Desempenho de crescimento e tecnologia de controle de qualidade da água de peixes de água doce em sistema de aquicultura recirculante
Com a melhoria contínua da intensificação na indústria da aquicultura e os requisitos de protecção ambiental cada vez mais rigorosos, os modelos tradicionais de aquicultura enfrentam numerosos problemas, como a poluição ambiental, o desperdício de recursos hídricos e o declínio da qualidade dos produtos. O Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS), como um novo tipo de método de aquicultura, tem vantagens que incluem conservação de água, economia de terra, alta densidade de estocagem, controlabilidade ambiental e redução de descarga de água residual. Alinha-se com as atuais exigências estratégicas nacionais de economia circular e conservação de energia e redução de emissões, representando uma direção importante para a transformação e desenvolvimento da indústria da aquicultura e tornou-se um modelo crucial para o desenvolvimento sustentável das pescas modernas. No RAS, a água da aquicultura é recirculada após passar por filtração física, purificação biológica, aeração, desinfecção e outros tratamentos, exigindo que o sistema mantenha continuamente condições de qualidade da água adequadas ao crescimento dos peixes. Sendo o ambiente direto para a sobrevivência dos peixes, as flutuações em vários parâmetros de qualidade da água afetam diretamente as funções fisiológicas, a eficiência metabólica e a resistência dos peixes a doenças, manifestando-se em última análise como diferenças no desempenho do crescimento. Portanto,-a exploração aprofundada da relação intrínseca entre o controle da qualidade da água e o desempenho do crescimento dos peixes de água doce na RAS tem uma importância teórica e prática significativa para melhorar a eficiência da aquicultura e promover o desenvolvimento saudável da indústria.
1 Visão Geral do Sistema de Aquicultura Recirculante
O modelo de recirculação de aquicultura é um método de cultivo em que a água da cultura é recirculada após tratamento por meio de processos de filtragem física, química e biológica. A pesquisa sobre a tecnologia de recirculação da aquicultura começou mais cedo no exterior. Na década de 1960, países como os Estados Unidos, a Holanda e a Dinamarca iniciaram estudos relevantes. Os Estados Unidos o usaram principalmente para cultivar truta arco-íris, robalo e robalo negro; os Países Baixos utilizaram-no principalmente para enguias europeias e bagres africanos; O sistema de processo de aquicultura recirculante da Dinamarca era um sistema semifechado ao ar livre usado principalmente para a produção de truta arco-íris.
A China introduziu tecnologia e instalações estrangeiras de aquicultura recirculante na década de 1980. Devido aos elevados custos de investimento e operação, a maioria das instalações introduzidas foram rapidamente abandonadas. Em 1988, o Instituto de Pesquisa de Máquinas e Instrumentos Pesqueiros da Academia Chinesa de Ciências Pesqueiras, recorrendo à tecnologia da Alemanha Ocidental, projetou e construiu a primeira oficina de produção de aquicultura recirculante da China. Nos últimos anos, estudiosos chineses como Qu Keming propuseram modelos de tecnologia de aquicultura recirculante de alto, médio e baixo-nível com base nas diferentes necessidades de vários tipos de empresas de aquicultura e os promoveram em áreas costeiras; Liu Bo, da Estação Provincial de Extensão de Tecnologia Pesqueira de Heilongjiang, propôs tecnologia e modelos de recirculação de aquicultura em "contêineres"; O professor He Xugang, da Universidade Agrícola de Huazhong, propôs um modelo de aquicultura "em cativeiro" verde de "descarga zero" e eficiente.
