Practical Application of the Plasma Water Purification Method in Closed-Loop Fish Farming Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A technological scheme for water purification in closed water supply systems using plasma discharge flow treatment has been developed. It has been experimentally proven that the use of plasma discharge in a cavitating liquid flow reduces the concentration of nitrites, nitrates, and ammonia accumulated in water, and also helps to reduce the risk of disease in fish due to the formation of active forms of oxygen such as ozone, hydroxyl radicals, and hydrogen peroxide. The recorded fluctuations in dissolved oxygen concentration during water treatment led to the conclusion that repeated aeration makes it possible to increase the level of dissolved oxygen, which also has a beneficial effect on the process of fish farming in closed water supply systems.

About the authors

A. V Kamler

Federal State Budgetary Institution of Science – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russian Federation

V. M Bayazitov

Federal State Budgetary Institution of Science – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russian Federation

I. S Fedulov

Federal State Budgetary Institution of Science – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: if345@ya.ru
Moscow, Russian Federation

R. V Nikonov

Federal State Budgetary Institution of Science – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russian Federation

E. S Mikhalev

Federal State Budgetary Institution of Science – Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russian Federation

I. O Abramova

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Africa of the Russian Academy of Sciences (IAfr RAS)

Moscow, Russian Federation

References

  1. Федорова В.С., Швыдченко С.С., Олейник Т.С., Барбэскумпэ В.В. Выращивание товарных осетровых рыб в малогабаритных установках замкнутого водоснабжения // Экологический вестник Донбасса. 2022. № 4. С. 5.
  2. Fedorova V.S., Shvydchenko S.S., Oleynik T.S., and Barbescu V.V. Farming of commercial sturgeon fish in small closed-loop water supply facilities. Ecological Bulletin of Donbass. 2022, no. 4, p. 5.
  3. Обзор рыбного хозяйства Африки. // Электронное периодическое издание «fishnet.ru» URL: https://www.fishnet.ru/ (дата обращения: 04.07.2025).
  4. Overview of the fishing industry in Africa.. Electronic periodical publication “fishnet.ru” URL: https://www.fishnet.ru/ (accessed: July 4, 2025).
  5. Гридина Т.С., Гераскин П.П. Экологический подход в повышении эффективности индустриального метода получения аквакультурной продукции // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2021. № 2. C. 1.
  6. Gridina T.S. and Geraskin P.P. An ecological approach to improving the efficiency of industrial methods of aquaculture production. Bulletin of AGTU. Series: Fisheries. 2021, no. 2, p. 1.
  7. Бригида А.В., Елизарова А.С., Шишанов Г.А. Влияние кислородных режимов водной среды на физиологическое состояние осетровых рыб, разводимых в установках замкнутого водоснабжения (обзор) // Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2023. № 9. C. 1.
  8. Brigida A.V., Elizarova A.S., and Shishanov G.A. The influence of oxygen regimes in the aquatic environment on the physiological state of sturgeon fish bred in closed water supply systems (review). Fish farming and fisheries. 2023, no. 9, p. 1.
  9. Калайда М.Л., Хамитова М.Ф., Калайда А.А., Борисова С.Д., Бабикова В.В. Элементы циркулярных технологий в аквакультуре // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2021. № 2. C. 76.
  10. Kalayda M.L., Khamitova M.F., Kalayda A.A., Borisova S.D., and Babikova V.V. Elements of circular technologies in aquaculture. Bulletin of AGTU. Series: Fisheries. 2021, no. 2, p. 76.
  11. Солдатов А.А. К природе развития естественных эндогенных гипоксических состояний у водных организмов // Журнал общей биологии. 2022. Т. 83. № 6. С. 450.
