Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/animalsc/public_html/media/foundry/3.1/libraries/cssmin.php on line 2236

 

● مقدمه

آب به عنوان محیط زیست آبزیان، باید دارای شرایط فیزکوشیمیائی خاصی بوده که با نوسان برخی عوامل و فاکتورهای شیمیائی، رشد و ادامه حیات آبزیان را تحت تأثیر قرار داده و حتی منجر به انتخاب گونه های خاص در آن محیط می گردد.

در این خصوص آب در محیط های پرورشی که دارای تراکم بالاتری نسبت به محیط های طبیعی بوده و هدف از این فعالیت، تولید با کیفیت بالاتر همراه با سودآوری بیشتر است مورد توجه خاصی قرار دارد تا بتواند نیازهای آبزی مورد پرورش را مرتفع سازد.

بحث کیفی سازی آب و توجه به فاکتورهای زیستی و دقت در نگهداری این فاکتورها در حد مطلوب و ایتیمم از موارد مدیریتی است که باید مدنظر پرورش دهندگان قرار گیرد؛ به گونه ای که دچار مشکلات بعدی در رابطه با عدم کیفیت آب پرورش نگردد. در این رابطه آمونیوم و آمونیاک از فاکتورهائی هستند که می توانند با عدم مدیریت صحیح و مناسب در استخرهای پرورشی مشکل ساز شده و عواقب نامطلوبی را ایجاد نمایند. در این مبحث چرخه ازت در آب و چگونگی کنترل و حذف آمونیوم از محیط های پرورشی مورد بررسی قرار گرفته است

 

 

● چرخه ازت در آب

منبع اولیه ازت غذائی در سیستم های آبی از تثبیت ازت جو (N۲) توسط فرآیندهای بیولوژیک، کلیماتولوژیک و صنعتی می باشد. ازت به صورت ترکیبات متعددی نظیر اشکال ازی، نیتریت، نیترات، آمونیوم و آمونیاک و ترکیباتی نظیر پروتئین در محیط های آبی مشاهده می گردد.منبع ابتدائی ترکیبات ازت در محیط های آبزی پروری از مواد آلی نظیر پلانکتون ها، دترتیوس، غذا و غیره می باشد. اغلب ازت در مواد آلی به شکل گروه های آمینو در پروتئین مشاهده می گردد. پروتئین ها توسط فعالیت های بیولوژیک، دی آمینه شده که این فرآیند آمونیفیکاسیون نامیده می شود و آمونیاک تولید شده در داخل محیط رها گردیده و یا توسط بافت میکروبی جذب می گردد. آمونیاک رها شده به محیط واکنش زیر را به وجود می آورد:

NH۳+h۲o >< NH۴OH>< NH+۴+OH

در بیشتر محیط ها، شکل غالب ابتدائی NH۴ بوده که ممکن است توسط گیاهان آبزی یا تبدیل شدن به نیترات مورد مصرف قرار گیرد.

نیتریفیکاسیون در دو مرحله صورت می پذیرد که ابتدا NH۴ به NO۲ و سپس به NO۳ تبدیل می شود. اولین مرحله این فرآیند توسط باکتری های اتوتروف از جنس نیتروزوموناس انجام می شود. نیتروزوموناس در حضور اکسیژن قادر است آمونیوم را به نیتریت اکسیده نماید:

NH۴+ + ۳/۲O۲ > (nitrosomonas) NO۲ + ۲H+ + H۲O

NO۲ + ۱/۲O۲ > (nitrosomonas) NO۳

مرحله دوم نیتریفیکاسیون، اکسید نمودن نیتریت به نیترات است. این واکنش ها توسط نیتروباکتر انجام می شود. هر دو این مراحل به اکسیژن قابل ملاحظه ای نیاز دارند. (Stankewich (۱۹۷۲ مقدار اکسیژن مورد نیاز جهت تبدیل NH۴ به NO۲ را برابر ۳/۴۳ کیلوگرم اکسیژن به ازاء هر کیلوگرم NH۴ محاسبه نموده و مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تبدیل NO۲ به NO۳ را ۱۴/۱ کیلوگرم اکسیژن به ازاء هر کیلوگرم NO۲ به دست آورده است. بنابراین برای تبدیل یک کیلوگرم NH۴ به NO۳ احتیاج به ۵۷/۴ کیلوگرم اکسیژن است.

