Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi khuẩn probiotics
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.87 MB, 67 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------------o0o-----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG
MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI
KHUẨN PROBIOTICS
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã ngành:
111
GVHD: TS. NGUYỄN THỊ NGỌC TĨNH
KS. PHẠM MINH NHỰT
SVTH: NGUYỄN VĂN THỊNH
Lớp:
05DSH
MSSV: 105111060
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KTCN TPHCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
------------------------
KHOA: Môi Trường và CNSH
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ MƠN: Cơng nghệ sinh học
HỌ VÀ TÊN: ..................................................................
MSSV:...............................
NGÀNH: ............................................................................
LỚP: ................................
1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Ngày bàn giao Đồ án tốt nghiệp
..............................................................................................................................................................
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:.......................................................................................
5. Họ tên người hướng dẫn
Phần hướng dẫn
1/ ………………………………
...........................................................................
2/ ………………………………
...........................................................................
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ mơn.
Ngày …… tháng……..năm 2009
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
( Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ): ......................................................
Đơn vị:.........................................................................................
Ngày bảo vệ: ..............................................................................
Điểm tổng kết:............................................................................
ii
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: .................................................
(Ký và ghi rõ họ tên)
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Điểm bằng số _______________ Điểm bằng chữ _________________
TP.HCM, ngày ….. tháng…….năm 2009
(GV hướng dẫn ký và ghi rõ họ tên)
iii
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến q thầy cơ trường ĐH Kỹ Thuật Cơng
Nghệ, đặc biệt là thầy cô Khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học đã cố gắng sắp
xếp và tạo điều kiện cho em được thực tập và làm đề tài tốt nghiệp ở Trung tâm
Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ.
Em xin cảm ơn TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh đã luôn quan tâm và đóng góp ý
kiến trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Em xin cảm ơn KS. Phạm Minh Nhựt đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em
rất nhiều trước và trong suốt quá trình thực tập.
Xin cảm ơn KS. Hoàng Thanh Lịch đã rất thân thiện và nhiệt tình giúp em hồn
thành tốt cơng việc của mình.
Em xin chân thành cảm ơn ban Giám Đốc Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản
Nam bộ đã đồng ý cho em vào thực hiện đề tài và đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho
chúng em trong suốt quá trình này.
Một lần nữa em xin kính chúc q thầy cơ cùng anh chị luôn dồi dào sức khỏe
và hạnh phúc để tiếp tục hướng dẫn những thế hệ sau tốt hơn và ngày càng cảm thấy
yêu và nhiệt huyết hơn với nghề.
iv
MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa................................................................................................................i
Nhiệm vụ của đồ án..............................................................................................ii
Nhận xét của giáo viên.........................................................................................iii
Lời cảm ơn...........................................................................................................iv
Mục lục.................................................................................................................v
Danh sách các bảng..............................................................................................ix
Danh sách các hình................................................................................................x
Danh sách các từ viết tắt.......................................................................................xi
Chương 1: MỞ ĐẦU.............................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài.........................................................................................2
1.3. Nội dung đề tài...............................................................................................2
1.4. Giới hạn đề tài................................................................................................2
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………….3
2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản...........3
2.1.1. Các yếu tố thủy lý.............................................................................3
2.1.1.1. Nhiệt độ..............................................................................3
2.1.1.2. Màu sắc nước......................................................................4
2.1.1.3. Độ trong..............................................................................4
2.1.1.4. Mùi nước............................................................................5
2.1.1.5. Vị nước...............................................................................5
2.1.2. Các yếu tố thủy hóa..........................................................................5
2.1.2.1. Chỉ số pH............................................................................5
2.1.2.2. Độ mặn...............................................................................7
2.1.2.3. Độ kiềm..............................................................................7
2.1.2.4. Độ cứng..............................................................................8
2.1.2.5. Sắt.......................................................................................9
2.1.2.6. Ammonia (NH3 và NH4+)....................................................9
2.1.2.7. Nitrite (NO2-)....................................................................10
v
2.1.2.8. Nitrate (NO3-)....................................................................10
2.1.2.9. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO)......................................11
2.1.2.10. Nhu cầu oxy hóa học (COD)...........................................11
2.1.2.11. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)..........................................11
2.1.3. Các chỉ tiêu sinh học..................................................................................12
2.1.3.1. Vi khuẩn (Bacteria)...........................................................12
2.1.3.2. Virus.................................................................................13
2.1.3.3. Vi tảo (microalgae)...........................................................13
2.2. Tổng quan về probiotics...............................................................................14
2.2.1. Khái niệm probiotics......................................................................14
2.2.2. Thành phần probiotics....................................................................15
2.2.2.1. Vi khuẩn gram dương.......................................................15
