Zoetwaterkwaliteit en vissterfte - Karper Idee

Zoetwaterkwaliteit en vissterfte

 

Minder dan 1% van het aardoppervlak wordt ingenomen door meren, rivieren en andere zoete wateren.  Het is schaars en onze vriend karper kan zich logischerwijs alleen maar schuilhouden in deze 1%. Dus voor het welzijn van de karper, en andere zoetwatervissen, is het van belang dat de zoetwaterkwaliteit goed is en blijft. Hoe het één en ander in zijn werk gaat en wat we er eventueel zelf aan kunnen bijdragen wordt in dit artikel uit de doeken gedaan. Achterin dit artikel worden calamiteiten, zoals vissterfte veroorzaakt door een slechte waterkwaliteit, verduidelijkt met enkele praktijkvoorbeelden. Tevens worden hier mogelijke oplossingen aangeboden.
Wat is eigenlijk zoetwaterkwaliteit?

Zuiver water komt in de oppervlaktewateren niet voor, er is altijd sediment in vaste vorm en sporen van elementen in oplossing aanwezig. De kwaliteit van deze wateren is dan ook een relatief begrip; goed zwemwater hoeft niet perse goed viswater te zijn en met alleen maar drinkwater uit de kraan zal geen enkele vis het lang uithouden. Waar we in dit artikel vanuit gaan is zoetwaterkwaliteit waarin karpers, en andere zoetwatervissen, goed kunnen leven.

In ons viswater zijn er continue zowel biologische als chemische processen aan de gang om de waterkwaliteit te bewaken. Dit behoort stabiel te verlopen wat we het ‘in evenwicht’ van het viswater noemen. Globaal genomen kan je stellen dat zuurstof in een voldoende concentratie in het viswater aanwezig moet zijn en er tevens geen overschot aan voedingsstoffen en andere verontreinigingen zijn te vinden. Als aan deze normen wordt voldaan, en deze dus mooi in evenwicht blijft, kan je spreken van een goede zoetwaterkwaliteit. Of dus eigenlijk voor dit artikel beter omschreven; een goede en stabiele leefomgeving voor de karpers.

Bord met waarschuwing over blauwalg
Deze borden komen helaas te vaak voor

In de praktijk zijn helaas niet in alle viswateren deze chemische en biologische processen even stabiel. Met als gevolg dat de zuurstofconcentratie teveel fluctueert of zelfs beneden een levensvatbaar peil daalt. Of dat er een explosie in de groei van blauwalg ontstaat. Elk jaar lees je wel dat er ergens vissterfte is opgetreden of word je gewaarschuwd met borden over de aanwezige blauwalg. Als je enig inzicht krijgt over welke biologische en chemische processen er zoal afspelen in het viswater dan kan je bij eventuele problemen beter de oorzaak vaststellen en deze aanpakken. Want als zo vaak geldt ook hier dat je beter (vroegtijdig) de oorzaak aanpakt dan het symptoom.

De belangrijkste chemische stoffen in ons viswater

Om inzicht te verkrijgen wat er zoal gebeurd in het viswater gaan we eerst kijken welke chemische stoffen de belangrijkste rollen vervullen in deze processen.

Water
De chemische notatie van water is H2O en is een sterk polair molecuul. Dat houdt in dat watermoleculen flink aan elkaar trekken (cohesie) waardoor water bij 20 ºC gewoon een vloeistof is ondanks de lage molecuulmassa. Het is de drager van alle organismen en stoffen die de biologische en chemische processen nodig hebben om tot een goede waterkwaliteit te komen. Daarbij heeft het een paar aparte eigenschappen zoals dat water van 4 ºC de grootste dichtheid heeft en zuurstof beter oplost in kouder water. De overige fysische eigenschappen zullen algemeen bekend zijn.

