کیفیت آب برای پرورش ماهی

مولف: دکتر مایک لیور                                                                    

 ترجمه: کاوه کابلی (شرکت خوراک دام و آبزیان مازندران)

مقدمه

هدف از مبحث پیش رو ارائه فهرست جامعی از الزامات کیفیت آب برای تمام گونه های پرورشی نیست چرا که مفهوم کیفیت آب در هر سیستم آبزی پروری متناسب با بیولوژی گونه تحت پرورش معنی می شود. از این رو، اطلاعاتی عمومی در رابطه با الزامات کیفیت آب گونه های مختلف و اهمیت آن ارائه خواهد شد.

برخلاف حیواناتی که در خشکی زندگی می کنند و تماس نسبتا کمی بین میزبان و ارگانیسم های بیماری زا وجود دارد و در محیطی با ترکیب نسبتا با ثبات (هوا) حاوی اکسیژن زیاد اما با درجه حرارت بسیار متغیر زندگی می کنند، جانواران آبزی در تماس نزدیک با محیطی هستند که ویسکوزیته (کند روانی) و ضریب حرارتی بالا (مقاومت در برابر تغییر درجه حرارت)، ترکیب شیمیایی بسیار متغیر و اکسیژن نسبتا کم دارد. در همان حال که این موضوع کمک کرده است آبزیان موجوداتی خونسرد باشند (درجه حرارت بدن = درجه حرارت محیط) و مجبور نیستند برای تنظیم درجه حرارت بدن به دمایی بالاتر از درجه حرارت محیط انرژی بسوزانند، تطبیق با این محیط زندگی مشکلات خاص خودش را دارد. ماهی ها مجبور بوده اند تا برای متابولیسم، فعالیت و رشد، سیستمی تخصص یافته و بسیار کارامد (آبشش ها) برای استخراج اکسیژن کافی از آب داشته باشند. در نتیجه خون آنها تنها توسط لایه ای از سلول های بسیار نفوذپذیر از محیط جدا می شود و نوسانات در ترکیب آب ممکن است اثرات شدیدی بر آسایش و سلامت ماهی ها داشته باشد. نتیجه دیگر جریان زیاد آب بر روی یک اپیتلیوم ظریف (پوشش سلولی سطح بیرونی بدن) این است که ماهی ها بیشتر در معرض ارگانیسم های بیماری زا قرار می گیرند و اگر یکپارچگی این لایه پوششی (اپیتلیوم) به هم بخورد نفوذ به خون برای ارگانیسم ها نسبتا آسان خواهد بود.

پارامترهای کیفیت آب، سطوح بهینه و اثرات زیانبار

بخش اول: اکسیژن محلول

اکسیژن محلول یکی از مهمترین الزامات کیفیت آب برای ماهیان است. بیشتر ماهی​ها اکسیژن را از آب به دست می آورند، اگرچه برخی گونه​های تنفس کننده هوا همچون سویه Ophicephalus از گونه های سر ماری (Snakehead) و گربه ماهی راه رونده، Clarias batrachus، می توانند از طریق تنفس هوا، در آب های بدون اکسیژن نیز دوام بیاورند. هرچند تجربه نشان داده است که آن​ها در شرایطی که اکسیژن محلول در آب به طور مداوم پایین بماند، در برابر بیماری آسیب​ پذیری بیشتری خواهند داشت.

سه عامل فیزیکی اصلی، ظرفیت نگهداری اکسیژن آب (حلالیت اکسیژن در آب) را تحت تاثیر قرار می دهد:

• درجه حرارت: در دماهای بالاتر، آب اکسیژن محلول کمتری خواهد داشت؛
• شوری: هرچه آب شورتر باشد، اکسیژن محلول آن کمتر است؛
• فشار: هنگامی که فشار هوا کم باشد (مانند مناطق مرتفع)، اکسیژن محلول آب کمتر خواهد بود.

جدول 1: رابطه های میان حلالیت اکسیژن و دما در آب شیرین و شور
درجه حرارت	حلالیت اکسیژن در آب شیرین و شور در 100% اشباعیت
درجه سانتی گراد (C°)	شوری آب ppt 0 (0 واحد در هزار واحد)	شوری آب ppt 30 (30 واحد در هزار واحد)
0	14.60	11.9
10	11.28	9.32
20	9.08	7.60
30	7.54	6.39

عوامل محیطی دیگری که میزان اکسژن محلول آب را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از:

• شکوفه های فیتوپلانکتونی: به علت فتوسنتز در طی شکوفایی ها اکسیژن محلول در طی روز نوسان خواهد داشت. در این حالت بیشترین غلظت اکسیژن در آخرین ساعات بعد از ظهر و کمترین غلظت هنگام سپیده دم است. به علت تنفس باکتریایی، اکسیژن محلول هنگام مرگ شکوفه های فیتوپلانکتونی نیز کاهش خواهد یافت؛
• بار زیستی: اکسیداسیون باکتریایی مواد آلی اکسیژن آب را کاهش خواهد داد؛
• تنفس ماهی و سایر مهره داران و بی مهرگان آبزی.