2.2.2.2. Vi khuẩn gram âm.............................................................15
2.2.2.3. Bacteriophages..................................................................16
2.2.2.4. Nấm men..........................................................................16
2.2.2.5. Vi nấm..............................................................................16
2.2.3. Tác dụng của probiotics..................................................................16
2.2.3.1. Trong bảo vệ môi trường..................................................17
2.2.3.2. Trong chăn nuôi................................................................17
2.2.3.3. Trồng trọt..........................................................................19
2.2.3.4. Cơ chế hoạt động của probiotics trong nuôi trồng thủy sản19
2.2.5. Tình hình sử dụng chế phẩm probiotics ở Việt Nam.......................20
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................22
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu.................................................................22
3.2. Nội dung thực hiện.......................................................................................22
3.3. Vật liệu.........................................................................................................22
3.3.1 Hệ thống bể ương ấu trùng cá chẽm.................................................22
3.3.1.1. Vật liệu..............................................................................22
3.3.1.2. Mô tả.................................................................................23
3.3.2 Hệ thống môi trường........................................................................23
3.3.2.1. Vật liệu..............................................................................23
vi
3.3.2.2. Mơ tả.................................................................................23
3.3.3 Các yếu tố thủy hóa.........................................................................23
3.3.3.1. Nhiệt độ............................................................................23
3.3.3.2. pH.....................................................................................23
3.3.3.3. NH3-N...............................................................................23
3.3.3.4. NO2-N...............................................................................24
3.3.3.5. COD..................................................................................24
3.4. Bố trí thí nghiệm...........................................................................................24
3.4.1 Bố trí thí nghiệm theo dõi các chỉ tiêu mơi trường trong hệ thống ương
cá chẽm................................................................................................................ 24
3.4.2. Bố trí thí nghiệm hệ thống mơi trường............................................25
3.5. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................26
3.5.1. Quy trình nhân sinh khối vi khuẩn và bổ sung vi khuẩn.................26
3.5.1.1. Nhân sinh khối vi khuẩn...................................................26
3.5.1.2. Bổ sung vi khuẩn vào các nghiệm thức.............................26
3.5.2. Đo các chỉ tiêu thủy hóa..................................................................26
3.5.2.1. Đo pH...............................................................................28
3.5.2.2. Đo nhiệt độ.......................................................................28
3.5.2.3. Đo NH3-N.........................................................................28
3.5.2.4. Đo NO2-N.........................................................................29
3.5.2.5. Đo COD............................................................................29
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...........................................................30
4.1 Kết quả thủy hóa tại các bể ương ấu trùng.....................................................30
4.1.1 Nhiệt độ...........................................................................................30
4.1.2 pH....................................................................................................31
4.1.3 NH3-N..............................................................................................33
4.1.4 NO2-N..............................................................................................34
4.2 Kết quả thủy hóa tại các bể mơi trường.........................................................36
4.2.1 Nhiệt độ...........................................................................................36
4.2.2 pH....................................................................................................36
3.2.3 NH3-N..............................................................................................37
vii
3.2.4 NO2-N..............................................................................................38
3.2.5 COD ................................................................................................39
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................41
5.1. Kết luận........................................................................................................41
5.2. Kiến nghị......................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................42
PHỤ LỤC
viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Các chủng vi khuẩn sử dụng trong thí nghiệm
ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 3.1: Bố trí thí nghiệm hệ thống ương ấu trùng cá chẽm
Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm hệ thống mơi trường
Hình 4.1 – Sự biến thiên nhiệt độ theo ngày
Hình 4.2 – Sự biến thiên pH theo ngày
Hình 4.3 – Sự biến thiên hàm lượng NH3-N theo tuần
Hình 4.4 – Sự biến thiên hàm lượng NO2-N theo tuần
Hình 4.5 – Sự biến thiên nhiệt độ theo ngày
Hình 4.6 – Sự biến thiên pH theo ngày
Hình 4.7 – Sự biến thiên hàm lượng NH3-N theo tuần
Hình 4.8 – Sự biến thiên hàm lượng NO2-N theo tuần
Hình 4.9 – Sự biến thiên hàm lượng COD theo tuần
x
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
OD: Oxygen Demand
BOD: Biochemical Oxygen Demand
COD: Chemical Oxygen Demand
xi
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay nuôi trồng thủy sản được coi là ngành kinh tế mũi nhọn, trong đó
khu vực Nam bộ có lợi thế đặc biệt do có vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên rất thuận
lợi cho nuôi trồng thủy sản. Nhận thức được tầm quan trọng đó, việc định hướng và
đề ra chiến lược phát triển bền vững và lâu dài cho ngành nuôi trồng thủy sản là rất
quan trọng.
Trong nuôi trồng thủy sản, việc quản lý môi trường nước ương nuôi được
xem là khâu khá quan trọng, có thể nói đây là khâu chính yếu quyết định sự thành
cơng hay thất bại của q trình ni. Ngồi các yếu tố thủy hóa đánh giá chất lượng
nước ương ni, vi khuẩn hiện diện trong nước ương nuôi cũng được xem là nguyên
nhân chính ảnh hưởng đến tỉ lệ sống và sự tăng trưởng của đối tượng ni trồng thủy
sản. Sự sống sót, sinh trưởng và sinh sản của tôm, cá nuôi phụ thuộc rất nhiều vào
các yếu tố mơi trường. Do đó, để tăng năng suất, nâng cao sản lượng của tôm, cá
nuôi, con người cần phải can thiệp, quản lý duy trì và nâng cao chất lượng nước
trong q trình ni thủy sản.
Điều kiện khí hậu ở Việt Nam rất đa dạng, đòi hỏi việc áp dụng kĩ thuật và cải
thiện môi trường theo từng vùng phải được tuân thủ triệt để và nghiêm túc. Do sự
khác biệt về kỹ thuật ni và khí hậu nên tác động thủy hóa và sự ô nhiễm môi
trường nước bởi những tác nhân vi sinh vật cũng khác nhau. Phần lớn các bệnh trên
thủy sản có ngun nhân chính là do thức ăn và do sự ô nhiễm môi trường sống của
thủy sản.