در شرایط بی هوازی NO۲ و NO۳ توسط فرآیندی به نام دنیتریفیکاسیون کاهش یافته و اشکال گازی ازت (NH۳ N۲O N۲) به عنوان متابولیک های میکروارگانیسم های هتروتروف در اتمسفر رها می گردند. این واقعه در هیبولیمنیون محیط های یوتروف و یا وقتی که ترکیبات نیتروژن اکسیده شده به داخل لایه های بی هوازی لجن منتشر می شوند. رخ می دهد. ازت اتمسفر تا ۱۲mg/lit در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد قابل انحلال در آب است. سایر اشکال ازت که مقدارشان در استخرهای پرورشی بالا می رود عبارتند از: نیتریت، آمونیاک غیر یونیزه (NH۳). نیترات و آمونیاک یونیزه (NH۴). غلظت آمونیاک غیریونیزه و یونیزه در محیط های طبیعی و آب های غیرآلوده به ندرت بالا بوده ولی در استخرها با سیستم هائی که برای پرورش متراکم ماهی استفاده می شوند نیتروژن غیرآلی عموماً در حد بالائی قرار دارد.

آمونیاک موجود در آب استخرهای پرورشی نتیجه دفع مواد زاید به عنوان محصول نهائی، سوخت و ساز پروتئین و همچنین تجزیه مواد آلی نیتروژن دار به وسیله باکتری های هتروتروف می باشد. یون آمونیوم برای اکثر آبزیان نسبتاً بی ضرر است. در حالی که آمونیاک غیر یونیزه به شدت سمی است.

میزان غلظت آمونیوم و آمونیاک در تبادل با یکدیگر بوده و میزان آنها بیشتر بستگی به PH آب دارد (نمودار شماره ۱). افزایش یک واحد PH باعث می شود؛ غلظت آمونیاک ۱۰ برابر افزایش یابد. جدول شماره یک فاکتورهائی جهت محاسبه آمونیاک غیریونیزه در دما و PH متفاوت را نشان می دهد. مشاهده می شود هر چه میزان دما و PH افزایش یابد مقدار آمونیاک بیشتر خواهد شد؛ آمونیاک در PH کمتر از V مشکل چندانی برای مزارع پرورشی ایجاد نمی کند؛ در حالی که حتی مقادیر کمی از این ماده در PH بالاتر خطرناک خواهد بود.

● ترکیبات ازت و اثرات آنها بر آبزیان

هر چند که آب دریا و آب های شیرین قلیائی، به اندازه کافی خاصیت بافری دارند و تغییر PH آنها دچار نوسان نمی شود با این وجود در شرایطی که تراکم ماهی زیاد بوده و با تبادل آب به اندازه کافی صورت نمی گیرد و همچنین در مواقع آلودگی و دمای زیاد، این آب ها استعداد آن را دارند که مسمومیت ناشی از آمونیاک در آنها بروز کند. آمونیاک مهمترین ماده زاید ناشی از سوخت و ساز پروتئین بوده و به طور فعال از طریق بافت پوششی آیشن به داخل آب ریخته می شود.

علاوه بر ارتباط میزان آمونیاک تولید شده به طول ماهی و دمای آب (نمودار شماره ۲)، این میزان به مقدار غذای مصرفی نیز بستگی کامل دارد (نمودار شماره ۳). آزاد ماهیان و گربه ماهی کانالی به ازاء هر کیلوگرم غذائی که مصرف می کنند در حدود ۳۰ گرم آمونیاک تولید و دفع می نمایند، ولی عموماً ذکر می شود که به ازاء هر کیلوگرم غذای پلت خشک، ۵۰ ۲۵ گرم آمونیاک تولید می شود.

