پارامتر های فیزیکوشیمیایی آب جهت پرورش آبزیان

کیفیت آب یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده موفقیت در پرورش آبزیان است. تغییرات نامطلوب پارامترهای فیزیکی و شیمیایی می‌تواند باعث کاهش رشد، تضعیف سیستم ایمنی و افزایش تلفات شود. این مقاله به بررسی جامع مهم‌ترین پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب در استخرهای پرورش آبزیان و اثر آن‌ها بر سلامت و عملکرد موجودات آبزی می‌پردازد و راهکارهای پایش و مدیریت آن‌ها را ارائه می‌کند.

مقدمه:

آب محیط اصلی زندگی ماهی است که تمام فعالیت‌های حیاتی مانند تغذیه، شنا، تولیدمثل، هضم و دفع در آن انجام می‌شود. کیفیت آب توسط عوامل فیزیکی، شیمیایی و زیستی تعیین می‌گردد و این عوامل می‌توانند به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم بر قابلیت زیست و تولید آبزیان اثرگذار باشند. هر موجود زنده محدوده تحمل مشخصی برای پارامترهای کیفیت آب دارد که در آن بیشترین عملکرد را نشان می‌دهد. خارج شدن پارامترها از این محدوده به کاهش راندمان، بروز استرس و حتی تلفات منجر می‌شود.
با توجه به افزایش تقاضا برای محصولات آبزی به دلیل رشد جمعیت، مدیریت کیفیت آب در مزارع پرورش ماهی امری ضروری است.

پارامتر های فیزیکی آب:

1-  دما  (Temperature):

ماهی‌ها جزء موجودات خونسرد‌اند. به این معنی که برای متعادل ساختن دمای بدن خود با محیط اطراف نیازی به صرف انرژی ندارند. خونسرد بودن ماهی دلیلی بر بی تأثیر بودن دما برفعالیتهای ماهی نیست در واقع دما یکی از مؤثرترین عوامل مؤثر در رشد ماهی است. که تقریباً بر تمام فرآیندهای فیزیولوژیکی موجودات آبزی اثر می‌گذارد. هر گونه آبزی محدوده دمایی بهینه‌ای دارد که در آن بیشترین رشد و فعالیت متابولیکی اتفاق می‌افتد.

• اثر دما بر اکسیژن محلول: با افزایش دما، حلالیت اکسیژن در آب کاهش می‌یابد، بنابراین در فصول گرم احتمال کمبود اکسیژن بیشتر است.
• اثر دما بر متابولیسم: افزایش دما باعث بالا رفتن سرعت متابولیسم می‌شود که نیاز به اکسیژن و غذا را افزایش می‌دهد.
• محدوده بهینه: برای ماهیان گرمابی معمولاً ۲۵–۳0 درجه سانتی گراد  و برای ماهیان سردآبی ۱۲–۱۸ درجه سانتی گراد است.

2- شفافیت(Transparency):

 میزان نفوذ نور به داخل آب را نشان می‌دهد و بر فتوسنتز جلبک‌ها و گیاهان آبزی تأثیر دارد. شفافیت بیش از حد می‌تواند رشد جلبک‌ها را محدود کند، در حالی که کدورت زیاد نیز جلوی نور را می‌گیرد و به کاهش اکسیژن منجر می‌شود.

به منظور اندازه گیری میزان شفافیت آب از وسیله ای به نام سکشی دیسک استفاده می شود که از یک میله مدرج و یک صفحه مدور تشکیل شده است. بهترین زمان برای تعیین شفافیت آب زمانی است که نور کامل و روی استخر سایه ای وجود نداشته باشد.

تصویر 1: نحوه استفاده از ابزار سکشی (سشی) دیسک در استخرهای پرورش آبزیان.

3- کدورت (Turbidity):

 کدورت به توانایی آب در انتقال نور گفته می‌شود که باعث محدود شدن نفوذ نور و در نتیجه کاهش فتوسنتز می‌گردد. کدورت نتیجه ترکیب چندین عامل مختلف است، از جمله:

• ذرات معلق خاک رس،
• پراکندگی موجودات پلانکتونی،
• مواد آلی معلق،
• و رنگدانه‌های حاصل از تجزیه مواد آلی.

