NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM XỬ LÝ NITRITE BẰNG VI KHUẨN Nitrobacter spp. VÀ ỨNG DỤNG VÀO XỬ LÝ NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM XỬ LÝ NITRITE
BẰNG VI KHUẨN Nitrobacter spp. VÀ ỨNG DỤNG
VÀO XỬ LÝ NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN TIẾT HƯƠNG

Niên khóa

: 2005 – 2009

Tháng 8/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM XỬ LÝ NITRITE
BẰNG VI KHUẨN Nitrobacter spp. VÀ ỨNG DỤNG
VÀO XỬ LÝ NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

ThS. NGUYỄN NHƯ NHỨT

NGUYỄN TIẾT HƯƠNG

KS. BIỆN THỊ LAN THANH

Tháng 8/2009


LỜI CẢM ƠN
Con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến cha mẹ. Cha mẹ và gia đình luôn là chỗ dựa
vững chắc cho con nhất là về mặt tinh thần.
Em vô cùng biết ơn Thầy Nguyễn Như Nhứt và Cô Biện Thị Lan Thanh đã
tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho em những kinh nghiệm quý báu trong suốt
thời gian làm đề tài.
Em xin cảm ơn
Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ
môn Công nghệ Sinh học và quý thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi và truyền đạt
những kiến thức quý báu cho em trong thời gian học tập vừa qua.
Ban lãnh đạo Công ty TNHH Gia Tường đã hết lòng quan tâm và luôn tạo điều
kiện tốt nhất cho em trong thời gian làm đề tài tại công ty.
Tất cả các anh chị em trong Chi nhánh Công ty TNHH Gia Tường đã tận tình

giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt là chị Nguyễn Thị Ngọc Yến
đã hết lòng giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này.
Cô Trương Phước Thiên Hoàng đã giúp đỡ và góp ý cho em trong thời gian
thực hiện đề tài.
Các cô chú ở trại cá giống Bình An – huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
Cảm ơn các bạn trong và ngoài lớp Công nghệ Sinh học khóa 31 đã luôn đồng hành,
chia sẻ vui buồn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2009
Nguyễn Tiết Hương

i


TÓM TẮT
Ngày nay, do sự bùng phát của ngành nuôi trồng thủy sản ở nước ta đã và đang
làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nên vấn đề xử lý nguồn nước đặc biệt là
bằng phương pháp sinh học đang rất được quan tâm. Một trong những độc tố sinh ra
trong quá trình nuôi trồng thủy sản có khả năng gây nguy hại cao cho đời sống thủy
sinh đó là nitrite - hợp chất được sử dụng bởi vi khuẩn Nitrobacter. Đây là quá trình
diễn ra trong tự nhiên mà không gây ảnh hưởng đến môi trường. Chính vì vậy chúng
tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm xử lý nitrite bằng vi khuẩn
Nitrobacter spp. và ứng dụng vào xử lý nước nuôi trồng thủy sản” nhằm ứng dụng
có hiệu quả quá trình xử lý nitrite của vi khuẩn Nitrobacter spp. vào xử lý nước nuôi
trồng thủy sản. Đề tài được thực hiện từ 17/02/2009 đến 15/07/2009 tại Chi nhánh
Công ty TNHH Gia Tường – Kho C2, lô D, Tổng kho Sóng Thần, khu công nghiệp
Sóng Thần I, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu khả năng xử lý nitrite của các chủng
Nitrobacter spp. do Chi nhánh Công ty TNHH Gia Tường cung cấp trên môi trường
nitrite nhân tạo, từ đó nghiên cứu tạo chế phẩm, xác định các điều kiện hoạt động
tối ưu của chế phẩm và ứng dụng chế phẩm trong xử lý nước nuôi cá.

Qua quá trình nghiên cứu chúng tôi nhận thấy có 5 chủng Nitrobacter spp. có
hiệu suất xử lý nitrite tốt (50% - 70%) dùng để tạo chế phẩm. Chế phẩm hoạt động
tối ưu ở pH môi trường 7,5 trong điều kiện cường độ ánh sáng thấp và có O2 hòa tan
với nồng độ chế phẩm sử dụng là 0,2%. Ứng dụng chế phẩm trong xử lý nước nuôi cá
đạt hiệu suất cao (78,24 – 79,12%). Các chỉ tiêu pH, COD, DO, SS và chủ yếu là
nồng độ nitrite trong môi trường sau xử lý đều nằm trong khoảng thích hợp cho sự
sinh trưởng và phát triển của cá.

ii


SUMMARY
Nguyen Tiet Huong, Agriculture and Forestry University of Ho Chi Minh City.
“Study on producing and applying Nitrobacter bioproduct to reduce nitrite in
aquaculture environment” at the laboratory Gia Tuong limitted company – the branch
of Binh Duong province, from February to July 2009.
Supervisor: ME. Nguyen Nhu Nhut
BE. Bien Thi Lan Thanh
Nowadays, the exploding aquaculture in Vietnam has been affecting the
environment seriously. So the treatment of wastewater, specially by biological
approaches, being cared. Of the toxicants which are derived from the aquaculture
process and damage for aquatic life, nitrite – a substance – is used by Nitrobacter. The
conversion of nitrite to nitrate is a natural and useful biological process. Therefore, we
carried out this study to apply the process for refreshing aquatic environment.
In the thesis, we studied the ability of Nitrobacter spp species in decreasing
nitrite on artificial nitrite medium. Later, we created a bioproduct contained
Nitrobacter, also, determined the optimum conditions for the bioproduct and applied it
for wastewater.
The obtained results are:
1. Five Nitrobacter spp. strains which have the ability of reducing nitrite well

are collected to create the bioproduct.
2. Optimum conditions for the bioproduct: pH 7,5; low light intensity; and
blowing oxygen with 0,2%dose.
3. Under the optimum conditions, after treated, aquatic environment can be
used for raising fish.

