Hace dos años, un piscicultor de barramundi en Queensland perdió 3,200 peces en 36 horas. Su oxígeno disuelto estaba bien. La temperatura era normal. El pH se veía razonable en 8.2. Lo que mató a los peces fue un pico de amoníaco que nunca vio venir. Había tratado el estanque con un antibiótico cinco días antes para atender una infección bacteriana de las branquias, y el antibiótico había eliminado silenciosamente las colonias de bacterias nitrificantes de su filtro biológico. El nitrógeno amoniacal total (TAN) subió de 0.5 mg/L a 4.8 mg/L en tres días. A pH 8.2 y 28 grados C, esos 4.8 mg/L de TAN significaban cerca de 0.65 mg/L de amoníaco no ionizado, más de tres veces el umbral letal para el barramundi.
Analizó el amoníaco el día uno del tratamiento y el día cinco. Para el día cinco, los peces ya mostraban hemorragias en la base de las branquias y habían dejado de comer por completo. El kit de prueba confirmó el pico, pero para entonces el daño ya estaba hecho y los peces sobrevivientes tardaron semanas en recuperarse.
El amoníaco no mata a los peces de la misma forma que un colapso de oxígeno disuelto. Un colapso de OD mata rápido, a menudo de un día para otro, y la causa es evidente. El amoníaco es más lento, más insidioso. Los peces expuestos a amoníaco subletal durante días sufren daño branquial, supresión inmunitaria, crecimiento reducido y mayor susceptibilidad a todo patógeno oportunista del agua. El piscicultor que pierde peces por amoníaco suele pensar que fue un brote de enfermedad, porque los peces mueren a lo largo de varios días con síntomas parecidos a los de una enfermedad. Pero la causa raíz fue la química del agua que nadie estaba monitoreando.
Esta guía cubre el ciclo del nitrógeno en términos prácticos, qué causa los picos de amoníaco, por qué el pH es el factor que la mayoría de los piscicultores interpreta mal al leer los resultados de amoníaco, y qué hacer cuando detecta un pico. Si opera un sistema de recirculación acuícola (RAS) específicamente, lea también nuestra guía de monitoreo de calidad del agua en RAS, que cubre la gestión del biofiltro en detalle.
El ciclo del nitrógeno en 5 minutos
Todo piscicultor ha oído hablar del ciclo del nitrógeno. La mayoría tiene una comprensión vaga de que el amoníaco se convierte en nitrito y luego en nitrato. Pero los detalles prácticos importan cuando sus peces se están muriendo, así que seamos específicos.
De dónde proviene el amoníaco
Los peces producen amoníaco directamente a través de sus branquias como producto de desecho metabólico. Esta es la fuente principal en cualquier sistema acuícola. Un pez excreta aproximadamente entre 25 y 35 gramos de amoníaco por kilogramo de alimento consumido. Así que si alimenta 50 kg por día en un estanque, sus peces producen aproximadamente entre 12 y 17 gramos de TAN al día.
La segunda fuente es la descomposición. El alimento no consumido, los peces muertos, las algas muertas y las heces de los peces se descomponen, y esa descomposición libera amoníaco. En un sistema de estanque donde alimenta al 2% a 3% del peso corporal por día y logra una conversión alimenticia del 80%, aproximadamente el 20% del alimento queda sin consumir o pasa a través del pez como heces. Todo eso se descompone en amoníaco con el tiempo.
El proceso de conversión
Las bacterias nitrificantes convierten el amoníaco en nitrito (especies de Nitrosomonas) y luego el nitrito en nitrato (especies de Nitrobacter y Nitrospira). En un estanque, estas bacterias colonizan toda superficie sumergida: el fondo del estanque, las rocas, los costados, incluso las partículas suspendidas. En un RAS, se concentran en el biofiltro.
Esta conversión de dos pasos requiere:
- Oxígeno. La nitrificación es un proceso aeróbico. Por debajo de 2 mg/L de OD, la nitrificación se ralentiza drásticamente. Por debajo de 1 mg/L, prácticamente se detiene.