Từ lâu, người dân đã biết sử dụng các hóa chất tổng hợp để hạn chế sự ô
nhiễm nguồn nước ương nuôi hoặc sử dụng thuốc kháng sinh để khống chế sự hiện
diện của vi khuẩn trong ni trồng thủy sản. Ngồi những lợi ích trên, việc sử dụng
kháng sinh dễ tạo nên các chủng vi khuẩn bị kháng thuốc và chúng sẽ xuất hiện ngày
càng nhiều hơn nếu ta sử dụng hóa chất trị bệnh vào trong việc phịng bệnh trong
ni thủy sản. Nghiêm trọng hơn là sự tồn dư của những hóa chất, thuốc kháng sinh
khơng được cấp phép sử dụng trong nuôi trồng thủy sản.
1
Từ thực tế trên, một giải pháp có thể chấp nhận được là sử dụng các chế phẩm
probiotics để hạn chế sự phát triển của mầm bệnh và cải thiện chất lượng nước mơi
trương ương ni. Nhiều nhóm vi sinh vật đã được ứng dụng trong nuôi trồng thủy
sản nhằm nâng cao tỷ lệ sống và cải thiện chất lượng mơi trường do chúng có khả
năng chịu mặn, chịu kiềm, chịu acid, tổng hợp được các chất hữu cơ có khả năng
phân hủy, tác dụng tiêu diệt vi khuẩn. Nhờ đó, tơm cá có khả năng miễn dịch tốt,
tăng trưởng nhanh và cho hiệu quả kinh tế cao.
Việc ứng dụng probiotics đã được các nước trên thế giới tiến hành khá rộng
rãi, tuy nhiên ở Việt Nam, ứng dụng probiotics trong nhiều lĩnh vực nói chung và
trong lĩnh vực thủy sản nói riêng hiện vẫn chưa được quan tâm và đầu tư đúng mức.
Từ tình hình thực tế nói trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá
khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi khuẩn
probiotics”. Đề tài được thực hiện tại Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu, đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước ương
nuôi của một số chủng vi sinh vật probiotics thông qua bổ sung vi khuẩn trực tiếp
vào môi trường nuôi.
1.3. Nội dung đề tài
Tiến hành bố trí hệ thống thí nghiệm.
Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi
khuẩn.
1.4. Giới hạn đề tài
Chỉ tiến hành khảo sát các chỉ tiêu: nhiệt độ, pH, NH3-N, NO2-N, COD.
Chỉ tiến hành thực hiện khảo sát khả năng cải thiện chất lượng nước của 3
chủng vi khuẩn probiotics.
2
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản
Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra những chỉ tiêu về chất lượng
nước như sau:
-
Các chỉ tiêu vật lý cơ bản (các yếu tố thủy lý) như: nhiệt độ nước, màu nước,
độ trong, mùi nước, vị nước.
-
Các chỉ tiêu hóa học của nước (các yếu tố thủy hóa) như: pH, độ mặn, độ
kiềm, độ cứng, sắt, ammonia, nitrite, nitrate…
-
Các chỉ tiêu sinh học: vi khuẩn, virus, vi tảo.
2.1.1. Các yếu tố thủy lý:
2.1.1.1. Nhiệt độ
-
Nhiệt độ là đại lượng biểu thị trạng thái nhiệt của nước.
-
Nguồn cung cấp nhiệt cho ao nuôi bao gồm: năng lượng mặt trời, sự tỏa nhiệt
từ trái đất, các phản ứng hóa học và từ sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước và
nền đáy ao.
-
Rowland (1986) cho rằng khoảng nhiệt độ thích hợp cho sống sót và sinh sản
của các lồi tôm, cá nuôi là tương đối rộng, nhưng khoảng nhiệt độ cho tăng trưởng
cực đại thì rất hẹp.
-
Ví dụ: dải nhiệt độ giới hạn cho tôm sú từ 12 - 37.5 0C, nhưng khoảng nhiệt độ
thích hợp cho tăng trưởng của nó chỉ từ 25 – 300C.
-
Nhiệt độ ảnh hưởng đến các q trình sinh học và hóa học của sinh vật. Tốc
độ các phản ứng hóa học và sinh học sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 10 0C và
hoạt động trao đổi chất của động vật thủy sinh cũng tăng theo sự tăng nhiệt độ. Đồng
thời chúng cũng sử dụng oxygen tăng thêm 2 lần.
-
Nhiệt độ là một yếu tố điều chỉnh năng suất vật nuôi trong ao. Khi nhiệt độ
tăng trong khoảng thích hợp thì tốc độ tiêu hóa thức ăn của tơm, cá tăng lên rất mạnh
và hệ số tác dụng hữu ích của thức ăn cũng tăng lên một cách tương ứng.
-
Ví dụ: đối với cá chép, thang nhiệt độ cá thích ăn là: 12-33 0C, tối ưu là: 23-
290C (quản lý chất lượng nước trong ni trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung).
-
Nhiệt độ còn ảnh hưởng tới khả năng gây bệnh của mầm bệnh.
3
-
Ví dụ: bệnh gây ra do nhóm vi khuẩn Aeromonas spp., khi nhiệt độ nước 40C
thì chỉ có 14% cá bị chết, nhưng khi nhiệt độ tăng lên 210C thì có 100% cá mắc bệnh
bị chết.
2.1.1.2. Màu sắc nước
-
Nước nguyên chất là chất lỏng không màu nhưng nước trong ao ni thường
mang các màu rất khác nhau. Sự hình thành của màu nước do sự kết hợp của 3 yếu
tố: ánh sáng, các vật thể trong nước và hệ thống tiếp thu màu.
-
Sự cấu thành của màu nước là hiện tượng hội tụ của 3 yếu tố:
• Ánh sáng.
• Các vật thể trong nước.
• Hệ thống tiếp thu màu (mắt).