iii


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn....................................................................................................................... iii
Tóm tắt............................................................................................................................. iv
Summary........................................................................................................................... v
Danh sách các chữ viết tắt .............................................................................................. ix
Danh sách các bảng .......................................................................................................... x
Danh sách các hình .......................................................................................................... xi
Chương 1 MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................. 1
1.2. Yêu cầu của đề tài...................................................................................................... 2
1.3. Nội dung thực hiện .................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................ 3
2.1. Sinh học về nitrite và tác động sinh lý của nitrite ..................................................... 3
2.1.1. Đặc tính hóa học của nitrite.................................................................................... 3
2.1.2. Sự hình thành nitrite trong môi trường................................................................... 3
2.1.3. Tác động sinh lý của nitrite .................................................................................... 3
2.2. Quá trình nitrate hóa.................................................................................................. 5
2.3. Vi khuẩn Nitrobacter................................................................................................. 6
2.4. Quản lý chất lượng nước ao nuôi tôm cá .................................................................. 7
2.4.1. Các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học .................................................................. 7

2.4.1.1. Nhiệt độ của nước................................................................................................ 7
2.4.1.2. Độ trong của nguồn nước .................................................................................... 7
2.4.1.3. Màu của nước ...................................................................................................... 8
2.4.1.4. pH ........................................................................................................................ 8
2.4.1.5. Oxy hòa tan.......................................................................................................... 8
2.4.1.6. Yếu tố sinh học.................................................................................................... 8
2.4.2. Một số biện pháp quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản .......................... 10
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................... 13
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................... 13
iv


3.2. Vật liệu .................................................................................................................... 13
3.2.1. Giống vi sinh vật .................................................................................................. 13
3.2.2. Nước nuôi trồng thủy sản dùng để xử lý .............................................................. 13
3.2.3. Các môi trường dùng trong thí nghiệm ................................................................ 13
3.2.4. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất.................................................................................... 14
3.2.4.1. Dụng cụ, thiết bị ................................................................................................ 14
3.2.4.2. Hóa chất............................................................................................................. 14
3.3. Các phương pháp thực hiện trong đề tài (phụ lục A) .............................................. 14
3.4.Bố trí thí nghiệm....................................................................................................... 15
3.4.1. Chọn chủng Nitrobacter spp. .............................................................................. 15
Thí nghiệm 1: Khảo sát chọn giống ............................................................................... 15
3.4.2. Nghiên cứu tạo chế phẩm ..................................................................................... 15
Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng xử lý nitrite của giống phối trộn............................... 15
Thí nghiệm 3: Khảo sát tỷ lệ phối trộn giữa giống và môi trường................................. 16
Thí nghiệm 4: Khảo sát loại môi trường dùng để sản xuất ............................................ 16
Thí nghiệm 5: Sản xuất và bảo quản chế phẩm.............................................................. 16
3.4.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính chế phẩm ...................................... 17
Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của pH.................................................................... 18

Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ ánh sáng .......................................... 18
Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của O2 .................................................................... 18
Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm....................................... 19
Thí nghiệm 10: Xử lý nước nuôi cá bằng chế phẩm ...................................................... 19
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................................... 20
4.1. Chủng Nitrobacter spp. có khả năng xử lý nitrite tốt .............................................. 20
4.2. Nghiên cứu tạo chế phẩm có giống Nitrobcater spp. ............................................. 24
4.2.1. Khả năng xử lý nitrite của giống phối trộn........................................................... 24
4.2.2. Khả năng xử lý của chế phẩm phối trộn giữa giống và môi trường..................... 24
4.2.3. Khả năng xử lý của chế phẩm từ 2 loại môi trường sản xuất khác nhau ............. 26
4.3. Sản xuất và bảo quản chế phẩm .............................................................................. 27
4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính chế phẩm........................................................ 28
4.4.1. Ảnh hưởng của pH................................................................................................ 28
v


4.4.2. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng ...................................................................... 29
4.4.3. Ảnh hưởng của O2 ................................................................................................ 30
4.4.4. Ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm................................................................... 31
4.5. Ứng dụng chế phẩm trong xử lý nước nuôi cá ........................................................ 32
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 33
5.1. Kết luận.................................................................................................................... 33
5.2. Đề nghị .................................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 34
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CFU

:

Colony Forming Unit

CPSH

:

Chế phẩm sinh học

ĐBSCL

:

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐC

:

Đối chứng

Hb

:

Hemoglobin

MetHb

:

Methemoglobin

NT

:

Nghiệm thức

NTTS

:

Nuôi trồng thủy sản

Phòng TN

:

Phòng thí nghiệm

TT

:

Thử thật

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Bảng màu nước dùng cho quản lý ao ............................................................... 9
Bảng 2.2 Khoảng thích hợp của các yếu tố chất lượng nước ........................................ 10
Bảng 4.1 Đặc điểm các chủng Nitrobacter spp. trên môi trường thạch ........................ 20
Bảng 4.2 Sự thay đổi các chỉ tiêu môi trường xử lý bởi các chủng Nitrobacter spp. ... 23
Bảng 4.3 Các nghiệm thức phối trộn các loại giống với nhau....................................... 24
Bảng 4.4 Sự thay đổi các chỉ tiêu môi trường được xử lý bởi 2 loại chế phẩm ............ 27
Bảng 4.5 Sự thay đổi đặc tính của chế phẩm sau khi bảo quản..................................... 28
Bảng 4.6 Các chỉ tiêu nước nuôi cá trước và sau khi xử lý bằng chế phẩm .................. 32

