انتقل إلى المحتوى

عمليات المزرعة المستقلة

← Small-scale Aquaponic Food Production

Source material

نوعية المياه في أكوابونيكش

يصف هذا الفصل المفاهيم الأساسية لإدارة المياه ضمن نظام أكوابوني. يبدأ الفصل بوضع الإطار والتعليقات على أهمية جودة المياه الجيدة لإنتاج الأغذية المائية بنجاح. و بعد ذلك, تناقش بارامترات نوعية المياه الرئيسية بالتفصيل. وتناقش إدارة بعض المعلمات والتلاعب بها، وخاصة فيما يتعلق بمصادر المياه عند تجديد وحدة أكوابونك.

الماء هو دم الحياة لنظام أكوابوني. وهي الوسيلة التي يتم من خلالها نقل جميع المغذيات الكلية والمغذيات الدقيقة الأساسية إلى النباتات، والوسيطة التي تتلقى الأسماك من خلالها الأكسجين. وبالتالي، فهي واحدة من أهم المواضيع التي يجب فهمها. وتناقش خمسة معايير رئيسية لجودة المياه: الأكسجين المذاب (DO)، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والنيتروجين الكلي، وقلوية المياه. كل معلمة لها تأثير على الكائنات الثلاثة في الوحدة (الأسماك والنباتات والبكتيريا)، وفهم آثار كل معلمة أمر بالغ الأهمية. وعلى الرغم من أن بعض جوانب المعرفة المتعلقة بنوعية المياه وكيمياء المياه اللازمة للأكوابونيكش تبدو معقدة، إلا أن الإدارة الفعلية بسيطة نسبياً بمساعدة مجموعات اختبار بسيطة (الشكل 3-1). اختبار المياه ضروري للحفاظ على نوعية المياه الجيدة في النظام.

Food and Agriculture Organization of the United Nations — Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus, and Alessandro Lovatelli.

عرض الإصدار الأصلي

أُعيد تنسيق هذه النسخة من المكتبة ودمجها من المصدر الأصلي.

  1. التلاعب ف

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    هناك طرق بسيطة للتعامل مع الرقم الهيدروجيني في وحدات أكوابونك. في المناطق ذات الحجر الجيري أو حجر الأساس الطباشير، غالباً ما يكون الماء الطبيعي صعبًا مع ارتفاع درجة الحموضة. لذلك، قد تكون الإضافات الحمضية الدورية ضرورية لخفض الرقم الهيدروجيني. في المناطق ذات الأساس البركاني، غالباً ما تكون المياه الطبيعية ناعمة، مع قلوية منخفضة للغاية، مما يشير إلى الحاجة إلى إضافة قاعدة أو عازلة كربونات بشكل دوري إلى الماء لمواجهة التحمض الطبيعي للوحدة المائية. و هناك حاجة أيضا إلى إضافات أساسية و عازلة لل نظم البعلية.

    خفض درجة الحموضة مع الحمض

    الماء أكوابونك يحمض بشكل طبيعي بسبب النتروية والتنفس. مع الصبر، ومستويات الأس الهيدروجيني غالبا ما تنخفض إلى النطاق المستهدف.

    ومع ذلك، قد يكون من الضروري إضافة حمض إذا كان الماء المصدر يحتوي على ارتفاع KH ودرجة الحموضة العالية، وهناك معدل تبخر مرتفع. في هذه الحالات غير العادية والاستثنائية، وحجم المياه لإعادة تزويد النظام هو من النوع الذي يرفع بشكل كبير الرقم الهيدروجيني فوق النطاقات المثلى ويتغلب على التحمض الطبيعي. و إضافة حمض ضروري أيضا إذا كانت كمية الأسماك المخزونة غير كافية لإنتاج ما يكفي من النفايات المذابة لدفع النتروية وما ينتج عن ذلك من تحمض. في هذه الحالات، فإن إعادة إمدادات المياه يؤدي إلى إعادة إمداد عوامل التخزين المؤقت، والكربونات. لن يكون إنتاج الحمض الطبيعي كافياً للتفاعل مع عوامل التخزين المؤقت ثم أقل درجة الحموضة. إضافة حمض فقط إذا كانت المياه المصدر صعبة جدا وأساسية وإذا لم يكن هناك مياه الأمطار التي يمكن أن تزود النظام بالماء الخالي من KH لمساعدة البكتيريا النتريفينغ على خفض درجة الحموضة بشكل طبيعي.

    إضافة حمض إلى نظام أكوابونيكش أمر خطير. الخطر هو أنه في البداية يتفاعل الحمض مع المخازن المؤقتة ولا يلاحظ أي تغيير في درجة الحموضة. يتم إضافة المزيد والمزيد من الحمض مع عدم تغيير الرقم الهيدروجيني، حتى في النهاية كل من المخازن المؤقتة قد تفاعلت ودرجة الحموضة تنخفض بشكل كبير، وغالبا ما يؤدي إلى صدمة رهيبة ومرهقة للنظام. فمن الممارسات الأفضل، إذا لزم الأمر لإضافة حمض، لعلاج خزان من هذه المياه إعادة تزويد مع حمض، ومن ثم إضافة المياه المعالجة إلى النظام (الشكل 3.10). هذا يزيل المخاطر على النظام إذا تم استخدام الكثير من الحمض. يجب دائمًا إضافة الحمض إلى حجم إعادة الإمداد بالمياه، ويجب توخي الحذر الشديد لعدم إضافة الكثير من الحمض إلى النظام. إذا تم تصميم النظام مع خط إمدادات المياه التلقائي قد يكون من الضروري إضافة حمض مباشرة إلى النظام، ولكن يتم زيادة الخطر.

    حمض الفوسفوريك (H3PO4) يمكن استخدامها لخفض الرقم الهيدروجيني. حمض الفوسفوريك هو حمض خفيف نسبيا. ويمكن العثور عليها في نوعية المواد الغذائية من مخازن الإمدادات المائية أو الزراعية تحت أسماء تجارية مختلفة. الفوسفور هو المغذيات الكبيرة الهامة للنباتات، ولكن الإفراط في استخدام حمض الفوسفوريك يمكن أن يؤدي إلى تركيز سام من الفوسفور في النظام. في الحالات التي يكون فيها مصدر المياه الصلبة والأساسية للغاية (KH عالية، ودرجة الحموضة العالية)، تم استخدام حمض الكبريتيك (H2SO4). ومع ذلك، نظرا للتآكل عالية ومستوى أعلى من الخطر، لا ينصح استخدامه للمبتدئين. كما استخدم حمض النيتريك (HNO3) كحمض محايد نسبياً. حمض الستريك، في حين أنه مغري للاستخدام، هو مضاد للميكروبات ويمكن أن تقتل البكتيريا في الفلتر الحيوي. لا ينبغي استخدام حامض الستريك.

    الأحماض المركزة خطيرة، سواء للنظام أو للمشغل. يجب استخدام احتياطات السلامة المناسبة، بما في ذلك نظارات واقية وقفازات السلامة (الشكل 3.11). أبدا إضافة الماء إلى حمض، دائما إضافة حمض إلى الماء.

