MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA DURANTE EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ALEVIN, EMPLEANDO UN FILTRO BIOLÓGICO AERÓBICO

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1 MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA DURANTE EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ALEVIN, EMPLEANDO UN FILTRO BIOLÓGICO AERÓBICO José Mariano Rigoberto MONTIEL GONZÁLEZ 1, Humberto DIAZ MARTINEZ 2, Pedro Rafael VALENCIA QUINTANA 1 1 Centro de Investigación en Genética y Ambiente; Posgrado en Ciencias Ambientales. Secretaria de Investigación Científica y Posgrado, Universidad Autónoma de Tlaxcala. Km Carretera San Martín Texmelucan Tlaxcala; C.P correo electrónico leomonti26@hotmail.com.teléfono y Fax ; 2 Facultad de Ciencias Básicas, Ingeniería y Tecnología de la UATx.; Calzada Apizaquito s/n Apizaco; Tlaxcala, C.P ; Teléfono y Fax Palabras clave: alevín, filtro biológico, aeróbico, calidad del agua, producción. RESUMEN Tlaxcala, por su ubicación geográfica es un estado limitado de recursos hídricos. Sin embargo, a la fecha se tienen registrados 886 cuerpos de agua susceptibles de aprovechamiento acuícola, de los cuales 550 tienen actividad. Las especies introducidas que se cultivan actualmente son: la carpa en tres variedades (barrigona, espejo y herbívora) en menor escala la trucha arco-iris y la tilapía, las especies nativas que también son aprovechadas son el ajolote, el charal y el acocil. El carácter orgánico de los desechos pecuarios permite que éstos se puedan incorporar a las cadenas y ciclos del nitrógeno y del carbono en la naturaleza, por lo que, bien usados, por otro lado constituyen una fuente potencial de riqueza. El principal objetivo del trabajo esta enfocado hacia verificar el desempeño del filtro en la fase de reproducción de las especies de carpa; observando el aumento en la producción de alevines. Este trabajo se realizó en el Centro Acuícola de Atlangatepec, donde se cuenta con piletas destinadas a la producción de Alevín de carpas (C. Carpio rubrofucus, C. Carpio specularis, C. Tenopharyngodon idella). Se manejan dos piletas para el proceso de desove y otras dos piletas, donde crecen los alevines, en una de ellas, se instaló un filtro biológico relleno de material sintético, y de esta manera se tenía un testigo y la prueba al mismo tiempo, se monitoreaba la concentración de oxígeno, nitritos, dureza, ph y temperatura. Se obtuvieron resultados en nitritos con una concentración inferior en un 50% en las piletas donde se colocó el filtro biológico, en relación a donde no había filtro; en lo referente a ph y Temperatura no se observaron diferencias. Se observó que al disminuir la concentración de nitritos en el agua de las piletas, la producción de algas disminuyó (observación visual), aumento la producción de Alevín y se mantiene la concentración de oxígeno disuelto, lo que permite recomendar la instalación de filtros biológicos en el proceso de desove y producción de Alevín del Centro Acuícola Atlangatepec. Se están haciendo pruebas para poder aumentar la densidad de población en los sitos de producción. 1

