کاربرد UV در پرورش ماهی

شاید برایتان جالب باشد بدانید که نور زرد رنگی که ما هر روزه از خورشید می‌بینیم، تنها یک پرتو معمولی نیست.یکی از چندین پرتوی ساطع شده از خورشید پرتوی فرابنفش یا uv  است که در کنار برخی مضرات، کاربردهای فراوانی در صنعت دارد. یکی از این مزایا کاربرد UV در پرورش ماهی است که در ادامه ضمن بررسی و معرفی پرتو یووی، درباره آن بیشتر خواهیم گفت.

معرفی اشعه UV و کاربرد UV در پرورش ماهی

 پرتویی که از خورشید ساطع می‌شود، طیف عظیمی از تشعشعات نوری مختلف و متنوع است که طول موج‌های متفاوتی از امواج الکترومغناطیسی را شامل می‌شود. در میان این پرتوهای نوری مختلف، الکترومغناطیس‌هایی با طول موج متفاوت دیده می‌شود.

از امواج با طول موج‌های بسیار کوتاه گرفته تا امواج الکترومغناطیسی با طول موج بسیار بلند. این امواج با طول موج‌های مختلف شما طیف‌های بسیاری است که هر کدام نام علمی خاصی دارند. امواج الکترومغناطیس‌ با طول موج کوتاه شامل نور مرئی، فرابنفش، مادون قرمز و … می‌شود. در مقابل، پرتوهای میکروویو و امواج رادیویی را می‌توان از زمره امواج الکترومغناطیس با طول موج بلند دانست.

در بخش امواج با طول موج‌های کوتاه یا یونیزان، به پرتو فرابنفش که در اصطلاحات علمی به آن اشعه UV نیز گفته می‌شود، اشاره‌ای کردیم. اشعه UV یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین طیف الکترومغناطیسی میان تمام این پرتوها است که اثرات مخرب بی‌نظیری بر میکروب‌ها، ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها دارد. از لحاظ علمی می‌توان گفت پرتو فرابنفش در واقع مابین فاصله نور بنفش از تابش مرئی تا نرم‌ترین بخش تابش یونیزه کننده واقع شده است.

طیف‌های مختلف اشعه UV

دومین کنگره بین‌المللی نور موسوم به The Second International Congress on Lightc در سال ۱۹۳۲ میلادی یک تقسیم‌بندی نوین و علمی برای طول موج‌های مختلف و تاثیرات متفاوت اشعه UV بر اجسام، انسان، طبیعت و … ارائه داد. این تقسیم‌بندی طول موج اشعه UV را به سه طیف مختلف تقسیم کرد. این سه طیف عبارتند از:

• طیف UVA که داری طول موج ۳۱۵ نانومتر تا ۴۰۰ نانومتر،
• طیف UVB که دارای طول موج ۲۸۰ نانومتر تا ۳۱۵ نانومتر،
• طیف UVC که دارای طول موج ۱۰۰ نانومتر تا ۲۸۰ نانومتر بود.

به غیر از این تقسیم‌بندی دومین کنگره بین‌المللی نور، متخصصین حوزه محیط‌زیست و پوست یک تقسیم‌بندی دیگری ارائه دادند. مبنای این تقسیم‌بندی جدید، تأثیر بیولوژیکی طول موج‌های مختلف اشعه UV بر محیط زیست و بر پوست بدن انسان و حیوان بود. در این تقسیم‌بندی، پرتو فرابنفش مجدداً به سه طیف UVA، UVB و UVC تقسیم شد که در این بخش طول موج هر کدام را برایتان تشریح می‌کنیم. در این تقسیم‌بندی:

• طیف UVA دارای طول موج ۳۲۰ نانومتر تا ۴۰۰ نانومتر،
• طیف UVB دارای طول موج ۲۹۰ تا ۳۲۰ نانومتر،
• طیف UVC دارای طول موج ۲۰۰ تا ۲۹۰ نانومتر بود.

