Hlavné znečisťujúce látky vo vode akvakultúry a ich účinky na vodné živočíchy

Pre akvakultúru je riadenie znečisťujúcich látok v chovných rybníkoch zásadným problémom. Medzi bežné znečisťujúce látky vo vodách akvakultúry patria dusíkaté látky a zlúčeniny fosforu. Dusíkaté látky zahŕňajú okrem iného amoniakový dusík, dusitanový dusík, dusičnanový dusík, rozpustený organický dusík. Medzi zlúčeniny fosforu patria reaktívne fosfáty a organický fosfor. Tento článok skúma primárne znečisťujúce látky vo vode akvakultúry a ich vplyv na vodné živočíchy. Najprv sa pozrime na zjednodušený diagram pre ľahšie zapamätanie a pochopenie.

Nižšie uvádzame konkrétne vysvetlenia.

Amoniakálny dusík je jednou z hlavných znečisťujúcich látok vo vode akvakultúry, vzniká najmä rozkladom zvyškov krmiva a metabolických produktov živočíchov akvakultúry vo vode. Akumulácia amoniakálneho dusíka v systéme môže poškodiť epidermálne tkanivá a žiabre rýb, čím sa naruší systém biologickej aktivity enzýmov. Aj nízke koncentrácie amoniakálneho dusíka (>1 mg/l) môžu mať toxické účinky na živočíchy akvakultúry, najmä vysoko toxický neionizovaný amoniak, ktorý môže spôsobiť poškodenie už pri veľmi nízkych koncentráciách. Zvýšené koncentrácie amoniakálneho dusíka v životnom prostredí tiež vedú k zníženiu vylučovania dusíka vodnými organizmami, čím sa znižuje ich príjem látok obsahujúcich amoniak, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje normálny rast a vývoj vodných živočíchov. Vysoké koncentrácie amoniakálneho dusíka v prostredí môžu tiež ovplyvniť osmotickú rovnováhu vodných živočíchov, čo vedie k zníženiu prenosovej kapacity kyslíka a neschopnosti vylučovať toxické látky z ich tiel. Väčšina domácich a medzinárodných výskumov v oblasti úpravy vody z akvakultúry sa zameriava na úpravu amoniakálneho dusíka.

Dusitany v akvakultúre sú najmä medziproduktom vznikajúcim počas procesov nitrifikácie alebo denitrifikácie. Do tela sa môže dostať cez žiabre živočíchov akvakultúry a znížiť kapacitu hemoglobínu v krvi prenášať kyslík, čo spôsobuje hypoxiu a smrť vodných živočíchov. Je dôležité upozorniť na akumuláciu dusitanov vo vodných útvaroch, najmä v novo prevádzkovaných systémoch, ktoré môžu mať významné toxické účinky na organizmy akvakultúry.

Dusičnany majú relatívne nízku toxicitu pre ryby, preto neexistuje žiadny špecifický koncentračný limit, ale vysoké koncentrácie môžu ovplyvniť chuť produktov akvakultúry. Dusičnanový dusík počas denitrifikačných procesov môže tiež produkovať dusičitý dusík, ktorý môže byť toxický pre organizmy akvakultúry. Literárne správy ukázali, že akumulácia dusičnanového dusíka môže viesť k pomalému rastu a chorobám v organizmoch akvakultúry. Všeobecne sa verí, že počas akvakultúry lososov by sa hladiny dusičnanov vo vode mali udržiavať pod 7,9 mg/l. V procese úpravy vody z akvakultúry by sa preto rôzne premeny dusíka nemali slepo premieňať na samotný dusičnanový dusík a malo by sa zvážiť aj odstránenie dusičnanového dusíka.

Rozpustený organický dusík vo vode akvakultúry pochádza najmä zo zvyškov krmiva, exkrementov a metabolických produktov organizmov akvakultúry. Rozpustený organický dusík vo vode akvakultúry má relatívne jednoduchú štruktúru, dobrú biologickú odbúrateľnosť a mikroorganizmy ho môžu ľahko využiť, čím sa dosahuje dobrá účinnosť odstraňovania prostredníctvom konvenčných procesov biologického čistenia. Keď koncentrácia organického dusíka vo vode nie je vysoká, má malý vplyv na vodné organizmy. Keď sa však organický dusík do určitej miery nahromadí, môže podporiť množenie patogénnych a škodlivých mikroorganizmov, zhoršiť kvalitu vody a spôsobiť choroby a smrť organizmov akvakultúry.

Aktívne fosfáty vo vodných roztokoch môžu existovať vo formách ako PO3-4, HPO2-4, H₂PO- 4和 H₃PO₄s ich relatívnymi podielmi (distribučnými koeficientmi) meniacimi sa s pH. Môžu byť priamo využité riasami, baktériami a rastlinami. Aktívne fosfáty majú minimálne priame poškodenie rýb, ale môžu podporovať rozsiahly rast rias a baktérií vo vode, spotrebúvajú kyslík a zhoršujú rast rýb. Odstraňovanie fosfátov z vody akvakultúry závisí najmä od chemického zrážania a adsorpcie. Chemické zrážanie zahŕňa pridávanie chemických činidiel do vody za vzniku fosfátových zrazenín prostredníctvom procesov chemického zrážania, po ktorých nasleduje flokulácia a separácia tuhá látka-kvapalina na odstránenie fosfátov z vody. Adsorpcia využíva adsorbenty s veľkým povrchom a početnými pórmi, ktoré umožňujú fosforu v odpadovej vode podstúpiť iónovú výmenu, koordinačnú komplexáciu, elektrostatickú adsorpciu a povrchové zrážacie reakcie, čím sa fosfor z vody odstráni.

Celkový fosfor sa vzťahuje na súčet rozpustného fosforu a časticového fosforu. Rozpustný fosfor vo vode možno ďalej rozdeliť na rozpustný organický fosfor a rozpustný anorganický fosfor, pričom rozpustný anorganický fosfor existuje hlavne vo forme aktívnych fosfátov. Časticový fosfor označuje formy fosforu prítomné na povrchu alebo vo vnútri suspendovaných častíc vo vode, ktoré vodné živočíchy zvyčajne ťažko priamo využívajú. Časticový organický fosfor sa vyskytuje hlavne v bunkových tkanivách a organických úlomkoch tkanív vodných živočíchov, zatiaľ čo časticový anorganický fosfor sa adsorbuje hlavne na suspendované ílové minerály.

Stručne povedané, najdôležitejšou úlohou v akvakultúre je regulovať vodné prostredie akvakultúry, berúc do úvahy rôzne faktory na vytvorenie vyváženého vodného prostredia, čím sa minimalizujú straty a maximalizujú sa ekonomické výhody. Ako regulovať vodné prostredie bude rozoberané v budúcich článkoch.