2 INTRODUCCION La piscicultura es una actividad generadora de alimento y empleo y es realizada por productores campesinos como complementaria a las labores agropecuarias, actualmente se tienen 126 organizaciones pesqueras en 195 localidades de 51 municipios del estado. El 90 % de la producción acuícola se destina al autoconsumo y el 10 % restante se comercializa en los mercados ( El centro acuícola Atlangatepec (C.A.A.), como principal proveedor de cría en el estado tiene el compromiso de dotar de cría libre de enfermedades, a la mayoría de productores, el centro acuícola produjo una cantidad de 850 mil crías en el año 2005, para este año (2006), la meta mínima es de 800 mil crías de las tres especias antes mencionadas. (Dato proporcionado por SAGARPA -Unidad Pesca-) El C.A.A. se ubica geográfica al norte del estado de Tlaxcala, a una altitud de 2500 msnm, sus característica climatológicas son subgrupos de climas templados subhumedo, cuenta con una infraestructura de 26 estanques rústicos, 9 estanques de concreto, 1 sala de desove, 1 sala de incubación, área de oficinas, bodega, 1 laboratorio y 1 albergue con capacidad para 30 personas. (Dato proporcionado por SAGARPA -Unidad Pesca-) El principal objetivo del Centro Acuícola Atlagatepec es de producir, criar y proveer crías para el cultivo de carpa como es: Carpa barrigona (C. Carpio rubrofucus) Carpa espejo o Israel (C. Carpio specularis) Carpa herbívora (. Tenopharyngodon idella) Además de ofrecer otros servicios como son el de dotación de crías, asistencia técnica, visitas guiadas y cursos de capacitación. (Dato proporcionado por SAGARPA -Unidad Pesca-) El método utilizado en el centro acuícola para la producción de carpa es el método natural, el cual consiste en el desove natural de las especies sin la utilización de hormonas o intervención del hombre. El periodo de en el cual se reproducen y crían las especias empieza entre los meses de abril y mayo y finaliza entre los meses de agosto y septiembre, el ciclo de desove ocurre de 48 a 72 horas y el tiempo de incubación es de 48 horas que es el tiempo que tarde en eclosionar la especie para poder sembrar las crías, estas se mantienen de 5 a 7 días en las piletas de alevín, habiendo sacado el alevín en cada estanque, se siembran un promedio de 400 mil crías en 25 estanques lo que nos da un promedio de 8 a 10 millones de alevín con una mortandad del 90 al 93% debido a las condiciones del agua utilizada para su crecimiento. El ciclo del nitrógeno (Fig. 1) es el proceso biológico que si se hace de la forma correcta, mantiene al estanque sano, cabe aclarar que este ciclo es general, es decir se aplica en estanques como en acuarios. En pocas palabras es la oxidación del amoníaco (NH 3 ) a nitritos (NO - 2) y luego de nitritos (NO - 3) a nitratos a través de diferentes bacterias benéficas. ( 2

3 Figura 1. Ciclo del Nitrógeno en sistemas acuáticos El ciclo tarda en madurar unas 8 a 12 semanas en los estanques dependiendo de su tamaño. Este tiempo es el que denominamos maduración del estanque. Si colocamos peces antes de este tiempo corremos el riesgo de que se mueran por intoxicación de los elementos antes mencionados. Los niveles de amoníaco comenzarán a resaltarse una semana a diez días después de que el pez es introducido y seguirá elevándose por varias semanas. Mientras este amoníaco aumenta, la bacteria nitrosomonas, también se desarrolla. Esta bacteria oxida, come, el amoníaco que lo convierte en nitritos (NO - 2). Una vez que haya suficiente bacterias en la colonia bacteriana, los niveles deberían caerse al cero. Este proceso de desarrollo tarda de 3 a 5 semanas. El NH 3 es bastante tóxico cuando hay en exceso, sobre todo cuando hay niveles de ph mayores que 8, entonces el cuidado debería ser orientado a mantener niveles de ph en 7. ( Cuando hay altos niveles de amoníaco el pez mostrará síntomas como jadeo, rayas rojas en sus aletas y cuerpo, se caerá hacia el sustrato. Los cambios de agua por agua nueva sin cloro ayudan a bajar los niveles tóxicos, aunque esos cambios no deben superar el 20% total del volumen del estanque. ( El resultado de la oxidación biológica da como resultado los nitritos (NO - 2). Luego en una segunda etapa se comienza a desarrollar una bacteria llamada nitrospira o nitrobacter. Esta bacteria oxida los nitritos en nitratos. Este proceso tarda en desarrollarse de 4 a 8 semanas para que los niveles de nitritos caigan de su punto máximo a cero. Temperaturas más altas ayudan a la nitrospira a desarrollarse más rápido. En esta etapa, si se introducen peces de seguro les costará respirar. La última fase del ciclo es la producción del nitrato (NO - 3). Esta sustancia química no es generalmente toxica para los peces pero en niveles altos pueden llegar a molestarlos. Para bajar la concentración de nitratos se debe hacer cambios de agua con agua nueva sin cloro. La escala a tener en cuenta es la siguiente: 0 ppm ideal, 12 ppm no hay problemas, 25 ppm se formaran algas pero no hay peligro, 50 ppm habrá muchas algas unicelulares y se morirán las plantas, mas de 100 ppm hay que cambiar el 3