بر اساس تحقیقات انجام‌شده توسط این متخصصان، در ظهر یک روز کاملاً آفتابی، اشعه‌ای که کاملاً ساطع می‌شود شامل ۹۵ درصد طیف UVA (با طول موج ۳۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر) و فقط ۵ درصد طیف UVB (با طول موج ۲۹۰ تا ۳۲۰ نانومتر) است. این به آن معنی است که تمام طیف UVC و بخش بسیار زیادی از طیف UVB توسط لایه اوزون استراتوسفری جذب می‌شود:

اگر بخواهیم از لحاظ ریاضی و فرمول‌های فیزیکی این طیف را بررسی کنیم، باید بگوییم که واحد اندازه‌گیری و محاسبه مقدار انرژی اشعه بر حسب j/m2 است. میزان انرژی ساطع‌شده بر یک سطح مشخص در یک زمان معین نیز بر اساس W/m2 محاسبه می‌شود.

از لحاظ محاسباتی مشخصاً پرتوهای گاما و پرتوهای ایکس که طول موج بسیار پایین‌تری دارند، باید قدرت نفوذ و توان میکروب‌کشی بسیار بالاتری نسبت به اشعه UV داشته باشند؛ اما مسئله مهم این است که پرتوهای گاما و پرتوهای ایکس به‌اندازه اشعه UV کاربردی نیستند و کاربردی کردن آن‌ها نیز سخت و خطرناک است.

تأثیر امواج الکترومغناطیسی مختلف بر باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و به‌طور کلی بر میکروب‌ها به مقدار انرژی و طول موج آن‌ها وابسته است. توان و انرژی فوتون‌هایی که از منبع تابشی تولید می‌شوند نیز به فرکانس آن‌ها وابسته است و با این فرمول محاسبه و نشان داده می‌شود:

‌E = hf = hc/ λ

اجزای این فرمول عبارت‌اند از:

• E= انرژی یک کوانتوم (ژول)
• f = فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه (یا هرتز)
• h = ثابت پلانک (104 × 63/6 ژول- ثانیه)
• c = سرعت یا طول طی شده در واحد زمان (108 × 3 متر در ثانیه)
• ‌l = طول موج پرتو (متر)

پیش از بررسی کاربرد UV در پرورش ماهی باید بگوییم که بر اساس تمام این تحقیقات علمی انجام‌شده ثابت می‌شود که طیف UVA و UVB پرتو فرابنفش به طرز واضح و ملموسی بر ملانوسیت‌های پوست اثر می‌گذارند و این اثرگذاری‌شان در آزادسازی ملانین‌های پوست است.

طیف UVA بسیار قوی است. طیف UVB اغلب موجب ایجاد حساسیت‌های پوستی و التهاب‌های نسبتاً شدید می‌شود. طیف UVC طول موج بسیار پایین‌تری نسبت به دو طیف دیگر دارد (کمتر از ۲۹۰ نانومتر) و از نظر میکروب‌کشی توان بسیار خوبی را دارا است.

طیف دیگری از اشعه UV وجود دارد که قابل استفاده در صنایع مختلف با توان کمتر است و به آن UVR گفته می‌شود. به UVR ای که طول موج کمتر از ۲۰۰ نانومتر داشته باشد، UVR خلأ گفته می‌شود. همان‌طور که گفته شد، UVR توان پایین‌تری نسبت به دیگر طیف‌های اشعه UV دارد و به‌سرعت در هوا جذب می‌شود.

