Akute und chronische Toxizität von Nitrit beim Zander (Sander lucioperca) in Abhängigkeit von

der Salinität

Dr. Jan Schröder Dipl.-Biol.

Gesellschaft für Marine Aquakultur, Büsum

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Zander aus der Aquakultur

Stabiler Preis

Beliebter Speisefisch

Satzfisch für Angelfischerei

Hohe Nachfrage

Abnehmende Wildfänge können den Bedarf nicht decken

Deutschland ist auf Importe aus Osteuropa angewiesen

Karpfen-Teichwirtschaft produziert zunehmend auch Zander (Satzfische)

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Unabhängig von äußeren Umweltfaktoren

Ganzjährig maximale Wachstumsleistung

Kontrollierbarkeit sämtlicher Umweltfaktoren

Akkumulation organischer und anorganischer Stoffe

Wasser muss gesäubert und konditioniert werden

Zander in Kreislaufsystemen

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Relativ neue Art in der kreislaufgeführten Aquakultur

Hohe Anforderungen an die Wasserqualität

Wenig Erfahrungswerte zu optimalen Haltungsbedingungen

Zander:

Aquakultur-Kreislaufsysteme:

Nitrit N2

Denitrifikation

Nitrit

Nitrat

Nitrifikation

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Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Nitrit in Aquakultur-Kreislaufsystemen

Ammoniak/

Ammonium

Organisch

gebundener

Stickstoff

Fischtank

30-40 % N-Retention

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

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Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Nitrit in Aquakultur-Kreislaufsystemen

Nitrit-Peak während der Anfahrphase des Biofilters

Nitrit-Peak durch unvollständige Nitrifikation oder Denitrifikation

Co

nce

ntr

ation

Days

NO2- Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Co

nce

ntr

ation

Days

NO2- NH3

NO3-

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Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Wirkungsweise von Nitrit im Fisch

Nitrit gelangt über die Kiemen ins Blut

Beeinträchtigung der Respiration

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Nitrit oxidiert Hämoglobin zu Methämoglobin

Abnahme der Sauerstofftransportkapazität im Blut

Methämoglobin kann Sauerstoff nicht binden

In „Süßwasser“ :

Nitrit-Aufnahme hauptsächlich über Chlorid-Aufnahme-Mechanismus

Cl- Cl-

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Marine

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Christian Albrechts

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NO2- NO2

-

…. durch Salzzugabe !

Cl- / NO2- ratio

Nitrite

toxic

ity

Invers lineare Beziehung zwischen Nitrit-Toxizität und Cl- / NO2- Mengenverhältnis

Cl- Cl-

Cl-

Cl-

Cl- Cl-

Cl-

Cl- Cl-

Artspezifisch !

Kompensation der Nitrit-Toxizität….

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Akute Toxizität Süßwasser (40 mg/l Cl-)

24, 48, 72, 96, 120 h LC50

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Akute Toxizität Süßwasser (40 mg/l Cl-)

24, 48, 72, 96, 120 h LC50

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Chronische Toxizität

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

• Hämatokrit

• Hämoglobin

• Methämoglobin

• Gewebe und Plasma NO2-

• Erythrozyten-Anzahl

• Kiemen Histologie

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Akute Toxizität Süßwasser (40 mg/l Cl-)

24, 48, 72, 96, 120 h LC50

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Chronische Toxizität

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

• Hämatokrit

• Hämoglobin

• Methämoglobin

• Gewebe und Plasma NO2-

• Erythrozyten-Anzahl

• Kiemen Histologie

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Chronische Toxizität

Salzzugabe

Konstante 10 mg/l NO2--N

• Hämatokrit

• Hämoglobin

• Methämoglobin

• Gewebe und Plasma NO2-

• Erythrozyten-Anzahl

65 90

140 240 440

440

40

Cl-

no nitrite

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Akute Toxizität Süßwasser (40 mg/l Cl-)

24, 48, 72, 96, 120 h LC50

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Chronische Toxizität

Süßwasser (40 mg/l Cl-)

