نیتروژن در آبزی پروری

[masi eng 47,044]

نویسنده :رضا آقاجانی مسگر

کارشناس تکثیر و پرورش

بهار 1388

مقدمه :

تولید ماهی و بی مهرگان از خصوصیات زیست شناختی آب ، میکروارگانیسم های مختلف و مواد سمی که در محیط یافت می شود ، تاثیر پذیر بوده و بوسیله آنها محدودی می گردد . عوامل فیزیکی ، شیمیایی و زیست شناسی محیط زیست در یکسری واکنشهای پیچیده فیزیکو شیمیایی شرکت دارند که در تمام جنبه های پرورش آبزیان موثر می باشد ( تداوم حیات ، رشد ، تولید ) پرورش ماهی نیز دارای تاثیر مشخص و معکوس در طبیعت می باشد . برای مثال ماهی اکسیژن مصرف می کند و با سوخت و ساز غذا ، تولید آمونیاک و دی اکسید کربن می کند که با مواد تشکیل دهنده محیط ترکیب می شوند و این زنجیره واکنشها همیشه در حال دگرگونی می باشد . تاثیر این واکنشهای شیمیایی تولید یک نوع سوپ شیمیایی می کند که ماهی باید در داخل آن زندگی کند . استاندارد های کیفیت آب برای پرورش آبزیان مشخص شده است . این استانداردها از سالها تجربه عملی و تحقیقاتی بدست آمده است بنابراین آنها به صورت اختیاری انتخاب نشده اند از آنها باید فقط به صورت راهنمایی اولیه استفاده کرد ، زیرا یک عامل مشخص به طور قابل توجهی از یک گونه به گونه دیگر فرق می کند .

شرح :

ترکیبات مختلف نیتروژن در آب دارای اهمیت فوق العاده ای در پرورش آبزیان هستند . این ترکیبات گاهی بسیار مفید و گاهی خیلی مضر هستند . مثلاً در حالیکه پرورش دهندگان ماهیان گرمابی سعی دارند به منظور باروری و بهبود کیفیت آب استخر پرورشی کودهای معدنی ازته را به آب استخر اضافه کنند ، پرورش دهندگان ماهیان سردابی سعی در از بین بردن این عنصر از آب استخر پرورشی خود دارند .

ترکیبات مختلف ازت در آب و منابع آنها :

ترکیبات ازت در طبیعت نسبتاً کمیاب هستند و فقط حدود 03/0 درصد کل پوسته زمین را تشکیل میدهند . با این وجود حیات بدون ازت امکان پذیر نمی باشد .

مهمترین منبع ازت ، هوای پیرامون ماست . در حالیکه حدود 5/4 حجم هوای اطراف ما را ازت تشکیل میدهد ولی مقدار بسیار ناچیزی در آب حل می شود ، زیرا گاز نیتروژن در فشار معمولی و دمای اتاق تمایلی به ترکیب با هیچ ماده ای ندارد . فقط در شرایط خاص مثل تخلیه الکتریکی ابرها و گاهی هم در موتور خودروها مقداری از گاز ازت هوا بصورت NO و سپس دی اکسید ازت ( NO2 ) درآمده که قابل حل در آب می باشد . این ماده پس از خارج شدن از موتور اتومبیلها بعنوان آلاینده هوا مطرح شده و با باران وارد آبهای زیر زمینی و سطحی می شود . روش شناخته شده دیگر برای تثبیت گاز ازت روش بیولوژیک است ، بطوریکه بعضی از فیتوباکتریهای آبزی و برخی گیاهان آبزی قادرند مقداری از ازت جو را تثبیت کنند. بهر حال با وجود ازت زیاد در هوا و به تبع آن در آب موجودات زنده نمی توانند بسادگی و مستقیماً از آن بهره برداری کنند و بعبارت دیگر تثبیت ازت در آبها در حدیکه تضمین کننده رشد و برآورد کننده نیاز گیاهان و جانوران باشد نیست . به همین دلیل در پرورش ماهی ، پرورش دهندگان می بایستی به طور دائم مقادیر قابل توجهی ترکیبات ازته را به آب استخر خود اضافه تا زنجیره غذایی در آب تقویت شود .

