पांच सबसे महत्वपूर्ण पानी की गुणवत्ता पैरामीटर

ऑक्सीजन

एक्वापोनिक्स में शामिल सभी तीन जीवों के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है; पौधे, मछली और नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया को जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। डीओ स्तर पानी के भीतर आणविक ऑक्सीजन की मात्रा का वर्णन करता है, और यह प्रति लीटर मिलीग्राम में मापा जाता है। यह पानी की गुणवत्ता पैरामीटर है जिसमें एक्वापोनिक्स पर सबसे तत्काल और कठोर प्रभाव होता है। दरअसल, मछली के टैंकों के भीतर कम डीओ के संपर्क में आने पर मछली घंटों के भीतर मर सकती है। इस प्रकार, एक्वापोनिक्स के लिए पर्याप्त डीओ स्तर सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है। यद्यपि डीओ स्तर की निगरानी करना बहुत महत्वपूर्ण है, लेकिन यह चुनौतीपूर्ण हो सकता है क्योंकि सटीक डीओ मापने वाले उपकरण बहुत महंगा या मुश्किल हो सकते हैं। यह अक्सर छोटी-छोटी इकाइयों के लिए मछली के व्यवहार और पौधों के विकास की लगातार निगरानी पर भरोसा करने के लिए पर्याप्त होता है, और यह सुनिश्चित करना कि पानी और वायु पंप लगातार पानी को प्रसारित और वायुमंडल कर रहे हैं।

ऑक्सीजन वायुमंडल से सीधे पानी की सतह में घुल जाता है। प्राकृतिक परिस्थितियों में, मछली ऐसे पानी में जीवित रह सकती है, लेकिन उच्च मछली घनत्व वाले गहन उत्पादन प्रणालियों में, डीओ प्रसार की यह मात्रा मछली, पौधों और बैक्टीरिया की मांगों को पूरा करने के लिए अपर्याप्त है। इस प्रकार, डीओ को प्रबंधन रणनीतियों के माध्यम से पूरक करने की आवश्यकता है। छोटे पैमाने पर एक्वापोनिक्स के लिए दो रणनीतियों को गतिशील जल प्रवाह बनाने के लिए पानी के पंपों का उपयोग करना है, और पानी में हवा के बुलबुले का उत्पादन करने वाले वायुयान का उपयोग करना है। जल आंदोलन और वायुमंडल प्रत्येक एक्वापोनिक इकाई के महत्वपूर्ण पहलू हैं, और उनके महत्व को अधिक बल नहीं दिया जा सकता है। डिजाइन और अतिरेक के तरीकों सहित इन विषयों, अध्याय 4 में आगे चर्चा की जाती है। प्रत्येक जीव के लिए इष्टतम डीओ स्तर 5-8 मिलीग्राम/लीटर (चित्रा 3.3) हैं। कार्प और तिलापिया सहित मछली की कुछ प्रजातियों, डीओ स्तर के रूप में कम से कम 2-3 मिलीग्राम/लीटर बर्दाश्त कर सकते हैं, लेकिन एक्वापोनिक्स के लिए उच्च स्तर रखने के लिए बहुत सुरक्षित है, क्योंकि सभी तीन जीव पानी में डीओ के उपयोग की मांग करते हैं।

पानी का तापमान और डीओ का एक अनूठा संबंध है जो एक्वापोनिक खाद्य उत्पादन को प्रभावित कर सकता है। जैसे-जैसे पानी का तापमान बढ़ता है, ऑक्सीजन की घुलनशीलता घट जाती है। एक और तरीका रखो, तापमान बढ़ने के साथ डीओ पकड़ने के लिए पानी की क्षमता घट जाती है; गर्म पानी रखता है

ठंडे पानी की तुलना में कम ऑक्सीजन (चित्रा 3.4)। इस प्रकार, यह अनुशंसा की जाती है कि गर्म स्थानों में या वर्ष के सबसे गर्म समय के दौरान वायु पंपों का उपयोग करके वायुमंडल में वृद्धि की जाए, खासकर अगर नाजुक मछली बढ़ जाती है

