Lohikalojen hapentarve, hapenkulutus ja veden hapetus- ja ilmastusmenetelmät

Samankaltaiset tiedostot
Martti Naukkarinen Oy WAI Consulting Ltd

Tuloveden johtaminen ja käsittely läpivirtauslaitoksessa. Juha Iivari Tuotantopäällikkö Inarin kalantutkimus ja vesiviljely

Haitallisten aineiden vaikutuksista kaloihin

Lisää satoa hiilidioksidin avulla. Lisää satoa hiilidioksidin avulla.

ISO-KAIRIN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu vuosiin 1978, 1980 ja 1992

Alajärven ja Takajärven vedenlaatu

LIITE 2. Olosuhdeseurantojen mittauskäyrät, Nissnikun yläkoulu 1(12)

Hapetuksen tarkoitus purkamaan pohjalle kertyneitä orgaanisen aineksen ylijäämiä

HENGITYSKAASUJEN VAIHTO

VALKJÄRVEN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu kesiin

b) Laske prosentteina, paljonko sydämen keskimääräinen teho muuttuu suhteessa tilanteeseen ennen saunomista. Käytä laskussa SI-yksiköitä.

Muikkukannat ja ilmastonmuutos Hannu Lehtonen Helsingin yliopisto

PK-yrityksen kokemuksia KaivosVV:stä ja mitä

Selvitys Pampalon kaivoksen juoksutusveden rajaarvojen

Tuloksia vesihomekyselystä

UNELMA Uusi viljelylaji nelmasta

Koulutus kalojen lääkinnästä Hanna Kuukka-Anttila Eläinten terveys ja hyvinvointi yksikkö, Evira. Kalanviljely Suomessa

Kemikaalien EU-riskinarviointi ja -vähennys

Innovaatio-ohjelman Läpivirtauslaitoksen ravinnekuormituksen alentamismenetelmät hankkeen osa Oy Wai Consulting Ltd

Kirjolohen ja siian hyvän kasvun ylläpito kiertovedessä. jälkeen

Rehevöityneen järven kunnostamisen haasteet

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250

LOHJAN JÄRVIEN VEDENLAATUSEURANTA 2012 Kaitalampi

Kasvihuoneen kasvutekijät. HIILIDIOKSIDI Tuula Tiirikainen Keuda Mäntsälä Saari

Outamonjärven veden laatu Helmikuu 2016

ALA-KOITAJOKI JA JÄRVILOHI - ENNEN JA JÄLKEEN LISÄVESITYKSEN Jorma Piironen RKTL/Joensuu. Tietoa kestäviin valintoihin

Ympäristötoimien vaikutus tuotantokustannukseen

Vähennä energian kulutusta ja kasvata satoa kasvihuoneviljelyssä

SISÄILMAN LAATU. Mika Korpi

Humuksen vaikutukset järvien hiilenkiertoon ja ravintoverkostoihin. Paula Kankaala FT, dos. Itä Suomen yliopisto Biologian laitos

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

LOKAN JA PORTTIPAHDAN TEKOJÄRVIEN KALOJEN ELOHOPEAPITOISUUDEN TARKKAILU VUONNA 2012

Heinijärven vedenlaatuselvitys 2016

Tiedosta ratkaisuja kestäviin valintoihin. Kankainen ja Jari Setälä. Loppuseminaari Viikki

Heinijärven vedenlaatuselvitys 2014

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

Lypsylehmän negatiivisen energiataseen hallinta. Annu Palmio KESTO-hankkeen loppuseminaari


Pielisjoelle suunnitellun lyhytaikaissäädön ekologiset vaikutukset

Varsinais-Suomen vesien tila: mitä vesistä mitataan ja mitä tulokset kertovat? Raisio Janne Suomela

Pellettien ja puunkuivauksessa syntyneiden kondenssivesien biohajoavuustutkimus

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Orimattilan Vesi Oy:n Vääräkosken jätevedenpuhdistamon velvoitetarkkailu, tuloslausunto tammikuu 2016

Rehuanalyysiesimerkkejä

Kuva Kuerjoen (FS40, Kuerjoki1) ja Kivivuopionojan (FS42, FS41) tarkkailupisteet.