4 agua para bajar la concentración. En un estanque maduro, con varias plantas (consumen los nitratos) la escala debería estar en 0. En un estanque maduro, no debería realizarse los cambios de agua, para eliminar los NO - 3 ya que las plantas los consumen porque son sus nutrientes. Para eso, es conveniente colocar muchas plantas acuáticas, flotantes, etc. No es solo una decoración las plantas en los estanques, es una etapa del ciclo biológico. Pero como, las plantas consumen algo de NO - 3, es conveniente que el filtro que utilicemos tenga carga biológica que consuma los NO - 3. ( En total, después de 8 a 12 semanas, a veces más rápido y a veces más lento, tanto el amoníaco como los nitritos deberían estar en el cero, si ellos no están en cero teniendo filtro, plantas, etc., en algo nos equivocamos. Esas equivocaciones pueden ser: el flujo del filtro es muy lento, le damos mucho de comer a los peces y por lo tanto queda alimento sin ser comido que se descompone o tenemos pocas plantas para el tamaño del estanque. Si eso pasa, empiece a ver cual de esos causantes puede ser, mientras, realice cambios de agua con agua nueva sin cloro para mantener los niveles en concentraciones estables. ( En los estanques, las colonias bacterianas siempre son más grandes que la capacidad de producción del estanque. Esto se debe a que como los estanques están al aire libre, siempre hay algún insecto que cae al agua y muere (si no es comido por los peces), el aire libre posee otros elementos que no hay en los acuarios, etc. Por lo tanto, en los estanques es conveniente colocar los peces al mismo tiempo, claro tampoco abusemos de esto. A lo sumo, podremos poner 10 peces en un mismo día cuando las medidas de esos peces sean de hasta 15 cm. cada uno. ( Uno de los aspectos más importantes para el mantenimiento de nuestros peces y acuarios es la filtración biológica y su función en el ciclo del Nitrógeno (Fig. 2). Conocido como el "Síndrome del tanque nuevo" los peces son envenenados por los altos niveles de amoníaco (NH 3 ) que se produce por la mineralización de los desechos de los peces, exceso de comida y descomposición de tejidos animales y vegetales; además, los peces excretan amoníaco tras la digestión de los alimentos. Los efectos de cómo el amoníaco envenena a los peces están bastante bien documentados, e incluyen daños a tejidos, especialmente branquias y riñones, desequilibrio físico, disminución del apetito, caída de la resistencia a las enfermedades y finalmente muerte. El Nitrito (NO - 2) envenena a los peces inhibiendo la capacidad de los glóbulos rojos de la sangre para intercambiar oxígeno. Parece que los tanques de agua dulce son más propensos a este problema ya que los iones de cloro (Cl - ) inhiben la acumulación de nitrito en la corriente sanguínea de los peces. Finalmente el Nitrito (NO - 2) vuelve a oxidarse y se convierte en Nitrato (NO - 3) mucho menos tóxico ya que los peces, según las especies y con algunas excepciones, aguantan sin problemas concentraciones de hasta 200 y 300 ppm. Lo ideal sería que el proceso siguiera y estos Nitratos se convirtieran en Nitrógeno 4

5 gaseoso (N 2 ) y se liberara por fin a la atmósfera, pero esto es muy difícil que ocurra en un entorno cerrado y con mucha densidad biológica como es un acuario. Este último paso lo solemos solucionar cambiando parte del agua y diluyendo así la concentración de Nitratos. Figura. 2. Ciclo resumido del nitrógeno en un acuario típico. Antiguamente, la eliminación de las aguas residuales era resuelto mediante la construcción de sistemas de conducción de agua, sistemas de recolección y conducción de aguas residuales hacia una corriente natural de agua, generalmente a un arroyo o canal a cielo abierto, localizado en las partes bajas y alejadas de las comunidades (García, 1999). Esta contaminación, sin embargo, sigue trayendo como consecuencia que algunas actividades del ser humano, como la acuicultura, se vean afectadas significativamente, debido a que la calidad del agua es un factor limitante de desarrollo dentro de esta actividad. La producción de las granjas acuícolas depende directamente de la calidad del agua y su cantidad, es decir, la capacidad de carga de una granja es el balance entre los factores bióticos (animales acuáticos) y los factores abióticos (agua). Para un desarrollo óptimo (crecimiento, salud y conversión alimenticia) de un determinado cultivo, la producción estará en función a un buen soporte de vida (calidad de agua) y la cantidad de agua que puede ser administrada (Hipólito, 1999). Otro problema frecuentemente encontrado en algunas granjas es el uso de la misma agua a través de diferentes estanques, esto ha traído como consecuencia que los animales que reciben esta agua, tengan problemas sanitarios o de supervivencia, debido a la baja calidad de oxigeno disuelto, la alta cantidad de sólidos suspendidos, ocasionando generalmente la muerte (Hipólito, 1999, Klontz, 1991). Una vez identificada la fuente de abastecimiento de agua serás necesario conocer si la misma, es la apropiada para la especie que queremos cultivar tantos en calidad como en cantidad. (Dato proporcionado por el Comité 5

