panorama - da - aquicultura - qualidade - de - gua - parte - 2

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(Parte 1 de 3)

Panorama da AQÜICULTURA, março/abril, 1998

Por Fernando Kubitza, especialista em Nutrição e Produção de Peixes, mestre em Agronomia pela ESALQ – USP e Ph.D em aqüicultura pela Auburn University - Alabama, USA. Atualmente ocupa o cargo de Coordenador do Departamento de

Pesquisa e Desenvolvimento do Projeto Pacu/Agropeixe.

Qualidade da Água na Produção de Peixes - Parte I

NE - Devido a sua extensão, a Panorama da AQÜICULTURA está publicando em três partes consecutivas a íntegra desse artigo. Nesta edição publicamos a segunda parte.

· O metabolismo do fitoplâncton · Componentes e funcionamento do sistema tampão bicarbonato-carbonato · Monitoramento da qualidade da água

· Correção da qualidade da água

· Origem e reciclagem dos resíduos orgânicos e metabólitos · Qualidade do alimento e qualidade da água

6. O metabolismo do fitoplâncton

O plâncton é composto por organismos animais (zooplâncton) e vegetais (fitoplâncton). Por hora serão destacados os aspectos metabólicos relacionados ao fitoplâncton, componente do plâncton geralmente presente em maior biomassa nos ecossistemas aquaculturais. Exemplos de organismos do fitoplâncton são as algas verdes, as cianofíceas ou “blue-greens” e as diatomáceas, entre outras. Referências ao zooplâncton serão feitas oportunamente.

6.1. Fotossíntese e respiração. O crescimento da biomassa planctônica depende dos processos fotossintéticos do fitoplâncton. A fotossíntese é um processo de produção de material orgânico e ocorre na presença de gás carbônico, água e nutrientes orgânicos, pigmentos (clorofila) e radiação solar. A fotossíntese gera substratos e energia para os processos metabólicos vitais (crescimento e reprodução) do fitoplâncton. A liberação da energia contida nos compostos orgânicos é processada durante a respiração do fitoplâncton.

Protoplasma do Fitoplâncton

106 CO2 + 16 NO3- + HPO4= + 122 H2O + 18 H+ + micronutrientes + energia

FOTOSSÍNTESE ↓↑ RESPIRAÇÃO (C106 H263 O110 N16 P1) + 138 O2

A fotossíntese é a fonte primária de energia, gerando material orgânico que serve como alimento básico da cadeia alimentar nos ecossistemas aquaculturais. Através da fotossíntese, o fitoplâncton produz de 50 a 95% do oxigênio nos sistemas aquaculturais. No entanto, o plâncton chega a consumir cerca de 50 a 80% do oxigênio dissolvido em processos respiratórios (Tabela 4). Um equilíbrio entre fotossíntese e respiração é pré-requisito para a manutenção de uma constante composição química da água. Quando a fotossíntese supera a respiração por períodos prolongados pode ocorrer uma sobrecarga de material orgânico no sistema. Quando a respiração excede a fotossíntese, ocorrerá um balanço negativo nos níveis de oxigênio dissolvido no sistema.

Tabela 4. Processos relacionados à entrada e saída de oxigênio nos

Fonte: Boyd e Lichtkoppler (1985) sistemas aquaculturais.

6.2. Morte súbita do fitoplâncton. Beneficiado pela presença de macro e micronutrientes (provenientes de adubações e da reciclagem dos resíduos orgânicos), o fitoplâncton se desenvolve rapidamente. Atingida uma biomassa crítica, o fitoplâncton entra num processo de senescência e morte (“die-offs”) parcial ou total. O “die-off” ou morte súbita do fitoplâncton é uma importante fonte de resíduos orgânicos em sistemas aquaculturais. Tais resíduos serão reciclados em processos biológicos às custas do consumo de oxigênio e simultânea geração de diversos metabólitos tóxicos aos peixes, como a amônia, o nitrito e o gás carbônico.