شاخص های ارزیابی کیفیت آب مرغداری

4- رنگ آب:

رنگ آب به‌راحتی با چشم قابل تشخیص است و ماهیت آن به طول موج‌های نور مرئی که از سطح آب بازتاب می‌شوند بستگی دارد. تغییر رنگ آب می‌تواند تحت تأثیر عواملی مانند حضور و تراکم پلانکتون‌ها، پرورش متراکم ماهی، وجود مواد معدنی، استفاده از کودهای آلی و شیمیایی، و بروز شکوفایی جلبکی قرار گیرد. این تغییرات نه‌تنها نشانگر وضعیت زیستی و شیمیایی آب هستند، بلکه می‌توانند به‌عنوان شاخصی مهم برای پایش سلامت و کیفیت محیط پرورشی به کار روند. تعیین نوع رنگ مناسب آب استخر های پرورش ماهی یک امر کاملا تجربی است اما به عقیده بسیاری از متخصصان و پرورش دهندگان رنگ سبز متمایل به زرد بهترین رنگ آب استخر ها می باشد.

5- حرکت و تبادل آب:

جریان ملایم آب باعث توزیع یکنواخت دما و اکسیژن و جلوگیری از ایجاد نقاط مرده (Dead Zones) در استخر می‌شود. تعویض بخشی از آب به طور دوره‌ای، باعث کاهش مواد زائد و حفظ کیفیت مطلوب می‌گردد.

شاخص های شیمیایی آب

1-  اکسیژن محلول (Dissolved Oxygen) :

هوا‌ی جو و پلانکتون‌های فتوسنتزکننده از مهم‌ترین منابع تأمین اکسیژن در آب به شمار می‌روند. به دلیل حلالیت پایین اکسیژن در آب – که با افزایش دما، افزایش شوری، کاهش فشار جو، رطوبت بالا، تراکم زیاد گیاهان آبزی غوطه‌ور و شکوفایی پلانکتونی باز هم کاهش می‌یابد – دسترسی به اکسیژن کافی برای موجودات آبزی نسبت به جانداران خشکی‌زی چالش‌برانگیزتر است. کاهش یا از دست رفتن اکسیژن در آب، چه به‌طور مستقیم و چه غیرمستقیم، منجر به کاهش تغذیه و یا گرسنگی ماهی، افت رشد و افزایش تلفات می‌شود. رشد، بقا، پراکنش، رفتار و فیزیولوژی ماهیان، میگو و دیگر گونه‌های آبزی به‌طور مستقیم تحت تأثیر میزان اکسیژن محلول قرار دارد.

زمانی که میزان اکسیژن محلول در آب کاهش یابد، ماهی‌ها فعالیت خود را کاهش داده و برای تامین اکسیژن مورد نیاز، به سطح آب می‌آیند. مشاهده ماهی‌هایی که در سطح آب دهان می‌زنند، نشان‌دهنده کمبود جدی اکسیژن محلول و شرایط استرس‌زای محیطی در استخر است.

2- اسیدیته آب (pH):

خاصیت اسیدی یا قلیایی آب را اسیدیته می گویند که با اعداد بین 0 تا 14 نشان می دهند اعداد بین 0 تا 7 نشان دهنده محیط اسید ی عدد 7 نشان دهنده حالت خنثی بودن و اعداد بین 7 تا 14 نشان دهنده قلیایی بودن است. میزان دی‌اکسید کربن که گازی اسیدی است، تاثیر زیادی روی pH آب‌های طبیعی دارد. معمولاً pH خون ماهی‌ها حدود ۷.۴ است، اما تغییرات جزئی بین ۷.۰ تا ۸.۵ برای رشد و تولید مثل ماهی‌ها مناسب‌تر است. وقتی pH آب بین ۴.۰ تا ۶.۵ یا ۹.۰ تا ۱۱.۰ باشد، ماهی‌ها دچار استرس می‌شوند و اگر pH کمتر از ۴.۰ یا بیشتر از ۱۱.۰ باشد، احتمال مرگ و میر آنها بسیار زیاد است.

