Аммиак, нитриты и нитраты
Аммиак и нитриты - соединения азота, являющиеся продук-
том переваривания белков у рыб и бактерий. Органические удобре-
ния, остатки разложения растений и других гидробионтов, несъе-
денные остатки пищи попадают в воду, где перерабатываются нит-
рифицирующими бактериями, выделяющими в итоге аммиак/ион
аммония. Количество аммиака, выделяемого в воду, зависит от не-
скольких факторов, в том числе от размеров рыб, их биомассы (т.е.
от плотностей посадки), температуры воды, рН и др. Есть нитри-
фицирующие бактерии, которые в свою очередь утилизируют ам-
миак и перерабатывают его в процессе своего обмена веществ в
нитриты. Для рыбовода важно знать, что аммиак и нитриты высо-
котоксичны для рыб.
Есть нитрифицирующие бактерии, которые далее перерабаты-
вают нитриты в нитраты. Нитрифицирующие бактерии обитают во
всех водоемах. Вследствие этого для экстенсивного и полуинтен-
сивного прудового рыбоводства концентрация аммиака и нитритов
не принципиальна (на уровне деятельности рыбовода), так как
очищающие способности пруда достаточны для поддержания хо-
рошего качества воды по данному параметру. Проблемы возникают
с увеличением биомассы рыб, т.е. в интенсивных системах их раз-
ведения. Для рыбоводов, которые начнут работать в интенсивном
рыбоводстве, важно понять круговорот азота.
Круговорот азота в водоемах. Азот имеется во всех белках,
пептидах, аминокислотах, хлорофилле, нуклеиновых кислотах как
один из важнейших компонентов у всех форм жизни, поэтому его
не может не быть в корме для рыб. В результате разложения белко-
вых молекул всегда образуется аммоний, который поступает в бас-
сейн двумя путями:
смывается с жабр рыб и из фекалий рыб (где он ассимили-
руется как продукт обмена веществ рыб после переварива-
ния пищи) в соотношении примерно 80 % с жабр и 20 % из
фекалий,
продуцируется бактериями-сапрофитами при разложении
остатков корма в водоеме.
Аммоний присутствует в воде в двух формах, постоянно пере-
ходимых друг в друга: ионизированной и неионизированной. Иони-
зированная форма – ион аммония (NH4
+) - не токсична для рыб, не-
37
ионизированная форма – аммиак (NH3) – токсична. Доля аммиака в
общей доле аммонийного азота зависит от рН, температуры воды и
концентрации ионов калия. При рН около 7,0 аммиака практически
нет, есть ионизированная форма – ион аммония. При рН более 8,75
около 30 % находится в виде аммиака. Количество аммиака увели-
чивается в двух случаях: с возрастанием рН и с возрастанием тем-
пературы воды.
В аквакультуре используют термин – общее количество аммоний-
ного азота (TAN - The Total Ammonia Nitrogen), его концентрация
в рыбоводном водоеме является суммой количества ионизирован-
ной и неионизированной формы, имеющиеся в воде (NH4
+ + NH3 = TAN).
При низкой концентрации растворенного кислорода (менее 5
мг/л) может увеличиваться токсичность аммиака. Чувствительность
к аммиаку у форели увеличивается при снижении температуры во-
ды до 3 оС. Повышение температуры водыувеличивает долю амми-
ака.
Повышение концентрации аммиака – иона аммония вызывает
токсические воздействия на форель: гипервентиляция, повышенная
возбудимость, судороги и кома, снижение эритроцитов в крови, по-
вреждение жаберного эпителия, изменения в эпидермисе. Порого-
вая концентрация аммиака при нересте форели составляет 0,3 – 0,4
мг/л, при развитии икры – 0,35 мг/л, при развитии эмбрионов и ли-
чинок – 0,025 мг/л, для мальков – 0,44 мг/л. Для взрослой форели
летальная концентрация неионизированного аммиака составляет
около 0,415 мг/л.
Для успешного выращивания радужной форели рекомендуют
такое качество воды, чтобы уровень аммиака в рыбоводном водое-
ме не превышал значения, указанные в таблице 4.
Таблица 4. Концентрация аммиака безопасная для культивирования
радужной форели (мг N / л)
В азотном цикле в водоемах аммоний окисляется до нитритов
микроорганизмами, из которых наиболее распространены бактерии
рода Nitrosomonas. Т.о. нитриты (NO2
-) – продукт окисления аммо-
ния. Нитрифицирующие бактерии используют аммоний как энерге-
тический ресурс для роста, при этом азот выходит в виде нитритов.
Т.е. эти бактерии используют аммиак в своем обмене веществ, а
продуктом этого обмена являются нитриты
Нитриты могут вызывать окисление двухвалентного железа, вхо-
дящего в состав гемоглобина крови, в трехвалентное железо мета-
гемоглобина, которое неспособно переносить кислород. В резуль-
тате этого нитриты высокотоксичны для рыб. Токсичность зависит
от времени нахождения рыбы в воде с высоким содержанием нит-
ритов и от размеров рыб; наибольшую устойчивость проявляют
мальки форели из жизненных этапов. Для радужной форели кон-
центрации нитритов 0,1 – 1 мг/л являются пороговыми.
Нитриты являются неустойчивыми солями, они окисляются до
нитратов при высоком содержании растворенного кислорода (80-
100 % насыщения).
В рыбоводном водоеме концентрация нитритов должна быть
не более 0,1 мг/л в течение длительного времени и, в любом случае,
быть меньше 0,2 мг/л. В норме нитриты не присутствуют в природ-
ной воде. Возрастание их концентрации происходит в случае нару-
шения азотного цикла, вызванного избытком аммония, поступаю-
щего за счет протеина кормов. В водоемах бактерии рода Nitrobacter
(которые также являются нитрифицирующими) утилизируют
нитриты как источник энергии и в результате своего обмена ве-
ществ преобразуют их в нитраты. Нитраты, образовавшиеся в ре-
зультате окисления нитритов, уже не так токсичны и не являются
проблемой в аквакультуре, так как водные объекты выдерживают
значительные их концентрации (до более 200 мг/л).
39
Решение проблемы высоких концентрация аммиака и нитри-
тов в системах аквакультуры. В плавучих рыбоводных садках вы-
деляющийся культивируемыми рыбами в большом количестве ам-
моний и нитриты через ячеи сети распространяются по всему водо-
ему, а не концентрируются в садках. Таким образом, их концентра-
ция в садках будет такой же, как и в других участках водоеме. Если
садки занимают небольшую часть водоема, то и концентрация ам-
миака и нитритов будет невысокой. А в самом водоеме эти веще-
ства утилизируются нитрифицирующими бактериями естествен-
ным образом.
В проточных бассейнах рыбы при плотных посадках выделя-
ют аммонийный азот, концентрация которого быстро нарастает. За-
грязненную воду из бассейна постоянно выпускают из бассейнов в
дренажную систему, а в бассейн постоянно поступает чистая вода
из подающего канала. Вследствие указанного основное требование
к дизайну проточных бассейнов – постоянная, гарантированная
полная смена воды. Именно поэтому корректно называть эту си-
стему содержания рыб «проточными бассейнами».
В УЗВ используют обычный проточный бассейн, только воду
постоянно принудительно (насосами) направляют не в поверхност-
ный сток, а на систему фильтров (включая биологический фильтр, у
которого функцией является очистка воды от аммиака и от нитри-
тов) и возвращают обратно в рыбоводный бассейн. Т.о., обеспече-
ние размножения и роста нитрифицирующих бактерий является ос-
новой дизайна биологического фильтра (Спотт,1983; Стикни, 1986;
Проскуренко, 2003; Woynarovich et al., 2010; др.).
