Стале управління водними ресурсами в аквакультурі: глобальна перспектива

Аквакультура, або вирощування водних організмів, відіграє все більш важливу роль у задоволенні зростаючого світового попиту на морепродукти. Однак таке стрімке розширення створює значні проблеми, особливо щодо управління водними ресурсами. Сталі практики аквакультури мають вирішальне значення для мінімізації впливу на довкілля, забезпечення здоров'я та продуктивності вирощуваних видів, а також для гарантування довгострокової життєздатності галузі. Цей комплексний посібник розглядає ключові аспекти управління водними ресурсами в аквакультурі, висвітлюючи інноваційні рішення та сталі підходи, що застосовуються в усьому світі.

Розуміння важливості якості води в аквакультурі

Якість води має першорядне значення в аквакультурі. Водні організми дуже чутливі до свого середовища, і підтримання оптимальних параметрів води є необхідним для їхнього росту, здоров'я та виживання. Погана якість води може призвести до стресу, спалахів хвороб, зниження темпів росту і, врешті-решт, до економічних збитків для фермерів.

Ключові параметри якості води

В аквакультурних системах необхідно ефективно контролювати та управляти кількома критичними параметрами:

• Розчинений кисень (РК): Достатній рівень РК є вирішальним для дихання. Низький рівень РК може призвести до гіпоксії та смертності. Ідеальний діапазон РК залежить від виду, але загалом перевага надається рівням вище 5 мг/л.
• Температура: Температура впливає на швидкість метаболізму, ріст і розмноження. Підтримання оптимального температурного діапазону для цільового виду є життєво важливим. Наприклад, тиляпія добре почувається в тепліших водах (24-30°C), тоді як лосось потребує прохолодніших температур (8-16°C).
• pH: Рівень pH впливає на розчинність поживних речовин і токсичність певних сполук. Оптимальний діапазон pH для більшості аквакультурних видів становить від 6.5 до 8.5.
• Аміак (NH3): Аміак є токсичним продуктом метаболізму риб. Високі рівні аміаку можуть спричинити стрес та пошкодження зябер. Ефективна біофільтрація необхідна для перетворення аміаку в менш шкідливі форми, такі як нітрит і нітрат.
• Нітрит (NO2): Нітрит є ще однією токсичною азотною сполукою. Як і аміак, він повинен перетворюватися на нітрат шляхом нітрифікації.
• Нітрат (NO3): Нітрат є відносно нетоксичним, але у високих концентраціях може сприяти цвітінню водоростей.
• Солоність: Солоність має вирішальне значення для морської та солонуватоводної аквакультури. Підтримання відповідного рівня солоності є необхідним для осморегуляції та виживання.
• Мутність: Мутність, або прозорість води, впливає на проникнення світла і може впливати на ріст водоростей та водних рослин. Висока мутність також може подразнювати зябра риб.
• Лужність і твердість: Ці параметри впливають на буферну ємність води і можуть впливати на стабільність pH.

Виклики в управлінні водними ресурсами аквакультури

Аквакультурні господарства стикаються з різними проблемами, пов'язаними з управлінням водними ресурсами, що впливає як на навколишнє середовище, так і на сталість галузі.

Забруднення поживними речовинами

Інтенсивна аквакультура може призводити до накопичення у воді поживних речовин, зокрема азоту та фосфору. Ці речовини можуть сприяти евтрофікації, шкідливому цвітінню водоростей та виснаженню кисню в навколишніх водоймах. Це є значною проблемою для прибережних аквакультурних господарств, оскільки стік поживних речовин може пошкодити чутливі екосистеми, такі як коралові рифи та зарості морських трав. Прикладами територій, що зазнали значного впливу, є райони навколо інтенсивних креветкових ферм у Південно-Східній Азії (Таїланд, В'єтнам) та лососевих ферм у Чилі та Норвегії.