    زيادة الأس الهيدروجيني مع المخازن المؤقتة أو القواعد

    إذا انخفض مستوى الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 6.0، فمن الضروري إضافة قاعدة و/أو زيادة صلابة الكربونات. القواعد الشائعة الاستخدام هي هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) وهيدروكسيد الكالسيوم (Ca (OH)2). هذه القواعد قوية، وينبغي أن تضاف في نفس الطريقة كما الأحماض. دائما تغيير الرقم الهيدروجيني ببطء. ومع ذلك، فإن الحل الأكثر أمانا وأسهل هو إضافة كربونات الكالسيوم (Caco3) أو كربونات البوتاسيوم (K2CO3)، والتي سوف تزيد من كل من KH ودرجة الحموضة. هناك العديد من المصادر الطبيعية وغير مكلفة من كربونات الكالسيوم التي يمكن إضافتها إلى النظام. وتشمل بعض هذه قشر البيض المسحوق، والصدف سحق ناعما، حصى الحجر الجيري الخشنة والطباشير المسحوق. الطريقة الموصى بها هي وضع المادة في كيس مسامي معلقة في خزان الحوض (الشكل 3.12). استمر في اختبار الأس الهيدروجيني خلال الأسابيع القليلة القادمة لمراقبة الزيادة في الأس الهيدروجيني. قم بإزالة الكيس إذا زاد الرقم الهيدروجيني فوق 7. وبدلاً من ذلك، أضف 2-3 حفنة من هذه المواد لكل 000 1 لتر إما مباشرة إلى أسرة الوسائط أو إلى عنصر المرشح الأحيائي. في حالة استخدام الصدف، تأكد من شطف الملح المتبقي قبل إضافته إلى النظام. ويمكن أيضا اختيار القواعد والمخازن المؤقتة أن يكون مدفوعا بنوع النباتات التي تنمو في النظام، لأن كل من هذه المركبات يضيف المغذيات الكبيرة الهامة. يمكن تفضيل الخضروات الورقية بواسطة قواعد الكالسيوم لتجنب حروق الأطراف على الأوراق؛ في حين أن البوتاسيوم هو الأمثل في نباتات الفاكهة لتفضيل الإزهار، وإعدادات الفاكهة والنضج الأمثل.

    وغالبا ما تستخدم بيكربونات الصوديوم (صودا الخبز) لزيادة صلابة الكربونات في RASS، ولكن لا ينبغي أبدا أن تستخدم في aquaponics بسبب الزيادة الناتجة في الصوديوم، وهو ما يضر بالنباتات.

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *

  2. المكونات الرئيسية الأخرى لنوعية المياه: الطحالب والطفيليات

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    نشاط التخليق الضوئي للطحالب

    يؤثر نمو ونشاط الطحالب في الوحدات المائية على معايير جودة المياه لمستويات الأس الهيدروجيني، DO، والنيتروجين. الطحالب هي فئة من الكائنات الاصطناعية الضوئية التي تشبه النباتات، وسوف تنمو بسهولة في أي جسم مائي غني بالمواد المغذية ويتعرض لأشعة الشمس. بعض الطحالب هي كائنات مجهرية وحيدة الخلية تسمى العوالق النباتية، والتي يمكنها تلوين المياه الخضراء (الشكل 3-8). الطحالب الماكروية هي أكبر من ذلك بكثير، وعادة ما تشكل الحصير الخيطية تعلق على قيعان وجوانب الدبابات (الشكل 3.9).

    بالنسبة لأكوابونيكش، من المهم منع نمو الطحالب لأنها مشكلة لعدة أسباب. أولا، أنها سوف تستهلك المواد الغذائية في الماء والتنافس مع الخضروات المستهدفة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الطحالب كمصدر ومغسلة من DO، وتنتج الأكسجين خلال النهار من خلال التمثيل الضوئي واستهلاك الأكسجين في الليل أثناء التنفس. ويمكن أن تقلل بشكل كبير من مستويات DO في الماء ليلا، مما تسبب في موت الأسماك. ويرتبط هذا الإنتاج واستهلاك الأكسجين بإنتاج واستهلاك ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تحولات يومية في درجة الحموضة حيث يتم إزالة حمض الكربونك (النهار - أعلى درجة الحموضة في الماء) من أو إعادته (وقت الليل - انخفاض درجة الحموضة في الماء) إلى النظام. وأخيرا، يمكن أن تسد الطحالب الخيطية المصارف وتحجب المرشحات داخل الوحدة، مما يؤدي إلى مشاكل في دوران المياه. يمكن أن تنمو الطحالب الخيطية البنية أيضًا على جذور النباتات المائية، خاصة في ثقافة المياه العميقة، وتؤثر سلبًا على نمو النبات. ومع ذلك، فإن بعض عمليات الاستزراع المائي تستفيد بشكل كبير من استزراع الطحالب للعلف، والتي يشار إليها باستزراع المياه الخضراء، بما في ذلك تربية البلطي، واستزراع الجمبري، وإنتاج الديزل الحيوي، ولكن هذه المواضيع لا ترتبط مباشرة بالأحياء المائية ولا تتم مناقشتها هنا.

    الوقاية من الطحالب سهلة نسبيا. يجب أن تكون جميع أسطح المياه مظللة. وينبغي استخدام قماش الظل، والقماش، وسوائل النخيل المنسوجة أو الأغطية البلاستيكية لتغطية خزانات الأسماك والمرشحات الحيوية بحيث لا توجد مياه على اتصال مباشر مع أشعة الشمس. وهذا سوف يمنع الطحالب من تزهر في الوحدة.

    الطفيليات والبكتيريا والكائنات الصغيرة الأخرى التي تعيش في الماء

    Aquaponics هو نظام بيئي يتكون أساسا من الأسماك والبكتيريا النتريفينغ والنباتات. ومع ذلك، مع مرور الوقت، قد يكون هناك العديد من الكائنات الحية الأخرى التي تسهم في هذا النظام الإيكولوجي. بعض هذه الكائنات مع أن تكون مفيدة، مثل ديدان الأرض، وتسهيل تحلل النفايات السمكية. والبعض الآخر حميدة، لا يساعد ولا يضر النظام، مثل القشريات المختلفة، التي تعيش في المرشحات الحيوية. والبعض الآخر هو تهديدات؛ من المستحيل تجنب الطفيليات والآفات والبكتيريا تماما لأن أكوابونيكش ليس مسعى عقيم. وأفضل ممارسات الإدارة لمنع هذه التهديدات الصغيرة من أن تصبح حالات إصابة خطيرة هي زراعة أسماك ونباتات صحية خالية من الإجهاد من خلال ضمان ظروف هوائية عالية مع الوصول إلى جميع العناصر الغذائية الأساسية. وبهذه الطريقة، يمكن للكائنات الحية درء العدوى أو المرض باستخدام أجهزتها المناعية الصحية. ويناقش الفصلان 6 و7 الإدارة الإضافية لأمراض الأسماك والنباتات، ويغطي الفصل الثامن سلامة الأغذية والتهديدات البيولوجية الأخرى بمزيد من التفصيل.

