Innovative Anwendungen und Praktiken von EC-Sensoren zur Wasserqualitätsmessung in der Aquakulturindustrie Kasachstans

Als Schlüsselland Zentralasiens verfügt Kasachstan über reichhaltige Wasserressourcen und ein enormes Potenzial für die Aquakulturentwicklung. Mit dem Fortschritt globaler Aquakulturtechnologien und dem Übergang zu intelligenten Systemen finden Technologien zur Wasserqualitätsüberwachung zunehmend Anwendung im kasachischen Aquakultursektor. Dieser Artikel untersucht systematisch spezifische Anwendungsfälle von Leitfähigkeitssensoren (EC-Sensoren) in der kasachischen Aquakulturindustrie und analysiert deren technische Grundlagen, praktische Auswirkungen und zukünftige Entwicklungstrends. Anhand typischer Beispiele wie der Störzucht im Kaspischen Meer, Fischbrütereien im Balchaschsee und Kreislaufanlagen in der Region Almaty zeigt der Artikel, wie EC-Sensoren lokale Aquakulturbetriebe bei der Bewältigung von Herausforderungen im Wassermanagement unterstützen, die Effizienz der Aquakultur steigern und Umweltrisiken reduzieren. Darüber hinaus erörtert der Artikel die Herausforderungen, vor denen Kasachstan bei der Transformation seiner Aquakultur hin zu intelligenten Systemen steht, und mögliche Lösungsansätze. Er liefert damit wertvolle Anhaltspunkte für die Aquakulturentwicklung in anderen vergleichbaren Regionen.

Überblick über die Aquakulturindustrie Kasachstans und den Bedarf an Wasserqualitätsüberwachung

Als größtes Binnenland der Welt verfügt Kasachstan über reiche Wasserressourcen, darunter bedeutende Gewässer wie das Kaspische Meer, den Balchaschsee und den Zaisansee sowie zahlreiche Flüsse. Diese bieten einzigartige natürliche Bedingungen für die Aquakultur. Die kasachische Aquakulturbranche verzeichnete in den letzten Jahren ein stetiges Wachstum. Zu den wichtigsten Zuchtarten zählen Karpfen, Stör, Regenbogenforelle und Sibirischer Stör. Insbesondere die Störzucht in der Kaspischen Region hat aufgrund der hochwertigen Kaviarproduktion große Aufmerksamkeit erregt. Die kasachische Aquakulturbranche steht jedoch auch vor zahlreichen Herausforderungen, wie erheblichen Schwankungen der Wasserqualität, vergleichsweise veralteten Zuchtmethoden und den Auswirkungen extremer Wetterereignisse. All dies hemmt die weitere Entwicklung der Branche.

In den Aquakulturgebieten Kasachstans kommt der elektrischen Leitfähigkeit (EC) als kritischem Wasserqualitätsparameter eine besondere Bedeutung für die Überwachung zu. Die EC spiegelt die Gesamtkonzentration gelöster Salzionen im Wasser wider und beeinflusst direkt die Osmoregulation und die physiologischen Funktionen von Wasserorganismen. Die EC-Werte variieren in den verschiedenen Gewässern Kasachstans erheblich: Das Kaspische Meer weist als Salzwassersee relativ hohe EC-Werte (ca. 13.000–15.000 μS/cm) auf; der westliche Teil des Balchaschsees, ein Süßwassersee, hat niedrigere EC-Werte (ca. 300–500 μS/cm), während sein östlicher Teil, der keinen Abfluss besitzt, einen höheren Salzgehalt aufweist (ca. 5.000–6.000 μS/cm). Alpine Seen wie der Zaisansee zeigen noch stärkere Schwankungen der EC-Werte. Diese komplexen Wasserqualitätsbedingungen machen die EC-Überwachung zu einem entscheidenden Faktor für eine erfolgreiche Aquakultur in Kasachstan.