نیاز پایه ای ماهی ها به اکسیژن محلول بسیار مختلف است و به عوامل زیر بستگی دارد:

• گونه ماهی: احتیاجات اکسیژن بین گونه های مختلف متفاوت است (جداول 2 و 3 را ملاحظه نمایید)؛
• اندازه: بچه ماهی نورس و ماهیان جوان معمولا به ازای هر واحد وزن بدن بیش از ماهیان بالغ نیاز به اکسیژن دارند؛
• فعالیت: ماهیان در حال تحرک و فعالیت نیاز به اکسیژن بیشتری نسبت به ماهیان در حال استراحت دارند؛
• درجه حرارت: وقتی دما بالا می رود نیاز اکسیژن نیز افزایش می یابد (ظرفیت حمل اکسیژن پایین تر آب در دماهای بالاتر)؛
• تغذیه: نیاز اکسیژن پس از تغذیه افزایش می یابد زیرا بخشی از اکسیژن برای هضم خوراک مصرف می شود (SDA یا فعالیت دینامیک ویژه)؛
• استرس: ماهی های تحت استرس، اکسیژن بیشتری نیاز دارند (به همین دلیل اگر ماهی ها در زمان کمبود اکسیژن یا پایین بودن کیفیت آب دچار استرس باشند مشکلاتی به وجود خواهد آمد).

احتیاجات اکسیژن ماهی ها به طور معمول در دامنه زیر قرار می گیرد:

ماهی در حال استراحت: 500 -100 میلی گرم اکسیژن محلول در ساعت به ازای هر کیلوگرم ماهی

ماهی در حال فعالیت: 1500 -300 میلی گرم اکسیژن محلول در ساعت به ازای هر کیلوگرم ماهی

برخی از زمان هایی که نیاز اکسیژن ماهی ممکن است از اکسیژن محلول در آب بیشتر شود در پایین آورده شده است:

• پس از تغذیه: بعد از ظهرها یا غروب در استخرهای خاکی با باروری بالا غذادهی نکنید؛
• پس از افزودن کود آلی به استخر خاکی: کود آلی در زمان تجزیه شدن اکسیژن مصرف می کند؛
• صبح خیلی زود در استخرهای خاکی
• در طی مرگ فیتوپلانکتون ها در اثر شکوفایی: فرایند تجزیه نیاز به اکسیژن دارد.
• افزایش درجه حرارت: ماهی به اکسیژن بیشتری احتیاج دارد اما اکسیژن محلول کمتری در آب است (تنفس باکتریایی نیز در این اوقات بیشتر می شود).
• کاهش جریان آب در سیستم های متراکم تر.

اولین نشانه استرس اکسیژن ممکن است تغییری در رفتار ماهی ها باشد به طوری که در سطح یا ورودی استخر جمع می شوند و با دهان باز به دنبال اکسیژن هستند. اگر کمبود اکسیژن برای مدت زمانی ادامه یابد، ممکن است کشنده یا بسیار زیانبار باشد.

جدول 2: راهنمای اکسیژن محلول مورد نیاز آزادماهیان
4.0 – 0.8 میلی گرم در لیتر	ممکن است برای آزادماهیان کشنده باشد
6.0 – 4.0 میلی گرم در لیتر	ممکن است بسیار زیانبار باشد، برای مثال رشد ضعیف، ضریب تبدیل بد، کاهش مقاومت در برابر بیماری
بیشتر از 6.0 میلی گرم در لیتر	آزادماهیان معمولا رشد و تولید مثل مناسبی خواهند داشت
بیشتر از 7.0 میلی گرم در لیتر	توصیه شده برای سالن های تفریخ

جدول 3: راهنمای اکسیژن محلول موردنیاز گونه هایی به جز آزادماهیان
0.8 – 0.3 میلی گرم در لیتر	اگر مدتی ادامه یابد ممکن است برای بسیاری از گونه های ماهی کشنده باشد (بیشتر گونه های ماهی استخرهای خاکی می توانند برای مدت کوتاهی شرایط تقریبا بدون اکسیژن (مثال: در سپیده دم) را تاب آورند
5.0 – 1.0 میلی گرم در لیتر	ممکن است اثرات بسیار زیانبار داشته باشد، برای مثال بر رشد، ضریب تبدیل، و مقاومت در برابر بیماری
بیشتر از 5.0 میلی گرم در لیتر	گونه های گرمابی رشد و تولید مثل مناسبی خواهند داشت

غلظت اکسیژن محلول را می توان به روش های زیر کنترل نمود:

• هوادهی یا اکسیژن دهی؛
• تراکم و کوددهی صحیح استخر (میزان و زمان سنجی). بارورسازی استخر نیز می تواند برای متوقف ساختن مرگ شکوفه های فیتوپلانکتونی به کار رود؛
• افزایش جریان آب؛
• طراحی مناسب استخر: استخرهای عمیق مسقف بیش از استخرهای کم عمق غیرمسقف مستعد کمبود اکسیژن هستند.

بخش دوم: نیتروژن

نیتروژن از اتمسفر منشاء می گیرد، اما می تواند به صورت های مختلفی در آب پدیدار شود: گاز نیتروژن، آمونیاک، آمونیوم، نیترات، نیتریت و اشکال مختلف نیتروژن آلی. نیتروژن عنصری بسیار مهم در پرورش ماهی است. از یک طرف به عنوان یک ماده مغذی برای رشد فیتوپلانکتونی ضروری است و از طرف دیگر آمونیاک و نیتریت، دو ترکیب آلی نیتروژن برای موجودات آبزی سمی هستند.

