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El criadero de peces de Texas utiliza desinfección ultravioleta hidroóptica para el tratamiento de algas doradas tóxicas
Se estima que los costos relacionados con la floración Especies de Algas Dañinas (HAB por sus siglas en Inglés), un pequeño subconjunto de especies de algas que producen toxinas y / o floración en exceso, que producen p{erdidas estimadas de US $ 82 millones anuales debido a las pérdidas de ingresos de la pesca, disminución de las oportunidades recreativas y de turismo, costos de salud pública, y gastos de monitoreo y gestión.
Todos los estados costeros de los Estados Unidos han experimentado eventos HAB. Sin embargo, durante más de 30 años, las muertes de peces asociadas con la especie HAB Prymnesium parvum (P. parvum) han aumentado en las aguas interiores de Texas y otras partes de los Estados Unidos (Sager et al., 2008).
Algas doradas en aguas de Texas.
En el 2001, las muertes de peces por P. parvum (también conocido como alga dorada / GA) comenzaron a causar estragos en las aguas de Texas, afectando a numerosos cuerpos de agua estatales e impactando negativamente en la pesca, la acuicultura y las economías locales (Southard et al., 2010).
La producción de peces en el Departamento de Parques y Vida Silvestre de Texas (TPWD, por sus siglas en inglés) en Dundee Fish Hatchery fue afectada adversamente por la muerte masiva de peces de GA y la fuente de agua para dos criaderos de agua dulce de TPWD (Dundee y Possum Kingdom) fue problemática para la crianza de peces y la producción de alevines.
Desde el 2003 hasta el 2007, el TPWD gastó más de $ 2 millones en fondos de subsidios estatales y federales para apoyar los esfuerzos de investigación internos y externos destinados a comprender y controlar las floraciones tóxicas de algas doradas (Southard et al., 2010). El TPWD investigó varios tratamientos de control para ayudar en el desarrollo de estrategias de manejo que permiten la producción de peces y previenen la propagación del alga en criaderos no afectados y cuerpos de agua estatales.
Para el tratamiento de agua de estanque, se revisaron el control de GA con sulfato de amonio, algicidas que contienen cobre y permanganato de potasio. Para los sistemas de cultivo intensivo de agua de la planta de incubación entrante, la luz ultravioleta (UV) a baja presión a 193-220 mJ / cm2 o ozono a 0.4-1.2 mg / L durante seis minutos destruyó P. parvum y redujo (o eliminó) la ictotoxicidad (Barkoh et al., 2010).
Se determinó que una combinación de tratamiento con UV y ozono proporcionará los mejores resultados; sin embargo, los tratamientos exitosos dependen de la dosis relativa a la densidad de células GA y la concentración de toxinas (Barkoh et al. 2010).
En 2012, el TPWD implementó el tratamiento con ozono para el control de P. parvum en el criadero de peces Possum Kingdom. Aunque fue efectivo en el control de las AD, fue necesario un gran cuidado para eliminar el ozono residual de la corriente tratada para garantizar que no haya impacto en los peces.
Prueba a escala de banco de HOD UV para el manejo de la floración tóxica del alga dorada
Después de conocer la novedosa tecnología de presión media ultravioleta Hydro-Optic ™ (HOD UV) de Atlantium Technologies en 2018, TPWD realizó una prueba a escala de banco el 8 de agosto de 2018, utilizando un aparato de haz colimado (CBA) y cultivo de P. parvum cultivado en el laboratorio. Determinar las dosis efectivas de UV para eliminar las células GA y la toxicidad.
Estos ensayos fueron seguidos por un estudio piloto del 5 al 6 de diciembre de 2018, en el criadero de peces de Dundee State para evaluar la eficacia de la tecnología UV HOD para el manejo in situ de AD tóxicas. El objetivo del estudio fue determinar la dosis de UV HOD aproximada necesaria para eliminar las células de AD y manejar efectivamente la toxicidad durante los episodios de HAB tóxicos.
Atlantium suministró un sistema piloto HOD UV montado en el remolque para acomodar un caudal de 23 gpm (5.2 m3 / hr). El sistema piloto fue diseñado para tratar el agua con valores de transmitancia UV (UVT) tan bajos como 70% de UVT y se instaló en Dundee Fish Hatchery Pond # 10, donde había niveles elevados de GA a principios de diciembre de 2018.
Los parámetros básicos de calidad del agua, como el oxígeno disuelto (OD), el pH, la salinidad y la temperatura, se tomaron del estanque tóxico antes de la prueba cada día y se determinó que no son factores y son seguros para los alevines de FHM (consulte la Tabla 1).
La tecnología HOD UV se evaluó utilizando diferentes dosis que van desde aproximadamente 60 mJ / cm2 (típico para el tratamiento con veliger cussel mussel) hasta 484 mJ / cm2. Se realizaron estudios incrementales en tasas de dosis de aproximadamente 60, 120, 240, 360 y 480 mJ / cm2 (y algunos niveles entre ellos) para dos ensayos realizados en el sitio.
Al inicio del estudio, se evaluó el agua no tratada para garantizar que las células de AD y los niveles de alta toxicidad (?25 unidades ictiotóxicas / ITU) estuvieran presentes. Los controles se utilizaron para asegurar que la solución de agua de dilución y / o cofactor no contribuyera a la mortalidad en los bioensayos.
