Capacidade de remoção de nutrientes e da carga orgânica da água de cultivo intensivo de camarão marinho por meio de tanques de sedimentação estáticos com e sem a presença da grama halófita Spartina alterniflora Loisel

Abstract

A alteração da qualidade da água dos cultivos de camarão ao longo do período de engorda pode propiciar condições desfavoráveis para o desenvolvimento, ou mesmo patologias aos animais, devido à elevação das concentrações de compostos nitrogenados e fosfatados, matéria orgânica em suspensão e dissolvida, além da acumulação de micro-organismos. A legislação ambiental brasileira prevê que os empreendimentos da carcinocultura na zona costeira possuam sistemas de sedimentação, opção tecnológica simples e de baixo custo, para manutenção da qualidade da água de cultivos e controle de efluentes. Sistemas de tratamento de água com plantas enraizadas podem ser integrados a sistemas de sedimentação para uma maior eficiência da depuração e geração de subprodutos a partir de efluentes. Este trabalho avaliou a capacidade de remoção de nutrientes e da carga orgânica da água de um cultivo intensivo de camarão marinho Litopenaeus vannamei por meio de Tanques de Sedimentação Estáticos com (TSEV) e sem (TSE) a presença de balsas flutuantes com a grama halófita Spartina alterniflora Loisel. Três tanques idênticos de cada tipo foram operados. Entre fevereiro- março 2012, foram realizados 3 ciclos de incubações consecutivas (C1, C2 e C3) de 500 L de água salina do cultivo de camarão. Durante cada incubação, foram realizadas análises da água em 4 diferentes tempos de retenção (0, 24, 48 e 72 horas) para quantificação dos teores de nitrogênio amoniacal total (NAT), nitrito, nitrato e fosfato, além da carga orgânica, estimada pelo material particulado em suspensão (MPS) e teor de clorofila a. A variação temporal dos sistemas de tratamento entre ciclos e tempos de retenção dos nutrientes, da carga orgânica e de parâmetros físico-químicos monitorados foi analisada através de Análises de Variância. C1 apresentou maior carga orgânica inicial na água (médias TSE e TSEV; MPS = 212-273 mg/L, clorofila a = 372-469 μg/L) e uma rápida regeneração do fosfato nos dois tipos de tanques (aumento médio de 1376% após 72h), que foi associada à remoção do MPS e clorofila a da coluna d'água e mineralização/dessorção do fósforo no material sedimentado junto ao fundo. Sob menores cargas orgânicas médias (MPS < 182 mg/L, clorofila a < 186 μg/L), C2 e C3 apresentaram taxas de remoção média para o fosfato de até 18%. Foi detectada uma correlação significativa negativa entre os teores de nitrato e de nitrito (correlação de Spearman r-s = -0,46). Em C3, a concentração média do nitrato caiu continuamente e a vii de nitrito aumentou continuamente ao longo das 72 h de retenção atingindo, respectivamente, uma remoção de 31% e um enriquecimento de 251% dos teores na água. Tanto o processo de desnitrificação do nitrato como de nitrificação (conversão da amônia a nitrito) parecem estar envolvidos na variação temporal destes nutrientes. Em todos os ciclos de incubação, as concentrações de nitrato em TSEV foram de 8-19% menores do que em TSE, possivelmente devido à comunidade perifítica aderida às raízes de S. alterniflora. Os valores médios de NAT flutuaram diariamente em todos os ciclos de incubação, mas foram menores do que 15 μg/L, aspecto comum em sistemas de cultivo com biofloco onde ocorrem altas taxas de absorção de amônio por bactérias e pelo fitoplâncton. Ambos os tanques de sedimentação testados proporcionaram diminuição da carga orgânica, tornando a água com características mais próximas às exigidas pelas normas ambientais e possibilitariam a minimização dos impactos a ambientes aquáticos no entorno de empreendimentos da carcinocultura. Os resultados encontrados neste trabalho demonstram que a capacidade de remoção ou liberação de compostos da água oriunda de viveiros de carcinocultura intensiva por sistemas de tratamento estático pode variar em função das características da água do cultivo. A ocorrência de poucas diferenças no tratamento da carga orgânica e nutrientes entre TSE e TSEV foi atribuída ao crescimento depauperado de S. alterniflora, sendo necessárias mais pesquisas no desenvolvimento de estruturas de suporte flutuante e da aclimatação desta halófita à hidroponia.