6 Estatal de Sanidad Acuícola de Tlaxcala-SAGARPA, SEFOAwww.redquimica.unam.mx; 3.html). Las propiedades físicas, químicas y biológicas del agua determinan que especies son adecuadas son para ser empleadas en un cultivo determinado. La forma más directa de saber si el agua es buena para la piscicultura es observar directamente de la fuente de abastecimiento si ya existe alguna especie silvestre o adaptada, si proviene de un pozo o manantial se recomienda habilitar un pequeño estanque y colocar algunos ejemplares de la especie y observar su adaptación y sobrevivencia. (Dato proporcionado por el Comité Estatal de Sanidad Acuícola de Tlaxcala.-SAGARPA, SEFOA; Las aguas superficiales que forman ríos y lagos, tiene la calidad muy variada dependiendo de los terrenos por los que atraviesa y los asentamientos humanos próximos a ellos ( Las aguas subterráneas por lo general se encuentran libres de contaminación y de materia orgánica pero tienen disueltas sales minerales que toman de las rocas y de los suelos por donde atraviesan y su característica principal es el poco oxigeno disuelto. La calidad del agua a utilizar para una unidad de producción acuícola es uno de los parámetros más importantes que deben ser cuidadosamente estudiados y analizados antes de definir que tan adecuada es la fuente de abastecimiento. ( METODOLOGIA Este trabajo se realizó en el Centro Acuícola de Atlangatepec, donde se cuenta con piletas destinadas a la producción de Alevín de carpas (C. Carpio rubrofucus, C. Carpio specularis, C. Tenopharyngodon idella), para distribuir en todo en estado de Tlaxcala. El agua suministrada hacia el C.A.A. se toma de la presa Atlangatepec, ubicada en los limites de los municipios de Tlaxco y Atlangatepec, al Norte del Estado de Tlaxcala, se le efectúa un proceso de precipitación con cal y sedimentación para disminuir la concentración de sólidos suspendidos, y a través de un canal revestido el agua así tratada es conducida hasta las piletas de desove y de cría de alevín. Se manejan cuatro piletas para el proceso de desove por el método tradicional, el cual consiste en el desove natural de las especies, sin el empleo de hormonas o intervención directa del hombre, únicamente se ponen hembras y machos en el estanque y soportes plásticos para la fijación de los huevecillos, esto generalmente se inicia entre los meses abril o mayo y finaliza en los meses agosto o septiembre. El ciclo de desove ocurre entre dos o tres días, y posteriormente se traspasan los soportes con los huevecillos a otras dos piletas por un periodo de 48 horas que es el tiempo que tardan en eclosionar las especies para poder sembrar las crías en los estanques de siembra, donde crecen los alevines. 6

7 Se construyó un filtro biológico aerobio, empleando material sintético para cubrir el material de relleno (PVC y ducto de polietileno) de 4, 2 y 1 y media pulgada, con un área de contacto de (Solís, 1991) m 2 /m 3, en un tanque de 500 litros de capacidad, dejando un falso fondo para permitir la circulación de aire a través del material de relleno. Se instalo en dos de las cuatro piletas donde eclosionan los alevines, misma que contaba con un sistema de aireación cíclica, empleando un sistema de electro niveles para activar una bomba centrifuga y lanzar un chorro de agua hacia la pileta, lo que mantenía la concentración de oxigeno disuelto en cada una de las piletas. El filtro biológico aerobio se instalo en un de las piletas y la salida de la bomba centrifuga se tomo como alimentación al filtro, entonces podíamos tener un sistema de comparación entre piletas, una con filtro y otra funcionando con el chorro de agua. Los análisis efectuados (concentración de Oxígeno disuelto, de nitritos; así como el ph, la temperatura y dureza total al agua), se llevaron a cabo con equipo y material disponible en el C.A.A. Se les media ph, temperatura, concentración de oxígeno disuelto, nitritos y dureza del agua. En ambas piletas, además de las otras dos piletas donde se llevaba a cabo el desove. Para el análisis de Nitritos dureza total se emplea el equipo Aquamerck, por colorimetría; para la determinación de Oxígeno disuelto, se empleo un equipo marca YSI DO Meters 550A, el cual permite medir concentración de oxigeno disuelto y temperatura. Durante el año 2005, se inicio con las pruebas en el mes de junio, en las piletas de alevín, de las cuales dos de ellas contiene un filtro biológico-aeróbico y dos sin filtro, los huevecillos fertilizados permanecían un promedio de 5 a 7 días, se realizo una muestra por día al agua en la hora que la temperatura dentro de la sala de desove y nacimiento de alevín era la mas alta en el agua ( C), al mismo tiempo se muestreaba el agua del filtro, estas muestras era llevadas y realizadas en el laboratorio del C.A.A. RESULTADOS No hubo variación en las temperaturas en ninguna de las piletas tanto en las que había filtro como en las que no contenían filtro la temperatura promedio era de 20 0 C a 22 0 C, Gráfica 1. DATOS TEMPERATURA GRADOS CENTIGRADOS PILETA 5 SF PILETA 6 SF PILETA 7 CF PILETA 8 CF DIAS Grafica 1 valores de temperatura observada durante el periodo de pruebas 7