الف) آمونیاک: آمونیاک معمولا دومین پارامتر با اهمیت در کیفیت آب (پس از اکسیژن محلول) بوده و کل غلظت آمونیاک در آب از دو بخش تشکیل می شود:

NH3 آمونیاک یونیزه نشده (فرم گازی)

NH4⁺ آمونیاک یونیزه شده (یون آمونیوم)

این دو فرم طبق معادله زیر در تعادل هستند:

NH3 + H2O < ————— > NH4+ + OH⁻

بخش آمونیاک یونیزه نشده (UIA) برای ماهی بسیار سمی است. غلظت آمونیاک یونیزه نشده در آب به pH و درجه حرارت آب بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، هرچه pH و درجه حرارت آب بیشتر باشد، درصدی از آمونیاک کل که به فرم سمی (یونیزه نشده) وجود دارد بیشتر است. این اثر در جدول پایین نمایش داده شده است:

جدول 4 : درصد آمونیاک یونیزه نشده (سمی) در آب هایی با pH و درجه حرارت مختلف
pH	دما
	C° 20	C° 32
7.0	0.4	1
8.0	3.8	8.8
8.2	5.9	13.2
8.4	9.1	19.5
8.6	13.7	27.7
8.8	20.1	37.8
9	28.5	49.0
9.2	38.7	60.4
9.4	50.0	70.7
9.6	61.3	79.3
9.8	71.5	85.8
10.0	79.9	90.6
10.2	86.3	93.8

از طرف دیگر، درصد آمونیاک یونیزه نشده در نمونه ای فرضی از آمونیاک کل می تواند از طریق معادله زیر محاسبه شود:

pKa = 0.09018 + 2729.92/(273+درجه حرارت)

%UIA = 10 / (1+antilog (pKa-pH) )

UIA = درصد آمونیاک غیر یونیزه

آمونیاک در آب می تواند از منابع متعددی منشاء بگیرد:

• تجزیه مواد آلی به ویژه پس از بارورسازی استخرهای خاکی با کودهای آلی یا کودهای غیرآلی با پایه آمونیاکی. تجزیه خوراک هدر رفته در سیستم های متراکم پرورش ماهی نیز آمونیاک تولید خواهد کرد؛
• آلودگی خانگی و صنعتی؛
• دفع توسط جانوران آبزی، به ویژه ماهی و نرم تنان صدف دار در سیستم های متراکم پرورش ماهی. همچنین حین انتقال ماهی؛
• ازت دهی: در آب های اکسیژن دار شده آمونیاک در فرایندی به نام ازت گیری به نیترات بی ضرر و نیتریت اکسیده می شود. در آب های تخلیه شده از اکسیژن، نیترات به نیتریت و آمونیاک تبدیل می شود (ازت دهی). بنابراین تخلیه اکسیژن در استخرهای خاکی با باروری زیاد (همچون استخرهای پرورش متراکم گربه ماهی Clarias در تایلند) می تواند موجب افزایش تولید آمونیاک گردد.
• مرگ شکوفه های جلبکی: سطوح بالای آمونیاک در استخرهای خاکی معمولا به مرگ شکوفه های جلبکی مرتبط است.  

اثرات سمی آمونیاک یونیزه نشده بر روی ماهی ها بسته به گونه ماهی و شرایط محیطی بسیار متغیر است.

جدول 5 : راهنمای عمومی در رابطه با مسمومیت آمونیاکی ماهی
آمونیاک غیر یونیزه	اثر
2.5 – 0.4 میلی گرم در لیتر	کشنده برای بسیاری از گونه های ماهی. برخی گونه ها، همچون گربه ماهی، Clarius batrachus، تحمل بسیار بالایی در برابر آمونیاک غیر یونیزه در غلظت های کشنده 3.4 میلی گرم در لیتر دارند.
0.4 – 0.05 میلی گرم در لیتر	اثرات بسیار زیانبار بسته به گونه ماهی، ممکن است افزایش حجم آبشش (در اثر افزایش غیرطبیعی تعداد سلول های آن)، کاهش تحرک و رشد، و آسیب کبد، کلیه و مغز را در پی داشته باشد.
کمتر از 0.05 – 0.02 میلی گرم در لیتر	غلظت ایمن برای بسیاری از گونه های ماهی مناطق معتدل و گرمسیری (آزاد ماهیان حساس تر از بقیه گونه ها هستند)

با افزایش شوری آب و در میزان  بالای اکسیژن محلول و غلظت بالای دی اکسید کربن، مسمومیت آمونیاکی ماهی کاهش می یابد. برای کاهش اثرات مسمومیت آمونیاکی بر گله های ماهی، تکنیک های مختلفی ممکن است مورد استفاده قرار گیرد:

• افزایش غلظت اکسیژن محلول از طریق هوادهی، pH را کاهش خواهد داد (در نتیجه از سمیت می کاهد) و ممکن است بخشی از آمونیاک غیر یونیزه گازی را از آب بزداید؛
• مدیریت مناسب استخر خاکی:  جمعیت های سالم فیتوپلانکتون آمونیاک را از آب خواهند زدود. در زمان استفاده از کودهای تازه سرشار از آمونیاک باید احتیاط کرد (در صورت لزوم می توان آنها برای چند روز به حال خود رها کرد تا خشک شده و گاز آمونیاک تبخیر شود)؛
• در سیستم های متراکم تر، کنترل تراکم و غذادهی و بهبود جریان آب سطوح آمونیاک را کاهش خواهد داد.
• تیمار شیمیایی: نشان داده شده که نمک سمیت آمونیاک را در گربه ماهی Clarias کاهش می دهد. برای تیمار استخرهای خاکی گربه ماهی Clarias در تایلند به طور معمول معادله 200-300kg/rai (1 rai = 1600 m²) مورد استفاده قرار می گیرد. فرم های دیگر تیمار برای سیستم های متراکم تر شامل رزین های تبادل یونی (یا زئولیت) و افزودن اسید (معمولا اسید کلریدریک) برای کاهش pH است؛
• فیلتراسیون بیولوژیک: ممکن است به منظور تیمار آب برای تبدیل آمونیاک و نیتریت به نیترات بی ضرر (ازت گیری) مورد استفاده قرار گیرد. جزء ضروری سیستم های مداربسته پرورش ماهی.