- Alcalinidad. La nitrificación consume alcalinidad a una tasa de cerca de 7.14 mg de alcalinidad (como CaCO3) por cada mg de amoníaco convertido. Si la alcalinidad cae por debajo de 80 a 100 mg/L, el pH se desploma y la nitrificación se estanca.
- pH estable por encima de 6.8. Las bacterias nitrificantes se ralentizan significativamente por debajo de pH 6.8 y se detienen casi por completo por debajo de pH 6.0.
- Temperatura por encima de 15 grados C. La tasa de nitrificación se duplica aproximadamente por cada aumento de 10 grados entre 10 y 30 grados C.
Cuando alguna de estas condiciones queda fuera de rango, el amoníaco deja de convertirse y comienza a acumularse.
Las 6 causas más comunes de los picos de amoníaco
1. Sobrealimentación
Esta es la causa número uno en los sistemas de estanque. Es aritmética simple: más alimento en el agua significa más amoníaco producido, tanto por el metabolismo de los peces como por la descomposición del alimento no consumido. Los piscicultores que alimentan “un poco de más por seguridad” en realidad aumentan su riesgo de amoníaco. Un estanque que puede procesar biológicamente el amoníaco de 40 kg de alimento por día acumulará amoníaco si alimenta 60 kg.
Señales: el agua se vuelve turbia, el alimento sigue visible en la superficie 15 minutos después de alimentar, lecturas de TAN en aumento durante varios días.
2. Peces muertos que se descomponen en el estanque
Un solo pez muerto de 500 gramos que se descompone en el fondo del estanque libera aproximadamente entre 15 y 20 gramos de amoníaco a lo largo de varios días. En un evento de mortandad donde mueren decenas de peces (por estrés de manejo, enfermedad o un colapso parcial de oxígeno), la biomasa en descomposición puede causar un pico secundario de amoníaco que mata más peces que el evento original.
Por eso retirar los peces muertos de inmediato no es solo cuestión de estética. Es gestión del amoníaco.
3. Colapso del biofiltro (sistemas RAS y biofloc)
Las bacterias nitrificantes de su biofiltro están vivas y, como cualquier organismo vivo, pueden morir. Asesinos comunes del biofiltro:
- Antibióticos y medicamentos. La formalina, el permanganato de potasio, el sulfato de cobre y la mayoría de los antibióticos dañan o matan a las bacterias nitrificantes. El efecto suele retrasarse entre 2 y 5 días, que es la razón por la que el piscicultor de nuestra historia inicial no vio el pico de amoníaco hasta el tercer día.
- Cortes de energía. Si el agua deja de fluir a través del biofiltro durante más de 4 a 6 horas, las bacterias comienzan a morir por agotamiento de oxígeno. Un biofiltro que perdió energía durante la noche puede verse bien a la mañana siguiente, pero rendirá por debajo de lo normal durante días.
- Caídas de pH. Si el pH baja por debajo de 6.0 aunque sea por unas pocas horas, las poblaciones de bacterias nitrificantes pueden desplomarse en un 50% o más.
- Choque térmico. Un cambio repentino de temperatura de más de 5 grados C puede reducir significativamente las tasas de nitrificación.
4. Síndrome del sistema nuevo
Este es el equivalente en RAS y biofloc del “síndrome del tanque nuevo” de los acuarios domésticos. Un biofiltro recién iniciado tarda entre 4 y 8 semanas en desarrollar una población madura de bacterias nitrificantes capaz de manejar toda la carga de amoníaco. Los piscicultores que siembran densamente en un sistema nuevo antes de que el biofiltro haya madurado verán picos de amoníaco y nitrito dentro de las primeras dos semanas.
5. Mortandades de algas en estanques
Una floración densa de algas que colapsa (por cambio de clima, agotamiento de nutrientes o tratamiento químico) libera el nitrógeno almacenado a medida que las células de las algas se descomponen. Una floración de algas con una profundidad de disco Secchi de 15 cm puede contener entre 50 y 100 kg de nitrógeno por hectárea. Cuando eso colapsa, se obtiene un pulso de amoníaco que supera la capacidad biológica del estanque.
