ESTANDARES DE LA CALIDAD DEL AGUA: AMONIACO DE NITROGENO TOTAL ADVOCATE, Agosto 2001: Claude E. Boyd

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1 EDITORIAL Estamos cerrando el año 2002 y al mismo tiempo la ultima campaña de producción, pero a su vez se inicia la nueva temporada de siembra del año venidero, donde por las condiciones benignas de temperatura se amplia el área de producción. Ante esto se tienen que adaptar ciertos criterios de manejo que ayuden al mejor rendimiento de los estanques y también la conservación del medio ambiente. También debemos tener en cuenta que con el incremento gradual de la temperatura en estos meses de verano es probable que ocurran variaciones en ciertos parámetros que pudieran ocasionar problemas de manejo tal como incremento del amoniaco total, ocurrencia de mortalidades durante el primer mes de cultivo, enfermedades bacteriales del tipo Vibrio y NHP, en los estanques. Por tal razón, este numero esta dirigido a presentar artículos relacionados a los estándares de calidad del agua resaltando consideraciones para evitar el incremento del amoniaco total, manejo de productos terapéuticos y la lixiviación de éstos cuando son adicionados a los alimentos ya sea externamente o durante la elaboración en las fábricas; así mismo el diseño y operación del sistema de cultivo sobre la alimentación del camarón. Edición Tumpis Editores Dagoberto Sánchez dsanchez@alicorp.com.pe Luis Miguel Zapata lzapatav@alicorp.com.pe ESTANDARES DE LA CALIDAD DEL AGUA: AMONIACO DE NITROGENO TOTAL ADVOCATE, Agosto 2001: Claude E. Boyd A través de su Programa para la Acuicultura Responsable, la GAA ha recomendado un rango de estándares de la calidad del agua para los efluentes de camarón. Como parte de una serie de estos, este articulo dirigido hacia el amoniaco de nitrógeno total. El nitrógeno es un factor clave que regula la productividad de los ecosistemas naturales y agrícolas debido a que es un nutriente esencial, el componente principal de las proteínas y generalmente de corto abastecimiento. El nitrógeno esta presente con fósforo en los efluentes y estos dos nutrientes, son la principal causa de eutroficación de los cuerpos de agua. Ciclo del Nitrógeno Un ciclo complejo del nitrógeno funciona como una base global. La mayoría de las vías dentro del ciclo (Figura 1), pueden ser hallados en todos los ecosistemas, incluyendo estanques acuícolas. Grandes cantidades de nitrógeno existen en la atmósfera en forma gaseosa. Este nitrógeno puede ser convertido a nitrato por la luz, fijado en la materia orgánica por algunos microorganismos y convertido a nitrógeno para fertilizantes para un proceso industrial. Grandes cantidades de nitrógeno son hallados en organismos vivientes y materia orgánica muerta. Los organismos excretan desechos nitrogenados y cuando las bacteria y otros organismos descomponen la materia orgánica muerta, ellos liberan amoniaco de nitrógeno hacia el ambiente. El nitrógeno amoniacal consiste de amoniaco noionizado (NH3) e ión amoniaco (NH4). El nitrato de nitrógeno es producido cuando los organismos nitrificantes oxidan el nitrógeno amoniacal.. La mayoría de plantas prefiere el ion amonio como fuente de nitrógeno pero también puede ser usado nitrato como fuente de nitrógeno. El nitrato puede ser convertido a gass nitrógeno por la actividad de las bacte4rias denitrificadoras. Volumen 7 Edición 01 Diciembre

2 Uso en la Acuicultura El nitrógeno es aplicado a los estanques acuícolas a través de fertilizantes como urea, nitrato amoniacal, nitrato de sodio para promover el crecimiento del fitoplancton y favorecer la producción de las especies cultivadas. Generalmente,. los alimentos son usados en acuicultura porque ellos permiten lograr mayores producciones de las especies especies de cultivo, que las obtenidas solamente con los fertilizantes. Los alimentos generalmente contienen 20-40% de proteína y ésta tiene un promedio de concentración de nitrógeno de 16%. Aproximadamente 20-25% del nitrógeno aplicado a los estanques en fertilizantes y alimentos es retenido en la biomasa de las especies cultivadas y retirado de los estanques a la cosecha (Tabla 1). Mucho del nitrógeno fertilizantes es convertido a nitrógeno orgánico en plancton y las especies cultivadas excretan nitrógeno amoniacal que también es usado por el fitoplancton. Los microorganismos descomponen el plancton muerto, alimento no comido y heces; y el nitrógeno contenido en estos materiales orgánicos es reciclado.. Las dos formas principales de nitrógeno no gaseoso en el agua de estanques son nitrógeno orgánico disuelto y particulado y nitrógeno amoniacal. La nitrificación ocurre en los estanques acuícolas, pero mucho del nitrato es desnitrificado en el sedimento. Generalmente, las concentraciones del nitrógeno son mucho menores que aquellas del nitrógeno amoniacal Volumen 7 Edición 01 Diciembre

