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9.3.1 समाधान

Solubilisation जटिल कार्बनिक मछली अपशिष्ट रचना अणुओं के टूटने के होते हैं और ईओण खनिज जो पौधों को अवशोषित कर सकते हैं के रूप में पोषक तत्वों में बचा फ़ीड (Goddek एट अल. 2015; Somerville एट अल. 2014)। 2005; Turcios और Papenbrock 2014) और aquaponics में, solubilization मुख्य रूप से हेटरोट्रोफिक बैक्टीरिया (वैन रिजन 2013; चैप 6) द्वारा आयोजित किया जाता है जो अभी तक पूरी तरह से पहचान नहीं किया गया है (Goddek एट अल। 2015)। कुछ अध्ययनों ने इन बैक्टीरिया समुदायों की जटिलता को समझना शुरू कर दिया है (श्माउट्ज़ एट अल। 2017)। वर्तमान जलीय कृषि में, सबसे अधिक मनाया जाने वाला बैक्टीरिया rhizobium एसपी।, Flavobacterium एसपी।, Sphingobacterium एसपी।, Comamonas एसपी।, Acinetobacterium एसपी।, Aeromonas एसपी और स्यूडोमोनास एसपी। (मुंगुआ-फ्रैगोजो एट अल। 2015; सुगीता एट अल 2005)। एक्वापोनिक्स में बैक्टीरिया की प्रमुख भूमिका का एक उदाहरण फॉस्फोरस (पी) में अघुलनशील फाइटेट्स का परिवर्तन हो सकता है जो फाइटस के उत्पादन के माध्यम से पौधे के तेज के लिए उपलब्ध कराया जाता है जो विशेष रूप से γ-proteobacteria (Jorquera एट अल। 2008) में मौजूद हैं। (इस क्षेत्र में अधिक शोध करने की आवश्यकता है)। पी के अलावा अन्य पोषक तत्वों को ठोस के रूप में भी फंसे जा सकता है और सिस्टम से कीचड़ से निकाला जा सकता है। इस प्रकार एक्वापोनिक सिस्टम में पोषक तत्वों को पुन: इंजेक्ट करने के लिए यूएएसबी-ईजीएसबी रिएक्टरों के साथ इस कीचड़ को फिर से शुरू करने के लिए प्रयास किए जा रहे हैं (डेलाइड 2017; गोडडेक एट अल 2016; चैप 10))))। इसके अलावा, विभिन्न खनिजों को एक ही दर पर जारी नहीं किया जाता है, फ़ीड की संरचना पर निर्भर करता है (Leteliergordo एट अल। 2015), इस प्रकार एक्वापोनिक समाधान में उनकी एकाग्रता की अधिक जटिल निगरानी के लिए अग्रणी (सीराइट एट अल 1998)।

9.3.2 नाइट्रिफिकेशन

एक्वापोनिक सिस्टम में मुख्य नाइट्रोजन स्रोत मछली फ़ीड और इसमें प्रोटीन होता है (गोडडेक एट अल 2015; आरयू एट अल 2017; वोंगकिएव एट अल 2017; यिल्डिज़ एट अल 2017)। आदर्श रूप से, इस फ़ीड का 100% मछली द्वारा खाया जाना चाहिए। हालांकि, यह देखा गया है कि मछली केवल दी गई फ़ीड (रफी और साद 2005) में निहित नाइट्रोजन के लगभग 30% का उपयोग करती है। निगमित फ़ीड आंशिक रूप से आत्मसात और चयापचय के लिए प्रयोग किया जाता है (Wongkiew एट अल। 2017), जबकि बाकी या तो गिल के माध्यम से या मूत्र और मल के रूप में उत्सर्जित किया जाता है (आरयू एट अल। 2017)। नाइट्रोजन जो गिल के माध्यम से उत्सर्जित होता है मुख्य रूप से अमोनिया के रूप में होता है, NHSUB3/उप (Wongkiew एट अल। 2017; Yildiz एट अल। 2017), मूत्र और मल कार्बनिक नाइट्रोजन से बना रहे हैं जबकि (Wongkiew एट अल। 2017) जो प्रोटीन और deaminases द्वारा अमोनिया में तब्दील हो जाता है (Sugita एट अल 2005)। सामान्य तौर पर, मछली टैन के रूप में नाइट्रोजन को उगती है, यानी। एनएचएसयूबी 3/सब और एनएचएसयूबी 4/सबसुप +/एसयूपी। एनएचएसयूबी 3/सब और एनएचएसयूबी 4/सबसुप+/एसयूपी के बीच संतुलन ज्यादातर पीएच और तापमान पर निर्भर करता है। अमोनिया फ़ीड प्रोटीन की मछली अपचय द्वारा उत्पादित प्रमुख अपशिष्ट है (Yildiz एट अल। 2017)।

नाइट्रिफिकेशन एक दो-चरणीय प्रक्रिया है जिसके दौरान अमोनिया NHSUB3/उप या अमोनियम NHSUB4/सबसुप+/मछली द्वारा उत्सर्जित SUP नाइट्राइट Nosub2/SUP-/SUP में पहले बदल जाता है और फिर नाइट्रेट NOSUB3/subsup-/विशिष्ट एरोबिक कीमोसिंथेटिक ऑटोट्रॉफिक बैक्टीरिया द्वारा SUP। भंग ऑक्सीजन की एक उच्च उपलब्धता की आवश्यकता होती है क्योंकि नाइट्रिफिकेशन ऑक्सीजन का उपभोग करता है (कार्सियोटिस और खन्ना 1989; मदीगन और मार्टिंको 2007; शोडा 2014)। इस परिवर्तन का पहला कदम अमोनिया-ऑक्सीकरण बैक्टीरिया (एओबी) जैसे Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus और Nitrosovibrio द्वारा किया जाता है। दूसरा कदम नाइट्राइट-ऑक्सीडिसिंग बैक्टीरिया (एनओबी) जैसे Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira और Nitrospina (रूरंगवा और Verdegem 2013; Timmons और Ebeling 2013; Wongkiew एट अल। 2017)। Nitrospira वर्तमान में एक पूर्ण नाइट्राइफायर होने का अनुमान लगाया गया है, अर्थात नाइट्राइट और नाइट्रेट (डेम्स एट अल। 2015) दोनों के उत्पादन में शामिल होना। वही बैक्टीरिया एक्वाकल्चर और एक्वापोनिक सिस्टम (वोंगकीव एट अल 2017) दोनों में पाया जा सकता है। ये बैक्टीरिया मुख्य रूप से biofilter रचना मीडिया के लिए तय biofils में पाए जाते हैं, लेकिन यह भी प्रणाली के अन्य डिब्बों में देखा जा सकता है (Timmons और Ebeling 2013)।

नाइट्रिफिकेशन एक्वापोनिक्स में प्रमुख महत्व का है क्योंकि अमोनिया और नाइट्राइट मछली के लिए काफी विषैले हैं: 0.02—0.07 मिलीग्राम/एल अमोनिया-नाइट्रोजन गर्म पानी की मछली में क्षति का पालन करने के लिए पर्याप्त हैं, और नाइट्राइट-नाइट्रोजन को 1 मिलीग्राम/एल (लोसोर्डो एट अल 1998; टिमन्स और ईबेलिंग 2013) के तहत रखा जाना चाहिए। अमोनिया मछली के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करता है (रान्डेल और त्सुई 2002; Timmons और Ebeling 2013), नाइट्राइट ऑक्सीजन निर्धारण के साथ समस्याओं को प्रेरित करता है, जबकि (Losordo एट अल. 1998)। नाइट्रेट — नाइट्रोजन, हालांकि, मछली द्वारा 150—300 मिलीग्राम/एल तक सहन किया जाता है (Goddek एट अल 2015; Graber और Junge 2009; Yildiz एट अल। 2017)।

नाइट्रिफिकेशन ज्यादातर बायोफिल्टर (लॉसोर्डो एट अल 1998; टिमन्स और ईबेलिंग 2013) में होता है। इसलिए, सिस्टम शुरू करते समय, बैक्टीरिया को नाइट्राइफाइंग करने की धीरे-धीरे बढ़ती आबादी को स्थापित करने की अनुमति देने के लिए मछली के बिना सिस्टम को चलाने की सिफारिश की जाती है (टिमन्स और ईबेलिंग 2013; वोंगकीव एट अल। 2017)। अत्यधिक प्रतिस्पर्धी हेटरोट्रॉफिक बैक्टीरिया (टिमन्स और ईबेलिंग 2013) के विकास को रोकने के लिए बायोफिल्टर्स में जैविक पदार्थ की उपस्थिति से बचने के लिए भी आवश्यक है। वैकल्पिक रूप से, औपनिवेशिक प्रक्रिया (कुहन एट अल. 2010) में तेजी लाने के लिए, संग्रहण से पहले, नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया के वाणिज्यिक मिक्स को सिस्टम में जोड़ा जा सकता है। फिर भी, बायोफिल्टर के बिना छोटे एक्वापोनिक सिस्टम भी मौजूद हैं। इन प्रणालियों में, नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया उपलब्ध सतहों (जैसे हाइड्रोपोनिक डिब्बे की दीवारें, मीडिया बिस्तर तकनीक का उपयोग करते समय निष्क्रिय मीडिया) के बायोफिल्म्स बनाते हैं (सोमरविले एट अल। 2014)।


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