Overvåking av vannkvalitet og fiskevelferd

Fra intervjuer og spørreundersøkelsen

Både intervjuene, spørreundersøkelsen og innsendt informasjon belyser viktigheten av overvåking av vannkvalitet og fiskeadferd. Overvåking er avgjørende for kontroll og vellykket operasjon, men det uttrykkes usikkerhet knyttet til komplisert vannkjemi, samvirkning av parametere og måleutstyr/-metoder.

Overvåking av vannkvalitet

Usikkerheten knyttet til om det er ukjente parametere som ikke logges som kan ha betydning for utfallet er også tydelig fra spørreundersøkelsen (spørsmål 31). Resultatene fra spørreundersøkelsen er også tydelige på at det er behov for mer opplæring og forskning relatert til vannkvalitet om bord i brønnbåt, hvor 80 % av respondentene er enige i at det er behov for mer opplæring (spørsmål 32) og 84 % er enige i behovet for mer forskning (spørsmål 33). Om vannkvalitetssensorene som benyttes i dag er kalibrerte og gir pålitelige resultat er flesteparten enige eller nøytrale, men 40 % av fiskehelsepersonellet er delvis uenige i dette (spørsmål 34).

Figur 1 Resultatene fra spørreundersøkelsen både samlet og gruppert etter bakgrunn (brønnbåt, fiskehelse og oppdrett).

Figur 2 Resultatene fra spørreundersøkelsen både samlet og gruppert etter bakgrunn (brønnbåt, fiskehelse og oppdrett).

Figur 3 Resultatene fra spørreundersøkelsen både samlet og gruppert etter bakgrunn (brønnbåt, fiskehelse og oppdrett).

Figur 4 Resultatene fra spørreundersøkelsen både samlet og gruppert etter bakgrunn (brønnbåt, fiskehelse og oppdrett).

Overvåking av adferd

For å overvåke adferden i brønnene benyttes ofte fastmonterte kamera, hvor plasseringen av kamera og eventuelle dødvinkler er viktig. Det er en stor fordel med bevegelige kamera, slik at man kan justere kamera underveis og på den måten få en bedre oversikt over hele brønnen. Er kameraene statiske er det derimot viktig å tenke på vannstrøm og hvilken adferd som kan være vanskelig å fange opp med de kameraene som er tilgjengelige. Noen intervjupersoner påpekte at det er for få kamera i brønnene, og at det er et ønske om bedre kameradekning. Dårlig sikt eller tildekt kamera er en utfordring flere har bemerket at kan oppstå. For å få bedre oversikt over hele brønnen kan det derfor være aktuelt å benytte en liten ROV i brønn, men dette er ikke alltid like gjennomførbart. Erfaringene er at det sjeldent er stresset fisk i brønn, men at det ved avvik letes etter årsakene til adferdsendringene før man vurderer om nye tiltak for å redusere risiko skal innføres eller om man skal avbryte.

Fra annen/praktisk kunnskap

SENSORER OG MÅLEINSTRUMENT

Som nevnt ovenfor avhenger riktige og representative målinger i stor grad av kunnskap om utstyrets kvalitet, levetid, måleprinsipp, egnethet, sensorenes posisjon, vedlikeholdsrutiner og feilkilder.

Vedlikehold og kalibrering

Tillit og bruksverdi av et måleresultat avhenger av sensorens presisjon, men vedlikehold og kalibrering kan være like viktig for at en sensor skal kunne gi en pålitelig måling. En oversikt over viktige momenter for vanlige sensorer i en brønnbåt er vist i Tabell 2 . Detaljer knyttet til det enkelte vedlikeholdspunkt er avhengig av utforming av den enkelte sensor, og det oppfordres til at brukerveiledning for sensoren og kunnskap fra leverandører benyttes for mer presise prosedyrer.

Tabell 2. Vedlikehold og kalibrering av sensorer.

Feilkilder

I tillegg til at mangelfullt vedlikehold kan medføre feilmålinger, som beskrevet i Tabell 2, er det andre feilkilder som må tas i betraktning ved overvåking av sentrale vannkvalitetsparametere i brønnbåt. En oversikt over viktige momenter er gitt i Tabell 3.