ب) نیتریت: نیتریت محصول میانی در اکسیداسیون بیولوژیک آمونیاک به نیتریت (ازت گیری) است. این ترکیب در غلظت های نسبتا پایین در بیشتر آب های طبیعی و سیستم های سالم پرورش ماهی وجود دارد، ولی در صورت وجود آلودگی زیستی (سیستم های مداربسته) یا سطوح پایین اکسیژن محلول غلظت آن بالا می رود.

نیتریت برای ماهی بیسار سمی است. وقتی نیتریت توسط ماهی جذب می شود با هموگلوبین واکنش نشان می دهد و مت هموگلوبین را ایجاد می کند. مت هموگلوبین به اندازه هموگلوبین حامل خوبی برای اکسیژن نیست، بنابراین ماهی هایی که در معرض مقادیر بالای نیتریت قرار می گیرند در نهایت از فقدان اکسیژن می میرند.

عامل محیطی اصلی که سمیت نیتریت را تحت تاثیر قرار می دهد غلظت کلراید (کلر ترکیب شده با عنصر یا ترکیب دیگر) است. برای گونه های آب های معتدل راهبردهایی توسط EIF AC تدوین شده است (جدول 6).  

جدول 6 : راهبردهای EIF AC برای سطوح ایمن نیتریت در ماهی ها
کلراید (میلی گرم در لیتر)	سطوح ایمن نیتریت (میکروگرم در لیتر به صورت نیتروژن)
	آزادماهیان	غیرآزاد ماهیان
1	10	20
5	50	100
10	90	180
20	120	240

آستانه کشنده نیتریت در گونه های مختلف تفاوت قابل ملاحظه ای دارد، از 1 میلی گرم در لیتر برای آزادماهیان در آب های کم کلراید تا  152 میلی گرم در لیتر برای گونه های بسیار مقاوم همچون گربه ماهی، Clarias batrachus، در آب های حاوی مقادیر بالای کلراید. با روش های زیر می توان از مشکلات مربوط به نیتریت در پرورش ماهی جلوگیری کرد:

• روش های صحیح تراکم، غذادهی و کوددهی، و به ویژه با اکسیژن دهی مناسب استخرها؛
• افزودن سدیم کلراید (نمک طعام) به استخرها در غلظت 250 میلی گرم در لیتر، که در پرورش گربه ماهی Clarias batrachus در تایلند با موفقیت به کار رفته است؛
• بیوفیلتراسیون: تبدیل بیولوژیک نیتریت به نیترات بی ضرر.

ج) نیترات: نیترات محصول نهایی اکسیداسیون بیولوژیک آمونیاک و نیتریت است. این ترکیب برای ماهی سمی نیست، مگر در غلظت های بالاتر از 400 میلی گرم در لیتر. وجود چنین غلظت هایی از نیترات در اغلب منابع آبی غیرمحتمل است.

د) گاز نیتروژن: هنگامی که غلظت گاز در آب به سطوح بالاتر از اشباع می رسد به آن فوق اشباع می گویند. بیشتر گازهای اتمسفر می توانند در فوق اشباع شدن نقش داشته باشند، اما به علت فراوانی بیشتر نیتروژن در اتمسفر، این گاز در بیشتر مشکلات فوق اشباع شدن نقش اصلی را بازی می کند. این مشکلات ممکن است در شرایط زیر ایجاد شود:

• حرارت دادن آب: با افزایش دما حلالیت گازها در آب کاهش می یابد. بنابراین، اگر آب اشباع حرارت داده شود و گازها در آب باقی بمانند، آب فوق اشباع خواهد شد. مخلوط کردن آب هایی با درجه حرارت های متفاوت می تواند اثر مشابهی داشته باشد؛
• تشکیل یخ: زمانی که آب سرد می شود حلالیت گازها افزایش می یابد. زمانی که یخ تشکیل می شود، گازهای محلول در بقیه آب تغلیظ می شوند. در استخرهای کم عمق، ممکن است سطوح کشنده گازهای محلول در زیر یخ تشکیل شود؛
• نفوذ هوا: هر بار که هوا و آب در فشارهایی بالاتر از فشار اتمسفر درتماس فرار می گیرند، امکان وقوع فوق اشباعیت گازی وجود دارد برای مثال در مجراهای سرریز آب بندان یا نفوذ هوا در لوله ها؛
• فتوسنتز: تولید اکسیژن محلول در طی شکوفایی جلبکی مکن است به فوق اشباعیت گازی بسیار زیانبار یا کشنده منجر شود.
• تغییرات فشار: کاهش فشار ممکن است باعث فوق اشباعیت گازی شود (برای مثال در ماهی های حمل شده با هواپیما)

بیماری حباب گازی (تروما) به طور کلاسیک با حباب های گازی در خون، آبشش و اندام های دیگر شناخته می شود که آسیب های بافتی مختلفی را در پی دارد.