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *

  3. مصادر المياه المائية

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    في المتوسط، يستخدم نظام أكوابونك 1-3 في المئة من إجمالي حجم المياه في اليوم الواحد، اعتمادا على نوع النباتات التي تزرع والموقع. وتستخدم النباتات المياه من خلال التبخر الطبيعي وكذلك الاحتفاظ بها داخل الأنسجة النباتية. يتم فقدان المياه الإضافية من التبخر المباشر والرش. على هذا النحو، سوف تحتاج الوحدة إلى تجديد دوريا. سيكون لمصدر المياه المستخدم تأثير على كيمياء المياه للوحدة. وفيما يلي وصف لبعض مصادر المياه الشائعة والتركيب الكيميائي المشترك لتلك المياه. و ينبغي دائما اختبار مصادر المياه الجديدة لتحديد درجة الحموضة و الصلابة و الملوحة و الكلور و أية ملوثات من أجل ضمان سلامة استخدام المياه.

    هنا من المهم النظر في معلمة إضافية لجودة المياه: الملوحة. تشير الملوحة إلى تركيز الأملاح في الماء، والتي تشمل ملح الطعام (كلوريد الصوديوم - كلوريد الصوديوم)، وكذلك المواد الغذائية النباتية، والتي هي في الواقع أملاح. وسيكون لمستويات الملوحة تأثير كبير عند تحديد المياه التي يجب استخدامها لأن ارتفاع الملوحة يمكن أن يؤثر سلبا على إنتاج الخضروات، وخاصة إذا كان من أصل كلوريد الصوديوم، لأن الصوديوم سامة للنباتات. يمكن قياس ملوحة المياه باستخدام مقياس التوصيل الكهربائي (EC)، أو مقياس إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS)، أو مقياس الانكسار، أو مقياس هيدروميتر أو المشغلين يمكن الرجوع إلى تقارير الحكومات المحلية عن جودة المياه. وتقاس الملوحة إما كموصلية، أو كمية الكهرباء التي ستمر عبر الماء، كوحدات من ميكروسيمنز لكل سنتيمتر (μs/cm)، أو في TDS كأجزاء لكل ألف (جزء من المليون) أو أجزاء في المليون (جزء في المليون أو ملغم/لتر). كمرجع، مياه البحر لديها الموصلية من 50 000 ميكروس/ سم و TDS 35 جزء في الدقيقة (35 000 جزء في المليون). وعلى الرغم من أن تأثير الملوحة على نمو النبات يختلف اختلافا كبيرا بين النباتات (القسم 9-4-2، التذييل 1)، يوصى باستخدام مصادر المياه المنخفضة الملوحة. وعادة ما تكون الملوحة عالية جدا إذا كان مصدر المياه لديه الموصلية أكثر من 500 1 ميكرت/سم أو تركيز TDS أكثر من 800 جزء في المليون. وعلى الرغم من أن مقاييس EC و TDS تستخدم عادة في الزراعة المائية لقياس الكمية الإجمالية لأملاح المغذيات في الماء، إلا أن هذه العدادات لا توفر قراءة دقيقة لمستويات النترات، التي يمكن رصدها بشكل أفضل باستخدام مجموعات اختبار النيتروجين.

    مياه الأمطار

    مياه الأمطار المجمعة هي مصدر ممتاز للمياه لأكوابونيكش. وعادة ما يكون الماء درجة الحموضة محايدة وتركيزات منخفضة جدا من كلا النوعين من الصلابة (KH و GH) وملوحة الصفر تقريبا، وهو الأمثل لتجديد النظام وتجنب تراكم الملوحة على المدى الطويل. غير أنه في بعض المناطق المتأثرة بالأمطار الحمضية كما هو مسجل في عدد من المحليات في أوروبا الشرقية وشرق الولايات المتحدة الأمريكية ومناطق في جنوب شرق آسيا، سيكون لمياه الأمطار درجة حموضة حمضية. و بوجه عام, من الممارسات الجيدة عزل مياه الأمطار و زيادة كمية المياه على النحو المبين في الفرع 3-5-2. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تجميع مياه الأمطار سيقلل من التكاليف العامة لتشغيل الوحدة، وهو أكثر استدامة.

    مياه الصهريج أو طبقة المياه الجوفية

    و ستعتمد نوعية المياه المأخوذة من الآبار أو الصهاريج إلى حد كبير على مادة الصهريج و حجر الأساس لطبقة المياه الجوفية. إذا كان حجر الأساس هو الحجر الجيري، ثم الماء ربما يكون تركيزات عالية جدا من الصلابة، والتي قد يكون لها تأثير على درجة الحموضة من الماء. صلابة المياه ليست مشكلة رئيسية في أكوابونيكش، لأن القلوية يستهلك بشكل طبيعي من قبل حمض النيتريك الذي تنتجه البكتيريا النتريفيجة. ومع ذلك، إذا كانت مستويات الصلابة مرتفعة جدا وكان النترجة ضئيلا بسبب الكتلة الحيوية للأسماك الصغيرة، فإن الماء قد يظل أساسياً قليلاً (الرقم الهيدروجيني 7-8) ويقاوم الاتجاه الطبيعي للأنظمة المائية لتصبح حمضية من خلال دورة النتروية وتنفس الأسماك. في هذه الحالة، قد يكون من الضروري استخدام كميات صغيرة جدا من الحمض للحد من القلوية قبل إضافة الماء إلى النظام من أجل منع تقلبات الرقم الهيدروجيني داخل النظام. وكثيرا ما تتسرب مستودعات المياه الجوفية في الجزر المرجانية المياه المالحة في عدسة المياه العذبة، ويمكن أن تكون مستويات ملوحة مرتفعة جدا بالنسبة للأحياء المائية، ولذلك فإن الرصد ضروري، ويمكن أن يكون جمع مياه الأمطار أو الترشيح بالتناضح العكسي خيارين أفضل.

    الصنبور أو المياه البلدية

    و كثيرا ما تعالج المياه من الإمدادات البلدية بمواد كيميائية مختلفة لإزالة مسببات الأمراض. و المواد الكيميائية الأكثر شيوعا المستخدمة لمعالجة المياه هي الكلور و الكلورامين. وهذه المواد الكيميائية سامة للأسماك والنباتات والبكتيريا؛ وتستخدم هذه المواد الكيميائية لقتل البكتيريا في الماء، وبالتالي فهي ضارة بصحة النظام البيئي المائي الكلي. وتتوافر مجموعات اختبار الكلور؛ وإذا تم الكشف عن مستويات عالية من الكلور، فإن الماء يحتاج إلى معالجة قبل استخدامه. أبسط طريقة هي تخزين المياه قبل الاستخدام، وبالتالي السماح لجميع الكلور لتبدد في الغلاف الجوي. هذا يمكن أن يستغرق ما يصل إلى 48 ساعة، ولكن يمكن أن يحدث بشكل أسرع إذا كانت المياه تهوية بشكل كبير مع الحجارة الهوائية. و الكلورامينات أكثر استقرارا ولا ينزع الغاز بسهولة. وإذا كانت البلدية تستخدم الكلورامينات، فقد يكون من الضروري استخدام تقنيات المعالجة الكيميائية مثل ترشيح الفحم أو غيرها من المواد الكيميائية المستخدمة في إزالة الكلور. ومع ذلك، عادة ما يكون الغاز كافيًا في الوحدات الصغيرة الحجم التي تستخدم المياه البلدية. وهناك دليل جيد هو عدم استبدال أكثر من 10 في المئة من المياه دون اختبار وإزالة الكلور أولا. وعلاوة على ذلك، فإن نوعية المياه تعتمد على الأساس تم الحصول على المياه الأولية. تحقق دائمًا من مصادر المياه الجديدة لمعرفة مستويات الصلابة ودرجة الحموضة، واستخدم الحمض إذا كان ذلك مناسبًا وضروريًا للحفاظ على درجة الحموضة ضمن المستويات المثلى المشار إليها أعلاه.

    المياه التي تم تصفيتها

    اعتمادًا على نوع الترشيح (أي التناضح العكسي أو تصفية الكربون)، ستتم إزالة معظم المعادن والأيونات في المياه التي تمت تصفيتها، مما يجعل المياه آمنة جدًا للاستخدام ويسهل التلاعب بها نسبيًا. ومع ذلك، مثل مياه الأمطار، فإن المياه المنزوعة الأيونات من التناضح العكسي سيكون لها مستويات صلابة منخفضة وينبغي تخزينها مؤقتاً.

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *

  4. أهم خمسة معايير جودة المياه

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    الأكسجين

    الأكسجين ضروري لجميع الكائنات الحية الثلاثة المشاركة في علم الأحياء المائية؛ والنباتات والأسماك والبكتيريا النتروية تحتاج جميعها إلى الأكسجين للعيش. ويصف مستوى DO كمية الأكسجين الجزيئي داخل الماء، ويقاس بالملليغرام لكل لتر. إنها معلمة جودة المياه التي لها تأثير فوري وجذر على أكوابونيكش. وفي الواقع، قد تموت الأسماك في غضون ساعات عند تعرضها لمستوى منخفض في خزانات الأسماك. وبالتالي، فإن ضمان مستويات كافية من DO أمر بالغ الأهمية بالنسبة إلى الأحياء المائية. على الرغم من أن مراقبة مستويات DO مهمة للغاية، إلا أنها قد تكون صعبة لأن أجهزة قياس DO الدقيقة يمكن أن تكون مكلفة للغاية أو يصعب العثور عليها. وكثيراً ما يكفي أن تعتمد الوحدات الصغيرة الحجم عوضاً عن ذلك على الرصد المتكرر لسلوك الأسماك ونمو النباتات، وضمان تدفق مضخات المياه والهواء باستمرار وتهوية المياه.

    يذوب الأكسجين مباشرة في سطح الماء من الغلاف الجوي. في الظروف الطبيعية، يمكن للأسماك البقاء على قيد الحياة في مثل هذه المياه، ولكن في أنظمة الإنتاج المكثفة ذات الكثافة السمكية العالية، فإن هذا القدر من انتشار DO غير كاف لتلبية متطلبات الأسماك والنباتات والبكتيريا. ومن ثم، فإن الأمر يحتاج إلى تكملة من خلال استراتيجيات إدارية. و تتمثل استراتيجيتيتان لل أحياء المائية الصغيرة في استخدام مضخات المياه لخلق تدفق ديناميكي لل مياه, و استخدام أجهزة التهوية التي تنتج فقاعات الهواء في الماء. حركة المياه والتهوية هما جانبان حاسمان لكل وحدة أكوابونية، ولا يمكن المبالغة في التأكيد على أهميتهما. وتناقش هذه المواضيع، بما في ذلك أساليب التصميم والتكرار، بمزيد من التفصيل في الفصل 4. مستويات DO المثلى لكل كائن حي للازدهار هي 5-8 ملغم/لتر (الشكل 3.3). بعض أنواع الأسماك، بما في ذلك سمك الشبوط والبلطي، يمكن أن تتحمل مستويات DO منخفضة تصل إلى 2-3 ملغم/لتر، ولكن من الأسلم أن تكون مستويات أعلى بالنسبة للأحياء المائية، حيث أن الكائنات الثلاثة جميعها تتطلب استخدام DO في الماء.

    درجة حرارة الماء و DO لها علاقة فريدة من نوعها يمكن أن تؤثر على إنتاج الأغذية المائية. مع ارتفاع درجة حرارة الماء، تنخفض قابلية ذوبان الأكسجين. ضع طريقة أخرى، تنخفض قدرة الماء على الاحتفاظ بـ DO مع زيادة درجة الحرارة؛ يحمل الماء الدافئ

    أقل من الأكسجين من الماء البارد (الشكل 3.4). على هذا النحو، فمن المستحسن زيادة التهوية باستخدام مضخات الهواء في المواقع الدافئة أو خلال أحر الأوقات من السنة، وخاصة إذا كان تربية الأسماك الحساسة.

    درجة الحموضة

    معرفة عامة من الأس الهيدروجيني مفيدة لإدارة أنظمة أكوابونك. الرقم الهيدروجيني للحل هو مقياس لكيفية الحمضية أو الأساسية الحل على مقياس يتراوح من 1 إلى 14. الرقم الهيدروجيني البالغ 7 محايد؛ أي شيء أقل من 7 هو حمضي، في حين أن أي شيء فوق 7 هو أساسي. يتم تعريف مصطلح الرقم الهيدروجيني على أنه كمية أيونات الهيدروجين (H+) في محلول؛ والمزيد من أيونات الهيدروجين، وأكثر حمضية.

    ويتضح الشكل 3.5 جانبان مهمان لمقياس الأس الهيدروجيني.

    • مقياس الأس الهيدروجيني سالب؛ الرقم الهيدروجيني البالغ 7 يحتوي على أيونات هيدروجين أقل من الرقم الهيدروجيني البالغ 6.

    • مقياس الأس الهيدروجيني هو لوغاريتمي؛ الرقم الهيدروجيني البالغ 7 لديه أيونات الهيدروجين أقل 10 مرات من الرقم الهيدروجيني 6، و 100 مرة أقل من الرقم الهيدروجيني 5، و 1 000 مرة أقل من الرقم الهيدروجيني 4.

    على سبيل المثال، إذا تم تسجيل الرقم الهيدروجيني لوحدة أكوابونية على أنها 7، وبعد ذلك يتم تسجيل القيمة على أنها 8، فإن الماء الآن لديه عشرة أضعاف أيونات المرتبطة بحرية H+ لأن المقياس سالب ولوغاريتمي. من المهم أن تكون على بينة من الطبيعة اللوغاريتمية لمقياس الأس الهيدروجيني لأنه ليس بالضرورة بديهية. بالنسبة للمثال السابق، إذا أظهرت قراءة لاحقة أن الرقم الهيدروجيني هو 9، فإن المشكلة ستكون أسوأ 100 مرة، وبالتالي فرط الحرجة، بدلا من مجرد أن تكون أسوأ مرتين.

    أهمية الأس الهيدروجيني

    درجة الحموضة من الماء له تأثير كبير على جميع جوانب أكوابونيكش، وخاصة النباتات والبكتيريا. بالنسبة للنباتات، يتحكم الرقم الهيدروجيني في وصول النباتات إلى المغذيات الدقيقة والكبيرة. عند درجة الحموضة 6.0-6.5، تكون جميع العناصر الغذائية متاحة بسهولة، ولكن خارج هذا النطاق يصبح من الصعب على النباتات الوصول إليها. في الواقع، يمكن أن يؤدي الرقم الهيدروجيني البالغ 7.5 إلى نقص المغذيات في الحديد والفوسفور والمنغنيز. وتُعرف هذه الظاهرة باسم تأمين المغذيات وتناقش في الفصل 6.