6. Cambios estacionales en sistemas de estanque
En climas templados, los picos de amoníaco son comunes a principios de la primavera, cuando la temperatura del agua sube lo suficiente para aumentar el metabolismo de los peces y las tasas de alimentación, pero la población de bacterias nitrificantes aún no se ha recuperado de la latencia invernal. Las bacterias necesitan semanas para reconstruir su población tras los meses fríos, pero los piscicultores empiezan a alimentar intensamente en cuanto los peces muestran apetito.
Por qué el pH lo cambia todo: la relación NH3/NH4+
Este es el aspecto peor comprendido del amoníaco en la acuicultura. El nitrógeno amoniacal total (TAN), que es lo que mide su kit de prueba o su sensor, es la suma de dos formas:
- NH4+ (amonio): ionizado, relativamente no tóxico
- NH3 (amoníaco no ionizado): la forma que atraviesa las membranas branquiales y mata a los peces
La proporción entre estas dos formas está controlada por el pH y la temperatura. Un pH más alto y una temperatura más alta desplazan el equilibrio hacia la forma tóxica NH3.
Aquí hay una tabla de referencia práctica que muestra el porcentaje de TAN que está en la forma tóxica NH3:
| pH | 20C | 25C | 30C |
|---|---|---|---|
| 7.0 | 0.40% | 0.57% | 0.81% |
| 7.5 | 1.24% | 1.77% | 2.52% |
| 8.0 | 3.83% | 5.38% | 7.52% |
| 8.5 | 11.2% | 15.3% | 20.3% |
| 9.0 | 28.5% | 36.3% | 44.6% |
Observe la diferencia entre pH 7.0 y pH 8.5 a 30 grados C. A pH 7.0, solo el 0.81% de su TAN es tóxico. A pH 8.5, más del 20% es tóxico. Eso significa que una lectura de TAN de 2 mg/L a pH 8.5 es 25 veces más peligrosa que la misma lectura a pH 7.0.
Por eso no puede interpretar una lectura de amoníaco sin conocer simultáneamente su pH. Un sensor de pH funcionando junto a su monitoreo de amoníaco no es opcional. Es parte de la misma medición.
La trampa del pH de la tarde
En estanques productivos con floraciones de algas saludables, el pH sube durante la tarde a medida que la fotosíntesis consume CO2. Es común ver el pH trepar de 7.8 al amanecer a 8.8 o incluso 9.0 a media tarde. Durante este pico de pH, cualquier amoníaco presente en el agua se vuelve drásticamente más tóxico.
Un estanque con 1.0 mg/L de TAN al amanecer (pH 7.8, 0.04 mg/L de NH3) se convierte en un estanque con 1.0 mg/L de TAN a las 3 PM (pH 8.8, 0.25 mg/L de NH3). El amoníaco total no cambió en absoluto, pero la fracción tóxica aumentó seis veces. Los peces que parecían estar bien por la mañana empiezan a mostrar estrés por la tarde.
Esta es una de las razones por las que las mortandades de peces por amoníaco a menudo aparecen al final de la tarde, no solo durante los clásicos colapsos nocturnos de OD. Para una guía completa sobre las interacciones específicas del camarón entre el amoníaco, el pH y otros parámetros, vea nuestra guía de calidad del agua para camaroneras.
Detección: sensores frente a kits de prueba
Kits de prueba
Los kits de prueba colorimétricos (método de Nessler o de salicilato) miden el TAN con una precisión razonable para muestras puntuales. El problema es el momento. Un kit de prueba le dice cuánto amoníaco había en el instante en que hizo la prueba. Si analiza una vez por la mañana y el pico llega por la tarde, se lo pierde por completo. Y si está analizando porque los peces ya actúan estresados, está en modo reactivo.
La precisión de los kits de prueba también se degrada en agua salada, agua muy coloreada y agua con altas cargas orgánicas. La interferencia de las cloraminas puede producir lecturas falsas.