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

KALIUMPERMANGANAATIN KULUTUS

VEDEN LAADUN TUTKIMINEN

Rantamo-Seittelin kosteikon vedenlaadun seuranta

Polar Pharma Oy Kyttäläntie 8 A Helsinki. puh info@polarpharma.fi

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Kemikaalien EU-riskinarviointi ja -vähennys

Leikkausverenvuodon portaittainen korvaus. Kati Järvelä TAYS Sydänkeskus Oy

Orgaaninen aines maaperän tuottokyvyn kulmakivenä (ORANKI)

KOSTEUS. Visamäentie 35 B HML

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

Järvikunnostuksen haasteet - soveltuuko ravintoketjukunnostus Hiidenvedelle?

Sammatin Enäjärven veden laatu Helmikuu 2016

UNELMA uusi viljelylaji nelmasta (Stenodus leucichthys nelma)

Parhaat ympäristökäytännöt vesiviljelyyn Tiedosta ratkaisuja kestäviin valintoihin

Uusilla rehuilla kohti ympäristöystävällisyyttä.

KORPILAHDEN YHTENÄISKOULU

RAUMAN MERIALUEEN TARKKAILUTUTKIMUS LOKAKUUSSA Väliraportti nro

kun hiilimonoksidia ja vettä oli 0,0200 M kumpaakin ja hiilidioksidia ja vetyä 0,0040 M kumpaakin?

MÄDÄTYSJÄÄNNÖKSEN LABORATORIOTASON VALUMAVESIKOKEET

Säännöstelyn vaikutus Pielisen järvikutuiseen harjukseen

Kalkituksen merkitys sokerijuurikkaalle. Sakari Malmilehto, SjT

- Vesien rehevöitymisen vaikutukset kalakantoihin

KandiakatemiA Kandiklinikka

Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus

Härkäpapu siipikarjan rehuna

Luomunautatilojen seleeniongelmien syyt, seuraukset sekä ratkaisut

Norilsk Nickel Oy:n nikkelipäästön vaikutukset. Anna Väisänen, KVVY

Espoon kaupunki Pöytäkirja 56. Ympäristölautakunta Sivu 1 / 1

Valuma-alueen maankäytön vaikutukset lohikaloihin

Päiväys ,27 (12023)

Kunnostusojituksen aiheuttama humuskuormitus Marjo Palviainen

Täpläravun levinneisyyden rajat ja kannanvaihtelut

Lupahakemuksen täydennys

Korkeanpaikan harjoittelu

Vihdin Lapoon vedenlaatututkimus, elokuu 2016

ANALYYSIT kuiva-aine (TS), orgaaninen kuiva-aine (VS), biometaanintuottopotentiaali (BMP)

PUUJÄRVEN VEDEN LAATU Vuoden 2013 loppukesän tulokset ja vertailu vuoteen 2012

Norilsk Nickel Oy Harjavallan tehtaan nikkelipäästön kalataloudelliset vaikutukset

Olli-Matti Kärnä: UPI-projektin alustavia tuloksia kesä 2013 Sisällys

Hiilidioksidimittausraportti

Sikojen Ruokintasuositukset 2014

Biologinen vedenkäsittely ja energian tarve kiertovesitykseen perustuvassa kalanviljelyssä Suomen oloissa

Hyödyllinen puna-apila

KERTARAPORTTI

Kilpailun ajoittaminen vuoristoharjoittelun jälkeen

Katsaus uusiin kiertovesiprojekteihin maailmalla

Miten kasvit saavat vetensä?