7. Componentes e funcionamento do sistema tampão (“Buffer”) da água

Processos biológicos como a respiração e a fotossíntese injetam e removem, diariamente, grandes quantidades de oxigênio e gás carbônico nos sistemas aquaculturais. Devido à reação ácida do gás carbônico na água, esta pode apresentar flutuações diárias nos valores de pH. Valores extremos de pH prejudicam o crescimento e a reprodução dos peixes e, até mesmo, podem causar mortalidade massiva nos sistemas aquaculturais, principalmente durante as fases de larvicultura. O pH também regula a toxidez de metabólitos como a amônia e o gás sulfídrico. A função maior do sistema tampão é minimizar as flutuações diárias no pH, garantindo uma maior estabilidade química da água nos sistemas aquaculturais.

7.1. O funcionamento do sistema tampão bicarbonato-carbonato. A fotossíntese e a respiração do plâncton podem causar profundas alterações químicas na água. A função maior do sistema tampão bicarbonato- carbonato é atenuar estas alterações.

Fotossíntese - A remoção massiva de CO2 do sistema durante períodos de intensa atividade fotossintética tende a deslocar o equilíbrio

CO2 - HCO3- - CO3=, resultando em aumento na dissociação do íon HCO3- para gerar mais CO2 e CO3=, como ilustrado:

Para manter o equilíbrio com o bicarbonato, os íons CO3= se dissociam, gerando um íon HCO3- e uma hidroxila (OH-). Como são necessários a dissociação de 2 íons HCO3- para formar mais

CO2 e CO3= e a dissociação do CO3= gera apenas um íon HCO3-, o bicarbonato é, pouco a pouco, exaurido do sistema.

Íons CO3= e OH- se acumulam no sistema, resultando numa progressiva elevação no pH da água. O CO2 livre deixa de ser detectado no sistema quando o pH atinge o valor de 8,3. A extinção de íons HCO3- livres ocorre à pH 10,3. Valores de pH acima de 10 podem ser freqüentemente observados ao final da tarde, em viveiros com uma densa população planctônica e água de baixo poder tampão (baixa alcalinidade total).

A presença de íons Ca2+ e Mg2+ livres na água (componentes maiores da dureza total) é de fundamental importância ao funcionamento do sistema tampão. Estes íons ajudam na imobilização dos íons

CO3=, formando compostos menos solúveis, como os precipitados de CaCO3 e MgCO3. Deste modo, menos íons CO3= estarão livres na água para se dissociar em HCO3- e OH- atenuando a elevação do pH da água, mesmo em períodos de intensa atividade fotossintética.

Respiração - Durante o período noturno (ausência de fotossíntese) o processo se inverte. A respiração planctônica e dos peixes remove oxigênio e injeta uma considerável carga de CO2 no sistema.

[H+].[HCO3-]
= K1 = 10-6,35 [CO2]

CO2 + H2O = H+ + HCO3- (pK1= 6,35)

Quando a concentração de CO2 aumenta, o equilíbrio entre

CO2 e HCO3- é mantido graças ao aumento na concentração de íons H+, ou seja, uma redução no pH do sistema. Isto explica a relação inversa entre pH e concentração de CO2 na água. O aumento na concentração de CO2 resulta em liberação de íons H+, causando uma redução no pH da água.

Em águas com um sistema tampão funcional, o aumento na concentração de íons H+ é compensado pela solubilização do CaCO3 e MgCO3 precipitados, principais reservas de CO3= no sistema. Os íons CO3= livres na água vão se dissociar, gerando HCO3- e OH-. Tanto o HCO3- como a OH- irão neutralizar os íons H+ gerados pela constante entrada e dissociação do CO2 no sistema. Desta forma o

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Publicações Técnicas

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Principais Parasitoses e Doenças dos Peixes Cultivados de Fernando Kubitza

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Manejo de Sistemas de Pesca Recreativa de Fernando Kubitza

Cultivo de Peixes em Tanques Rede de Eduardo Ono

Pedidos pelo telefone/fax (067) 725-7013

Preço: R$ 15,0 (cada) sistema tampão não apenas atenua a queda no pH, mas também evita um aumento excessivo na concentração de CO2 na água durante o período noturno. A variação no ciclo diário do pH da água em vivei- ros é ilustrada na figura 1. A água em viveiros com alta alcalinidade apresenta menor variação no pH comparada com águas de baixa alcalinidade total.

