Ảnh hưởng của nitrite, CO2 và nhiệt độ lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa giống (Pangasius bocourti Sauvage, 1880)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA THỦY SẢN

NGUYỄN THỊ KIM HÀ

ẢNH HƯỞNG CỦA NITRITE, CO2, NHIỆT ĐỘ
LÊN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ VÀ
TĂNG TRƯỞNG CỦA CÁ BASA GIỐNG
(Pangasius bocourti Sauvage, 1880)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
MÃ NGÀNH: 9620301

2019


TÓM TẮT
Cá basa (Pangasius bocourti Sauvage, 1880) là đối tượng nuôi có giá trị
thương phẩm cao và được nuôi ở một số tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long
(ĐBSCL). Giai đoạn thương phẩm cá được nuôi trong bè trên sông nước chảy,
tuy nhiên giai đoạn giống cá được ương chủ yếu trong ao. Hiện nay, dưới tác
động của biến đổi khí hậu và quá trình nuôi thâm canh, sự thay đổi của các yếu
tố môi trường như nitrite, nhiệt độ và CO2 vượt ngưỡng chịu đựng đã ảnh hưởng
lớn đến đời sống động vật thủy sản nói chung. Vì vậy việc khảo sát ảnh hưởng
của các yếu tố này đến các đáp ứng về sinh lý và tăng trưởng của cá basa
(Pangasius bocourti Sauvage, 1880) giống đã được thực hiện. Nghiên cứu gồm
các nội dung như: (i) ảnh hưởng đơn và kết hợp của nitrite và nhiệt độ, nitrite
và CO2 lên sinh lý và tăng trưởng của cá basa; (ii) ảnh hưởng của nitrite lên
enzyme metHb reductase và tiêu hao oxy của cá basa; (iii) khảo sát biến động
các yếu tố môi trường ao ương cá basa giống.

Ảnh hưởng của nitrite lên các chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa
giống (10-20 g) cho thấy giá trị LC50-96 giờ của nitrite lên cá basa giảm khi
nhiệt độ tăng từ 27oC lên 33oC, lần lượt là 0,88 mM và 0,60 mM. Các chỉ tiêu
huyết học như số lượng hồng cầu, nồng độ hemoglobin (Hb), tỷ lệ hematocrit
(Hct) giảm sau 24 giờ tiếp xúc ở nồng độ 0,22 mM và 0,44 mM (p<0,05) và
phục hồi hoàn toàn sau 7 ngày. Tỷ lệ methemoglobin (metHb), glucose, nồng
độ nitrite và nitrate trong huyết tương tăng cao sau 48 giờ tiếp xúc và vẫn chưa
phục hồi sau 14 ngày (p<0,05). Sự điều hòa a-xít và ba-zơ của cá basa không bị
ảnh hưởng bởi nitrite nhưng bị tác động bởi nhiệt độ, pH máu (pHe) và nồng độ
[HCO3-] giảm trong khi pCO2 tăng ở nhiệt độ 33oC (p<0,05). Nitrite làm giảm
tăng trưởng, giảm hoạt tính các enzyme tiêu hóa, chỉ tiêu miễn dịch (lysozyme
và Ig) và làm tăng hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) của cá sau 60 ngày nuôi
(p<0,05). Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy khi tiếp xúc cùng nồng độ nitrite, ở
nhiệt độ cao 33oC cá tăng trưởng nhanh hơn ở 27oC nhờ vào sự tăng hoạt tính
enzyme tiêu hóa và chỉ tiêu miễn dịch (p<0,05). Đặc biệt cá basa có khả năng
điều hòa tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase khi tiếp xúc với nitrite cao
0,44 mM, hằng số hoạt động k của enzyme này tăng theo nhiệt độ và thời gian
tiếp xúc.
Cá basa có khả năng điều hòa a-xít và ba-zơ khi tiếp xúc với CO2 nồng độ
CO2 cao (21 mmHg), pHe của cá phục hồi hoàn toàn sau 24 giờ. Tuy nhiên, sự
điều hòa áp suất thẩm thấu, ion và một số chỉ tiêu sinh lý như bạch cầu, tỷ lệ
metHb và tỷ lệ Hct của cá bị ảnh hưởng và chưa phục hồi sau 168 giờ tiếp xúc
với nồng độ 14 và 21 mmHg CO2 (p<0,05). CO2 còn làm giảm các chỉ số tăng
trưởng và tăng FCR của cá sau 60 ngày nuôi ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg
ii


(p<0,05). Tỷ lệ sống của cá chỉ giảm ở nồng độ CO2 cao nhất 21 mmHg (83,3%)
sau 60 ngày nuôi (p<0,05).
Khi có sự kết hợp giữa CO2 và nitrite thì quá trình điều hòa a-xít và ba-zơ

của cá basa có khả năng hạn chế sự hấp thu nitrite nhờ vào hoạt động của kênh
Cl-/HCO3- ở mang cá. Sự kết hợp giữa nitrite và CO2 làm tỷ lệ metHb và NO2huyết tương tăng thấp nhưng NO3- huyết tương tăng cao hơn khi tiếp xúc với
nitrite đơn. Khi cá basa tiếp xúc với nitrite đơn, CO2 đơn và nitrite kết hợp với
CO2 cho thấy cấu trúc mô học của các lá mang sơ cấp và thứ cấp có sự thay đổi
như sự kết dính các lá mang thứ cấp, sự tăng sinh các tế bào biểu mô và tế bào
nhầy. Nghiên cứu cho thấy cá basa là loài hô hấp hoàn toàn trong nước, ngưỡng
oxy của cá là 0,63 mgO2/L; giá trị này tăng và tiêu hao oxy giảm khi cá tiếp xúc
với nitrite ở nồng độ 0,22 mM và 0,44 mM NO2-. Kết quả khảo sát các yếu tố
môi trường trong ao ương cá basa cho thấy các chỉ tiêu oxy, nhiệt độ, pH và
đạm tổng (TAN) đều nằm trong mức cho phép; riêng CO2 và nitrite tương đối
cao nhưng do ao được sục khí nên không ảnh hưởng đến cá.
Tóm lại, các yếu tố nhiệt độ, nitrite, CO2 ở nồng độ cao và sự kết hợp
của chúng có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sinh lý, tăng trưởng, miễn dịch, hô hấp
và cấu trúc mô mang của cá ở các mức độ khác nhau. Sự phục hồi các chỉ tiêu
sinh lý tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt
độ (33ºC) giúp cá tăng trưởng tốt hơn ở nhiệt độ thường (27ºC).
Từ khóa: Cá basa, nitrite, nhiệt độ, CO2, sinh lý, tăng trưởng, tiêu hao
oxy.

iii


ABSTRACT
Basa catfish (Pangasius bocourti Sauvage, 1880) is a high commercial
value species in The Mekong River Delta, Viet Nam. The fish are cultured in
cages placed in the river, however; only in the early fry stage, fish are reared in
earthen pond with high stocking density. Climate change and intensive
aquaculture have been predicted to impact to aquatic animal health. In this
study, physiological responses and growth performances of basa catfish at
fingerling stage exposed to nitrite, CO2 and temperature were investigated. The

study focused on (i) to investigate the effect of nitrite and combination of nitrite
and temperature or CO2 on physiological parameters and growth performances
of basa catfish fingerling; and (ii) to assess the effects of nitrite on enzyme
methemoglobine reductase activity and oxygen consumption (iii) to investigate
the changes of water quality parameters in basa catfish nurseries.
The study on the effect of nitrite on physiological responses and growth
performance of basa catfish fingerling (10-20 g) revealed that the LC50-96 h of
fish exposed to nitrite decreased with the increase of temperature from 27oC to
33oC (0.88 mM and 0.60 mM, respectively). The number of red blood cell
(RBC), hemoglobin (Hb) and haematocrit (Hct) of fish decreased after 24 hrs
of exposure to nitrite at concentrations of 0.22 mM and 0.44 mM (p<0.05).
These parameters fully recovered after 7 days. Methemoglobin (metHb),
glucose, nitrite and nitrate in plasma sharply increased after 48 hrs and these
parameters did not recover after 14 days (p<0.05). Acid-base regulation of the
fish was not affected by nitrite exposure but influenced by temperature, i.e. pHe
and [HCO3-] reduced, pCO2 increased at 33oC. Nitrite reduced growth
performance, digestive enzyme activity, immunological parameters and
increased FCR of basa catfish after 60 days of rearing. In addition, when the
fish exposed to the same nitrite concentrations at the high temperature (33oC),
the digestive enzyme activities, Ig and lysozyme of fish increased. The growth
performance was also higher compared to fish reared at the lower temperature
(27oC) (p<0.05). The results also showed that the fish had up-regulation of
metHb reductase activities when exposed to 0.44 mM NO2-. The constant rate
(k) of this enzyme increased according to exposure duration and reached the
maximum level after 7 days.
Acid-base regulation of basa catfish was influenced by the increase of
CO2. The pHe fully recovered after 24 hrs of CO2 exposure at 21 mmHg.
However, osmoregulation, ion regulations and physiological parameters (white
blood cell, metHb and Hct) were affected and these parameters did not recover
after 168 hrs of CO2 exposure at 14 and 21 mmHg CO2 (p<0.05). On the other