ISO HEILAMMEN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu aikaisempiin vuosiin

Kemikaalien EU-riskinarviointi ja vähennys

Liite 1. Saimaa. Immalanjärvi. Vuoksi. Mellonlahti. Joutseno. Venäjä

Itämeren kala elintarvikkeena

Päiväkotien lepohuoneiden sisäilmanlaatu. Pia Gummerus Keski-Uudenmaan ympäristökeskus, terveystarkastaja

Transkriptio:

Lohikalojen hapentarve, hapenkulutus ja veden hapetus- ja ilmastusmenetelmät Luoteis-Venäjän kalatalouden kehittämisohjelma Vesiviljelytekniikan ja -ympäristötekniikan koulutus Enonkoskella 25.-29.8.2008 Tapio Kiuru, RKTL

Esitelmän sisältö Kaasutase vedessä happipitoisuuden mittaaminen ja raportointi Lohikalojen happivaatimukset Muut tuotantoa rajoittavat tekijät (kumulatiivinen hapenkulutus) Lohikalojen hapenkulutus Veden happipitoisuuden vaikutus kalanviljelyn ympäristökuormitukseen ilmastus- ja hapetustekniikka

Kaasutase vedessä Kaasun liukoisuus veteen riippuu lämpötilasta, suolapitoisuudesta, kaasun osittaispaineesta ja kokonaispaineesta Henryn lain mukaisesti: C i = 1000 K i B i x i (P-P w )/760 Jossa: C i = kylläisen liuoksen kaasupitoisuus (mg/l) K = molekyylipainon suhde molekyylitilavuuteen B = Bunsen kerroin (litra/litra atm) x = moolijakauma (%/100) = osapaine P = Paine (mm Hg) P w = veden höyryn paine I = yksittäinen kaasu

Hapen liukoisuus (mg/l) veteen eri korkeuksilla merenpinnasta (0-1200 m) ja eri lämpötiloissa (Weiss, 1970) Lämpötila korkeus merenpinnasta (m)

Lämpötila suolapitoisuus (g/l) Hapen liukoisuus veteen (mg/l) eri lämpötiloissa ja suolapitoisuuksissa, kosteasta ilmasta, paineessa (760 mm Hg). Colt, 1984

Happipitoisuutta mitataan titraamalla tai happimittarilla Yleisimmin käytetyt yksiköt ovat konsentraatio (mg/l tai ml/l), saturaatioprosentti (=mitattu arvo/saturaatioarvo ko. olosuhteissa * 100) ja osapaine (mmhg) (Esim. 10 ºC lämpötilassa 10 mg/l = 7 ml/l = 139,38 mmhg = 88,65 %) Kertoimet kaasun konsentraation (mg/l) muuttamiseksi osapaineeksi (mm Hg) eri lämpötiloissa (Boyd, 1990) Lämpötila (ºC) O 2 N 2 CO 2

Lohikalojen happivaatimukset/minimi O 2 - pitoisuus Veden vähimmäishappipitoisuus riippuu ympäristöolosuhteista, kalalajista ja sen kehitysvaiheesta. HAUDONTA Lohikalojen mädin hapenkulutus on suurimmillaan juuri ennen kuoriutumista, jolloin minimi O 2 -pitoisuus on esim. 6 ºC lämpötilassa on 7,6 mg/l ja 15,1 ºC lämpötilassa vastaavasti 10,2 mg/l.

Lohikalojen happivaatimukset/minimi O 2 - pitoisuus Poikas- ja jatkokasvatus Kriittinen alaraja poikasille ja aikuisille lohikaloille vaihtelee välillä 2,5-4,5 mg/l kalojen koosta ja lämpötilasta riippuen Lohikaloille turvallinen vähimmäishappipitoisuus on noin 5 mg/l Optimaaliset olosuhteet (kasvu, ruokahalu, rehukerroin, osmoottinen stressi) edellyttävät jopa 90 % kylläisyysastetta Korkean happipitoisuuden ylläpito on kuitenkin kallista ja tuotannossa on usein valittava kompromissi saatavan hyödyn ja aiheutuvien kustannusten välillä Tuotannon kannalta optimaalisten kasvuolosuhteiden ylläpito edellyttää 6-7 mg/l O2 pitoisuutta poistovedestä mitattuna.

