke smaken til akvakulturprodukter. Nitratnitrogen under denitrifikasjonsprosesser kan også produsere nitrogen, som kan være giftig for akvakulturorganismer. Litteraturrapporter har vist at akkumulering av nitratnitrogen kan føre til langsom vekst og sykdommer hos akvakulturorganismer. Det er en generell oppfatning at under lakseakvakultur bør nitratnivåene i vannet holdes under 7,9 mg/L. I prosessen med å behandle akvakulturvann bør derfor ulike nitrogenomdannelser ikke blindt omdannes til nitratnitrogen alene, og det bør også vurderes å fjerne nitratnitrogen.

Oppløst organisk nitrogen i akvakulturvann stammer hovedsakelig fra restfôr, ekskrementer og metabolske produkter fra akvakulturorganismer. Oppløst organisk nitrogen i akvakulturvann har en relativt enkel struktur, god biologisk nedbrytbarhet, og kan lett utnyttes av mikroorganismer, og oppnår god fjerningseffektivitet gjennom konvensjonelle biologiske renseprosesser. Når konsentrasjonen av organisk nitrogen i vann ikke er høy, har det liten innvirkning på vannlevende organismer. Men når organisk nitrogen akkumuleres til en viss grad, kan det fremme spredning av patogene og skadelige mikroorganismer, forringe vannkvaliteten og forårsake sykdommer og død hos akvakulturorganismer.

Aktive fosfater i vandige løsninger kan eksistere i former som PO3-4、HPO2-4、H₂PO- 4 og H₃PO₄, med deres relative proporsjoner (fordelingskoeffisienter) som varierer med pH. De kan brukes direkte av alger, bakterier og planter. Aktive fosfater har minimal direkte skade på fisk, men kan fremme omfattende vekst av alger og bakterier i vann, forbruker oksygen og svekker fiskens vekst. Fjerning av fosfater fra akvakulturvann er hovedsakelig avhengig av kjemisk utfelling og adsorpsjon. Kjemisk utfelling innebærer å tilsette kjemiske midler til vannet for å danne fosfatutfellinger gjennom kjemiske utfellingsprosesser, etterfulgt av flokkulering og fast-væske-separasjon for å fjerne fosfater fra vannet. Adsorpsjon bruker adsorbenter med store overflatearealer og mange porer for å tillate fosfor i avløpsvannet å gjennomgå ionebytting, koordinasjonskompleksdannelse, elektrostatisk adsorpsjon og overflateutfellingsreaksjoner, og dermed fjerne fosfor fra vannet.

Totalt fosfor refererer til summen av løselig fosfor og partikkelformig fosfor. Løselig fosfor i vann kan videre deles inn i løselig organisk fosfor og løselig uorganisk fosfor, hvor løselig uorganisk fosfor hovedsakelig eksisterer i form av aktive fosfater. Partikkelformig fosfor refererer til fosforformer som er tilstede på overflaten eller inne i suspenderte partikler i vann, som vanligvis er vanskelige for vannlevende dyr å utnytte direkte. Partikkelformig organisk fosfor finnes hovedsakelig i cellulært vev og organisk rusk fra vannlevende dyr, mens partikkelformig uorganisk fosfor hovedsakelig adsorberes på suspenderte leirmineraler.

Oppsummert er den viktigste oppgaven i akvakultur å regulere akvakulturvannmiljøet, vurdere ulike faktorer for å skape et balansert vannmiljø, og dermed minimere tap og maksimere økonomiske fordeler. Hvordan man regulerer vannmiljøet vil bli analysert i fremtidige artikler.