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水质标准:总氨氮

克劳德E. Boyd,Ph.D.

通过其负责任的水产养殖计划,Gaa推荐了一系列水质标准的虾农场污水。该系列的一部分,本文地址氨氮(TAN)。

氮是调节自然和农业生态系统的生产率的关键因素,因为它是一种必不可少的植物营养素,蛋白质的主要成分,通常是短缺。氮气发生在流出物中,这两种营养素是水体富营养化的主要原因。

氮循环

全球范围内复杂的氮循环功能。循环内的大多数途径(图1)可以在所有生态系统中找到,包括水产养殖池塘。

总氨氮
图1.氮循环。箭头表示虾池中的氮气的运动。 N2 = nitrogen gas, NO3 = nitrate, NO2 = nitrite, NH3 =非离子氨,NH4 =铵,SON =可溶性有机氮。

气体形式的大气中存在大量氮气。该氮气可以通过闪电转化为硝酸盐,通过一些微生物固定在有机物质中,并通过工业过程转化为肥料的氮气。在生物体和死亡有机物中发现大量氮。

生物排泄含氮废物,当细菌和其他微生物分解有机质时,它们将氨氮释放到环境中。氨氮由非离子氨(NH 3)和铵离子(NH 4 +)组成。当硝化生物氧化氨氮时,产生硝酸氮。

大多数植物更喜欢铵离子作为氮源,但也可以使用硝酸盐作为氮源。硝酸盐可以通过反硝化细菌的活性转换回氮气。

在水产养殖中使用

氮气应用于尿素,硝酸铵和硝酸钠等肥料中的水产养殖池,以促进浮游植物的生长,增强培养物种的产生。饲料通常用于水产养殖中,因为它们允许更多地生产培养物种,而不是单独的肥料。

饲料通常含有20%至40%的蛋白质,蛋白质的平均氮浓度为16%。约有20至25%的氮施用于肥料和饲料中的池塘和饲料中保留在培养物种的生物质中,并从收获的池塘中取出(表1)。

Boyd,氮的典型输入和输出,表1

输入 输入 输出 输出
饲料和肥料90%虾收获25%
供水和氮固定10%反硝化12%
氨挥发18%
沉积物积累10%
流出物 35%
表1.氮气的典型输入和输出。

 

大部分肥料氮气在浮游生物中转化为有机氮,培养物种排出氨氮,也可以通过浮游植物使用。微生物分解死亡浮游生物,未吃的饲料和粪便,并且这些有机材料中包含的氮被再循环。

池塘水中的两种主要形式的非气态氮是颗粒状和溶解的有机氮和氨氮。硝化发生在水产养殖池中,但大部分硝酸盐在沉积物中是反硝化的。硝酸盐浓度通常远低于氨氮的浓度。

水质标准:总磷

池塘氨

氨氮对池塘流出物有所关注,因为它会导致富营养化,具有高氨氮浓度的水通常含有明显的有机氮,氨氮对水生生物有可能毒性。如下温度和pH依赖性均衡在水中出现非离子氨和铵:

NH3 + H + = NH4 +

随着pH增加,非离子氨增加。在pH7和28摄氏度下,存在小于1.0%的非离子氨,但在pH9和相同的温度下,非离子形式的比例增加至约40%。越来越多的温度也导致非离子氨的比例升高,但温度的效果比pH更小。

非化氨氮是化合物的毒性形式。每升3或4毫克的总氨氮的浓度可导致具有pH值8.5或9的水中的水生生物体毒性。

减少富营养化

通过将流出物中的总氨氮浓度限制在混合区中不会引起毒性的浓缩物中,富营养化的可能性也大大降低。通常在流出物允许中建立总氨氮的限制,但规定了总氮的浓度限制。当然,在一些许可中,可能存在总氮负荷限制。

氮载荷的计算需要关于流出体积和总氮浓度的数据。例如,假设虾农场的流出物量为每天20,000立方米,平均氮浓度为每升4毫克(克/立方米)。总氮负荷为每天20,000立方米×4克/立方米=每天80千克。

GAA流出标准

全球水产养殖联盟的总氨氮的污水标准最初是每升5毫克,每升3毫克的靶标。符合这些标准的符合性在半密集水产养殖中很容易,其中饲料输入通常每天每公顷少于30-40千克。总氨氮浓度很少超过每升1毫克以上,并且很少大于每升2毫克。半密集农场管理人员努力维持每升1毫克低于1毫克的浓度。

由于与对不同生产水平的不同标准相关的困难,GaA基于密集的虾培养采用了总氨氮标准,其中浓度通常超过每升5毫克,并且甚至可以达到每升10millams。因此,符合Gaa的标准在密集水产养殖中会更加困难。

减少氨水中的氨

降低水产养殖池污水污水污水污水污水污水污水污水污水含量的方法包括以下内容:

  • 使用肥料适量,只有在需要时促进浮游植物的生长。
  • 不要以速度的股票和饲料,因此水质在池塘中恶化。
  • 避免喂养比培养物种更多都可以消耗。
  • 购买饲料不超过培养物种所需的氮。
  • 在密集的池塘中使用机械通气,以避免每升3-4毫克低于3-4毫克的溶解氧浓度。

池塘的浓度变化

池塘中的总氨氮浓度在一段时间内逐渐变化。随着文化时期的进步和饲养率增加,它们往往会增加。非加化氨浓度每天变化,作为pH和水温的增加,响应太阳辐射的输入而减少。

通常用于氨氮的分析方法不区分非离子化氨和铵。必须用表格估计非电离氨浓度,该表尤其与温度和pH值相关的百分比。这些桌子可以在水产养殖中的水质书中找到。

仅测量污水中的总氨氮足以符合Gaa标准。然而,一些污水允许需要对非电离氨的数据。

抽样和分析

总氨氮分析的样品应放在塑料瓶中,保存在冰上,并在收集后分析六到八个小时。私人或大学实验室可以签约进行分析,但通常不会在所需时间内发送样品。因此,农场技术人员可以进行分析。

对于海水或咸水,水杨酸盐方法最适合全氨氮分析。 Nesslers方法和酚类程序最适合淡水。美国科罗拉多州Loveland的Hach Chemical Co.销售Salicyate和Nesslers方法的总氨氮试验程序。通过三种方法可以在三种方法中发现传统实验室测量的传统实验室测量的说明,如图3所示的标准水分分析手册 检测水和废水的标准方法。

(编辑’注意:本文最初发布于2001年8月印刷版 全球水产养殖倡导者 。)


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