Die Qualität des Wassers entscheidet maßgeblich über Gesundheit, Krankheit, Leben und Überleben von Wassertieren. Wichtig sind vor allem Wassertemperatur, Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt, Ammoniak-, Nitrit- und Nitratgehalt sowie Schwebstoffe. Jede Wassertierart ist artspezifisch perfekt für das Leben in Wasser mit bestimmter Qualität angepasst. Schon die kleinsten Abweichungen bei der Wasserqualität können schwerwiegende Folgen haben.
Da in RAS das benötigte Wasser mehrfach gefiltert, aufbereitet und wiederverwendet wird, ist der Erhalt der richtigen Wasserqualität schwierig. Im CIWF-Bericht steht: "Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wasserqualitätsparameter in RAS stark voneinander abhängen und Schwankungen unterliegen, die sich auf das Wohlbefinden der Fische auswirken. Die Einhaltung optimaler Wasserqualitätsparameter ist ein heikler Balanceakt, der den kontinuierlichen Betrieb aller beteiligten Aufbereitungskomponenten erfordert und daher sehr störungsanfällig ist".
Der wichtigste biologische Reinigungsprozess in RAS ist die sogenannte "Nitrifikation". Vereinfacht gesagt wird dabei Ammoniak, das durch den Stoffwechsel der Wassertiere entsteht, durch Bakterien zu Nitrit und weiter zu Nitrat verwandelt. Anders ausgedrückt wird das Wasser entgiftet. Denn sowohl Ammoniak als auch Nitrit sind giftig. Zu viel Ammoniak im Wasser verursacht physiologische Veränderungen der Kiemen bei Fischen, Krämpfe, Koma und Tod. Zu viel Nitrit im Wasser führt dazu, dass nicht genügend Sauerstoff im Blut der Wassertiere transportiert werden kann. Weitere negative Auswirkungen können Kiemenschädigungen und Schwellungen in der Skelettmuskulatur von Fischen sein. Nitrat als Endprodukt der Nitrifikation ist weniger giftig, aber bei zu hohen Konzentrationen immer noch schädlich.
Weitere mögliche Probleme sind beispielsweise Sauerstoffmangel. Zitat: "Obwohl anhaltende Hypoxie (= Sauerstoffmangel) im Allgemeinen vermieden werden kann, besteht in Kreislaufanlagen ein inhärentes Risiko akuter Hypoxie, die bekanntermaßen Stress verursacht und den Immunstatus beeinträchtigt".
In RAS werden häufig Drucksauerstoffsysteme eingesetzt, um dem Wasser Sauerstoff zuzuführen. Zitat: "Wird Sauerstoff jedoch unter Druck zugeführt, können sich Gasblasen im Blut oder im Gewebe der Fische bilden". Eine Studie hat gezeigt, dass sauerstoffübersättigtes Wasser bei jungen Atlantischen Lachsen vermehrt Panikattacken ausgelöst hat.
Nicht nur der Sauerstoffgehalt des Wassers muss genau stimmen, sondern auch der Kohlendioxidgehalt. Wenn Fische zu hohen Kohlendioxidkonzentrationen ausgesetzt sind, kann es zu schwerwiegenden Nierenproblemen kommen.