Lohikalojen happivaatimukset/maksimi O 2 - pitoisuus Hapen myrkyllisyys Happiaineenvaihdunnan sivutuotteet eli ns. happiradikaalit voivat aiheuttaa eriasteisia kudosvaurioita, joiden korjaamiseen aerobisilla organismeilla on kuitenkin tehokkaat puolustusmekanismit lyhytaikaisissa (5-7 vrk) kokeissa erittäin korkeidenkaan happipitoisuuksienkaan (685 mm HG) ei ole osoitettu olevan kirjolohelle akuutisti myrkyllisiä Lohikaloille viljelyveden happipitoisuuden ylärajaksi suositellaan alle 300 mm Hg osapainetta, mutta vielä 400 mm Hg osapainetta pidetään lohikaloille turvallisena (5 ºC lämpötilassa 400 mm Hg = 32,4 mg/l ja 25 ºC lämpötilassa = 21,4 mg/l)

O 2 pitoisuuden fysiologiset vaikutukset Kaloilla hengityksen säätelyä ohjaa pääasiassa hapentarve hyperoksisissa olosuhteissa hengitysvolyymi pienenee ja samalla veren hiilidioksidipitoisuus nousee ja sen ph laskee. Hypoksia (hapen puute) vaikutta päinvastoin eri veren hiilidioksidipitoisuus vähenee ja sen ph nousee. Hengitysvolyymin noustessa myös osmoottinen stressi lisääntyy ja kala joutuu käyttämään enemmän energiaa nestetasapainon säätelyyn Vaikutukset verenkuvaan Verenhemoglobiinipitoisuus, hematokriitti ja punasolujen lukumäärä nousevat vähähappisissa olosuhteissa ja laskevat korkean happipitoisuuden seurauksena (esim. spring fever ) Haudonnan aikainen hapen puute Lohikalojen mädin hapensaanti ei yleensä ole ongelma haudottaessa mätiä luonnon syklissä/lämpötiloissa Lämpöhaudonnassa hapenpuute kuitenkin mahdollinen, erityisesti lajeilla joilla on suuri mätimuna Happen puutteessa alkion kasvutapa siirtyy hyperplasiasta (lihassolujen lukumäärän kasvaminen) hypertrofiaan (lihassolujen koon kasvaminen) Kalojen myöhempi kasvupotentiaali korreloi lihassolujen lukumäärän kanssa haudonnan aikainen happen puute voi heikentää kalojen myöhempää kasvua Haudonnan aikainen hyperoksia Yli 500 mm Hg happipitoisuudet voivat aiheuttaa lisääntynyttä kuolleisuutta ja yli 725 mm Hg happipitoisuudessa haudotut poikaset kuoriutuvat ilman punasoluja

Muut tuotantoa rajoittavat tekijät Kalanviljelyssä suoranaisten hapen myrkkyvaikutusten sijaan yläraja lisähapen käytössä tulee useimmiten vastaan välillisesti, muiden tuotantoa rajoittavien tekijöiden (kumulatiivinen hapenkulutus) kuten veden hiilidioksidi-, ammoniakki- ja kiintoainepitoisuuden tai kalatiheyden ylärajojen kautta

Veden hiilidioksidipitoisuus Veden korkea hiilidioksidipitoisuus nostaa veren hiilidioksidipitoisuutta ja alentaa sen hapenkuljetuskykyä: hapenkuljetuskyky alenee merkittävästi veden hiilidioksidipitoisuuden noustessa 20-40 mg/l tasolle Esim. jos veden hiilidioksidipitoisuus on sen normaalia kaasun osapainetta vastaava, lohikalojen kudoksistossa riittävän happipitoisuuden takaa veden happipitoisuus 6 mg/l. Mikäli veden hiilidioksidipitoisuus on 30 mg/l saavutetaan vastaava happipitoisuus kalan kudoksistossa vasta veden happipitoisuuden ollessa 11 mg/l. kalsiumin kertymisestä johtuvat munuaisvauriot (nefrokalsinoma) lisääntyvät veden hiilidioksidipitoisuuden ylittäessä 24 mg/l Hyperoksia aiheuttaa vastaavaa veren hiilidioksidipitoisuuden nousua kuin veden korkea hiilidioksidipitoisuus nefrokalsinoman riski jo alhaisemmissa hiilidioksidipitoisuuksissa suositeltu yläraja veden hiilidioksidipitoisuudelle on 20 mg/l kirjolohen kasvu heikkenee ja rehukerroin kasvaa kuitenkin vasta hiilidioksidipitoisuuden ylittäessä 55 mg/l