به همین دلیل اهمیت بیولوژیکی زیادی ندارد و قادر نیست جهت گندزدایی در آب نفوذ کند اما همچنان توان میکروب‌کشی برای بخش‌های دیگر را دارد، طبق تحقیقات و آزمایش‌های انجام‌شده، طیف UVR از لحاظ گندزدایی و میکروب‌کشی به سه بخش تقسیم می‌شود. این تقسیم‌بندی بر اساس اسم کاشف آن نام‌گذاری شده است:

• ‌Range of Schumann, from 185 to 120 nm
• ‌Range of Lyman, from 120 to 50 nm
• ‌Range of Millikan, from 50 to 10 nm

به‌طور کلی بعد از تمام این صحبت‌ها می‌توان گفت که اشعه UV قادر است ژنوم میکروارگانیسم‌ها که شامل ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و … می‌شود را کاملاً منهدم کند. فرقی نمی‌کند که این ژنوم‌ها از نوع RNA باشد یا DNA؛ اشعه UV تأثیر مخرب خود را می‌گذارد.

به دلیل وجود همین قابلیت بی‌نظیر در اشعه UV، با جدیدترین تکنولوژی‌های روز دنیا، لامپ‌های UV تولید شده که به‌عنوان یکی از قدرتمندترین و مناسب‌ترین ابزار برای ضدعفونی و گندزدایی آب محسوب می‌شود. این قابلیت در مراکز پرورش ماهی و سیستم‌های تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد و کاربرد UV در پرورش ماهی به همین دلیل است.

همچنین از این تکنولوژی بسیار قوی در سیستم‌های تهویه هوا، دستگاه‌های ضدعفونی هوای خانگی و ضدعفونی‌کننده‌های صنعتی نیز استفاده می‌شود. تأثیرات اشعه UV بر سیستم‌های گندزدا به همین موارد محسوب نمی‌شود و این تکنولوژی به بخش‌های مختلف درمانی، کشاورزی، فاضلاب‌های شهری، پرورش دام و صنایع دیگر نیز وارد شده است.

روش‌های تأمین پرتو فرابنفش و کاربرد UV در پرورش ماهی

همان‌طور که اشاره کردیم، منبع اصلی تأمین پرتو فرابنفش یا همان اشعه UV نور خورشید است. حدود ۱۰ درصد از تمامی امواج و پرتوهای ساطع شده از نور خورشید را اشعه فرابنفش یا UV تشکیل می‌دهد. از آنجا که پرتو فرابنفش کاربردهای مختلف و بسیار زیادی دارد و یقیناً این مقدار اشعه ساطع شده از نور خورشید برای تمامی صنایع کافی نیست، با پیشرفت تکنولوژی و علم روز دنیا، منابع دیگری برای تولید مصنوعی اشعه UV ساخته شده است.

لامپ سیاه و لامپ بخار جیوه یک نمونه از این دستگاه‌های ساخته شده به دست انسان است. همچنین هنگام جوشکاری قوس الکتریکی نیز پرتو فرابنفش تولید می‌شود.

تاریخچه کاربرد UV در پرورش ماهی

در نیمه دوم قرن بیستم میلادی بود که جمعیت جهان به یک‌باره از ۲.۵ میلیارد نفر به ۶ میلیارد نفر رسید. این افزایش جمعیت سنگین تنها در ۵۰ سال و در حد فاصل سال ۱۹۵۰ میلیادی و سال ۲۰۰۰ میلادی رخ داد. یقیناً با دو برابر شدن جمعیت در این مدت کوتاه، تقاضای مردم برای محصولات کشاورزی نسبت به سال‌های گذشته افزایش بسیار چشم‌گیری پیدا کرد.

علاوه بر این، مصرف آبزیان و تقاضای آن نیز همگام با افزایش تقاضای محصولات کشاورزی افزایش یافت. تا سال ۱۹۸۰ میلادی افزایش مصرف آبزیان و شیلات به دلیل افزایش صید ماهی بوده است اما در سال‌های اخیر با توجه به گسترش صنعت پرورش ماهی، خصوصاً پرورش ماهی قزل آلا، پاسخ به این افزایش تقاضا آسان‌تر شده است.