اشکال عمده نیتروژن در سیستمهای پرورش آبزیان :

[TABLE=class: cms_table]

[TR]

[TD]

شکل

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

علامت اختصاری

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent]

توضیحات

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

گاز نیتروژن

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

N₂

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] گاز بی اثر از هوا به آب و از آب به هوا منتقل می شود .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

نیتروژن آلی

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

Org - N

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] فاسد میشود و آمونیاک آزاد می کند.[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

آمونیاک یونیزه نشده

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

NH₃

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] برای جانوران آبزی بسیار سمی و در مقادیر بالای PHبه حداکثر مقدار میرسد .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

آمونیاک یونیزه شده

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

NH₄⁺

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] غیرسمی برای جانوران آبزی مگردر غلظتهای بالا ، در مقادیر پایین PH به حداکثر می رسد .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

آمونیاک کل

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

NH₃+NH₄⁺

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] مجموع آمونیاک یونیزه شده و یونیزه نشده می باشد و توسط باکتریهای ازت به نیتریت تبدیل می شود .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

نیتریت

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

NO₂^-

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] برای جانوران آبزی بسیار سمی می باشد و بوسیله باکتریهای ازت به نیترات تبدیل می شود .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 155, bgcolor: transparent]

نیترات

[/TD]

[TD=width: 104, bgcolor: transparent]

NO₃

[/TD]

[TD=width: 357, bgcolor: transparent] برای جانوران آبزی غیر سمی مگر در غلظتهای بالا بسهولت برای گیاهان آبزی قابل دسترسی می باشد .[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

 

شکل علامت اختصاری توضیحات

گاز نیتروژن N2 گاز بی اثر از هوا به آب و از آب به هوا منتقل می شود .

نیتروژن آلی Org - N فاسد میشود و آمونیاک آزاد می کند.

آمونیاک یونیزه نشده NH3 برای جانوران آبزی بسیار سمی و در مقادیر بالای PHبه حداکثر مقدار میرسد .

آمونیاک یونیزه شده NH4+ غیرسمی برای جانوران آبزی مگردر غلظتهای بالا ، در مقادیر پایین PH به حداکثر می رسد .

آمونیاک کل NH3+NH4+ مجموع آمونیاک یونیزه شده و یونیزه نشده می باشد و توسط باکتریهای ازت به نیتریت تبدیل می شود .

نیتریت NO2- برای جانوران آبزی بسیار سمی می باشد و بوسیله باکتریهای ازت به نیترات تبدیل می شود .

نیترات NO3 برای جانوران آبزی غیر سمی مگر در غلظتهای بالا بسهولت برای گیاهان آبزی قابل دسترسی می باشد .

 

یکی از مهمترین اشکال ازت در آب ازت آمونیاکی است . فرآیند آمونیفیکاسیون(Amonification) یا تشکیل آمونیم و آمونیاک در آبها یک فعالیت بیولوژیک است . آمونیم و آمونیاک

( NH3و NH4+ ) همیشه در آب استخرهای پرورشی بصورت مخلوط با هم دیده میشود . تبدیل این دو به یکدیگر بستگی به PH و دمای آب دارد . در PH خنثی و پایین تر معمولاً تماماً بصورت NH4 دیده شد در حالیکه در PH و دمای بالا قسمت عمده ای از آنها بصورت NH3 در می آید که وقتی در آب حل می شود بصورت هیدروکسیدآمونیم می شود .

NH3+ H2O NH4OH NH4+ + OH

یکی از مهمترین راه های تشکیل آمونیم و یا آمونیاک در آب تجزیه مواد آلی حاصل از تغذیه و کوددهی در استخرها توسط میکروارگانیسم های می باشد . مواد آلی حاوی مقادیری پروتئین میباشد که از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند بطور متوسط حدود 17 % از وزن پروتئین ها را ازت تشکیل میدهد .

