Vannkvalitet i marint oppdrett

Transkript

1 Vannkvalitet i marint oppdrett Bjørn Olav Rosseland Universitetet for miljø- og biovitenskap,, UMB Norsk institutt for vannforskning,, NIVA (20%) Koordinator i Akvaforsk-alliansen, miljø og teknologi bjorn.rosseland@umb.no

2 Hva vet vi om vannkvalitets- og miljøkrav for marin fisk? Tilnærmet ikke-eksisterende kunnskap om vannkvalitetskrav utover temperatur, lav oksygenkonsentrasjon, TAN og salinitet for yngelstadiet av ulike marine arter Etter overføring fra klekkekar er vannutskiftningen meget lav eller utelatt i de første 5-7 dagene. Dødelighet fram til "weaning" er høy (80-90%) (Olsen, 1997). Miljøkrav til piggvar (Person-Le Ruyet, 1990) Parameter Temperatur optimal vekst Temperatur område, vekst Temperatur grense for vekst Temperatur Letale grenser 2 30 Salinitet grense for optimal vekst Salinitet grense for vekst Salinitet - grense for 3 dødelighet Kritisk oksygennivå for vekst 3 mg/l (2 20 g) Letalt oksygennivå 1 mg/l

3 To viktige utredninger for Mattilsynet i 2005 Rosten, T., Åtland, Å-, Kristenesen,, T., Rosseland, B.O. og Braathen, B Mattilsynet., B Mattilsynet. Vannkvalitet og dyrevelferd. KPMG Rapport, oppdragsnr / , 88s. Rosten, T., Braaten,, B., Olafsen,, T., Mejdell, C., Wollfrom,, T., Myhr,, E. og Rosseland, B.O Bistand til Mattilsynet knyttet til utredning av dyrevelferd i akvatisk dyrehold, herunder fremtidig dyrehold. NIVA-Rapport, Prosjektnr , 83 pp.

4 Typiske vannkvalitetskrav som savnes Beskrivelse av stabilitet og ulikevekt, bl.a. mht. metaller Enkelte marinfisk er like følsom som laks for aluminium i estuarine blandsoner (metalmobilisering fra humus ved blanding av humøst ferskvann med sjøvann) Torsk er svært følsom for aluminium Torsk eksponert for økologisk relevant estuarine blandsoner dør NFR prosjekt ESTUMIX (Rosseland m.fl. 1998) Al felles ut på gjellene Metabolismen hemmes (Kristensen 2001) Al gills (µg*g dryweight -1 ) Ref: 20 µg Al/L Ex 1: 60 µg Al/L Ex 2: 120 µg Al/L Ex 3: 240 µg Al/L A AB ABC Respiration chambers Al 3+ Stock solution Water tank Registration unit Pump Static mixer Water outlet 2 Al-containing water Rc 3 Water outlet 1 Motor drive Al på torskegjeller Aeration tank Aerator Freshwater Water inlet Resistance tubes Rc 2 Oxygen electrode Saltwater Resistance tubes Mixing of fresh (2/3) and salt (1/3) water Reference water Rc 1 registration of oxygen consumption and temperature, and control of motor drive by Labview Ch ref. Ex 1 Ex 2 Ex 3 Ex 4

5 Piggvar er svært følsom f for Al Piggvar Al påvirker gjellene(nfr-estumix) Gills from turbot Rosseland et al Al-exposed Reference Liten kunnskap om andre kystnære arter Rusefanget sei død nær overflaten i elve-påvirket fjordsystem

6 Hva kan gi metallproblem for marin fisk? Landbaserte anlegg planlegger å blande varmt ferskvann (kjølevann) med sjøvann til > 10 Estuarine blandsoner kan oppstå Metallene kan gi direkte gjelleskader Metallene kan gi fri radikal-dannelse og oksidative stressproblem (Al, jern og mangan) Tunnelfremføring av sjøvann kan løse ut metaller fra geologiske kilder Resirkulering med UV/Ozon-behandling kan løse ut metall fra metal-organiske forbindelser (humus, fôr, faeces) Merdoppdrett av marine arter i fjorder med elvepåvirkning kan bli eksponert for estuarine blandsoner