● میزان آمونیاک تولیدی در ماهی قزل آلا به ازاء میزان تغذیه در ارتباط با دمای آب

با افزایش غلظت آمونیاک در آب، دفع آن به وسیله آبزیان تقلیل و میزان آمونیاک در خون و سایر بافت ها افزایش می یابد. این امر باعث افزایش PH خون، ممانعت از انجام واکنش های آنزیمی و اختلال در نفوذپذیری غشای سلول ها می شود. همچنین مصرف اکسیژن توسط بافت ها را افزایش داده، تخریب آبشش ها و کاهش کارآئی خون در انتقال اکسیژن را به دنبال خواهد داشت.

عمدتاً به عنوان یک دستورالعمل پیشنهاد می شود که در مراکز تکبیر ماهی، غلظت آمونیاک نباید بیش از ۱mg/lit باشد اما بسیاری از پرورش دهندگان ماهی ترجیح می دهند که غلظت آمونیاک را تا حد ۰۱/۰ mg/lit یا کمتر نگه دارند.

قرار گرفتن ماهی در عرض نیتریت، مشکلات بهداشتی نظیر هیپرتروفی آبشش، هیپرلازی و جدا شدن لاملاهای آبشش همراه با خونریزی و ضایعات نکروزه در تیموس، حساسیت در برابر بیماری های عفونی، بیماری مت هموگلوبینی و اثرات منفی بر رشد و رسیدگی جنسی را موجب می شود.

به طور متداول نیترات به عنوان ماده ای غیرسمی شناخته می شود. مثلاً قرار گرفتن در معرض نیترات سدیم به میزان ۲۰۰mg/lit هیچ تأثیری بر رشد گربه ماهی کانالی ندارد و غلظت LC۳۰ آن در طی ۹۶ ساعت برای آزادماهیان و گونه های دیگر ۳۰۰۰mg/lit ـ ۱۰۰۰ نیترات است.

● روش های پیشگیری و کنترل غلظت آمونیوم

۱) استفاده از کربن فعال

کربن فعال حاصل تولید ذغال سنگ، چوب یا استخوان حیوانات و حرارت دادن آنها در ۹۰۰ درجه سانتی گراد خلاء و سپس قرار دادن آنها در معرض یک گاز اکسیدکننده در دمای بالا می باشد که حالت مشبکی را ایجاد نموده به طوری که مساحت سطح جذب ماده در حدود یک میلیون مترمربع در کیلوگرم برآورد می شود.

کربن فعال برای گرفتن مواد آلی فرار، رنگ، بو، تیرگی و موادی همچون آمونیوم کاربرد دارد ولی این صافی ها در بارهای کم مواد آلی بسیار مؤثر می باشد. بالا بودن غلظت باعث کاهش ظرفیت جذب کربن فعال می گردد.

عموما در سیستم های آبزی پروری دو نوع کربن فعال به صورت پودر شده (Powder Active carbon) و دانه ای (granular Active carbon) به کار برده می شود. به دلیل گرانی کربن دانه ای، GAC فقط در تولید ماهیان زینتی و گرانقیمت به کار برده می شود. با حرارت دادن کربن فعال در دمای بالا می توان برای اکسید کردن مواد آلی، آن را احیاء کرده و مورد مصرف دوباره قرار داد.

 

 

۲) استفاده از زئولیت

زئولیت ماده ای معدنی بوده که خاصیت بالائی در تبادل یونی از خود نشان می دهد. زئولیت به دو شکل طبیعی (کلیتوپتیلولیت) و مصنوعی وجود دارد. برای حذف یون آمونیوم از محیط های پرورشی از این رزین تبادل یون استفاده می شود. کارآئی این مواد در سیستم های تکثیر و پرورش آبزیان مورد تأیید قرر گرفته به طوری که مشاهده شده کلیتوپتیلولیت تا ۱۰ برابر وزن خود قادر به جذب آمونیوم از محیط است. لیکن در آب های شور با توجه به غلظت بالای کلراید (۱۹۰۰۰mg/lit) به دلیل اینکه به طور مستمر یون های گرفته شده را از دانه های رزین جدا می کند؛ چندان مورد مصرف قرار نمی گیرد.