Changes in water quality in ponds throughout growth period may provide unfavorable conditions for shrimp's development or cause pathologies due to high concentrations of nitrogen and phosphorus compounds, solid or dissolved organic matter and the accumulation of micro-organisms. micro-organismos. The brazilian environmental laws foresees that the shrimp farming in the coastal zone have sedimentation systems, a simple low cost technological option, to maintain the water quality of the ponds and to control the effluent. Water treatment systems with rooted plants can be integrated to sedimentation systems to enhance purification efficiency and to generate by-products from the effluents. This study evaluated the ability to remove nutrients and organic load of the water from intensive culture of the marine shrimp cultivation of marine shrimp Litopenaeus vannamei through Static Sedimentation Tanks with (“TSEV”) and without (“TSE”) floating rafts with the halophytic grass Spartina alterniflora Loisel. Three identical tanks were operated for each type of tank. Between February-March 2012, three consecutive cycles of incubations (C1, C2 and C3) were performed and each tank received 500 L of saline water from a shrimp pond at the beginning of each cycle. In each incubation, water samples were obtained at 4 different retention times (0, 24, 48 and 72 hours) and the levels of total ammonia nitrogen (TAN), nitrite, nitrate and phosphate quantified. Furthermore, organic load was estimated by suspended particulate matter (SPM) and chlorophyll a. The temporal variation of the treatment systems among cycles and retention times concerning nutrients, organic load and monitored physical-chemical parameters were analyzed using Analysis of Variance. C1 water showed the highest initial organic load (averages of TSE and TSEV; SPM = 212-273 mg/L, chlorophyll a = 372-469 μg/L) and rapid regeneration of phosphate in both types of tanks (global average increased 1376% after 72h), which was associated with the water column removal of SPM and chlorophyll a and mineralization/desorption of phosphorus from particles settled over the tank bottom. ix Under reduced averages of organic load (SPM < 182 mg/L, chlorophyll a < 186 μg/L), C2 and C3 reached average removal rates of up to 18% for phosphate. A significant negative correlation (Spearman correlation r-s = -0.46) between individual concentrations of nitrate and nitrite was found. At C3, continuous decreasing and increasing average values of nitrate and nitrite were found throughout the 72 h of retention time, respectively, and rates of 31% removal and 251% enrichment were quantified in the water. Both the denitrification of nitrate and nitrification (conversion of ammonia to nitrite) seem to be involved in the temporal variation of these nutrients. In all incubation cycles, the concentration of nitrate in TSEV were 8-19% lower than in TSE, possibly due to periphyton community adhered to the roots of S. alterniflora. The average values of TAN fluctuated daily during in all incubation cycles but values were smaller than 15 μg/L. Similar low values are frequent in biofloc systems where high rates of absorption of the ammonia by bacteria and phytoplankton occur. Both types of sedimentation tanks decreased the organic load, making water characteristics more compatible with assigned environmental regulations and allowing the minimization of impacts to aquatic environments around the shrimp aquaculture enterprise. The results of this study demonstrated that the ability of static treatment systems to release or to remove compounds from water of intensive shrimp ponds may vary according to the standing water characteristics. The occurrence of few differences in the treatment of organic load and nutrients between TSE and TSEV was attributed to the depleted growth of S. alterniflora. More research is necessary to develop floating support structures and successful acclimation of this halophyte to hydroponics.