آمونیوم و روش های حذف آن در محیطهای پرورش آبزیان

یون آمونیوم برای اکثر آبزیان نسبتاً بیضرر است. در حالیکه آمونیاک غیر یونیزه به شدت سمی است.

---

آمونیوم و روش های حذف آن در محیطهای پرورش آبزیان
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 محیطهای پرورشی که دارای تراکم بالاتری نسبت به محیطهای 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 پرورشدهندگان 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 میتوانند با عدم مدیریت صحیح و مناسب در استخرهای پرورشی مشکلساز شده و عواقب نامطلوبی را ایجاد نمایند. در این مبحث چرخه ازت در آب و چگونگی کنترل و حذف آمونیوم از محیطهای پرورشی مورد بررسی قرار گرفته است.
چرخه ازت در آب
منبع اولیه ازت غذائی در سیستمهای آبی از تثبیت ازت جو (N۲) توسط فرآیندهای بیولوژیک، کلیماتولوژیک و صنعتی میباشد. ازت بهصورت ترکیبات متعددی نظیر اشکال ازی، نیتریت، نیترات، آمونیوم و آمونیاک و ترکیباتی نظیر پروتئین در محیطهای آبی مشاهده میگردد.منبع ابتدائی ترکیبات ازت در محیطهای آبزیپروری از مواد آلی نظیر پلانکتونها، دترتیوس، غذا و غیره میباشد. اغلب ازت در مواد آلی به شکل گروههای آمینو در پروتئین مشاهده میگردد. پروتئینها توسط فعالیتهای بیولوژیک، دیآمینه شده که این فرآیند آمونیفیکاسیون نامیده میشود و آمونیاک تولید شده در داخل محیط رها گردیده و یا توسط بافت میکروبی جذب میگردد. آمونیاک رها شده به محیط واکنش زیر را بهوجود میآورد:
-NH۳+h۲o >< NH+۴+OH
در بیشتر محیطها، 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 میپذیرد که ابتدا NH۴ به NO۲ و سپس به NO۳ تبدیل میشود. اولین مرحله این فرآیند توسط باکتریهای اتوتروف از جنس نیتروزوموناس انجام میشود. 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 واکنشها توسط نیتروباکتر انجام میشود. هر دو این مراحل به اکسیژن قابل ملاحظهای نیاز دارند. (Stankewich (۱۹۷۲ مقدار اکسیژن مورد نیاز جهت تبدیل NH۴ به NO۲ را برابر ۳/۴۳ کیلوگرم اکسیژن بهازاء هر کیلوگرم NH۴ محاسبه نموده و مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تبدیل NO۲ به NO۳ را ۱۴/۱ کیلوگرم اکسیژن بهازاء هر کیلوگرم NO۲ بهدست آورده است. بنابراین برای تبدیل یک کیلوگرم NH۴ به NO۳ احتیاج به ۵۷/۴ کیلوگرم اکسیژن است.
در شرایط بیهوازی NO۲ و NO۳ توسط فرآیندی به نام دنیتریفیکاسیون کاهش یافته و اشکال گازی ازت (NH۳-N۲O-N۲) بهعنوان متابولیکهای میکروارگانیسمهای هتروتروف در اتمسفر رها میگردند. این واقعه در هیبولیمنیون محیطهای یوتروف و یا وقتیکه ترکیبات نیتروژن اکسیده شده به داخل لایههای بیهوازی لجن منتشر میشوند. رخ میدهد. ازت اتمسفر تا ۱۲mg/lit در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد قابل انحلال در آب است. سایر اشکال ازت که مقدارشان در استخرهای پرورشی بالا میرود عبارتند از: نیتریت، آمونیاک غیر یونیزه (NH۳). نیترات و آمونیاک یونیزه (NH۴). غلظت آمونیاک غیریونیزه و یونیزه در محیطهای طبیعی و آبهای غیرآلوده بهندرت بالا بوده ولی در استخرها با سیستمهائی که برای پرورش متراکم ماهی استفاده میشوند 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 نیتروژندار به وسیله باکتریهای