آمونیاک + آب + دی اکسید کربن اکسیژن + مواد آلی

همچنین آمونیاک ممکن است مستقیماً از موجودات زنده ترشح شود . ماهیها پس از خوردن غذای حاوی پروتئین مقداری از ازت آنرا بصورت آمونیاک از طریق آبششها دفع می کند . واضح است که هر چه غذای مصرفی توسط ماهیها از پروتئین بیشتری برخودار باشد ، آمونیاک بیشتری در محیط آزاد می شود . بنابراین ماهیها گوشتخوار نسبت به ماهیان گیاهخوار آمونیاک بیشتری را در محیط آزاد می کنند . بطور مثال ماهی قزل آلا تقریباً در برابر هر کیلو گرم غذای مصرفی 32 - 30 گرم آمونیاک از خود تولید می کند .

سرنوشت آمونیاک در آب :

در استخر های با آب راکد آمونیاک طی فرآیند نیتریفیکاسیون طی دو مرحله به نیتریت و نیترات تبدیل میشود .

باکتری

نیتریت NH3 + O2 NO2 + H2O

باکتری

نیترات NO2 + O2 NO3

تبدیل آمونیاک به نیتریت توسط باکتریهای نیتروزوموناس و تبدیل نیتریت به نیترات توسط باکتریهای نیتروباکتر انجام می شودکه هر دو نوع باکتری ، اتوتروف می باشند .باکتری نیزوزوموناس در درجه حرارتهای 16 -20 فعال می باشد . اما باکتری نیروباکتر نمیتواند دراین درجه حرارت پایین فعال باشد بنابراین در زمستان و پاییز نیتریت در استخر انباشته می شود . در عمل نیتریفیکاسیون ، نیتریت یک محصول میانی به حساب می آید . آمونیاک و نیتریت حتی در مقادیر پایین برای ماهی خطرناک است . سمی بودن نیتریت اساساً به علت اثر آن در انتقال اکسیژن و آسیبهای بافتی است . در حالیکه نیترات در غلظتهای تا حدود mg/l 400 نسبتاً غیرسمی می باشد . آمونیاک می تواند توسط میکروآلگها جذب شود . در پاییز و زمستان بدلیل اینکه جمعیت باکتریها کم می شود و همچنین بدلیل پایین بودن دمای آب ، فعالیت باکتریهای هوازی دچار اختلال شده که این هر دو باعث افزایش آمونیاک در آب می گردد . می توان گفت آمونیاک در استخرهای پرورشی جذب گیاهان آبزی و فیتوپلانکتونها شده و مازاد مصرف آن توسط باکتریهای شیمواتوتروفیک در دو مرحله اکسید ، که به آن آمونیاک زدایی گفته میشود . PH پایین مانع آمونیاک زدایی شده و آمونیاک و نیتریت سمی افزایش می یابد . در سیستمهای آبراهه ای آمونیاک یکی از مواد سمی حاصل از سوخت و ساز غذا است . در این سیسمتها چون زمان ماندن کمی برای آب وجود دارد بنابراین نیتریت نمی تواند مشکلی ایجاد کند . ولی در سیستمهای مداربسته که آب مکرراً مورد استفاده قرار می گیرد نیتریت مشکل جدی ایجاد می کند .

راههای مبارزه با افزایش آمونیاک در آب :

1- تعویض آب استخر

2- هوادهی

3- استفاده از زئولیت

4- افزایش فون باکتریایی جهت تبدیل آمونیاک به نیترات

باید متذکر شد مقدار آمونیاکی که در اثر هوادهی از بین میرود خیلی زیاد نیست و علت آن اینست که در PH 5/6 – 7 بیشتر آمونیاک بصورت یونی ( NH4+ ) بوده که از دامنه تبادلات گازی خارج میباشد ( آمونیاک مولکولی تابع قوانین تبادلات گازی می باشد )

بطور کلی نیتریت ها و نیتراتها ترکیبات ازته بسیار مهمی هستند که در آب محلول می شوند . نیتریتها شاخص آبهای آلوده می باشد ، درحالیکه نیتراتها برای رشد و توسعه جلبکها در آب بسرعت در مقابل نور خورشید مصرف شده و باعث افزایش تولید می گردند . از این رو سرعت بخشیدن به روند تبدیل آمونیاک به نیترات در پرورش آبزیان مهم می باشد . بخش دیگری از آمونیاک جذب لجن کف استخرها می شود . باید توجه داشت که قرینه آنچه در آب اتفاق می افتد در لایه های کف استخر انجام می شود با این تفاوت بسیار مهم که در لایه سطحی بستر استخر روند تحولات یعنی تولید آمونیاک و تبدیل به نیتریت و نیترات تماماً شبیه به آب است ولی در لایه های عمیق تر که اکسیژن در آنجا نیست روند تحولات کاملاً برعکس می شود یعنی نیترات به نیتریت و آنهم به آمونیاک تبدیل میشود که به این فرایند دینتریفیکاسیون گفته می شود .