Os modelos de aquicultura recirculante são divididos principalmente em tipos como "canal", "contêiner" e "cativo". Tomando o modelo de aquicultura de "canal de corrida" como exemplo, ele consiste em um tanque-de fluxo, área de coleta de resíduos, instalações de aeração, instalações de desvio, área de purificação, pântano e outros componentes. A área de aquicultura de pequeno-corpo-água-que impulsiona a aquicultura consiste em tanques retangulares, ocupando 2% a 5% da área do lago. Nos últimos anos, as especificações do fluxo doméstico-através dos tanques são geralmente de 20 m de comprimento, 4 m de largura e 2,5 m de altura, com 1–2 tanques instalados por 6.670 m² de corpo de água. O componente principal é o equipamento de aeração-que impulsiona a água. As versões anteriores usavam dispositivos de impulsor para empurrar água e dispositivos de aeração para oxigenação, mas agora a maioria usa equipamentos de elevação de ar compostos de sopradores, tubos de aeração microporosos e defletores. Geralmente são construídos dois tanques submersos de coleta de resíduos interligados com volume de 10 m³ para cada três tanques, colocados na extremidade traseira do fluxo-através de tanques para coleta de resíduos da área de cultivo. A grande área de purificação ecológica do corpo-água-ocupa 95%–98% da área da lagoa, com diques de desvio e profundidade de água acima de 2 m. Esta área cultiva principalmente peixes que se alimentam de filtros, com cobertura de plantas aquáticas controlada em 20% a 30% da área de purificação. É equipado com aeradores de rodas de pás, aeradores de impulsor, máquinas de fazer ondas, etc., e preparações microbianas são adicionadas conforme apropriado.
2 Efeitos do Modelo de Aquicultura Recirculante no Desempenho de Crescimento de Peixes de Água Doce
2.1 Taxa de crescimento
O modelo de aquicultura recirculante pode proporcionar um ambiente de crescimento relativamente estável para peixes de água doce, o que ajuda a melhorar as taxas de crescimento. Na aquicultura tradicional em tanques, a qualidade da água é muito afetada por fatores ambientais externos, como temperatura e precipitação, que podem facilmente causar flutuações na qualidade da água e afetar o crescimento dos peixes. No modelo de aquicultura recirculante, o sistema de controle de qualidade da água pode manter parâmetros de qualidade da água relativamente estáveis, como temperatura da água, oxigênio dissolvido e valor de pH, criando condições de crescimento adequadas para os peixes. Por exemplo, no modelo de aquicultura "raceway", a velocidade do fluxo de água no fluxo-através do tanque pode ser ajustada por meio de equipamento de aeração-que empurra a água. A velocidade de fluxo adequada pode promover o movimento dos peixes, melhorar a aptidão física, aumentar o consumo de ração e acelerar o crescimento.
2.2 Taxa de utilização de ração
O modelo de aquicultura recirculante pode melhorar a taxa de utilização de alimentos para peixes de água doce. Na aquicultura tradicional, após a distribuição da ração, parte da ração desce para o fundo sem ser consumida, causando desperdício. Enquanto isso, a ração que desce para o fundo se decompõe e produz substâncias nocivas, afetando a qualidade da água. No modelo de aquicultura recirculante, devido ao efeito do fluxo de água, a ração pode ser melhor dispersada na água, facilitando o consumo dos peixes, reduzindo assim o desperdício de ração. Além disso, unidades de tratamento, como biofiltros no sistema de recirculação de aquicultura, podem remover matéria orgânica, como ração residual e fezes, da água de cultura, reduzindo o conteúdo de substâncias nocivas, como nitrogênio amoniacal e nitrogênio nitrito, na água. Isto reduz o impacto destas substâncias nocivas nas funções digestivas e de absorção dos peixes, melhorando assim a taxa de utilização dos alimentos.
2.3 Qualidade do Produto
O modelo de aquicultura recirculante ajuda a melhorar a qualidade do produto dos peixes de água doce. Na aquicultura tradicional, os peixes são suscetíveis à infecção por patógenos como parasitas e bactérias, levando à ocorrência de doenças e afetando a qualidade do produto. No modelo de aquicultura recirculante, medidas como o controlo da qualidade da água e a desinfecção podem reduzir eficazmente o número de agentes patogénicos na água, diminuindo o risco de doenças nos peixes. Ao mesmo tempo, o ambiente de crescimento relativamente limpo dos peixes no modelo de aquicultura recirculante reduz a produção de odores indesejáveis, como cheiro de lama, melhorando o sabor e a qualidade do produto.
3 principais parâmetros e métodos de controle de qualidade da água no modelo de aquicultura recirculante
3.1 Parâmetros Chave
3.1.1 Oxigênio Dissolvido
O oxigênio dissolvido é um dos parâmetros importantes da qualidade da água que afeta o crescimento dos peixes. Os peixes necessitam de oxigênio suficiente para respirar durante o crescimento. A insuficiência de oxigênio dissolvido pode levar ao crescimento lento, diminuição da imunidade e até morte. Geralmente, o oxigênio dissolvido em sistemas de recirculação de aquicultura deve ser mantido acima de 5 mg/L.