زئولیت ها ظرفیت تبادل یونی ۵ ۲ اکی والان در گرم را دارند و به طور تئوریک به ازاء هر گرم می وانند ۷۰ ۲۸ میلی گرم آمونیوم را جذب نمایند. مارکینگ و بیل ("Marking & Bills "۱۹۸۲) و جای واری ساجا و بوید ("chiayvareesajja & Boyd"۱۹۹۳) متوجه شدند که هر گرم زئولیت می تواند در حدود ۹mg آمونیوم را از محلول نمک های آمونیوم در آب مقطر جذب نماید.

در جنوب شرق آسیا، زئولیت در استخرهی پرورش میگو به میزان ۲۰۰kg/ha در ماه بر روی سطح استخر استفاده می گردد. در تایلند، زئولیت را با غذا پخش می کنند چرا که در محل هائی که احتمال تشکیل یون آمونیوم و آمونیاک وجود دارد وجود زئولیت می تواند سبب جذب این مواد شود. البته استفاده از زئولیت به خاطر هزینه بالا و پیچیدگی نوع استفاده و اصلاح آن خیلی رایج نمی باشد.

۳) فیلترهای بیولوژیک

مشخص شده که بعد از اکسیژن، آمونیاک در سیستم های مدار بسته و فوق متراکم، عامل محدودکننده می باشد. عمل نیترات سازی (نیتریفیکاسیون)، اکسید شدن آمونیاک به نیترات بوده که اصل عمل فیلترهای بیولوژیک می باشد. بیش از ۴۰۰ گونه باکتری تبدیل کننده آمونیاک به نیتریت که مهمترین آنها نیتروزوموناس است شناسائی شده است. مهمترین گونه های نیتریت کننده Nitrosomonas monocella و N.europea است و مهمترین گونه های نیترات کننده دو گونه Nitrobacter winogradskyi و N.alile تشخیص داده شده است.

میزان رشد نیتروباکتر بیشتر از نیتروزوموناس است؛ اما مرحله محدودکننده در تبدیل آمونیاک به نیترات، اکسید شدن آن است. به همین دلیل به وجود آمدن نیترواکتر در بیوفیلترها بعد از مستقر شدن نیتروزوموناس چند روز به تعویق می افتد. (معمولاً ۱۰ روز).

در فیلترهای بیولوژیک، یک زمینه با سطحی وسیع برای چسبیدن باکتری های موردنظر و رشد آنها تعبیه می شود. در این زمینه ها، به منظور افزایش سطح محتوای می توان از سنگریزه، شن، پوسته صدف و یا دانه های پلاستیکی استفاده کرد.

از فیلترهای زیستی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند؛ می توان به صافی های غوطه ور، قطره ای، گردان و استوانه ای اشاره کرد.

نکته مهم در استفاده از بیوفیلترها، وجود اکسیژن مورد نیاز است و اگر هوادهی کافی قبل از ورود آب به فیلتر انجام نشود؛ ممکن است؛ باکتری ها تلف شده و یا کار خود را به نحو مطلوب انجام ندهند. گفته می شود که میزان اکسیژن در هنگام ورود به فیلتر باید ۶mg/lit ـ ۵ باشد. ضمناً PH آب نیز باید به سمت قلیائی و کمی بیش از ۷ باشد. البته باکتری ها می توانند با تغییرات تدریجی PH سازگار شوند؛ ولی تغییرات سریع ۱ ۵/۰ واحد می تواند؛ بازدهی تبدیل آمونیوم به نیتریت را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.