هتروتروف میباشد. یون آمونیوم برای اکثر آبزیان نسبتاً بیضرر است. در حالیکه 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 میشود؛ غلظت آمونیاک ۱۰ برابر افزایش یابد. جدول شماره یک فاکتورهائی جهت محاسبه آمونیاک غیریونیزه در دما و PH متفاوت را نشان میدهد. مشاهده میشود 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 نمیکند؛ در حالیکه 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 آبهای شیرین قلیائی، به اندازه کافی خاصیت بافری دارند و تغییر PH آنها دچار نوسان نمیشود با این وجود در شرایطی که تراکم ماهی زیاد بوده و با تبادل آب به اندازه کافی صورت نمیگیرد و همچنین در مواقع آلودگی و دمای زیاد، این آبها 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 بهطور فعال از طریق بافت پوششی آیشن به داخل آب ریخته میشود.
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 بهازاء هر کیلوگرم غذائی که مصرف میکنند در حدود ۳۰ گرم آمونیاک تولید و دفع مینمایند، ولی عموماً ذکر میشود که بهازاء هر کیلوگرم غذای پلت خشک، ۵۰-۲۵ گرم آمونیاک تولید میشود.
میزان آمونیاک تولیدی در ماهی قزلآلا بهازاء میزان تغذیه در ارتباط با دمای آب
با افزایش غلظت آمونیاک در آب، دفع آن بهوسیله آبزیان تقلیل و میزان آمونیاک در خون و سایر بافتها افزایش مییابد. این امر باعث افزایش PH خون، ممانعت از انجام واکنشهای آنزیمی و اختلال در نفوذپذیری غشای سلولها میشود. همچنین مصرف اکسیژن توسط بافتها را افزایش داده، تخریب آبششها و کاهش کارآئی خون در انتقال اکسیژن را به دنبال خواهد داشت.
عمدتاً بهعنوان یک دستورالعمل پیشنهاد میشود که در مراکز تکبیر ماهی، غلظت آمونیاک نباید بیش از ۱mg/lit باشد اما بسیاری از پرورشدهندگان ماهی ترجیح میدهند 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 بیماریهای عفونی، بیماری مت هموگلوبینی و اثرات منفی بر رشد و رسیدگی جنسی را موجب میشود.
بهطور متداول نیترات بهعنوان مادهای غیرسمی شناخته میشود. مثلاً قرار گرفتن در معرض نیترات سدیم به میزان ۲۰۰mg/lit هیچ تأثیری بر رشد گربهماهی کانالی ندارد و غلظت LC۳۰ آن در طی ۹۶ ساعت برای آزادماهیان و گونههای دیگر ۳۰۰۰mg/lit ـ ۱۰۰۰ نیترات است.
روشهای پیشگیری و کنترل غلظت آمونیوم
۱) استفاده از کربن فعال
کربن فعال حاصل تولید ذغالسنگ، چوب یا استخوان حیوانات و حرارت دادن آنها در ۹۰۰ درجه سانتیگراد خلاء و سپس قرار دادن آنها در معرض یک گاز اکسیدکننده در دمای بالا میباشد که حالت مشبکی را ایجاد نموده بهطوری که مساحت سطح جذب ماده در حدود یک میلیون مترمربع در کیلوگرم برآورد میشود.
کربن فعال برای گرفتن مواد آلی فرار، رنگ، بو، تیرگی و موادی همچون آمونیوم کاربرد دارد ولی این صافیها در بارهای کم مواد آلی بسیار مؤثر میباشد. بالا بودن غلظت باعث کاهش ظرفیت جذب کربن فعال میگردد.
عموما در سیستمهای آبزیپروری دو نوع کربن فعال بهصورت پودر شده (Powder Active carbon) و دانهای (granular Active carbon) بهکار برده میشود. بهدلیل گرانی کربن دانهای، GAC فقط در تولید ماهیان زینتی و گرانقیمت بهکار برده میشود. با حرارت دادن کربن فعال در دمای بالا میتوان برای اکسید کردن مواد آلی، آن را احیاء کرده و مورد مصرف دوباره قرار داد.