-
Việc xác định màu nước được mô tả về sắc thái và cường độ màu bằng lời
chứ không thể bằng con số định lượng.
2.1.1.3. Độ trong
-
Nước tinh khiết là chất lỏng trong suốt nhưng nước trong các ao ni thì ln
có một giá trị nhất định của độ trong. Khi độ trong của nước thấp gọi là nước bị đục.
-
Độ trong của nước ở các ao nuôi chủ yếu phụ thuộc vào số lượng và đặc tính
của khối chất cái (seston) trong nước, đó là tập hợp những sinh vật sống trong tầng
nước và vật thể lơ lửng trong nước.
-
Thành phần của seston:
• Chất bẩn vơ cơ.
• Mùn bã hữu cơ.
• Sinh vật phù du (kể cả động vật và thực vật phù du).
-
Độ trong là một chỉ tiêu đơn giản, dễ xác định, thơng qua chỉ tiêu này ni có
thể đánh giá được tình trạng ao ni mà có biện pháp xử lý thích đáng.
-
Độ đục gây ra bởi các phần tử phù sa (đất sét và bùn) gọi là độ đục vô cơ, làm
giảm khả năng truyền ánh sáng vào ao ni. Khi độ đục vơ cơ cao thì cá, tơm khó hơ
hấp, cường độ bắt mồi giảm.
-
Cịn nếu độ đục của nước do sinh vật phù du gây nên thì khi đó giá trị của độ
trong sẽ trở thành chỉ số năng suất.
-
Tuy nhiên, nước đục khơng có nghĩa là nước ô nhiễm.
4
2.1.1.4. Mùi nước
-
Nước tinh khiết khơng có mùi, mùi của nước tự nhiên được tạo nên bởi các
chất có trong nước và có khả năng bay hơi được. Và khi những chất bay hơi này tiếp
xúc với mũi thì ta cảm nhận được mùi.
-
Các chất gây ra mùi trong nước có thể chia ra thành 3 nhóm:
•
Các chất gây mùi có nguồn gốc vơ cơ: mùi clo (do q trình khử clo), mùi
trứng thối (do nhiều khí H2S).
• Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ: trong chất thải cơng nghiệp, dầu mỡ,
thuốc bảo vệ thực vật..
• Các chất gây mùi từ các q trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong
tảo: mùi tanh hơi (do có vi khuẩn phát triển), mùi bùn (do tảo lục phát triển),
mùi tanh cá (do tảo lam phát triển).
-
Mùi được xem là một tín hiệu, một chỉ tiêu cho biết mức độ nhiễm bẩn của
nguồn nước. Các thuật ngữ thường dùng là: không mùi, thoang thoảng, rõ rệt và
nặng mùi.
2.1.1.5. Vị nước
-
Nước tinh khiết khơng có vị, vị của nước phụ thuộc vào nồng độ các chất
khoáng và các chất tan trong đó quyết định.
-
Căn cứ vào vị của nước có thể biết được mức độ và đặc điểm hòa tan của
muối trong nước:
• Vị mặn: do muối NaCl hịa tan > 500mg/l.
• Vị nhạt: do nhiều khí CO2 hịa tan.
• Vị chua: do muối Al và Fe gây ra.
• Vị chát: do Na3CO3, MgSO4 và MgCl2 gây ra.
• Vị đắng: do hàm lượng Mg2+>1 g/l.
-
Các chất gây ra vị trong nước là ảnh hưởng đến giá trị thương phẩm của đặc
sản thủy sản vì chúng làm cho tơm, cá có vị khơng ngon.
-
Tiêu chuẩn về thành phần và tính chất nước ni trồng thủy sản là khơng có
màu, mùi và vị lạ.
2.1.2. Các yếu tố thủy hóa
2.1.2.1. Chỉ số pH
5
-
Yếu tố pH có ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường, tác động đến đời sống
thủy sinh vật, liên quan trực tiếp đến quá trình trao đổi chất, sự trao đổi nước và
muối giữa cơ thể và môi trường. Vì thế, pH là một yếu tố quyết định giới hạn sự
phân bố thủy sinh vật đối với môi trường sống, ảnh hưởng đến q trình phát triển
phơi, các q trình dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản.
-
Nước biển thường có độ pH = 8.2, pH của hầu hết các ao nuôi nước ngọt là từ
6-9 và biến động trong ngày, pH ao nuôi nước lợ, nước mặn từ 8-9 và ít biến động
trong ngày. Thơng thường pH trong khoảng từ 6-9 là an toàn cho động vật thủy sản,
nếu pH<6 gây chậm lớn, pH<4 hoặc pH>11 có thể gây chết một số lồi động vật
thủy sản.
-
Trong mơi trường nước, khi động thực vật thủy sinh hơ hấp nhiều, khí CO 2
thải ra làm cho pH giảm xuống. Còn khi quá trình quang hợp của tảo xảy ra mạnh,
tiêu thụ nhiều khí CO2 thì giá trị pH lại tăng lên.
-
Ngồi ra, các chất thải hữu cơ tích tụ lại trong ao cũng là một yếu tố gián tiếp
ảnh hưởng đến giá trị pH của nước. Khi các hợp chất hữu cơ đó bị phân hủy, hàm
lượng CO2 tăng lên làm cho pH giảm xuống.