Traditionell verließen sich kasachische Aquakulturbetreiber bei der Beurteilung der Wasserqualität auf ihre Erfahrung und nutzten subjektive Methoden wie die Beobachtung der Wasserfarbe und des Fischverhaltens. Dieser Ansatz entbehrte nicht nur wissenschaftlicher Strenge, sondern erschwerte auch die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme mit der Wasserqualität, was häufig zu massenhaftem Fischsterben und wirtschaftlichen Verlusten führte. Mit der Ausweitung der Aquakulturbetriebe und der zunehmenden Intensivierung der Bewirtschaftung ist der Bedarf an präziser Wasserqualitätsüberwachung immer dringlicher geworden. Die Einführung der EC-Sensorik bietet der kasachischen Aquakulturbranche eine zuverlässige, kostengünstige Lösung zur Wasserqualitätsüberwachung in Echtzeit.

Im spezifischen Umweltkontext Kasachstans hat die Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit (EC) mehrere wichtige Implikationen. Erstens spiegeln die EC-Werte direkt die Veränderungen des Salzgehalts in Gewässern wider, was für das Management von euryhalinen (z. B. Stör) und stenohalinen Fischen (z. B. Regenbogenforelle) entscheidend ist. Zweitens können ungewöhnliche EC-Anstiege auf Wasserverschmutzung hinweisen, beispielsweise durch industrielle Abwässer oder landwirtschaftliche Abflüsse, die Salze und Mineralien transportieren. Darüber hinaus korrelieren die EC-Werte negativ mit dem Gehalt an gelöstem Sauerstoff – Wasser mit hohen EC-Werten weist typischerweise einen geringeren Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf, was das Überleben der Fische gefährdet. Daher hilft die kontinuierliche EC-Überwachung den Landwirten, ihre Managementstrategien zeitnah anzupassen, um Stress und Fischsterben vorzubeugen.

Die kasachische Regierung hat kürzlich die Bedeutung der Wasserqualitätsüberwachung für eine nachhaltige Aquakulturentwicklung erkannt. In ihren nationalen Agrarentwicklungsplänen fördert sie die Einführung intelligenter Überwachungstechnik in landwirtschaftlichen Betrieben und gewährt dafür Teilzuschüsse. Gleichzeitig fördern internationale Organisationen und multinationale Unternehmen fortschrittliche Agrartechnologien und -geräte in Kasachstan und beschleunigen so den Einsatz von EC-Sensoren und anderen Technologien zur Wasserqualitätsüberwachung im Land. Diese politische Unterstützung und die Einführung neuer Technologien haben günstige Voraussetzungen für die Modernisierung der kasachischen Aquakulturbranche geschaffen.

Technische Grundlagen und Systemkomponenten von EC-Sensoren zur Wasserqualitätsmessung

Leitfähigkeitssensoren (EC-Sensoren) sind Kernkomponenten moderner Wasserqualitätsüberwachungssysteme. Sie arbeiten auf Basis präziser Messungen der Leitfähigkeit einer Lösung. In der Aquakultur Kasachstans bestimmen EC-Sensoren den Gehalt an gelösten Feststoffen (TDS) und den Salzgehalt, indem sie die Leitfähigkeit der Ionen im Wasser messen. Dies liefert wichtige Daten für das Management der Aquakultur. Technisch gesehen basieren EC-Sensoren primär auf elektrochemischen Prinzipien: Werden zwei Elektroden in Wasser eingetaucht und eine Wechselspannung angelegt, bewegen sich die gelösten Ionen gerichtet und erzeugen einen elektrischen Strom. Der Sensor berechnet den EC-Wert durch Messung dieser Stromstärke. Um Messfehler durch Elektrodenpolarisation zu vermeiden, verwenden moderne EC-Sensoren üblicherweise Wechselstrom-Anregungsquellen und Hochfrequenz-Messtechniken, um Datengenauigkeit und -stabilität zu gewährleisten.