Tabell 3. Vanlige feilkilder på sensorer.

OKSYGEN

Oksygen er viktig for fiskens respirasjon. I utgangspunktet er det deltrykket av oksygen målt som trykk (f.eks. i mmHg) eller som konsentrasjon (mg/l) som er kritisk for fiskens respirasjon. Sammenfallet av at det blir lavere mengde oksygen i vannet når temperaturen stiger og at fiskens forbruk av oksygen stiger ved økende temperatur, medfører at det er spesielt interessant å vurdere mengde oksygen (mg O₂ per liter) som er tilgjengelig for fisken. Eksempelvis kan det være tilstrekkelig med 70 % oksygenmetning i avløpsvann ved 12 grader, mens det samme behovet ved 18 grader kan være over 85 %.

Siden mengde oksygen i vann varierer stort med temperatur, salinitet og trykk så er det derfor fint om måleinstrumenter både kan oppgi oksygenmetning (% O₂) og mengde oksygen (mg O₂ per liter vann).

For mye oksygen er også uheldig da det gir fisken et oksidativt stress som kan få langtidseffekt på fiskens gjeller og slimlag.

Oppsummert betyr dette at deltrykk for oksygen helst bør være mellom ca. 120 – 160 mmHg eller 75 – 100 % målt mot 0,21 bar oksygen i atmosfæren. I tillegg vil høy oksygenmetning påvirke fiskens respirasjon og utskiftning av gasser over gjellene. Dess høyere oksygenverdi, dess lavere respirasjonsfrekvens, noe som kan føre til opphoping av andre gasser som CO₂ i blodet.

Før måleinstrumentenes tid var Winklers metode den klassiske og svært presise kjemiske metoden for å måle oppløst oksygen (DO) i vann. Den ble utviklet av Lajos Winkler i 1888 og brukes fortsatt i dag, spesielt i forskning og miljøovervåking, fordi den gir nøyaktige resultater uten behov for avansert instrumentering. I prosessammeheng og kommersiell bruk er den i dag lite anvendelig siden den krever tilgang på laboratoriefasiliteter og tar lang tid å gjennomføre.

Kjemisk måling av oksygen med Winklers metode krever ingen kalibrering av instrumenter, men at man følger en standard for tillaging av kjemikalier som inngår i målingen og nøyaktig titreringsutstyr. Ved måling av oksygen med Winklers metode får du ut mengde oksygen per liter vann. Metningen målt i prosent må du kalkulere ut ifra temperatur, salinitet og lufttrykk.

På midten av 1900-tallet ble det utviklet galvaniske- og polarografiske oksygenmålere som begge bygger på et elektrokjemisk prinsipp der oksygen diffunderer gjennom en membran og reduseres ved en elektrode, noe som skaper en elektrisk likestrøm proporsjonal med oksygenkonsentrasjonen. Forskjellen på de to måleprinsippene ligger i hovedsak i at galvanisk oksygenmåler (anode av sink/bly og katode av sølv) ikke trenger strømforsyning mens polarografisk oksygenmåler (anode av sølv og katode av platina/gull) må ha en strømforsyning for å polarisere katoden og anoden.

Den dag i dag brukes disse i stort omfang pga. robusthet, enkelthet og lave kostnad. Ulempen i forhold til mer moderne målere (optiske oksygenmålere) er at de forbruker oksygen i vannprøven og krever en del vedlikehold av membran, elektrolytt og de to elektrodene i målesonden. Siden disse oksygenmålerne forbruker oksygen så vil den kreve at membranen er forholdsvis rein (nytt oksygen må hele tiden komme gjennom membranen) og at prøvevolumet er så stort at måleprobens oksygenforbruk ikke påvirker resultatet. Dette gjelder også for TGP-målere som har innebygget galvanisk-/polarografisk oksygenmåler for å beregne andel restgasser.

