Studie av vannkvalitet med hensyn på kjemiske parametere i RAS-systemer i akvakultur

Abstract

Lengre oppholdstid for laks i åpne merder øker risiko for sykdom, rømning av fisk, utslipp av organiske avfallstoffer og lakselus. For å redusere utfordringer knyttet til dette kan laksen holdes lenger i landbaserte resirkulerende akvakultursystemer (RAS) før utsett i sjø. RAS gir større kontroll over vannkvalitet, utslipp til miljøet og sykdom- og avfallshåndtering. Likevel kan gjenbruk av vann bidra til at organiske forbindelser og sporstoffer fra blant annet fôr og fiskeekskrementer akkumulerer i systemet, som kan føre til redusert vannkvalitet.

Denne masteroppgaven undersøker trender i vannkvalitet med hensyn på kjemiske parametere i RAS med laksefisk. Vannprøvene ble tatt hos Nofima Forskningsstasjon for Bærekraftig Akvakultur i Sunndalsøra, i forbindelse med forskningsprosjektet BENCHMARK II. Det ble tatt vannprøver fra ti kar, hvorav fire var brakkvann (12 ppt) og seks var ferskvann. Prøvene ble tatt i fem omganger i perioden 1. oktober til 19. november 2021 og ble senere analysert med ionekromatografi, ICP-MS og for totalt organisk karbon (TOC). Det ble også målt for de fysisk-kjemiske parameterene pH, ledningsevne og turbiditet under prøvetakingen. Det ble utført prinsipal komponentanalyse på datamaterialet for å undersøke trender i resultatene fra de ulike prøvepunktene.

Det ble i de første prøveukene funnet høyere konsentrasjoner av Cu, As, Zn, Al, K, P, S og Cl− i ferskvannsprøvene. I brakksvannsprøvene ble det funnet høyere konsentrasjoner av K, S, B, Mg, Ca og Sr. Dette stammer trolig fra fiskefôr. Det var økende konsentrasjoner for flere av elementene de første tre prøveukene, og deretter et fall i konsentrasjon til den fjerde prøveuken. Dette kan ses i sammenheng med fortynning i systemet som følge av påfylling av spedevann ved flytting av fisk. Mot slutten av prøveperioden var det høyere konsentrasjoner av B, Mg, Co og Mo i ferskvannprøvene, og Zn, Se og Cd i brakkvannprøvene, hvor kilden trolig var en annen type fiskefôr enn tidligere. Det var høyere konsentrasjoner av Al og turbiditet i midten av prøvetakingsperioden. Det er usikkert hva som var årsaken til dette, men i kombinasjon med lavere vannhardhet kan det ha hatt innvirkning på Al-toksisitet. pH og ledningsevne hadde liten påvirkning på trendene i systemet. Omregning av SO_4^(2-) til S indikerte at S hovedsakelig forekom som SO_4^(2-), men andre kilder til S kan være forbindelser som for eksempel H2S.

The residence time of salmon in open sea cages increases risks of diseases, escape of fish, release of organic waste and salmon lice. In order to reduce these challenges, salmon can be kept longer in land-based recirculating aquaculture systems (RAS) before relocation to sea cages. RAS enables increased control of water quality, release into the environment, and disease and waste management. Still, the recycling of water can lead to accumulation of organic compounds and trace elements from fish feed and excrements which can reduce water quality.

This master thesis examines trends in water quality with respect to chemical parameters in RAS with salmon. The water samples were collected at Nofima Research Station for Sustainable Aquaculture in Sunndalsøra, related to the research project BENCHMARK II. Water samples were collected from ten tanks of which four consisted of brackish water (12 ppt) and six consisted of freshwater. The samples were collected in October and November 2021 and were later analyzed with ion chromatography, ICP-MS and for total organic carbon (TOC). The physico-chemical parameters pH, conductivity and turbidity were measured during the sample col- lection period. Principal component analysis was performed on the data to examine trends in the results from the different sampling points.

Results from the first weeks of sample collection showed increased concentrations of Cu, As, Zn, Al, K, P, S and Cl− in the freshwater samples, and of K, S, B, Mg, Ca and Sr in the brackish water samples. This probably originated from fish feed. There were increasing concentrations of several of the elements the first three weeks of sample collection and a decrease in concentration the fourth week. This could be related to system dilution as a result of increased input of make-up water due to relocation of fish. There were increased concentrations of B, Mg, Co and Mo in the freshwater samples and of Zn, Se and Cd in the brackish water samples towards the end of the sampling period. The source of this was probably a different type of fish feed than previously used. There were higher concentrations of Al and turbidity in the middle of the sampling period. The cause of this is uncertain, but this in combination with lower water hardness could have affected Al toxicity. pH and conductivity had little impact on the trends observed in the system. Conversion of SO_4^(2-) to S indicated that S occured mainly as SO_4^(2-), but other sources of S could be compounds like H2S.