سطوح ایمن : کمتر از 105 درصد اشباعیت هوا

بخش سوم: ذرات جامد معلق

ذرات جامد معلق معمولا به عنوان مواد جامد موجود در آب شناخته می شوند که بعد از فیلتراسیون نمونه آب بر روی کاغذ صافی باقی می مانند. اندازه توری صافی تنیجه را تحت تاثیر قرار می دهد و به طور معمول توری 0.45 میکرومتری در اغلب آنالیزها استفاده می شود. همچنین می توان ذرات جامد معلق را به طور غیرمستقیم با استفاده از سچی دیسک (Secchi disk) – که البته بیشتر برای سنجش میزان کدر بودن آب به کار می رود- اندازه گیری نمود.

ذرات جامد معلق ممکن است از حوزه آبریز یک منبع آب به واسطه فرسایش صخره ها (در اثر هوا) و آلودگی یا فرسایش زمین منشاء بگیرد. در سسیتم های پرورش ماهی ذرات جامد معلق ممکن است از شکوفه های فیتوپلانکتونی، تکه های نخورده شده غذا و فضولات ماهی ایجاد شود.

اثر ذرات معلق جامد به طبیعت آن ذره جامد بستگی دارد. ذرات ساینده همچون مواد زائد حاصل از فعالیت های مرتبط با زغال سنگ یا دیاتوم های (جلبک های) « خار دراز » بیش از مواد نرم برای ماهی ها مضر هستند.

اثر سمی ذرات جامد معلق در بافت های حساس آبشش ظاهر می شود و آسیب آبششی، تولید بیش از حد مخاط و سرفه (پاکسازی آبششی) و بیماری باکتریایی آبشش پاسخ های معمول به مقادیر زیاد ذرات جامد معلق است. پوشش تخم ها توسط ذرات جامد معلق نیز می تواند بازدهی دریافت اکسیژن را کاهش داده و تلفات تخم ها را افزایش دهد.

 آزادماهیان به ذرات جامد معلق بسیار حساس هستند و سطوح ایمن زیر توصیه می شوند:

کمتر از 20 میلی گرم در لیتر	قابل قبول برای دوران رشد
کمتر از 5 میلی گرم در لیتر	ضروری برای سالن های تفریخ

اغلب گونه های گرمسیری آب شیرین همچون تیلاپیاها، بسیاری از کپورماهیان و گربه ماهی ها به سطوح ذرات جامد تا 10000 میلی گرم در لیتر بسیار مقاوم هستند، اگرچه اثرات به طبیعت ذرات جامد بستگی خواهد داشت.

ذرات جامد معلق و کدر بودن آب ممکن است در کاهش نفوذ نور به استخرهای پرورش، کاهش باروری و افزایش ریسک کاهش شدید اکسیژن نیز موثر باشند. استخرهایی با مشکلات دائمی کدر بودن (معمولا در اثر ذرات مینرال رسی) باید توسط زاج (25 تا 45 کیلوگرم در هکتار) یا مواد آلی تیمار شوند.

بخش چهارم: اسیدی و قلیایی بودن

pH

pH آب مقیاسی از غلظت یون های هیدروژن در آب است:

pH = – log [H⁺]

از آنجایی که این مقیاسی لگاریتمی است تغییری 1 واحدی در pH معادل 10 واحد تغییر در غلظت یون هیدروژن خواهد بود. pH در مقیاسی از 1 تا 14 تعریف می شود؛ pH کوچک تر از 7 اسیدی و pH برزگ تر از 7 قلیایی است.

اسیدی شدن آب ها

به طور طبیعی آب های اسیدی ممکن است از آبگیری باتلاق ها و مرداب ها، صخره های اسیدی یا خاک های اسید- سولفات منشاء بگیرند. چنین آب هایی ممکن است به ویژه در طی سیل ها، به خصوص در بارانی که بعد از یک دوره خشکی می بارد، اسیدی باشند.

آلودگی حاصل از استخراج معادن، و صنایع مختلف (برای مثال فراوری کائوچو و روغن خرما) نیز ممکن است اسیدی باشد. فاضلاب های چنین صنایعی ممکن است فلزات سنگین و آنیون های اسیدی دیگر را نیز در بر داشته باشند ( برای مثال اسید کرومیک) که همین می تواند برای ماهی بسیار سمی باشد. یون های فلزی در آب های اسیدی بیشتر محلول هستند و از این رو تمام آب های اسیدی ممکن است حاوی فلزاتی باشند که احتمالا بیش از خود اسیدیته برای ماهی سمی هستند.

اثر فیزیولوژیک آب های اسیدی

معمولا آب های اسیدی با pH بین 5 و 6 به طور مستقیم برای ماهی سمی نیستند مگر اینکه ماهی ها به pH قلیایی خو گرفته باشند یا غلظت دی اکسید کربن آزاد بیش از 20 میلی گرم در لیتر باشد یا آب حاوی مقدار زیادی از عناصر آهن و آلومنیوم باشد. افزایش سطوح H⁺ موجب از کار افتادگی تدریجی آبشش ها و اپیدرم (بیرونی ترین لایه پوست) می شود که به افزایش از دست دادن نمک های بدن و مشکلات در دریافت اکسیژن می شود. عاقبت ماهی ها ممکن است به علت اختلال اسمزی و یا فقدان اکسیژن محلول بمیرند. اثرات بر روی آبشش ها به صورت تورم یا تخریب سلول های لایه بیرونی و تولید بی رویه مخاط دیده می شود. راهبردهایی در جدول زیر ارائه شده است.