Galvaniske oksygenmålere krever i utgangspunktet ikke strømforsyning, men siden de sender ut et millivolt-signal (mV) så vil den være utsatt for signalstøy. Det vil derfor være en fordel med innebygget signalomformer i målesonden, f.eks. fra mV- til mA-signal. Et milliampere- eller digitalt signal er langt mindre utsatt for signalstøy og kan føres relativt langt i kabel før signalet når frem til måleinstrumentet eller en PLS.

Normal prosedyre for kalibrering av en galvanisk-/polarografisk oksygenmåler er daglig ett-punkts kalibrering i atmosfærisk luft med stabil temperatur. I fuktet luft justeres verdi til 101 % for å hensynta vanndamp i luft og i tørr luft til 100 %. Siden det er vanskelig å skaffe tørr luft benyttes det normalt fuktet luft (et hylster rundt måleproben med en fuktet svamp) og 101 %. Det anbefales månedlig 2 punkts-kalibrering der målesonden i tillegg til 101 % kalibrering settes i vann fri for oksygen (0-punkts kalibrering). De aller fleste galvanisk-/polargrafisk oksygenmålere antar at 100 % er akkurat 1 ata (atmosfærisk absolutt trykk). Du må derfor ta hensyn til lufttrykk dersom måleapparatet ikke har innebygget barometer.

Siden det er et likevektsprinsipp for oksygentrykk på begge sider av membranen som tilfører måleproben nytt oksygen, kan disse oksygenmålerne sees på som oksygentrykkmåler. I motsetning til Winklers metode der oksygenmengde måles kjemisk. Måleren vil derfor gi en riktig oksygenmetning målt mot luften som apparatet ble kalibrert mot. En del målere har mulighet til å vise verdi i mg oksygen per liter. Da forutsettes det at apparatet kjenner til vanntemperaturen og saltinnhold i vannet for at mengde oksygen skal stemme – samt luftrykket den ble kalibrert mot. Det anbefales å benytte prosent metning for disse apparatene, med mindre de har innebygget barometer, salt- og temperaturmåler i måleapparatet.

De optiske oksygenmålerne for vann – også kjent som LDO-sensorer (Luminescent Dissolved Oxygen) – ble utviklet og kommersialisert på begynnelsen av 2000-tallet. Fordelen med disse er at de ikke forbruker oksygen av prøvevannet, er robuste mot trykkendring, kjemikalier og forurensing i prøvevannet, krever ikke 2-punkts kalibrering, krever minimalt vedlikehold og har lang levetid. Ulempen kan være responstid dersom de er utsatt for begroning eller forurensing. Prisen er dessuten en del høyere enn for galvaniske- og polarografiske oksygenmålere. Levetiden vil variere med bruken og hvilken type vann målesonden brukes i, men normalt varer en sensortupp (som kan skiftes) på målesonden minst et år.

Optiske oksygenmålere omgjør tetthet av oksygenmolekyl i det tynne belegget (polymer film) ytterst på målesonden til et elektrisk signal som gjenspeiler deltrykket av oksygen i vann. Den amorfe hydrofobe polymeren slipper inn oksygenmolekyl og holder ute vannmolekyl og ioner fra polymerstrukturen. I likhet med galvanisk og polarografiske oksygenmålere vil signalet derfor variere med deltrykket til oksygen og ikke mengde oksygen i vann. Optiske oksygenmålere må kjenne til barometertrykket for å gi rett oksygenmetning i vann. For å oppgi resultatet i mg oksygen per liter så må apparatet i tillegg til barometertrykk måle både temperatur og saltinnhold i vann. Normalt måler en optiske oksygenmålere alle disse verdiene, men mangler måleren f.eks. saltmåling og/eller barometertrykket, må oksygenverdier korrigeres.

Tabell 4. Ulike måleprinsipp for oksygen.