3.1.2 Nitrogênio Amoniacal
O nitrogênio amoniacal é um dos principais poluentes na água da aquicultura, originado principalmente de excrementos de peixes e decomposição de alimentos residuais. O nitrogênio amoniacal é altamente tóxico para os peixes, danificando o tecido branquial, o sistema nervoso e o sistema imunológico, afetando o crescimento e a sobrevivência. A concentração de nitrogênio amoniacal em sistemas de aquicultura recirculantes deve ser controlada abaixo de 0,5 mg/L.
3.1.3 Nitrogênio Nitrito
O nitrogênio nitrito é um produto intermediário produzido durante a nitrificação do nitrogênio amoniacal e apresenta certa toxicidade. O nitrogênio nitrito combina-se com a hemoglobina no sangue dos peixes, reduzindo sua capacidade de-transportar oxigênio e causando hipóxia e asfixia nos peixes. A concentração de nitrogênio nitrito em sistemas de aquicultura recirculantes deve ser controlada abaixo de 0,1 mg/L.
3.1.4 Valor de pH
O valor do pH é um indicador importante que reflete a acidez ou alcalinidade da água e tem efeitos significativos no crescimento dos peixes e nas funções fisiológicas. O valor do pH em sistemas de aquicultura recirculantes deve ser controlado entre 7,0 e 8,5.
3.2 Métodos de Controle de Qualidade da Água
3.2.1 Controle Físico
O controle físico inclui principalmente medidas como filtração, sedimentação e aeração. A filtragem é um método eficaz para remover sólidos suspensos e partículas da água. O equipamento de filtragem comumente usado inclui filtros de microtela e filtros de areia. A sedimentação usa a gravidade para depositar as partículas sólidas da água no fundo, purificando assim a qualidade da água. A aeração é um meio importante de aumentar o oxigênio dissolvido na água. O equipamento de aeração comumente usado inclui sopradores, aeradores de roda de pás e aeradores de impulsor.
3.2.2 Controle Químico
O controle químico envolve principalmente a adição de agentes químicos à água para regular a qualidade da água. Por exemplo, quando as concentrações de azoto amoniacal e nitrito na água são demasiado elevadas, podem ser adicionadas preparações de bactérias nitrificantes para promover reações de nitrificação e reduzir o teor de azoto amoniacal e nitrito; quando o valor do pH da água é muito baixo, pode-se aplicar cal virgem para aumentar o valor do pH.
3.2.3 Controle Biológico
O controle biológico utiliza microrganismos, plantas aquáticas e outros organismos para purificar a qualidade da água. Os microrganismos podem decompor a matéria orgânica da água, convertendo substâncias nocivas, como o nitrogênio amoniacal e o nitrogênio nitrito, em substâncias inofensivas. As preparações microbianas comumente usadas incluem bactérias fotossintéticas, Bacillus e bactérias nitrificantes. As plantas aquáticas podem absorver nutrientes como o nitrogênio e o fósforo da água, reduzindo a ocorrência de eutrofização, ao mesmo tempo que fornecem habitats e sombra para os peixes. As plantas aquáticas comuns incluem aguapé, erva-jacaré e elódea.
4 Correlação entre o desempenho de crescimento de peixes de água doce e o controle da qualidade da água no modelo de aquicultura recirculante
4.1 Oxigênio Dissolvido e Desempenho de Crescimento
Quando o oxigênio dissolvido na água é suficiente, a respiração dos peixes funciona normalmente, o metabolismo é vigoroso, o consumo de ração aumenta e a taxa de crescimento acelera. Por outro lado, o metabolismo desacelera e a taxa de crescimento diminui. No modelo de aquicultura recirculante, medidas razoáveis de arejamento mantêm níveis estáveis de oxigénio dissolvido na água, proporcionando um bom ambiente respiratório para os peixes e promovendo o seu crescimento e desenvolvimento.