7 Landbaserte anlegg er energikrevende = resirkulering og vannbehandling (UV ozon) Stor grad av resirkulering krever vannbehandling - hvilke farer kan dette medføre? UV og ozon splitter organiske forbindelser metallproblem ved remobilisering? Restoksydanter (TRO) må fjernes Ozon danner giftige brom-forbindelser og bl.a. Trihalometaner (TMH) som er en persistente kreftfremkallende bromforbindelse! Problem for landbaserte påvekstanlegg mht. sikker mat? Begrenset nitrogenfjerning - TAN+ ph NH 3

8 Hva vet vi om vannkvalitets- og miljøkrav for marin fisk NH 4 /NH 3? Prosentfordeling NH3 NH4+ FV BV SV ph Tabell 6 Krav til maksimalinnhold av NH 3 i oppdrettsvann for de ulike oppdrettsartene. Rosten et al Art Optimum Tålbart Betinget Ikke akseptabelt Laksefisk < 2 µg /l 2?25µg /l 25-70µg /l >25 µg /l Torsk Ikke tilgjengelig 60* µg /l Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Piggvar Ikke tilgjengelig 100 µg /l µg /l > 400µg /l Kveite Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Steinbit Ikke tilgjengelig 130 µ g/l** Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig * Foss et al., Aquaculture ** Foss et al., Aquaculture

9 Oppdrett av torsk: TAN (NH 4 -N) -CO2 NH3 (µg/l) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1, CO2 (mg/l) CO2 og NH3 R 2 = 0,7908 R 2 = 0, May 11-Jun 17-Jun R 2 = 0,458 Linear (26-May) Linear (11-Jun) Linear (17-Jun) CO2 mg/l VK 2002 CO2 - TAN y = 0,01x + 7,1272 R 2 = 0, TAN ugnh4-n/l VK 2002 Laks Oppdrett av torsk - CO2 og TAN CO2 mg/l 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Torsk: TAN 900 µg/l= CO 2 13mg/L) Laks: TAN 900 µg/l= CO2 17mg/L 0, TAN ugnh4-n/l

10 Studie av torsk i et gjenbrukssystem (kar i serie) 16,5 Aquaculture 2006 (In press) 11,0 5,5 CO 2 TAN 0 Referanse ph TOC

11 Blodparametre Aquaculture 2006 (In press)

12 Aquaculture 2006 (In press) Ingen forskjeller i vekst i de fire forsøksgruppene Torsk vekt g Vekt i g Control Low Medium High

13 Intensivt oppdrett: CO 2 og TAN Intensivt oppdrett Lav spesifikk flow O2 tilsetting høyt oksygenforbruk = CO 2 Moderat CO 2 økning pga sjøvannsbuffring Økt PCO2 i blod ved > 6 mgco2 i vannet Forsøk tyder foreløpig på at 40 dager med CO2 mellom mgco2/l og TAN mellom µg/l ikke reduserer vekst.

14 Hvilke grenser for O 2 finnes Art Optimum Tålbart Betinget Ikke akseptabelt Laksefisk 100% 60% 50% < 40% Torsk 100% 56% 34% < 30% Piggvar 100% 60% 4,4 mg/l Ikke tilgjengelig Kveite 100% 7 mg/l Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Steinbit 100% Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Ikke tilgjengelig Rosten et al. 2005

15 Intensivt oppdrett: lav O 2 -hypoxia Kan for lavt spesifikt vannforbruk uten oksygentilsetting hypoxi. f. eks. ved < 60% metning: redusere vekst? øke dødelighet? øke dødelighet etter vibrio (Vibrio anguillarum) smitte? Veiledere: Hilde Toften og Jan Erik Killie