-
Ảnh hưởng trực tiếp mang tính chất sinh lý của pH đối với cá, tôm nuôi là
duy trì sự cân bằng pH trong máu. Khi pH giảm xuống thấp (pH < 5) sẽ làm giảm
khả năng vận chuyển oxy của hemoglobin, làm cho mang tiết ra nhiều chất nhày, da
và phần ngoài cơ thể tiết ra nhiều nhớt, một số vùng da trở nên đỏ, đồng thời làm
giảm khả năng đề kháng của cá, tôm đối với mầm bệnh, nhất là bệnh do vi khuẩn.
Còn khi pH tăng quá cao (pH > 9) sẽ làm cho tế bào ở mang và các mô của tôm bị
phá hủy.
-
Tuy nhiên, trong ao ni thủy sản, rất ít khi pH < 5 và pH > 9. Do đó, những
ảnh hưởng trực tiếp do pH quá cao hay quá thấp như trên rất ít xảy ra và khơng đáng
kể bằng ảnh hưởng gián tiếp của pH:
• Trong những ao ni có độ kiềm thấp, pH không đủ thấp để gây hại đến tơm,
cá nhưng nó đủ thấp để thiếu oxy cho tảo quang hợp.
•
Những ao ni mà hàm lượng ammonia cao, pH cao sẽ làm tăng độc tính của
NH3 đối với cá, tôm nuôi.
6
-
Nếu cá, tôm được chuyển từ vùng nước này đến vùng nước khác có sự sai
khác lớn về pH thì chúng sẽ bị sốc pH và chết.
2.1.2.2. Độ mặn
-
Theo R.A.Cox thì độ mặn là hàm lượng tổng cộng của các chất rắn vơ cơ hịa
tan (tính theo gam, trong điều kiện chân khơng) có trong 1kg nước biển (cũng trong
điều kiện chân không) ở điều kiện tấc cả cacbonat CO 3-2 chuyển sang oxit, số đương
lượng của Br- và I- được thay thế bằng số đương lượng ion Cl -, tấc cả các chất hữu cơ
bị oxy hóa, phần bã được sấy khô ở 4800C đến trọng lượng không đổi gọi là độ mặn.
-
Vì độ mặn tính theo gam các chất hòa tan trong 1kg nước biển nên độ mặn
được kí hiệu là S0/00.
-
Việc đo độ mặn trực tiếp bằng những phương pháp hóa học rất khó khăn nên
người ta chọn ion Cl- làm thành phần định tính cơ bản để tính tốn độ mặn của nước
biển. Bởi vì trong nước biển ion Cl - có tính điển hình nhất và là cấu tử có tính bảo
thủ nhất.
• Nó có tính điển hình nhất vì nước biển có độ mặn 35% 0, nghĩa là trong 1kg
nước biển có 35g chất tan thì ion Cl- đã chiếm tới 18.98g.
• Tính bảo thủ thể hiện ở chỗ: dù trong những vùng biển có độ mặn khác nhau,
ion Cl- bao giờ cũng chiếm tỷ lệ 55.04% trong tổng số các ion tạo muối trong
nước biển, không bao giờ thay đổi.
-
Căn cứ vào độ mặn, năm 1934, Zernop đã phân chia giới hạn các loại nước tự
nhiên như sau:
• Nước ngọt: S%0 = 0.2 – 0.5%0
• Nước lợ: S%0 = 0.5 – 16%0
• Nước mặn: S%0 = 16 - 47%0
• Nước quá mặn: S%0 > 47%0
-
Độ mặn ảnh hưởng trực tiếp đến việc điều hòa áp suất thẩm thấu của thủy
sinh vật, các thay đổi độ mặn vượt ra ngồi giới hạn thích ứng của cá, tôm nuôi đều
gây ra sốc và làm giảm khả năng kháng bệnh của tôm, cá nuôi.
2.1.2.3. Độ kiềm
-
Độ kiềm của nước tự nhiên được quy ước bởi sự có mặt của các ion kiềm và
kiềm thổ Na+, K+, Ca+2, Mg+2 có ở trong nước, kết hợp với các acid yếu, trước hết là
7
acid carbonic H2CO3. Do đó, độ kiềm là chỉ số các dạng chủ yếu của các ion HCO3và CO3-2 trong nước.
-
Độ kiềm giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì hệ đệm của mơi trường
nước, đây được xem là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng để duy trì sự biến
động thấp nhất của pH nước ao nuôi, hạn chế tác hại của những chất độc sẵn có
trong mơi trường nước, nhằm ngăn chặn những sốc bất lợi cho tôm, cá nuôi.
-
Đối với nước ngọt độ kiềm thường dưới 40mg CaCO 3/l và đối với vùng nước
lợ, nước mặn thì độ kiềm ở những giá trị lớn hơn 80mg CaCO 3 được xem là thích
hợp (Nguyễn Đình Trung, 2004).
-
Những nguyên nhân làm giảm độ kiềm trong các ao ni là:
• Đất ao bị phèn.
• Lượng nước mưa trong ao nhiều vào mùa mưa.
• Trong ao ni có nhiều ốc.
-
Khi độ kiềm giảm, bón vơi CaCO3 và CaMg(CO3)2 được xem là biện pháp
hữu hiệu để duy trì và làm tăng độ kiềm trong nước ương nuôi.
-
Bartchi (1954) đã xác định rằng độc tính của CuSO 4 lên tảo giảm với sự gia
tăng của pH và độ kiềm. Khi nước có độ kiềm nhỏ hơn 50mg CaCO 3/l thì nồng độ
CuSO4 dùng để diệt tảo là 0.5-1.0mg/l; khi nước có độ kiềm lớn hơn 50mg CaCO 3/l
thì CuSO4 được dùng ở nồng độ 2.0mg/l (Quản lý chất lượng nước trong ni trồng
thủy sản, Nguyễn Đình Trung, 2004).