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Cấu tạo hóa học của nitrite ở dạng ion ............................................................. 3
Hình 2.2 Cơ chế gây bệnh máu nâu trên thủy sản ........................................................... 4
Hình 2.3 Vi khuẩn Nitrobacter spp. và khuẩn lạc trên môi trường thạch ....................... 6
Hình 4.1 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường xử lý bởi các chủng Nirobacter spp. ...... 23
Hình 4.2 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường xử lý bởi chế phẩm giống phối trộn ........ 25
Hình 4.3 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường xử lý bởi chế phẩm.................................. 26
Hình 4.4 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường ảnh hưởng bởi pH.................................... 28
Hình 4.5 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường ảnh hưởng bởi cường độ ánh sáng .......... 29
Hình 4.6 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường ảnh hưởng bởi sự sục khí ....................... 30
Hình 4.7 Biểu đồ nồng độ NO2- môi trường ảnh hưởng bởi hàm lượng chế phẩm....... 31

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nuôi trồng thủy sản (NTTS) là ngành đóng một vai trò quan trọng trong sự phát
triển kinh tế của nhiều quốc gia trên thế giới. Ở nước ta, ngành NTTS phát triển mạnh
ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và đóng góp rất lớn vào tổng sản
lượng thủy sản của cả nước. Tiến sĩ Nguyễn Văn Hảo, Viện trưởng Viện nghiên cứu
nuôi trồng thủy sản 2 (Bộ Thủy sản) cho biết, ÐBSCL hình thành 3 vùng sinh thái rõ
nét: vùng sinh thái nước lợ với diện tích trên 753.000 ha, vùng sinh thái biển gần
438.000 ha và vùng sinh thái nước ngọt trên 504.000 ha mặt nước. Cả ba vùng sinh
thái này đã chiếm 60% về diện tích nuôi trồng, 55% về sản lượng và 61% về giá trị
xuất khẩu thủy sản cả nước.
Tiềm năng phát triển ngành NTTS là rất lớn, nếu được khai thác tốt sẽ mang lại
hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, công tác quản lý nước nuôi trồng để bảo vệ tốt đàn
tôm, cá vẫn là vấn đề khó khăn đối với các hộ nuôi trồng. Nguồn nước nuôi trồng bị ô
nhiễm là nguyên nhân làm tôm, cá chậm lớn và là điều kiện phát sinh các nguồn bệnh
trong ao nuôi dẫn đến thiệt hại kinh tế nặng nề. Tình trạng ô nhiễm này phần lớn là do
lượng chất dinh dưỡng dư thừa (thức ăn dư thừa, phân và chất thải từ thủy sản). Một
cách tính gần đúng, muốn có 1 kg cá da trơn thành phẩm, người nông dân đã phải sử
dụng từ 3 - 5 kg thức ăn nhưng chỉ khoảng 17% được cá hấp thu và phần còn lại
(khoảng 83%) hòa lẫn trong môi trường nước trở thành các chất hữu cơ phân hủy. Các
chất này cấu thành các độc tố trong môi trường nước như NH3, H2S, nitrite, nitrate…
không chỉ đơn thuần làm thay đổi các đặc tính lý hóa của nguồn nước mà còn gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến đời sống thủy sinh.
Do vậy, xử lý các chất thải từ NTTS mà đặc biệt là xử lý bằng phương pháp
sinh học hiện đang đóng vai trò quyết định trong sự phát triển bền vững các mô hình
NTTS. Việc loại bỏ các độc tố trong nước NTTS mà chủ yếu là nitrite là một trong

những vấn đề đang rất được quan tâm bởi tính nguy hại cao của nitrite. Khi hàm lượng
nitrite trong nước quá cao sẽ làm giảm khả năng vận chuyển oxy trong máu, gây hiện
tượng máu nâu trên tôm cá dẫn đến thiệt hại kinh tế nặng nề. Hiện tượng này có thể
1


khống chế được nếu chúng ta sử dụng quá trình xử lý nitrite được thực hiện bởi vi
khuẩn Nitrobacter. Đây là quá trình nitrat hóa sinh học diễn ra trong tự nhiên mà không
gây ảnh hưởng đến môi trường.
Do đó, để có thể xử lý nước nuôi trồng thủy sản một cách hiệu quả bằng sử
dụng vi khuẩn Nitrobacter, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tạo chế phẩm xử lý
nitrite bằng vi khuẩn Nitrobacter spp. và ứng dụng vào xử lý nước nuôi trồng thủy sản”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Tạo được chế phẩm xử lý nitrite bằng vi khuẩn Nitrobacter ứng dụng vào xử lý
nước nuôi trồng thủy sản. Nước nuôi trồng thủy sản sau khi xử lý bằng chế phẩm sẽ
giảm hàm lượng nitrite.
1.3. Nội dung thực hiện
1. Khảo sát và lựa chọn chủng Nitrobacter có khả năng xử lý nitrite trên môi
trường nitrite nhân tạo.
2. Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học có khả năng xử lý nitrite trên môi trường
nitrite nhân tạo.
3. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng xử lý nitrite của chế phẩm trên
môi trường nitrite nhân tạo.
4. Thử nghiệm ứng dụng trên môi trường nuôi trồng thủy sản.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Sinh học về nitrite và tác động sinh lý của nitrite
2.1.1. Đặc tính hóa học của nitrite
Nitrite là hợp chất không màu, không mùi, có thể hiện diện trong môi trường
nước ở dạng ion (NO2-) hoặc nitric acid (HNO2).