iv


hand, weight gain, DWG and SGR decreased and FCR increased after 60 days
of rearing at 7, 14 and 21 mmHg CO2 (p<0.05). Fish survival rate decreased at
the highest CO2 treatment (83.3%).
In the combined CO2 and nitrite study, the acid-base regulation
eliminated the nitrite uptake due to the branchial Cl-/HCO3- exchanger in fish
gill. The combination of CO2 and nitrite led to the slightly increase of metHb
and [NO2-] plasma; but plasma [NO3-] was higher than that in NO2- exposure
treatments. In addition, exposure to 0.09 mM NO2-, 0.22 mM NO2-, 14 mmHg
CO2 and the combination of CO2 with NO2- resulted in the change of fish gill
histology of basa catfish. The changes included the hyperplasia of primary and
secondary lamellae as well as the adhesive and hyperplasia of epithelium in the
secondary lamellae. The histological results also showed the presence of
aneurysms on the secondary lamellae and hyperplasia of mucous cells. This
study indicated that basa catfish is a water-breathing species. The oxygen
tolerance was 0.63 mgO2/L in control treatment. Nitrite reduced respiration rate
and maximum oxygen uptake at the second day in 0.22 mM and 0.44 mM NO2treatments. The results of water quality parameter measurements in nursing
ponds showed that the oxygen levels, temperature, pH and total ammonia were
still in the normal range. Although CO2 and nitrite concentration were relatively
high, the pond with aeration systems, therefore the fish health was not
influenced.
In summary, nitrite, CO2 and their combination negatively affected on
physiological responses, growth performance, immunology, respiration and gill
filaments structure of basa catfish in different levels of damage. The recovery
of the physiological parameters in post-exposure depended on different
concentrations and exposure times of the investigated factors. However, at the
high temperature (33ºC) fish growth performances increased.
Keywords: Pangasius bocourti, nitrite, temperature, CO2, physiology, growth

performance, oxygen consumption.

v


MỤC LỤC
ABSTRACT---------------------------------------------------------------------------- iv
LỜI CAM KẾT ------------------------------------------------------------------------ vi
MỤC LỤC ------------------------------------------------------------------------------ vii
DANH SÁCH BẢNG------------------------------------------------------------------ x
DANH SÁCH HÌNH------------------------------------------------------------------ xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ------------------------------------------------------- xiv
Chương 1: ------------------------------------------------------------------------------- 1
GIỚI THIỆU ---------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 Đặt vấn đề -------------------------------------------------------------------- 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu -------------------------------------------------------- 2
1.3 Nội dung nghiên cứu -------------------------------------------------------- 2
1.4 Ý nghĩa của luận án --------------------------------------------------------- 3
1.5 Điểm mới của luận án------------------------------------------------------- 4
Chương 2: ------------------------------------------------------------------------------- 5
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ------------------------------------------------------------- 5
2.1 Sơ lược về cá basa (Pangasius bocourti) -------------------------------- 5
2.2 Tình hình biến đổi khí hậu hiện nay -------------------------------------- 5
2.3. Nguồn gốc và ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, CO2 và nhiệt độ lên
sinh lý động vật thủy sản-------------------------------------------------------- 6
2.3.1 Nitrite----------------------------------------------------------------- 6
2.3.2 Các nghiên cứu về CO2 trên động vật thủy sản---------------- 13
2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các chỉ tiêu sinh lý, miễn dịch và
tăng trưởng của động vật thủy sản --------------------------------------------- 17
2.3.4 Ảnh hưởng kết hợp của nitrite/CO2/nhiệt độ lên sinh lý của

động vật thủy sản ----------------------------------------------------------------- 19
Chương 3: ------------------------------------------------------------------------------ 22
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ------------------------------- 22
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu---------------------------------------- 22
3.2 Hoá chất, vật tư và thiết bị nghiên cứu ---------------------------------- 22
3.3 Đối tượng nghiên cứu ------------------------------------------------------ 23
vii


3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm ------------------------------------------- 23
3.4.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite và nhiệt độ lên
một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa --------------------------- 23
3.4.2 Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite và CO2 lên một
số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa -------------------------------- 27
3.4.3 Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite lên hoạt tính của
enzyme metHb reductase và tiêu hao oxy (MO2) của cá basa ------------- 30
3.4.4 Nội dung 4: Khảo sát các yếu tố môi trường trong ao ương cá
basa --------------------------------------------------------------------------------- 33
3.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu ----------------------- 34
3.6 Phương pháp xử lí số liệu ------------------------------------------------- 38
Chương 4.------------------------------------------------------------------------------- 39
KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ---------------------------------------------------------- 39
4.1 Ảnh hưởng của nitrite và nhiệt độ lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng
trưởng của cá basa -------------------------------------------------------------- 39
4.1.1 Kết quả -------------------------------------------------------------- 39
4.1.2 Thảo luận ----------------------------------------------------------- 67
4.2 Ảnh hưởng của nitrite và CO2 lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng
của cá basa ----------------------------------------------------------------------- 75
4.2.1 Kết quả -------------------------------------------------------------- 75
4.2.2 Thảo luận ----------------------------------------------------------- 97

4.3 Ảnh hưởng của nitrite lên hoạt tính của enzyme metHb reductase và
tiêu hao oxy (MO2) của cá basa --------------------------------------------- 105
4.3.1 Ảnh hưởng của nitrite đến hoạt tính của enzyme metHb
reductase trên cá basa ở nhiệt độ khác nhau -------------------------------- 105
4.3.2 Ảnh hưởng của nitrite lên tiêu hao oxy (MO2) của cá basa 108
4.4 Khảo sát các yếu tố môi trường trong ao ương cá basa ------------- 115
4.4.1 Kết quả khảo sát ------------------------------------------------- 115
4.4.2 Thảo luận --------------------------------------------------------- 116
4.5 Thảo luận chung ---------------------------------------------------------- 118
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ---------------------------------------- 122
5.1 Kết luận -------------------------------------------------------------------- 122
viii


5.2 Kiến nghị ----------------------------------------------------------------- 122
PHỤ LỤC ---------------------------------------------------------------------------- 144
Phụ lục A: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu sinh lý ------------------ 144
A.1 Phương pháp định lượng hồng cầu ----------------------------- 144
A.2 Phương pháp định lượng bạch cầu ------------------------------ 144
A.3 Phương pháp đo Hemoglobin ----------------------------------- 144
A.4 Phân tích glucose -------------------------------------------------- 145
A.5 Phương pháp đo Hematocrit (tỷ lệ huyết sắc tố %) ---------- 146
A.6 Phương pháp đo Methemoglobin (%) -------------------------- 146
A.7 Phương pháp phân tích mô học mẫu mang cá ----------------- 146
Phụ lục B: Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite và nhiệt độ lên một số chỉ
tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa------------------------------------- 147
B1: Giá trị LC50-96 giờ của nitrite ở nhiệt độ 27oC và 33oC ----- 147
B2: Ảnh hưởng của nitrite lên một số chỉ tiêu sinh lý của cá basa ở
các mức nhiệt độ khác nhau--------------------------------------------------- 149
Phụ lục C: Ảnh hưởng của nitrite và CO2 lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng

trưởng của cá basa ------------------------------------------------------------ 204
C.1 Ảnh hưởng của CO2 lên các chỉ tiêu sinh lý cá basa --------- 204
C.2 Ảnh hưởng của CO2 lên tăng trưởng cá basa ------------------ 214
Phụ lục D: Tiêu hao oxy của cá khi tiếp xúc với nitrite ----------------- 220
Phụ lục E: Một số hình ảnh trong qua trình nghiên cứu ----------------- 224

ix


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1 Các thiết bị phục vụ cho nghiên cứu ................................................ 22
Bảng 3.2 Cách pha dung dịch rửa mẫu (ringer solution) ................................. 36
Bảng 4.1 Các yếu tố môi trường trong thí nghiệm sinh lý .............................. 41
Bảng 4.2: Số lượng hồng cầu (x106 TB/mm3) trong máu cá basa khi tiếp xúc với
nitrite ở 27˚C và 33˚C ...................................................................................... 43
Bảng 4.3: Nồng độ hemoglobin (g/100 mL) trong máu cá basa khi tiếp xúc với
nitrite ở 27oC và 33oC ...................................................................................... 45
Bảng 4.4: Hematocrit (%) trong máu cá basa khi tiếp xúc với nitrite ở 27oC và
33oC.................................................................................................................. 46
Bảng 4.5: Nồng độ ion Na+ (mM) trong huyết tương cá basa khi tiếp xúc với
nitrite ở 27°C và 33°C ..................................................................................... 53
Bảng 4.6: Nồng độ ion K+ (mM) trong huyết tương cá basa khi tiếp xúc với
nitrite ở 27°C và 33°C ..................................................................................... 54
Bảng 4.7: Nồng độ ASTT trong máu cá basa khi tiếp xúc với nitrite ở 27oC và
33oC.................................................................................................................. 55
Bảng 4.8: pHe của cá basa khi tiếp xúc với nitrite ở 27oC và 33oC ................. 56
Bảng 4.9: pCO2 của cá basa khi tiếp xúc với nitrite ở 27oC và 33oC .............. 57
Bảng 4.10: [HCO3-] của cá basa khi tiếp xúc với nitrite ở 27oC và 33oC........ 58
Bảng 4.11: Tổng hợp giá trị LC50-96 giờ của nitrite lên một số loài cá .......... 68
Bảng 4.12: Chất lượng nước trong thí nghiệm ................................................ 75

Bảng 4.13: Sự thay đổi số lượng hồng cầu, nồng độ Hb và Hct của cá basa khi
tiếp xúc với CO2 ở các nồng độ khác nhau ...................................................... 80
Bảng 4.14: Các chỉ tiêu môi trường của thí nghiệm về tăng trưởng ............... 83
Bảng 4.15: WG, SGR và DWG của cá basa tiếp xúc với CO2 ở các nồng độ khác
nhau .................................................................................................................. 84
Bảng 4.16: Ảnh hưởng của nitrite kết hợp CO2 lên số lượng hồng cầu
(x106tb/mm3) của cá basa ................................................................................ 89
Bảng 4.17: Ảnh hưởng của nitrite kết hợp CO2 lên nồng độ Hb (g/100 mL) của
cá basa .............................................................................................................. 90
Bảng 4.18: Ảnh hưởng của nitrite kết hợp CO2 lên chỉ số Hct (%) của cá basa
.......................................................................................................................... 91
x


Bảng 4.19 Các yếu tố môi trường ao ương cá basa tại Đồng Tháp ............... 116

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của luận án ............................................. 3
Hình 2.1: Cơ chế trao đổi ion qua mang cá nước ngọt (Nguồn: Evan et al,. 1999)
............................................................................................................................ 8
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nitrite lên một số chỉ tiêu sinh
lý của cá basa ở các mức nhiệt độ khác nhau .................................................. 25
Hình 3.2: Hệ thống thí nghiệm ảnh hưởng của CO2 lên một số chỉ tiêu sinh lý
của cá basa ....................................................................................................... 28
Hình 3.3: Hệ thống đo tiêu hao oxy bán kín Bimodal intermitten-closed
respirometry (Nguồn Lefevre et al., 2011) ...................................................... 33
Hình 4.1A: Giá trị LC50-96 giờ của cá basa ở 27˚C ........................................ 40
Hình 4.1B: Giá trị LC50-96 giờ của cá basa ở 33oC......................................... 40
Hình 4.2: Tỷ lệ methemoglobin (metHb) trong máu cá basa sau khi tiếp xúc với
nitrite và nhiệt độ ở các thời điểm thu mẫu ..................................................... 48

Hình 4.3: Nồng độ glucose trong huyết tương cá basa tiếp xúc với nitrite và
nhiệt độ ở các thời điểm thu mẫu..................................................................... 48
Hình 4.4: Nồng độ nitrite trong huyết tương cá basa tiếp xúc với nitrite và nhiệt
độ qua các thời điểm thu mẫu .......................................................................... 50
Hình 4.5: Nồng độ nitrate trong huyết tương cá basa tiếp xúc với nitrite và nhiệt
độ qua các thời điểm thu mẫu .......................................................................... 50
Hình 4.6: Nồng độ ion [Cl-] trong huyết tương cá basa tiếp xúc với nitrite và
nhiệt độ qua các thời điểm thu mẫu ................................................................. 51
Hình 4.7: pHe của cá basa ở hai mức nhiệt độ 27oC và 33oC .......................... 59
Hình 4.8: pCO2 của cá basa ở hai mức nhiệt độ 27oC và 33oC ....................... 59
Hình 4.9: [HCO3-] của cá basa ở hai mức nhiệt độ 27oC và 33oC ................... 60
Hình 4.10: Tỷ lệ sống của cá sau 60 ngày tiếp xúc nitrite ở 27oC và 33oC ..... 61
Hình 4.11: FCR của cá basa sau 60 ngày tiếp xúc nitrite ở 27oC và 33oC ...... 62
Hình 4.12: FI (g/con) của cá basa sau 60 ngày tiếp xúc nitrite ở 27oC và 33oC
.......................................................................................................................... 62

xi


Hình 4.13: Khối lượng (A), tăng trọng (B), tốc độ tăng trưởng theo ngày (DWG)
(C) và tốc độ tăng trưởng đặc biệt (SGR) (D) của cá basa sau 30 và 60 ngày tiếp
xúc nitrite ở 27oC và 33oC ............................................................................... 63
Hình 4.14: Hoạt tính enzyme amylase (A), chymotrypsine (B) trong ruột và dạ
dày cá basa sau 60 ngày thí nghiệm................................................................. 64
Hình 4.14: Hoạt tính enzyme trypsine (C) và pepsine (D) trong ruột và dạ dày
cá basa sau 60 ngày thí nghiệm ....................................................................... 65
Hình 4.15: Hoạt tính enzyme lysozyme (A) và Ig (B) của cá basa sau 60 ngày
thí nghiệm ........................................................................................................ 66
Hình 4.16: Sự thay đổi của pHe (A), [HCO3-] (C), đồ thị Davenport diagram (C)
và pCO2 (D), của cá basa khi tiếp xúc với CO2 ............................................... 76

Hình 4.17: Sự thay đổi [Cl-] (A), [Na+] (B), [K+] (C) và ASTT (D) của cá basa
khi tiếp xúc với nồng độ CO2 khác nhau ......................................................... 78
Hình 4.18: Sự thay đổi số lượng bạch cầu (A) và tỷ lệ metHb (B) của cá basa
khi tiếp xúc với nồng độ CO2 khác nhau ......................................................... 81
Hình 4.19: Sự thay đổi nồng độ glucose của cá basa khi tiếp xúc với nồng độ
CO2 khác nhau ................................................................................................. 82
Hình 4.20: Ảnh hưởng của CO2 lên tỷ lệ sống của cá basa sau 60 ngày thí nghiệm
.......................................................................................................................... 83
Hình 4.21: FCR (A) và FI (B) của cá basa khi nuôi ở các nồng độ CO2 khác
nhau .................................................................................................................. 85
Hình 4.22: Sự thay đổi của pHe (trên), pCO2 (giữa) và [HCO3-] (dưới) của cá
basa dưới tác động của nitrite và CO2. ............................................................ 87
Hình 4.23: Sự thay đổi metHb trên cá basa khi cho tiếp xúc với nitrite và CO2
kết hợp. ............................................................................................................ 92
Hình 4.24: Sự thay đổi glucose trên cá basa khi cho tiếp xúc với nitrite và CO2
kết hợp. ............................................................................................................ 93
Hình 4.25: Sự thay đổi nồng độ nitrite (trên) và nitrate (dưới) trong huyết tương
cá basa khi cho tiếp xúc với nitrite và CO2 kết hợp......................................... 94
Hình 4.26: Sự thay đổi [Cl-] trong huyết tương cá basa khi cho tiếp xúc với
nitrite và CO2 kết hợp. ..................................................................................... 95
Hình 4.27: Cấu trúc mô học của mang cá basa ở các nghiệm thức: Đối chứng
(A), 14 mmHg CO2 sau 72 giờ tiếp xúc (B), nghiệm thức 0,22 mM NO2- sau 1
ngày tiếp xúc (C), và 14 mmHg+0,22 mM NO2- sau 1 ngày tiếp xúc (D) ...... 96
xii


Hình 4.28: Hằng số k của enzyme metHb reductase trong hồng cầu cá basa (A),
ví dụ về sự giảm Log (metHb) theo thời gian của cá basa sau 7 ngày ở 27ºC và
33ºC (B) và (C). ............................................................................................. 106
Hình 4.29: Thí nghiệm xem xét khả năng lấy oxy từ không khí của ............ 109

cá basa ............................................................................................................ 109
Hình 4.30: Ngưỡng oxy của cá basa khi tiếp xúc nitrite ............................... 110
Hình 4.31: Trung bình tiêu hao oxy của cá basa khi tiếp xúc nitrite ở các nồng
độ: đối chứng (0 mM) (A); 0,09 mM (B); 0,22 mM (C) và 0,44 mM (D). ... 111
Hình 4.32: Tiêu hao oxy (MO2) (A), SMR (B) và tiêu hao oxy tối đa (MO2max)
(C) của cá basa trước và trong suốt quá trình tiếp xúc nitrite ........................ 112

xiii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Cl-

Ion chloride

CO2

Carbon dioxide

ĐBSCL

Đồng bằng Sông Cửa Long

DWG

Daily weight gain (Tốc độ tăng trưởng theo ngày)

FCR

Feed conversion ratio (Hệ số chuyển hóa thức ăn)

FI

Feed intake (Lượng thức ăn ăn vào)

Hb

Hemoglobin

HbNO

Hemoglobin nitrosyl

HCO3-

Ion Bircabonate

pHe

pH ngoại bào (pH máu)

Hct

Hematocrit

IPCC

Intergovernmental Panel on Climate Change (Hội đồng liên
chính phủ về biến đổi khí hậu)

K+

Ion Potassium

LC50-96 giờ

Nồng độ gây chết 50% sau 96 giờ

metHb

Methemoglobin

MO2

Oxygen consumption (Tiêu hao oxy)

MO2max

Maximum oxygen uptake (Khả năng tiêu hao oxy tối đa)

Na+

Ion Sodium

NO2-

Nitrite

NO3-

Nitrate

pCO2

Áp suất riêng phần của CO2

SGR

Specific growth rate (Tốc độ tăng trưởng đặc biệt)

SMR

Standard metabolic rate (Tỷ lệ trao đổi chất cơ bản)

Ucrit

Critical swimming speed (Tốc độ bơi lội tới hạn)

WG

Weight gain (Tăng trọng)

xiv


Chương 1:
GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Nuôi trồng thủy sản là ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam từ nhiều
năm nay với tổng sản lượng thủy sản năm 2017 đạt 7.225 nghìn tấn, sản lượng

nuôi thủy sản đạt 3.835 nghìn tấn tăng 5,2% so với năm 2016 (Tổng cục Thống
kê, 2017). Trong đó, cá tra và cá basa là một trong ít đối tượng được nuôi và
xuất khẩu chủ lực của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Cá tra và cá
basa là hai loài cá da trơn được nuôi với số lượng lớn ở các tỉnh/thành phố như
An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ,… Cá basa (Pangasius bocourti)
có thịt trắng và lớn nhanh nên có giá trị thương phẩm cao. Các nghiên cứu trước
đây về cá basa thường tập trung vào kỹ thuật nuôi, kỹ thuật sản xuất giống
(Cacot et al., 2002 và Cacot et al., 2003) và nhu cầu dinh dưỡng (Phuong, 1998
và Hung et al., 2004). Các nghiên cứu sâu về khả năng chịu đựng và thích nghi
của cá basa dưới tác động của các yếu tố môi trường (nitrite/nhiệt độ/CO2) vẫn
chưa được thực hiện.
Nitrite tồn tại trong ao nuôi thủy sản là vấn đề đáng lo ngại do nitrite gây
độc với tất cả các động vật (Lewis and Morris, 1986). Trong ao nuôi thủy sản,
các quá trình phân hủy xác động thực vật, thức ăn thừa hoặc chất thải của sinh
vật sản sinh ra các hợp chất anmonia, các hợp chất này được một số loại vi
khuẩn như nitrosomonas, nitrosospira hoặc các vi khuẩn khác chuyển hóa thành
nitrite (Francis-Floyd et al., 2015). Nitrite khi xâm nhập vào máu cá có thể oxy
hóa hemoglobin (Hb) trong tế bào hồng cầu và chuyển thành một hợp chất khác
là methemoglobin (metHb) gây ra bệnh máu nâu ở cá; metHb không có khả
năng vận chuyển oxy làm cá có thể bị ngạt mặc dù nồng độ oxy trong nước
không thấp (Kroupova et al., 2005). Ở cá nitrite có thể được hấp thu qua các
biểu mô của mang và tích lũy với nồng độ cao trong cơ thể (Jensen, 2003).
Ngoài ra, nitrite còn gây ảnh hưởng đến sinh lý, hô hấp, sự điều hòa ion, nội
tiết,… và tốc độ tăng trưởng của cá (Kosaka and Tyuma, 1987; Siikavuopio and
Saether, 2006; Jensen, 2009; Lefevre et al., 2011).
Bên cạnh đó, hàm lượng CO2 trong khí quyển ngày càng tăng theo sự
phát triển kinh tế và sự công nghiệp hóa. Theo Flato et al. (2013) lượng CO2
trong không khí là 390,5 ppm năm 2011 và ước tính đến năm 2100 hàm lượng
CO2 trong không khí đạt 421-936 ppm. Nước trên bề mặt trái đất hấp thu khoảng
một phần ba tổng lượng CO2 trong không khí và làm giảm pH trong môi trường

nước, pH của môi trường nước toàn cầu được dự đoán giảm khoảng 0,3-0,4 đơn
vị vào cuối thế kỷ 21 (Hartmann et al., 2013). Ở cá, khi nồng độ CO2 trong nước
1


tăng lên sẽ ảnh hưởng tới quá trình khuếch tán CO2 từ máu ra môi trường bên
ngoài, gây ra mất cân bằng a-xít và ba-zơ, làm rối loạn các quá trình diễn ra
trong tế bào như sự điều hòa ion, tăng nhịp hô hấp,…(Ishimatsu et al., 2005;
Brauner et al., 2004; Gilmour, 2001; Cameron and Iwama, 1987).
Sự gia tăng nhanh của khí CO2 đã gây nên hiện tượng biến đổi khí hậu
toàn cầu, hậu quả là làm cho nhiệt độ môi trường ngày càng tăng cao. Động vật
thủy sản ở các khu vực nhiệt đới được dự đoán sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng
hơn bởi sự nóng lên toàn cầu so với các loài ở khu vực ôn đới (Tewksbury et
al., 2008). Nhiệt độ được biết đến có ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý, sinh
trưởng, tỷ lệ sống,… của sinh vật và đây cũng là yếu tố được một số tác giả cho
rằng có ảnh hưởng đến độc tính của nitrite, khi nhiệt độ tăng thì sự hấp thu
nitrite của cá cũng gia tăng và ngược lại (Jeberg and Jensen, 1994; Huey et al.,
1984).
Trong điều kiện hiện nay khi nhiệt độ và CO2 đang có xu hướng tăng cao
do tác động của biến đổi khí hậu và cùng với đó là sự thâm canh trong ương cá
basa. Đặc biệt là ương nuôi trong ao thì khí độc trong môi trường như nitrite sẽ
là yếu tố gây ảnh hưởng đến cá, nhất là sự kết hợp các yếu tố này với nhau. Với
các lý do trên cho thấy sự cấp thiết phải có các nghiên cứu về ảnh hưởng của
nitrite, nhiệt độ và CO2 lên cá basa trong quá trình ương nuôi nhằm cung cấp
những thông tin cho việc quản lý ương nuôi cá nói chung và cá basa nói riêng.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát: Nhằm cung cấp thêm nguồn thông tin về đặc điểm
sinh lý và sự thích ứng của cá basa với các yếu tố nghiên cứu trong điều kiện
biến đổi khí hậu. Kết quả cũng giúp người nuôi nhận biết về ảnh hưởng của các
yếu tố này đến cá basa nói riêng và cá nói chung nhằm có biện pháp giảm thấp