جدول 7: راهبردهای عمومی در رابطه با اثرات pH اسیدی بر روی ماهی
pH	اثر
کمتر از 4	در بسیاری از گونه های ماهی ممکن است تلفات رخ دهد.
4.0 تا 5.0	در بسیاری از گونه ها اثرات بسیار زیانباری همچون از دست دادن نمک های بدن، آسیب آبششی، کاهش تخم ریزی، کاهش رشد و کاهش مقاومت در برابر بیماری دیده می شود.
5.0 تا 6.0	باروری ضعیف استخرهای خاکی

عوامل مختلفی بر سمیت اسید بر ماهی اثر می گذارند. در زیر به برخی از مهمترین عوامل اشاره شده است:

• دی اکسید کربن: مقدار زیاد دی اکسید کربن آزاد سمیت اسید را افزایش می دهد.
• کلسیم، منیزیم، سدیم و کلراید: اولین اثر اسیدیته به هم زدن تعادل یونی در ماهی است. بنابراین، افزایش غلظت این یون ها موجب محافظت ماهی از اثرات منفی اسیدها می شود. در این رابطه کلسیم اهمیت ویژه ای دارد؛
• گونه، اندازه، سن، تطابق پذیری ماهی: لارو ها و بچه ماهیان نورس معمولا بیشترین آسیب پذیری را نسبت به اسید نشان می دهند. اگر در استخرهای اسیدی به جای بچه ماهیان نورس، ماهیان انگشت قد ریخته شوند، برخی از آنها را می توان با موفقیت برای پرورش ماهی مورد استفاده قرار داد. ماهی ها اگر به طور تدریجی در معرض pH پایین قرار بگیرند با آن سازگاری خواهند یافت. تغییرات سریع pH بیشترین خطر را برای ماهی دارند، به ویژه اگر ماهی ها به pH بالا عادت کرده باشند.

معلوم شده است که بسیاری از اثراتی که در گذشته به یون های H⁺ ربط داده می شد، مربوط به آلومنیوم است.

تیمار آب های اسیدی

آب های اسیدی را می توان با روش های مختلفی تیمار کرد:

• آهک پاشی: افزودن مواد با پایه کلسیمی ارجح است زیرا کلسیم از آبشش های ماهی در برابر اثرات سمی اسیدیته بیشتر محافظت می کند.
• آب شور: در آب های ساحلی می توان آب دریا را از استخرها عبور داد تا اسیدیته خنثی شود.

قلیایی شدن آب ها

آب هایی که به طور طبیعی قلیایی می شوند معمولا از نواحی غنی از کلسیم و سیلیس منشاء می گیرد. علاوه بر این، شکوفایی های جبلکی ممکن است به pH بسیار قلیایی منجر شود.  آلودگی ناشی از صنایع نوشیدنی های غیرالکلی و آبجوسازی نیز ممکن است بسیار قلیایی باشد.

اثرات فیزیولوژیک آب های قلیایی

محدوده بهینه pH برای اغلب گونه های آب شیرین از pH 6 تا 9 است. بیرون از این محدوده، به علت اثرات سمی بر روی خود ماهی ها و اثرات منفی بر باروری استخر، موجب اثرات منفی فزاینده ای بر تولید ماهی می شود.

اثرات سمی مستقیم بر ماهی در pH قلیایی ممکن است از pH 8 شروع شود (آزمایش های تلقیح مصنوعی تیلاپیای آبی، Oreochromis aureus، در pH بزرگتر از 7.6 با شکست مواجه شد)، اما اثرات سمی بر روی اغلب گونه ها پس از اینکه مدتی در معرض pH بزرگتر از 9 قرار می گیرند ایجاد می گردد.

به عنوان یک راهنمای عمومی:

جدول 8: راهبردهای عمومی در رابطه با اثرات pH قلیایی بر ماهی
بزرگتر از 11	کشنده برای بیشتر گونه های ماهی مگر برخی اوقات در استخرهایی با میزان بسیار زیاد اکسیژن محلول
11 – 10	کشنده برای بیشتر گونه های ماهی اگر برای مدت طولانی در معرض آن قرار بگیرند. اثرات بسیار زیانبار ممکن است شامل آسیب آبششی و آسیب به عدسی و قرنیه چشم شود (اغلب به صورت تیرگی چشم مشاهده می شود)
10 – 9	اثرات بسیار زیانبار برای بسیاری از گونه ها

اثرات سمی pH بالا  ممکن است در صورت وجود فلزات (برای مثال روی) و از طریق افزایش مسمومیت ترکیبات دیگر (برای مثال آمونیاک) حتی بدتر هم بشود.

تیمار آب های قلیایی

آب های قلیایی ممکن است به روش های مختلفی تیمار شود:  

• نوسانات سریع در pH ایجاد شده از طریق شکوفایی های جلبکی بیش از اندازه ممکن است با آهک پاشی مناسب استخر تیمار شود و با اطمینان حاصل کردن از اینکه آب قلیاییت بیش از 20 میلی گرم در لیتر به صورت CaCo₃ دارد؛
• کودهای ایجاد کننده اسید؛
• افزودن اسید به منابع آبی (HCl و H₂SO₄ مورد استفاده قرار گرفته اند؛ مقادیر اندک بیافزایید و تغییرات pH را تحت نظر بگیرید تا میزان دقیق را به دست آورید).

