Nutrientes y Fisicoquímica en Tilapia (Oreochromis niloticus)

UNIVERSIDAD DEL MAR
Campus Puerto Ángel
ACUMULACIÓN DE NUTRIENTES Y PARÁMETROS
FISICOQUÍMICOS DEL AGUA EN UN SISTEMA CERRADO
DE TILAPIA (Oreochromis niloticus)
Mayoral Noriega Denise E.
Ing. En Acuicultura
Quinto Semestre. 503
Puerto Ángel, Oaxaca, Oax. a 27 de Noviembre de 2009.
INTRODUCCIÓN
La calidad del agua está determinada por la hidrología, la fisicoquímica y la
biología de la masa de agua a que se refiera. Las características hidrológicas son
importantes ya que indican el origen, cantidad del agua y el tiempo de
permanevncia, entre otros datos ("Calidad del agua." Microsoft® Student 2009
[DVD]. Microsoft Corporation, 2008).
La cantidad y la temperatura también son importantes a la hora de analizar
las causas que concurren para que el agua presente una calidad u otra.
Lógicamente, para una cantidad de contaminantes dada, cuanto mayor sea la
cantidad de agua receptora mayor será la dilución de los mismos, y la pérdida de
calidad será menor. Por otra parte, la temperatura tiene relevancia, ya que los
procesos de putrefacción y algunas reacciones químicas de degradación de
residuos potencialmente tóxicos se pueden ver acelerados por el aumento de la
temperatura ("Calidad del agua." Microsoft® Student 2009 [DVD]. Microsoft
Corporation, 2008).
Los parámetros más comúnmente utilizados para establecer la calidad de
las aguas son los siguientes: oxígeno disuelto, pH, sólidos en suspensión, DBO
(Demanda bioquímica de oxígeno), fósforo, nitratos, nitritos, amonio, amoníaco,
compuestos fenólicos, hidrocarburos derivados del petróleo, cloro residual, cinc
total y cobre soluble ("Calidad del agua." Microsoft® Student 2009 [DVD].
Microsoft Corporation, 2008).
En el caso particular de la Tilapia, éstas realizan todas sus funciones con
aguas que contengan temperaturas de 22 a 26°C durante la mayor parte del año y
mínima de 18°C en el invierno (Morales Díaz, 1991). Toleran concentraciones de
oxígeno disuelto entre 2 a 3 mg/L por periodos prolongados (Cuevas Fuentes y
Delgado Vidal, 2007), para aguas cálidas deberá tener no menos de 5ppm
(Morales Díaz, 1991). El pH está entre los rangos de 6.5 y 8.5, siendo el ideal de
7.5, el amonio debe ser menor a 0.1 ppm/l y nitritos menor a 4.6 mg/l(Morales
Díaz, 1991).
La mayoría de los organismos toleran cambios de pH dentro del intervalo de
6 a 9 que normalmente se presentan en ambientes acuáticos. Otra repercusión
importante en la variación del pH en estanques de peces, está asociada a los
niveles tóxicos del amoniaco (NH3), que en periodos cortos oscilan entre 0.6 y 2.0
mg/L y para efectos subletales entre 0.1 a 0.3 mg/L. un incremento de de una
unidad de pH aumenta 10 veces el contenido de amonio no ionizado (amoniaco)
(Martínez Córdova, 1998).
El agua deberá contar con los elementos minerales necesarios como sales
de calcio, nitrógeno, fósforo y potasio. Si éstas no están presentes, deben de
adicionarse por medio de abonos o fertilizantes (Morales Díaz, 1991). Las
actividades acuícolas que requieren adiciones de fertilizantes y alimentos, pueden
llegar al sedimento del 10 al 30%, consecuencia de diferentes factores:
comportamiento alimentario, estabilidad del alimento método de distribución y la
frecuencia; a esta actividad hay que adicionarle también la producción fecal que
puede representar hasta el 26% del alimento consumido y que puede llegar al
sedimento (Martínez Córdova, 1998).
Existen diversas formas nitrogenadas disueltas en el agua: a) orgánicas
como aminoácidos, aminoazúcares de bajo peso molecular, hasta sustancias
húmicas de diverso graso de refractabilidad; b) nitrógeno molecular (sólo
asimilables para bacterias y algas cianofitas) y c) sales inorgánicas que
predominan en concentración como amonio (NH4+), nitritos (NO2-) e incluso, bajo
ciertos pH alcalinos, el amoniaco (NH3) (Martínez Córdova, 1998).
