Post on 17-Oct-2019
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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
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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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Nitrit in Aquakultur-Kreislaufsystemen
Ammoniak/
Ammonium
Organisch
gebundener
Stickstoff
Fischtank
30-40 % N-Retention
Ergebnisse
Fazit
Einleitung
Methoden
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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
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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
Aquakultur
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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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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
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Marine
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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
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…. durch Salzzugabe !
Kompensation der Nitrit-Toxizität….
Ergebnisse
Fazit
Einleitung
Methoden
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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
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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 !
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6.1
NOEC
Ergebnisse
Fazit
Einleitung
Methoden
Fazit
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• 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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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
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