Hiilidioksidirajoitteinen kumulatiivinen hapenkulutus Korkein käytännössä mahdollinen hapenkulutus voidaan läpivirtauslaitoksessa laskea muodostuvan hiilidioksidin perusteella: Kuluttaessaan yhden milligramman happea lohikalat tuottavat noin 1,4 mg hiilidioksidia Tuloveden maksimaalinen happipitoisuus = veden maksimi hiilidioksidipitoisuus / 1,4 + poistoveden happipitoisuus Eli jos veden hiilidioksidipitoisuus pyritään pitämään pitoisuuden 20 mg/l alapuolella voidaan hengitykseen kuluttaa happea korkeintaan 15 mg/l. Jos poistoveden happipitoisuus pidetään tasolla 6 mg/l voi tuloveden happipitoisuus tällöin olla enintään 21 mg/l

Happivaatimukset kohtalaisen uintinopeuden ylläpitoon hiilidioksidipitoisuuden noustessa

Ammonium rajoitteinen kumulatiivinen hapenkulutus Korkeassa ph:ssa hapenkulutusta rajoittaa veden ammoniakkipitoisuus ja matalassa ph:ssa sen hiilidioksidipitoisuus. Lohikalojen viljelyssä käytetyllä ph- ja lämpötila-alueella vettä voidaan lisähapettaa ja rajat lisähapen käytölle asettaa veden hiilidioksidipitoisuus. Colt, 1990

Veden kiintoainepitoisuus Mikäli kalatiheyttä nostetaan ilmastuksen ja/tai hapetuksen avulla nousee myös veden kiintoainepitoisuus (orgaaniset ja epäorgaaniset partikkelit) Kiintoainepartikkelit voivat fysikaalisesti vaurioittaa kiduksia, altistaa kalat bakteeriperäisille kidussairauksille, aiheuttaa stressiä ja heikentää vastustuskykyä Suositukset veden kiintoainepitoisuudelle vaihtelevat välillä 15-100 mg/l. Kidusvaurioita lohikaloille aiheuttaa jo 44 mg/l ja kasvun heikkenemistä yli 55 mg/l kiintoainepitoisuudet Hapetus nostaa veden kiintoainepitoisuutta vähemmän kuin ilmastus

Kalatiheys kalatiheys voidaan suhteuttaa joko allastilavuuteen (kg/m3 vettä altaassa) tai virtaamaan (kg/l/min) Virtauksen mukanaan tuoma happi (kg/vrk) = 846 * virtaus (l/s) * (tuloveden O 2 -pitoisuus mg/l poistoveden O 2 -pitoisuus mg/l)/10 5 ilmastuksen ja/tai lisähapetuksen avulla allastilavuuteen suhteutettua kalatiheyttä voidaan nostaa lisäämättä virtaamaa korkea tiheys voi kuitenkin aiheuttaa epätasaista ja/tai heikentynyttä kasvua, kuntokertoimen alenemista, eväsyöpymiä, lisätä sairastumisriski ja kuolleisuutta sekä huonontaa rehukerrointa ja lisätä ympäristökuormitusta

Lohikalojen hapenkulutus Kalanviljelyolosuhteissa lohikalojen hapenkulutus voi vaihdella välillä 100-800 mg O2/kg/h ja siihen vaikuttavat: kalojen koko lämpötila veden suolapitoisuus ruokintasuhde uintinopeus stressi Vuorokauden aika/valorytmi Fysiologiset muutokset (sukukypsyys/smoltifikaatio)