Monitoreo continuo con sensores
Los sensores de electrodo de ion selectivo (ISE) miden amonio (NH4+) de forma continua. La sonda NH4-100 toma lecturas cada pocos minutos, registra los datos y puede activar alarmas a través de un controlador conectado cuando el TAN sube por encima del umbral que usted establezca.
Cuando se combina con un sensor de pH continuo, puede calcular la fracción de amoníaco no ionizado en tiempo real. Algunas configuraciones de controlador pueden hacer este cálculo automáticamente y alarmar sobre el NH3 calculado, no solo sobre el TAN. Esto es significativamente más útil porque tiene en cuenta los cambios de toxicidad impulsados por el pH a lo largo del día.
Un sensor de ORP añade otra capa de información. Los valores de ORP en descenso suelen correlacionarse con el amoníaco en aumento, porque ambos indican una calidad del agua en deterioro y una menor actividad de nitrificación. El ORP no es una medición directa del amoníaco, pero una caída repentina de ORP puede servir como alerta temprana que precede al pico de amoníaco por horas.
Respuesta de emergencia: qué hacer cuando el amoníaco se dispara
Ha detectado un pico de amoníaco, ya sea mediante una alarma de sensor o una lectura de kit de prueba. El TAN está por encima de 2 mg/L, el pH es de 8.0 o más, y los peces muestran signos de estrés (nado errático, boqueo en la superficie, alimentación reducida, aglomeración cerca de las entradas de agua). Aquí está el protocolo.
Acciones inmediatas (primeros 30 minutos)
1. Detenga la alimentación. Esto es lo más impactante que puede hacer. Cada kilogramo de alimento que añade produce más amoníaco. Detenga la alimentación por completo durante al menos 48 horas, o hasta que el TAN baje por debajo de 1.0 mg/L.
2. Inicie un recambio de agua. Si tiene una fuente de agua limpia, comience a recambiar entre el 25% y el 50% del volumen del estanque. En un RAS, aumente la tasa de recambio de agua. El agua fresca diluye el amoníaco directamente y es la forma más rápida de reducir la concentración de TAN.
3. Maximice la aireación. Las bacterias nitrificantes necesitan oxígeno. Encienda todos los aireadores disponibles. Un OD más alto apoya a las bacterias que convierten el amoníaco y ayuda a los peces estresados a sobrellevarlo, al asegurar que no estén combatiendo la toxicidad del amoníaco y el bajo oxígeno al mismo tiempo.
4. Revise el pH y evalúe si conviene ajustarlo. Si el pH está por encima de 8.5, tiene la opción de bajarlo con cuidado para reducir la fracción tóxica de NH3. Agregar ácido clorhídrico o inyectar CO2 puede bajar el pH, pero esto debe hacerse de forma gradual. Los cambios rápidos de pH causan su propio estrés. Una reducción de pH de 8.5 a 7.5 recorta la fracción tóxica de amoníaco en cerca del 80% a 25 grados C. Pero no baje el pH por debajo de 6.8 o inhibirá a las bacterias nitrificantes que necesita en funcionamiento.
Acciones secundarias (primeras 24 horas)
5. Retire los peces muertos y el alimento no consumido. Cada organismo en descomposición y cada pellet de alimento en el fondo está produciendo más amoníaco. Retire con red los peces muertos. Si es accesible, aspire o descargue el alimento no consumido.
6. Aplique detoxificantes si están disponibles. Los detoxificantes comerciales de amoníaco a base de tiosulfato de sodio fijan temporalmente el amoníaco en una forma menos tóxica. Ganan tiempo, pero no eliminan el amoníaco del sistema. Deben reaplicarse cada 24 a 48 horas.
7. Añada bacterias nitrificantes (para RAS/biofloc). Si el pico fue causado por un colapso del biofiltro, inocule el biofiltro con un cultivo comercial de bacterias nitrificantes. Esto acelera la recuperación de semanas a días.
8. Monitoree de forma continua. Tome lecturas de TAN y pH cada 2 a 4 horas o, mejor aún, confíe en las lecturas continuas de sensores. Necesita saber si el amoníaco está bajando o todavía subiendo. Si sigue subiendo después de 12 horas a pesar del recambio de agua y de la suspensión de la alimentación, es posible que necesite un recambio de agua más agresivo o reducir la biomasa mediante una cosecha de emergencia.