    تعاني بكتيريا النتريفينغ من صعوبة أقل من الرقم الهيدروجيني 6، وتقلل قدرة البكتريا على تحويل الأمونيا إلى نترات في ظروف الأس الهيدروجيني الحمضية المنخفضة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الترشيح الحيوي، ونتيجة لذلك البكتيريا تقلل من تحويل الأمونيا إلى نترات، ومستويات الأمونيا يمكن أن تبدأ في الزيادة، مما يؤدي إلى نظام غير متوازن مرهقة للكائنات الأخرى.

    ولل أسماك نطاقات تحمل محددة لل درجة الحموضة أيضا, و لكن معظم الأسماك المستخدمة في الأحياء المائية لها نطاق تحمل الأس الهيدروجيني يتراوح بين 6.0-8.5. ومع ذلك، يؤثر الرقم الهيدروجيني على سمية الأمونيا على الأسماك، مع ارتفاع درجة الحموضة مما يؤدي إلى زيادة السمية. ويناقش هذا المفهوم بمزيد من الاستفاضة في القسم 3-4. في الختام، الماء أكوابونك المثالي هو حمضية قليلا، مع مجموعة الرقم الهيدروجيني الأمثل من 6-7. وسيحافظ هذا النطاق على عمل البكتيريا على قدرة عالية، مع السماح للنباتات بالوصول الكامل إلى جميع المغذيات الدقيقة والكبيرة الأساسية. وتتطلب قيم الأس الهيدروجيني بين 5.5 و7.5 عناية الإدارة ومعالجتها من خلال وسائل بطيئة ومقيسة، والتي نوقشت في القسم 3.5 وفي الفصل 6. ومع ذلك، فإن الرقم الهيدروجيني الذي يقل عن 5 أو أكثر من 8 يمكن أن يصبح بسرعة مشكلة حرجة للنظام الإيكولوجي بأكمله، وبالتالي يلزم إيلاء اهتمام فوري.

    وهناك العديد من العمليات البيولوجية والكيميائية التي تجري في نظام الأحياء المائية التي تؤثر على درجة الحموضة في الماء، وبعضها أكثر أهمية من غيرها، بما في ذلك: عملية النترجة؛ وكثافة تخزين الأسماك؛ والعوالق النباتية.

    عملية النترجة

    عملية النتريكتيون من البكتيريا يقلل بشكل طبيعي من درجة الحموضة في نظام أكوابونك. يتم إنتاج تركيزات ضعيفة من حمض النيتريك من عملية النتريك حيث تقوم البكتيريا بتحرير أيونات الهيدروجين أثناء تحويل الأمونيا إلى نترات. مع مرور الوقت، فإن نظام أكوابونك تصبح تدريجيا أكثر حمضية في المقام الأول نتيجة لهذا النشاط البكتيري.

    كثافة تخزين الأسماك

    التنفس، أو التنفس، من الأسماك تطلق ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الماء. هذا ثاني أكسيد الكربون يخفض الرقم الهيدروجيني لأن ثاني أكسيد الكربون يتحول بشكل طبيعي إلى حمض كربوني (H2CO3) عند ملامسة الماء. وكلما ارتفعت كثافة تخزين الأسماك في الوحدة، سيتم إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي خفض مستوى الرقم الهيدروجيني العام. يتم زيادة هذا التأثير عندما تكون الأسماك أكثر نشاطا، مثل في درجات حرارة أكثر دفئا.

    العوالق النباتية

    التنفس بواسطة الأسماك يقلل من درجة الحموضة عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الماء. على العكس من ذلك، فإن التمثيل الضوئي للعوالق والطحالب والنباتات المائية يزيل ثاني أكسيد الكربون من الماء ويرفع الرقم الهيدروجيني. ويتبع تأثير الطحالب على الأس الهيدروجيني نمطًا يوميًا، حيث ترتفع درجة الحموضة خلال النهار حيث تقوم النباتات المائية بالتوليف الضوئي وإزالة حمض الكربوني، ثم تسقط بين عشية وضحاها بينما تستمتع النباتات وتحرر حمض الكربونك. ولذلك، فإن الرقم الهيدروجيني هو في الحد الأدنى عند شروق الشمس والحد الأقصى عند غروب الشمس. وفي النظم القياسية لمياه الصرف الصحي (RAS) أو المائية، تكون مستويات العوالق النباتية منخفضة عادة، وبالتالي لا تتأثر دورة الأس الهيدروجيني اليومية. ومع ذلك، فإن بعض تقنيات الاستزراع المائي، مثل الاستزراع المائي في الأحواض وبعض تقنيات تربية الأسماك، تستخدم العوالق النباتية عمداً، ولذلك ينبغي اختيار وقت الرصد بحكمة.

    درجة الحرارة

    درجة حرارة الماء تؤثر على جميع جوانب أنظمة أكوابونك. وبشكل عام، فإن نطاق التسوية العام هو 18-30 درجة مئوية، ولدرجة الحرارة تأثير على DO وكذلك على سمية (التأين) الأمونيا؛ ودرجات الحرارة المرتفعة أقل من DO والأمونيا (السامة) الأكثر نقابية. أيضا، يمكن لدرجات الحرارة العالية تقييد امتصاص الكالسيوم في النباتات. وينبغي اختيار مزيج من الأسماك والنباتات لتتناسب مع درجة الحرارة المحيطة لموقع النظم، وتغيير درجة حرارة الماء يمكن أن يكون كثيفة الاستخدام للطاقة ومكلفة للغاية. تزدهر أسماك المياه الدافئة (مثل البلطي، سمك الشبوط الشائع، سمك السلور) والبكتيريا النتروية في درجات حرارة أعلى من 22-29 درجة مئوية، وكذلك بعض الخضروات الشعبية مثل البامية والملفوف الآسيوي والريحان. وعلى النقيض من ذلك، تنمو بعض الخضروات الشائعة مثل الخس والسلق السويسري والخيار بشكل أفضل في درجات حرارة أكثر برودة تتراوح بين 18 و26 درجة مئوية، ولن تتسامح أسماك المياه الباردة مثل سمك السلمون المرقط مع درجات حرارة أعلى من 18 درجة مئوية. على إنتاج النباتات و الأسماك, على التوالي, و التذييل 1 لل حصول على معلومات رئيسية متزايدة عن 12 خضروات شعبية.

    على الرغم من أنه من الأفضل اختيار النباتات والأسماك التي تم تكييفها بالفعل مع المناخ المحلي، هناك تقنيات الإدارة التي يمكن أن تقلل من تقلبات درجات الحرارة وتمديد موسم النمو. الأنظمة هي أيضا أكثر إنتاجية إذا كانت تقلبات درجات الحرارة اليومية، ليلا إلى نهارًا، ضئيلة. لذلك، يجب حماية سطح الماء نفسه، في جميع خزانات الأسماك والوحدات المائية والمرشحات الحيوية، من الشمس باستخدام هياكل الظل. وبالمثل، يمكن حماية الوحدة حراريًا باستخدام العزل ضد درجات الحرارة الليلية الباردة أينما تحدث. وبدلاً من ذلك، هناك طرق لتسخين الوحدات المائية بشكل سلبي باستخدام الدفيئات أو الطاقة الشمسية باستخدام أنابيب زراعية ملفوفة، وهي أكثر فائدة عندما تكون درجات الحرارة أقل من 15 درجة مئوية؛ ويرد وصف لهذه الطرق بمزيد من التفصيل في الفصلين 4 و9.