nhất ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe cá trong quá trình ương nuôi.
Mục tiêu cụ thể: Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như
nitrite, nhiệt độ và sự gia tăng nồng độ CO2 trong nước lên sinh lý, tăng trưởng
của cá basa trong điều kiện thí nghiệm.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện với 4 nội dung chính là:
a) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite kết hợp nhiệt độ lên một số chỉ tiêu
sinh lý và tăng trưởng của cá basa.
b) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite kết hợp CO2 lên một số chỉ tiêu sinh
lý và tăng trưởng của cá basa.
2


c) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite lên hoạt tính của enzyme metHb
reductase và tiêu hao oxy (MO2) của cá basa.
d) Khảo sát các yếu tố môi trường trong ao ương cá basa

Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của luận án
1.4 Ý nghĩa của luận án
Nghiên cứu cung cấp và bổ sung thông tin về ảnh hưởng của các yếu tố
nitrite, nhiệt độ và CO2 lên các đặc điểm sinh lý và tăng trưởng của cá basa. Đặc
biệt đây là nghiên cứu đầu tiên trên loài này chứng minh được có sự điều hòa
làm tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase trong hồng cầu của cá. Kết quả
nghiên cứu là cơ sở khoa học góp phần đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố
nghiên cứu trong điều kiện biến đổi khí hậu lên ngành nuôi trồng thủy sản nói
chung và nghề nuôi cá basa nói riêng. Kết quả nghiên cứu giúp người nuôi nhận
biết các ảnh hưởng tiêu cực của nitrite và CO2 đến cá basa. Đây là cơ sở để
khuyến cáo người nuôi cần có biện pháp hạn chế sự tồn tại của các yếu tố này
trong hệ thống nuôi nhằm quản lý tốt sức khỏe của cá và góp phần phát triển
nghề nuôi thủy sản bền vững. Bên cạnh ý nghĩa khoa học và thực tiễn, kết quả

nghiên cứu cũng là nguồn tài liệu tham khảo quan trọng phục vụ cho giảng dạy
và các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến cá basa hoặc các nghiên cứu về ảnh
hưởng của các yếu tố nitrite, nhiệt độ và CO2 lên các đối tượng khác.

3


1.5 Điểm mới của luận án
Luận án đã xác định được nồng độ gây độc cấp tính (LC50-96 giờ) của
nitrite đối với cá basa ở hai mức nhiệt độ 27ºC và 33ºC lần lượt là 0,88 mM và
0,60 mM. Khi cho cá basa tiếp xúc với nitrite ở nồng độ dưới ngưỡng gây chết
kết quả là nồng độ 0,22 mM và 0,44 mM làm giảm số lượng hồng cầu, Hb và
Hct của cá basa sau 24 giờ và 48 giờ tiếp xúc, và phục hồi sau 7 ngày hoặc 14
ngày. Cá basa khi tiếp xúc với nồng độ 0,44 mM ở nhiệt độ 27ºC thì phần trăm
metHb tăng cao đến 34,8%, nồng độ nitrite huyết tương cao hơn 2,7 lần nồng
độ ngoài môi trường sau 48 giờ tiếp xúc, chỉ số này chưa phục hồi sau 14 ngày
thí nghiệm; metHb đạt giá trị thấp hơn khi tiếp xúc cùng nồng độ nitrite ở nhiệt
độ 33ºC. Luận án còn xác định được nitrite làm giảm tăng trưởng và tỷ lệ sống,
làm tăng FCR của cá basa khi tiếp xúc trong thời gian dài. Hoạt tính các men
tiêu hóa trong ruột và dạ dày của cá bị giảm và khả năng hô hấp bị ảnh hưởng
khi tiếp xúc với nitrite. Đây là những nguyên nhân làm giảm tăng trưởng khi cá
bị nhiễm độc nitrite. Nitrite còn làm giảm khả năng miễn dịch của cá thông qua
việc giảm hoạt tính của lysozyme và Ig sau 60 ngày tiếp xúc. Khi cá basa tiếp
xúc cùng nồng độ nitrite, ở môi trường nhiệt độ cao 33ºC, hoạt tính của các
enzyme tiêu hóa, lysozyme và Ig, các chỉ tiêu tăng trưởng đạt giá trị cao hơn ở
nhiệt độ 27ºC.
Kết quả luận án là nghiên cứu đầu tiên trên cá basa chứng minh có sự
điều hòa làm tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase trong hồng cầu. Hằng
số hoạt động của enzyme này tăng cao ở nhóm cá tiếp xúc với nitrite. Enzyme
này cũng hoạt động mạnh hơn khi nhiệt độ tăng, giá trị k khi tiếp xúc với nitrite

0,44 mM ở 27ºC đạt 0,017 phút-1 và ở 33ºC đạt 0,024 phút-1.
Ngoài ra, luận án đã xác định CO2 có ảnh hưởng đến khả năng điều hòa axít và ba-zơ, điều hòa ion của cá basa ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg. Khi tiếp
xúc lâu dài, CO2 làm giảm tăng trưởng và tăng FCR sau 60 ngày ở nồng độ 7,
14 và 21 mmHg. Tỷ lệ sống của cá basa chỉ giảm ở nồng độ CO2 cao nhất 21
mmHg. Quá trình điều hòa a-xít và ba-zơ của cá basa trong môi trường có CO2
giúp hạn chế sự hấp thu nitrite qua kênh Cl-/HCO3-. Luận án cũng cho thấy cấu
trúc mô mang cá bị tổn thương khi tiếp xúc với nitrite đơn, CO2 đơn hoặc sự kết
hợp của cả hai nhân tố này.

4


Chương 2:
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Sơ lược về cá basa (Pangasius bocourti)
Cá basa (Pangasius bocourti) thuộc giống Pangasius, phân bố rộng
ở Myanma, Java (Indonesia), Thái Lan, Campuchia và Việt Nam. Cá sống chủ
yếu ở những sông rộng, nước chảy mạnh (Mai Đình Yên, 1992). Cá có thể sống
ở thủy vực nước chảy và hồ lớn, ngưỡng nhiệt độ của cá khoảng 18-40°C, thích
hợp với nhiệt độ ấm (26-32°C) (Nguyễn Tuần, 2000). Cá basa là loài ăn tạp,
chúng sử dụng được nhiều nguồn thức ăn từ ngũ cốc và có khả năng sử dụng
carbohydrate cao trong thức ăn, tốc độ tăng trưởng tối đa đạt được khi sử dụng
nguồn tinh bột lên đến 30 g/kg/ngày, cao hơn so với cá tra (10 g/kg/ngày)
(Phuong, 1998; Hung et al., 2004). Tốc độ tăng trưởng của cá khá nhanh, cá
nuôi bè sau 1 năm đạt khối lượng trung bình 1 kg/con (Lê Như Xuân và ctv.,
2000).
Trong những năm trước đây cá basa và cá tra là hai loài cá da trơn được
nuôi nhiều ở vùng ĐBSCL, tập trung chủ yếu ở tỉnh An Giang và Đồng Tháp
với hình thức nuôi bè hoặc trong ao đất. Cá tra chủ yếu được nuôi trong ao với
sản lượng cao đạt 1.251 nghìn tấn năm 2017 (Tổng cục thống kê 2017). Trong

