FFS

Baden-Württemberg

Kooperation mit:

Schwebstoffe in Kreislaufanlagen:

Auswirkungen auf die Fischgesundheit

und das Fischwachstum

C. Becke1*, M. Schumann1, D. Steinhagen2, A. Brinker1

1Fischereiforschungsstelle Langenargen (LAZBW) 2Tierärztliche Hochschule Hannover, Abteilung Fischkrankheiten und Fischhaltung

Email: Alexander.Brinker@lazbw.bwl.de

Büsum, 09.06.2016

Lehrstuhl für

Aquatische Systembiologie

*

Schwebstoff-Problematik

• Schwebstoffe = hauptsächlich Kot + Futterreste

• Kleinstpartikel reichern sich aus technischen

Gründen an

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Auswirkungen auf die

Fischgesundheit und

die Wasserqualität ?

Mögliche Auswirkungen

Fischgesundheit:

• Schädigung der Kiemen (Bash et al. 2001; Bilotta & Brazier 2008)

direkter physikalischer Einfluss der Partikel

dauerhaftes Zusetzen bzw. nachhaltige Schädigung

der Kiemenstrukturen möglich

• erhöhte Stressbelastung (Bash et al 2001; Awata et al. 2011)

verminderte Nahrungsaufnahme

Wachstumseinbußen

unterdrückte Immunabwehr

erhöhtes Risiko von Krankheitsausbrüchen

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Mögliche Auswirkungen

Wasserqualität:

• Anreicherung von fischtoxischen Stoffen durch

Auswaschungen (Chen et al. 2003)

• leicht abbaubarer organischer Kohlenstoff fördert

Wachstum von heterotrophen Bakterien

schnelleres Wachstum + höhere Sauerstoffzehrung

Verdrängung der Nitrifizierer

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Ziel des Projekts

Untersuchung zum Einfluss sich akkumulierender

Feinstpartikel in Kreislaufanlagen …

… auf die Gesundheit

und das Wachstum der Fische

… auf die Biofilterleistung

und die Wasserparameter

Wichtigster Aspekt:

Entkopplung der Schwebstoffbelastung von anderen

potenziell überlagernden Wasserparametern

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Versuchsanlage

• 2 Kreislaufsysteme mit je 10 Becken (je 330 L)

künstliche Erhöhung der Partikelkonzentration in

einem Kreislauf, zweiter Kreislauf = Kontrolle

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Versuchsanlage 6/26

Kontrolle

100 µm

Versuchsanlage 7/26

Partikel-Anreicherung durch Einleiten von Spülwasser

Belastung

100 µm

Kurzzeitversuch

Dauer: 4 Wochen

1300 Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss)

650 Regenbogenforellen pro KLA

65 Regenbogenforellen pro Becken

Ziel:

Partikel-Konzentration über 25 mg/L (Belastungskreislauf)

vergleichbare Wasserparameter zwischen beiden

Kreislaufsystemen

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Wasserparameter

Kontrolle Belastung

pH* 7,38 ± 0,15 7,39 ± 0,14

Temperatur* (°C) 14,1 ± 0,3 14,2 ± 0,3

O2* (mg/L) 11,0 ± 0,8 10,8 ± 1,1

CO2* (mg/L) 14,3 ± 0,5 15,0 ± 1,0

NH4-N* (µg/L) 467,8 ± 83,0 506,9 ± 90,4

NO2-N* (µg/L) 131,1 ± 29,4 122,8 ± 25,6

max. NO3-N (mg/L) 220 192

Ø-Wasserverbrauch* (L/Tag) 228,6 223,2

*Mittelwert

keine signifikanten Unterschiede

unter kritischen Grenzen für Forellen

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Total Suspended Solids 1/14

Belastung

Kontrolle

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Zeitachse (Tage)