पीएच

पीएच का एक सामान्य ज्ञान एक्वापोनिक सिस्टम के प्रबंधन के लिए उपयोगी है। एक समाधान का पीएच एक उपाय है कि कैसे अम्लीय या बुनियादी समाधान 1 से 14 तक के पैमाने पर है। 7 का पीएच तटस्थ है; 7 से नीचे कुछ भी अम्लीय है, जबकि 7 से ऊपर कुछ भी बुनियादी है। पीएच शब्द को समाधान में हाइड्रोजन आयनों (एच⁺) की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है; अधिक हाइड्रोजन आयन, अधिक अम्लीय।

पीएच पैमाने के दो महत्वपूर्ण पहलुओं को चित्रा 3.5 में दिखाया गया है।

• पीएच स्केल नकारात्मक है; 7 के पीएच में 6 के पीएच की तुलना में कम हाइड्रोजन आयन हैं।

• पीएच स्केल लॉगरिदमिक है; 7 के पीएच में 6 के पीएच की तुलना में 10 गुना कम हाइड्रोजन आयन होते हैं, 5 के पीएच से 100 गुना कम होता है, और 4 के पीएच से 1 000 गुना कम होता है।

उदाहरण के लिए, यदि एक एक्वापोनिक इकाई का पीएच 7 के रूप में दर्ज किया गया है, और बाद में मूल्य 8 के रूप में दर्ज किया गया है, तो पानी में अब दस गुना कम स्वतंत्र रूप से जुड़े^{एच+आयनों} हैं क्योंकि पैमाने नकारात्मक और लॉगरिदमिक है। पीएच स्केल की लॉगरिदमिक प्रकृति से अवगत होना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह आवश्यक रूप से सहज नहीं है। पिछले उदाहरण के लिए, यदि बाद में पढ़ने से पीएच 9 हो, तो समस्या 100 गुना खराब होगी, और इसलिए हाइपरक्रिटिकल, केवल दो गुना खराब होने के बजाय।

पीएच का महत्व

पानी के पीएच का एक्वापोनिक्स, विशेष रूप से पौधों और बैक्टीरिया के सभी पहलुओं पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। पौधों के लिए, पीएच पौधों की सूक्ष्म और मैक्रोन्यूट्रेंट्स तक पहुंच को नियंत्रित करता है। 6.0-6.5 के पीएच पर, सभी पोषक तत्व आसानी से उपलब्ध होते हैं, लेकिन इस सीमा से बाहर पौधों तक पहुंचने में पोषक तत्व मुश्किल हो जाते हैं। वास्तव में, 7.5 का पीएच लोहा, फास्फोरस और मैंगनीज की पोषक तत्व की कमी का कारण बन सकता है। इस घटना को पोषक तत्व लॉक-आउट के रूप में जाना जाता है और अध्याय 6 में चर्चा की जाती है।

नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया को 6 के पीएच से नीचे कठिनाई का अनुभव होता है, और अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करने की बैक्टीरिया की क्षमता अम्लीय, कम पीएच स्थितियों में कम हो जाती है। इससे कम बायोफिल्टरेशन हो सकता है, और नतीजतन बैक्टीरिया नाइट्रेट में अमोनिया के रूपांतरण को कम करता है, और अमोनिया का स्तर बढ़ने लग सकता है, जिससे अन्य जीवों के लिए तनावपूर्ण असंतुलित प्रणाली हो सकती है।

मछली में पीएच के लिए विशिष्ट सहिष्णुता सीमाएं भी होती हैं, लेकिन एक्वापोनिक्स में उपयोग की जाने वाली अधिकांश मछलियों में 6.0-8.5 की पीएच सहिष्णुता सीमा होती है। हालांकि, पीएच मछली के लिए अमोनिया की विषाक्तता को प्रभावित करता है, उच्च पीएच के साथ उच्च विषाक्तता होती है। धारा 3.4 में इस अवधारणा पर पूरी तरह से चर्चा की गई है। अंत में, आदर्श एक्वापोनिक पानी थोड़ा अम्लीय होता है, जिसमें 6-7 की इष्टतम पीएच सीमा होती है। पौधों को सभी आवश्यक सूक्ष्म और सूक्ष्म पोषक तत्वों तक पूर्ण पहुंच की अनुमति देते हुए यह रेंज बैक्टीरिया को उच्च क्षमता पर काम कर रही रखेगी। 5.5 और 7.5 के बीच पीएच मानों को धारा 3.5 और अध्याय 6 में चर्चा धीमी और मापा साधनों के माध्यम से प्रबंधन ध्यान और हेरफेर की आवश्यकता होती है। हालांकि, 5 या 8 से कम पीएच पूरे पारिस्थितिकी तंत्र के लिए जल्दी से एक महत्वपूर्ण समस्या बन सकता है और इस प्रकार तत्काल ध्यान देने की आवश्यकता है।