طبق تحقیقات و برآوردهای انجام شده، سهم آبزیان، خصوصاً ماهی‌ها در تأمین غذای مردم باید در سال ۲۰۲۵ به چیزی نزدیک به ۱۶۴ میلیون تن برسد و در این جاست که کاربرد UV در پرورش ماهی نمود می‌یابد. از این ۱۶۴ میلیون تن، ۶۴ میلیون تن آن از صنایع پرورش ماهی و بقیه آن از صید دریاها است.

این در حالی است که تا به امروز چیزی حدود ۱۵ میلیون تن آبزی در مراکز پرورش ماهی در سرتاسر جهان تولید شده است. کشور ما، ایران، سهم بسزایی در این صنعت دارد. ایران با داشتن حدود ۱۰۰۰ کیلومتر مرز دریایی در شمال کشور و حدود ۱۶۰۰ کیلومتر مرز دریایی در جنوب کشور یکی از معدود کشورهای جهان است که استعداد بالقوه و زمینه اولیه لازم برای پرورش آبزیان را دارا است. در این میان در سال‌های اخیر صنعت پرورش ماهی قزل آلا در مناطق مختلف کشور توسعه چشم‌گیری داشته است.

کاربرد UV در جلوگیری از شیوع بیماری‌ها

صنعت شیلات و پرورش آبزیان مختلف در ایران طی سال‌های گذشته رشد عجیبی داشته است و البته در این مسیر با مشکلاتی نیز مواجه شده است. بروز بیماری‌های عفونی، ویروسی، باکتریایی، قارچی و میکروبی یکی از مهم‌ترین مشکلاتی است که در این صنعت وجود داشته و دارد.

بروز بیماری‌هایی با منشاءهای گفته شده در مراکز پرورش ماهی خصوصاً پرورش ماهی قزل آلا مورد توجه متخصصین امر قرار گرفت.

بیماری‌هایی مانند نکروز عفونی پانکراس (IPN)، ویروس‌های نکروز عفونی بافت‌های خون‌ساز (IHN)، یرسینیوزیس، لاکتوکوکوزیس، سپتی سمی خونریزی دهنده ویروسی (VHS) و باکتری‌های استرپتوکوکوزیس و سپتیسمی‌های ناشی از آئروموناس‌های متحرک بخشی از آن‌ها بود که در مزارع پرورش ماهی قزل آلا در کشور ما شناسایی شد.

متخصصین طی بررسی‌های انجام‌شده به این نتیجه رسیدند که عامل انتقال این نوع بیماری‌ها در بسیاری از موارد آب است. یقیناً در زمانی که با توجه به افزایش جمعیت و تقاضا، نیاز است صنعت پرورش ماهی گسترش پیدا کند و توسعه یابد، بروز و شیوع این نوع بیماری‌ها یک عامل محدودکننده محسوب می‌شود و خسارت زیادی به این صنعت وارد می‌کند.

بیماری‌های ماهیان شامل بیماری‌های عفونی و غیرعفونی می‌شود. بیماری‌های غیرعفونی خود به سه دسته محیطی، تغذیه‌ای و ژنتیکی تقسیم‌بندی می‌شود. بیماری‌های عفونی عموماً مسری هستند و همین مسری بودن مشکلات را دو چندان کرده است.

با این اوصاف صاحبان این صنعت با محاسبه خسارت ماهیانی که بر اثر بیماری تلف می‌شوند، هزینه درمان آن‌ها و کاهش مقدار رشد ماهیانی که بعد از بیماری بهبود پیدا می‌کنند، متوجه افزایش قیمت تولید و کاهش سود نهایی می‌شوند و این برای آنان خوشایند نیست.

جلوگیری از بروز و شیوع این‌گونه بیماری‌های خطر آفرین و حفظ آبزیان از خطرات زیستی کار غیر ممکنی نیست و می‌توان در این زمینه به کاربرد UV در پرورش ماهی اشاره کرد. اقداماتی در این زمینه تعریف شده است که توجه به آن‌ها می‌تواند شیوع بیماری‌ها را به صفر برساند.