۳- آمونیاک (Ammonia – NH₃/NH₄⁺):

آمونیاک محصول جانبی متابولیسم پروتئین است که توسط ماهی‌ها دفع می‌شود و همچنین از تجزیه باکتریایی مواد آلی مانند غذای باقی‌مانده، فضولات، پلانکتون‌های مرده، فاضلاب و موارد مشابه تولید می‌گردد. آمونیاک در شکل غیر یونیزه (NH3) بسیار سمی است، اما فرم یونیزه آن (NH4⁺) مضر نیست و هر دو شکل تحت عنوان «آمونیاک کل» شناخته می‌شوند.

مقادیر آمونیاک بالاتر از ۰.۱ میلی‌گرم در لیتر می‌تواند آسیب‌های جدی به آبشش‌ها وارد کند، مخاط تولیدکننده را تخریب کند و اثرات «زیر کشنده» مانند کاهش رشد، ضعیف شدن تبدیل غذا و کاهش مقاومت در برابر بیماری‌ها را ایجاد نماید. همچنین، عدم تعادل اسمزی و نارسایی کلیه از دیگر پیامدهای معمول وجود آمونیاک در این سطح هستند. مسمومیت با آمونیاک باعث می‌شود ماهی‌ها کم‌تحرک شده و اغلب به سطح آب بیایند و برای گرفتن اکسیژن نفس بکشند.

۴- نیتریت  (Nitrite – NO₂⁻):

حاصل اکسیداسیون آمونیاک در فرآیند نیتریفیکاسیون است. که توسط باکتری‌های خودتغذیه‌ای نیتروسوموناس تولید می‌شود. این باکتری‌ها زمانی نیتریت را تولید می‌کنند که اکسیژن و آمونیاک با هم ترکیب شوند. نیتریت به عنوان «قاتل خاموش» ماهی‌ها شناخته می‌شود، زیرا باعث تبدیل هموگلوبین به متهموگلوبین در خون می‌شود. این تغییر موجب قهوه‌ای شدن خون و آبشش‌ها شده و تنفس را محدود می‌کند. همچنین نیتریت به سیستم عصبی، کبد، طحال و کلیه‌های ماهی آسیب می‌رساند.

۵-  نیترات (Nitrate – NO₃⁻):

نیترات توسط باکتری خودتغذیه‌ای نیتروباکتر تولید می‌شود که با ترکیب اکسیژن و نیتریت، نیترات را تشکیل می‌دهد. آمونیاک و نیتریت که از مواد سمی برای ماهی‌ها هستند، به نیترات تبدیل می‌شوند. معمولاً غلظت نیترات در آب بین ۵۰ تا ۱۰۰ قسمت در میلیون (ppm) ثابت باقی می‌ماند.

6- دی اکسید کربن(CO₂):

منبع اصلی ورود کربن به چرخه طبیعی، دی‌اکسید کربن آزاد است که گازی با حلالیت بالا در آب محسوب می‌شود و عمدتاً از تنفس موجودات زنده تولید می‌گردد. این گاز می‌تواند در آب به صورت بی‌کربنات یا کربنات، به شکل محلول یا به صورت ترکیب‌شده در پوسته زمین، سنگ‌های آهکی و صخره‌های مرجانی وجود داشته باشد. هنگامی که دی‌اکسید کربن در آب حل می‌شود، اسید کربنیک تشکیل می‌دهد که باعث کاهش pH سیستم آبی می‌شود، به‌ویژه در سیستم‌هایی که ظرفیت بافری کمی دارند. این کاهش pH می‌تواند تأثیرات منفی و مضری بر گونه‌های آبزی داشته باشد.

۷- شوری (Salinity):

شوری به مجموع غلظت یون‌های باردار الکتریکی در آب گفته می‌شود، که شامل کاتیون‌ها مانند کلسیم (Ca²⁺)، منیزیم (Mg²⁺)، پتاسیم (K⁺)، سدیم (Na⁺) و آنیون‌ها مانند کربنات (CO₃²⁻)، بی‌کربنات (HCO₃⁻)، سولفات (SO₄²⁻)، کلرید (Cl⁻) و همچنین یون‌های نیترات (NO₃⁻)، آمونیوم (NH₄⁺) و فسفات (PO₄³⁻) می‌شود. شوری یکی از عوامل مهم و تأثیرگذار بر رشد ماهی، تراکم و توسعه جمعیت آبزیان است.