    ومن الممكن أيضا اعتماد استراتيجية لإنتاج الأسماك لتلبية الفروق في درجات الحرارة بين الشتاء والصيف، وخاصة إذا كان متوسط درجات الحرارة في فصل الشتاء أقل من 15 درجة مئوية لأكثر من ثلاثة أشهر. وبشكل عام، يعني هذا أن الأسماك والنباتات المكيفة على البارد تزرع خلال فصل الشتاء، ويتم تغيير النظام إلى أسماك ونباتات ذات مياه دافئة مع ارتفاع درجات الحرارة مرة أخرى في فصل الربيع. إذا لم تكن هذه الطرق ممكنة خلال مواسم الشتاء الباردة، فمن الممكن أيضًا ببساطة حصاد الأسماك والنباتات في بداية فصل الشتاء وإغلاق الأنظمة حتى الربيع. خلال مواسم الصيف مع درجات حرارة دافئة للغاية (أكثر من 35 درجة مئوية)، من الضروري اختيار الأسماك والنباتات المناسبة لتنمو (انظر الفصلين 6 و7) وتظليل جميع الحاويات ومساحة نمو النبات.

    مجموع النيتروجين: الأمونيا، النتريت، النترات

    النيتروجين هو رابع معلمة حاسمة لجودة المياه. مطلوب من قبل كل الحياة، وجزء من جميع البروتينات. يدخل النيتروجين في الأصل إلى نظام أكوابوني من علف الأسماك، وعادة ما يطلق عليه اسم البروتين الخام ويقاس كنسبة مئوية. يتم استخدام بعض هذا البروتين من قبل الأسماك للنمو، والباقي يتم تحريره من قبل الأسماك كنفايات. هذه النفايات هي في الغالب في شكل الأمونيا (NH3) ويتم إطلاقها من خلال الخياشيم والبول. كما يتم إطلاق النفايات الصلبة، يتم تحويل بعضها إلى الأمونيا عن طريق النشاط الميكروبي. ثم يتم نترات هذه الأمونيا بواسطة البكتيريا، التي نوقشت في القسم 2-1، وتحويلها إلى النتريت (رقم2-) والنترات (رقم3-). و النفايات النيتروجينية سامة لل أسماك عند تركيزات معينة, على الرغم من أن الأمونيا و النتريت أكثر سمية بنسبة 100 مرة تقريبا من النترات. وعلى الرغم من أن مركبات النيتروجين سامة للأسماك، إلا أن مركبات النيتروجين مغذية للنباتات، وهي في الواقع العنصر الأساسي للأسمدة النباتية. يمكن استخدام جميع أشكال النيتروجين الثلاثة (NH3، NO2- و NO3- ) من قبل النباتات، ولكن النترات هي الأكثر سهولة. وينبغي أن تكون مستويات الأمونيا والنتريت قريبة من الصفر، أو على الأكثر 0.25-1.0 ملغم/لتر، في وحدة أكوابونية تعمل بكامل طاقتها مع الترشيح الأحيائي الكافي. يجب أن تقوم البكتيريا الموجودة في المرشح الحيوي بتحويل جميع الأمونيا والنتريت تقريبًا إلى نترات قبل حدوث أي تراكم.

    تأثيرات الأمونيا العالية

    الأمونيا سامة للأسماك. يمكن أن يظهر البلطي والكارب أعراض التسمم بالأمونيا عند مستويات منخفضة تصل إلى 1.0 ملغم/لتر. وسيؤدي التعرض لفترات طويلة عند هذا المستوى أو فوقه إلى إلحاق ضرر بالجهاز العصبي المركزي للأسماك والخياشيم، مما يؤدي إلى فقدان التوازن وضعف التنفس والتشنجات. الأضرار التي لحقت الخياشيم، والتي غالبا ما يتضح من اللون الأحمر والالتهاب على الخياشيم، سوف تحد من الأداء الصحيح للعمليات الفسيولوجية الأخرى، مما يؤدي إلى جهاز المناعة قمع والموت في نهاية المطاف. وتشمل الأعراض الأخرى الشرائط الحمراء على الجسم والخمول واللهث على السطح للهواء. وفي المستويات الأعلى من الأمونيا، تكون الآثار فورية ويمكن أن تحدث العديد من الوفيات بسرعة. ومع ذلك، فإن انخفاض المستويات على مدى فترة طويلة يمكن أن يؤدي إلى إجهاد الأسماك، وزيادة حالات الإصابة بالأمراض، وزيادة فقدان الأسماك.

    وكما نوقش أعلاه، تعتمد سمية الأمونيا في الواقع على كل من الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة، حيث أن ارتفاع درجة الحموضة ودرجة حرارة الماء يجعل الأمونيا أكثر سمية. كيميائيا، يمكن أن توجد الأمونيا في شكلين في الماء، المؤين والنقابي. معا، ويسمى هذان الشكلان معا مجموع النيتروجين الأمونيا (تان)، ومجموعات اختبار المياه غير قادرة على التمييز بين الاثنين. في الظروف الحمضية، ترتبط الأمونيا مع أيونات الهيدروجين الزائدة (الرقم الهيدروجيني المنخفض يعني تركيز عال من H+) ويصبح أقل سمية. ويسمى هذا الشكل المتأين الأمونيوم. ومع ذلك، في الظروف الأساسية (درجة الحموضة العالية، فوق 7)، لا توجد ما يكفي من أيونات الهيدروجين والأمونيا لا تزال في حالتها أكثر سمية، وحتى مستويات منخفضة من الأمونيا يمكن أن تكون مرهقة للغاية للأسماك. وتتفاقم هذه المشكلة في ظروف المياه الدافئة.

    نشاط البكتيريا النتريفينغ ينخفض بشكل كبير عند مستويات عالية من الأمونيا. الأمونيا يمكن أن تستخدم كعامل مضاد للجراثيم، وعلى مستويات أعلى من 4 ملغ/لتر أنها سوف تمنع وتقلل بشكل كبير من فعالية البكتيريا النتريفينغ. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تدهور الوضع بشكل أسي عندما تطغى النشادر على مرشح بيولوجي صغير الحجم، وتموت البكتيريا وزيادة الأمونيا أكثر من ذلك.

    تأثيرات النتريت العالي

    النتريت هو سامة للأسماك. وعلى غرار الأمونيا، يمكن أن تنشأ مشاكل في صحة الأسماك مع تركيزات منخفضة تصل إلى 0.25 ملغم/لتر. يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات النيتروجين2على الفور إلى وفيات سريعة للأسماك. ومرة أخرى، حتى المستويات المنخفضة على مدى فترة طويلة يمكن أن تؤدي إلى زيادة إجهاد الأسماك والمرض والوفاة.