La materia orgánica está constituida por proteínas y éstas a su vez por
aminoácidos, que al descomponerse producen amoniaco (NH3) (el cual en el
medio acuático reacciona y produce amonio (NH4)), proceso que se conoce como
amonificación y que se lleva a cabo tanto en condiciones aeróbicas como en
anaeróbicas. Este amonio (NH4) es asimilado por el fitoplancton y la
macrovegetación directamente (sin cambio químico y gasto de energía) (Martínez
Córdova, 1998).
Amonificación
CHON
CO2 + H2O + NH3
NH3 + H
NH4 + OH
El amoniaco (NH3) y el amonio (NH4) se pueden encontrar simultáneamente ya
que se establece una reacción de equilibrio que depende del pH, por arriba del 7.0
hay mayor contenido de amoniaco (NH3) y tiene efectos tóxicos, letales y
subletales; en ambientes dulces con pH entre 6.5 y 7.5 representan menor riesgo
que los salobres o marinos con pH de 7.0 a 8.5 (Martínez Córdova, 1998).
En aguas naturales y bajo condiciones aeróbicas, el amonio (NH4) puede oxidarse
a nitritos (NO2) o nitratos (NO3), proceso conocido como nitrificación; la última
forma es preferencial por los productores primarios o fotosintetizadores en la
asimilación biológica a pesar de que representa un gasto de energía para
transformarla a amonio (NH4), que es utilizado para la elaboración de aminoácidos
y proteínas. La reducción de nitrato (NO3) a nitrito (NO2), amonio (NH4) e incluso
nitrógeno se define como desnitrificación y se lleva a cabo en condiciones de baja
concentración de oxígeno (Martínez Córdova, 1998).
Nitrificación
N2
NH4
NO2
NO3
Desnitrificación
OBJETIVO
Comparar los nutrientes y parámetros fisicoquímicos del agua de un sistema
abierto y uno cerrado.
MATERIAL Y MÉTODO
En el laboratorio de Acuicultura a las 8:30 de la mañana se alimentó a tilapias de
dos estanques, los cuales fueron denominados uno el control y otro el
experimental, siendo el control un sistema abierto, porque tenía recirculación de
agua y el experimental un sistema cerrado, ya que no tenía recirculación de agua
y se midieron los parámetros principales del agua, los cuales fueron: amoniaco,
amonio, nitritos, nitratos, temperatura, unidades prácticas de salinidad, total de
sólidos disueltos y oxígeno disuelto con un multiparámetro, después se realizaron
mediciones de los mismos a las diez, once, doce, una y dos de la tarde, los cuales
se registraron en una bitácora.
RESULTADOS
En las siguientes tablas se muestran las mediciones de cada uno de los
parámetros de los estanques:
Experimental
Hora
08:30
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
NH3
0.15
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
NH4
2.47
0.87
1
0.96
0.97
0.92
Nitritos Nitratos
0.98
169.97
0.66
172.3
0.33
176.01
0.33
179.04
0.49
176.36
0.56
178.45
°T
27.1
27.1
27.2
27.2
27.2
27.3
UPS
0.87
0.88
0.88
0.88
0.88
0.88
TDS
1131
1131
1137.5
1137.5
1137.5
1137.5
OD
5.01
4.5
4.43
4.56
4.7
5.27
Tabla 1. Datos del estanque experimental
Control
Hora
08:30
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
NH3
0.13
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
NH4
2.29
0.84
0.9
0.86
0.85
0.81
Nitritos
0.66
0.49
0.66
0.33
0.49
0.32
Nitratos
167.32
174.2
175.3
174.2
180.55
173.15
°T
27.3
27.6
27.8
28.1
28.3
28.6
UPS
0.87
0.88
0.88
0.88
0.88
0.88
Tabla 2. Datos del estanque control
TDS
1131
1131
1137.5
1137.5
1137.5
1137.5
OD
5.01
5.1
5.21
5.44
4.7
4.59
A continuación las gráficas obtenidas de cada uno de los parámetros de los
estanques en las cuales el tiempo es la variable independiente y la variable
dependiente cada uno de los parámetros:
NH3
Hora Experimental Control
08:30
0.15
0.13
10:00
0.01
0.01
11:00
0.01
0.01
12:00
0.01
0.01
13:00
0.01
0.01
14:00
0.01
0.01
NH3
0,2
0,15
0,1
experimental
control
0,05
0
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
-0,05
Tabla 3 y Gráfica 1. Amoniaco de los estanques.