Hinsichtlich des Sensoraufbaus bestehen elektrochemische Sensoren (EC-Sensoren) in der Aquakultur typischerweise aus einem Sensorelement und einem Signalverarbeitungsmodul. Das Sensorelement besteht häufig aus korrosionsbeständigen Titan- oder Platinelektroden, die über lange Zeiträume verschiedenen Chemikalien im Wasser der Aquakultur standhalten. Das Signalverarbeitungsmodul verstärkt, filtert und wandelt schwache elektrische Signale in standardisierte Ausgangssignale um. In kasachischen Aquakulturbetrieben häufig eingesetzte EC-Sensoren verwenden oft ein Vier-Elektroden-Design, bei dem zwei Elektroden einen konstanten Strom anlegen und die anderen beiden die Spannungsdifferenzen messen. Dieses Design eliminiert effektiv Störungen durch Elektrodenpolarisation und Grenzflächenpotenzial und verbessert die Messgenauigkeit deutlich, insbesondere in Aquakulturumgebungen mit großen Salzgehaltsschwankungen.

Die Temperaturkompensation ist ein entscheidender technischer Aspekt von EC-Sensoren, da die EC-Werte maßgeblich von der Wassertemperatur beeinflusst werden. Moderne EC-Sensoren verfügen in der Regel über integrierte, hochpräzise Temperaturfühler, die die Messwerte mithilfe von Algorithmen automatisch auf äquivalente Werte bei einer Standardtemperatur (üblicherweise 25 °C) kompensieren und so die Vergleichbarkeit der Daten gewährleisten. Angesichts der Binnenlage Kasachstans, der großen täglichen Temperaturschwankungen und der extremen saisonalen Temperaturänderungen ist diese automatische Temperaturkompensationsfunktion besonders wichtig. Industrielle EC-Transmitter von Herstellern wie Shandong Renke bieten zudem die Möglichkeit zur manuellen und automatischen Temperaturkompensation und ermöglichen so eine flexible Anpassung an die unterschiedlichen landwirtschaftlichen Gegebenheiten in Kasachstan.

Aus Sicht der Systemintegration arbeiten EC-Sensoren in kasachischen Aquakulturbetrieben typischerweise als Teil eines Mehrparameter-Wasserqualitätsüberwachungssystems. Neben der EC-Messung integrieren solche Systeme Überwachungsfunktionen für kritische Wasserqualitätsparameter wie gelösten Sauerstoff (DO), pH-Wert, Redoxpotenzial (ORP), Trübung und Ammoniakstickstoff. Die Daten verschiedener Sensoren werden über CAN-Bus oder drahtlose Kommunikationstechnologien (z. B. TurMass, GSM) an eine zentrale Steuereinheit übertragen und anschließend zur Analyse und Speicherung auf eine Cloud-Plattform hochgeladen. IoT-Lösungen von Unternehmen wie Weihai Jingxun Changtong ermöglichen es Landwirten, Wasserqualitätsdaten in Echtzeit über Smartphone-Apps einzusehen und Benachrichtigungen bei abweichenden Werten zu erhalten, wodurch die Managementeffizienz deutlich verbessert wird.

Tabelle: Typische technische Parameter von EC-Sensoren für die Aquakultur

In Kasachstan unterscheiden sich die Installationsmethoden für EC-Sensoren in der Praxis. Auf großen Freilandfarmen werden die Sensoren häufig bojenbasiert oder fest installiert, um repräsentative Messpunkte zu gewährleisten. In industriellen Kreislaufanlagen (RAS) ist die Installation über Rohrleitungen üblich, um die Wasserqualität vor und nach der Aufbereitung direkt zu überwachen. Die industriellen Online-EC-Monitore von Gandon Technology bieten zudem Durchflussinstallationsmöglichkeiten, die sich für Aquakulturen mit hoher Besatzdichte eignen, welche eine kontinuierliche Wasserüberwachung erfordern. Angesichts der extremen Winterkälte in einigen Regionen Kasachstans sind die hochwertigen EC-Sensoren mit Frostschutz ausgestattet, um einen zuverlässigen Betrieb bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.