-
Kleinholz (1990) đề nghị xác định lượng CuSO4 cần sử dụng theo công thức:
Lượng CuSO4 (mg/l) = độ kiềm (mg CaCO3/l)/100
(quản lý chất lượng nước trong ni trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung)
2.1.2.4. Độ cứng
-
Độ cứng của nước được quy ước bởi hàm lượng của các ion Ca +2 và Mg+2 liên
kết với tất cả các acid mạnh cũng như acid yếu ở trong nước.
-
Người ta chia độ cứng ra làm 2 loại:
•
Độ cứng do các ion Ca+2 và Mg+2 trong các muối cacbonnat gây ra là độ cứng
tạm thời, vì chúng dễ bị loại ra khỏi nước bằng cách đun nóng:
t0
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
8
t0
Mg(HCO3) = MgCO3 + CO2 + H2O
•
Độ cứng do những ion Ca+2 và Mg+2 trong các muối clorua và sunphat gây ra
là độ cứng vĩnh cửu, vì chúng rất khó loại bỏ khỏi nước.
-
Dựa vào độ cứng người ta chia nước ra làm 4 loại:
• Mềm: 0-75 ppm CaCO3
• Hơi cứng: 75-150 ppm CaCO3
• Cứng: 150-300 ppm CaCO3
• Rất cứng: trên 300 ppm CaCO3
-
Độ cứng của nước ương nuôi ảnh hưởng tới tơm, cá ni ở vai trị điều hịa áp
suất thẩm thấu, ảnh hưởng tới điều hòa lượng Ca2+ trong máu.
-
Bên cạnh đó, độ cứng cịn ảnh hưởng đến độc tính của một số hóa chất và
thuốc trừ sâu. Nước có hàm lượng ion Ca 2+ cao có khả năng làm giảm tính độc của
một số ion kim loại nặng và thuốc trừ sâu.
2.1.2.5. Sắt
-
Trong nước tự nhiên, sắt tồn tại dưới 2 dạng: Fe 2+ (ferrous) và Fe3+ (ferric).
Sắt Fe2+ gây độc cho cá, tơm ni vì q trình oxy hóa chúng thành Fe 3+ tiêu tốn rất
nhiều oxy môi trường và tạo thành Fe(OH) 3 bám trên mang cá làm cản trở hô hấp
của cá. Sắt Fe3+ thường không gây độc nhưng nếu hàm lượng của chúng quá cao
cũng ảnh hưởng đến tôm, cá nuôi.
-
Hàm lượng sắt trong nước biển rất thấp, chỉ khoảng vài phần trăm đến vài
phần mười ppm. Trong nước ngọt thì hàm lượng của chúng cao hơn, có khi lên đến
hàng chục ppm.
2.1.2.6. Ammonia (NH3 và NH4+)
-
Trong hệ thống nuôi thủy sản, ammonia được hình thành từ sản phẩm bài tiết
của vật ni, quá trình phân hủy protêin trong thức ăn thừa và xác chết thủy sinh vật
-
Ammonia hiện diện dưới 2 dạng: khơng ion hóa (NH 3) và ion hóa (NH4+),
trong đó dạng ion hóa (NH4+) được cho là ít độc đối với động vật thủy sản, NH 3 có
độc tính cao hơn NH4+ từ 300 đến 400 lần. Nồng độ gây chết của NH 3 đối với cá là
0.5-1.0mg/l (Quản lý chất lượng nước trong ni trồng thủy sản, Nguyễn Đình
Trung, 2004).
9
-
Tỉ lệ NH3/NH4+ phụ thuộc vào độ pH của nước, pH thấp thì hàm lượng NH 4+
cao hơn NH3. Khi đồng thời nhiệt độ tăng và pH cao thì độc tính của NH 3 tăng theo
gây rối loạn hơ hấp, phá vỡ sự cân bằng của tế bào làm cho thủy sinh vật hoạt động
mất thăng bằng và khả năng miễn dịch giảm. Tuy nhiên, nếu hàm lượng ammonia
quá thấp thì thủy sinh vật cũng chậm phát triển, nồng độ ammonia nhỏ hơn 0.02ppm
thì thủy sinh vật có thể phát triển dị hình. Ngưỡng cho phép trong ni trồng thủy
sản đối với ammonia tổng cộng (NH3 + NH4+) nhỏ hơn 0.5 mg/l (Vũ Thế Trụ, 1995).
-
Biện pháp hạn chế ammonia trong nước ương ni:
• Kiểm sốt lượng thức ăn vừa đủ cho cá, tơm. Có biện pháp khơng để thức ăn
thừa bị phân hủy ở đáy ao.
• Nếu hàm lượng NH3 quá cao cần phải tăng cường oxy hòa tan bằng quạt hay
sục khí liên tục, nếu khơng cải thiện được thì nên thay nước nếu có đủ điều
kiện.
• Nên duy trì sự phát triển của tảo trong ao ni, vì ao có tảo phát triển tốt sẽ
làm cho hàm lượng NH3 thấp.
2.1.2.7. Nitrite (NO2-)
-
Nitrite là sản phẩm chuyển hóa của ammonia (NH 4+) nhờ nhóm vi khuẩn tự
dưỡng Nitrosomonas.
-
Nitrite có độc đối với động vật thủy sản do nó cản trở sự vận chuyển oxy
trong máu, nitrite có độc tính cao đối với thủy sản nước ngọt. Tuy nhiên, trong nước
mặn động vật thủy sản có thể chịu được hàm lượng Nitrite cao gấp 50-100 lần so với
nước ngọt, do trong nước mặn ion chloride kết hợp với gốc nitrite làm giảm độc tính
của nó (Vũ Thế Trụ, 1995).