Organische stoffen
Organisch materiaal bestaat uit lange ketens van koolstof (C) met daaraan gebonden waterstof (H) en nutriënten (zie nutriënten). Denk hierbij bijvoorbeeld aan vallend blad van bomen en (dode) organismen, maar ook ons aas en voer valt hieronder. Het organisch materiaal wordt afgebroken (opgegeten) door organismen die hierbij zuurstof uit het water verbruiken. Als product komt er onder andere energie en kooldioxide (zie gassen) vrij.

Nutriënten
Nutriënten worden ook wel voedingsstoffen genoemd en zijn van oorsprong natuurlijk aanwezig via oplossing uit de bodem. De belangrijkste nutriënten in ons viswater zijn stikstof (N) en fosfor (P).  In deze industriële tijd komen veel nutriënten in ons oppervlaktewater via landbouwgronden, industrie en huishoudens.

Gassen
Het belangrijkste gas in ons viswater is zuurstof (O2). Zuurstof is noodzakelijk om te overleven voor aërobe (zuurstof behoevend) organismen, zoals de karper. Productie van zuurstof in water vindt plaats door groene waterplanten en algen die door middel van fotosynthese uit kooldioxide en water, zuurstof produceren.

Kooldioxide (CO2) is een ander belangrijk gas en komt vrij bij verbranding van organische stoffen in organismes en is tevens noodzakelijk voor de fotosynthese.

Stikstof (N2) is ons derde belangrijke gas en komt vrij bij denitrificatie wat een onderdeel is van de stikstofhuishouding; een belangrijk biologisch afbraakproces.
Al deze gassen komen ook in het viswater terecht via uitwisseling met de atmosfeer.

De verschillende biologische en chemische processen

Stikstofkringloop; verbranding van organische stoffen
Verbranding van organische stoffen is een aëroob proces wat eigenlijk niks anders is dan het eten en verteren van het aanwezige organisch materiaal door hoofdzakelijk vissen, slakken, mossels, wormpjes en diverse micro-organismen zoals bacteriën. Er is hier dus sprake van een voedselketen; er valt een blad in het water die door de slak wordt opgegeten. Deze slak is op haar beurt een lekker hapje voor de karper en de karper scheidt deze slak weer uit als ontlasting. Uit de ontlasting lost de ammoniak (NH3) op in het water en met de rest gaan bacteriën aan de slag waarbij ook weer ammoniak wordt gevormd. Bij elke stap van de aërobe voedselketen worden dus organische stoffen verbrand waarbij kooldioxide en water worden gevormd met als restproduct het giftige ammoniak. Het totaal van vrijgekomen CO2 en H2O uit dit verbrandingsproces wordt uitgewisseld met de omgeving en atmosfeer.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O De eenvoudigste verbranding is deze van aardgas. Zuurstof dient hierbij altijd als oxidator. Hierbij komt water en kooldioxide vrij, net als bij de verbranding van de veel ingewikkeldere koolstofketens van de organische stoffen in het viswater.

Overtollig organisch materiaal dat niet is opgegeten wordt door bacteriën omgezet in twee stappen tot ammoniak. Ook dit is een aëroob proces. De eerste stap noemt men mineralisatie waarbij aminozuren vrijkomen en deze worden daarna omgezet tot ammoniak wat men ammonificatie noemt. Aminozuren zijn belangrijke bouwstoffen voor organismen en worden voor een deel opgenomen.  Ammoniak komt in het water gedeeltelijk voor als ammonia (NH4+) wat weer als plantenvoeding dient.

NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH- Ammoniak is in een evenwicht opgelost, afhankelijk van de pH (zuurgraad). Hoe hoger de pH (meer OH-) hoe meer het evenwicht richting ammonia toeneemt.

Zo zien we dus dat bij de aërobe verbranding van organisch materiaal er al een gedeelte (kooldioxide, water, aminozuren en ammonia) weer opgenomen wordt in de stikstofkringloop. We houden dan alleen het giftige ammoniak nog over die door de stikstofhuishouding wordt aangepakt. We zien bij dit proces tevens dat er veel zuurstof wordt verbruikt, logisch want het doel van het organisme is om energie te verkrijgen uit verbranding.