Die Wartung der Sensoren ist entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit der Überwachung. Eine häufige Herausforderung für landwirtschaftliche Betriebe in Kasachstan ist Biofouling – das Wachstum von Algen, Bakterien und anderen Mikroorganismen auf den Sensoroberflächen, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt. Moderne EC-Sensoren nutzen daher verschiedene innovative Designs, wie beispielsweise die Selbstreinigungssysteme von Shandong Renke und fluoreszenzbasierte Messtechnologien, wodurch die Wartungshäufigkeit deutlich reduziert wird. Für Sensoren ohne Selbstreinigungsfunktion können spezielle „Selbstreinigungshalterungen“ mit mechanischen Bürsten oder Ultraschallreinigung die Elektrodenoberflächen regelmäßig reinigen. Dank dieser technologischen Fortschritte arbeiten EC-Sensoren auch in abgelegenen Gebieten Kasachstans stabil und minimieren den manuellen Eingriff.

Dank Fortschritten im Bereich IoT und KI entwickeln sich EC-Sensoren von reinen Messgeräten zu intelligenten Entscheidungszentren. Ein bemerkenswertes Beispiel ist eKoral, ein System von Haobo International, das nicht nur Wasserqualitätsparameter überwacht, sondern mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens Trends vorhersagt und die Anlagen automatisch anpasst, um optimale Haltungsbedingungen zu gewährleisten. Diese intelligente Transformation ist von großer Bedeutung für die nachhaltige Entwicklung der kasachischen Aquakulturindustrie und hilft den lokalen Landwirten, Wissenslücken zu schließen und Produktionseffizienz sowie Produktqualität zu verbessern.

Anwendungsfall der EG-Überwachung in einer Störfarm im Kaspischen Meer

Die Kaspische Meeresregion, eines der wichtigsten Aquakulturgebiete Kasachstans, ist bekannt für ihre hochwertige Störzucht und Kaviarproduktion. In den letzten Jahren haben jedoch zunehmende Schwankungen des Salzgehalts im Kaspischen Meer, gepaart mit industrieller Verschmutzung, die Störzucht vor große Herausforderungen gestellt. Eine große Störfarm in der Nähe von Aktau führte als erste ein EC-Sensorsystem ein und konnte diese Umweltveränderungen durch Echtzeitüberwachung und präzise Anpassungen erfolgreich bewältigen. Sie wurde damit zu einem Vorbild für die moderne Aquakultur in Kasachstan.

Die Farm erstreckt sich über rund 50 Hektar und nutzt ein halbgeschlossenes Zuchtsystem, vorwiegend für hochwertige Fischarten wie Russischen Stör und Sternstör. Vor der Einführung der EC-Überwachung war die Farm ausschließlich auf manuelle Probenahme und Laboranalysen angewiesen, was zu erheblichen Datenverzögerungen und einer verzögerten Reaktion auf Veränderungen der Wasserqualität führte. 2019 ging die Farm eine Partnerschaft mit Haobo International ein, um ein IoT-basiertes, intelligentes Wasserqualitätsüberwachungssystem zu implementieren. EC-Sensoren bilden dabei die Kernkomponenten und sind strategisch an wichtigen Stellen wie Wassereinlässen, Zuchtteichen und Abflüssen platziert. Das System nutzt die drahtlose TurMass-Übertragung, um Echtzeitdaten an eine zentrale Leitstelle und die mobilen Apps der Landwirte zu senden und so eine unterbrechungsfreie Überwachung rund um die Uhr zu ermöglichen.

Als euryhaline Fische können sich Kaspische Störe an unterschiedliche Salzgehalte anpassen, benötigen aber für optimales Wachstum elektrische Leitfähigkeitswerte (EC) zwischen 12.000 und 14.000 μS/cm. Abweichungen von diesem Bereich verursachen physiologischen Stress, der Wachstumsrate und Kaviarqualität beeinträchtigt. Durch kontinuierliche EC-Messungen entdeckten die Techniker der Fischzucht signifikante saisonale Schwankungen des Salzgehalts im Zulaufwasser: Während der Schneeschmelze im Frühjahr senkte der erhöhte Süßwasserzufluss aus der Wolga und anderen Flüssen die EC-Werte im Küstenbereich auf unter 10.000 μS/cm, während die intensive Verdunstung im Sommer die Werte auf über 16.000 μS/cm ansteigen lassen konnte. Diese Schwankungen wurden in der Vergangenheit oft übersehen, was zu ungleichmäßigem Störwachstum führte.