Lohikalojen hapenkulutus/kalakoko

Lohikalojen hapenkulutus/uintinopeus

Hapenkulutuksen laskeminen Kalamäärän perusteella laskettu hapenkulutus lohelle (Fievelstad & Smith, 1991): M = 10-0,84 * P -0,261 * T 1,378 Jossa, M = hapen kulutus (mg/kg kalaa/min.) P = kalan paino (kg) T = veden lämpötila (ºC)

Eri kokoisten kirjolohien hapenkulutus eri lämpötiloissa (Muller- Feuga ym. 1978)

Ruokinnan perusteella laskettu hapenkulutus Lohikalat kuluttavat tuotanto-olosuhteissa noin 200-250 g happea syötyä rehukiloa kohti (Westers, 1979). Yhden kalakilon tuottaminen kuluttaa 0,3 kg happea (Speece, 1973) Huom. Yllämainitut arvot voivat olla pieniä nykyajan rehuille ja viljelykalakannoille!

Hapenkulutuksen maksimin arviointi Ruokinta nostaa hapenkulutusta 40-50% Ruoansulatuksesta ja kohonneesta metaboliasta johtuva hapenkulutusmaksimi saavutetaan 4-6 tuntia ruokinnan jälkeen Uintiaktiivisuuden nousu nostaa hapenkulutuksen lähelle maksimia myös ruokinnan aikana Säännöllisessä ruokintarytmissä kalojen hapenkulutus lähtee nousuun jo ennen ruokintaa Ruokinnasta johtuvien hapenkulutushuippujen huomioimiseksi suositellaan hapenkulutuskeskiarvon kertomista luvulla 1,44 (Westers, 1981)

Hapenkulutuksen maksimi vuorokauden ja tuotantokierron aikana (Colt & Watten, 1988)

Veden happipitoisuuden vaikutus ympäristökuormitukseen Rehukerroin huononee happipitoisuuden laskiessa alle 7 mg/l / alle 70% kylläisyyden Kuolleisuus voi lisääntyä happipitoisuuden laskiessa alle 5 mg/l Puhtaan hapen käyttö vähentää muodostuvan kiintoaineen määrää Hapen supersaturaatio ei vaikuta ympäristö- ja tuotantoparametreihin

Veden happipitoisuuden vaikutus fosforiaineenvaihduntaan ja fosforin eritykseen Veden happipitoisuus ei vaikuta suoraan kalan fosforiaineenvaihduntaan Normaalirehuilla (1,0 % P) veden happipitoisuus vaikuttaa kuitenkin siihen missä muodossa kala erittävät ylijäämäfosforin Hyvä veden happipitoisuus tehostaa fosforin sitoutumista kalaan vähän fosforia sisältävistä (0,7 % P) rehuista

Ilmastustekniikat

Hapetustekniikat

Hapetusmenetelmien hyötysuhteet ja typenpoistokyky

Kokonaiskaasujen saturaatio Sekä hapetuksessa että ilmastuksessa on varmistuttava ettei kokonaiskaasujen saturaatio muodostu liian korkeaksi Akuuttia kaasukuplatautia (GBD) aiheuttaa korkeampi kuin 110 % ilman tai typen aiheuttama supersaturaatio Viljelyssä useimmille lohikaloille suositellut ylärajat: mäti ja pienpoikaset < 103% smoltit ja aikuiset < 105% Krooninen altistus voi aiheuttaa ongelmia jos kokonaiskaasujen saturaatio ylittää 102-105% (herkimpiä lohi ja harmaanieriä) Korkeasta hapen osapaineesta johtuva kokonaiskaasujen ylikylläisyys vähemmän haitallista korkeasta typen osapaineesta johtuva ylikylläisyys kokonaiskaasujen saturaatio voi olla 105-110%, jos ylikylläisyys johtuu yksinomaan koholla olevasta hapen osapaineesta