NH4
Hora Experimental Control
08:30
2.47
2.29
10:00
0.87
0.84
11:00
1
0.9
12:00
0.96
0.86
13:00
0.97
0.85
14:00
0.92
0.81
NH4
3
2,5
2
experimental
1,5
control
1
0,5
0
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 4 y Gráfica 2. Amonio de los estanques.
NO2
Hora Experimental Control
08:30
0.98
0.66
10:00
0.66
0.49
11:00
0.33
0.66
12:00
0.33
0.33
13:00
0.49
0.49
14:00
0.56
0.32
NO2
1,2
1
0,8
0,6
experimental
0,4
control
0,2
0
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 5 y Gráfica 3. Nitritos de los estanques.
NO3
NO3
Hora Experimental Control
08:30
169.97
167.32
185
10:00
172.3
174.2
180
11:00
176.01
175.3
12:00
179.04
174.2
13:00
176.36
180.55
170
14:00
178.45
173.15
165
175
experimental
control
160
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 6 y Gráfica 4. Nitratos de los estanques.
°T
Hora Experimental Control
08:30
27.1
27.3
10:00
27.1
27.6
11:00
27.2
27.8
12:00
27.2
28.1
13:00
27.2
28.3
14:00
27.3
28.6
°T
29
28,5
28
experimental
27,5
control
27
26,5
26
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 7 y Gráfica 5. Temperaturas de los estanques.
UPS
Hora Experimental Control
08:30
0.87
0.87
10:00
0.88
0.88
11:00
0.88
0.88
12:00
0.88
0.88
13:00
0.88
0.88
14:00
0.88
0.88
UPS
0,882
0,88
0,878
0,876
0,874
0,872
0,87
0,868
0,866
0,864
experimental
control
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 8 y Gráfica 6. Unidades Prácticas de Salinidad de los estanques.
TDS
TDS
Hora Experimental Control
08:30
1131
1131
1138
10:00
1131
1131
1136
11:00
1137.5
1137.5
12:00
1137.5
1137.5
13:00
1137.5
1137.5
14:00
1137.5
1137.5
1134
1132
experimental
1130
control
1128
1126
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 9 y Gráfica 7. Total de sólidos disueltos de los estanques.
OD
OD
Hora Experimental Control
08:30
5.01
5.01
6
10:00
4.5
5.1
5
11:00
4.43
5.21
4
12:00
4.56
5.44
3
experimental
13:00
4.7
4.7
control
14:00
5.27
4.59
2
1
0
08:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Tabla 10 y Gráfica 8. Oxígeno disuelto de los estanques.
DISCUSIONES
Según Martínez Córdova: bajo condiciones de cultivo en los estanques, la
fertilización inorgánica, el alimento no consumido, el plancton muerto y el
excremento de los organismo en cultivo, constituyen material rico en Nitrógeno
que se degrada rápidamente. El incremento de materia orgánica además de
conducir a la anaerobiosis y a una mineralización incompleta con formación de
ácidos orgánicos e inorgánicos, pueden generar las formas no ionizadas de
nitrógeno o amoniaco NH3, tóxico para peces en un intervalo entre 0.6 y 2.0 mg/l;
la tasa de liberación de amonio en estanques se ha estimado entre 2.6 a 3.3
veces, además de la liberación de sedimentos tóxicos no perturbados.
El amoniaco se disuelve en el agua y reacciona para producir amonio:
NH3 + H2O
NH4 + OH y el pH del ambiente es responsable de las
proporciones de las dos formas, cuando el pH decrece el cociente NH4 /NH3 se
incrementa.
Aunque se desconoce el mecanismo de la toxicosis del amoniaco, tiene
efectos fisiológicos visibles en los peces como reducción en la excreción,
incremento del pH en la sangre, inactivación de enzimas, afectación de la
permeabilidad, daño a las agallas, incremento del consumo de O 2 por células y
cambios histológicos en los riñones, bazo y tiroides, entre otros.
En condiciones anóxicas o de bajo contenido de oxígeno, propiciadas por la
fertilización o la adición de alimento que producen desnitrificación, la generación
de NO2 puede ser significativa (con predominio selectivo entre Nitrobacter y
Nitrosomonas) y ciertas condiciones de luminosidad, que se traducen en niveles
tóxicos para los organismos en cultivo.