این روند تا آنجا پیش میرود که نیترات تبدیل به گاز N2O و N2 می شود . این گازها در شرایط جوی مساعد یعنی زمانیکه فشار معمولی اتمسفر کاهش می یابد از محیط بستر خارج شده و بصورت حباب وارد آب می شود . آبهای که از اراضی کشاورزی عبور می کنند بدلیل استفاده از کودهای شیمیایی خود حاوی مقادیری نیتریت و نیترات میباشند . همانطور که گفته شد یکی دیگر از ترکیبات ازت در آبها نیتروژن آلی یا اوره می باشد . این ماده به سرعت در آب حل شده و جذب گیاهان میگردد . اوره به همراه ضایعات دفعی وارد آبهای پرورشی می باشد .

ترکیبات مضر و مفید ازته در پرورش آبزیان :

در پرورش متراکم ماهی نظیر سیستم پرورش مداربسته تمام اشکال و ترکیبات ازته به جزء غذای ماهی خطرناک و مضر می باشد . بطوریکه ظرفیت تولید در این سیستم ها رابطه مستقیم با خروج وتخلیه این مواد از آب سیستم دارد . دراین سیستم ها آمونیاک که حاصل از متابولیسم ماهیهاست معمولاً با استفاده از بیو*****ها تصفیه شده و از بین می رود . همچنین با تعویض مکرر آب نیترات از سیستم به راحتی دفع میشود . بیو *****ها به کمک میکروارگانیسم ها عمل اکسیداسیون بیولوژیک آمونیاک را انجام می دهند در پرورش متراکم ماهی در سیستم های آبراهه ای تمام اشکال ازته شامل نیترات – نیتریت – آمونیاک و سایر پسماندهای غذای حاوی پروتئین می بایستی از سیستم خارج شوند که به کمک جریان دائمی آب این اتفاق می افتد . در پرورش ماهیان گرمابی و میگو در استخرهای خاکی بخشی از غذای مورد نیاز ماهیان و میگوها باید از تولیدات طبیعی آب تامین شود . لذا مسئله تولید غذای طبیعی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد که به همین علت اینگونه پرورش دهندگان با استفاده از کودهای ازته و فسفاته و پتاسه تولیدات طبیعی آب را بالا می برند . در این سیستمها نیز آمونیاک به فرم NH3 ماده ای سمی می باشد که نباید در محیط استخر تجمع یابد و چون در این سیستمها جریان آب وجود ندارد ، لذا پرورش دهنده می بایستی بطریقی مازاد آنرا اکسید نماید که همانطوریکه در قبل نیز اشاره شد با استفاده از هوادهی ، استفاده از زئولیت و تعویض آب و . . . می تواند این عمل را انجام دهد . البته بخشی از آمونیاک جذب گیاهان شده اما اگر غلظت آمونیاک در آب از غلظت آمونیاک در خون ماهی بیشتر شود ، ماهی قادر به تخلیه آمونیاک از آبشش خود نبوده و در این حالت مرگ و میر دسته جمعی ماهیان به علت مسمومیت آمونیاکی اتفاق افتاده که به آن مسمومیت خود به خودی می گویند . در مزارع پرورشی کوچک رقیق سازی با تعویض آب و پایین آوردن PH می تواند میزان غلظت آمونیاک کل را موقتاً پایین آورد ولی منشاء اصلی مشکل باقی خواهد ماند. آب سبز ( آب دارای زی شناوران گیاهی شکوفا شده متراکم ) میتواند از یک استخر به استخر مجاور که میزان آمونیاک آن بالاست تلمبه گردد .

این موضوع نیز موقتاً مشکل را حل خواهد کرد . تنها راه کاهش آمونیاک کل برای مدت نسبتاً طولانی کاهش تعداد ماهیان و میزان تغذیه است.