कई जैविक और रासायनिक प्रक्रियाएं हैं जो एक एक्वापोनिक्स प्रणाली में होती हैं जो पानी के पीएच को प्रभावित करती हैं, कुछ अन्य लोगों की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हैं, जिनमें शामिल हैं: नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया; मछली मोजा घनत्व; और फाइटोप्लैंकटन

नाइट्रीफिकेशन प्रक्रिया

बैक्टीरिया की नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से एक एक्वापोनिक प्रणाली के पीएच को कम करती है। नाइट्रिक एसिड की कमजोर सांद्रता नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया से उत्पन्न होती है क्योंकि बैक्टीरिया अमोनिया के नाइट्रेट में रूपांतरण के दौरान हाइड्रोजन आयनों को मुक्त करता है। समय के साथ, इस जीवाणु गतिविधि के परिणामस्वरूप एक्वापोनिक प्रणाली धीरे-धीरे अधिक अम्लीय हो जाएगी।

मछली मोजा घनत्व

मछली के श्वसन, या श्वास, पानी में कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ₂) जारी करता है। यह कार्बन डाइऑक्साइड पीएच को कम करता है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड पानी के संपर्क पर स्वाभाविक रूप से कार्बोनिक एसिड (एच₂सीओ₃) में परिवर्तित हो जाता है। यूनिट की मछली मोजा घनत्व जितनी अधिक होगी, उतना अधिक कार्बन डाइऑक्साइड जारी किया जाएगा, इसलिए समग्र पीएच स्तर को कम किया जाएगा। यह प्रभाव तब बढ़ जाता है जब मछली अधिक सक्रिय होती है, जैसे गर्म तापमान पर।

फाइटोप्लैंकटन

मछली द्वारा श्वसन कार्बन डाइऑक्साइड को पानी में रिहा करके पीएच को कम करता है; इसके विपरीत, प्लैंकटन, शैवाल और जलीय पौधों का प्रकाश संश्लेषण पानी से कार्बन डाइऑक्साइड को हटा देता है और पीएच बढ़ाता है। पीएच पर शैवाल का प्रभाव एक दैनिक पैटर्न का पालन करता है, जहां पीएच जलीय पौधों के रूप में दिन के दौरान उगता है photosynthesize और कार्बोनिक एसिड को हटा दें, और फिर रात भर गिर जाता है क्योंकि पौधों को राहत मिलती है और कार्बोनिक एसिड जारी होता है। इसलिए, पीएच सूर्योदय पर कम से कम है और सूर्यास्त पर अधिकतम है। मानक आरएएस या एक्वापोनिक सिस्टम में, फाइटोप्लैंकटन स्तर आमतौर पर कम होते हैं और इसलिए, दैनिक पीएच चक्र प्रभावित नहीं होता है। हालांकि, कुछ जलीय कृषि तकनीक, जैसे तालाब जलीय कृषि और कुछ मछली प्रजनन तकनीक, जानबूझकर फाइटोप्लैंकटन का उपयोग करते हैं, इसलिए निगरानी का समय बुद्धिमानी से चुना जाना चाहिए।

तापमान

पानी का तापमान एक्वापोनिक सिस्टम के सभी पहलुओं को प्रभावित करता है। कुल मिलाकर, एक सामान्य समझौता सीमा 18-30 डिग्री सेल्सियस है तापमान का डीओ पर प्रभाव पड़ता है और साथ ही अमोनिया की विषाक्तता (आयनीकरण) पर भी प्रभाव पड़ता है; उच्च तापमान में कम डीओ और अधिक एकजुट (विषाक्त) अमोनिया होता है इसके अलावा, उच्च तापमान पौधों में कैल्शियम के अवशोषण को प्रतिबंधित कर सकता है। मछली और पौधों के संयोजन को सिस्टम के स्थान के लिए परिवेश के तापमान से मेल खाने के लिए चुना जाना चाहिए, और पानी का तापमान बदलना बहुत ऊर्जा-गहन और महंगा हो सकता है। गर्म पानी की मछली (जैसे तिलापिया, कॉमन कार्प, कैटफ़िश) और नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया 22-29 डिग्री सेल्सियस के उच्च पानी के तापमान में कामयाब होते हैं, जैसे कि ओकरा, एशियाई गोभी और तुलसी जैसी कुछ लोकप्रिय सब्जियां होती हैं। इसके विपरीत, सलाद, स्विस चार्ड और खीरे जैसे कुछ सामान्य सब्जियां 18-26 डिग्री सेल्सियस के कूलर तापमान में बेहतर होती हैं, और ट्राउट जैसे ठंडे पानी की मछली 18 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान बर्दाश्त नहीं करेगी व्यक्तिगत पौधों और मछली के लिए इष्टतम तापमान सीमाओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अध्याय 6 और 7 देखें क्रमशः पौधे और मछली उत्पादन पर, और 12 लोकप्रिय सब्जियों पर महत्वपूर्ण बढ़ती जानकारी के लिए परिशिष्ट 1।

यद्यपि स्थानीय जलवायु के लिए पहले से ही अनुकूलित पौधों और मछली का चयन करना सबसे अच्छा है, वहां प्रबंधन तकनीकें हैं जो तापमान में उतार-चढ़ाव को कम कर सकती हैं और बढ़ते मौसम का विस्तार कर सकती हैं। यदि दैनिक, दिन-रात, तापमान में उतार-चढ़ाव न्यूनतम होता है तो सिस्टम भी अधिक उत्पादक होते हैं। इसलिए, सभी मछली टैंकों, हाइड्रोपोनिक इकाइयों और बायोफिल्टर में पानी की सतह को छाया संरचनाओं का उपयोग करके सूरज से बचाया जाना चाहिए। इसी तरह, यूनिट को ठंडा रात के तापमान के खिलाफ इन्सुलेशन का उपयोग करके थर्मल रूप से संरक्षित किया जा सकता है जहां भी ये होते हैं। वैकल्पिक रूप से, कोयले वाले कृषि पाइपों के साथ ग्रीनहाउस या सौर ऊर्जा का उपयोग करके एक्वापोनिक इकाइयों को निष्क्रिय रूप से गर्म करने के तरीके हैं, जो 15 डिग्री सेल्सियस से कम होने पर सबसे उपयोगी होते हैं; इन विधियों को अध्याय 4 और 9 में अधिक विस्तार से वर्णित किया गया है।

सर्दियों और गर्मियों के बीच तापमान के अंतर को पूरा करने के लिए मछली उत्पादन रणनीति को अपनाना भी संभव है, खासकर यदि सर्दियों के मौसम में तीन महीने से अधिक समय तक 15 डिग्री सेल्सियस से कम का औसत तापमान होता है। आम तौर पर, इसका मतलब है कि सर्दियों के दौरान ठंड से अनुकूलित मछली और पौधे उगाए जाते हैं, और इस प्रणाली को गर्म पानी की मछली और पौधों में बदल दिया जाता है क्योंकि तापमान वसंत में फिर से चढ़ता है। यदि ठंड सर्दियों के मौसम के दौरान ये विधियां संभव नहीं हैं, तो सर्दियों की शुरुआत में मछली और पौधों को फसल करना और वसंत तक सिस्टम को बंद करना भी संभव है। गर्मी के मौसम के दौरान बेहद गर्म तापमान (35 डिग्री सेल्सियस से अधिक) के साथ, उपयुक्त मछली और पौधों को विकसित करने के लिए चुनना आवश्यक है (अध्याय 6 और 7 देखें) और सभी कंटेनरों और पौधों की बढ़ती जगह को छाया दें।

कुल नाइट्रोजन: अमोनिया, नाइट्राइट, नाइट्रेट

नाइट्रोजन चौथा महत्वपूर्ण जल गुणवत्ता पैरामीटर है। यह सभी जीवन, और सभी प्रोटीन का हिस्सा आवश्यक है। नाइट्रोजन मूल रूप से मछली फ़ीड से एक एक्वापोनिक प्रणाली में प्रवेश करता है, आमतौर पर कच्चे प्रोटीन के रूप में लेबल किया जाता है और प्रतिशत के रूप में मापा जाता है। इनमें से कुछ प्रोटीन मछली द्वारा विकास के लिए उपयोग किया जाता है, और शेष मछली द्वारा अपशिष्ट के रूप में जारी किया जाता है। यह अपशिष्ट ज्यादातर अमोनिया (एनएच₃) के रूप में होता है और इसे गिल और मूत्र के माध्यम से जारी किया जाता है। ठोस अपशिष्ट भी जारी किया जाता है, जिनमें से कुछ माइक्रोबियल गतिविधि द्वारा अमोनिया में परिवर्तित हो जाते हैं। इस अमोनिया को बैक्टीरिया द्वारा नाइट्राइफाइड किया जाता है, धारा 2.1 में चर्चा की जाती है, और नाइट्राइट (नं₂^-) और नाइट्रेट (नं₃^-) में परिवर्तित हो जाती है। नाइट्रोजन अपशिष्ट कुछ सांद्रता पर मछली के लिए जहरीले होते हैं, हालांकि अमोनिया और नाइट्राइट नाइट्रेट की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक जहरीले होते हैं। हालांकि मछली के लिए विषाक्त, नाइट्रोजन यौगिक पौधों के लिए पौष्टिक होते हैं, और वास्तव में पौधे उर्वरकों का मूल घटक होते हैं। नाइट्रोजन के सभी तीन रूपों (एनएच₃, नं₂^- और नं₃^- ) का उपयोग पौधों द्वारा किया जा सकता है, लेकिन नाइट्रेट अब तक का सबसे अधिक सुलभ है। पर्याप्त बायोफिल्टरेशन, अमोनिया और नाइट्राइट के स्तर के साथ पूरी तरह से काम कर रहे एक्वापोनिक इकाई में शून्य के करीब होना चाहिए, या 0.25-1.0 मिलीग्राम/लीटर पर। बायोफिल्टर में मौजूद बैक्टीरिया को किसी भी संचय होने से पहले लगभग सभी अमोनिया और नाइट्राइट को नाइट्रेट में परिवर्तित करना चाहिए।

उच्च अमोनिया के प्रभाव

अमोनिया मछली के लिए जहरीला है। तिलापिया और कार्प 1.0 मिलीग्राम/लीटर जितना कम स्तर पर अमोनिया विषाक्तता के लक्षण दिखा सकते हैं। इस स्तर पर या उससे अधिक लंबे समय तक एक्सपोजर से मछली के केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और गलियों को नुकसान होगा, जिसके परिणामस्वरूप संतुलन, खराब श्वसन और आक्षेप का नुकसान होगा। गिल को नुकसान, जो अक्सर लाल रंग और गहरे रंग पर सूजन से प्रमाणित होता है, अन्य शारीरिक प्रक्रियाओं के सही कामकाज को प्रतिबंधित करेगा, जिससे दबाने वाली प्रतिरक्षा प्रणाली और अंतिम मृत्यु हो जाएगी। अन्य लक्षणों में शरीर पर लाल धारियाँ, हवा के लिए सतह पर सुस्ती और हांफते हैं। अमोनिया के उच्च स्तर पर, प्रभाव तत्काल होते हैं और कई मौतें तेजी से हो सकती हैं। हालांकि, लंबी अवधि में निचले स्तर के परिणामस्वरूप मछली के तनाव, बीमारी की बढ़ती घटनाओं और अधिक मछली की कमी हो सकती है।

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, अमोनिया विषाक्तता वास्तव में पीएच और तापमान दोनों पर निर्भर है, जहां उच्च पीएच और पानी का तापमान अमोनिया को अधिक विषैला बनाता है। रासायनिक रूप से, अमोनिया पानी में दो रूपों में मौजूद हो सकता है, आयनित और एकजुट हो सकता है। साथ में, इन दोनों रूपों को एक साथ कुल अमोनिया नाइट्रोजन (टीएएन) कहा जाता है, और पानी परीक्षण किट दोनों के बीच अंतर करने में असमर्थ हैं। अम्लीय परिस्थितियों में, अमोनिया अतिरिक्त हाइड्रोजन आयनों से बांधता है (कम पीएच का मतलब एच⁺की उच्च सांद्रता है) और कम जहरीला हो जाता है। इस आयनित रूप को अमोनियम कहा जाता है। हालांकि, बुनियादी परिस्थितियों (7 से ऊपर उच्च पीएच) में, पर्याप्त हाइड्रोजन आयन नहीं होते हैं और अमोनिया इसकी अधिक विषैले अवस्था में रहता है, और यहां तक कि अमोनिया का निम्न स्तर मछली के लिए अत्यधिक तनावपूर्ण हो सकता है। गर्म पानी की स्थिति में यह समस्या बढ़ जाती है।

नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया की गतिविधि अमोनिया के उच्च स्तर पर नाटकीय रूप से घट जाती है। अमोनिया को एंटीबैक्टीरियल एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और 4 मिलीग्राम/लीटर से अधिक के स्तर पर यह नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया की प्रभावशीलता को बाधित और काफी कम कर देगा। इसके परिणामस्वरूप तेजी से बिगड़ती स्थिति हो सकती है जब एक अंडरसाइज्ड बायोफिल्टर अमोनिया से अभिभूत होता है, बैक्टीरिया मर जाता है और अमोनिया और भी बढ़ जाता है।

उच्च नाइट्राइट के प्रभाव

नाइट्राइट मछली के लिए विषाक्त है। अमोनिया के समान, मछली स्वास्थ्य के साथ समस्याएं सांद्रता के साथ 0.25 मिलीग्राम/लीटर जितनी कम हो सकती हैं। सं₂के उच्च स्तर^- तुरंत तेजी से मछली मौतों का कारण बन सकते हैं। फिर, एक विस्तारित अवधि में भी निम्न स्तर के परिणामस्वरूप मछली तनाव, बीमारी और मृत्यु में वृद्धि हो सकती है।

सं₂के जहरीले स्तर^- मछली के खून के भीतर ऑक्सीजन के परिवहन को रोकने के लिए, जो रक्त को चॉकलेट-भूरे रंग की बारी का कारण बनता है और कभी-कभी “भूरे रंग के रक्त रोग” के रूप में जाना जाता है। यह प्रभाव मछली की गलियों में भी देखा जा सकता है। प्रभावित मछली अमोनिया विषाक्तता के समान लक्षण प्रदर्शित करती है, विशेष रूप से जहां मछली ऑक्सीजन से वंचित दिखाई देती है, सतह पर भी डीओ की उच्च एकाग्रता के साथ पानी में हांफते हुए देखा जाता है। मछली स्वास्थ्य अध्याय 7 में अधिक विस्तार से कवर किया गया है।

उच्च नाइट्रेट के प्रभाव

नाइट्रेट नाइट्रोजन के अन्य रूपों की तुलना में बहुत कम जहरीला है। यह पौधों के लिए नाइट्रोजन का सबसे सुलभ रूप है, और नाइट्रेट का उत्पादन बायोफिल्टर का लक्ष्य है। मछली 400 मिलीग्राम/लीटर के रूप में उच्च के रूप में कुछ मछली सहन स्तर के साथ, 300 मिलीग्राम/लीटर के स्तर को सहन कर सकते हैं। उच्च स्तर (\ > 250 मिलीग्राम/लीटर) का पौधों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा, जिससे अत्यधिक वनस्पति विकास और पत्तियों में नाइट्रेट का खतरनाक संचय होता है, जो मानव स्वास्थ्य के लिए खतरनाक होता है। नाइट्रेट के स्तर को 5-150 मिलीग्राम/लीटर पर रखने और स्तर अधिक होने पर पानी का आदान-प्रदान करने की सिफारिश की जाती है।

पानी की कठोरता

अंतिम जल गुणवत्ता पैरामीटर पानी कठोरता है। कठोरता के दो प्रमुख प्रकार हैं: सामान्य कठोरता (जीएच), और कार्बोनेट कठोरता (केएच)। सामान्य कठोरता पानी में सकारात्मक आयनों का एक उपाय है। कार्बोनेट कठोरता, जिसे क्षारीयता भी कहा जाता है, पानी की बफरिंग क्षमता का एक उपाय है। पहली प्रकार की कठोरता का एक्वापोनिक प्रक्रिया पर कोई बड़ा प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन केएच का पीएच के साथ एक अनूठा संबंध है जो आगे स्पष्टीकरण के योग्य है।

सामान्य कठोरता

सामान्य कठोरता अनिवार्य रूप से कैल्शियम की मात्रा है (सीए²⁺), मैग्नीशियम (मिलीग्राम²⁺) और, एक हद तक, लोहा (Fe⁺) आयनों पानी में मौजूद। यह प्रति मिलियन भागों में मापा जाता है (प्रति लीटर मिलीग्राम के बराबर)। चूना पत्थर अनिवार्य रूप से कैल्शियम कार्बोनेट (CaCo₃) से बना है के रूप में इस तरह के चूना पत्थर आधारित जलभृत और/या नदी बेड के रूप में जल स्रोतों में उच्च GH सांद्रता पाए जाते हैं। सीए²⁺ और एमजी²⁺ आयन दोनों आवश्यक पौधे पोषक तत्व हैं, और इन्हें पौधों द्वारा लिया जाता है क्योंकि जल हाइड्रोपोनिक घटकों के माध्यम से बहता है। वर्षा जल में पानी की कठोरता कम होती है क्योंकि ये आयनों वायुमंडल में नहीं पाए जाते हैं। कठिन पानी एक्वापोनिक्स के लिए सूक्ष्म पोषक तत्वों का एक उपयोगी स्रोत हो सकता है, और जीवों पर कोई स्वास्थ्य प्रभाव नहीं पड़ता है। वास्तव में, पानी में कैल्शियम की उपस्थिति मछली को अन्य लवण खोने से रोक सकती है और एक स्वस्थ स्टॉक का कारण बन सकती है।

कार्बोनेट कठोरता या क्षारीयता

कार्बोनेट कठोरता कार्बोनेट की कुल राशि है (सीओ₃^2-) और bicarbonates (एचसीओ₃^-) पानी में भंग। यह CaCo₃ प्रति लीटर मिलीग्राम में भी मापा जाता है।

सामान्य तौर पर, 121-180 मिलीग्राम/लीटर के स्तर पर पानी को उच्च केएच माना जाता है। चूना पत्थर के आधार पर अच्छी तरह से/एक्वाइफर्स से प्राप्त पानी में आमतौर पर लगभग 150-180 मिलीग्राम/लीटर की उच्च कार्बोनेट कठोरता होगी।

पानी में कार्बोनेट कठोरता का पीएच स्तर पर असर पड़ता है। सीधे शब्दों में कहें, केएच पीएच को कम करने के लिए बफर (या प्रतिरोध) के रूप में कार्य करता है। पानी में मौजूद कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट^{एच+आयनों} को किसी भी एसिड द्वारा जारी किया जाएगा, इस प्रकार पानी से इन मुक्त^{एच+आयनों} को हटा दिया जाएगा। इसलिए, पीएच स्थिर रहेगा, क्योंकि एसिड से नए^{एच+आयनों} को पानी में जोड़ा जाता है। यह केएच बफरिंग महत्वपूर्ण है, क्योंकि पीएच में तेजी से परिवर्तन पूरे एक्वापोनिक पारिस्थितिकी तंत्र के लिए तनावपूर्ण हैं। नाइट्रीफिकेशन प्रक्रिया नाइट्रिक एसिड (_{एचएनओ 3}) उत्पन्न करती है, जैसा कि धारा 3.2.2 में चर्चा की गई है, जो इसके दो घटकों, हाइड्रोजन आयनों (एच⁺) और नाइट्रेट (₃^-) में पानी में अलग हो जाती है, बाद में पौधों के लिए पोषक तत्वों के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। हालांकि, पर्याप्त केएच के साथ पानी वास्तव में अधिक अम्लीय नहीं होता है। यदि पानी में कोई कार्बोनेट और कार्बोनेट्स मौजूद नहीं थे, तो पीएच जल्दी से एक्वापोनिक इकाई में गिर जाएगा। पानी में केएच की एकाग्रता जितनी अधिक होगी, उतना ही यह पीएच के लिए बफर के रूप में कार्य करेगा ताकि नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के कारण अम्लीकरण के खिलाफ सिस्टम को स्थिर रखा जा सके।

