Innledning

I november 2022 oppstod det et driftsuhell ved et gjennomstrømningsanlegg for settefisk av laks hvor store mengder alkaliske og sure vaskemidler ble sluppet ut i driftsvannet. Ved årlig vask av vaskesystemet i settefiskanlegget ble ikke nødvannssløyfen spylt igjennom. Her stod det anslagsvis 4-5 m³ med vann iblandet cirka 1000 liter Hygi-Des og cirka 500 liter Alka-CIP sterk, som er et surt og et alkalisk rengjøringsmiddel med henholdsvis pH 1 og pH 14. Ved testing av nødventilen ble vannet i nødvannssløyfen sluppet ut i drifts-vannet ved to anledninger, 18.11.22 og 25.11.22. Det fantes ingen målestasjoner for vannparametere på denne vannsløyfen. Det ble tatt ut vannprøve av driftsvannet for analyse under begge hendelsene, og det ble tatt ut vannprøve av nødvannet da hendelsen oppstod for andre gang. Vannprøvene ble analysert hos NIVA.

Totalt var det cirka 1 240 000 fisk i hallen fordelt på åtte kar (kar A-H). Fisken i karene var yngel på cirka 2,5 gram ved første hendelse og cirka 3,5 gram ved andre hendelse.

Første hendelse

Under den første hendelsen døde all yngel i kar A, B og C. Fisken i disse karene begynte å dø minutter etter at nødventilen ble testet. De øvrige karene på avdelingen var upåvirket med normal appetitt og lav dødelighet. Dette gjorde det vanskelig å identifisere at det var nødvannet som var årsaken siden alle kar får vann fra samme ringsløyfe og skal i teorien få det samme vannet.

Andre hendelse

Ved den andre hendelsen var kar E det karet med høyest dødelighet under/etter hendelsen hvor mesteparten av fisken døde, mens det var noe lavere dødelighet i kar D. Variasjonen i dødelighet på karnivå under den andre hendelsen anses som tilfeldig. Ved testing av nødventilen andre gang var driftsteknikere til stede og observerte fisken. Samtidig ble anlegget oppringt av NIVA med resultater fra vannprøvene fra første hendelse hvor det da ble klart at det var pH på 9,9 i driftsvannet. Driftsteknikerne reagerte umiddelbart da fisken begynte å oppføre seg unormalt og iverksatte tiltak som å øke vannflow raskere enn ved første uhell. Dette kan ha medvirket til at færre fisk døde under det andre uhellet enn det første.

Resultat av hendelsene

Til sammen døde cirka 714 000 fisk ved begge hendelsene (Tabell 1). I tillegg ble noen «svimere» håvet ut og avlivet de første tre dagene etter den andre hendelsen (cirka 250-300 fisk pr. kar). Observasjoner av fisken under den andre hendelsen viste fisk som vibrerte og hadde en slags krampereaksjon og det var akutt, høy dødelighet. Fisken som overlevde hendelsen hadde brungrå områder ved gjellelokk, hode og munnåpning (Figur 1).

Prøvetaking

Da hendelsen inntraff for andre gang ble det sendt inn prøver til histologi til Pharmaq Analytiq bestående av til sammen 20 yngel («svimere») fra kar E og F. I tillegg ble det sendt inn fem yngel fra hvert av karene med overlevende fisk i avdelingen (kar D, F, G, H) prøvetatt tre dager senere (28.11.22).

Resultater

Histopatologi

Histopatologisk undersøkelse av yngel prøvetatt samme dag som hendelsen viste hudsår med fokal ekstensiv til multifokalt tap av epidermis (overhud) og akutt nekrose (vevsdød) i dermis (hud). Hudforandringene var hovedsakelig i hoderegionen, spesielt rundt munnåpning, kjeve og gjellelokk (Figur 2). Det var milde, fokale blødninger i skjelettmuskulatur (kjeve og gjellelokk) i enkelte av fiskene, men det ble ikke påvist betennelsesreaksjon i forbindelse med hudforandringene. Ved undersøkelse av gjeller fantes det fokale til multifokale nekroser og karskader i ytterst i filamentene.