8 El ph en las piletas y el filtro se mantenía en un promedio de 7.0 a 7.1 como se muestra en la Gráfica 2 DATOS ph ALEVIN 7.2 ph PILETA 5 SF PILETA 6 SF PILETA 7 CF PILETA 8 CF DIAS Gráfica 2. Valores de ph observados durante el periodo de pruebas Se observó que en las piletas que contiene filtro, la concentración de nitritos fue menor en comparación con las piletas que no contiene el filtro Gráfica 3. DATOS NITRITOS ALEVIN 0.8 CONCENTRACION NITRITOS PILETA 5 SF PILETA 6 SF PILETA 7 CF PILETA 8 CF DIAS Gráfica 3. Valores de nitritos observados durante el periodo de prueba El oxigeno disuelto en las piletas de alevín no vario tanto en las piletas que son areadas a través del filtro, en comparación con la aireada a través de chorro de agua, como se observa en la Gráfica 4. 8

9 DATOS OXIGENO ALEVIN 6 5 mg/l OXIGENO PILETA 5 SF PILETA 6 SF PILETA 7 CF PILETA 8 CF DIAS Gráfica 4. Valores de oxígeno observados durante el periodo de prueba. En los resultados de dureza se observo que hubo disminución en la concentración tanto en el blanco como en la prueba como se observa en la Grafica DATOS DUREZA ALEVIN ppm CaCO PILETA 5 SF PILETA 6 SF PILETA 7 CF DIAS PILETA 8 CF Gráfica 5. Valores de dureza observados durante el periodo de prueba. DISCUSIÓN Se obtuvieron resultados en nitritos con una concentración inferior en un 50% en las piletas donde se colocó el filtro biológico, en relación a donde no había filtro, se inicia con una concentración de 0.05mg/L y al quinto día se tienen concentraciones de 0.75 y 0.25 mg/l, respectivamente, en una de las ocasiones el agua de las piletas que no contenían filtro fue retirada al quinto día puesto que las condiciones visuales del agua era malas observándose verdosa dejando solo las piletas con el filtro durante dos días mas, en cuanto a la concentración de oxigeno disuelto, esta se mantuvo más constante en las piletas de alevín con filtro, en lo referente a ph y Temperatura no se observaron diferencias. Se observó que al disminuir la concentración de nitritos en el agua de las piletas, la producción de algas disminuyó (observación visual), aumento la producción de Alevín 9

10 observándose una mayor cantidad en las piletas con filtro y se mantuvo la concentración de oxígeno disuelto, lo que permite recomendar la instalación de filtros biológicos en el proceso de desove y producción de Alevín del Centro Acuícola Atlangatepec. Con respecto a la dureza se observo que los valores se comportan un modo que tienden a disminuir en ambos sistemas. Actualmente se están realizando pruebas por medio de espectrofotometría de color con un equipo HANNA INSTRUMENTS modelo C 99 & C 200 para determinación de agentes nitrificantes, y poder aumentar la población en los sitios de producción. REFERENCIAS Dato proporcionado por SAGARPA (Unidad Pesca) Dato proporcionado por el Comité Estatal de Sanidad Acuícola de Tlaxcala. (SAGARPA, SEFOA) Solís, M. C. y Solís F. F. (1991). Filtros Biológicos de Dos Fases Alternas. Revista IDEAS del Centro de Investigaciones en Arquitectura, Ingeniería y Tecnología de la Universidad Autónoma del Estado de México No 2, jul-sep. García, P.D. (1999) Planta Experimental de Aguas Residuales por medios Biológicos ; tesis para la obtención de grado de maestría, UAEM, 232. Hipólito, M. (1999) Doenças na ranicultura. En: Manejo Sanitario na criçao de ras, X Encontro Nacional de ranicultura, Brasil, 24. Klontz, W.G. (1991) Producción de Trucha Arco iris en Granjas Familiares. Universidad de Idazo, USA,