Спалахи хвороб

Погана якість води може послабити імунну систему водних тварин, роблячи їх більш вразливими до хвороб. Спалахи хвороб можуть призвести до значних економічних збитків для фермерів і можуть також вплинути на дикі популяції. Висока щільність посадки та недостатній водообмін можуть посилити передачу хвороб. Наприклад, вірус синдрому білих плям (WSSV) у вирощуванні креветок завдав значних економічних збитків у всьому світі.

Дефіцит води

У деяких регіонах дефіцит води є серйозним обмеженням для розвитку аквакультури. Конкуренція за водні ресурси між сільським господарством, промисловістю та споживанням людиною може обмежувати доступність води для аквакультури. Це особливо актуально для посушливих та напівпосушливих регіонів, таких як деякі частини Африки та Близького Сходу. В Індії, наприклад, надмірний забір підземних вод для аквакультури викликав занепокоєння щодо виснаження водних ресурсів у певних районах.

Регулювання скидання стічних вод

Дедалі суворіші екологічні норми змушують фермерів-аквакультурників мінімізувати вплив своєї діяльності на навколишнє середовище. Дотримання лімітів на скидання стічних вод вимагає інвестицій у технології очищення води та сталі практики управління. Європейський Союз, наприклад, має суворі правила щодо скидання забруднюючих речовин з аквакультурних об'єктів.

Інноваційні рішення для сталого управління водними ресурсами в аквакультурі

Для вирішення вищезазначених проблем аквакультурна галузь впроваджує низку інноваційних рішень, спрямованих на покращення якості води, зменшення впливу на довкілля та підвищення сталості.

Рециркуляційні аквакультурні системи (РАС)

РАС – це системи замкнутого циклу, які рециркулюють воду через низку процесів очищення. Ці системи зазвичай включають блоки механічної фільтрації, біофільтрації та дезінфекції. РАС мають низку переваг, зокрема зменшене споживання води, покращену біобезпеку та посилений екологічний контроль. Вони дозволяють вести інтенсивне виробництво на наземних об'єктах, мінімізуючи залежність від природних водних ресурсів. Технологія РАС використовується в усьому світі для виробництва різноманітних видів, включаючи лосося, форель, тиляпію та барамунді.

Біофлок технологія (БФТ)

БФТ – це стала система аквакультури, яка покладається на розвиток мікробних спільнот (біофлоків) для очищення стічних вод та забезпечення додаткового живлення для вирощуваних організмів. У системах БФТ органічні відходи перетворюються на біофлоки, які споживаються рибою або креветками. Це зменшує потребу у водообміні та зовнішніх кормових добавках. БФТ особливо добре підходить для вирощування креветок та виробництва тиляпії. Вона все частіше застосовується в Азії, Латинській Америці та Африці.

Інтегрована мультитрофічна аквакультура (ІМТА)

ІМТА передбачає вирощування кількох видів у безпосередній близькості, де відходи одного виду використовуються як ресурс для іншого. Наприклад, морські водорості можуть вирощуватися для поглинання поживних речовин, що виділяються рибними фермами, а молюски можуть фільтрувати зважені частки з води. ІМТА сприяє рециркуляції поживних речовин, зменшує вплив на довкілля та диверсифікує виробництво аквакультури. Ця практика застосовується в різних формах по всьому світу, включаючи інтегроване вирощування водоростей та молюсків у Китаї та інтегроване вирощування риби та водоростей у Канаді.

Штучні водно-болотні угіддя

Штучні водно-болотні угіддя – це інженерні екосистеми, призначені для очищення стічних вод. Вони можуть використовуватися для видалення поживних речовин, зважених твердих частинок та інших забруднювачів зі стічних вод аквакультури. Водно-болотні угіддя є природним і економічно ефективним підходом до очищення води, пропонуючи додаткові переваги, такі як створення середовища існування та секвестрація вуглецю. Вони широко використовуються в Європі та Північній Америці для очищення стічних вод з різних джерел, включаючи аквакультуру.