Histopatologisk undersøkelse av yngel prøvetatt tre dager etter hendelsen viste fokal erosjon i hud med tap av epidermis, mens dermis var hovedsakelig intakt. I gjellene fantes nekroser, karskader og betennelse i filamenttupper. Forandringene hadde fokal til multifokal utbredelse, og det meste av gjellearealet var normalt. Antall fisk med histopatologiske forandringer i hud og gjelle fra begge innsendelsene er oppsummert i Tabell 2.

Øvrige forandringer inkluderte mild til moderat betennelse rundt hjertekammer (lymfocyttær epikarditt) hos syv individer, fokal mild nekrose i lever hos én fisk og hos to individer var det diffus degenerasjon av hepatocytter. I tillegg ble det observert stuvning rundt hjerne og øyne i flere av fiskene, noe som kan være avlivningsrelatert.

Tabell 2. Oversikt over antall fisk i de ulike karene med histopatologiske forandringer i hud og gjeller.

		Kar
Histopatologiske forandringer		D	E	F	G	H
Uttaksdato: 25.11.2022	Gjelleskader	-	6 av 10	4 av 10	-	-
	Hudskader	-	10 av 10	4 av 10	-	-
Uttaksdato: 28.11.2022	Gjelleskader	1 av 5	-	3 av 5	2 av 5	1 av 5
	Hudskader	4 av 5	-	2 av 5	4 av 5	1 av 5

Oppfølging

En ukes tid etter hendelsen hadde fisken normal adferd og det ble ikke rapportert om sårutvikling, gjelleskader eller dødelighet hos fiskegruppen. Det ble sendt inn oppfølgingsprøver til histologi av to yngel, ti gjeller og to øyne fra kar D og F to uker (09.12.22) og fire uker (22.12.22) etter episoden. Det kunne ikke påvises histopatologiske forandringer som kunne relateres til hendelsen i noen av prøvene.

Diskusjon

Kontroll på vannkvalitet er viktig ved oppdrett av fisk, spesielt i lukkede systemer. pH har direkte effekt på andre vannkvalitetsvariabler, og en av de viktigste variablene er total ammonium nitrogen (TAN) som er summen av mengde nitrogen i form av NH₃ (ammoniakk-gass) og NH₄⁺ (ammoniumion). Ammoniakkforbindelsene foreligger i vann i en likevekt og ved økende pH i vannet blir det en forskyvning i likevekten slik at andel tilgjengelig NH₃ blir høyere. Begge ammoniakkforbindelsene er giftige for fisk, men NH₃ regnes som den giftigste komponenten. Forklaringen på dette kan være at permeabiliteten over gjellemembranen er høyere for NH₃ enn for NH₄⁺ (1). I kroppen til fisken omgjøres noe NH₃ til den ioniserte formen (NH₄⁺) som har en depolariseringseffekt på nevroner som igjen fører til aktivering av NMDA-type glutaminreseptorer og økt influks av Ca²⁺ med påfølgende celledød i sentralnervesystemet (2,3). Videre kan temperatur og salinitet påvirke giftigheten til ammoniakk, hvor for eksempel NH₃ har økt giftighet ved lavere temperaturer (1). Livsstadiet til fisken og fiskeart har også noe å si for toleransen for NH₃-forgiftning. Tidligere livsstadier av fisk er trolig mindre tolerante overfor NH₃-forgiftning enn senere stadier (4), og laks er mer sensitiv overfor NH₃-N enn regnbueørret (målt som LC50) (1,5).

For laksefisk er det oppgitt at innhold av NH₃ er optimalt når det er mindre enn 2 µg NH₃/L i oppdrettsvann ved langtidseksponering (6). På bakgrunn av tålegrense for fisk er det foreslått en maks grenseverdi for NH₃ på 25 μg NH₃/L når vanntemperaturen er over 5°C og pH er under 8. Denne grenseverdien angir laveste grense hvor det er fravær av uønskede effekter forårsaket av langvarig eksponering for NH₃ (7). Flere laboratorieforsøk har vist at akutt dødelige konsentrasjoner av NH₃ for ulike fiskearter ligger mellom 0,2-2,0 mg NH₃/L (7). En eksakt verdi er vanskelig å fastslå da det er mange variabler som påvirker giftighet og tilgjengelighet av NH₃ i vann, slik som flere vannparametere, fiskens alder og helsestatus.

Antatt gunstig pH for atlantisk laks er 6,5-6,7 (8), mens i resirkuleringsanlegg er det blitt anbefalt pH rundt 7 for å oppnå god effekt av biofilteret og samtidig sikre god fiskevelferd (9). Både høy pH og høye konsentrasjoner av ammonium kan forårsake vevskader på fiskens hud, øyne og gjeller (10). I et forsøk hvor Bekkerøye (Salvelinus fontinalis) ble utsatt for akutt pH-stress, var terskelen for vevsskade på pH 9 hvor det ble observert epitelcellenekroser og avstøtning av epitel i stor grad i gjeller, hornhinne og hud (11).

Hva som regnes som høy pH er artsavhengig, men pH over 9 har hos flere ferskvannsfiskearter negativ effekt på fiskens evne til å kvitte seg med avfallsstoffer, slik som ammoniakk, over gjellene (12). Ferskvannsfisk, inkludert laksefisk, skiller ut ekskresjonsprodukter fra nitrogenmetabolismen hovedsakelig over gjellene. Eksponering for pH 9,5 viste inhibering av ammoniakkekskresjon over gjellene i ulike ferskvannsfiskearter, inkludert regnbueørret (Oncorhynchus mykiss) og brunørret (Salmo trutta) (12). I litteraturen er det beskrevet ulike strategier for å kvitte seg med nitrogenholdige avfallsstoffer hos fisk som gjør at enkelte fiskearter er ammoniakktolerante og har spesialisert seg på å leve i vannmiljø med høy pH. Karpe (Cyprinus carpio) (13) og Lake Magadi tilapia (Oreochromis alcalicus grahamii) (14) kan detoksifisere ammoniakk til glutamin, eller konvertere ammoniakk til urea via ureasyklusen. Andre strategier inkluderer redusert ammoniakkproduksjon eller aktiv utskillelse av NH₄⁺ som beskrevet for regnbueørret (Oncohynchus mykiss) (15,16) og slamkrypere/mudskipper (17).

Både økt opptak og redusert ekskresjon av NH₃ vil føre til oppbygging av ammoniakk-konsentrasjoner i gjellevev og plasma (18). Det har blitt vist at Lahontan ørreten (O. clarki henshawi) ved akutt eksponering for vann med pH cirka 10 fikk redusert NH₃-ekskresjonsrate som videre førte til økning i konsentrasjon av NH₃ i plasma (19, 20). Rask økning og/eller ved toksisk NH₃-konsentrasjon i plasma kan føre til akutt NH₃-assosiert neurotoksisitet hovedsakelig med effekt på sentralnervesystemet (2,21). Dette gjenspeiles i adferdsendringer hvor fisken, i tillegg til økt ventilasjon og «hosting» som et forsøk på å rense gjellene, blant annet får periodiske skjelvinger og kramper, etterfulgt av spiralsvømming, tap av likevekt og til slutt død (5,22).

Konklusjon

Vi beskriver to hendelser med akutt dødelighet i et gjennomstrømsanlegg der 714 000 yngel døde i forbindelse med eksponering for vann med høy pH ved et uhell i forbindelse med årlig vask av anlegget. Dødeligheten startet umiddelbart etter at fisken ble utsatt for vann med høy pH, og viste unormal svømmeadferd og kramper. Histologisk undersøkelse av prøver sendt inn til Pharmaq Analytiq viste vevsskader i ytterste del av gjellefilamenter og i hud, hovedsakelig i hode- og munnregionen. De histopatologiske forandringene og det kliniske bildet, sammen med høy pH-verdi og beregnet NH₃-N i vannet, samsvarer godt med det som er beskrevet i litteraturen om eksponering for akutt forhøyede pH-verdier og ammoniakkforgiftning hos fisk. Hendelsen har ført til at anlegget har endret prosedyrer hvor forbedrende tiltak inkluderer montering av flere avtappingskraner slik at vannkvaliteten kan testes på flere punkter i vannsløyfen og at det er konstant utskiftning av nødvannet for å forhindre at det oppstår lommer med kjemikalievann og dødsoner i systemet. I tillegg skal vannet ut i karet renne i minst 24 timer etter rørvask, og pH skal måles i driftsvannet før fisken flyttes til karene.