Fase de recuperación (días 2 a 7)
Reanude la alimentación al 25% de las tasas normales el tercer día, siempre que el TAN esté por debajo de 1.0 mg/L. Auméntela un 25% cada dos días mientras monitorea el TAN y el nitrito. Esté atento a un pico secundario de nitrito, que es común entre 3 y 7 días después de un pico de amoníaco, ya que las bacterias nitrificantes que convierten el amoníaco en nitrito se recuperan más rápido que las bacterias que convierten el nitrito en nitrato.
Prevención: mantener el amoníaco bajo control
Gestión del alimento
El alimento es la principal entrada de nitrógeno a su sistema. Redúzcalo y reducirá la producción de amoníaco de forma proporcional.
- Use alimento de alta calidad con buena digestibilidad (mayor digestibilidad significa menos nitrógeno de desecho)
- Alimente hasta la saciedad, no hasta una cantidad fija. Si los peces dejan de comer en 10 minutos, eso es suficiente
- Use alimentadores automáticos que distribuyan pequeñas cantidades con frecuencia en lugar de arrojar grandes cantidades que se hunden y se descomponen
- Reduzca la tasa de alimentación durante el clima caluroso, después de un estrés de manejo o durante un tratamiento de enfermedad
Gestión de la densidad de siembra
Una mayor densidad de siembra significa más amoníaco por unidad de volumen de agua. Si combate constantemente los picos de amoníaco, es posible que tenga una sobrepoblación para la capacidad de carga biológica de su sistema. Reducir la densidad en un 20% puede disminuir la carga de amoníaco lo suficiente para mantenerla dentro de rangos manejables.
Mantenimiento del biofiltro (RAS)
- Nunca trate a los peces dentro del circuito del biofiltro. Aísle a los peces para el tratamiento con medicamentos o derive el biofiltro durante los tratamientos químicos
- Monitoree el OD del biofiltro. Manténgalo por encima de 2 mg/L en todo momento
- Mantenga la alcalinidad por encima de 100 mg/L de CaCO3 para amortiguar las caídas de pH
- Nunca limpie más de un tercio del medio del biofiltro a la vez
Monitoreo continuo
La mejor estrategia de prevención es el monitoreo continuo del amoníaco combinado con el monitoreo del pH. Un sensor NH4-100 conectado a un controlador Omni Exodus puede alertarle sobre tendencias de amoníaco en aumento antes de que se vuelvan emergencias. Establezca su umbral de alarma en 1.0 mg/L de TAN para sistemas de agua dulce a pH por encima de 8.0, o en 1.5 mg/L de TAN para sistemas mantenidos por debajo de pH 7.5.
Para una visión completa de todos los parámetros que debería monitorear, vea nuestra guía de monitoreo de calidad del agua en acuicultura.
Cuando los problemas de amoníaco y de OD golpean juntos
El peor escenario, y ocurre con más frecuencia de la que la gente espera, es un pico de amoníaco simultáneo con un colapso de oxígeno disuelto. Esto suele ocurrir después de una mortandad de algas: las algas en descomposición consumen oxígeno y liberan amoníaco al mismo tiempo. Los peces reciben dos factores de estrés a la vez, y la mortalidad es rápida.
Si monitorea solo el OD o solo el amoníaco, se pierde la mitad del panorama. Un sistema de monitoreo que rastrea el OD, el pH y el amoníaco en conjunto le da el panorama completo de la calidad del agua y le permite responder a la causa real, no solo al síntoma más evidente.
Nuestra guía de compra de sistemas de monitoreo para acuicultura explica cómo construir una configuración de monitoreo multiparámetro que protege contra estos escenarios de fallas combinadas.
Para reunir el oxígeno disuelto, el pH y el amoníaco en un solo panel de control con alertas instantáneas, vea nuestro sistema de monitoreo para acuicultura. Contacte a nuestro equipo para dimensionar una configuración para sus estanques.