KARBONDIOKSID

Fisk styrer ikke mengde CO₂ i blodet tilsvarende som vi mennesker. For oss så vil opphoping av CO₂ påvirke respirasjonen. Hos fisk så er det derimot oksygenmengde som er styrende for respirasjon av gasser over gjeller. Øker oksygenmetningen over 100 %, kan dette føre til senket ventilasjonsfrekvens og dermed opphoping av karbondioksid og forsuring av blodet. Dette vil igjen kunne gi fisken syre- base-forstyrrelser. Langvarig forhøyet CO₂-innhold i vann og fisk kan medføre bl.a. nefrokalsinose ved at kalsiumkarbonat avleires i fiskens nyre. Andre forhold som kan gi for høye CO₂-verdier i vann og fisk er mangelfull lufting av grunnvann og tilsetting av oksygen eller bruk av RAS uten tilstrekkelig lufting av vannet.

Som for oksygenmåling finnes det både en kjemisk metode for å bestemme mengde karbondioksid i vann og ulike måleprinsipper for instrumenter som måler partialtrykket til gassen. Ved instrumentering er det mest vanlig å benytte CO₂-målere som baserer seg på membrangjennomtrenging og trykkmåling.

For vitenskapelig bruk så foretrekkes den kjemiske metoden der man ut ifra karbonatalkalitet, pH, temperatur og saltinnhold bestemmer mengde CO₂. Selve utregningen er komplisert og det anbefales derfor å bruke kalkulatorer som finnes på nettet, som f.eks. denne utarbeidet av Hamza Muhammad Arain.

Dersom man ikke har tilgang på måling av alkalitet og pH så er en CO₂-trykkmåler et godt alternativ. Her finnes flere leverandører av måleapparater (bl.a. Franatech, OxyGuard og Solu-Blu) der både direkte trykkmåling og optisk måling benyttes. Karbondioksidgass slipper gjennom/inn i en semipermeabel membran/film og måles deretter enten indirekte optisk (tilsvarende som i en optisk oksygenmåler) eller direkte ved trykkmåling av gassen. Fordelen med optisk måler er at den kan måle over lang tid uten behov for kalibrering. Solu-Blu er eksempel på måleinstrument som benytter optisk måling av karbondioksid. OxyGuard er eksempel måleinstrument som benytter seg av direkte trykkmåling.

I tillegg fins det rimelige kolorimetriske metoder med fargeindikator for å bestemme mengde karbondioksid i vann. Disse er gjerne enkle, billige og med lav presisjon.

Tabell 5. Måleprinsipp for CO₂-måling.

TOTALGASS

Gassovermettet vann kan oppstå i mange oppdrettssituasjoner og påvirke fiskens velferd og helse. Overmetning av gasser i vann kan skyldes pumping av vann, temperaturvariasjoner, trykkendringer, gasstilførsel (f.eks. O₂) og biologisk aktivitet. Det er en del usikkerhet og forvirring knyttet til måling av gasser i vann og begrepene som benyttes når overmetning diskuteres. Dette kan igjen føre til usikkerhet om i hvilken grad vannet er gassovermettet og hvordan dette påvirker fisken. Temaet er også illustrert i animasjonene om Gasstrykk, og Lasting og lossing (lenke).

Forskjellige gasser har ulik løselighet i vann, avhengig av gassens egenskap, vannets innhold av salter, temperatur og gasstrykket/partialtrykket. Alle gassers løselighet avtar når temperatur og saltholdighet øker. Dette innebærer bl.a. at oksygen har lavere løselighet i vann med høyere temperatur og økt saltinnhold, noe alle som steller med fisk har et forhold til.

Hvis man inkluderer de øvrige gassene som finnes løst i vannet og hvordan omgivelsestrykket påvirker innholdet av gasser i vann, blir det mer komplisert. Summen av trykket av alle disse gassene (partial-/deltrykkene) utgjør det totale gasstrykket (Total Gas Pressure – TGP) i vannet. Hvis dette trykket relateres til lufttrykket ved vannoverflaten (atmosfærisk trykk), får man det som kalles totalgassmetning og oppgis som TGP % (= (totalt gasstrykk i vann/lufttrykk ved vannoverflaten) x 100). Det er viktig å presisere at TGP inkluderer deltrykket av alle løste gasser i vannet, uavhengig av løselighet og gasstype.

Totalgassmåleres funksjon kan misforståes, men er egentlig ganske enkel. En totalgassmåler har to trykksensorer, én i sensorhodet som senkes ned i vannet og én i avlesningsenheten/instrumentet som registrerer trykket i luften rundt instrumentet. Trykket angis ofte som mmHg (millimeter kvikksølv). Av praktiske hensyn kalibreres/justeres trykksensoren i sensorhodet mot instrumentets trykksensor.

Hundre prosent TGP betyr at det totale gasstrykket i vannet er likt det totale gasstrykket like over vannspeilet. Under slike forhold vil det ikke dannes gassbobler i vannet. Det er først når totalgassmetningen blir høyere enn 100 %, man må være på vakt. I slike tilfeller er det løst mer gasser i vannet enn vannet klarer å holde på.

Totalgassmålerne er dessverre ganske trege og bruker gjerne 10-15 minutter før det oppnås stabile verdier. I tillegg må sensorhodet tørke ut med jevne mellomrom, for å unngå feilmålinger på grunn av vanndamp på innsiden av membranen. Selv om måleprinsippet er likt mellom de ulike totalgassmålerne, finnes det ulike modeller (med og uten oksygen-, karbondioksid- og temperatursensor) og måter å beregne verdier for rest- og nitrogengass.

Kombinasjonsmålere kan i verste tilfelle bidra til unøyaktighet og feiltolking, så bruken av slike målere bør vurderes nøye. En av de største feiltolkningene er at restgass/nitrogengass benyttes som grensesettende parameter for fiskerelaterte operasjoner. Det er TGP (%) som sier noe om eventuell overmetning og risiko for bobledannelse.

Trykk er en faktor som betyr mye for gassmetningen. Det er imidlertid viktig å skille mellom gass- eller lufttrykket over vannspeilet, og det hydrostatiske trykket som oppstår på grunn av vannsøylen over målepunktet. Vekten av vannsøylen (hydrostatisk trykk) øker med ca. 1 bar/ata per 10 meter vannsøyle. Tilsvarende bestemmes lufttrykket av luftsøylens vekt, noe som gir lavere lufttrykk på fjelltopper og dermed lavere løselighet av gasser i fjellvann, enn ved havoverflaten.

Et økt hydrostatisk trykk gjør at vannet kan holde på mer gass, siden totalgasstrykket i vannet må være høyere enn omgivelsestrykket for at bobler skal dannes. Dette er bakgrunnen for at man opererer med uttrykket «kompensasjonsdyp», som vil si at summen av lufttrykket og det hydrostatiske trykket er likt eller svakt høyere enn TGP. Dette innebærer at det er en fordel at fisken kan søke ned på større dyp for å unngå bobledannelse. I tilfeller med totalgassovermetning i vannet vil fisken som står under kompensasjonsdypet ikke oppleve totalgassovermetning.

Det benyttes både over- og undertrykk til å flytte eller pumpe fisk. Dette er relevant for brønnbåtsituasjoner, både ved lasting, der trykket i brønnen er lavere enn atmosfærisk trykk, og ved lossing, der trykket i brønnen er høyere enn atmosfærisk trykk. Men tidspunktet der det oppstår risiko for gassovermetning er forskjellig ved lasting og lossing.

Ved lossing vil økt trykk i systemene øke mengden av løste gasser i vannet (og i fisken). Men når lossingen er avsluttet og trykket reduseres igjen, kan det oppstå fare for gassovermetning. Dette er altså aktuelt etter at fisken er flyttet eller pumpet. Ved operasjoner som gir redusert lufttrykk over vannspeilet (som ved lasting med sug eller undertrykk), vil det bli fare for umiddelbar gassovermetning i vannet. Dersom vannet er gassovermettet ved overflaten, kan fisken unngå dette ved å svømme dypere ned i vannsøylen.