۸- قلیائیت (Alkalinity):

قلیائیت به توانایی آب در جذب تغییرات pH گفته می‌شود و نشان‌دهنده مجموع غلظت بازهای موجود در آب استخر است. این بازها شامل کربنات‌ها، بی‌کربنات‌ها، هیدروکسیدها، فسفات‌ها، بورات‌ها و همچنین کلسیم، منیزیم و دیگر مواد حل‌شده در آب می‌باشند.

قلیائیت عمدتاً از طریق آزاد شدن آهک از دیواره‌های سیمانی استخر یا سنگ‌های آهکی، فتوسنتز، فرآیند دنیتریفیکاسیون و کاهش سولفات افزایش می‌یابد، در حالی که تنفس، نیترات‌سازی و اکسیداسیون سولفید باعث کاهش یا مصرف قلیائیت می‌شوند. همچنین تبخیر و تجزیه مواد آلی به مقدار کمتری بر قلیائیت تأثیر می‌گذارند. اگر میزان قلیائیت آب ناکافی باشد، حتی مقدار کمی اسید می‌تواند باعث تغییر قابل توجهی در pH آب شود.

۹- سختی (Hardness):

نشان‌دهنده غلظت کلسیم و منیزیم محلول است. برای شکل‌گیری اسکلت و پوسته سخت‌پوستان ضروری است.

10-  فسفر:

بیشتر فسفر (P) موجود در آب به شکل فسفات (PO₄³⁻) است که معمولاً در آب‌های سطحی به صورت چسبیده به ذرات زنده یا مرده یافت می‌شود و در خاک به صورت فسفات‌های نامحلول مانند Ca₃(PO₄)₂ و فسفات‌های رسوبی روی کلوئیدها حضور دارد، مگر در شرایط بسیار اسیدی که این ترکیبات حل می‌شوند. فسفر یک ماده مغذی حیاتی برای گیاهان است، زیرا معمولاً در محیط‌های آبی به مقدار کافی وجود ندارد و رشد گیاهان و جلبک‌ها را تحریک می‌کند. همچنین فسفر نقش مهمی در افزایش تولیدات آبزی دارد.

11- میزان نیاز بیولوژیکی به اکسیژن (Biological oxygen demand):

اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD) میزان اکسیژنی است که میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه مواد آلی مانند ذرات غذایی و فاضلاب در آب مصرف می‌کنند. افزایش فاضلاب‌های دامی و خانگی از منابع پراکنده و همچنین تجمع فسفات در استخرهای روستایی، موجب افزایش بار آلی در آب شده و در نتیجه سطح BOD را بالا می‌برد، که این امر می‌تواند به کاهش کیفیت آب و کاهش اکسیژن محلول منجر شود.

12- سختی آب:

سختی آب به میزان عناصر قلیایی خاکی مانند کلسیم و منیزیم و همچنین سایر یون‌ها مانند آلومینیوم، آهن، منگنز، استرانسیوم، روی و یون‌های هیدروژن موجود در آب اطلاق می‌شود. ماهی‌ها برای انجام فرآیندهای متابولیکی از جمله رشد استخوان‌ها و فلس‌ها به کلسیم و منیزیم نیاز دارند.

13- کلسیم:

کلسیم به صورت کربنات در خاک وجود دارد و به شکل نمک دوظرفیتی در آب‌های پرورش ماهی حضور دارد که برای محیط زیست اهمیت بالایی دارد. ماهی‌ها می‌توانند کلسیم را هم از آب و هم از غذایی که مصرف می‌کنند، جذب کنند.

14- هدایت الکتریکی:

هدایت الکتریکی معیاری برای سنجش میزان کلی یون‌های موجود در آب است و به همین دلیل نشان‌دهنده تازگی یا کیفیت آب می‌باشد. تولید اولیه مواد مغذی و به تبع آن تولید ماهی را می‌توان از طریق اندازه‌گیری هدایت الکتریکی تخمین زد. هدایت آب به غلظت یون‌هایی مانند کلسیم (Ca²⁺)، منیزیم (Mg²⁺)، بی‌کربنات (HCO₃⁻)، کربنات (CO₃²⁻)، نیترات (NO₃⁻) و فسفات (PO₄³⁻)، دما و میزان جامدات حل‌شده بستگی دارد.

برهم‌کنش پارامترها و اثرات آن بر رشد و بقا:

پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب به‌طور مستقیم و غیرمستقیم بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند و تغییر در یکی می‌تواند موجب تغییرات قابل توجهی در دیگری شود.