khi đó cá basa có sức chịu đựng kém hơn cá tra do cá chủ yếu hô hấp trong nước
nên thường được nuôi trong lồng, bè,… Trước đây nghề nuôi cá basa trong bè
đạt sản lượng đạt khá cao 13.000 tấn mỗi năm (Cacot, 1994). Theo Phuong
(1998) sản lượng cá basa thay đổi theo hình thức nuôi, với hình thức nuôi đơn
đạt 111-167 kg/m3 và nuôi ghép đạt 98,9-103 kg/m3. Sản lượng cá nuôi bè trung
bình đạt 119 kg/m3. Tuy nhiên, trong những năm gần đây diện tích nuôi cá basa
ngày càng bị thu hẹp do giá cá không ổn định và gặp khó khăn về thị trường
xuất khẩu, sản phẩm đầu ra của cá basa hiện nay tiêu thụ nội địa là chủ yếu (Sở
Nông Nghiệp và PTNT An Giang, 2014).
2.2 Tình hình biến đổi khí hậu hiện nay
Ngày nay quá trình công nghiệp hóa đã làm gia tăng lượng khí CO2 thải
vào môi trường, năm 2017 tổng lượng khí thải CO2 được ghi nhận ở mức cao
53,5 giga tấn, tăng 0,7 giga tấn so năm 2016. Điều này dẫn đến sự a-xít hóa đại
dương và làm giảm độ pH của nước gây tác động đến sự sinh trưởng, phát triển,
sự sống và sự đa dạng của các loài thủy sinh vật từ tảo đến cá. Bên cạnh đó, bề
mặt trái đất liên lục ấm lên trong ba thập kỷ qua kể từ năm 1850. Nhiệt độ trung
bình bề mặt trái đất và đại dương tăng 0,87°C (từ 0,75 đến 0,99°C) từ năm 2006
đến 2015 (IPCC, 2018). Ước tính sự nóng lên toàn cầu đang tăng ở mức 0,1°C
đến 0,3°C mỗi thập kỷ do lượng khí thải ra trong quá khứ và hiện tại. Nhiệt độ
5


cực đoan trên đất liền được dự đoán sẽ ấm hơn nhiệt độ trung bình bề mặt trái
đất khoảng 3°C-4°C. Số ngày nóng dự kiến sẽ gia tăng ở hầu hết các vùng, sự
gia tăng cao nhất là ở vùng nhiệt đới (IPCC, 2018). Tác động của biến đổi khí
hậu toàn cầu thông qua các hiện tượng như nhiệt độ tăng cao, sự xâm nhập mặn,
thay đổi hàm lượng oxy và tăng lượng CO2 hiện đang gây ra các ảnh hưởng
nghiêm trọng đến đời sống con người và sinh vật nói chung bao gồm cả động
vật thủy sản. Theo dự báo của mô hình thủy sản toàn cầu, sản lượng đánh bắt ở
các vùng biển hàng năm giảm 1,5 triệu tấn khi nhiệt độ tăng 1,5°C và giảm hơn

3 triệu tấn khi nhiệt độ tăng 2°C (IPCC, 2018). ĐBSCL được dự đoán là một
trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng bởi biến đổi khí hậu toàn cầu (IPCC,
2007), đây là vùng có sản lượng nuôi trồng thủy sản lớn nhất Việt Nam. Theo
Bộ Tài Nguyên và Môi Trường (2014) trong khoảng 50 năm qua nhiệt độ trung
bình năm ở Việt Nam tăng 0,5°C và lượng mưa có xu hướng giảm ở phía Bắc
và tăng ở phía Nam. Mức nhiệt độ trung bình hiện nay ở Việt Nam khoảng 27°C
(Gasparrini et al., 2017) và theo dự đoán của Hội đồng liên chính phủ về biến
đổi khí hậu (IPCC, 2014) nhiệt độ có thể tăng đến 33°C vào thế kỷ 21. Vì vậy
mức nhiệt độ 27°C và 33°C là hai mức nhiệt độ được chọn để tiến hành các thí
nghiệm về tác động của nhiệt độ đến các yếu tố khảo sát trong luận án này.
2.3. Nguồn gốc và ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, CO2 và nhiệt độ
lên sinh lý động vật thủy sản
2.3.1 Nitrite
a) Nguồn gốc của nitrite trong môi trường nuôi thủy sản
Nitrite là thành phần tự nhiên của các chu trình nitơ trong hệ sinh thái và
sự tồn tại nitrite trong ao nuôi là một nguy cơ tiềm ẩn cho tôm cá do nitrite gây
độc với tất cả các động vật thủy sản (Lewis and Morris, 1986). Sự hình thành
nitrite trong các ao nuôi thủy sản là do nitơ dư thừa được sản sinh ra từ các quá
trình phân hủy xác động thực vật, thức ăn thừa hoặc chất thải của sinh vật. Nitơ
dư thừa ở dạng ammonia (TAN, NH3 và NH4) sẽ được chuyển hóa thành nitrite
dưới điều kiện bình thường nhờ vào vi khuẩn Nitrosomonas sp. và nitrite được
chuyển thành nitrate nhờ vi khuẩn Nitrobacter sp. (Durborow et al., 1997).
Nitrate là một hợp chất không gây độc cho cá ở nồng độ thường gặp trong ao
(Chappell, 2008). Quá trình khử nitơ được thực hiện bởi các vi khuẩn kỵ khí,
khử nitrate thành nitơ với các sản phẩm trung gian là NO2-, NO và N2O.
Ammonia cũng có thể được thủy phân và hấp thu trong các ao nuôi nhờ việc sử
dụng trực tiếp của thực vật phù du (Chappell, 2008).

6

b) Cơ chế trao đổi và gây độc của nitrite đối với động vật thủy sản
nước ngọt
Nitrite có thể xâm nhập vào hệ thống tuần hoàn của cá thông qua mang.
Nitrite xâm nhập vào máu cá sẽ oxy hóa Hb trong tế bào hồng cầu và chuyển
đổi thành một hợp chất khác được gọi là metHb. MetHb không có khả năng vận
chuyển oxy như Hb, làm cá có thể bị ngạt mặc dù nồng độ oxy trong nước đầy
đủ. Biểu hiện của cá bị nhiễm độc nitrite thường quan sát thấy cá thở gấp, mang
hoạt động nhanh vì máu cá không lấy được oxy như bình thường (Chappell,
2008). Thông thường, nồng độ nitrite trong nước không bị ô nhiễm là rất thấp
(dưới 1 µM), nhưng sự mất cân bằng nitrate hoá và khử nitrate làm tăng nồng
độ của nitrite lên đến 1 mM hoặc cao hơn (Collins et al., 1975; Avnimelech et
al., 1986; Kamstra et al., 1996). Vì vậy, sự tăng nồng độ nitrite có thể gây ảnh
hưởng nghiêm trọng ở các môi trường có nhiều nitơ và hàm lượng oxy thấp
(Williams and Eddy, 1986).
Ngộ độc nitrite ở động vật có xương sống cũng như động vật thủy sản chủ
yếu liên quan đến sự hấp thu nitrite và nitrate qua thức ăn và nước uống; trong
ống tiêu hóa nitrate có thể bị khử thành nitrite, vấn đề thường được quan tâm là
sự hình thành metHb và các hợp chất chuyển hóa từ nitrite có khả năng gây đột
biến và gây ung thư như N-nitroso khi bị nhiễm độc nitrite (Kiese, 1974;
Hotchkiss et al., 1992). Động vật thủy sản sống trong môi trường nước nên có
nguy cơ bị ngộ độc nitrite nhiều hơn các động vật khác vì nitrite trong môi
trường nước có thể được hấp thu qua biểu mô của mang và tích lũy với nồng độ
cao trong các chất dịch cơ thể (Jensen, 2003).
Cơ chế của sự hấp thu nitrite tương tự như sự hấp thu các ion qua mang,
cơ chế này đã được mô tả trên cá nước ngọt bởi Evans et al. (1999) (Hình 2.1).