Por lo que en la gráfica de amonio NH4, se observa que el estanque
experimental hay más cantidad del mismo que en el control, por lo que al parecer
el que el sistema no tenga una recirculación del agua hace que se produzca más
amonio. De igual forma con el amoniaco NH3, ya que a la primera hora se
cuantificó más en el estanque experimental que en el control, sin embargo en las
siguientes mediciones se mantienen igual en ambos estanques. De la cantidad de
amoniaco que haya en el agua se producirá amonio, por lo que al comparar
ambas gráficas, en la primera (amoniaco) desciende la concentración y de igual
forma en la segunda (amonio), por lo que se confirma que están correlacionadas.
Y no se llegó a un nivel de toxicidad.
En cuanto los nitritos y nitratos, debido a la nitrificación, los resultados del
estanque control demuestran que la cantidad de amonio que hay, tienen una
oscilación parecida con los dos anteriores. En el estanque experimental solo se
dio una oscilación semejante entre el amonio y los nitritos, sin embargo con los
nitratos no fue así ya que cuando disminuyeron la concentración de nitritos
aumento la de los nitratos.
Todo lo anterior está muy relacionado con la temperatura y el oxígeno disuelto, ya
que son los dos factores de mayor importancia que se deben de controlar en un
estanque de cultivo, así que al haber un aumento de temperatura, el oxígeno
disminuye y esto se puedo ver en las gráficas ya que la temperatura fue
aumentando y el oxígeno en el experimental fue disminuyendo y después volvió a
subir, en cambio en el control debido a la circulación del agua primero subió y
después bajo pero esto podría ser debido al lugar de donde se hacía la captación
ya que era de un tinaco localizado en la azotea del laboratorio, además que
dependiendo de la hora del día también aumenta la temperatura ambiental
provocando que el agua del tinaco tenga una mayor temperatura.
El total de sedimentos disueltos, se dio en aumento, debido a la alimentación de
los organismos, que en sus heces liberan amoniaco.
CONCLUSIONES
Tanto en la columna de agua como en el sedimento, la materia orgánica
requiere de oxígeno para su descomposición, debido a la penetración de este gas
en el estanque, origina diferencias en las condiciones de óxido-reducción que a su
vez influyen en la velocidad de descomposición y en la formación de compuestos
refractarios, que favorecen la disolución de metales pesados con el incremento de
toxicidad; lo que ponen en riesgo a los organismos en cultivo. Esto último es una
buena razón para limpiar o acondicionar el fondo de los estanques acuícolas
regularmente.
La degradación de la materia orgánica en el sedimento es la fuente de energía
biológica y química; este proceso consume oxígeno, por lo que se debe tener el
control del oxígeno en un rango óptimo de acuerdo al organismo que se esté
cultivando.
Debido a que la dieta que se les proporciona a las tilapias de los estanques
contienen proteínas, carbohidratos y grasas, los productos de desecho contienen
carbono, nitrógeno orgánico, amonio, bicarbonato y fosfatos entre otros, que junto
con las heces se hunden y llegan al sedimento. Por lo que la materia orgánica en
el sedimento no sólo es fuente importante de nitrogenados y fosfarados, sino que
su presencia acelera los cambios diagenéticos (formación de una roca a partir de
sedimentos sueltos y sostiene a una población heterótrofa que a su vez es
consumida por una comunidad béntica, contribuyente con sus excretas que
contiene estos nutrientes y los difunde por su acción excavadora.
Diversos autores han determinado un intervalo de 10 a 30% de alimento que no es
consumido y se pierde, puede depositarse en el fondo y en consecuencia,
permanecer hasta la cosecha de los organismos cultivados, con un incremento
sustancial de nutrientes en el agua desalojada, e incluso en el sedimento
(Martínez Córdova, 1998).
REFERENCIAS
Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Reservados
todos los derechos.
Ecología de los Sistemas Acuícolas. Martínez Córdova, Luis R. 1998. AGT
EDITOR, S.A. México.
La Tilapia en México biología, cultivo y pesquerías. Morales Díaz, Armando. 1991.
AGT EDITOR, S.A. México.
http://www.sra.gob.mx/internet/informacion_general/programas/fondo_tierras/manu
ales/Cultivo__tilapia_estanques__r_sticos.pdf