Hình 2.1. Cấu tạo hóa học của nitrite ở dạng ion.
()
2.1.2. Sự hình thành nitrite trong môi trường
NO2- là ion vô cơ tồn tại tự nhiên trong chu trình nitơ. Các chất thải tồn tại trong
môi trường và phân hủy tạo ammoniac. Ammoniac sinh ra trong môi trường sẽ được oxy
hóa thành nitrite. Quá trình này được thực hiện bởi vi khuẩn Nitrosomonas và
Nitrococcus. Quá trình tạo nitrite được mô tả theo phương trình sau:
NH3 + O2 + 2e- + 2H+ → NH2OH + H2O
NH2OH + ½ O2 → NO2- + H2O + H+
Nồng độ NO2- trong môi trường nước có thể gia tăng nếu tỷ lệ oxy hóa ammoniac
cao hơn tỷ lệ oxy hóa NO2- thành nitrate (NO3-) hoặc nếu quá trình oxy hóa NO2- thành
nitrate bị ức chế.
Trong môi trường nước, nguồn nitrite sơ cấp được sinh ra từ sự oxy hóa
ammonium (NH4+) hay ammoniac (NH3) và nguồn nitrite thứ cấp là từ quá trình phản
nitrate hóa trong điều kiện kỵ khí chuyển nitrate thành nitrite.
2.1.3. Tác động sinh lý của nitrite
Nitrite là chất rất độc đối với thủy sinh. Khi môi trường nước có sự tích lũy
nitrite quá mức sẽ gây ngộ độc cho tôm cá. Nitrite xâm nhập vào hệ thống tuần
hoàn và lan rộng từ huyết tương vào những tế bào máu. Tại đó, nó oxy hóa Fe2+
trong Hemoglobin (Hb) thành Fe3+, chuyển Hb thành Methemoglobin (MetHb) mất
3


khả năng kết hợp với oxy và gây bệnh trên thủy sản. Do tính chất màu máu và mang cá
thay đổi sau khi bị nhiễm độc nitrite nên bệnh được gọi là “bệnh máu nâu”.

NO2-

Hemoglobin

Methemoglobin

Hình 2.2 Cơ chế gây bệnh máu nâu trên tôm cá. ()
MetHb xuất hiện một cách tự nhiên trong máu cá, khi nồng độ của nó vượt quá
10% thì trở nên nguy hại cho cá và những dấu hiệu của bệnh xuất hiện khi nồng độ
vượt 25%. Tuy nhiên, nếu nồng độ nitrite trong môi trường nước giảm trước khi
nồng độ MethHb đến giới hạn gây chết thì không nguy hại cho thủy sản. Ngoài ra,
nitrite còn gây tác hại đến mang (sưng to, bong tróc biểu mô) và tuyến ức (xuất
huyết và hoại tử). Nồng độ nitrite cho phép trong nước nuôi trồng thủy sản là
0,01 - 0,3 mg/l.
Cá nước ngọt, đặc biệt là dòng cá trê rất dễ mắc phải bệnh máu nâu. Phần
lớn các nghiên cứu bệnh máu nâu đều dùng loài cá trê làm thí nghiệm. Tuy nhiên,
tất cả các loài cá khác cũng rất dễ rơi vào tình trạng này. Đối với cá nước ngọt, ngộ
độc nitrite (NO2-) có mối liên hệ trực tiếp tới nồng độ chloride (Cl-). Nitrite là một
phần tử cạnh tranh cùng với chloride chiếm dụng không gian để đi qua mang cá vào
hệ thống tuần hoàn. Vì vậy, khi nồng độ chloride tăng lên thì khả năng thâm nhập
vào máu của nitrite sẽ giảm xuống. Vấn đề then chốt trong bệnh máu nâu là số
lượng ion Cl- trong thành phần phân tử muối (NaCl). Điều này chỉ ra rằng định
lượng nồng độ chloride (ppm) cần thiết hơn xác định tỷ trọng hoặc chiết xuất để
xác định độ mặn. Với một nồng độ nhỏ chloride khoảng 20 ppm có thể ngăn ngừa
ngộ độc nitrite cho thủy sinh.
4


2.2. Quá trình nitrate hóa

Dưới tác dụng của một số loài vi sinh vật đặc biệt, ammonium (NH4+) được
hình thành do quá trình amôn hóa hoặc NH4+ có sẵn trong môi trường sẽ được tiếp tục
chuyển hóa thành nitrite (NO2-) rồi sau đó thành nitrate (NO3-). Quá trình này được gọi
là quá trình nitrate hóa và được biểu thị bằng phương trình sau:
NO2- + ½ O2

NO3- + năng lượng

Cũng như các loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng khác, vi khuẩn nitrate hóa dùng
năng lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa nitrite thành nitrate (xấp xỉ 17,8 kcal) để khử
CO2 của không khí và tạo nên các chất hữu cơ của cơ thể chúng. Cơ chế này được giải
thích theo hai cách.
Hoặc là do quá trình mất hydro của một ion nitrite đã hydrate hóa (H2O.NO2-):
H2O.NO2  NO3 + 2H
Hoặc là do 2 lần chuyển electron dưới tác dụng của một enzyme chứa kim loại:
NO2-  NO2 + e
NO2 + H2O  NO3 + 2H+ + e
½ O2 + 2H+ + 2e  H2O
Nhiều tác giả cho rằng các enzyme tham gia vào việc chuyển electron từ
nitrite đến oxy của không khí tương tự các enzyme tham gia vào quá trình hô hấp
hiếu khí. Nitrite được oxy hóa trên bề mặt trong của màng ty thể, những điện tử
được giải phóng và được chuyển đến cytochrome c, cytochrome aa3 và cuối cùng
đến oxy của không khí.
P