۴) هوادهی

برای حذف آمونیاک می توان از طریق هوادهی و تبدیل آمونیوم به گاز آمونیاک با دستگاه های هواده اقدام کرد. این عمل در PH و دمای بالای کاربرد بیشتری دارد. البته هنوز عمل هوادهی در حذف آمونیوم از محیط های پرورشی اثبات نشده است؛ لیکن هوادهی با در اختیار قرار دادن اکسیژن برای اکسیده کردن آمونیاک به نیتریت و نیترات می تواند مفید واقع شود. بر طبق آزمایشات بوید (اطلاعات منتشر نشده) سطح هوادهی ۲kw در مدت ۲۴ ساعت و در حجم ۵۰m۳ آب در PH=۸/۵ باعث حذف آمونیاک شده است.

همان طور که قبلاً ذکر گردید به ازاء تبدیل هر گرم آمونیاک کل به نیترات، ۵۷/۴ گرم DO مصرف می شود.

۵) تعویض آب

مؤثرترین و سریعترین روش برای کاهش غلظت آمونیوم در مواقع اضطراری، تعویض آب؛ خصوصاً تخلیهٔ آب از کف استخرها و وارد کردن آب تازهٔ عاری از آمونیوم به استخرها می باشد. میزان تعویض آب در این خصوص مهم است و با افزایش بیوماس استخر و همچنین میزان مواد آلی موجود در استخر افزایش می یابد.

۶) تنظیم تراکم

تنظیم تراکم آبزیان مورد پرورش، با توجه به سیستم و امکانات موجود از مواردی است که در کیفی سازی آب می تواند؛ بسیار مؤثر و مثمرثمر باشد. تراکم بالای ذخیره سازی علاوه بر مصرف زیاد مواد غذائی، سبب افزایش تولید مواد دفعی و در نتیجه تولید آمونیوم می گردد. همچنین جلوگیری از ورود موجودات ناخواسته از بروی چنین مشکلاتی جلوگیری خواهد کرد.

۷) کنترل آب ورودی

خاک های با بار مواد آلی، همچنین مواد گیاهی و جانوری در حال تجزیه و فاضلاب های مناطق مسکونی و صنعتی می توانند حاوی بار بالائی از مواد مضر نظیر آمونیاک باشند. احداث مراکز تکثیر و پرورش در مناطق عاری از این مواد می تواند در کنترل مشکلات ناشی از آمونیاک مؤثر باشد.

۸) کنترل تراکم فیتوپلانکتونی استخرها

فیتوپلانکتون ها با دریافت یون آمونیوم، در تعدیل غلظت آمونیاک آب مؤثر می باشد: ولی افزایش تراکم آنها خصوصاً جلبک های سبز آبی و تجزیه آنها پس از مرگ، سبب افزایش غلظت آمونیاک در آب خواهد شد. بنابراین همیشه باید تراکم پلانکتونی را در حد مطلوب بسته به شیوه پرورشی در نظر گرفت که این کار با استفاده از مدیریت صحیح کوددهی، امکان پذیر خواهد شد. ضمناً در صورت امکان، کاهش ورودی های نیتروژن توسط کوددهی، امکان پذیر خواهد شد. ضمناً در صورت امکان، کاهش ورودی های نیتروژن توسط کودها را باید مدنظر قرار داد.

۹) کنترل غذادهی در استخرها

غذای مناسب و مقدار کافی آن می تواند در رشد آبزیان و بهبود کیفی محیط پرورشی کاملاً مؤثر باشد. توزیع غذای بیش از اندازه به آبزیان با توجه به عدم مصرف آن، می تواند یکی از منابع تولید آمونیوم در آب شود. بنابراین در محاسبه میزان غذای مصرفی و دقت در نیازسنجی صحیح درصد پروتئین در جیرهٔ غذائی می تواند از بروز مشکل تولید آمونیاک در استخرها جلوگیری نماید.