– دما و اکسیژن محلول: با افزایش دما، حلالیت اکسیژن در آب کاهش یافته و در نتیجه احتمال کمبود DO بالا می‌رود.

-دما و سمیت آمونیاک: دمای بالا همراه با pH بالا، درصد آمونیاک غیر یونی (NH₃) را افزایش داده و سمیت آن را بیشتر می‌کند.

–  pHو دی‌اکسید کربن: افزایش CO₂ محلول می‌تواند باعث کاهش pH شود، در حالی که کاهش CO₂ در اثر فتوسنتز باعث افزایش pH می‌گردد.

– شوری و سختی: شوری بالا ممکن است سختی آب را تحت تأثیر قرار دهد و بر تعادل اسمزی ماهیان اثر بگذارد.

شناخت این برهم‌کنش‌ها به پرورش‌دهندگان کمک می‌کند تا در زمان بروز تغییرات ناگهانی کیفیت آب، علت و پیامد آن را سریع‌تر تشخیص داده و اقدامات اصلاحی را انجام دهند.

روش‌های پایش و مدیریت کیفیت آب:

مدیریت کیفیت آب یک فرآیند مستمر است که باید شامل پایش منظم، پیشگیری و اصلاح مشکلات باشد. مهم‌ترین اقدامات مدیریتی عبارتند از:

1- پایش منظم:

– استفاده از کیت‌های تست شیمیایی برای سنجش DO، pH، آمونیاک، نیتریت و قلیائیت.

– بهره‌گیری از حسگرها و دستگاه‌های دیجیتال برای ثبت مداوم داده‌ها.

2- هوادهی (Aeration):

– استفاده از هواده‌های مکانیکی (پدل‌ویل، دیفیوزر هوا) برای افزایش اکسیژن محلول.

– به‌ویژه در ساعات پایانی شب و ابتدای صبح که اکسیژن محلول کاهش می‌یابد.

انواع هواده های مورد استفاده در مزارع پرورش آبزیان

3- کنترل تغذیه:

– جلوگیری از تغذیه بیش از حد برای کاهش تجمع مواد آلی و بار نیتروژنی.

4- تعویض آب:

– انجام تعویض جزئی آب به صورت منظم برای کاهش غلظت مواد سمی و حفظ کیفیت آب.

5- کنترل گیاهان و جلبک‌ها:

– مدیریت رشد جلبک‌ها برای جلوگیری از شکوفایی جلبکی  و نوسانات شدید اکسیژن محلول در آب  و pH.

استاندارد آب استخر های پرورش آبزیان:

هدف از تدوین این استاندارد، تعیین ویژگی های آب مزارع و استخرهای پرورش ماهی از گونه های گرمابی و سرد آبی رایج در کشور است. پرورش دهندگان ماهی قزل آلای رنگین کمان یا کپور با استفاده از این استاندارد ها می توانند از کیفیت آب استخرهای خود مطلع شوند. شاخص های مورد ارزیابی بر شرح جدول زیر می باشد.

انواع سیستم های پرورش ماهی

جدول 1: محدوده شاخص های استاندارد آب استخر پرورش ماهی (برابر با استاندارد ملی 8726).

نتیجه گیری:

کیفیت آب از اساسی‌ترین عوامل موفقیت در پرورش ماهی است و مستقیماً بر رشد، بقا و سلامت آبزیان اثر می‌گذارد. کنترل دقیق پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب در محدوده بهینه برای گونه‌های هدف، نه‌تنها موجب افزایش راندمان تولید می‌شود، بلکه از بروز بیماری‌ها و تلفات ناگهانی نیز جلوگیری می‌کند. افزایش تراکم پرورش برای دستیابی به تولید بیشتر، باعث بالا رفتن فشار بر کیفیت آب می‌شود و اگر مدیریت مناسبی انجام نگیرد، می‌تواند منجر به کاهش اکسیژن محلول، افزایش غلظت آمونیاک و نیتریت، و بروز استرس‌های فیزیولوژیکی در ماهی‌ها شود. بنابراین، یک برنامه پایش روزانه شامل سنجش دما، DO، pH، آمونیاک و سایر شاخص‌های کلیدی، ضروری است.