Stikstofkringloop; de stikstofhuishouding
Het tweede proces dat we hier bespreken is de stikstofhuishouding. Een biologisch proces waarmee bezitters van vijvers en aquaria wel bekend mee zijn; het ervoor zorgen dat het filter een goede biomassa bezit die het water ontdoet van verontreinigingen. Een klein schepje bacteriën in je filter en 6 weken verder kan je voorzichtig vis gaan uitzetten, want de stikstofhuishouding is in gang gezet. In de natuur hebben we uiteraard geen apart filter maar is het hele viswater een huis voor deze bacteriën om de stikstofhuishouding te volbrengen.

De stikstofhuishouding wordt dus door vlijtige bacteriën gedaan die het overgebleven ammoniak uit de verbranding van organische stoffen omzet naar het zeer giftige nitriet (NO2) en dan naar nitraat (NO3) onder verbruik van zuurstof (O2). Deze stap noemt men nitrificatie. Het nitraat dient als voedingsstof voor planten en het overtollig gedeelte wordt omgezet tot stikstof (N2) wat anaëroob (zuurstofloos) gebeurd. Dit gebeurd dan ook diep in de bodem omdat daar geen zuurstof meer voorkomt. Het stikstof wordt via belletjes gas teruggeven aan de atmosfeer, de atmosfeer bestaat tenslotte uit bijna 80% stikstof. Deze allerlaatste stap noemt men denitrificatie.

Het nitraat en de stikstof zijn de laatste producten die weer in de kringloop opgenomen gaan worden dus dat maakt de stikstofkringloop compleet. Ook hier zien we dat bij dit proces veel zuurstof wordt verbruikt omdat er meerdere soorten bacteriën nodig zijn om de nitrificatie te voltooien.

Schematische weergave van de stikstofkringloop
Schematische weergave van de stikstofkringloop incl. de vorming van zuurstof door middel van fotosynthese

De fosforkringloop
Fosfor (P) is, net als stikstof, een belangrijk nutriënt voor plant en dier. Fosfor komt dan ook voor in kunstmest, en door uitspoeling van akkerbouwgrond komt er dan fosfor in onze viswateren. Dit is een onnatuurlijke verhoging van de concentratie fosfor aangezien de mens hiervan de oorzaak is. In natuurlijke vorm zit fosfor gebonden aan de organische stoffen en komt in mineraalvorm in de bodem voor. De natuurlijke concentraties liggen aanzienlijk lager dan het element stikstof (N).

De kringloop van fosfor is een continue uitwisseling van gebonden fosfor in dode organische stoffen en mineralen die neerslaan naar de bodem en die daar voor een gedeelte weer oplossen. Het andere gedeelte bindt zich als fosfaat (PO4) aan een ijzerion (Fe3+) waardoor Fe(III)PO4 ontstaat. Deze mineraalvorm is onoplosbaar en zakt naar de bodem. Onder zuurstofloze omstandigheden, dus wederom diep in de bodem, wordt het ijzerion gereduceerd tot Fe2+ waardoor er Fe(II)PO4 ontstaat. Deze verbinding lost wel goed op in het viswater en komt vrij als Fe2+ en PO43- ionen.

Het vrijgekomen fosfaat kan weer goed worden opgenomen door planten. Het vrije ion Fe2+ komt weer in aanraking met zuurstof en oxideert naar Fe3+ wat weer fosfaat aan zich bindt en wederom neerslaat naar de bodem. Zo is de kringloop compleet. In tegenstelling tot de stikstofkringloop wordt er bij de fosforkringloop minder zuurstof verbruikt maar is toch afhankelijk ervan. Bij te weinig zuurstof in het viswater komt er dus ineens meer fosfaat vrij.