O2

P

NaNO2

NAD

FAD

~P

cytochrome

H2O

~P

NaNO3
H2O

* Những vi khuẩn có khả năng xử lý nitrite đã được phân lập và miêu tả gồm
có: Nitrobacter winogradskyi, Nitrobacter agilis, Nitrospina gracilis, Nitrococcus
mobilis, Nitrospira.
5


2.3. Vi khuẩn Nitrobacter
Giới: Bacteria
Ngành: Proteobacteria
Lớp: Alpha Proteobacteria
Bộ: Rhizobiales
Họ: Bradyrhizobiaceae
Giống: Nitrobacter
Vi khuẩn nitrate hóa thuộc giống Nitrobacter, bao gồm một nhóm đa dạng các
vi khuẩn hình que, hình bầu dục hay hình cầu. Chúng phân bố rộng rãi trong môi

trường đất, nước ngọt, nước lợ, nước biển và cả trong tầng bùn. Đó là những vi khuẩn
Gram âm, rất nhỏ bé, kích thước khoảng 0,5 - 0,8 x 1 - 2 µm, có thể di động nhờ các
tiên mao hoặc tiêm mao hoặc không di động. Các vi khuẩn này không sinh bào tử, trên
bản silicagel hoặc trên thạch (chứa nitrite) tạo thành những khuẩn lạc màu vàng sáng
trong suốt và rất nhỏ bé (đường kính khoảng 0,2 mm), chung quanh khuẩn lạc có vòng
phân giải cao lanh.

Hình 2.3 Vi khuẩn Nitrobacter spp. và khuẩn lạc của chúng trên môi trường thạch

Vi khuẩn nitrate hóa thuộc loại hiếu khí, nhưng cũng có chủng thuộc loại kỵ khí
có khả năng chuyển hóa NO thành nitrate. Chúng là những vi khuẩn tự dưỡng hóa
năng, có khả năng đồng hóa CO2 của không khí nhờ năng lượng sinh ra trong quá trình
oxy hóa nitrite thành nitrate.
Nitrobacter rất mẫn cảm với sự tồn tại của NH3 hay NH4+ trong môi
trường. Người ta nhận thấy nồng độ ammonium 0,0005% đã hạn chế, nồng độ
6


0,015% đã ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi khuẩn này. Nồng độ nitrite thích
hợp nhất là vào khoảng 0,1% NaNO2. Nếu nồng độ cao quá 2% thì quá trình oxy
hóa nitrite thành nitrate sẽ bị đình chỉ.
Vi khuẩn nitrate hóa là những vi khuẩn ưa nhiệt trung bình. Nhiệt độ tối ưu cho
sự tăng trưởng của chúng là 25 - 300C. Tốc độ tăng trưởng của chúng giảm 50% ở
nhiệt độ thấp 180C, ở 40C thì ngừng hoạt động và chết ở 00C và 490C. pH tối ưu cho
hoạt động của vi khuẩn Nitrobacter là 7,5 - 8,5. Quá trình nitrate hóa bị ức chế khi pH
giảm xuống 6 hoặc thấp hơn. Tỷ lệ nitrate hóa đạt tối đa khi nồng độ oxy hòa tan vượt
80% mức độ bão hòa. Nồng độ oxy thấp cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến vi khuẩn
Nitrobacter. Nếu nồng độ oxy hòa tan là 2 ppm hoặc thấp hơn thì quá trình nitrate hóa
sẽ không xảy ra. Ngoài ra, một số chất có thể ức chế quá trình nitrate hóa của vi khuẩn,
đặc biệt là kim loại. Khi có sự hiện diện của nhiều hơn một chất ức chế thì qui mô

của sự ức chế gia tăng một cách mạnh mẽ.
2.4. Quản lý chất lượng nước ao nuôi tôm cá
2.4.1. Các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học của nước nuôi tôm cá
2.4.1.1. Nhiệt độ của nước nuôi tôm cá
Các loài thủy sản là những loài biến nhiệt, nhiệt độ cơ thể của chúng thay đổi theo
nhiệt độ môi trường nước xung quanh. Ở mỗi loài khác nhau có khoảng nhiệt độ sinh lý
thích ứng giới hạn khác nhau. Khi nhiệt độ quá lạnh hay quá nóng, tôm, cá bị sốc, ít ăn và
chậm lớn. Nhiệt độ thích hợp cho tôm, cá vùng nhiệt đới nằm trong khoảng 25 - 32oC.
Tuy nhiên, chúng có thể chịu đựng nhiệt độ trong khoảng 20 - 35oC.
Nhiệt độ của nước ao có thể duy trì trong khoảng thích hợp bằng cách giữ mức
nước trong ao từ 1 - 1,5 m. Nếu vùng có nhiệt độ quá thấp vào mùa đông và quá cao
vào mùa hè, nên giữ mức nước ao sâu hơn 2 m.
2.4.1.2. Độ trong của nguồn nước nuôi tôm cá
Nguồn nước phải ít đục hay độ trong cao. Độ đục của nước được xác định bởi
đĩa hai màu (Secchi). Độ đục của nước ao thích hợp nếu đĩa Secchi được đọc ở trong
khoảng 25 - 40 cm. Điều này có nghĩa là nếu độ đọc trên đĩa Secchi mà ngắn hơn 25
cm thì nước ao quá đục, ngược lại nếu độ đọc này ở mức xa hơn 40 cm thì nước ao lại
quá trong, đồng nghĩa với nước quá nghèo chất dinh dưỡng. Như vậy, nguồn nước có
độ trong từ 30 đến 40 là nguồn nước tốt.
7