Озонування та УФ-дезінфекція

Озонування та ультрафіолетова (УФ) дезінфекція є ефективними методами знищення патогенів та покращення якості води в аквакультурних системах. Озон є потужним окислювачем, який може руйнувати бактерії, віруси та паразитів. УФ-дезінфекція використовує ультрафіолетове світло для інактивації мікроорганізмів. Ці технології зазвичай використовуються в РАС та інших інтенсивних системах аквакультури для підтримки біобезпеки.

Мембранна фільтрація

Технології мембранної фільтрації, такі як мікрофільтрація (МФ), ультрафільтрація (УФ) та зворотний осмос (ЗО), можуть використовуватися для видалення зважених твердих частинок, бактерій, вірусів та розчинених речовин з води в аквакультурі. ЗО особливо ефективний для видалення солей і може використовуватися для очищення солонуватої або морської води для прісноводної аквакультури. Ці технології стають все більш поширеними у великомасштабних РАС та інших інтенсивних аквакультурних господарствах.

Найкращі управлінські практики для управління водними ресурсами в аквакультурі

Впровадження найкращих управлінських практик (НУП) є важливим для забезпечення сталого управління водними ресурсами в аквакультурі. Ці практики охоплюють широкий спектр заходів, спрямованих на мінімізацію впливу на довкілля, оптимізацію використання ресурсів та сприяння відповідальному виробництву аквакультури.

Вибір місця розташування

Ретельний вибір місця розташування має вирішальне значення для мінімізації впливу аквакультурних господарств на навколишнє середовище. Місця слід обирати так, щоб уникнути чутливих середовищ існування, таких як водно-болотні угіддя, мангрові зарості та коралові рифи. Вони також повинні розташовуватися в районах з достатньою доступністю води та гарною якістю води. Належна оцінка ділянки включає аналіз типу ґрунту, характеру течії води та близькості до інших видів землекористування.

Щільність посадки

Підтримання належної щільності посадки є важливим для запобігання перенаселенню та зниження ризику спалахів хвороб. Надмірна щільність посадки може призвести до погіршення якості води, підвищення рівня стресу та зниження темпів росту. Щільність посадки слід коригувати залежно від виду, типу аквакультурної системи та умов якості води.

Управління кормами

Ефективне управління кормами є критично важливим для мінімізації відходів поживних речовин та зменшення впливу аквакультури на навколишнє середовище. Фермери повинні використовувати високоякісні корми, спеціально розроблені для цільового виду. Корм слід розподіляти ефективно, щоб мінімізувати втрати корму та накопичення нез'їденого корму. Автоматизовані системи годівлі можуть допомогти покращити використання корму та зменшити кількість відходів. Моніторинг коефіцієнтів конверсії корму (ККК) є вирішальним для оцінки ефективності годівлі.

Водообмін

Оптимізація інтенсивності водообміну важлива для підтримки якості води та видалення продуктів життєдіяльності. Однак надмірний водообмін може сприяти забрудненню поживними речовинами та дефіциту води. Інтенсивність водообміну слід коригувати залежно від виду, типу аквакультурної системи та умов якості води. У системах РАС та БФТ водообмін зводиться до мінімуму для збереження води та зменшення скидання відходів.

Очищення відходів

Впровадження ефективних систем очищення відходів є важливим для зменшення впливу аквакультури на навколишнє середовище. Варіанти очищення відходів включають седиментацію, фільтрацію, штучні водно-болотні угіддя та біофільтрацію. Вибір технології очищення відходів залежатиме від розміру та типу аквакультурного господарства, а також від місцевих екологічних норм.

Заходи біобезпеки

Впровадження суворих заходів біобезпеки є критично важливим для запобігання занесенню та поширенню хвороб. Заходи біобезпеки включають дезінфекцію обладнання, карантин нових тварин та моніторинг якості води. Впровадження надійного плану біобезпеки може допомогти мінімізувати ризик спалахів хвороб та зменшити економічні збитки.