قلیایی بودن

آلکالینیته (قلیایی بودن) بر غلظت بازها در آب و ظرفیت آب برای دریافت اسید اشاره دارد (در واقع ظرفیت بافری آن یا همان ظرفیت مقاومت در برابر تغییرات pH). در بیشتر آب ها، بیکربنات و کربنات بازهای اصلی هستند. آب هایی با قلیاییت پایین (قلیاییت کل کمتر از 20 میلی گرم در لیتر به صورت CaCo₃) ظرفیت بافری بسیار پایینی دارند و به نوسانات pH بسیار حساس هستند (برای مثال در طی بارش باران و شکوفایی جلبکی). چنین تغییراتی ممکن است به طور مستقیم برای گله های ماهی مضر باشد. استخرهایی با قلیاییت پایین همچنین باروری بسیار کمتری از استخرهای با قلیاییت بالا دارند، اگرچه استخرهایی با قلیاییت بیش از 300 میلی گرم در لیتر به صورت CaCo₃ نیز ممکن است بارور نباشند که به علت محدودیت در دسترس بودن دی اکسید کربن در چنین غلظت های بالایی است. مطلوب ترین محدوده برای آلکالینیته (قلیاییت) بین 20 تا 30 میلی گرم به صورت CaCo₃ است. استخرهایی با قلیاییت پایین را می توان با آهک تیمار کرد.

سختی کل

«سختی کل» آب از فلزات قلیایی معدنی به ویژه یون های کلسیم و منیزیم ساخته شده است. در بیشتر آب ها میزان سختی کل باید مشابه قلیاییت کل باشد زیرا کلسیم و منیزیم معمولا به بازهای اصلی یعنی بیکربنات و کربنات متصل هستند. وقتی سختی کل آب از قلیاییت آن بالاتر رود نشان دهنده این است که بخشی از کلسیم و منیزیم به آنیون هایی به غیر از بیکربنات و کربنات متصل است (برای مثال سولفات و کلراید). وقتی قلیاییت کل از سختی کل بیشتر باشد، نمایانگر این است که بخشی از بی کربنات و کربنات به سدیم و پتاسیم متصل است(به جای اتصال به کلسیم و منیزیم).

در اغلب آب ها قلیاییت مهم تر از سختی کل است. سختی آب بالاتر از 20 میلی گرم در لیتر به صورت CaCo₃ برای باروری استخر رضایت بخش است و انتظار می رود تا از ماهی ها در برابر اثرات زیانبار نوسانات pH و یون های فلزی محافظت کند. سختی کل را می توان با آهک پاشی بهبود داد.

بخش پنجم: دی اکسید کربن

دی اکسید کربن گازی است که در آب بسیار محلول است، اما از آنجایی که تنها میزان اندکی از آن در اتمسفر وجود دارد غلظت آن در بیشتر آب ها اندک است. دی اکسید کربن واکنشی اسیدی با آب نشان می دهد:

H₂O + CO₂ ß————-à HCO₃⁻ + H⁺

به خاطر این واکنش، آب خالص در تعادل با اتمسفر pH اسیدی دارد. در 25 درجه سانتی گراد، pH آب خالص 5.7 است. به عنوان یک قاعده کلی، دی اکسید کربن موجب افت pH به زیر 4.5 نمی شود و هر pH کمتر از 4.5 باید به علت اسیدیته مواد معدنی باشد. دی اکسید کربن در آب به 3 فرم بسیار مرتبط مشاهده می شود:

CO₂ : دی اکسید کربن آزاد

HCO₃⁻ : یون بی کربنات

CO₃⁻⁻ : یون کربنات

غلظت هریک به pH بستگی دارد.

جدول 9: اثر pH بر نسبت های فرم های مختلف کربن در آب شیرین
CO₂	درصد CO₂ کل در هر فرم در تناسب با pH
pH	4	5	6	7	8	9	10	11
CO₂	99.5	95.4	67.7	17.3	2.0	0.2	–	–
HCO₃⁻	0.5	4.6	32.2	82.7	97.4	94.1	62.5	14.3
CO₃²⁻	–	–	–	0.6	5.7	37.5	85.7	–

در میان این 3 فرم، دی اکسید کربن آزاد برای ماهی سمی است. از این رو غلظت های زیاد و سمی معمولا تنها در آب های خنثی یا اسیدی یافت می شوند. اغلب آب های طبیعی غلظت های اندکی از دی اکسید کربن آزاد دارند (کمتر از 6 میلی گرم در لیتر). هرچند، در شرایط زیر ممکن است غلظت دی اکسید کربن بالا برود:

• آب های اسیدی؛
• در استخرهایی با جمعیت های فیتوپلانکتونی زیاد در طی موارد زیر:

مرگ یک شکوفه فیتوپلانکتونی؛

در شب به علت تنفس فیتوپلانکتونی؛

در طی هوای ابری؛

• در استخرهایی با بار کود آلی زیاد یا غذادهی فراوان. سطوح دی اکسید کربن در استخرهای Clarius در تایلند معمولا به 30 تا 40 میلی گرم در لیتر می رسد؛
• انتقال ماهی: ماهی ها دی اکسید کربن دفع می کنند، بنابراین وقتی توده زنده زیادی از ماهی در حجم کمی از آب محصور می شود، ممکن است غلظت های زیاد دی اکسیدکربن ایجاد شود.  ایجاد دی اکسید کربن وقتی بدتر است که ماهی ها در کیسه های محصور حاوی اکسیژن حمل می شوند. احتمال ایجاد مشکلات دی اکسید کربن در مخازن باز مجهز به هواده کمتر است؛
• بعد از استفاده از علف کش ها ممکن است غلظت های زیاد دی اکسید کربن در آب های طبیعی ایجاد شود.