TSS = Gesamtheit aller Partikel > 0,45 µm pro Liter

Ab Tag 11: durchschnittlich 6-fach höherer

TSS-Wert im Belastungskreislauf

Gesundheitsparameter

Flossenschäden

Indikator für Wohlbefinden der Fische

Flossenerosion (Person-Le Ruyet et al. 2007)

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Gesundheitsparameter

Blutparameter

• Differentialblutbild

• Hämatokrit/Leukokrit

• Hämoglobinkonzentration

• Zellzahlen

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Gesundheitsparameter

Hitzeschockprotein 70 & Plasmacortisol

antikörperbasiertes Nachweisverfahren

Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA)

HSP: schützen bzw. reparieren beschädigte Proteine

Cortisol: primärer Stressindikator (akuter Stress)

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Gesundheitsparameter

Kiemen Histologie

Mechanische Schädigung der Kiemenstrukturen ?

Keimvermittelte Probleme ?

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Histologie der Kiemen

Normale Kiemenstruktur Pathologische Veränderungen

• sehr flaches Plattenepithel

• äußerst zellarm

• keine Vakuolenbildung

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• Verdickung des Epithels (*)

• Zellödeme ()

• Keulige Schwellung (■) an den

Spitzen der Sekundärlamellen

■

* *

Langzeitversuch 1/14 22/26

Dauer: 18 Wochen

1200 Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss)

600 Regenbogenforellen pro KLA

60 Regenbogenforellen pro Becken

Ziel:

Partikel-Konzentration über 30 mg/L im “Belastungskreislauf”

erhöhte Schwebstoffbelastung bis zur Schlachtreife der Fische

Total Suspended Solids 1/14 23/26

TSS = Gesamtheit aller Partikel > 0,45 µm pro Liter

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

TS

S (

mg

/L)

Versuchswoche

A

B

ab Woche 9: durchschnittlich 9-fach höherer

TSS-Wert im Belastungskreislauf

Kontrolle

Belastung

Wasserparameter

Kontrolle Belastung

pH 7,35 ± 0,15 n.s. 7,37 ± 0,11

n.s.

Wassertemperatur (°C) 14,3 ± 0,1* 14,1 ± 0,2*

O2 (mg/L) 10,7 ± 0,5* 10,9 ± 0,6*

CO2 (mg/L) 14,7 ± 3,6 n.s. 15,0 ± 3,3

n.s.

NH4-N (µg/L) 472 ± 186 n.s. 460 ± 172

n.s.

NO2-N (µg/L) 126 ± 57 n.s. 134 ± 59

n.s.

NO3-N (max.) (mg/L) 312 300

Ø-Wasserverbrauch (L/Tag) 256,7 251,0

* signifikant unterschiedlich (p < 0,05)

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unter kritischen Grenzen für Forellen

Zusammenfassung

Kurzexposition:

Partikelkonzentration über 25 mg/L mit deutlicher

Anreicherung von Kleinstpartikeln

Entkopplung der Schwebstoffbelastung von anderen

Wasserparametern

Χ keine negativen Effekte der Partikelbelastung auf die Fisch

Performance

Χ keine negativen Effekte der Partikelbelastung auf die

Physiologie der Fische

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Zusammenfassung

Kurzexposition:

Partikelkonzentration über 25 mg/L mit deutlicher Anreicherung von Kleinstpartikeln

Entkopplung der Schwebstoffbelastung von anderen Wasserparametern

Χ keine negativen Effekte der Partikelbelastung auf die Fisch Performance

Χ keine negativen Effekte der Partikelbelastung auf die Physiologie der Fische

Langzeitexposition:

Partikelkonzentration über 30 mg/L mit deutlicher

Anreicherung von Kleinstpartikeln

Χ keine negativen Effekte der Partikelbelastung auf die Fisch

Performance

! deutliche Auswirkung der Partikelbelastung auf das

Fressverhalten der Fische

Auswertung der restlichen Parameter erfolgt z.Z.

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Vielen Dank…

…für Ihre Aufmerksamkeit!