-
Schwedler (1985) đã xác định được rằng các yếu tố sau ảnh hưởng đến độc
tính của nitrite: pH, nồng độ ion Cl -, kích cỡ vật ni, tình trạng ni dưỡng, mức độ
nhiễm bẩn và nồng độ oxy hòa tan. Do đó rất khó để có thể đưa ra lời khuyến cáo về
nồng độ gây chết hoặc nồng độ an toàn của NO2- trong ao ni thủy sản.
2.1.2.8. Nitrate (NO3-)
-
Một nhóm vi khuẩn tự dưỡng khác là nitrobacter chuyển nitrite thành nitrate
với sự có mặt của oxy.
-
Nitrate khơng gây hại đối với thủy sinh vật.
10
-
Khi hàm lượng NO3- < 1mg/l thì tảo lam sẽ phát triển nhanh, NO3- > 2mg/l thì
tảo lục và tảo khuê sẽ phát triển mạnh.
-
Hàm lượng thích hợp của NO3- trong các ao nuôi tôm, cá là từ 2-3mg/l.
2.1.2.9. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO)
-
Oxy hòa tan là sản phẩm của q trình quang hợp, sự khuyếch tán oxy từ
khơng khí vào trong nước là nguồn cung cấp oxygen chủ yếu cho hoạt động sống
của sinh vật. Lượng oxygen bị tiêu thụ là do thủy sinh vật hô hấp, các quá trình trao
đổi chất và sự phân hủy hợp chất hữu cơ dư thừa trong thức ăn.
-
Trong hệ thống nuôi tuần hồn, lượng oxy hịa tan bị suy giảm nhanh chóng là
do sự tiêu thụ của thủy sản và quần đàn vi khuẩn. Trong hệ thống ni tuần hịan
này, lượng DO thấp luôn là vấn đề khá quan trọng, nếu lượng oxy hịa tan thấp hơn
3.8 mg/l thì hoạt động sống của sinh vật sẽ giảm, tôm cá sẽ giảm cường độ bắt mồi
và tăng cường độ hô hấp, nếu từ 2.5 đến 2.8 mg/l thì tơm cá sẽ nổi đầu, bơi chậm và
rất dễ bị nhiễm bệnh. Do đó nên kiểm sốt lượng oxy hịa tan trong nước từ 5 – 8
mg/l là tốt nhất, tuy nhiên nếu hàm lượng này cao q cũng khơng tốt vì sẽ gây ra
tình trạng bọt khí trong máu và xuất huyết vảy, cá di chuyển mất thăng bằng. Chỉ có
nước khơng bị ô nhiễm mới đầy đủ lượng oxy bão hòa đáp ứng cho nhu cầu của thủy
sản (Phạm Văn Tình, 2004).
2.1.2.10. Nhu cầu oxy hóa học (COD)
Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu
cơ trong nước thành CO2 và H2O.
Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để đặc trưng cho mức độ các chất hữu
cơ trong nước ô nhiễm (kể cả những chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và khó bị
phân hủy sinh học).
2.1.2.11. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)
-
Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá
trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước trong điều kiện hiếu khí.
Chất hữu cơ + O2
-
CO2 + H2O (vi sinh vật).
Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hòa tan trong nước.
11
-
Chỉ số BOD chỉ ra lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong phản ứng oxy hóa
các chất hữu cơ trong nước, chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả
năng phân hủy sinh học trong nước càng lớn.
-
Q trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra theo 2 giai đoạn:
• Giai đoạn 1: chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbuahydro, quá trình này kéo
dài khoảng 20 ngày ở 200C.
• Giai đoạn 2: oxy hóa các hợp chất nitơ, bắt đầu sau ngày thứ 10 nhưng cũng
có trường hợp bắt đầu vào ngày thứ năm.
-
Để xác định gần đúng nhu cầu oxy sinh hóa, cần phải đo sau 20 ngày, vì trên
thực tế tại thời điểm đó khoảng 98 – 99% lượng chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy
hóa. Nhưng đo như vậy tốn quá nhiều thời gian nên ta có thể đo gần đúng bằng cách
xác định BOD sau 5 ngày, vì tại thời điểm này có khoảng 70 – 80% các chất hữu cơ
bị oxy hóa, chỉ tiêu này được kí hiệu là BOD5.
2.1.3. Các chỉ tiêu sinh học
Để đánh giá chất lượng nước, sự có mặt của sinh vật trong nước được quan tâm
chủ yếu về 3 mặt: sinh vật làm sạch nước, sinh vật làm ô nhiễm nước và sinh vật làm
chỉ thị cho tình trạng nước. Bao gồm:
2.1.3.1. Vi khuẩn (Bacteria)
-
Là các lồi thực vật đơn bào, kích thước khoảng 0.5-5 µm, vi khuẩn có dạng
hình cầu, hình que hay hình xoắn, chúng có thể tồn tại ở dạng đơn lẻ, dạng cặp hoặc
liên kết thành mạch dài.
-
Phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được chia thành 2 nhóm chính:
• Vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic): là vi khuẩn sử dụng các chất hữu cơ làm
nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện q trình sinh tổng hợp.
• Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic): là những vi khuẩn có khả năng oxy hóa
chất vơ cơ để thu năng lượng và sử dụng khí CO 2 làm nguồn cacbon cho q
trình sinh tổng hợp.