غلظت های زیاد دی اکسید کربن آزاد می تواند برای ماهی مضر باشد. دی اکسید کربن مانع دریافت اکسیژن محلول می شود. در نتیجه اثرات منفی CO₂ در شرایطی که اکسیژن محلول پایین باشد، بیشتر می شود. در تنفس کنندگان هوا همچون Clarias و Ophicephalus، 90 درصد از دی اکسید کربن در امتداد پوست و آبشش ها به آب دفع می شود. به نظر می رسد غلظت های بیرونی زیاد با این تبادل تداخل دارد که مشکلات تنفسی و استرس ایجاد می کند. برخی از راهبردهای عمومی در زیر آمده است:

50 تا 60 میلی گرم دی اکسید کربن در لیتر آب	کشنده برای بسیاری از گونه های ماهی که طولانی مدت در معرض آن قرار دارند.
12 تا 50 میلی گرم دی اکسید کربن در لیتر آب	اثرات بسیار زیانبار که ممکن است شامل استرس تنفسی و ایجاد سنگ کلیه در برخی گونه ها شود.

دی اکسید کربن با روش های مختلفی می تواند از آب حذف شود:

• هوادهی شدید؛
• افزایش pH با افزودن هیدروکسید کلسیم (آهک هیدراته):

Ca(OH)₂ + 2CO₂ ————–à Ca(HCO₃)₂

باید احتیاط شود تا در استخرهایی با قلیاییت آهک بیش از اندازه استفاده نشود زیرا آهک اضافی ممکن است باعث افزایش pH شود که ممکن است به طور مستقیم برای ماهی مضر باشد یا اگر غلظت آمونیاک کل زیاد باشد غلظت آمونیاک غیریونیزه را افزایش دهد.

آزمایش های میدانی نشان داده است که تقریبا 1 میلی گرم در لیتر از آهک هیدراته (آب خورده) می تواند 1.68 میلی گرم در لیتر از دی اکسید کربن را بزداید؛

• کنترل جمعیت های فیتوپلانکتونی و بار زیستی از طریق تراکم دهی، غذادهی و کوددهی صحیح؛
• طراحی استخر: استخرهای کم عمق روباز کمتر از استخرهای عمیق سرپوشیده با مشکلات دی اکسید کربن رو به رو هستند.

بخش ششم: سولفید هیدروژن

سولفید هیدروژن توسط باکتری ها در آب های کم اکسیژن تولید می شود. این ترکیب در سیستم های پرورش ماهی که بار زیستی زیادی دارند معمول است (برای مثال در استخرهایی که کوددهی شدید شده اند یا در زیر مزارع پرورش متراکم در قفس).

HS⁻ : یون سولفید یونیزه شده

H₂S : گاز سولفید هیدروژن یونیزه نشده

گاز سولفید هیدروژن یونیزه نشده برای ماهی سمی است.

تکنیک های آنالیز «سولفید کل» را اندازه گیری می کند (همانند آمونیاک). نسبتی از این سولفید کل که به فرم گاز سمی سولفید هیدروژن است با pH رابطه دارد (جدول 9).

جدول 10: سولفید هیدروژن کل به فرم گازی سمی در 25 درجه سانتی گراد
pH	درصد	PH	درصد
5.0	99.0	7.5	24.4
5.5	97.0	8.0	9.3
6.0	91.1	8.5	3.1
6.5	76.4	9.0	1.0
7.0	50.6

بیشتر گونه های ماهی به شدت به گاز سولفید هیدروژن حساس هستند. سطوح سمی چنین است:

0.002 تا 0.4 میلی گرم در لیتر	اثرات بسیار زیانبار که به گونه ماهی بستگی دارد، شامل آسیب آبشش.
0.01 تا 5.3 میلی گرم در لیتر	اثرات کشنده که به گونه مورد پرورش بستگی دارد.

در آب هایی که به خوبی اکسیژن دار شده اند، سولفید به سولفات اکسیده می شود. اکسیژن دار نگه داشتن مناسب آب بهترین روش توقف تشکیل سولفید هیدروژن و زدودن آن از سیستم، به خصوص نزدیک رسوبات است.

منابع:

Alabaster, J.S. (1982) Report of the EIFAC workshop on fish farm effluents. EIFAC Technical Paper, No. 41. FAO, Rome.

Alabaster, J.S. and Lloyd, R. (1982) Water quality criteria for freshwater fish. 2^nd Ed. Butterworths, London.

Baird, D.J., Beveridge, M.C.M., Kelly, L.A. and Muir, J.F. (1996) Aquaculture and Water Resource Management. Blackwell Scientific Publishers, Oxford.

Beveridge, M.C.M. (1996) Cage Aquaculture. 2^nd. Ed. Fishing News Books, Oxford.

Boyd, C.E. (1982) Water quality management for pond fish culture Developments in Aquaculture and Fisheries Science, Volume 9, Elsevier, Amsterdam.

Colt, J. (1984) Computations of dissolved gas concentrations in water as a function of temperature, salinity and pressure American Fisheries Society Special Publication. AFS, Bethesda, MD.

Colt, J. (1986) Gas supersaturation – impact on the design and operation of aquatic systems. Aquaculture Engineering, 5, 49-85.

Exley, C and Phillips, M.J. (1988) Acid rain: Implications for the farming of salmonids. Recent Advances in Aquaculture, volume 3. Croom Helm, London.

Howells, G. (1994) Water quality for freshwater fish. Gordon and Beach, London. pp. 222.

Sniezko, S.F. (1974) The effects of environmental stress on outbreaks of infectious diseases of fish J. Fish Biol., 6, 197-208.

Thurston, R.V. et al. (1983) A review of the EPA Red Book: Quality Criteria for Water. Water quality section of the American Fisheries Society, Bethesda, MD.

US Environmental Protection Agency (1977) Quality Criteria for Water. Office of Water and Hazardous Materials, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. pp. 256.