16 Kathrine Ryvold Arnesen 2005 Eksponerte torsk for tre ulike O2 nivåer i 43 dager Smittet alle grupper med Vibrio Anguilarum Fulgte sykdomsutvikling under normoxia i ca. 40 dager

17 Vekt Hypoxia reduserer tilvekst Kathrine Ryvold Arnesen 2005 Lengde Fôrinntak Senere god forhold ga en kompensatorisk spurtvekst men de nådde aldri igjen de beste gruppene Spesifikk vekstrate

18 Hypoxia øker dødelighet d delighet og sykdom Dødelighet under hypoxia Kathrine Ryvold Arnesen 2005 Dødelighet etter hypoxia, uten smitte Dødelighet etter smitte: Ingen forskjeller på gruppene

19 Laks: Oksygen overmetning (hyperoxia) rundt fisken redusere vekst og immunforsvar og øker deformiteter, sykelighet og dødelighet. Vi dokumenterer nå at laks nedregulerer Pa O2 i blod i fullmettet vann, men ikke i overmettet vann Detoxification of free radicals, Glutathione Oxidative index Farms

20 Er hyperoxia et problem for torsk? For høy oksygentilsetning- oksidativt stress? Pilotforsøk (Fiskeriforskning/NIVA/UMB) viser negativ effekt og begynnende dødelighet hos torsk ved et lavere nivå av hyperoxi enn laks Kommer hovedfagsoppgave FF (snart!!!) Nytt NFR prosjekt på Torsk (PROCOD)

21 Hva vil myndigheter og kunder kreve? Dyrevennlig produksjon Fysisk/kjemiske og helsemessige forhold i oppdrettskar Mattilsynet vil fastsette forskningsbaserte grenseverdier Begrenset forurensning til ytre miljø EU vanndirektiv Sikker mat tungmetaller organiske miljøgifter (PCB, PAH etc.) radioaktive forbindelser Dokumentasjon fra akkrediterte laboratorier (jmf. Russland og Cd i laks)

22 Kartlegging av vannkvalitet i marinfisk produksjon Hva kan vi lære l av VK-programmet for laks Vannkvalitetsundersøkelsene, VK (NIVA, (KPMG), UMB, Akvaforsk) - finansiert av oppdrettere Trond Rosten, KPMG/NIVA, (Kjell Maroni, KPMG/FHL) Bjørn Olav Rosseland (NIVA/UMB), Torstein Kristensen, Åse Åtland, NIVA Brit Salbu, Lene Sørli Heier, Hans-Christian Teien, UMB Grete Bæverfjord, Kirsti Hjelde, AKVAFORSK VK : Undersøkelse i ca. 160 smoltanlegg Ca. 80% av smoltanleggene i Norge Noen anlegg i UK

23 Viktige VK lærdommerl Oppdretterne har selv investert i kunnskapsløft om sammenhengen miljø-helse-produksjon som har økt kunnskapen om : betydning av vannkvalitet (humøst vann og aluminium og jern) vannkvalitets forbedring (begrense bruk av sjøvann i humøst vann) funnet nye kritiske produksjonstrinn (O 2 /CO 2 - oksydativt stress) betydningen av vannkvalitet i ferskvannsfasen for resultat i sjøfasen utløst forskningsmidler FHF/NFR

24 VK-Laks har gitt ramme for Sertifisering VK benyttes for verdifastsetting og grunnlag for investering benyttes som kvalitetsstempel for dyktighet Råvannskvalitet A 26% A-B 22% B 35% B-C 13% C 4% VK gir akkreditert dokumentasjon for: vannmiljø og (indirekte) produksjonsform (dyrehelse) kan bygges ut for dokumentasjon av ytre miljøpåvirkning (utslipp)

25

26 VK Marin NIVA, UMB, Akvaforsk ANONYMISERTE DATA Kombinert (tilpasset) prøvetaking av vann og fisk på ulike stadier i produksjonsprosessen Les folder! Invitasjon til oppstartsmøte 9/ aase.aatland@niva.no