Trong ao, nguồn nước bị đục mà nguyên nhân chính được tạo ra bởi tảo là thích
hợp nhất. Nguồn nước có nhiều tảo sẽ làm hạn chế sự phát triển của các loài thủy sinh
thượng đẳng không có ích trong ao hồ. Đồng thời tảo là nguồn thức ăn và kích thích sự
tăng trưởng của các sinh vật làm thức ăn cho tôm, cá.
2.4.1.3. Màu của nước nuôi tôm cá
Màu của nước là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng nước. Màu nước tốt
nhất là xanh nhạt, trong đó có chứa nhiều thức ăn tự nhiên và sinh ra nhiều oxy. Sử
dụng bảng so màu nước (bảng 2.1) để duy trì chất lượng nước ao nuôi tôm, cá.

2.4.1.4. Độ pH của nước nuôi tôm cá
pH quá cao hay quá thấp đều gây ảnh hưởng không tốt đến sinh trưởng và
phát triển của tôm, cá. Khoảng pH thích hợp nhất cho sự tăng trưởng của tôm, cá là
6 - 9, pH ngoài khoảng này sẽ làm cho tôm, cá tăng trưởng chậm và có thể gây
chết. Do vậy cần điều chỉnh pH nước ao nuôi thích hợp trước khi thả tôm, cá giống.
2.4.1.5. Oxy hòa tan trong ao nuôi tôm cá
Ngoài thức ăn, oxy cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tôm, cá.
Thiếu oxy chúng sẽ bỏ ăn và chậm lớn. Lượng oxy trong nước thay đổi liên tục. Nó
phụ thuộc vào nhiệt độ, ánh sáng, hàm lượng các chất dinh dưỡng, loài thực vật, sự
xáo trộn nước và một số yếu tố khác nữa. Vào ban ngày, lượng oxy trong nước cao do
có ánh sáng giúp tảo quang hợp và tạo ra nhiều oxy trong nước. Ban đêm, tảo không
quang hợp được do không có ánh sáng nên không tạo ra oxy và do phải hô hấp nhiều
nên lượng oxy giảm, thấp nhất là sáng sớm (5 - 6 giờ sáng). Lượng oxy hòa tan lớn
hơn 5 mg/l là thích hợp nhất cho các ao nuôi tôm, cá.
2.4.1.6. Yếu tố sinh học của nước ao nuôi tôm cá
Tảo phát triển vừa phải sẽ duy trì môi trường nước tốt do tảo quang hợp
sinh ra oxy và hấp thu bớt khí độc (NH 3). Tuy nhiên, nếu tảo phát triển quá mức,
vào ban đêm không có ánh sáng chúng sẽ thở làm tốn nhiều oxy không còn đủ
cung cấp cho tôm, cá. Vì vậy, giữ cho tảo phát triển ở mức thích hợp là cần thiết,
tảo phát triển quá mức hay ít phát triển đều không tốt cho tôm, cá.

8


Bảng 2.1 Bảng màu nước dùng cho quản lý ao nuôi tôm cá
Chỉ thị màu

Chất lượng nước
Màu xanh sáng hay xanh nhạt

Giải pháp xử lý
Duy trì màu nước này.

cho biết nước ao có mật độ tảo
thích hợp, đầy đủ oxy, ít khí
độc và nhiều thức ăn tự nhiên
giúp cho tôm cá lớn nhanh.
Màu xanh đậm cho biết tảo

Thay 10 - 20% lượng nước

phát triển quá mức, thiếu oxy

trong ao, ngừng bón phân,

vào sáng sớm. Cá nổi đầu vào

giảm lượng thức ăn.

sáng sớm.
Nước màu vàng cam có chứa

Bón phân và bón vôi cho ao.

nhiều chất sắt, độc cho tôm cá

Nếu tình trạng này vẫn xảy ra
phải cải tạo lại ao nuôi.

Màu nâu đen là có nhiều chất

Thay nước, giảm lượng thức

hữu cơ bị phân hủy sinh ra

ăn, ngừng bón phân. Nếu tình

nhiều khí độc và thiếu oxy.

trạng này vẫn xảy ra nên thu
hoạch và cải tạo lại ao nuôi.

Màu nâu đỏ do phiêu sinh vật

Bổ sung thêm phân bón để

phát triển trên bề mặt ao, tuy

kích thích nhóm tảo Lục phát

không có hại nhưng ao nuôi bị

triển.

thiếu thức ăn tự nhiên.
Màu bùn phù sa do có nhiều

Bổ sung thêm phân chuồng

hạt phù sa. Trong nước có ít

và vôi để làm giảm lượng phù

thức ăn tự nhiên. Bùn phù sa

sa trong nước.

cũng đóng vào mang cá làm cá
khó thở.
( />
9


Bảng 2.2 Khoảng thích hợp của các yếu tố chất lượng nước nuôi cá
Yếu tố

Mô tả

Khoảng
thích hợp

Oxy hòa tan
(mg/lít)

Hàm lượng oxy
trong nước

Lớn hơn 4

Nhiệt độ

(oC)

Nước nóng hay
lạnh

25 - 32

pH

Chỉ mức độ
phèn hoặc độ
kiềm của nước

Độ kiềm
(mg
CaCO3/lít)

Chỉ khả năng
hạ phèn của
nước

Dạng độc của
Khí độc NH3
chất đạm trong
(mg/lít)
nước

Biểu hiện khi
điều kiện xấu

Chú thích

Cá nổi đầu ngớp
Cá chậm lớn
khí trên mặt nước
Nước quá nóng cá Nhiệt độ cao dẫn
sẽ nổi lên tầng mặt đến thiếu oxy