Og her kommer vi til et meget viktig poeng når det gjelder måling av TGP (%) ved hjelp av totalgassmålere. Som nevnt, kalibreres/justeres trykkmåleren i sensorhodet opp mot trykkmåleren i avlesingsenheten/instrumentet. Men, dersom totalgassmåleren benyttes til å måle TGP (%) i et rom med annet trykk enn trykket der avlesingsenheten befinner seg, vil disse målingene kunne bli misvisende. Måling av TGP (%) i situasjoner med endret omgivelsestrykk vil vise feil TGP (%), hvis ikke instrumentet også befinner seg ved det endrede omgivelsestrykket. Ved redusert omgivelsestrykk vil derfor TGP (%) underestimeres betydelig. Tilsvarende vil TGP (%) kunne overestimeres ved overtrykk. For å få riktige verdier, må trykkregistreringene i instrumentet erstattes med det aktuelle omgivelsestrykket og gassmetningen beregnes på nytt.

Om bord i brønnbåter må derfor trykket i brønnens luftlomme benyttes som referanseverdi, for å kunne beregne reell totalgassmetning (TGP %) i brønnvannet – altså forhold som fisken opplever. Trykket i brønnens luftlomme registreres vanligvis av egne sensorer. Disse trykkregistreringene må benyttes som referanseverdier i formelen for totalgassmetning, både for bærbare instrumenter og fartøyets fastmonterte sensorer, spesielt når trykket avviker fra atmosfærisk trykk (lasting og lossing). For bærbare instrumenter kan dette gjøres manuelt (f.eks. Kalkulatoren) og for fastmonterte instrumenter kan dette gjøres i programvare til fartøyets sensorsystem. Totalgassovermetning (>100 % TGP) kan føre til bobledannelse i vannet og fisken, og bør derfor overvåkes. Foreløpig kunnskap indikerer at fisken kan få gassboblesyke når den blir eksponert for 0,4 ata (-0,6 bar relativt til standard atmosfærisk trykk) i mer enn 1 time. Brønnbåtveilederen vil oppdateres med andre trykkforhold og varigheter, så snart slike resultat foreligger.

For mer informasjon om sensorposisjoner og måling av totalgass, se Systembeskrivelsen og VK-tabellen (Tabell 1) ovenfor.

SINK

Det er målt høye totalkonsentrasjoner av sink i brønnvannet ved flere tilfeller av fiskedødelighet under transport og behandling i brønnbåter. Konsentrasjonen er ofte lav ved førstegangs bruk av vannet, men akkumuleres etter hvert og kan stige til 800 – 1000 µg/l, særlig ved lange lukkede transporter og under ferskvannsbehandlinger der vannet gjenbrukes flere ganger. Innhentet informasjon og intervjuer av nøkkelpersoner i næringen indikerer at kilden til sink sannsynligvis er korrosjonsbeskyttende stoffer/utstyr som offeranoder og overflatebehandling, men at det er variasjon mellom fartøy og ulik effekt av sinkanoder på konsentrasjonen av totalsink i vannet under brønnbåtoperasjoner. Flere aktører rapporterer at sinkverdiene i liten grad endres ved fjerning av offeranoder og at det ofte er anoder i overgangen mellom vannet og luften som tæres raskest. Offeranodene som benyttes skal være næringsmiddelgodkjente og helst såkalte miljøanoder, men grunnlag for valg er uoversiktlig og kunnskap om dette temaet er mangelfull. Aktørene antar at hovedkilden til sink er overflatebehandling av stålkomponenter, spesielt galvanisering av rør på innsiden. Det nevnes at prosedyrene for galvaniseringen, kan være forskjellig mellom ulike verft og at noen overflatebehandlinger kan føre til høyere konsentrasjon av totalsink i vannet. Enkelte brønnbåtaktører har overflatebehandlet (antagelig med et plaststoff) innsiden av galvaniserte stålrør i sirkulasjonssystemet på noen av brønnbåtene. Dette har bidratt til betydelig reduksjon av totalsink i vannet og styrker mistanken om at galvanisering er hovedkilden til sink i brønnbåter. Notimpregnering, maling og sink i fiskefôret nevnes også som mulige kilder. Det har uansett blitt foretatt få systematiske undersøkelser og datagrunnlaget er derfor mangelfullt.