7

Hình 2.1: Cơ chế trao đổi ion qua mang cá nước ngọt (Nguồn: Evan et al,.
1999)
Quá trình hấp thu nitrite đối với động vật thủy sản nước ngọt do sự tương
đồng của NO2- và Cl- trong cơ chế trao đổi Cl-/HCO3-, do đó khi NO2- có mặt
trong môi trường nước thì một phần sự hấp thu Cl- sẽ chuyển sang hấp thu NO2(Jensen et al., 2000). Nitrite khi đi vào máu sẽ phản ứng với oxy-Hb, kết quả
của phản ứng này là nguyên tử Fe2+ của phân tử Hem sẽ bị oxy hoá (Fe2+ chuyển
sang Fe3+) tạo thành metHb, đồng thời nitrite cũng bị oxy hóa thành nitrate
(Phương trình 1), trong khi đó phân tử oxy-Hb sẽ bị khử tạo thành dạng Hb
không oxy (Hb(Fe2+)). Phản ứng của Hb bị khử oxy với nitrite sẽ tạo thành
metHb và nitrite oxide (NO). NO được hình thành từ phản ứng 2 sẽ kết hợp với
Hb(Fe2+) tạo thành dạng nitrosyl-Hb (HbNO) (Phương trình 3). Các phản ứng
này khá phức tạp và tạo thành các sản phẩm trung gian như H2O2, NO2,
ferrylhemoglobin và gốc tự do NO2 (Keszler et al., 2008). Quá trình trên được
khái quát thành các phản ứng sau (Kosaka and Tyuma, 1987; Jensen, 2009):
4 Hb(Fe2+)O2+ 4 NO2- + 4 H+ → 4 Hb(Fe3+) + 4 NO3-+ O2 + 2 H2O (1)
4 Hb(Fe2+) + NO2- + H + → 4 Hb(Fe3+) + NO + OH- (2)
Hb(Fe2+) + NO → Hb(Fe2+)NO (3)
Trong điều kiện bình thường, metHb vẫn hình thành với nồng độ thấp mặc
dù trong môi trường không có sự hiện diện của nitrite. MetHb không có khả
năng vận chuyển oxy và NO liên kết chặt chẽ với phân tử Hem trong hình thức
HbNO. Vì vậy, các hình thức của Hb trong trường hợp này đều góp phần làm
giảm khả năng vận chuyển oxy trong cá khi tiếp xúc với nitrite (Jensen, 2007).
8


Khi metHb được hình thành nhiều trong máu sẽ gây ra hiện tượng bệnh máu
nâu, đây là một bệnh phổ biến trên các loài cá nước ngọt khi cá tiếp xúc với
nitrite; bệnh gây chết rất nhanh làm thiệt hại lớn cho các ao nuôi thâm canh
(Boyd and Tucker, 1998). Cường độ nhiễm độc nitrite có thể được đánh giá bởi
màu sắc của máu cá. Những cá bị nhiễm độc mức độ nhẹ máu có màu nâu đỏ,

những cá bị nhiễm mức độ cao máu cá chuyển hoàn toàn sang màu nâu. Tỷ lệ
phần trăm của Hb trong máu cá bị chuyển sang metHb kết hợp với nồng độ oxy
hòa tan hiện diện trong nước sẽ quyết định số lượng cá sống sót hoặc ngạt thở
và chết. Ví dụ cá bị nhiễm độc nitrite trong ao có hàm lượng oxy hòa tan bằng
7 mg/L cá có thể sống sót, nhưng nếu trong ao với hàm lượng oxy hòa tan 2
mg/L có khả năng cá sẽ không tồn tại (Chappell, 2008).
c) Các nghiên cứu về ảnh hưởng của nitrite lên các chỉ tiêu sinh lý,
tăng trưởng và cấu trúc mô mang của động vật thủy sản (ĐVTS)
Ảnh hưởng của nitrite lên các chỉ tiêu sinh lý
Nitrite là yếu tố được quan tâm nhiều trong các ao nuôi do tính độc của
chúng có ảnh hưởng lớn đối với sức khỏe của động vật thủy sản. Nitrite không
chỉ gây những ảnh hưởng cấp tính tác động lên các yếu tố sinh lý của cá như
bệnh máu nâu, tác động đến quá trình điều hòa ion, hô hấp, bài tiết của cá
(Jensen, 1996; Lefevre et al., 2011) mà nitrite còn tích lũy vào cơ, gan, tim cá
gây các tổn thương trên các cơ quan nội tạng (Jensen and Hansen, 2011). Tương
tự những chất độc khác, giá trị LC50 cũng được dùng để đánh giá độ độc cấp
tính của nitrite trên cá. Thời gian để đánh giá độ độc cấp tính của nitrite cũng
tương tự như các chất độc khác là từ 24 giờ đến 96 giờ (Lewis and Morris,
1986). Aggergaard and Jensen (2001) kết luận thời gian từ 24 giờ đến 48 giờ
được xem là thời gian cần thiết để tích lũy nitrite tối đa trong cá. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy một số loài cá có khả năng chịu đựng nitrite khá cao như
cá lóc (Channa striata) hoặc African river pike (Hepsetus odoe) với giá trị LC5096 giờ lần lượt là 4,7 mM (Lefevre et al., 2012) và 3,04 mM (Ekwe et al., 2012).
Tuy nhiên, cũng có loài chịu đựng nitrite rất thấp như cá trê phi hoặc cá rô phi
với giá trị LC50-96 giờ tương ứng là 0,15 mM và 0,35 mM (Ekwe et al., 2012).
Hầu hết các nghiên cứu trước đây cho thấy khi cá tiếp xúc với nitrite gây
rối loạn các chức năng sinh lý, gây ra bệnh máu nâu; nitrite cũng tác động tới
quá trình điều hòa ion, hô hấp, nội tiết và bài tiết của sinh vật (Jensen, 1996;
Lefevre et al., 2011). Lefevre et al. (2011) nghiên cứu trên cá tra (P.
hypophthalmus) về ảnh hưởng của nitrite ở các nồng độ khác nhau lên các chỉ
tiêu sinh lý của cá và ghi nhận được (i) cá tra có khả năng chịu đựng nitrite cao

với giá trị LC50-96 giờ là 1,65 mM; (ii) nồng độ nitrite trong huyết tương tăng
9


cao nhất sau 1 ngày tiếp xúc nhưng không cao hơn nồng độ nitrite trong môi
trường và sau đó giá trị này giảm dần đến cuối thí nghiệm; (iii) nồng độ metHb,
HbNO và nitrate cũng đạt đỉnh điểm sau 1 ngày và sau đó giảm xuống; (iv) Hb
chức năng giảm thấp sau 1 ngày và tăng trở lại đến 7 ngày nhưng vẫn còn thấp
hơn so với đối chứng.
Ngoài ra, nitrite cũng gây ra các ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của sinh
vật. Lefevre et al. (2011) ghi nhận nồng độ nitrite cao là nguyên nhân làm giảm
tiêu hao oxy tối đa (maximum oxygen uptake (MO2max)) và tốc độ bơi lội tới
hạn (critical swimming speed (Ucrit)) của cá; tác giả cho rằng cá tra là loài hô
hấp khí trời nhưng cá có khả năng duy trì phạm vi hiếu khí (aerobic scope) và
hoạt động bơi lội mà không cần phải hô hấp trong không khí ngay khi phải đối
mặt với tình trạng oxy trong máu giảm do nitrite gây ra. Nghiên cứu của Tilak
et al. (2007) trên cá chép (Cyprinus carpio), cho thấy loài này tiếp xúc với
ammonia và nitrite ở các nồng độ gây chết có sự giảm tiêu thụ oxy ở cá sau 2
đến 12 giờ tiếp xúc.
Hilmy et al. (1987) cho rằng cá da trơn (Clarias lazera) ở cỡ 65 g và 166
g khi sống trong môi trường có nitrite, máu cá sẽ hình thành metHb và cá có
biểu hiện stress thông qua sự giảm hàm lượng protein trong huyết tương; độ độc
cấp tính (LC50-96 giờ) của cá là 28 mg/L (0,60 mM) đối với cá cỡ 65 g và 32
mg/L (0,69 mM) đối với cá cỡ 166 g; ngoài việc gây ra hiện tượng thiếu oxy
cho cá do tạo thành metHb thì nitrite còn làm giảm số lượng hồng cầu, hàm
lượng Hb cũng như hematocrit cả 2 cỡ cá. Theo Kroupova et al. (2008) cho cá
hồi (Oncorhynchus mykiss) tiếp xúc với nitrite ở các nồng độ khác nhau kết quả
là nồng độ glucose trong huyết tương của cá cũng tăng cao có ý nghĩa so với
đối chứng ngay cả khi cho cá tiếp xúc nồng độ nitrite thấp 0,01; 0,1; 0,6; 1 và 3
mg/L NO2-, qua đây cho thấy ngoài việc hạn chế khả năng vận chuyển oxy của

cá nitrite còn gây stress đối với cá thông qua hiện tượng gia tăng nồng độ
glucose trong huyết tương.
Cá nheo (Ictalurus punctatus) khi tiếp xúc với nitrite ở nồng độ 3 mg/L
(0,065 mM), ngoài các ảnh hưởng như làm tăng metHb, giảm áp suất riêng phần
của oxy trong máu, tăng nồng độ nitrite trong máu và gan, nitrite còn ảnh hưởng
đến quá trình chuyển hóa các chất độc trên gan, cụ thể là ngăn cản quá trình khử
các chất độc (phase I-II biotransformation); từ đó cho thấy sự hiện diện của
nitrite trong môi trường cũng có khả năng ảnh hưởng đến quá trình khử độc và
điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch của cá (Gonzalez et al.,
2000).