Figura 1 - Variação diária do pH da água em viveiros com alta e baixa alcalinidade total.

Baixa alcalinidade Alta alcalinidade

7.2. Outras funções do sistema tampão. Outra importante função do sistema tampão bicarbonatocarbonato é liberar

CO2 para os processos fotossintéticos. Águas com reduzida alcalinidade (baixo poder tampão) são normalmente pouco produtivas, principalmente devido a limitação na disponibilidade de CO2 para suporte de intensa atividade fotossintética. A calagem de viveiros é prática bastante utilizada para elevar a alcalinidade, reforçando o sistema tampão da água. A calagem, à medida em que contribui com o aumento nas reservas de bicarbonato e carbonatos nos sistemas aquaculturais, servirá como fonte de CO2 aos processos fotossintéticos, ao mesmo tempo em que, durante o período noturno, removerá o excesso de CO2 devido aos processos respiratórios. Maiores detalhes sobre a calagem de tanques e viveiros serão apresentados oportunamente.

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8. Monitoramento da qualidade da água

8.1. Perfil de qualidade da água de abastecimento. O piscicultor deve conhecer com exatidão o perfil da água de abastecimento dos tanques, viveiros e laboratórios em sua propriedade. O perfil de qualidade de algumas fontes de água para piscicultura foi apresentado anteriormente no item 3 (publicado na edição anterior). Dentre os diversos parâmetros que devem ser conhecidos destacamos: a) perfil anual de temperatura da fonte de água; b) os valores de pH, alcalinidade e dureza total; c) as concentrações de gases dissolvidos, como o oxigênio e o gás carbônico; d) os níveis de metabólitos tóxicos como a amônia e o nitrito; e) níveis de fósforo solúvel pode ser útil na recomendação de programas de adubação de tanque e viveiros para larvicultura e alevinagem.

8.2. Temperatura e oxigênio dissolvido. Devem ser monitorados diariamente em cada viveiro ou tanque de produção. Níveis máximos e mínimos de oxigênio dissolvido normalmente ocorrem, respectivamente, ao final da tarde e ao amanhecer em viveiros de baixa renovação de água. O monitoramento diário destes valores ajudam a prever a ocorrência de níveis críticos de oxigênio dissolvido, possibilitando a aplicação de aeração de emergência.

8.3. pH e amônia total. Medições semanais do pH e amônia devem ser feitas em viveiros e tanques com altos níveis de arraçoamento. Em tanques e viveiros de larvicultura estes parâmetros devem ser medidos duas vezes por semana, sempre ao final da tarde, horário em que os valores de pH mais elevados potenciam a ação tóxica da amônia (Tabela 5).

Medições adicionais dos valores de pH ao amanhecer são úteis para verificar a eficiência do sistema tampão da água. Diferenças maiores do que 2 unidades nos valores de pH ao amanhecer e ao final da tarde indicam uma condição de inadequado sistema tampão ou uma excessiva proliferação do fitoplâncton. Valores de amônia não ionizada acima de 0,2mg/l.. já são suficientes para induzir uma toxidez crônica levando a uma diminuição do crescimento e da tolerância dos peixes às doenças. Níveis de amônia entre 0,7 e 2,4mg/l.. podem ser letais para os peixes durante exposição por curto período.

8.4. Alcalinidade e dureza total. Devem ser monitorados mensalmente, principalmente em viveiros com excessiva infiltração onde ocorre uma diluição dos efeitos da calagem devido à necessidade de reposição de água. Valores de dureza e alcalinidade total acima de

30 mg CaCO3/l. são adequados para garantir um bom funcionamento do sistema tampão da água.