Tabelle: Vergleich der Auswirkungen der EC-Überwachungsanwendung in der Kaspischen Störfarm

Auf Basis von Echtzeit-EC-Daten implementierte die Farm mehrere präzise Anpassungsmaßnahmen. Fielen die EC-Werte unter den optimalen Bereich, reduzierte das System automatisch den Frischwasserzufluss und aktivierte die Rezirkulation, um die Wasserverweilzeit zu verlängern. Waren die EC-Werte zu hoch, wurde die Frischwasserzufuhr erhöht und die Belüftung verbessert. Diese Anpassungen, die zuvor auf Erfahrungswerten beruhten, wurden nun durch wissenschaftliche Daten untermauert, wodurch Zeitpunkt und Umfang der Anpassungen optimiert wurden. Laut Farmberichten stiegen die Wachstumsraten der Störe nach Einführung der EC-Überwachung um 28 %, die Erträge von Premium-Kaviar erhöhten sich von 65 % auf 82 % und die Sterblichkeit aufgrund von Wasserqualitätsproblemen sank von 12 % auf 4 %.

Die EC-Überwachung spielte auch eine entscheidende Rolle bei der Früherkennung von Umweltverschmutzungen. Im Sommer 2021 erfassten EC-Sensoren ungewöhnlich hohe EC-Werte in einem Teich, die über die üblichen Schwankungen hinausgingen. Das System gab umgehend einen Alarm aus, und Techniker lokalisierten schnell ein Abwasserleck aus einer nahegelegenen Fabrik. Dank der rechtzeitigen Erkennung konnte der landwirtschaftliche Betrieb den betroffenen Teich absperren und Notfallreinigungssysteme aktivieren, wodurch größere Schäden verhindert wurden. Im Anschluss an diesen Vorfall arbeiteten die örtlichen Umweltbehörden mit dem Betrieb zusammen, um ein regionales Warnsystem für die Wasserqualität auf Basis der EC-Überwachung aufzubauen, das ein größeres Küstengebiet abdeckt.

Hinsichtlich der Energieeffizienz brachte das EC-Überwachungssystem deutliche Vorteile. Traditionell wurde in der Anlage vorsorglich zu viel Wasser ausgetauscht, was zu erheblicher Energieverschwendung führte. Dank der präzisen EC-Überwachung konnten die Techniker die Wasseraustauschstrategien optimieren und nur bei Bedarf Anpassungen vornehmen. Die Daten zeigten, dass der Energieverbrauch der Pumpen um 35 % sank, wodurch jährlich rund 25.000 US-Dollar an Stromkosten eingespart wurden. Darüber hinaus verbesserte sich aufgrund der stabileren Wasserbedingungen die Futterverwertung der Störe, was die Futterkosten um etwa 15 % senkte.

Diese Fallstudie stand auch vor technischen Herausforderungen. Der hohe Salzgehalt des Kaspischen Meeres erforderte eine extrem hohe Sensorbeständigkeit; die anfänglichen Sensorelektroden korrodierten innerhalb weniger Monate. Durch Verbesserungen mit speziellen Titanlegierungselektroden und optimierten Schutzgehäusen konnte die Lebensdauer auf über drei Jahre verlängert werden. Eine weitere Herausforderung war das Einfrieren im Winter, das die Sensorleistung beeinträchtigte. Die Lösung bestand in der Installation kleiner Heizgeräte und Enteisungsbojen an wichtigen Messpunkten, um einen ganzjährigen Betrieb zu gewährleisten.

Diese Anwendung zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit (EC) demonstriert, wie technologische Innovationen traditionelle Anbaumethoden verändern können. Der Betriebsleiter erklärte: „Früher tappten wir im Dunkeln, aber mit den EC-Daten in Echtzeit haben wir quasi ‚Unterwasseraugen‘ – wir können die Umgebung der Störe wirklich verstehen und steuern.“ Der Erfolg dieses Projekts hat die Aufmerksamkeit anderer kasachischer Landwirtschaftsbetriebe auf sich gezogen und die landesweite Einführung von EC-Sensoren gefördert. Im Jahr 2023 entwickelte das kasachische Landwirtschaftsministerium auf Grundlage dieses Beispiels sogar Branchenstandards für die Überwachung der Wasserqualität in der Aquakultur, die mittlere und große Betriebe zur Installation grundlegender EC-Überwachungsgeräte verpflichten.

