چرخه گوگرد و تولید سولفید هیدروژن دراکوسسیتم‎های آبی با تاکید بر آبزی‎پروری

نوع مقاله : مقاله کامل علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد گروه تکثیر و پرورش آبزیان، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

2 استادیار گروه تکثیر و پرورش آبزیان، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران

3 استاد گروه میکروبیولوژی خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، البرز، ایران

چکیده

چرخه گوگرد در اکوسیستم‎های آبی یک فرایند بیوژئوشیمی پیچیده است که شامل چهار مرحله معدنی‎شدن، آلی‎شدن، احیا‎شدن و اکسید‎شدن می‎شود. در اکوسیستم‎های آبی غنی از مواد آلی به ویژه استخر‌‌های پرورش آبزیان نیمی از مواد آلی تحت شرایط بی‎هوازی توسط باکتری‎های احیا‎کننده سولفات تجزیه می‎شوند و گاز سولفید هیدروژن به عنوان محصول جانبی در طی این فرایند تولید می‎شود. غلظت بسیار کم سولفید هیدروژن برای موجودات آبزی بسیار سمی است و لذا باید از تولید آن جلوگیری شود. از طرف دیگر، تجزیه مواد آلی مقدار مواد مغذی (به عنوان مثال نیتروژن و فسفر) در آب افزایش می‎دهد در نتیجه سبب یوتروفی شدن اکوسیستم‎ها می‎شود. بنابراین، چرخه گوگرد در اکوسیستم‎های آبی هم دارای اثرات مثبت و هم اثرات منفی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The sulfur cycle and hydrogen sulfide production in aquatic ecosystems with an emphasis on aquaculture

نویسندگان [English]

  • Rana Dashtbin 1
  • Nematollah Mahmoudi 2
  • Hosein Besharati 3
1 1M.Sc. Student, Dept. of Aquaculture, Faculty of Natural Resources and Marine Science, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, Iran
2 Assistant Prof., Dept. of Aquaculture, Faculty of Natural Resources and Marine Science, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, Iran
3 Professor, Dept. of Soil Microbiology, Soil and Water Research Institute, Agricultural Education, Karaj, Alborz, Iran
چکیده [English]

The sulfur cycle is a complex biogeochemical process in aquatic ecosystems that involved four stages of mineralization, immobilization, reduction and oxidation. In organic matter-rich aquatic ecosystems especially aquaculture ponds, half of organic matter deposited under anaerobic condition by sulfate reducing bacteria and hydrogen sulfide gas produced as by product during this process. Small concentrations of hydrogen sulfides are highly toxic to aquatic organisms and therefore its production must be avoided. On the other hand, degrade of organic matter increases the amount of nutrients (e.g., nitrogen and phosphorus) in water, thus cause eutrophication of the ecosystems. Therefore, sulfur cycle has both positive and negative effect in aquatic ecosystems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sulfur cycle
  • Sulfate reducing bacteria
  • Hydrogen sulfide
  • Aquatic ecosystems
  • Aquaculture
2.Affonso, E.G., Polez, V.L.P., Correa, C.F., Mazon, A.F., Araujo, M.R.R., Moraes, G., and Rantin, F.T. 2004. Physiological Responses to Sulfide Toxicity by The Air-Breathing Catfish, Hoplosternum Littorale (Siluriformes Callichthyidae). Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology and Pharmacology. 139: 4. 251-257.
3.Bagarinao, T.U. 1993. Sulfide as a toxicant in aquatic habitats. SEAFDEC Asian Aquaculture. 15: 3. 2-4.
4.Badalians Gholikandi, G. 1395. Microbiology of water and wastewater. Tehran. 948p.
5.Behera, B.C., Mishra, R.R., Dutta,S.K., and Thatoi, H.N. 2014. Sulphur oxidizing bacteria in mangrove ecosystem, A review. Afric. J. Biotechnol. 13: 29. 2897-2907.
6.Boyd, C.E., and Tucker, C.S. 2012. Pond aquaculture water quality management. Springer Science and Business Media.
7.Churchill, P., and Elmer, D. 1999. Hydrogen sulfide odor control in wastewater collection systems. J. New Engl Water Environ. Assoc. 33: 1. 57-63.
8.Crab, R., Avnimelech, Y., Defoirdt,T., Bossier, P., and Verstraete, W.2007. Nitrogen Removal Techniquesin Aquaculture for A Sustainable Production. Aquaculture. 270: 1. 1-14.
9.Datta, S. 2012. Management of water quality in intensive aquaculture. Respiration. 6: 6O2.
10.Delincé, G. 2013. The ecology of the fish pond ecosystem: with special reference to Africa (Vol. 72). Springer Science and Business Media.
11.Edwards, P.J. 1998. Sulfur cycling, retention, and mobility in soils, a review. Newtown Square. PA: US Department of Agriculture. Forest Service. Northeastern Research Station.
13.Ghosh, W., and Dam, B. 2009. Biochemistry and molecular biologyof lithotrophic sulfur oxidation by taxonomically and ecologically diverse bacteria and archaea. FEMS microbiology reviews. 33: 6. 999-1043.
15.Jørgensen, B.B., and Nelson, D.C. 2004. Sulfide oxidation in marine sediments. geochemistry meets microbiology. GSA Special Pap. 379: 63-81.
16.Joye, S.B., and Hollibaugh, J.T. 1995. Influence of Sulfide Inhibition of Nitrification on Nitrogen Regeneration in Sediments. Science. 270: 5236. 623.
18.Lahav, O., Ritvo, G., Slijper, I., Hearne, G., and Cochva, M. 2004. The potential of using iron-oxide-rich soils for minimizing the detrimental effects of H2S in freshwater aquaculture systems. Aquaculture. 238: 1. 263-281.
22.Muyzer, G., and Stams, A.J.M. 2008. The Ecology and Biotechnology of Sulphate Reducing Bacteria. Nature Reviews Microbiology. 6: 6. 441-454.
23.Nielsen, P.H., Raunkjær, K., and Hvitved-Jacobsen, T. 1998. Sulfide production and wastewater quality in pressure mains. Water Science and Technology. 37: 1. 97-104.
25.Pillay, T.V.R. 2008. Aquaculture and the Environment. John Wiley and Sons. 5p.
26.Poulton, S.W., Krom, M.D., Rijn, J.V., and Raiswell, R. 2002. The use of hydrous iron (FeOH) oxides for the removal of hydrogen sulphide in aqueous systems. Water Research. 36: 825-834.
27.Qian, J., Lu, H., Cui, Y., Wei, L., Liu, R., and Chen, G.H. 2015. Investigation on thiosulfate-involved organics and nitrogen removal by a sulfur cycle-based biological wastewater treatment process. Water research. 69: 295-306.
29.Smith, L.L., and Oseid, D.M. 1974. Effect of hydrogen sulfide on development and survival of eight freshwater fish species. In The early life history of fish (pp. 417-430). Springer. Berlin. Heidelberg.
30.Tabatabai, M.A., Stewart, J.W.B., and Schoenau, J.J. 1988. Sulfur in agriculture. Soil Science. 145: 6. 462-463.
31.Tucker, C.S., and D’Abramo, L.R. 2008. Managing high pH in freshwater ponds. Southern Regional Aquaculture Center.
34.Zhao, Y.G., Zheng, Y., Tian, W., Bai, J., Feng, G., Guo, L., and Gao, M. 2016. Enrichment and immobilization of sulfide removal microbiota applied for environmental biological remediation of aquaculture area. Environmental Pollution. 214: 307-313.