۱۰) استفاده از فرمالین

در برخی مواقع، به منظور حذف آمونیاک از استخرهای پرورش میگو، در جنوب شرق آسیا از فرمالین استفاده می شود. ثابت گردیده که فرمالین در سیستم آزمایشگاهی در استخرها به میزان ۱۰mg/lit ـ ۵ می تواند ۵۰ درصد یا بیشتر آمونیاک را کاهش دهد. البته فرمالین ماده ای سمی است و می تواند؛ سبب مرگ فیتوپلانکتون ها و وضعیت نامطلوب اکسیژنی شود. در مناطقی مانند تایلند، فرمالین را پس از خشک کردن استخرها بر روی بستر می پاشند. در فرآیند واکنش فرمالین با آمونیاک، CH۳NO تولید شده که بی ضرر می باشد.

۱۱) استفاده از عصارهٔ یوکا

عصاره گیاه یوکا حاوی ترکیبات گلیکو بوده که می تواند ضمن ترکیب با آمونیوم واکنش نشان دهد. تحت شرایط آزمایشگاهی ۱mg/lit از عصاره بازاری یوکا، غلظت آمونیاک غیریونیزه را به ۲/۰ mg/lit ـ ۱/۰ کاهش می دهد. طی مطالعات انجام شده؛ در استخرهائی که در فاصلهٔ هر ۱۵ روی ۳/۰ mg/lit یوکا مصرف شده، غلظت آمونیاک کمتر و میگوها دارای رشد بهتر و بقای بالاتری شده اند.

۱۲) بهبود و اصلاح خاک استخرها

رسوبات کف استخرها، حاوی مواد دفعی آبزیان، غذاهای مصرف نشده، اجساد آبزیان و پلانکتون ها و سایر مواد رسوبی بوده که با توجه به درصد بالای مواد آلی موجود در آن به عنوان یکی از منابع مهم آمونیاک در استخرها مطرح می باشند. بنابراین در اینگونه استخرها با تخلیه خاک های حاوی مواد آلی فراوان، خشک کردن و در معرض نور خورشید و هوا قرار دادن و شخم زنی و آهک پاشی کف استخر در طول دوره ایش می توان به بهبود خاک کف و دیواره استخرها کمک نماید.

 

 

 

 دکتر بهرام فلاحتکار 
عشو هیئت علمی دانشگاه گیلان 
A: Ammonification 
B: Minveralization 
C: Nitrate reduction 
E:Immobilization 
F: Denitrification 
G:N۲ Fixation 
منابع: 
Boyd,C.E, and Tucker, C.S.۱۹۹۸. Pond aquaculture water quality management. Kluwer Academic Publishers. ۷۰۰p
Chiayvareesajja, S. and Boyd, C.E.۱۹۹۳. Effects of Zeolite, formalin, bacterial augmentation, and areation on total amonia nitrogen concentration. Aquaculture ۱۱۶, ۳۳ ۴۵
Lio, P.B. and Mayo, R.D. ۱۹۷۲. Salmonid hatchery water reuse system. Aquaculture ۱(۱). ۳۱۷ ۳۳۵
Marking, L.L. and Bills, T.D.۱۹۸۲ Factors affecting the efficiency of clinoptilolite for removing ammonia from water. Progressive fish culture.۴۴, ۱۸۷ ۱۸۹
Shepherd, C.J. and Bromage, N.R.۱۹۹۰, Intensive fish farming. Blackwell science inc. 
Stankewich, M.J.Jr. ۱۹۷۲. Biological nitrification with the high purity oxygen process paper. Presented at the ۲۷th annual meeting of the Purdue industrial waste conference, May ۲.۴, purdue university, west Lafayette, Ind
Wheaton, F.W.۱۹۷۷. Aquacultural engineeing. John Wiley & Sons, New York. ۷۰۸ P.
لاوسون، تی. بی. ۱۹۹۴. اصول مهندسی آبزیان، ترجمه: م. جعفری باری. انتشارات شرکت سهامی شیلات ایران، معاونت تکثیر و پرورش آبزیان. ۵۰۳ ص.  
 
   آموزش های علمی کاربردی  

 

 

نظر خود را اضافه کنید.

ارسال نظر به عنوان مهمان

0 محدودیت حروف
متن شما باید بیشتر از 5 حرف باشد
نظر شما به دست مدیر خواهد رسید
  • هیچ نظری یافت نشد