10


Khi bị nhiễm độc nitrite động vật thủy sản có thể tự giải độc bằng cách oxy
hoá nitrite thành dạng không độc là nitrate; sự giải độc nitrite một phần được
tiến hành ở gan, do các tế bào gan (hepatocyte) thực hiện, hoặc do hồng cầu oxy
hoá nitrite thành nitrate trong điều kiện có oxy, ngược lại trong điều kiện không
có oxy thì quá trình này không thực hiện được (Doblander and Lackner, 1997).
Cơ chế oxy hoá của oxy-Hb được thể hiện bằng phương trình sau:
4 Hb(Fe2+)O2+ 4 NO2- + 4 H+ → 4 Hb(Fe3+) + 4 NO3- + O2 + 2 H2O
Phương trình phản ứng trên cho thấy có sự hiện diện của metHb (dạng
Hb(Fe3+)), nhưng dạng này sẽ được chuyển thành Hb chức năng nhờ enzyme
metHb reductase có trong hồng cầu, mỗi phân tử Hb có thể tham gia quá trình
oxy hoá - khử nhiều lần và kết quả là làm giảm hàm lượng nitrite. Vì vậy, khả
năng khử độc nitrite của hồng cầu phụ thuộc vào sự hiện diện của enzyme
metHb reductase. Do đó cá có khả năng thích nghi khi sống trong môi trường
bị nhiễm nitrite và enzyme này có thể tăng lên khi cá tiếp xúc với môi trường
có nhiều nitrite trong thời gian dài (Doblander and Lackner, 1997). Khi cho cá
trở lại môi trường không có nitrite thì nồng độ nitrite trong máu cá và hàm lượng

metHb giảm xuống với tốc độ bằng hoặc nhỏ hơn quá trình tích luỹ nitrite vào
cơ thể (Eddy et al., 1983; Jensen et al., 1987; Knudsen and Jensen, 1997). Từ
đó, cho thấy cá có khả năng tự phục hồi khi bị nhiễm nitrite nhờ vào hoạt động
điều hòa tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase, nhưng vấn đề này trước
đây chưa được kiểm chứng ngay cả trên thế giới và ở Việt Nam. Hiện nay, đã
có công bố của Gam et al. (2017) về tốc độ hoạt động của enzyme metHb
reductase trên cá thát lát. Nhóm tác giả này cho rằng hằng số tốc độ k có khả
năng làm giảm metHb trong máu của cá thát lát và hằng số này tăng theo sự gia
tăng của nồng độ nitrite và thời gian thí nghiệm, giá trị k là 0,01 phút-1 ở nghiệm
thức đối chứng tăng lên 0,046 phút-1 sau 6 ngày ở nghiệm thức 2,5 mM nitrite.
Ảnh hưởng của nitrite lên tăng trưởng
Nitrite không chỉ gây tác động tiêu cực đến các chỉ tiêu sinh lý máu mà
còn là một độc tố gây kiềm hãm sự phát triển bình thường của ĐVTS. Nếu nitrite
tồn tại trong môi trường nước với nồng độ cao hơn ngưỡng chịu đựng của ĐVTS
sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tỉ lệ sống của sinh vật trong thời gian tương đối ngắn.
Nghiên cứu trên cá nheo Mỹ Ictalurus punctatus cho thấy tỷ lệ chết của cá nheo
Mỹ tăng lên khi tiếp xúc với nitrite ở các nồng độ 3,71; 3,8 và 4,78 mg/L NO2N (tương đương 0,27; 0,28 và 0,35 mM NO 2-). Tỷ lệ chết đáng kể xảy ra ở
nghiệm thức 29% LC50-96 giờ. Tốc độ tăng trưởng sau 31 ngày cho kết quả sự
phát triển của cá nheo Mỹ giảm khi tiếp xúc với nồng độ từ 1,60 mg/L NO2-N
(0,12 mM NO2-) trở lên (Colt et al., 1981). Nghiên cứu của Voslárová et al.
11


(2008) cho thấy những ảnh hưởng của việc tiếp xúc với nitrite ở nồng độ gây
chết 15-130 mg/L NO2- đến sự tăng trưởng của cá Danio rerio. Sau 28 ngày thí
nghiệm cho kết quả nồng độ 73 mg/L NO2- bắt đầu có ảnh hưởng đến tăng
trưởng của cá và tăng trưởng bị ức chế đáng kể nhất ở nồng độ 130 mg/L NO2.
Đối với cá chình Châu Âu (Anguilla anguilla) kích cỡ 24 g cho tiếp xúc với
nitrite ở các mức nồng độ: 0, 1, 5, 10 và 20 mg/L. Sau 77 ngày thí nghiệm, kết
quả cho thấy tất cả các nghiệm thức trên không ảnh hưởng đến tăng trưởng của

cá. Tuy nhiên, trước khi bố trí thí nghiệm, tác giả đã phân tích và đã tìm ra trong
huyết tương của cá có chứa một lượng nhỏ nitrite. Từ đó đưa ra kết luận, cá
chình có khả năng thích nghi với môi trường có nitrite (Kamstra et al.,1996).
Khi cá tiếp xúc với các nồng độ nitrite dưới ngưỡng gây chết có thể giảm
tăng trưởng, tổn thương một số cơ quan và hệ thống miễn dịch bị ức chế khiến
cá dễ mắc bệnh (Lewis và Morris, 1986). Cheng et al. (2004) cho rằng nitrite ở
nồng độ thấp 0,96 mg/L làm suy yếu hệ miễn dịch của bào ngư Haliotis
diversicolor như giảm hoạt động thực bào và hiệu quả đào thải vi khuẩn
(clearance efficiency). Phân tích miễn dịch trên cá Sparus sarba cho thấy lượng
HSP70 (heat shock protein 70) tăng ở mang, thận và gan khi tiếp xúc với nitrite
(Deane and Woo, 2007). HSP70 có vai trò quan trọng trong đáp ứng stress của
cá, vai trò của HSP70 trong quá trình stress có liên quan đến chức năng bảo vệ
tế bào trong việc ngăn ngừa và sửa chữa các protein bị tổn thương (Ananthan et
al., 1986; Geething and Sambrook, 1992).
Ảnh hưởng của nitrite lên cấu trúc mô mang
Ngoài các ảnh hưởng lên sinh lý và tăng trưởng, quan sát mô học cho thấy
nitrite còn gây tổn thương các lá mang sơ cấp và thứ cấp của cá. Nghiên cứu
của Saoud et al. (2014) trên cá Siganus rivulatus cho thấy khi tiếp xúc với nitrite
ở các nồng độ từ 10 đến 50 mg/L NO2-N mang cá xuất hiện các biến dạng và
tổn thương như các lá mang thứ cấp không đồng đều, có hiện tượng chảy ra
(fusion) và tăng sinh (hyperplasia); xuất hiện chứng phình động mạch và tăng
sinh của các tế bào biểu mô; ở nồng độ tiếp xúc cao 50 mg/L NO2-N các sợi
mang bị tiêu giảm và mất hoàn toàn cấu trúc. Tương tự, đối với cá tầm khi tiếp
xúc với nitrite ở nồng độ 9,3 mM NO2-N cũng cho kết quả có sự thay đổi cấu
trúc mô học của các lá mang sơ cấp và thứ cấp; hiện tượng phổ biến nhất là sự
phình to của các tế bào biểu mô, tế bào nhầy, tế bào chloride; có chứng phình
động mạch ở lá mang thứ cấp, một số biểu mô bị hoại tử (Gisbert et al., 2004).

12