Моніторинг та ведення обліку

Регулярний моніторинг параметрів якості води є важливим для виявлення та вирішення потенційних проблем. Фермери повинні контролювати РК, температуру, pH, аміак, нітрити, нітрати та інші відповідні параметри. Детальне ведення обліку також важливе для відстеження тенденцій якості води та оцінки ефективності управлінських практик. Аналіз даних може допомогти визначити сфери для вдосконалення та оптимізувати роботу аквакультурних господарств.

Світові приклади сталого управління водними ресурсами в аквакультурі

Кілька країн та регіонів впровадили успішні стратегії управління водними ресурсами в аквакультурі, які можуть слугувати моделями для інших.

Норвегія

Норвегія є провідним виробником вирощуваного лосося і впровадила суворі екологічні норми для мінімізації впливу аквакультури на морське середовище. Норвезькі лососеві ферми зобов'язані контролювати та звітувати про свої викиди поживних речовин, а також впроваджувати заходи для зниження ризику спалахів хвороб. Країна також активно інвестує в дослідження та розробки для вдосконалення технологій аквакультури та її сталості.

Чилі

Чилі є ще одним великим виробником вирощуваного лосося, але країна зіткнулася з проблемами, пов'язаними зі спалахами хвороб та впливом на навколишнє середовище. Уряд Чилі ввів суворіші правила щодо щільності посадки та якості води для підвищення сталості лососевої галузі. Також докладаються зусилля для диверсифікації виробництва аквакультури та просування використання систем ІМТА.

В'єтнам

В'єтнам є великим виробником креветок і запровадив БФТ та інші сталі практики аквакультури для зменшення впливу вирощування креветок на навколишнє середовище. Уряд В'єтнаму також ввів норми для контролю за використанням антибіотиків та інших хімічних речовин в аквакультурі.

Китай

Китай є найбільшим у світі виробником продукції аквакультури і має різноманітні аквакультурні системи. Уряд Китаю сприяє використанню систем РАС та ІМТА для підвищення сталості виробництва аквакультури. Також докладаються зусилля для зменшення скидання забруднюючих речовин з аквакультурних об'єктів.

Канада

Канада впровадила суворі правила щодо аквакультури для захисту свого морського середовища. Канадські аквакультурні ферми зобов'язані контролювати та звітувати про свій вплив на навколишнє середовище, а також вживати заходів для зниження ризику спалахів хвороб. Країна також інвестує в дослідження та розробки для вдосконалення технологій аквакультури та її сталості.

Майбутнє управління водними ресурсами в аквакультурі

Майбутнє управління водними ресурсами в аквакультурі залежатиме від подальшого впровадження сталих практик та розвитку інноваційних технологій. Ключові тенденції та напрямки включають:

• Збільшення використання систем РАС та БФТ: Ці технології пропонують значні переваги з точки зору збереження води, очищення відходів та біобезпеки.
• Розробка більш ефективних кормів: Тривають дослідження з розробки кормів, які краще засвоюються та утворюють менше відходів.
• Вдосконалені стратегії управління хворобами: Розробляються нові вакцини та інші заходи профілактики хвороб для зниження ризику їх спалахів.
• Ширше використання аналітики даних та штучного інтелекту: Аналітика даних може використовуватися для оптимізації управління якістю води, а також для прогнозування та запобігання спалахам хвороб.
• Посилення співпраці між дослідниками, промисловістю та урядом: Співпраця є важливою для розробки та впровадження сталих практик аквакультури.

Висновок

Стале управління водними ресурсами в аквакультурі є важливим для забезпечення довгострокової життєздатності аквакультурної галузі та для захисту навколишнього середовища. Впроваджуючи інноваційні рішення та найкращі управлінські практики, фермери-аквакультурники можуть мінімізувати свій вплив на довкілля, оптимізувати використання ресурсів та виробляти високоякісні морепродукти у сталий спосіб. Оскільки світовий попит на морепродукти продовжує зростати, сталі практики аквакультури ставатимуть все більш важливими для задоволення цього попиту, зберігаючи при цьому здоров'я нашої планети.