اقداماتی مانند شناسایی و بررسی دقیق وقایعی که در سیستم پرورش ماهی پیش آمده است، تجزیه و تحلیل کامل چگونگی بروز بیماری‌های عفونی و غیرعفونی مختلف، بررسی راه‌های انتقال این بیماری‌ها و کنترل جنبه‌هایی که احتمال انتقال بیماری‌ها را قوت و سرعت می‌بخشد باید مورد توجه متخصصین امر و صاحبان این صنایع قرار بگیرد.

در کنار تمام این مسائل، مهم‌ترین اقدام کمک‌کننده به پیشگیری از بروز و اپیدمی شدن بیماری‌ها، به کار بردن نوین‌ترین روش‌های گندزدایی و ضدعفونی است.

استفاده صحیح از روش‌های گندزدایی همراه با برنامه‌ریزی مناسب تأثیر بسزایی در کاهش تلفات آبزیان و افزایش سودآوری این صنعت دارد.

یکی از نوین‌ترین و کاربردی‌ترین سیستم‌های گندزدایی، استفاده از اشعه UV یا همان پرتو فرابنفش است که پیش از این در مورد آن اطلاعاتی به شما دادیم. استفاده از سیستم‌های گندزدایی بر پایه اشعه UV یکی از روش‌هایی است که در سال‌های اخیر رواج پیدا کرده است.

یکی از دلایل استقبال صاحبان این صنعت به ضدعفونی و کاربرد UV در پرورش ماهی، تأثیر مناسب این اشعه بر بیماری‌ها و میکروب‌ها و عدم تأثیرگذاری بر خود ماهی‌ها است. دلیل این امر آن است که آب مراکز پرورش ماهی پیش از رسیدن به ماهی‌ها توسط سیستم‌های گندزدای UV ضدعفونی می‌شود و این اشعه با ماهی یا تخم ماهی برخوردی ندارد.

نکته‌ای که در این زمینه باید مورد توجه قرار بگیرد، استفاده از دز مناسب کافی اشعه UV در مراکز پرورش ماهی است. مشخص کردن دز مناسب نیاز به بررسی‌های سازمان‌یافته‌ای بر پارامترهای مؤثر و گونان دارد. کیفیت و کمیت آب مصرفی شیلات و آلودگی‌های موجود تنها نمونه کوچکی از این پارامترها است.

کاربرد UV در صنعت ماهی و انواع دستگاه‌های ضدعفونی‌کننده

در جلوگیری از بروز و شیوع بیماری‌های عفونی و غیر عفونی در آبزیان باید باکتری‌های بیماری‌زا و موجودات تک سلولی هدف قرار بگیرند. این روش گندزدایی و ضدعفونی مدت‌ها است که به‌عنوان اصلی‌ترین روش تصفیه آب به کار می‌رود. توصیه می‌شود که سیستم ضدعفونی بر پایه اشعه UV بعد از درام فیلتر نصب شود تا آب کیفیت مناسبی برای گندزدایی به‌وسیله اشعه UV پیدا کند.

دو نوع دستگاه در کاربرد فناوری پرتو فرابنفش (UV) در پرورش ماهی نقش دارند؛ یکی از آن‌ها سیستم روباز یا کانالی است و دیگری به سیستم لوله‌ای یا سامانه تحت فشار است که به نام راکتور یو وی شناخته می‌شود. سیستم کانالی دستگاه گندزدای بر پایه پرتو فرابنفش در مزارع پرورش ماهیان پرواری، ماهیان گرمابی و سردآبی و در سیستم تصفیه پساب‌ها استفاده می‌شود.