Praktiken zur Salzgehaltsregulierung in einer Fischzuchtanlage am Balkhash-See

Der Balchaschsee, ein bedeutendes Gewässer im Südosten Kasachstans, bietet dank seines einzigartigen Brackwasserökosystems ideale Bedingungen für die Fortpflanzung verschiedener Nutzfischarten. Eine Besonderheit des Sees ist jedoch der enorme Salzgehaltsunterschied zwischen Ost und West: Der westliche Teil, gespeist vom Ili-Fluss und anderen Süßwasserquellen, weist einen niedrigen Salzgehalt (EC ≈ 300–500 μS/cm) auf, während sich im östlichen Teil, der keinen Abfluss hat, Salz anreichert (EC ≈ 5.000–6.000 μS/cm). Dieser Salzgehaltsgradient stellt Fischzuchtbetriebe vor besondere Herausforderungen und veranlasst lokale Aquakulturunternehmen, innovative Anwendungen der EC-Sensorik zu erforschen.

Die Fischzuchtstation „Aksu“ am Westufer des Balchaschsees ist die größte Aufzuchtstation für Jungfische in der Region. Dort werden hauptsächlich Süßwasserarten wie Karpfen, Silberkarpfen und Marmorkarpfen gezüchtet, gleichzeitig werden aber auch an Brackwasser angepasste Spezialfische erprobt. Traditionelle Zuchtmethoden führten zu instabilen Schlupfraten, insbesondere während der Schneeschmelze im Frühjahr. Der starke Anstieg des Wasserspiegels im Ili-Fluss verursachte dann drastische Schwankungen der elektrischen Leitfähigkeit (EC) des Zulaufwassers (200–800 μS/cm), was die Eientwicklung und das Überleben der Jungfische stark beeinträchtigte. Im Jahr 2022 führte die Fischzuchtstation ein automatisiertes Salzgehaltsregulierungssystem auf Basis von EC-Sensoren ein und verbesserte diese Situation grundlegend.

Das System nutzt industrielle EC-Transmitter von Shandong Renke mit einem breiten Messbereich von 0–20.000 μS/cm und einer hohen Genauigkeit von ±1 %, die sich besonders für die variable Salinität des Balchaschsees eignen. Das Sensornetzwerk ist an wichtigen Punkten wie Einlaufkanälen, Inkubationsbecken und Speicherbecken installiert und überträgt die Daten per CAN-Bus an eine zentrale Steuereinheit, die mit Mischvorrichtungen für Süßwasser und Seewasser verbunden ist, um die Salinität in Echtzeit anzupassen. Das System integriert außerdem die Überwachung von Temperatur, gelöstem Sauerstoff und weiteren Parametern und liefert so umfassende Daten für das Management der Fischzucht.

Die Inkubation von Fischeiern reagiert sehr empfindlich auf Salzgehaltsänderungen. So schlüpfen Karpfeneier beispielsweise am besten bei einer elektrischen Leitfähigkeit (EC) von 300–400 μS/cm. Abweichungen führen zu geringeren Schlupfraten und einer höheren Missbildungsrate. Durch kontinuierliche EC-Überwachung stellten Techniker fest, dass herkömmliche Methoden tatsächliche EC-Schwankungen in den Inkubationsbecken zuließen, die die Erwartungen weit übertrafen, insbesondere während des Wasseraustauschs, mit Abweichungen von bis zu ±150 μS/cm. Das neue System erreichte eine Einstellgenauigkeit von ±10 μS/cm, wodurch die durchschnittliche Schlupfrate von 65 % auf 88 % gesteigert und die Missbildungsrate von 12 % auf unter 4 % gesenkt wurde. Diese Verbesserung steigerte die Effizienz der Jungfischproduktion und die Wirtschaftlichkeit deutlich.