4.2 Nitrogênio Amoniacal, Nitrogênio Nitrito e Desempenho de Crescimento
O nitrogênio amoniacal e o nitrogênio nitrito são substâncias tóxicas na água da aquicultura que prejudicam gravemente o crescimento e a sobrevivência dos peixes. Altas concentrações de nitrogênio amoniacal danificam o tecido branquial dos peixes, afetando a função respiratória; eles também danificam o sistema nervoso e o sistema imunológico dos peixes, reduzindo sua resistência a doenças. No modelo de aquicultura recirculante, unidades de tratamento como biofiltros podem remover prontamente o nitrogênio amoniacal e o nitrogênio nitrito da água, reduzindo seus efeitos tóxicos nos peixes e garantindo o crescimento saudável dos peixes.
4.3 Valor de pH e desempenho de crescimento
O valor do pH tem um impacto importante no crescimento e nas funções fisiológicas dos peixes. Diferentes espécies de peixes têm diferentes faixas adaptativas para valores de pH. No modelo de aquicultura recirculante, o valor do pH da água é testado regularmente e as medidas de ajuste correspondentes são tomadas com base nos resultados dos testes.
5 Tendências de Desenvolvimento e Desafios do Modelo de Aquicultura Recirculante
5.1 Direção de Desenvolvimento Inteligente e de Precisão
Com o desenvolvimento da Internet das Coisas, dos grandes volumes de dados e das tecnologias de inteligência artificial, o modelo de aquicultura recirculante está a evoluir em direção à inteligência e à precisão. Ao integrar sistemas como monitoramento on-line da qualidade da água, alimentação automática e controle de equipamentos, é possível alcançar a regulação-em tempo real do ambiente de cultura e o gerenciamento automatizado do processo de produção.
5.2 Caminho de proteção ambiental e desenvolvimento sustentável com baixo-carbono
O modelo de aquicultura recirculante atende aos requisitos de proteção ambiental de baixo-carbono e desenvolvimento sustentável por meio da conservação de água, economia de energia e redução da poluição. Os esforços futuros terão de optimizar ainda mais os processos de tratamento de água, reduzir o consumo e os custos de energia e melhorar a estabilidade e a operabilidade do sistema. Por exemplo, fontes de energia renováveis, como a energia solar e a eólica, podem ser utilizadas para fornecer eletricidade, reduzindo as emissões de carbono; a tecnologia de células de combustível microbianas pode ser usada para obter a utilização energética de matéria orgânica em águas residuais, construindo um sistema integrado de "aquicultura-energia-de proteção ambiental".
5.3 Desafios e Contramedidas
O atual modelo de aquicultura recirculante ainda enfrenta desafios como elevados investimentos, complexidade técnica e elevados requisitos de gestão. É necessário reforçar a investigação e desenvolvimento tecnológico e a inovação integrada para reduzir os custos de construção e operação do sistema; melhorar o sistema padrão e as especificações operacionais para melhorar o nível técnico dos agricultores; e reforçar o apoio político e o investimento financeiro para promover a aplicação de modelos de aquicultura recirculantes nas zonas rurais.
6 Conclusão e Perspectivas
O modelo de aquicultura recirculante, através de um controle razoável da qualidade da água, mantém níveis estáveis dos principais parâmetros de qualidade da água, como oxigênio dissolvido, nitrogênio amoniacal, nitrogênio nitrito e valor de pH. Isto proporciona um bom ambiente de crescimento para peixes de água doce, melhorando sua taxa de crescimento, taxa de utilização de alimentos e qualidade do produto. Atualmente, nas aplicações práticas do modelo de aquicultura recirculante, ainda existem problemas como a baixa eficiência de coleta de resíduos devido ao impacto da estrutura do tanque de cultura nas características hidrodinâmicas e a eficiência instável do tratamento dos biofiltros. Pesquisas futuras deverão otimizar ainda mais a estrutura dos tanques de cultura para melhorar a eficiência da coleta de resíduos; reforçar a investigação sobre a regulação do crescimento do biofilme e a otimização da circulação da água para melhorar a eficiência do tratamento dos biofiltros; simultaneamente, combinar tecnologias inteligentes para obter monitoramento-em tempo real e controle automático dos parâmetros de qualidade da água, aprimorando ainda mais a natureza científica e precisa do modelo de aquicultura recirculante e promovendo o desenvolvimento sustentável da indústria de aquicultura de peixes de água doce.