De zuurstofhuishouding
Zoals we reeds gelezen hebben is zuurstof (O2) zeer belangrijk in het viswater. Niet alleen heeft de karper zuurstof nodig maar ook de vele chemische en biologische processen om het water te reinigen eisen een aanzienlijk deel van het verbruik van de opgeloste zuurstof op. Je mag gerust stellen dat zuurstofloos water dood is. Maar gelukkig lost zuurstof prima op in ons viswater en dit gebeurd hoofdzakelijk via een tweetal processen.

De eerste is door uitwisseling met de lucht. Aan het wateroppervlak lost een gedeelte van de aanwezige zuurstof uit de atmosfeer op in het water.  Als het waait wordt de wateroppervlakte vergroot door golfslag waardoor dit proces sneller verloopt. In verhouding hebben ondiepe plassen en sloten meer water aan de oppervlakte dan diepe meren waardoor deze ondiepe wateren eerder de zuurstofconcentratie op peil hebben. Waar wel rekening mee moet worden gehouden is dat de kans op fluctuatie van de zuurstofconcentratie veel groter is door het kleinere volume van deze ondiepe wateren.

Het tweede proces waardoor er zuurstof in het viswater komt is door fotosynthese van autotrofe organismen zoals groene waterplanten en algen. Onder de invloed van zonlicht wordt in de bladgroenkorrels een proces in gang gezet wat kooldioxide en water omzet in suikers en zuurstof.  De suikers worden opgeslagen en verbrand in het organisme zelf waarbij een deel van de zuurstof wordt onttrokken. Het deel zuurstof wat niet is verbruikt wordt op haar beurt dan weer afgegeven aan het water. Tijdens dit proces wordt onder voldoende zonlicht meer zuurstof geproduceerd dan wordt opgenomen. Voorwaarde is dus dat er voldoende zonlicht op de waterplanten kan vallen en deze niet teveel belemmerd wordt door een hoge troebelheid van het water.

6 CO2 + 6 H20 ⇔ C6H12O6 + 6 O2 Tijdens de fotosynthese verloopt de reactie vooral naar rechts; onder invloed van zonlicht wordt kooldioxide en water omgezet naar glucose (C6H12O6) en zuurstof. In het donker verloopt de vergelijking naar links; de glucose wordt verbrand en omgezet naar kooldioxide en water.
Evenwicht en de oorzaken van onbalans
Foto van dode karpers
Meestal is de bron van vissterfte onnatuurlijk en veroorzaakt door de mens

Als de diverse chemische en biologische processen mooi in evenwicht zijn dan kan je spreken van een goede kwaliteit van het viswater. De opname en teruggave van de elementen, en de herhalingen hiervan, blijven namelijk gelijk. De karper komt dus niet voor gekke verassingen te staan en zal goed gedijen. Helaas is het niet altijd een mooi evenwicht door verstoringen van buitenaf. Deze kunnen een natuurlijke oorzaak hebben maar meestal is de bron van de verstoring onnatuurlijk en veroorzaakt door de mens. Dat hoeft lang niet altijd in de tegenwoordige tijd af te spelen, soms komen problemen pas jaren later aan het licht. Dit kan komen door het grote bufferend vermogen van een ecologisch systeem wat ons viswater is. Of dat een overbemesting, zelfs honderden meters verderop, pas na jaren het viswater bereikt via het grondwater (kwelwater).

Foto van een beek
Rivieren en beken stromen naar de delta en spoelen zo continue afvalstoffen weg

Ook het soort water heeft veel invloed op eventuele verstoringen van het evenwicht. Rivieren en beken stromen naar de delta en spoelen zo continue afvalstoffen weg, waar de kustwateren dan wel weer problemen mee krijgen. Een onbalans in rivieren stroomt meestal dus voorbij terwijl in kleine putjes de meeste vissen misschien al gestorven waren. Mocht je in rivieren vissterfte constateren dan is dat ook meestal het gevolg van illegale giftige lozingen (vooral de laatste jaren werden we meer dan eens geconfronteerd met dumpingen van lekke vaten drugsafval) en heel soms blikseminslag. Ook kunnen ziektes zoals bijvoorbeeld het Koi Herpes Virus de oorzaak van karpersterfte zijn, maar vaak staat dit los van de waterkwaliteit. Omdat het evenwicht in rivieren, kanalen en beken door de stroming behoorlijk ingewikkeld ligt laten we deze verder dan ook buiten beschouwing. Gelukkig staat een heel team van laboranten klaar in Nederland die continue de kwaliteit van het (instromend) rivierwater in de gaten houden.

Maar veel viswater bestaat uit afgesloten water zoals putjes, zandafgravingen, boerensloten en stadswateren. In zulke wateren kan je vaak bij de eerste zichtbare symptomen van onbalans de oorzaak achterhalen. Zeker nu we wat meer weten over de verschillende soorten processen die zich in het viswater afspelen. En als je de oorzaak weet kan je ook tot een oplossing komen, de karpers zullen je dankbaar zijn. Hoe het één en ander zou kunnen verlopen komt aan bod in enkele voorbeelden uit de praktijk. Als handig hulpmiddel kan je de illustratie van de stikstofkringloop erbij pakken.

Praktijkvoorbeelden van vissterfte (onbalans)

Voorbeeld 1: na uitzetting van veel karpers sterft een gedeelte binnen de eerste 6 weken
Door de uitzetting van een aanzienlijke hoeveelheid aan karpers voegen we in één keer een grote biologische belasting toe op een viswater. Vaak wordt vissterfte dan aan stress verweten maar aannemelijker is een andere oorzaak. Het water, wat voor de uitzetting in evenwicht was, kan de extra hoeveelheid afscheidingsproducten, zoals ammoniak, nog niet verwerken. Dit komt omdat de stikstofhuishouding nog niet berekend is op deze extra belasting en dan met name de nitrificatie. De bacteriën voor de eerste stap, de omzetting naar nitriet, hebben in 3 dagen tijd hun leger aangevuld om dit goed voor elkaar te krijgen. Dit veroorzaakt dus een ammoniak piek van een paar dagen waar de karpers al verzwakt door kunnen raken. Maar nu komt het echte euvel, de bacteriën die het nitriet moeten omzetten naar nitraat hebben tot 25 maal langer de tijd nodig. Gevolg is een nitrietpiek en dat is zeer giftig. In principe moet bij metingen het nitriet zo goed als nihil zijn. Valt er iets te meten dan zit je al fout.

Oorzaak: teveel vis uitgezet in één keer. Gevolg: vissterfte door nitrietvergiftiging. Oplossing: in etappes de karpers uitzetten, met daartussen minimaal 6 weken pauze zodat de stikstofhuishouding de tijd krijgt zich aan te passen aan deze extra biologische belasting.
Scheidingslijn blauwalg
Afstervende blauwalg in het najaar. De scheidingslijn van de (gif)groene blauwalg is hier goed zichtbaar.

Voorbeeld 2: binnen een korte tijd is heel het viswater groen
Dit duidt op een explosie van blauwalg. Alhoewel dit niet direct dodelijk is voor vissen komt het sneller in het nieuws omdat het schadelijk is voor mens en hond. Zo’n explosieve groei komt bijna altijd voort uit een overschot aan nutriënten bij stijging van de watertemperatuur. Dit overschot kan ontstaan door ophoping van organisch afval, zoals vallend blad, of voedselrijk grondwater dat het viswater instroomt (kwelwater). Blauwalg ontneemt de waterplanten direct zonlicht zodat deze afsterven wat weer een bron van organisch afval is. Een flinke groei aan micro-organismen komt dan op gang om de kringloop kracht bij te zetten, wat veel zuurstof kost. Alhoewel blauwalg autotroof is, ze produceren namelijk zuurstof in zonlicht, komt dit de zuurstofhuishouding niet ten goede. Ten eerste omdat de dode waterplanten geen zuurstofproducent meer zijn maar grootverbruikers voor de afbraak ervan en ‘s nachts de blauwalg ook een aanzienlijke hoeveelheid zuurstof verbruikt. Gevolg is een sterk fluctuerend zuurstofgehalte wat slecht is voor alle levende organismen in het viswater. In het najaar, als de blauwalg massaal afsterft omdat de watertemperatuur beneden de 15 ºC komt is het helemaal oppassen geblazen omdat de zuurstofvoorziening dan alleen uit oplossing vanuit de atmosfeer komt terwijl de afbraak van blauwalg veel zuurstof verlangt. Vissterfte door zuurstoftekort is dan zeker niet uitgesloten!

Oorzaak: overschot aan nutriënten. Gevolg: explosie van blauwalg. Oplossing: de bodemlaag waarin het organisch afval en gemineraliseerd fosfaat zich bevind uitbaggeren.

Voorbeeld 3: de vissen happen aan de oppervlakte en bewegen zich sloom na heftige regenval
Dit duidt op een zuurstoftekort. Meestal veroorzaakt in stadswateren door een overlopend riool na langdurige regenval. Via het riool zijn er dermate veel afvalstoffen, zoals organisch materiaal en ammoniak, in het viswater terecht gekomen dat de micro-organismen op volle toeren zijn gaan draaien om deze om te zetten. We weten nu dat dit gebeurt onder verbruik van zuurstof dus deze is te hard omlaag geschoten met een tekort voor de vissen als gevolg.

Oorzaak: overlopend riool. Gevolg: zuurstoftekort. Oplossing: het water flink beluchten totdat het afval is omgezet naar natuurlijke stoffen en het rioleringssysteem aanpassen.
Teveel waterplanten
In ondiep, zwaar begroeid en te voedselrijk water, kan op warme dagen zeer snel een zuurstofgebrek ontstaan

Voorbeeld 4: massale vissterfte in een ondiep water met veel plantengroei na een paar warme maar bewolkte dagen
Op het eerste gezicht zie je niks vreemds aan het water maar de kans is groot dat het komt door zuurstofgebrek. Aangezien het viswater vol met plantengroei staat duidt erop dat er veel voedingsstoffen in het water aanwezig zijn. Om deze om te zetten wordt veel zuurstof verbruikt. Doordat het bewolkt was is de zuurstofproductie door de waterplanten niet optimaal geweest en door de temperatuurstijging van het water kan er minder zuurstof worden opgelost. Door de zuurstofafname komt er meer fosfaat vrij uit de bodem waardoor er nog meer zuurstof wordt verbruikt. Dit alles kan nu fataal zijn in ondiep water waar geen buffer is door het gebrek aan volume.

Oorzaak: ondiep, warm en voedselrijk water. Gevolg: vissterfte door zuurstofgebrek. Oplossing: het water uitbaggeren waarmee je de overtollige nutriënten verwijderd tot een acceptabele diepte.
Wat altijd te doen bij vissterfte?

Om vissterfte te voorkomen is het belangrijk dat een (dreigende) vissterfte met spoed wordt gemeld aan de lokale hengelsportvereniging. Deze kan dan meteen actie ondernemen en de juiste instanties inschakelen!

Tevens kan je sinds 2017 ook online een melding doen. Hiervoor is de website MeldpuntWater in het leven geroepen. Dit is een gezamenlijk initiatief van diverse instanties die te maken hebben met al het water in Nederland. Buiten de betrokken instanties wordt ook Sportvisserij Nederland ingelicht zodat deze een beter beeld krijgt over waar en wanneer er sterfte plaatsvindt.

Johan


Publicatiedatum 11-12-2015 / laatste update 30-12-2017

Innovatief en creatief platform voor de karpervisser