Токсичність нітриту і захист хлоридом: хвороба «коричневої крові»

Як нітрит перетворює гемоглобін на метгемоглобін, чому хлорид блокує поглинання нітриту зябрами, які співвідношення хлорид:нітрит застосовують в аквакультурі та як вносять сіль.

Звідки береться нітрит

Нітрит (NO2-) — проміжна стадія нітрифікації. Одна група бактерій окиснює аміак, що його виділяють риби і що утворюється під час розкладання корму, до нітриту, а друга окиснює нітрит до нітрату, нетоксичного в концентраціях, звичайних для ставків. Нітрит накопичується, коли перша стадія випереджає другу. Типовими причинами джерела з аквакультури називають недостатню, неефективну чи несправну фільтрацію в замкнених системах і періоди коливань або зниження температури. У прохолодній воді бактерії, що окиснюють аміак, працюють швидше за бактерії, що окиснюють нітрит, і бюлетень Обернського університету попереджає, що летальні рівні нітриту можуть скластися за 24 години в прохолодній воді з підвищеним аміаком. SRAC зазначає, що кожен 1 ppm загального амонійного азоту може за відносно короткий час перетворитися приблизно на 3 ppm нітриту, тож зростання аміаку — ранній сигнал проблеми з нітритом за кілька днів.

Метгемоглобін: чому кров буріє

Нітрит потрапляє в кров через зябра, де його захоплює механізм активного перенесення. У крові він окиснює гемоглобін до метгемоглобіну: двовалентне залізо (Fe2+) гему, що переносить кисень, переходить у тривалентне (Fe3+), яке не здатне переносити кисень. У безхребетних аналогічна реакція перетворює гемоціанін на мет-гемоціанін. Кров, багата на метгемоглобін, має характерний шоколадно-коричневий колір, звідси назва стану в аквакультурі — хвороба «коричневої крові». У слабо уражених риб кров червоно-коричнева, у тяжко уражених — шоколадно-коричнева.

Оскільки вада міститься в крові, а не у воді, уражені риби виявляють ознаки кисневого голодування, зокрема хапають повітря біля поверхні, навіть за достатнього чи насиченого вмісту розчиненого кисню. Виживання залежить і від частки перетвореного гемоглобіну, і від рівня кисню: у бюлетені Обернського університету наведено приклад, що помірно уражені риби мають вижити за 7 ppm розчиненого кисню, але навряд чи виживуть за 2 ppm. Риби, що пережили нітритний стрес, стають сприйнятливішими до бактеріальних інфекцій, анемії та інших хвороб стресу, а вторинні бактеріальні інфекції часто зʼявляються через один–три тижні після епізоду. Риби, перенесені у воду з низьким нітритом, швидко відновлюються.

Види сильно різняться за чутливістю

Опубліковані значення 96-годинної LC50, зібрані Claude E. Boyd (Обернський університет), показують розкид: 0,5–0,6 мг/л нітритного азоту для лосося Кларка (cutthroat trout), 0,24–11,0 мг/л для райдужної форелі, 7,1–44,0 мг/л для канального сома і 88 мг/л для звичайного коропа. Підвищення температури збільшує чутливість, а підвищення солоності різко її знижує: європейські вугри витримували 84 мг/л у прісній воді, але 974 мг/л за солоності 36 ‰. За даними SRAC, великоротий і малоротий окуні, синьозябровий і зелений сонячники стійкі до високого нітриту, вочевидь, не пропускаючи його через зябра; канальний сом і тиляпія досить чутливі; форель та інші холодноводні риби чутливі до вкрай малих кількостей; золоті рибки й товстоголові гольяни займають проміжне положення між сомом і окунями. Риби, ослаблені бактеріальними чи паразитарними хворобами, можуть бути чутливішими.

Як захищає хлорид

Іони хлориду мають той самий заряд, що й іони нітриту, і близькі до них за розміром, тож конкурують за ті самі ділянки звʼязування на зябровому переносникові. Коли хлориду багато відносно нітриту, хлориду поглинається значно більше, ніж нітриту, і метгемоглобін не накопичується. Тому хлорид натрію (кухонна сіль) — стандартний засіб профілактики й лікування хвороби «коричневої крові» в прісноводній аквакультурі; хлорид кальцію теж діє, але зазвичай дорожчий. Захист дає саме хлоридна частина солі, а не натрій.

• Tomasso, Simco і Davis (1979, канальний сом): іонне співвідношення 16 Cl- до 1 NO2- повністю пригнічувало утворення метгемоглобіну під дією нітриту.
• Публікація SRAC 462: щонайменше 10 частин хлориду на 1 частину нітриту ефективно запобігає проникненню нітриту в організм сома; для риб із бактеріальними чи паразитарними хворобами може знадобитися вище співвідношення.
• Служба поширення знань Обернського університету: щонайменше 9:1 хлориду до нітриту, багато господарств використовують 10:1.
• Boyd (Обернський університет): хлорид у концентрації, що у 20 разів перевищує концентрацію нітритного азоту, повністю запобігає токсичності в канального сома і, ймовірно, в інших прісноводних видів.

Застосування солі на практиці

Процедура в аквакультурі починається з вимірювання і хлориду, і нітриту, оскільки в багатьох вихідних водах хлориду вже достатньо. Логіка дозування SRAC: (10 × концентрація нітриту) − наявний хлорид = хлорид, який треба додати; результат нуль або менше означає, що захисту вже достатньо. Потім кількість солі розраховують за обʼємом води та потрібним приростом хлориду. Для страхування від раптових стрибків, за даними SRAC, господарства, що вирощують сома, постійно підтримують щонайменше 100 ppm хлориду, бюлетень Обернського університету називає мінімум 60 ppm і звичайні рівні 60–150 ppm, а Boyd наводить 50–100 мг/л як поширену практику господарств. Після внесення солі потрібно близько 24 годин, щоб стан «коричневої крові» послабився. SRAC радить перевіряти нітрит два–три рази на тиждень навесні й восени, решту часу щонайменше щотижня, а під час відомого епізоду — щодня.

Основним профілактичним заходом лишається зниження азотного навантаження біля джерела: менша норма годування означає менше аміаку і, відповідно, менше нітриту. Високий рівень розчиненого кисню теж допомагає — він збільшує запас для риб із порушеною функцією крові й підтримує бактерії, що окиснюють нітрит до нітрату.