8.5. Gás carbônico. Os níveis de gás carbônico devem ser monitorados semanalmente nos tanques e viveiros intensivamente arraçoados e sempre que houver uma prevalência de baixos níveis de oxigênio dissolvido. Os níveis de gás carbônico são normalmente monitorados ao amanhecer, horário onde sua concentração é geralmente mais alta.

A saturação de CO2 na água gira em torno de 0,2 a 4 mg/l. (Tabela 3, publicada na edição 45). Quando a concentração de oxigênio dissol- vido é adequada, os peixes podem tolerar níveis de CO2 acima de 10 mg/l., valores comumente observados ao amanhecer em viveiros de alta produção. Concentrações de CO2 acima de 25mg/l. aliadas a uma baixa concentração de oxigênio dissolvido podem afetar sensivelmente o desempenho produtivo e, até mesmo, causar asfixia nos peixes.

8.6. Nitrito. A concentração de nitrito na água deve ser monitorada em tanques e viveiros recebendo altos níveis de arraçoamento e que apresentem elevada concentração de amônia total e baixos níveis de oxigênio dissolvido mesmo com o uso de aeração de emergência. Em água doce e em função da espécie, concentrações de nitrito de 0,7 a 200 mg/l. pode causar massiva mortandade de peixes. Exposição contínua a níveis subletais de nitrito (0,3 a 0,5mg/l.) pode causar redução no crescimento e na resistência dos peixes às doenças. Toxidez por nitrito pode ser identificada pela presença de metemoglobina (composto formado pela combinação do nitrito com a hemoglobina), que confere uma coloração marrom ao sangue, o que pode ser observado examinando as brânquias dos peixes. A toxidez por nitrito pode ser aliviada com o aumento na concentração de íons cloretos (Cl-) na água.

9. Correção da qualidade da água

As principais estratégias utilizadas para correção dos parâmetros de qualidade da água para fins de piscicultura, baseadas na praticidade e viabilidade econômica, serão discutidas a seguir.

9.1. Calagem. Em tanques e viveiros de baixo fluxo de água a calagem pode ser usada para correção do pH e melhoria do sistema tampão. Normalmente, águas com pH < 6,5 e baixa alcalinidade e dureza total devem receber calagem. A calagem corrige os valores de pH, reforça o sistema tampão formado por bicarbonatos, carbonatos e íons Ca2+ e Mg2+ e neutraliza a acidez de troca do solo do fundo dos viveiros. Águas com dureza e/ou alcalinidade total menores que 20 mg CaCO3/l. devem receber calagem. Materiais para calagem: os mesmos materiais usados na calagem em solos agrícolas podem ser usados em sistemas aquaculturais. Calcário agrícola: devido ao preço e à boa disponibilidade no mercado, o calcário agrícola é o material mais utilizado em calagem.

Composto por CaCO3, CaMg(CO3)2 ou uma mistura destes compostos, o calcário agrícola apresenta uma lenta reação na água (suave elevação do pH), sendo bastante seguro para aplicação em tanques e viveiros com peixes. Cal hidratada: o hidróxido de cálcio e/ou magnésio - CaMg(OH)4, também conhecido como cal hidratada ou cal de construção, tem sido bastante utilizado na calagem de tanques e viveiros. Deve-se evitar a aplicação de doses elevadas deste material em viveiros com peixes, devido à sua alta solubilidade e rápido efeito na elevação do pH da água. Normalmente, a cal hidratada é utilizada na calagem do fundo dos tanques e viveiros, funcionando simultaneamente, como medida profilática para eliminação de parasitos, bactérias e peixes indesejáveis que ficarem nas poças d’água após a drenagem. Em função da dose de cal hidratada aplicada, os valores do pH podem atingir níveis bastante elevados logo após o enchimento dos tanques e viveiros. Recomenda-se esperar 1 a 2 semanas até que os valores de pH retornem a níveis mais adequados e os peixes possam ser estocados. Cal virgem: todos os cuidados mencionados com o uso da cal hidratada servem para o uso da cal virgem. Adicionalmente,

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