-
Nhóm vi khuẩn tự dưỡng bao gồm vi khuẩn nitrit hóa, vi khuẩn lưu huỳnh và
vi khuẩn sắt.
12
-
Các vi khuẩn nitrit hóa (Nitrosomonas và Nitrobacter) có mặt trong các hệ
thống xử lý sinh học bật hai (bể lọc sinh học) trong điều kiện tải lượng hữu cơ thấp
và nhiệt độ ấm.
• Các vi khuẩn sắt có khả năng oxy hóa sắt hịa tan trong nước thành sắt khơng
tan:
Fe+2 (tan) + O2
•
Fe(OH)3 + năng lượng
Các vi khuẩn lưu huỳnh có khả năng chịu được pH thấp và có thể ơxy hóa
H2S hịa tan trong nước thành H 2SO4 gây ăn mịn vật liệu xây dựng cơng trình
ni trồng thủy sản.
-
Các vi khuẩn này chỉ được phát hiện bằng kính hiển vi quang học.
2.1.3.2. Virus
-
Nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thường tồn tại nhiều loại virus,
chúng có kích thước cực nhỏ từ 20-100 nm.
-
Virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, khơng có khả năng sống độc
lập mà phải ký sinh nội bào trong tế bào ký chủ từ vi khuẩn cho đến tế bào thực vật,
động vật và cả người. Chúng sinh sản trong tế bào vật chủ vì chúng khơng có hệ
thống chuyển hóa để tự sinh sản.
-
Những virus có khả năng phá vỡ tế bào là virus độc, những virus có khả năng
tạo nên trạng thái tiềm tan gọi là virus khơng độc.
-
Trong điều kiện có mơi trường nước thì virus mới hoạt động được và hiện
chưa có thuốc đặc hiệu để diệt virus.
2.1.3.3. Vi tảo (microalgae)
-
Vi tảo có cấu tạo đơn bào hay đa bào, sống lơ lửng, trơi nổi trong nước. Tồn
bộ cơ thể vi tảo đều chung chức năng quang hợp.
-
Trong các hệ thống nuôi nước ngọt thường gặp các ngành: tảo khuê, tảo lục,
tảo lam, tảo mắt, tảo giáp, tảo vàng và tảo vàng ánh.
-
Trong các hệ thống nuôi nước mặn thường gặp các ngành: tảo khuê, tảo giáp,
tảo lam, tảo lục, tảo mắt và tảo vàng ánh.
-
Trong hệ thống nuôi thủy sản thành phần vi tảo càng phong phú càng tốt cho
tôm, cá nuôi.
13
-
Sự hiện diện của các vi tảo và các sắc tố trong các loài vi tảo quyết định màu
nước ao ni. Vi tảo cịn làm giảm cường độ ánh sáng đi sâu vào nước ao, ngăn cản
sự phát triển của tảo đáy.
-
Vi tảo góp phần làm ổn định nhiệt độ nước và tham gia điều chỉnh giá trị pH
của ao nuôi.
-
Một quần xã vi tảo ổn định đảm bảo lượng oxy hịa tan thơng qua q trình
quang hợp và làm giảm các độc tố trong nước nhờ khả năng hấp thụ ammonia NH 4+
và giữ các ion kim loại nặng.
2.2. Tổng quan về probiotics
2.2.1. Khái niệm probiotics
-
Thuật ngữ “probiotics” được Lilly và Stilwell đề xuất năm 1965 để tả những
chất sản sinh bởi vi sinh vật làm tăng trưởng một vi sinh vật (hoặc sinh vật) khác.
Năm 1989 Parker lại định nghĩa thêm cho rõ: Probiotic là những sinh vật (chủ yếu là
vi khuẩn) có khả năng cộng sinh (hoặc hợp sinh) trong đường ruột có tác dụng cân
bằng hệ vi sinh vật trong đó có một số tác dụng hữu ích cho vật chủ. Do vậy,
probiotic có nghĩa là phịng ngừa hay dự phịng (có lẽ là cho phép hai chữ tiếng Anh:
Prophylxia – phòng bệnh, dự phòng và biotic - sự sống).
-
Trong nuôi trồng thủy sản, probiotics là sự bổ sung các chất chứa vi sinh vật
sống có lợi đối với vật nuôi bằng cách biến đổi hệ vi sinh vật xung quanh hoặc liên
quan đến vật chủ, bằng cách nâng cao khả năng sử dụng thức ăn hay nâng cao giá trị
dinh dưỡng của thức ăn, nâng cao đáp ứng của vật nuôi đối với mầm bệnh hoặc cải
thiện chất lượng môi trường xung quanh thông qua quá trình phân hủy chất hữu cơ
trong nước nhanh hơn.
-
Nghiên cứu ứng dụng probiotic mới chú ý trong 20 năm trở lại đây, nhưng tác
dụng của nó nhận thấy từ lâu. Elie Metnhicoff là người đầu tiên đặt nền móng cho
việc sử dụng probiotic. Năm 1908, ông đề nghị sử dụng vi khuẩn lactic
(Lactobacterium delbruekii spp bulgaricus) để kéo dài tuổi thọ cho con người. Ngày
nay chế phẩm probiotic được sử dụng khá hiệu quả trong chăn nuôi đặc biệt là trong
nuôi tôm, trồng trọt, bảo vệ sức khoẻ, bảo vệ môi truờng. Tuy nhiên việc dung chế
phẩm này vào nuôi trồng thuỷ sản (tôm, cua, cá nhuyễn thể…) mới bắt đầu trong
hơn thập kỷ gần đây.
14