3 Figura 1. Ciclo del nitrógeno. Las flechas indican movimiento del nitrógeno en un estanque de camarón. N 2 = gas nitrógeno, NO 3 = nitrato, NO 2 = nitrito, NH 3 = amoniaco no ionizado, NH 4 = amonio, SON = nitrógeno orgánico soluble. Amoniaco en estanques El nitrógeno amoniacal es de preocupación en efluentes de estanques debido a que causa eutroficación, las aguas con alta concentración de nitrógeno amoniacal generalmente contienen nitrógeno orgánico apreciable y el nitrógeno amoniacal es potencialmente tóxico a los organismos acuáticos. El amoniaco no ionizado y el amonio ocurren en el agua dependiente del equilibrio temperatura y ph, como sigue: NH 3 + H + = NH 4 + Al incrementarse el ph, se incrementa el amoniaco no ionizado. A ph 7 y 28 C, existe menos del 1.0% de amonio no ionizado, pero a ph 9 y la misma temperatura, la proporción de la forma no ionizada se incrementa hasta casi el 40%. Al incrementarse la temperatura también causa que la proporción de forma no ionizada suba, pero la temperatura tienen un efecto mucho mas pequeño que el ph. Tabla 1. Ingreso y salidas típicas de nitrógeno. Entradas Salidas Alimento y fertilizante 90% Cosecha de camarón Abastecimiento de 10% Denitrificación agua y fijación de Volatización de nitrógeno amoniaco Acumulación sedimento Efluentes 25% 12% 18% 10% 35% El nitrógeno de amoniaco no ionizado es la forma tóxica del compuesto. Las concentraciones del nitrógeno amoniacal total por encima de 3 ó 4 mg/l puede dar como resultado toxicidad organismos acuícolas de aguas tropicales en aguas con ph por encima de 8.5 ó 9. Reduciendo la Eutroficación Limitando la concentración de nitrógeno amoniacal total en los efluentes a una concentración que no causará toxicidad en la zona de mezclado, también reducirá grandemente el potencial de eutroficación. Generalmente, en regulaciones sobre efluentes están establecidos límites sobre nitrógeno amoniacal total, pero raramente se especifican las concentraciones límites para el nitrógeno total. Por supuesto, en algunas regulaciones, puede haber un límite sobre las cargas totales de nitrógeno. El calculo de la carga de nitrógeno requiere datos tanto de del volumen de los efluentes y la concentración total de nitrógeno. Por ejemplo, suponga que el volumen del efluente para una granja Volumen 7 Edición 01 Diciembre

4 camaronera es de 20,000 m3/día y la concentración promedio de nitrógeno total es 4 mg/l (g/m3). La carga de nitrógeno total es 20,000 m3/día x 4 g/m3 = 80 kg/día. Estándares GAA para Efluentes El efluente estándar para la Alianza Global de Acuicultura para el nitrógeno amoniacal total inicialmente es 5 mg/l, con un objetivo de 3 mg/l. El cumplimiento de estos estándares es fácil en estanques acuícolas semi-intensivos, donde los ingresos de alimento, generalmente son menores que 30-40kg/ha/día. Las concentraciones de nitrógeno amoniacal total raras veces suben por encima de 1 mg/l y raramente son mayores de 2 mg/l. Las personas que manejan las camaroneras luchan para mantener las concentraciones por debajo de 1 mg/l. Debido a las dificultades asociadas con el fijado de diferentes estándares para los diferentes niveles de producción, la GAA ha adoptado un nivel estándar para el nitrógeno total basado sobre el cultivo intensivo, donde las concentraciones usualmente exceden 5 mg/l y puede incluso, alcanzar 10 mg/l. Por lo que, el cumplimiento del estándar GAA será mas difícil en la acuicultura intensiva. Reduciendo el Amoniaco en los Efluentes Los métodos para reducir la concentración del nitrógeno amoniacal total en efluentes de estanques acuícolas incluyen los siguientes: Use fertilizantes en cantidades moderadas y solamente cuando sea necesario para promover el crecimiento del fitoplancton. No siembre y alimente a tasas tan altas, que deterioren la calidad del agua en los estanques. Evite alimentar mas de lo que la especie cultivada pueda consumir. Adquiera alimentos que contengan no mas nitrógeno que el necesario por las especies cultivadas. Use aireación mecánica en estanques intensivos para evitar concentraciones de oxígeno disuelto por debajo de 3-4 mg/l. Cambios de Concentración en Estanques Las concentraciones de nitrógeno amoniacal total en estanques cambia gradualmente en un periodo de días. Ellos tienden a incrementarse al ir progresando el periodo de cultivo e incrementando las tasas de alimentación. Las concentraciones de amoniaco no ionizado cambian diariamente al ir incrementándose el ph y temperatura del agua y disminuye en respuesta al ingreso de radiación solar. Generalmente, los métodos analíticos para el nitrógeno amoniacal no distinguen entre el amoniaco no ionizado y el amonio. La concentración de amoniaco no ionizado puede ser estimado con una tabla de que relaciona el porcentaje de amoniaco no ionizado a temperatura y ph. Tales tablas pueden ser halladas en libros sobre calidad del agua en acuícultura. Es suficiente medir solamente el nitrógeno amoniacal total en los efluentes para cumplir con los estándares GAA. Sin embargo, algunas regulaciones de efluentes, requieren datos sobre el amoniaco no ionizado. Muestreo y Análisis Las muestras para análisis de nitrógeno amoniacal total deberían ser colocadas en botellas plásticas, mantenidas en hielo y analizadas seis a ocho horas después de la toma. Se puede contratar a un laboratorio privado o universidad para que haga el análisis, pero generalmente no será Volumen 7 Edición 01 Diciembre

5 posible enviar las muestras dentro del periodo de tiempo requerido. Por lo tanto, los técnicos de la camaronera pueden realizar los análisis. Para agua de mar o agua salobre, el método de salicilato es mejor para el análisis de nitrógeno amoniacal total. El método Nesslers y procedimiento fenato están mejor adecuados para agua dulce. La compañía Hach Chemical Co. de Loveland, colorado, E.U., vende procedimientos para pruebas de nitrógeno amoniacal total para métodos salicilato y Nesslers. Las instrucciones para mediciones convencionales de laboratorio de nitrógeno amoniacal total por los tres métodos pueden ser hallados en un manual para análisis estándares de agua tal como Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Volumen 7 Edición 01 Diciembre