6-9

Nước bị phèn,
phiêu sinh vật
(tảo...) không
phát triển

pH thấp làm tăng
tính độc của kim
loại như kẽm, đồng
và nhôm. pH cao
làm tăng tính độc
của khí NH3

25 - 250

Phiêu sinh vật
phát triển kém,
độ kiềm sẽ thấp

pH biến động lớn
khi độ kiềm thấp

Cá chậm lớn

pH và nhiệt độ cao
làm tăng tính độc
của NH3
Hàm lượng
nitrite cao gây
bệnh máu nâu

0,02

Nitrite
(mg/lít)

Một dạng độc
khác của chất
đạm trong nước

Nhỏ hơn
0,3

Cá chậm lớn

H2S (mg/lít)

Sinh ra ở đáy
ao trong điều
kiện thiếu oxy

Nhỏ hơn
0,0001

Nước có mùi trừng
Gây độc cho tất cả
thúi, cá chết hoặc
động vật thủy sinh
chậm lớn

( />
2.4.2. Một số biện pháp quản lý chất lượng nước nuôi tôm cá
2.4.2.1. Khử trùng nước trước khi lấy vào ao
Khi lấy nước vào ao nuôi cần chú ý lựa chọn hóa chất để khử trùng nước. Hiện
nay người ta thường dùng chlorine để xử lý nước ao nuôi thủy sản thâm canh. Có thể

10


lọc nước vào ao lắng bằng túi lọc hoặc lấy nước trực tiếp vào ao và xử lý. Ngoài ra
người ta còn xử lý nước bằng tia cực tím.
2.4.2.2. Xây dựng mô hình ao nuôi giữ ổn định môi trường nước
Để giữ ổn định môi trường nước ao nuôi tôm cá chúng ta có thể xây dựng
mô hình ao lắng. Ao lắng có tác dụng lắng bớt phù sa, chất cặn bã có trong nước
trước khi đưa vào ao xử lý và ao nuôi tôm, cá. Ao lắng cũng là nơi dự trữ nguồn
nước đã được xử lý điều chỉnh các chỉ tiêu của nước cho phù hợp với ao nuôi, sẵn
sàng nguồn nước tốt để thay vào ao nuôi khi cần thiết.
Chúng ta cũng cần xây dựng ao dùng để xử lý nước thải và bùn của đáy ao
trước khi đưa ra bên ngoài, nhằm đảm bảo không còn mầm bệnh và không gây ô
nhiễm môi trường xung quanh. Ao xử lý nước thải cũng có thể là nơi xử lý nước cũ để
cấp lại cho ao nuôi trong mô hình nuôi với hệ thống nước tuần hoàn.

Đối với hình thức nuôi công nghiệp, do nuôi ở mật độ cao nên lượng chất
thải của tôm, cá rất lớn tạo nhiều chất độc gây hại. Lượng chất thải nhiều gây ô
nhiễm nguồn nước và thiếu oxy cho vật nuôi hoạt động. Do vậy cần sử dụng quạt
nước hay máy sục khí để tăng lượng oxy cho nước ao. Tùy theo điều kiện thực tế
của ao nuôi mà có chế độ sử dụng các thiết bị này một cách hợp lý.
Một biện pháp khác để giữ ổn định môi trường ao nuôi đó là gây màu nước. Sử
dụng phương pháp này có những ưu điểm sau:
- Tạo điều kiện cho phiêu sinh vật phát triển, giảm độ trong của nước, che
bớt ánh sáng, hạn chế sự phát triển của các loại rong tảo đáy ao.
- Giảm sự dao động của nhiệt độ nước, tăng oxy trong nước.
- Xuất hiện thức ăn tự nhiên trong ao rất có lợi cho vật nuôi trong tuần đầu. Sinh
vật phù du phát triển sẽ giảm các chất có hại trong ao, giảm gây sốc cho thủy sản.
Để gây màu nước chúng ta có thể sử dụng Benthos – Powder với khối lượng là
5 - 8 kg/ha, cách 2 - 3 ngày bón 1 lần. Sau khi màu nước đã xuất hiện cần bón bổ sung
2 - 4 kg/ha/lần để duy trì màu nước ổn định; hoặc bón loại phân hóa học Urephosphate
hay Superphosphate với lượng là 2 - 2,5 kg/ha/ngày, bón 4 - 5 ngày liên tiếp, tảo sẽ
phát triển và thả giống nuôi.
Ngoài các biện pháp nêu trên thì biện pháp sử dụng chế phẩm sinh học (CPSH)
được nhiều người quan tâm. Khi đưa CPSH vào môi trường nước ao, các vi sinh vật có
11


lợi sẽ sinh sôi và phát triển rất nhanh trong môi trường nước. Sự hoạt động của các vi
sinh vật có lợi sẽ có tác dụng tốt cho các ao nuôi thủy sản như:
- Phân hủy các chất hữu cơ trong nước (chất hữu cơ là một trong nhiều
nguyên nhân làm môi trường nước bị ô nhiễm), hấp thu xác tảo chết và làm giảm sự
gia tăng của lớp bùn đáy.
- Giảm các độc tố trong môi trường nước (do các chất khí: NH 3 , H 2S…
phát sinh), do đó sẽ làm giảm mùi hôi trong nước, giúp tôm, cá phát triển tốt.
- Nâng cao khả năng miễn dịch của tôm cá (do kích thích tôm, cá sản