Det er de frie sinkkationene (Zn²⁺) som har toksisk effekt på fisk. I ferskvann, trekkes vann inn i fisken ved osmose, og aktivitet opptak av ioner gjennom gjellene er avgjørende for å opprettholde ionebalansen hos fisk i ferskvann. Giftighetsmekanismen innebærer at vannbåren Zn²⁺ konkurrerer og kan inhibere kalsiumopptak gjennom gjellene, og Zn²⁺ kan derfor blant annet forstyre ioneregulering.

Ettersom måling av den frie kation-formen Zn²⁺ er utfordrende, analyseres og rapporter laboratorier totalkonsentrasjonen av sink i forbindelse med brønnbåtshendelser. Forholdet mellom den giftige Zn²⁺ formen og totalkonsentrasjonen av sink i ferskvann påvirkes i stor grad av humusinnholdet i vannet. I tillegg vil vannets hardhet og konsentrasjonen av spesielt kalsiumioner påvirke giftigheten. I sjøvann, hvor saliniteten er høy, vil sink for det meste være kompleksbundet til klorid- og sulfatligander, noe som resulterer i lave konsentrasjoner av fritt sink.

Selv om det er kjent at tungmetaller er toksiske for laks, har de få publiserte studiene på sink kun fokusert på tidlige livsstadier i ferskvann, og ingen studier har sett på sjøvannstilpasset laks under forhold relevant for transport og behandling i brønnbåt. Derfor ble effektene av sink på postsmolt undersøkt i laboratorieforsøk i prosjektet NYBRØK, der forholdene ved sjøvannstransport og ferskvannsbehandling ble simulert.

Fisken ble eksponert for vann med konstante totalkonsentrasjoner av sink. Basert på tidligere målinger fra brønnbåtoperasjoner ble det benyttet lav- (100 µg/l), moderat- (400 µg/l; kun ferskvannsbehandlinger) og høy- (800 µg/l) totalkonsentrasjon av sink, samt en behandling uten sink (kontrollgruppe). Eksponeringen varte i 8 timer, og postsmolten ble holdt i sjøvann både før og etter eksponering. Effektene av ulik ferskvannskvalitet og tilsetting av silikatlut ble også undersøkt. En del studier indikerer samvirkende effekter av Zn med andre tungmetaller, men dette har ikke blitt inngående undersøkt.

Effekter av totalkonsentrasjoner av sink ved simulert transport og ferskvannsbehandling (Resultater fra NYBRØK)

Sink og sjøvanntransport: Ved simulert sjøvannstransport over 8 timer ble ionereguleringen hos postsmolt signifikant påvirket ved eksponering for høye totalkonsentrasjoner av sink (700 - 800 µg/l). En robust postsmolt vil imidlertid sannsynligvis tåle en slik belastning, så lenge den ikke utsettes for ytterliggere stress etter utsett i sjø.

Sink og ferskvannsbehandling: Simulert behandling med bløtt ferskvann, der fisken ble eksponert for høye totalkonsentrasjoner av sink (800 µg/l), førte til stressresponser, svekket evne til å osmoregulere, tydelige skader på gjellevev inkludert nekrose av kloridceller, og høy dødelighet etter overføring til sjøvann. Disse fysiologiske responsene og dødelighet var mer uttalte i behandlet ferskvann, hvor mye av humusen var fjernet. I det behandlede ferskvannet førte selv moderate totalkonsentrasjoner av sink (400 µg/l) til fysiologiske stressresponser og dødelighet.

Den mest sannsynlige forklaringen på at sinkeffektene var mer skadelige i behandlet vann, er at det behandlede vannet inneholdt mindre humus som binder Zn²⁺ og gjør det mindre giftig. Forsøkene viste også at tilsetting av silikatlut ikke reduserte sinkens giftighet under forhold som er relevante for brønnbåter. Det ble ikke observert signifikante forskjeller i fysiologiske responser eller gjelleskader hos fisk eksponert for lave totalkonsentrasjoner av sink (100 µg/l) sammenlignet med kontrollgruppen.