  12. Soldatov A.A. On the nature of the development of natural endogenous hypoxic conditions in aquatic organisms. Journal of General Biology. 2022, vol. 83, no. 6, p. 450.
  13. Helen L., Wasseem E. Dying for a canape: the welfare implications associated with both traditional and “ethical” production of caviar from sturgeon // Frontiers in Animal Science. 2024. № 5. P. 1.
  14. Araújo T.P. de, Brighenti L.S., Santos H.B. dos, Castro A.H.F., Thomé R.G. Toxicity of nitrogen compounds in fish influenced by physico-chemical water parameters: a review // Research, Society and Development. 2021. Т. 10. № 11. P. 1.
  15. Козырь А.В. Влияние факторов среды на рыбохозяйственные показатели при выращивании клариевого сома (clarias gariepinus) // Вестник Полесского государственного университета. Серия природоведческих наук. 2024. № 2.
  16. Kozyr A.V. The influence of environmental factors on fishery indicators in the cultivation of African catfish (Clarias gariepinus). Bulletin of Polessky State University. Series of Natural Sciences. 2024, no. 2.
  17. Марченко А.П., Миронова Л.П. Микробиологическая безопасность свежей рыбы, зараженной трематодами, с учетом санитарного состояния водоемов // Вестник КрасГАУ. 2024. Т. 3. № 204. C. 136.
  18. Marchenko A.P. and Mironova L.P. Microbiological safety of fresh fish infected with trematodes, taking into account the sanitary condition of water bodies. Bulletin of KrasGAU. 2024, vol. 3, no. 204, p. 136.
  19. Трухина Г.М., Ярославцева М.А., Дмитриева Н.А. Современные тенденции санитарной микробиологии в реализации санитарно-эпидемиологического надзора за безопасностью водных объектов // Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2022. № 10. Т. 16-24.
  20. Trukhina G.M., Yaroslavtseva M.A., and Dmitrieva N.A. Current trends in sanitary microbiology in the implementation of sanitary and epidemiological surveillance of the safety of water bodies. Public Health and Environment – ZNiSO. 2022, no. 10, vol. 16–24.
  21. Abramov V.O., Abramova (Kamler) A.V., Nikonov R.V., Ivanov V.K., Cravotto G., Fedulov I.S. Flow-mode water treatment under simultaneous hydrodynamic cavitation and plasma // Ultrasonics Sonochemistry. 2021. № 70. P. 105323.
  22. Abramov V.O., Abramova (Kamler) A.V., Bayazitov V.M., Kameneva S.V., Veselova V.O., Kozlov D.A., Sozarukova M., Baranchikov A.E., Fedulov I.S., Nikonov R.B. Fast Degradation of Tetracycline and Ciprofloxacin in Municipal Water under Hydrodynamic Cavitation/Plasma with CeO2 Nanocatalyst // Processes 2022. Т. 10. № 10. P. 2063
  23. Karabassov T., Vasenko A.S, Bayazitov V.M, Golubov A.A, Fedulov I.S, Abramova (Kamler) A.V. Electrical Discharge in a Cavitating Liquid under an Ultrasound Field // J Phys Chem Lett. 2023. Т. 14. № 49. P. 10880.
  24. Kamler A., Bayazitov V., Sozarukova M., Nikonov R., Fedulov I., Cravotto G., Abramova I. Mechanisms of Water Pollutant Degradation under Electric Discharge Generated in a Cavitating Flow // Clean Technol. 2024. № 6. P. 1340.
  25. Mikhalev E., Kamler A., Bayazitov V., Sozarukova M., Nikonov R., Fedulov I., Mel’nik E., Ildyakov A., Smirnov D., Volkov M. et al. Sonoplasma Frequency Tuning of Electric Pulses to Modulate and Maximise Reactive Oxygen Species Generation // Water. 2024. № 16. P. 2753.
  26. Федосеева Е., Сергеева Ю., Волкова В., Акулова А., Камлер А., Никонов Р., Шарова А., Терехова В. Воздействие соноплазменной обработки воды на бактериально-грибной комплекс микроорганизмов, типичных для тепличных хозяйств // Экология и промышленность России. 2025. Т. 29. № 7. С. 8.
  27. Fedoseeva E., Sergeeva Yu., Volkova V., Akulova A., Kamler A., Nikonov R., Sharova A., and Terekhova V. The effect of sonoplasma water treatment on the bacterial-fungal complex of microorganisms typical for greenhouse farms. Ecology and Industry of Russia. 2025, vol. 29, no. 7, p. 8.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).