    المستويات السمية لأكسيد النيتروجين2- تمنع انتقال الأكسجين داخل مجرى الدم للأسماك، مما يؤدي إلى تحويل الدم إلى لون بني الشوكولاتة ويُعرف أحياناً باسم «مرض الدم البني». ويمكن رؤية هذا التأثير في خياشيم الأسماك كذلك. وتظهر الأسماك المصابة أعراض مشابهة للتسمم بالأمونيا، لا سيما عندما يبدو أن الأسماك محرومة من الأوكسجين، حيث ينظر إليها يلهث على السطح حتى في الماء مع تركيز عال من DO. ويغطي الفصل السابع صحة الأسماك بمزيد من التفصيل.

    تأثيرات النترات العالية

    النترات هي أقل سمية بكثير من الأشكال الأخرى من النيتروجين. هذا هو الشكل الأكثر سهولة من النيتروجين للنباتات، وإنتاج النترات هو هدف المرشح الحيوي. و يمكن لل أسماك أن تتحمل مستويات تصل إلى 300 ملغم/لتر, مع تحمّل بعض الأسماك مستويات تصل إلى 400 ملغم/لتر. وسيكون للمستويات العالية (\ > 250 ملغ/لتر) تأثير سلبي على النباتات، مما يؤدي إلى النمو الخضري المفرط والتراكم الخطير للنترات في الأوراق، وهو أمر خطير على صحة الإنسان. فمن المستحسن الحفاظ على مستويات النترات عند 5-150 ملغم/لتر وتبادل المياه عندما تصبح المستويات أعلى.

    صلابة الماء

    المعلمة النهائية لجودة المياه هي صلابة المياه. هناك نوعان رئيسيان من الصلابة: الصلابة العامة (GH)، وصلابة الكربونات (KH). الصلابة العامة هي مقياس للأيونات الموجبة في الماء. صلابة الكربونات، والمعروفة أيضا باسم القلوية، هو مقياس لقدرة التخزين المؤقت للمياه. النوع الأول من الصلابة ليس له تأثير كبير على عملية أكوابونك، ولكن KH لديه علاقة فريدة مع الرقم الهيدروجيني الذي يستحق المزيد من التفسير.

    صلابة عامة

    الصلابة العامة هي أساسا كمية الكالسيوم (Ca2+)، المغنيسيوم (Mg2+)، وبدرجة أقل، الحديد (Fe+) أيونات الموجودة في الماء. ويقاس بأجزاء في المليون (أي ما يعادل ملليغرام لكل لتر). وتوجد تركيزات عالية من غازات الدفيئة في مصادر المياه مثل مستودعات المياه الجوفية القائمة على الحجر الجيري و/أو قيعان الأنهار، حيث أن الحجر الجيري يتكون أساسا من كربونات الكالسيوم (Caco3). كل من أيونات Ca2+ و Mg 2+ هي مغذيات نباتية أساسية، ويتم تناولها من قبل النباتات مع تدفق المياه من خلال المكونات المائية. مياه الأمطار لديها صلابة المياه منخفضة لأن هذه الأيونات غير موجودة في الغلاف الجوي. ويمكن أن يكون الماء العسر مصدراً مفيداً للمغذيات الدقيقة للأكوابونيات المائية، وليس له أي آثار صحية على الكائنات الحية. في الواقع، وجود الكالسيوم في الماء يمكن أن يمنع الأسماك من فقدان الأملاح الأخرى ويؤدي إلى مخزون أكثر صحة.

    صلابة الكربونات أو القلوية

    صلابة الكربونات هي الكمية الإجمالية للكربونات (CO32-) والبيكربونات (HCO3-) الذائبة في الماء. ويقاس أيضا بالملليغرام من كاكو3 للتر الواحد.

    و بصفة عامة, تعتبر المياه عالية KH عند مستويات 121-180 ملغم/لتر. و عادة ما يكون لل مياه المستمدة من آبار/مستودعات المياه الجوفية ذات الحجر الجيري صلابة عالية من الكربونات تبلغ حوالي 150-180 ملغم/لتر.

    صلابة الكربونات في الماء لها تأثير على مستوى الأس الهيدروجيني. ببساطة، يعمل خ كعازلة (أو مقاومة) لخفض الرقم الهيدروجيني. سوف كربونات وبيكربونات الموجودة في الماء ربط أيونات H+ الصادرة عن أي حمض، وبالتالي إزالة هذه أيونات H+ الحرة من الماء. لذلك، سيبقى الرقم الهيدروجيني ثابتًا حتى مع إضافة أيونات H+ الجديدة من الحمض إلى الماء. هذا التخزين المؤقت KH مهم، لأن التغيرات السريعة في الرقم الهيدروجيني هي مرهقة للنظام البيئي أكوابوني بأكمله. وتولد عملية النتريك حمض النيتريك (HNO3)، كما نوقش في القسم 3-2-2، الذي يتم فصله في الماء في مكوناته وهما أيونات الهيدروجين (H+) والنترات (NO3-)، ويستخدم الأخير كمصدر للمغذيات للنباتات. ومع ذلك، مع KH كافية المياه لا تصبح في الواقع أكثر حمضية. وإذا لم تكن هناك كربونات وبيكربونات في الماء، فإن الرقم الهيدروجيني سينخفض بسرعة في وحدة أكوابونك. وكلما زاد تركيز KH في الماء، كلما كان ذلك بمثابة مخزن مؤقت للدرجة الحموضة للحفاظ على استقرار النظام ضد التحمض الناجم عن عملية النتريكاتيون.

    يصف القسم التالي هذه العملية بمزيد من التفصيل. إنها عملية معقدة إلى حد ما، ولكن من المهم أن نفهم بالنسبة للممارسين المائية (أو غيرها من الثقافات الأقل تربة) حيث تكون المياه المتاحة صعبة للغاية بطبيعة الحال (وهذا هو الحال عادة في المناطق ذات الحجر الجيري أو حجر الأساس الطباشير)، حيث سيصبح التلاعب بالرقم الهيدروجيني جزءًا حيويًا من إدارة الوحدة. القسم 3.5 يحتوي على تقنيات محددة لمعالجة الأس الهيدروجيني. وسيدرج الملخص التالي للوصف الموسع ما هو ضروري لجميع الممارسين لمعرفة ما يتعلق بالصلابة.

    كما ذكر أعلاه، فإن النتريكتيون المستمر في وحدة أكوابونك ينتج حمض النيتريك ويزيد من عدد أيونات H+ ، مما يقلل من درجة الحموضة في الماء. إذا لم تكن هناك كربونات أو بيكربونات لتفريغ أيونات H+ في الماء، فسوف ينخفض الرقم الهيدروجيني بسرعة مع إضافة المزيد من أيونات H+ إلى الماء. كربونات وبيكربونات، كما هو مبين في الشكل 3.6، ربط أيونات الهيدروجين (H+) الصادرة من حمض النيتريك والحفاظ على درجة الحموضة ثابتة من خلال موازنة فائض H+مع إنتاج حمض الكربونك، وهو حمض ضعيف جدا. لا تزال أيونات H+ مرتبطة بالمركب وليست حرة في الماء. ويبين الشكل 3.7 بمزيد من التفصيل عملية الترابط التي تحدث مع حمض النيتريك.