Forsøkene indikerer at den samlede belastningen på fisken kan bli for stor ved totalkonsentrasjonerav sink rundt 400 µg/l eller høyere under ferskvannsbehandling, men at vannkvaliteten har stor betydning for toksisiteten til en gitt totalkonsentrasjon av sink. De tre testede dosene gir imidlertid ikke tilstrekkelig grunnlag for å fastsette veiledende grenseverdier. Ytterligere forsøk for å etablere veiledende grenseverdier for ulike vannkvaliteter, inkludert RO-vann (ferskvann produsert ved ultrafiltrering og revers osmose av sjøvann), ble gjennomført i NYBRØK II høst 2025. Foreløpige resultater indikerer at 300 µg/l totalsink også kan skade fisk, avhengig av vannkvaliteten. Når analysene er ferdigstilt vil Brønnbåtveilederen oppdateres iht. resultatene.

Se også:

Sluttrapporten fra NYBRØK
Populærvitenskapelig artikkel om sink og fargen på vannet.

Måling av sink

Sinkkonsentrasjonen i vannprøver tatt på brønnbåter analyseres med ICP-MS på laboratorium, men det finnes også analysemetoder som gjør det mulig å bestemme sinkkonsentrasjonen med en gang på brønnbåtene. I NYBRØK II-prosjektet har det derfor blitt testet en slik metode, kalt Zincon metoden, opp mot laboratorieanalyser.

Zincon metoden, utviklet av USEPA (1980), kan med det portable kolorimeteret fra Hach (DR900), benyttes for å måle sinkkonsentrasjonen om bord på brønnbåter. Denne metoden er basert på at sink og andre metaller i prøven danner komplekser med cyanid. Tilsetting av cykloheksanon fører til en selektiv frigjøring av sink. Sinken kan da reagerer med indikatoren 2-karboksy-2'-hydroksy-5'-sulfoformazylbenzen (zincon) som danner en blåfarget forbindelse. Intensiteten på den blå fargen er proporsjonal med mengden sink i prøven. Av de oppgitte interfererende stoffene er det organisk materiale som kan være av høy nok konsentrasjoner til at det kan påvirke resultatet. Det antas at dette skyldes at det organiske materialet binder sink slik da det ikke reagerer med zincon. Metoden vil da kunne måle kun den labile fraksjonen av sink – som kan være et bedre mål for konsentrasjonen av giftig sink.

En rekke vannprøver med ulikt innhold av organisk materiale ble analysert både med Zincon-metoden og med ICP-MS. Verdiene er meget godt korrelerte (Figur 5). Verdiene fra Zincon analysen ligger ved høye konsentrasjoner svakt lavere enn total målingene fra ICP-MS, men dette er ikke signifikant i forhold til usikkerheten i analysene. Dette viser at organisk materiale ikke interfererer signifikant med Zincon analysen.

Zincon metoden er derfor egnet til å analysere for totalt innhold av sink på brønnbåter og gir gode målinger for totalt innhold av sink i vannprøven, selv ved høye konsentrasjoner av organisk materiale.

Figur 5. Korrelasjon mellom alle verdiene målt for sink med Zincon-metoden og på ICP-MS, med trendlinjen tvunget gjennom origo. Den grønne linjen markerer 1:1 forholdet.

BRUK AV RO-VANN

Enkelte brønnbåter bruker RO-vann til ferskvannsbehandling, spesielt som fortynning/erstatningsvann ved flere gangers bruk. RO-vannet er ionefattig med lav konsentrasjon av både ønskede og uønskede ioner (Tabell 6). Ved høy konsentrasjon av totalsink, kan bruk av bare RO-vann være uheldig. Se mer under Ferskvannsbehandling.

Tabell 6. Sammenstilling av analyseresultat av RO-vann uten tilsetninger, fra ulike brønnbåter.