Während der Aufzucht der Jungfische erwies sich die EC-Überwachung als ebenso wertvoll. Die Fischzuchtstation nutzt eine schrittweise Salzgehaltsanpassung, um die Jungfische auf das Aussetzen in verschiedenen Bereichen des Balchaschsees vorzubereiten. Mithilfe des EC-Sensornetzwerks steuern die Techniker präzise die Salzgehaltsgradienten in den Aufzuchtteichen und wandeln sie von reinem Süßwasser (EC ≈ 300 μS/cm) in Brackwasser (EC ≈ 3.000 μS/cm) um. Diese präzise Akklimatisierung verbesserte die Überlebensrate der Jungfische um 30–40 %, insbesondere bei den Chargen, die für die salzreicheren östlichen Bereiche des Sees bestimmt waren.

Die EC-Messdaten trugen auch zur Optimierung der Wassernutzung bei. Die Region um den Balchaschsee ist zunehmend von Wasserknappheit betroffen, und traditionelle Fischzuchtbetriebe waren stark auf Grundwasser zur Salzgehaltsregulierung angewiesen, was kostspielig und nicht nachhaltig war. Durch die Analyse historischer EC-Sensordaten entwickelten Techniker ein optimales Mischungsmodell für See- und Grundwasser. Dadurch konnte der Grundwasserverbrauch um 60 % reduziert werden, während gleichzeitig die Anforderungen der Fischzuchtbetriebe erfüllt wurden. Dies führte zu jährlichen Einsparungen von rund 12.000 US-Dollar. Dieses Verfahren wurde von lokalen Umweltbehörden als Vorbild für Wassereinsparung empfohlen.

Eine innovative Anwendung bestand in der Integration von EC-Messungen mit Wetterdaten zur Erstellung von Vorhersagemodellen. Die Region um den Balchaschsee ist im Frühjahr häufig von starken Regenfällen und Schneeschmelze betroffen, was zu plötzlichen Hochwassern des Ili-Flusses führt und den Salzgehalt der Zuläufe von Fischzuchtanlagen beeinflusst. Durch die Kombination von Daten des EC-Sensornetzwerks mit Wettervorhersagen prognostiziert das System EC-Änderungen an den Zuläufen 24–48 Stunden im Voraus und passt die Mischungsverhältnisse automatisch an, um proaktiv zu regulieren. Diese Funktion erwies sich während der Überschwemmungen im Frühjahr 2023 als entscheidend, da sie die Schlupfraten über 85 % hielt, während die Schlupfraten herkömmlicher Fischzuchtanlagen in der Nähe unter 50 % sanken.

Das Projekt stieß auf Anpassungsschwierigkeiten. Das Wasser des Balchaschsees weist hohe Karbonat- und Sulfatkonzentrationen auf, was zu Ablagerungen an den Elektroden und damit zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit führt. Die Lösung bestand in der Verwendung spezieller Anti-Kalk-Elektroden mit automatischen Reinigungsmechanismen, die alle 12 Stunden eine mechanische Reinigung durchführen. Zusätzlich haftete reichlich Plankton im See an den Sensoroberflächen. Dies konnte durch die Optimierung der Installationsorte (Vermeidung von Bereichen mit hoher Biomasse) und die zusätzliche UV-Sterilisation reduziert werden.

Der Erfolg der Fischzuchtanlage „Aksu“ zeigt, wie die EC-Sensorik die Herausforderungen der Aquakultur in besonderen ökologischen Umgebungen bewältigen kann. Der Projektleiter erklärte: „Die Salzgehaltseigenschaften des Balchaschsees bereiteten uns einst große Schwierigkeiten, doch nun sind sie ein Vorteil für das wissenschaftliche Management – ​​durch die präzise Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit schaffen wir ideale Bedingungen für verschiedene Fischarten und Wachstumsstadien.“ Dieser Fall liefert wertvolle Erkenntnisse für die Aquakultur in ähnlichen Seen, insbesondere solchen mit Salzgehaltsgradienten oder saisonalen Schwankungen.

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