    من الضروري أن يكون تركيز معين من KH موجود في جميع الأوقات في الماء، لأنه يمكن تحييد الأحماض التي تم إنشاؤها بشكل طبيعي والحفاظ على درجة الحموضة ثابتة. وبدون KH كاف، يمكن أن تتعرض الوحدة لتغيرات سريعة في الأس الهيدروجيني من شأنها أن تكون لها آثار سلبية على النظام بأكمله، وخاصة الأسماك. ومع ذلك، KH موجود في العديد من مصادر المياه. إن تجديد الوحدة بالماء من هذه المصادر سيؤدي أيضًا إلى تجديد مستويات KH. ومع ذلك، فإن مياه الأمطار منخفضة في KH، وفي أنظمة الأمطار، من المفيد إضافة مصادر خارجية للكربونات، كما هو موضح أدناه.

    ملخص النقاط الأساسية على الصلابة

    الصلابة العامة (GH) هو قياس الأيونات الإيجابية، وخاصة الكالسيوم والمغنيسيوم.

    تقيس صلابة الكربونات (KH) تركيز الكربونات والبيكربونات التي تحافظ على درجة الحموضة (تخلق مقاومة لتغير الرقم الهيدروجيني). يمكن تصنيف الصلابة على طول مقياس صلابة المياه كما هو موضح أدناه:

    المستوى الأمثل لكلا النوعين صلابة لأكوابونيكش حوالي 60-140 ملغ/لتر. ليس من الضروري التحقق من المستويات في الوحدة، ولكن من المهم أن يكون للمياه المستخدمة لتجديد الوحدة تركيزات كافية من KH لمواصلة تحييد حمض النيتريك المنتج خلال عملية النتريك ولعزل الرقم الهيدروجيني عند مستواه الأمثل (6-7).

    | تصنيف صلابة المياه | **ملغ/لتر | | — | — | | لينة | 0-60 ملغ/لتر | | من الصعب معتدل | 60-120 ملغ/لتر | | الثابت | 120-180 ملغ/لتر | | من الصعب جدا |\ > 180 ملغ/لتر |

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *

  5. اختبار المياه

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    من أجل الحفاظ على نوعية المياه الجيدة في وحدات أكوابونك، فمن المستحسن إجراء اختبارات المياه مرة واحدة في الأسبوع للتأكد من أن جميع المعلمات هي ضمن المستويات المثلى. ومع ذلك، فإن وحدات أكوابونك ناضجة ومحنك لديها كيمياء المياه متسقة ولا تحتاج إلى اختبار في كثير من الأحيان. وفي هذه الحالات، لا يلزم اختبار المياه إلا إذا كان هناك اشتباه في وجود مشكلة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الرصد الصحي اليومي للأسماك والنباتات التي تنمو في الوحدة سوف تشير إلى ما إذا كان هناك شيء خاطئ، على الرغم من أن هذه الطريقة ليست بديلا لاختبار المياه.

    ينصح بشدة بالوصول إلى اختبارات المياه البسيطة لكل وحدة أكوابونك. مجموعات اختبار المياه العذبة المرمزة بالألوان متاحة بسهولة وسهلة الاستخدام (الشكل 3-13). وتشمل هذه المجموعات اختبارات للدرجة الحموضة والأمونيا والنتريت والنترات وGH وKH. كل اختبار ينطوي على إضافة 5-10 قطرات من كاشف إلى 5 ملليلتر من الماء أكوابونك؛ كل اختبار لا يستغرق أكثر من خمس دقائق لإكمال. وتشمل الطرق الأخرى مقاييس الرقم الهيدروجيني أو النترات الرقمية (مكلفة نسبيا ودقيقة جدا) أو شرائط اختبار المياه (أرخص ودقيقة إلى حد ما، الشكل 3.14).

    أهم الاختبارات التي يجب إجراؤها أسبوعيا هي الأس الهيدروجيني والنترات وصلابة الكربونات ودرجة حرارة الماء، لأن هذه النتائج ستشير إلى ما إذا كان النظام في التوازن. وينبغي تسجيل النتائج كل أسبوع في سجل مخصص لذلك يمكن رصد الاتجاهات والتغيرات خلال مواسم النمو. كما أن اختبار الأمونيا والنتريت مفيد للغاية من أجل تشخيص المشاكل في الوحدة، لا سيما في الوحدات الجديدة أو إذا كانت الزيادة في معدل وفيات الأسماك تثير مخاوف بشأن السمية في نظام مستمر. وعلى الرغم من أنها ليست ضرورية للرصد الأسبوعي في الوحدات المنشأة، إلا أنها يمكن أن توفر مؤشرات قوية جدا عن مدى نجاح البكتيريا في تحويل نفايات الأسماك وصحة المرشح الحيوي. اختبار الأمونيا والنترات هو الإجراء الأول إذا لوحظت أي مشاكل مع الأسماك أو النباتات.

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *

  6. العمل ضمن نطاق التسامح لكل كائن حي

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Food and Agriculture Organization of the United Nations

    الرسم غير متاح في هذه النسخة المنقولة؛ راجع الإصدار الأصلي.

    وكما نوقش في الفصل الثاني، فإن علم الأحياء المائية هو في المقام الأول حول تحقيق التوازن بين النظام الإيكولوجي لثلاث مجموعات من الكائنات الحية: الأسماك والنباتات والبكتيريا (الشكل 3.2). كل كائن حي في وحدة أكوابونك لديه نطاق التسامح محددة لكل معلمة من نوعية المياه (الجدول 3.1). و نطاقات التسامح متشابهة نسبيا بالنسبة لل كائنات الثلاثة جميعها, و لكن هناك حاجة إلى حل وسط, و بالتالي فإن بعض الكائنات لن تعمل على مستواها الأمثل.

    الجدول 3.1
    التحمل العام لجودة المياه للأسماك (الماء الدافئ أو البارد)، والنباتات المائية والبكتيريا النتريفيجة

    و يوضح الجدول 3-2 الحل الوسط المثالي لل أكوابونيات المائية اللازمة لل بارامترات الرئيسية لجودة المياه. أهم معلمتين لتحقيق التوازن هما الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة. فمن المستحسن أن يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني عند مستوى للخطر من 6-7، أو الحمضية قليلا.

    الجدول 3.2

    ######## المعلمات المثالية لأكوابونيكش حل وسط بين الكائنات الثلاثة

    تتراوح درجة الحرارة العامة بين 18 و30 درجة مئوية، وينبغي إدارتها فيما يتعلق بالأنواع المستهدفة من الأسماك أو النباتات المزروعة؛ وتزدهر البكتيريا في جميع أنحاء هذا النطاق. من المهم اختيار أزواج مناسبة من الأسماك والأنواع النباتية التي تتطابق بشكل جيد مع الظروف البيئية. يصف الفصل 7 والتذييل 1 درجات الحرارة المثلى للنمو للأسماك والنباتات الشائعة.

    والهدف العام هو الحفاظ على نظام بيئي صحي مع معايير نوعية المياه التي تلبي متطلبات زراعة الأسماك والخضروات والبكتيريا في وقت واحد. هناك مناسبات تحتاج فيها نوعية المياه إلى التلاعب بها بشكل فعال لتلبية هذه المعايير والحفاظ على عمل النظام بشكل صحيح.

    • المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *