Veden laatumittarit

Johdanto

Kiertoveden laadullista tilaa mitataan ja arvioidaan kalan hyvinvointiin vaikuttavien parametrien mukaan. Näitä vesikemian tunnettuja parametreja ovat muun muassa happipitoisuus, hiilidioksidipitoisuus, pH, alkaliniteetti ja typpiaineenvaihdunnan tuotteet. Näiden parametrien optimiarvojen ja raja-arvojen määrittämisen tekee haastavaksi se tosiasia, että näillä parametreilla saattaa olla yhteysvaikutuksellisia ominaisuuksia, eli yhden muuttujan pitoisuus saattaa vaikuttaa toisen muuttujien raja-arvoihin. Esimerkiksi pH nousu yhdellä yksiköllä (pH 6,5 -> pH 7,5) muuttaa kaloille vähemmän vaarallisen ammoniumin muodon kaloille hyvin vaaralliseksi ammoniaksi. 

Happi 
Happipitoisuus (O2) on yleisimmin tunnettu veden laatumittari. Happipitoisuus ilmoitetaan joko veden hapen kylläisyysprosentin mukaan tai hapen pitoisuutena mg/l. Veden lämpötila vaikuttaa sen kykyyn sitoa happea. Mitä korkeampi on veden lämpötila, sitä vähemmän siihen liukenee happea. Toisin sanoen 10 asteinen 100% happikylläinen vesi sisältää happea n. 11 mg/l kun taas 20 asteinen 100% happikylläinen vesi sisältää happea n. 9 mg/l. Happea tarvitaan solujen energiantuottoon ja alhainen happipitoisuus vaikuttaa kalojen hyvinvointiin. Kalojen happipitoisuuden raja-arvoon vaikuttavat puolestaan kalalajit ja kalojen ainennenvaihdunnallinen tilanne. Täten yksittäisiä arvoja on vaikea määrittää, mutta ohjearvona voidaan pitää, että altaiden happipitoisuuden ei tulisi laskea alle 7 mg/l. Koska kiertovesijärjestelmässä kierrätetään vettä useaan kertaan kala-altaissa, on siihen lisättävä happea samassa määrässä kuin sitä kulutetaan.

Hiilidioksidi
Veden hiilidioksidipitoisuus (CO2) ilmoitetaan mg/l. Lähtökohtaisesti hiilidioksidia on vedessä vähän, mutta hiilidioksia liukeneen veteen kalojen ja veden mikrobien aineenvaihdunnan tuloksena jatkuvasti. Hiilidioksidi vapautuu vedestä ilmaan ja tätä tehostetaan kiertovesilaitoksissa ilmastamalla vettä. Veden kohonnut hiilidioksidipitoisuus heikentää kalojen hiilidioksidin eritystä, joten veden hiilidioksidipitoisuuden tulisi olla alle 15 mg/l. 

pH
pH arvo ilmaiseen veden happamuutta tai emäksisyyttä. pH:n lukuarvo kertoon vapaiden H+ -ionien määrän vedessä, ja mitä pienempi luku on, sitä enemmän vapaita H+ -ioneja on vedessä. Neuraalin veden pH arvo on 7, happaman veden alle 7 ja alkaalisen eli emäksisen veden yli 7.

pH vaikuttaa kaloihin sekä suoraan että muiden veteen liuenneiden aineiden kautta. Kaloille pH arvot 6,5 - 9 ovat hyvien siedettyjä, mutta muutokset veden pH:sa voivat vaikuttaa kaloihin muiden parametrien välityksellä. Tärkein kiertovesiviljelyssä huomioitava yhteisvaikutus on pH:lla ja ammoniumin sekä nitriitin kanssa. Tämän lisäksi pH vaikuttaa vetysulfaatin sekä metallien (kupari, kadmium, sinkki, alumiini) myrkyllisyyteen. Kiertovesilaitoksilla pH säädetään n. 7,0-7,5 välille.


Alkaliniteetti
Veden alkaliniteeti ilmoitetaan veden kalsiumkarbonaatti (CaCO3) pitoisuutena (mg/l). Yleisimmät veden alkalineettiin vaikuttavat ionit ovat karbonaatti (CO3-) ja bikarbonaatti (HCO3-). Yksinkertaistaen alkaliniteetillä tarkoitetaan veden kykyä puskuroida siinä taphtuvan pH:n muutosta happamaan suuntaan, eli vesiliuoksen emäkset neutralovat siihen lienneita happoja. Kiertovesiviljelyssä veden happamoitumista aiheuttaa kalojen ja mikrobien (biosuodatin) aineenvaihdunnasta vapautuva hiilidioksidi (CO2). Täten veden alkaliniteetilla, pH:lla ja hiilidioksidilla on yhteys toisiinsa. Makean veden alkaliniteeti voi vaihdella 5 mg/l - 500 mg/l. Suomessa pohjavedet ovat pehmeitä, eli niillä on alhainen alkaliniteetti. Hyvä alkaliniteettiarvo kiertovedessä on noin 100 mg/l. Se estää veden pH:n nopean laskun hiilidioksidipitoisuuden noustessa.

TAN (Total Ammonia Nitrogen)
Veden ammoniakki (NH3 ) ja ammonium (NH+) muodostavat veden kokonaisammoniatypen eli TAN-arvon (Total ammonia nitrogen) mg/l. Veteen vapautuu ammoniakkia tai ammoniumia jatkuvasti kalojen valkuaisaineaineenvaihdunnan tuloksena. Näistä kahdesta yhdisteestä ammoniakki on hyvin vaarallista kaloille, mutta ammonium on paremmin siedetty. Siitä kumpana muotona veteen erittyvät typpituotteet esiintyvät, riippuu veden pH:sta, lämpötilasta ja suolaisuudesta. Näiden arvojen noustessa ammonium muuttuu ammoniakiksi. Vedessä ei esiinny vapaata ammoniakkia, jos veden pH on alle 6,9. Kiertoveden ammoniakki ja/tai ammonium pitoisuudet pyritään pitämään matalina biofiltterin avulla, joka muuttaa yhdisteet nitraatiksi ja nitriitiksi.

Nitraatti ja nitriitti 
Kiertoveden TAN-yhdisteet poistetaan biofiltterin avulla. Nitriitti ja nitraatti ovat tämän prosessin tuotteita ja niiden pitoisuudet ilmoitetaan mg/l. Biofiltterin mikrobit (Nitrosomonas) hapettavat aineenvaihdunnassaan ammoniakin ja ammoniumin nitriitiksi (NO2-). Niitriitti on kaloille haitallinen yhdiste, mutta sen muttuu nopeasti nitraatiksi (NO3-) biofiltterin mikrobien (Nitrobakteeri) aineenvaihdunnassa. Myös otsoni hapettaa nitriittiä nitraatiksi. Nitraattia kalat sietävät paremmin ja sitä pidetään tasapainoisen biofiltterin lopputuoteena. 

Kiintoaine
Kiintoaineella tarkoitetaan vedessä leijuvia ja pintoihin kiinnittyneitä partikkeleita (Total Suspendid Solids/ TDS). Niitä päätyy kiertoveteen tuloveden, syömättömän rehun, ulosteiden, leväkasvuston ja mikrobitoiminnan tuloksena. Kiintoaineen määrä ilmoitetaan suspensio arvona, eli veteen sekoittuneen kiintoaineen arvona mg/l. Ongelmallisia ovat hyvin pienet partikkelit, joita ei saada tehokkaasti pois mekaanisilla suodattimilla. Vedessä on yleensä pieniä määriä kiintoainesta, mutta määrän kasvaessa se häiritsee kalojen kidusten toimintaa ja saattaa saada aikaan epätoivuttua mikrobikasvustoa. Kiintoaine myös tarttuu kiertovesilaitoksen putkistojen pinnoille joista se saattaa irrota isompina määrinä esimerkiksi paineenvaihtelun seurauksena. Tällöin veden kiintoaineen pitoisuus saattaa hetkessä nousta suureksi. Kiintoaineen kertymistä veteen ehkäistää tehokkaalla suodatuksella ja järjestelmä pesulla. Tarvittaessa pienempiä kiintoainepartikkeleita voidaan flokata eli sitoa yhteen eri käsittelyillä, esimerkiksi otsonoinnilla.

Peda.net käyttää vain välttämättömiä evästeitä istunnon ylläpitämiseen ja anonyymiin tekniseen tilastointiin. Peda.net ei koskaan käytä evästeitä markkinointiin tai kerää yksilöityjä tilastoja. Lisää tietoa evästeistä