अगला खंड इस प्रक्रिया का अधिक विस्तार से वर्णन करता है। यह एक जटिल प्रक्रिया है लेकिन एक्वापोनिक्स (या अन्य मिट्टी-कम संस्कृति) चिकित्सकों के लिए समझना महत्वपूर्ण है जहां उपलब्ध पानी स्वाभाविक रूप से बहुत कठिन है (जो आमतौर पर चूना पत्थर या चाक आधार वाले क्षेत्रों में होता है), क्योंकि पीएच हेरफेर इकाई प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाएगा। धारा 3.5 में पीएच हेरफेर की विशिष्ट तकनीकें शामिल हैं। विस्तारित विवरण के बाद सारांश सभी चिकित्सकों के लिए कठोरता के बारे में जानने के लिए क्या आवश्यक है सूचीबद्ध करेगा।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एक एक्वापोनिक इकाई में निरंतर नाइट्रिफिकेशन नाइट्रिक एसिड पैदा करता है और^{एच+आयनों} की संख्या बढ़ाता है, जो पानी में पीएच को कम करेगा। यदि पानी में^{एच+आयनों} को बफर करने के लिए कोई कार्बोनेट या पॉलीकार्बोनेट मौजूद नहीं है, तो पीएच जल्दी से गिर जाएगा क्योंकि पानी में अधिक^{एच+आयनों} को जोड़ा जाता है। कार्बोनेट और bicarbonates, जैसा कि चित्र 3.6 में दिखाया गया है, हाइड्रोजन आयनों (एच⁺) नाइट्रिक एसिड से जारी बाँध और कार्बोनिक एसिड के उत्पादन के साथ एच^+केअधिशेष संतुलन द्वारा एक निरंतर पीएच बनाए रखने के लिए, जो एक बहुत कमजोर एसिड है। ^{एच+आयन} यौगिक से बंधे रहते हैं और पानी में मुक्त नहीं होते हैं। चित्रा 3.7 नाइट्रिक एसिड के साथ होने वाली बंधन प्रक्रिया को और अधिक विस्तार से दिखाता है।

एक्वापोनिक्स के लिए यह आवश्यक है कि केएच की एक निश्चित एकाग्रता पानी में हर समय मौजूद होती है, क्योंकि यह स्वाभाविक रूप से बनाए गए एसिड को बेअसर कर सकती है और पीएच निरंतर रख सकती है। पर्याप्त केएच के बिना, इकाई को तेजी से पीएच परिवर्तनों के अधीन किया जा सकता है जो पूरे सिस्टम, विशेष रूप से मछली पर नकारात्मक प्रभाव पड़ते हैं। हालांकि, केएच कई जल स्रोतों में मौजूद है। इन स्रोतों से पानी के साथ इकाई को फिर से भरना भी केएच के स्तर को भर देगा। हालांकि, केएच में वर्षा का पानी कम है, और वर्षा प्रणालियों में कार्बोनेट के बाहरी स्रोतों को जोड़ना सहायक होता है, जैसा कि नीचे बताया गया है।

कठोरता पर आवश्यक बिंदुओं का सारांश

सामान्य कठोरता (जीएच) सकारात्मक आयनों, विशेष रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम का माप है।

कार्बोनेट कठोरता (केएच) कार्बोनेट और पॉलीकार्बोनेट की एकाग्रता को मापता है जो पीएच को बफर करता है (पीएच परिवर्तन के लिए प्रतिरोध पैदा करता है)। कठोरता को पानी कठोरता पैमाने के साथ वर्गीकृत किया जा सकता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

एक्वापोनिक्स के लिए दोनों कठोरता प्रकारों का इष्टतम स्तर लगभग 60-140 मिलीग्राम/लीटर है। इकाई में स्तरों की जांच करना महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन यह महत्वपूर्ण है कि यूनिट को भरने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला पानी नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के दौरान उत्पादित नाइट्रिक एसिड को निष्क्रिय करने और पीएच को इष्टतम स्तर (6-7) पर बफर करने के लिए केएच की पर्याप्त सांद्रता हो।

| ** पानी कठोरता वर्गीकरण** | **मिलीग्राम/लीटर ** | | — | — | | मुलायम | 0-60 मिलीग्राम/लीटर | | मामूली कठिन | 60-120 मिलीग्राम/लीटर | | कठिन | 120-180 मिलीग्राम/लीटर | | बहुत मुश्किल |\ > 180 मिलीग्राम/लीटर |

*स्रोत: संयुक्त राष्ट्र के खाद्य और कृषि संगठन, 2014, क्रिस्टोफर सोमरविले, मोती कोहेन, एदोआर्डो Pantanella, ऑस्टिन Stankus और एलेसेंड्रो Lovatelli, छोटे पैमाने पर एक्वापोनिक खाद्य उत्पादन, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf। अनुमति के साथ reproduced *