• Hämatokrit

• Hämoglobin

• Methämoglobin

• Gewebe und Plasma NO2-

• Erythrozyten-Anzahl

• Kiemen Histologie

0,44 0,88 1,75

3,5 7 14 28

0

NO2--N

Chronische Toxizität

Salzzugabe

Konstante 10 mg/l NO2--N

• Hämatokrit

• Hämoglobin

• Methämoglobin

• Gewebe und Plasma NO2-

• Erythrozyten-Anzahl

65 90

140 240 440

440

40

Cl-

no nitrite

Grenz- und

Richtwerte

Sicherheitsgrenzwert

NOEC Methämoglobinämie

Richtwert Salzdosierung

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

5-7 x Wasseraustausch pro Tag

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Marine

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Christian Albrechts

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Expositionsanlage (Durchfluss)

12 Aquarien (55 l) (eingehaust zur Stressvermeidung)

Pro Treatment ein Vorratsbehälter mit Expositionslösung

Fischanzahl pro Aquarium: 15 (Exp. 1), 10 (Exp. 2)

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Akute Toxizität (Süßwasser)

0,44 0,88 1,75 3,5 7 14 28 0

24 h

48 h

72 h

96 h

120 h

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

40

70

0

0

0

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

mg/l NO2--N

MetHb > 90 %

Morta

lität (%

) NO2

--N (mg/l)

LC50

Expositio

nszeit (

h)

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

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Chronische Toxizität (Süßwasser)

Deutlicher Effekt !

Methämoglobin

Geringer Effekt !

Hämoglobin

Kein Effekt ! Kein Effekt ! Kein Effekt !

Kiemen-Histologie Erythrozyten-Anzahl Hämatokrit

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

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Chronische Toxizität (Süßwasser)

Methämoglobin

Unbedenklich ?

Met-Hb NOEC

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Bedenklich ? Bedenklich ?

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Zusammenfassung Toxizität (Süßwasser)

0 N

O2

- -N

(m

g/l)

0,44

0,88

1,75

Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut

Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut

Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut

MetHb-NOEC

0,06 mg/l

Sicherheits-

grenzwert

Bei einem konservativen Sicherheitsfaktor von 0,01 (Sprague, 1971) des

LC50 liegt der kalkulierte Sicherheitsgrenzwert bei 0,06 mg/l NO2--N.

Weitere Untersuchungen im Konzentrationsbereich 0 – 2 mg/l NO2--N

bzgl. Leistungsparameter und Animal Welfare erforderlich!

7

14

28 100 % Mortalität nach 24 h

100 % Mortalität nach 24 h

40 % Mortalität nach 96 h

Akute Toxizität

3,5 Signifikante Methämoglobinämie Chronische Toxizität

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

…. durch Salzzugabe !

Kompensation der Nitrit-Toxizität….

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

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Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Kompensation der Nitrit-Toxizität

Wieviel Chlorid ist erforderlich um die Methämoglobin-Bildung in Zandern

bei einer Nitrit-Konzentration von 10 mg/l NO2--N zu verhindern?

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

Büsum

Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Kompensation der Nitrit-Toxizität

Wieviel Chlorid ist erforderlich um die Nitritaufnahme in Blut und Gewebe von

Zandern bei einer Nitrit-Konzentration von 10 mg/l NO2--N zu verhindern?

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Ein Cl- / NO2- Mengenverhältnis (Mol-basiert) von 10 verhindert Methämoglobin-

Bildung sowie Nitrit-Akkumulation in Blut und Gewebe bei juvenilen Zandern !

Gesellschaft für

Marine

Aquakultur

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Christian Albrechts

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6.1

NOEC

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Fazit

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Christian Albrechts

Universität zu Kiel

• 120 h LC50 : 6,1 mg/l NO2-N

• MetHb-NOEC : 1,75 mg/l NO2-N

• Sicherheitsgrenzwert : 0,06 mg/l NO2-N

• Stress- und Leistungsparameter noch nicht berücksichtigt !

• Nitrit-Toleranz abhängig von weiteren Umweltfaktoren!

Cl-/NO2- Mengenverhältnis von 10 kompensiert Nitrit-Toxizität

Ergebnisse

Fazit

Einleitung

Methoden

Zusammenfassung

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Marine

Aquakultur

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Christian Albrechts

Universität zu Kiel

Wuertz, S., Schulze, S.G.E., Eberhardt, U., Schulz, C., Schroeder, J.P. (2013): Acute and chronic

nitrite toxicity in juvenile pike-perch (Sander lucioperca) and ist compensation by chloride.

Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 157, pp. 352-360.

Vielen Dank an:

Dr. Sven Würtz Sunia Schulze

Gefördert durch: