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Anwendung von Sensoren zur Überwachung der Wasserqualität in der Aquakultur

24.09.2024

Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und dem Bevölkerungswachstum werden die Wasserressourcen in vielen Gebieten knapp. Hinzu kommt, dass die Einleitung von Industrieabwässern und Haushaltsabwässern in Flüsse, Seen und Meere die Wasserverschmutzung verschärft hat. Die Sicherheit der Wasserqualität ist lebenswichtig. Wenn wir erst handeln, wenn die Wasserquelle bereits verschmutzt ist, ist es oft zu spät. Das erhöht nicht nur den Zeit- und Arbeitsaufwand, sondern erschwert die Aufbereitung auch erheblich. Um die Verschmutzung an der Quelle zu beseitigen und die Wasserqualität zu gewährleisten, ist daher eine verstärkte Überwachung der Wasserqualität der effektivste Weg.

Bild 14 (Kopie 1)

Die Wasserqualität spielt eine entscheidende Rolle in der Aquakultur. Wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass sich im Allgemeinen innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs mit steigender Temperatur der Stoffwechsel der Fische erhöht, die Nahrungsaufnahme zunimmt und das Wachstum beschleunigt wird. Auch der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Aquakulturwasser beeinflusst Wachstum und Gesundheit der Fische. Ausreichend gelöster Sauerstoff hemmt die Bildung toxischer Substanzen und reduziert deren Gehalt. Bei Sauerstoffmangel ist das gesunde Wachstum der Fische gefährdet. Daher ermöglicht die Installation eines Wasserqualitätsüberwachungssystems im Fischteich, Veränderungen der Wasserqualität frühzeitig zu erkennen, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, Risiken in der Aquakultur effektiv zu vermeiden und den Ertrag pro Mu zu steigern. Nur durch ein effizientes Wassermanagement kann der Erfolg der Aquakultur gewährleistet werden. Die Überwachung der Wasserqualität ist daher unerlässlich, um eine gute Wasserqualität zu erhalten. Die Einrichtung eines solchen Systems hat die Wasserqualität deutlich verbessert und die Erträge in Aquakultur und Landwirtschaft effektiv gesteigert.

Gängige Parameter für die Überwachung der Wasserqualität in der Aquakultur:

• Projekthintergrund

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Die Anforderungen variieren je nach Zuchtart. Steinbutt beispielsweise ist ein Kaltwasserfisch, daher ist eine Wassertemperatur von 12–18 Grad Celsius optimal. Seegurken fühlen sich bei 10–16 Grad Celsius wohler und fallen in eine Winterstarre, wenn die Wassertemperatur über 20 Grad Celsius steigt. Weißfußgarnelen bevorzugen hohe Wassertemperaturen und wachsen schneller, wenn die Wassertemperatur über 22 Grad Celsius liegt.

•PH

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Die meisten Arten in der Aquakultur sind besser für das Überleben in neutralen oder leicht alkalischen Wasserumgebungen geeignet, beispielsweise mit einem pH-Wert zwischen 7,5 und 8,2. Süßwasserfische können sich an einen breiteren pH-Bereich anpassen, der von pH 6,5 bis 9,0 reicht.

•Gelöster Sauerstoff

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In einem Kreislaufsystem für Aquakultur mit hoher Besatzdichte ist der gelöste Sauerstoff der kritischste Indikator. Innerhalb kürzester Zeit kann er rapide von hohen auf lebensbedrohliche Werte abfallen. Abgesehen vom gelösten Sauerstoff ist kein anderer Wasserqualitätsparameter so schnell tödlich für Fische. Es gibt sauerstofftolerante und sauerstoffintolerante Aquakulturarten, aber im Allgemeinen ist ein Sauerstoffgehalt von über 5 mg/l optimal. Zu hohe Werte können jedoch ebenfalls zu Blasenkrankheit führen.

•Ammoniak Stickstoff

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Während der Hauptwachstumsphase der Fische deutet ein Ammoniakstickstoffgehalt von über 0,5 mg/l und ein Nitritgehalt von über 0,1 mg/l auf eine hohe Belastung des Wassers mit organischen Stoffen hin. Der Ammoniakstickstoffgehalt sollte im Allgemeinen 0,5 mg/l nicht überschreiten. Bei einem Wert über 2,00 mg/l zeigen die Fische Symptome einer Ammoniakstickstoffvergiftung.

•Trübung

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In der Aquakultur führt die Trübung des Aquakulturwassers oft zu einer Verschlechterung der Qualität der Wassertiere oder sogar zu Massensterben.

•Salzgehalt

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Der Salzgehalt ist von großer Bedeutung. In der Regel ist der Salzgehalt von Gewässern in Fischereigebieten konstant. Allerdings kann er sich während der Aufzucht von Jungfischen und der Zucht verändern, weshalb die Bestimmung des Salzgehalts unerlässlich ist. Arten in der marinen Aquakultur werden in euryhaline und stenohaline Arten unterteilt. Euryhaline Arten wie Stör, Wolfsbarsch, Garnelen und Regenbogenforelle können in unterschiedlichen Salzgehalten überleben. Stenohaline Arten hingegen, wie Seegurken, können nur innerhalb eines bestimmten Salzgehaltsbereichs überleben, und der Salzgehalt des Gewässers darf sich nicht innerhalb kurzer Zeit stark verändern.

Empfohlene Sensoren für die Aquakultur

(1) pH-Sensor

Bild 15 (Kopie)

Der pH-Sensor verfügt über eine eingebaute Temperaturkompensation, wodurch die Messergebnisse genauer werden und ein guter Temperaturschutz für das Fischwachstum gewährleistet ist.

(2) Fluoreszenz-Sauerstoffsensor

Bild 16

Im Vergleich zu Membran-Sauerstoffsensoren zeichnet sich die Fluoreszenz-Sauerstoffmessung durch hohe Genauigkeit und Stabilität, geringe Wartungskosten und Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen und Durchflussraten aus.

(3) Ionenselektiver Ammoniak-Stickstoffsensor

Bild 17

Der Ammoniak-Stickstoff-Sensor misst hauptsächlich das freie Ammonium im Wasser, d. h. NH₄⁺. Der Ammoniak-Stickstoff-Gehalt im Wasser ist temperaturabhängig. Der Kemis Ammoniak-Stickstoff-Sensor kompensiert die Wassertemperatur dynamisch und ist äußerst störungsresistent. Dank MODBUS-Ausgang bleibt die Übertragungsdistanz unbeeinträchtigt.

(4) Salzgehaltssensor

Bild 18

Der Salzgehaltssensor arbeitet nach dem Prinzip der berührungslosen elektromagnetischen Induktion, ist wartungsfrei und benötigt keine Verbrauchsmaterialien, wodurch seine Lebensdauer erheblich verlängert wird.