sinh ra kháng thể).
- Ức chế sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật có hại (do các loài vi sinh
vật có lợi sẽ cạnh tranh thức ăn và tranh giành vị trí bám với vi sinh vật có hại). Trong
môi trường nước, nếu vi sinh vật có lợi phát triển nhiều sẽ kìm hãm, ức chế, lấn át
sự phát triển của vi sinh vật có hại, do đó sẽ hạn chế được mầm bệnh phát triển để
gây bệnh cho tôm cá.
- Giúp ổn định độ pH của nước, ổn định màu nước do CPSH hấp thu chất
dinh dưỡng hòa tan trong nước nên hạn chế tảo phát triển nhiều, do đó sẽ giảm chi
phí thay nước. Đồng thời CPSH còn có tác dụng gián tiếp làm tăng oxy hòa tan trong
nước, giúp tôm, cá có đủ oxy để thở, do đó tôm, cá sẽ khỏe mạnh, ít bệnh, ăn nhiều,
mau lớn.
Do đó, sử dụng CPSH sẽ có ý nghĩa nhiều mặt trong việc nâng cao hiệu quả
kinh tế cho các mô hình nuôi thủy sản. Khi sử dụng các CPSH cần sử dụng đúng
phương pháp, đúng liều lượng để mang lại hiệu quả cao nhất. Tuy nhiên, nhược điểm
của việc sử dụng các CPSH trong quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản là
hiệu quả của các chế phẩm này cũng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Các
CPSH có bản chất là sinh học nên chúng cũng chịu sự tác động của nhiều yếu tố
xung quanh như vật nuôi.

12


Chương 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài được tiến hành từ 17/02/2009 đến 15/7/2009 tại phòng thí nghiệm Chi
nhánh Công ty TNHH Gia Tuờng - Kho C2, lô D, Tổng kho Sóng Thần, khu công
nghiệp Sóng Thần I, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
3.2. Vật liệu nghiên cứu
3.2.1. Giống vi sinh vật

Sử dụng giống 10 chủng Nitrobacter spp. được ký hiệu lần lượt từ NT01 đến
NT10. Các chủng này được cung cấp bởi phòng thí nghiệm của Chi nhánh công ty
TNHH Gia Tường - Kho C2, lô D, Tổng kho Sóng Thần, khu công nghiệp Sóng Thần
I, huyện Dĩ An, tỉnh Bình Dương.
3.2.2. Nước nuôi cá trê giống dùng để thử nghiệm xử lý nitrite bằng chế phẩm có
vi khuẩn Nitrobacter spp.
Sử dụng nước nuôi cá trê giống thu từ trại cá giống Bình An - huyện Dĩ An,
tỉnh Bình Dương. Trại có diện tích mặt nước gần 1000 m2 với chiều sâu của hồ xấp xỉ
1,2 m. Thời gian nước lưu trong hồ từ 2 - 6 tuần. Mẫu nước cá dùng trong thí nghiệm
được lấy khi nước lưu được 3 tuần.
3.2.3. Các môi trường dùng trong thí nghiệm
a. Môi trường giữ giống

b. Môi trường nhân giống

Môi trường Vinogradxki – agar

Môi trường Vinogradxki

NaNO2

0,05g

NaNO2

0,05g

Na2CO3

0,05 g

Na2CO3

0,05 g

NaCl

0,025 g

NaCl

0,025 g

K2HPO4

0,025 g

K2HPO4

0,025 g

MgSO4.7H2O

0,015 g

MgSO4.7H2O

0,015 g

FeSO4.7H2O

0,02 g

FeSO4.7H2O

0,02 g

Agar

16 g

Nước vừa đủ

1000 ml

Nước vừa đủ

1000 ml

13


c. Môi trường sản xuất chế phẩm

d. Môi trường nitrite nhân tạo

NaNO2

0,05g

NaNO2

1 mg

Na2CO3

0,05 g

Na2CO3

1 mg

NaCl

0,025 g

NaCl

0,5 mg

K2HPO4

0,025 g

K2HPO4

0,5 mg

MgSO4.7H2O

0,015 g

MgSO4.7H2O

0,3 mg

FeSO4.7H2O

0,02 g

FeSO4.7H2O

0,4 mg

Nước vừa đủ

1000 ml

Nước vừa đủ

1000 ml

3.2.4. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất
3.2.4.1. Dụng cụ, thiết bị
- Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm: ống nghiệm, đĩa petri,
que cấy, que trải tam giác, micropipet, pipet, bình winkler, ống nghiệm có nút,
buret, erlen, becher…
- Bình nhựa trong, dung tích 3 lít.
- Một số thiết bị như máy lắc, bồn khuấy, máy đo OD, máy sục khí, tủ sấy, lò
viba, tủ cấy...

3.2.4.2. Hóa chất
NaNO2, Na2CO3, NaCl, K2HPO4, MgSO4.7H2O, FeSO4, agar, thuốc thử Griss,
K2Cr2O7, dung dịch muối Mohr [Fe(NH4)2(SO4)2], Na2S2O3, H2SO4 đậm đặc.…
3.3. Các phương pháp thực hiện trong đề tài (phụ lục A)
- Phương pháp đo pH bằng pH kế [A.1]
- Phương pháp đo COD (nhu cầu oxy hóa học) [A.2]
- Phương pháp đo DO(oxy hòa tan) [A.3]
- Phương pháp xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) [A.4]
- Phương pháp xác định hàm lượng ion NO2- trong nước [A.5]
- Phương pháp nuôi cấy vi khuẩn Nitrobacter spp. [A.6]
- Đếm tổng số vi sinh vật bằng phương pháp trải đĩa [A.7]

14