سیستم لوله‌ای این گندزداها در ضدعفونی مزارع پرورش ماهی به کار می‌روند که نیاز به آب ورودی کمتری دارند. سامانه تحت فشار این گندزداها یک محفظه دربسته است که آب از یک طرف وارد شده و پس از ضدعفونی کامل و گندزدایی تمام میکروب‌ها و آلودگی‌ها از سمت دیگر خارج می‌شود. کاربرد فناوری پرتو فرابنفش (UV) در پرورش ماهی و کارگذاری لامپ‌های UV در این مزارع به سه شکل عمده انجام می‌گیرد:

• نصب دستگاه ضدعفونی‌کننده UV در جریان‌های ورودی (Inflow Waters)
• نصب دستگاه ضدعفونی کننده UV در سیستم‌های گردشی (Recirculation Systems)
• نصب دستگاه ضدعفونی‌کننده UV در پساب خروجی (Effluent Discharges)

کاربرد پرتو فرابنفش و شکل استقرار سیستم‌های گندزدا در مزارع پرورش ماهی

سیستم‌های گندزدا و ضدعفونی‌کننده بر پایه اشعه UV موجب کاهش قابل توجه میزان پاتوژن‌ها در تأسیسات و مراکز پروش تخم ماهی و تولید آبزیان مختلف می‌شود. یقیناً پس از تمام این کش و قوس‌های تحقیقی و علمی ثابت شده است که اقتصادی‌ترین و مناسب‌ترین روش ضدعفونی جهت غیرفعال کردن باکتری‌ها، میکروب‌ها، انگل‌ها و ویروس‌های مضر همین سیستم‌های گندزدای اشعه UV است.

سیستم‌های ضدعفونی‌کننده اشعه UV باید به شکلی طراحی و اجرا شوند که بتوانند جریان پمپاژ شده را در تمامی شرایط موجود کنترل نمایند و با کلیت آن تطابق حداکثری را داشته باشند.

مزایا و فواید کاربرد فناوری پرتو فرابنفش در پرورش ماهی

• رفع کامل و تاثیرگذار تمامی آلودگی‌های میکروبی آب بدون باقی‌ماندن مواد شیمیایی مضر
• ضدعفونی سریع آب استخرها بدون تلف کردن زمان اضافی تنها در چند ثانیه
• ضدعفونی کردن بسیار مؤثر میکروارگانیسم‌های مقاوم به سیستم کلر و ازن
• عدم ایجاد ترکیبات مضر جانبی و بیماری‌زا و آسیب‌رسان شیمیایی در آب
• تغییر ندادن طعم و بوی اصلی آب
• تغییر ندادن کیفیت فیزیکی و شیمیایی ذاتی آب
• توان فعالیت ۲۴ ساعته و دائمی دستگاه بدون نیاز به تجهیزات ثانویه
• نصب و نگهداری بسیار آسان برای تمامی پرورش‌دهندگان حتی افراد غیرمتخصص
• امکان نصب سریع و آسان دستگاه‌ها در سیستم‌های لوله‌کشی قدیمی
• هزینه عملیاتی به صرفه و پایین
• افزایش کیفیت نهایی شیلات
• پایین آمدن هزینه‌های جانبی و افزایش میزان سود و درآمد حاصله

با کاربرد UV در پرورش ماهی آشنا شدید. یقیناً صنعت پرورش ماهی به‌عنوان یک صنعت مهم و کارآمد در تأمین غذای بشریت نیاز به مراقبت‌های بسیار دارد؛ زیرا اگر ضدعفونی و گندزدایی صحیح و مناسب صورت نگیرد ممکن است بیماری‌های عفونی و غیر عفونی به شکل بسیاری سریعی منتقل شوند و مشکلات جانی و مالی زیادی را به وجود بیاورند.

پیشرفت تکنولوژی و فناوری در زمینه ضدعفونی با اشعه UV کمک شایانی به پرورش‌دهندگان ماهی کرده است و از بسیاری از نگرانی‌ها تا حد زیادی کاسته است. امیدواریم توانسته باشیم در این زمینه به شما کمک کنیم.

منبع +++