Akute und chronische Toxizität von Nitrit beim Zander (Sander lucioperca) in Abhängigkeit von der Salinität. Dr. Jan Schröder

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1 Akute und chronische Toxizität von Nitrit beim Zander (Sander lucioperca) in Abhängigkeit von der Salinität Dr. Jan Schröder Dipl.-Biol.,

2 Zander aus der 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) Stabiler Preis

3 Zander in Kreislaufsystemen -Kreislaufsysteme: Unabhängig von äußeren Umweltfaktoren Ganzjährig maximale Wachstumsleistung Kontrollierbarkeit sämtlicher Umweltfaktoren Akkumulation organischer und anorganischer Stoffe Wasser muss gesäubert und konditioniert werden Zander: Relativ neue Art in der kreislaufgeführten Wenig Erfahrungswerte zu optimalen Haltungsbedingungen Hohe Anforderungen an die Wasserqualität

4 Nitrit in -Kreislaufsystemen Fischtank 3-4 % N-Retention Nitrifikation Ammoniak/ Ammonium Nitrit Organisch gebundener Stickstoff Denitrifikation N 2 Nitrit Nitrat

5 Nitrit in -Kreislaufsystemen Concentration Concentration Nitrit-Peak während der Anfahrphase des Biofilters NH NO NO - 3 Days Nitrit-Peak durch unvollständige Nitrifikation oder Denitrifikation NO 2 - Days

6 Wirkungsweise von Nitrit im Fisch Nitrit gelangt über die Kiemen ins Blut Nitrit oxidiert Hämoglobin zu Methämoglobin Methämoglobin kann Sauerstoff nicht binden Abnahme der Sauerstofftransportkapazität im Blut Beeinträchtigung der Respiration

7 Kompensation der Nitrit-Toxizität. Nitrite toxicity. durch Salzzugabe! Cl - Cl - Cl - NOCl- - 2 Cl - Cl NO Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - / NO 2 - ratio In Süßwasser : Nitrit-Aufnahme hauptsächlich über Chlorid-Aufnahme-Mechanismus Invers lineare Beziehung zwischen Nitrit-Toxizität und Cl - / NO 2 - Mengenverhältnis Artspezifisch!

8 Akute Toxizität Süßwasser (4 mg/l Cl - ) Süßwasser (4 mg/l Cl - ),44,88 1,75 NO 2- -N 3, , 48, 72, 96, 12 h LC 5

9 Akute Toxizität Süßwasser (4 mg/l Cl - ) Süßwasser (4 (4 mg/l mg/l Cl Cl - ) - ),44,88 1,75 Chronische Toxizität 3, NO 2- -N Hämatokrit Hämoglobin Methämoglobin Gewebe und Plasma NO 2-24, 48, 72, 96, Erythrozyten-Anzahl 12 h LC 5 Kiemen Histologie

10 Akute Toxizität Süßwasser (4 mg/l Cl - ) Konstante Süßwasser 1 (4 (4 mg/l mg/l mg/l NO Cl Cl - ) N) 4,44 65,88 9 1,75 Chronische Toxizität 44 NO Cl N 3, no nitrite Hämatokrit Hämoglobin Methämoglobin Gewebe und Plasma NO - Gewebe und Plasma NO 2-2 Erythrozyten-Anzahl Kiemen Histologie 24, 48, 72, 96, Erythrozyten-Anzahl 12 h LC 5 Chronische Toxizität Salzzugabe

11 Akute Toxizität Süßwasser (4 mg/l Cl - ) Grenz- und Richtwerte Konstante Süßwasser 1 (4 (4 mg/l mg/l mg/l NO Cl Cl - ) N) Sicherheitsgrenzwert 4,44 65,88 9 1,75 Chronische Toxizität NOEC Methämoglobinämie 44 NO Cl N 3, Richtwert Salzdosierung Hämatokrit Hämoglobin Methämoglobin no nitrite Gewebe und Plasma NO - Gewebe und Plasma NO 2-2 Erythrozyten-Anzahl Kiemen Histologie 24, 48, 72, 96, Erythrozyten-Anzahl 12 h LC 5 Chronische Toxizität Salzzugabe

12 Expositionsanlage (Durchfluss) 12 Aquarien (55 l) (eingehaust zur Stressvermeidung) Pro Treatment ein Vorratsbehälter mit Expositionslösung 5-7 x Wasseraustausch pro Tag Fischanzahl pro Aquarium: 15 (Exp. 1), 1 (Exp. 2)

13 Expositionszeit (h) Akute Toxizität (Süßwasser) NO 2- -N (mg/l),44,88 1,75 3, h 48 h 72 h 96 h Mortalität (%) 12 h LC 5 mg/l NO 2- -N MetHb > 9 %

14 Chronische Toxizität (Süßwasser) Kiemen-Histologie Erythrozyten-Anzahl Hämatokrit Kein Effekt! Kein Effekt! Kein Effekt! Hämoglobin Methämoglobin Geringer Effekt! Deutlicher Effekt!

15 Chronische Toxizität (Süßwasser) Methämoglobin Unbedenklich? Met-Hb NOEC Bedenklich? Bedenklich?

16 NO 2 - -N (mg/l) Zusammenfassung Toxizität (Süßwasser),44 Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut,6 mg/l Sicherheitsgrenzwert,88 Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut 1,75 Nitrit-Akkumulation in Gewebe und Blut MetHb-NOEC 3,5 Signifikante Methämoglobinämie Chronische Toxizität % Mortalität nach 96 h 1 % Mortalität nach 24 h Akute Toxizität 28 1 % Mortalität nach 24 h Bei einem konservativen Sicherheitsfaktor von,1 (Sprague, 1971) des LC 5 liegt der kalkulierte Sicherheitsgrenzwert bei,6 mg/l NO 2- -N. Weitere Untersuchungen im Konzentrationsbereich 2 mg/l NO 2- -N bzgl. Leistungsparameter und Animal Welfare erforderlich!

17 Kompensation der Nitrit-Toxizität.. durch Salzzugabe!

18 Kompensation der Nitrit-Toxizität Wieviel Chlorid ist erforderlich um die Methämoglobin-Bildung in Zandern bei einer Nitrit-Konzentration von 1 mg/l NO 2- -N zu verhindern?

19 Kompensation der Nitrit-Toxizität Wieviel Chlorid ist erforderlich um die Nitritaufnahme in Blut und Gewebe von Zandern bei einer Nitrit-Konzentration von 1 mg/l NO 2- -N zu verhindern? Ein Cl - / NO 2 - Mengenverhältnis (Mol-basiert) von 1 verhindert Methämoglobin- Bildung sowie Nitrit-Akkumulation in Blut und Gewebe bei juvenilen Zandern!

20 6.1 NOEC

21 Zusammenfassung 12 h LC 5 : 6,1 mg/l NO 2 -N MetHb-NOEC : 1,75 mg/l NO 2 -N Sicherheitsgrenzwert :,6 mg/l NO 2 -N Cl - /NO 2 - Mengenverhältnis von 1 kompensiert Nitrit-Toxizität Stress- und Leistungsparameter noch nicht berücksichtigt! Nitrit-Toleranz abhängig von weiteren Umweltfaktoren!

22 Wuertz, S., Schulze, S.G.E., Eberhardt, U., Schulz, C., Schroeder, J.P. (213): Acute and chronic nitrite toxicity in juvenile pike-perch (Sander lucioperca) and ist compensation by chloride. Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 157, pp Vielen Dank an: Gefördert durch: Sunia Schulze Dr. Sven Würtz