El bioensayo se adaptó de acuicultores israelíes que detectaron niveles de toxicidad letales (muestra de agua en sí misma) y sub-letales (mediante la adición de cofactor y muestra diluida más cofactor) (Ulitzer y Shilo, 1964). Los organismos de prueba suelen ser crías de Fathead Minnow (FHM) de siete a 10 días de nacidos, que son organismos comúnmente utilizados para detectar la toxicidad acuática.
El bioensayo se realiza a 28 ° C, la temperatura a la que las toxinas de AD son más activas. El ensayo biológico se realiza durante dos horas para generar un resultado rápido que supervise los estanques de los criaderos para detectar una toxicidad inminente, de modo que se pueda llevar a cabo una mitigación para prevenir la mortalidad de los peces (Southard y Fries, 2005).
El TPWD revisó la mortalidad de las crías de FHM para todos los niveles de tratamiento con UV HOD a las dos horas utilizando el bioensayo estándar (muestra sin diluir, muestra sin diluir + cofactor, 1/5 de dilución + cofactor) para determinar las ITU. Los niveles de toxicidad también se evaluaron como porcentaje de mortalidad de crías de FHM en muestras sin diluir a las seis horas y 24 horas después del tratamiento.
Se calcularon los recuentos celulares utilizando un hemacitómetro pre y post-tratamiento con UV HOD para determinar la eficacia en la destrucción de células GA. Para todas las dosis de HOD UV probadas (aproximadamente 60-484 mJ / cm2), se eliminaron las células GA en todos los ensayos (ver la Figura 1). La tasa de dosis UV de HOD (60 mJ / cm2) comúnmente utilizada para inactivar los veligres de mejillón cebra y quagga también fue efectiva en la destrucción de GA (Pucherelli y Claudi, 2017).
Esta tasa de dosis sería útil para eliminar tanto las células de AD como los posibles veligres de dreissenid de las aguas de origen de los criaderos cuando no se producen floraciones tóxicas de AD.
La dosis HOD UV de 240 mJ / cm2 fue necesaria para reducir significativamente las condiciones altamente tóxicas (?25 UIT) a niveles aceptables (<5 UIT) y 484 mJ / cm2 fue efectiva para desintoxicar completamente (0 UIT) el agua tóxica del estanque GA (ver Figura 2). Esta dosis UV se correlaciona con el nivel determinado para eliminar los niveles de toxicidad aguda (dos horas después del tratamiento) en la prueba de aparatos de haz colimado (CBA) realizada el 8 de agosto de 2018. La prueba de CBA mostró que una dosis HOD UV de 200 mJ / cm2 fue posible Para desintoxicar los cultivos de P. parvum cultivados en el laboratorio.
El TPWD también evaluó el porcentaje de mortalidad de la muestra sin diluir por sí sola a las seis horas (Figura 3) y 24 horas después del tratamiento (Figura 4) para asegurar que el agua tratada no posea ningún nivel de toxina subaguda. Tanto para las seis como para las 24 horas posteriores al tratamiento, las dosis de HOD UV de aproximadamente 240 mJ / cm2 y mayores se consideraron seguras y no tóxicas para las crías de alevines FHM.
Para todas las dosis de HOD UV probadas (aproximadamente 60-484 mJ / cm2), las células GA se eliminaron en ambos ensayos. La tasa de dosis UV de HOD (60 mJ / cm2) utilizada comúnmente para inactivar los veligres de mejillón cebra y quagga también fue efectiva en la destrucción de AD.
Una dosis HOD UV de 240 mJ / cm2 redujo significativamente el agua altamente tóxica (?25 ITU) a niveles aceptables (<5 ITU). Se necesitaron aproximadamente 484 mJ / cm2 para desintoxicar completamente el agua tóxica del estanque GA (0 ITU) después de dos horas después del tratamiento. La mortalidad cero se produjo a las seis y 24 horas después del tratamiento en muestras tratadas sin diluir a dosis de UV HOD ?240 mJ / cm2.
Este nivel de dosis de UV se correlaciona con los niveles determinados en las pruebas de aparatos de haz colimado (CBA) realizadas el 8 de agosto de 2018, antes del estudio piloto HOD UV (5-6 de diciembre de 2018). La prueba de CBA mostró que una dosis de HOD UV de 200 mJ / cm2 podía desintoxicar los cultivos de P. parvum cultivados en el laboratorio.
Solución de desinfección respetuosa con el medio ambiente.
El estudio piloto demostró la capacidad de la tecnología HOD UV para abordar los GA HAB. Una tasa de dosis UV de HOD de aproximadamente 240 mJ / cm2 eliminó la toxicidad de GA durante los episodios tóxicos, mientras que las dosis más bajas, aproximadamente 60 mJ / cm2, eliminaron las células GA.
A diferencia del tratamiento con ozono que requiere mucho cuidado para eliminar el ozono residual de la corriente tratada para garantizar que no haya impacto en los peces, el tratamiento UV no produce un desinfectante residual. Como resultado, el HOD UV no tendrá un impacto perjudicial en los peces dentro del rango de dosis probado.
Como proceso físico, HOD UV no tiene las limitaciones inherentes de ingeniería, instalación y operación del ozono. El ozono está plagado de problemas de desgasificación que afectan negativamente la salud del personal operativo y requieren una mano de obra excesiva para operar el sistema. Además, el ozono requiere un alto costo de inversión en la construcción y el capital en comparación con el HOD UV.
Las instalaciones pesqueras interesadas en el tratamiento de HAB tóxicos se beneficiarán de la evaluación de la tecnología HOD UV como una solución de desinfección probada, no química y respetuosa con el medio ambiente.
