Chất lượng nước và hồ sơ trầm tích trong nuôi tôm với tiềm năng oxi hó

Bài nghiên cứu: “Water Quality and Sediment Profile in Shrimp Culture with Different Sediment Redox Potential and Stocking Densities Under Laboratory Condition” (Chất lượng nước và hồ sơ trầm tích trong nuôi tôm với tiềm năng oxi hóa khử trầm tích khác nhau và mật độ thả giống trong điều kiện phòng thí nghiệm) được thực hiện nhằm xem xét của tiềm năng oxy hóa khử trầm tính và mật độ thả sẽ ảnh hưởng thế nào một số thông số về chất lượng nước và trầm tích.

Thí nghiệm được thực hiện với mật độ thả là 60 con/m² và 120 con/m², 3 điện thế oxy hóa khử khác nhau là -65 mV, -108 mV và -206 mV.

Tầm quan trọng của chất lượng nước và trầm tích đến sức khỏe tôm

Sự bùng phát dịch bệnh trên tôm có liên quan đến vi khuẩn, virus và chất lượng nước gây thiệt hại nặng nề nhất đối với ngành nuôi tôm, bằng cách tạo điều kiện thúc đẩy cho mầm bệnh phát triển mạnh mẽ.

Sự xuống cấp của chất lượng môi trường và sự xáo trộn môi trường làm tăng sự căng thẳng ở vật nuôi, làm giảm khả năng miễn dịch..

Tốc độ suy giảm chất lượng nước phụ thuộc vào mật độ và giai đoạn nuôi. Mật độ càng cao và càng về cuối vụ, lượng chất thải từ thức ăn, quá trình trao đổi chất tích tụ trong nước và trầm tích.

Lớp trầm tích ao nuôi vô cùng quan trọng với tôm vì là loài sinh vật đáy, chúng hầu hết hoạt động, kiếm ăn ở khu vực giữ đáy và nước, do đó bất cứ thay đổi nào về chất lượng nước và trầm tích đều ảnh hưởng trực tiếp tới tình trạng tôm.

Tầm quan trọng của chất lượng nước và trầm tích đến sức khỏe tôm

Sự tích tụ chất thải trong trầm tích ao tạo ra môi trường giàu dinh dưỡng cho vi khuẩn, chúng tiêu thụ lượng lớn oxy từ đó gây ra tình trạng thiếu oxy trong trầm tính (Avnimelech và Ritvo, 2003; Molnar và cộng sự, 2013). Khi lượng oxy bị hạn chế, vi khuẩn sẽ sử dụng các chất nhận electron cuối cùng khác để phân hủy chất hữu cơ.

Quá trình phân hủy kị khí ở đáy ao có khả năng tạo ra các chất gây hại gồm amoniac, hydro sunfua, metan và một số acid hữu cơ.

Mức độ kị khí trong trầm tích có thể được xác định bằng cách đo điện thế oxy hóa khử đây là chỉ số về mức độ oxy hóa hoặc khử trong hệ thống hóa học (Wilding, 2012).

Kết quả thí nghiệm nghiên cứu

Ảnh hưởng của khả năng oxy hóa khử tới trầm tích và chất lượng nước

Tổng C và N trong trầm tích không có sự khác biệt đáng kể và có xu hướng tăng theo mật độ nuôi, nhưng không đáng kể, cho thấy hầu hết C từ thức ăn được tích lũy dưới dạng CO₂ và khuếch tán khỏi nước.

Hình 1: Nồng độ carbon hữu cơ (a) và nitơ (b) trong trầm tích với tiềm năng oxy hóa khử khác nhau và mật độ thả tôm ở giai đoạn đầu và ngày thứ 35.

Một số thay đổi đáng kể về nồng độ photpho và tổng lưu huỳnh trong trầm tích đã được quan sát thấy sau thí nghiệm. Khả năng oxy hóa khử của trầm tích tác động đáng kế tới trầm tích trừ nồng độ TAN - NH₄⁺.

Hình 2. Nồng độ P, S, Mn và Fe tổng số trong trầm tích với các thế oxi hóa khử khác nhau và lượng tôm thả nuôi mật độ lúc đầu và ngày - 35.

Có sự giảm mạnh của nồng độ photphos trong trầm tích sau 35 ngày thí nghiệm, nhưng không có sự khác biệt nhiều về nồng độ trong ngày cuối cùng ở 3 khả năng oxy hóa khử.

Sự khác biệt nồng độ ban đầu có thể do điều kiện oxy hóa khử và pH. Có sự giảm mạnh của nồng độ photphos trong trầm tích sau 35 ngày thí nghiệm. Sự hấp thụ photphat trong trầm tích thiếu khí (oxi hóa khử âm tính cao) là thấp hơn so với trầm tích oxi, vì sắt oxyhydroxit quan trọng trong việc hấp thụ photphat trong trầm tích oxi được chuyển thành sunfua sắt trong trầm tích thiếu oxy (Nóbrega et al. , 2014).

Mn giảm trong trầm tích khác nhau có khả năng oxy hóa khử khác nhau, tuy nhiên không có sự khác biệt giữa các mật độ thả. Nồng độ phốt pho trong trầm tích cũng nhạy cảm với sự thay đổi pH.

Không có sự khác biệt giữa ngày đầu và cuối cũng như giữa các mật độ thả của tổng nồng độ Fe.

Nồng độ Mn và Fe ban đầu ở trong trầm tích -206mV thấp hơn so với các trầm tích khác có thể được giải thích do vi sinh vật sử dụng các oxit của Mn và Fe làm chất nhận điện tử cuối cùng cho quá trình hô hấp kị khí, nên nếu nguồn cấp oxy/ nồng độ nitrat vẫn được cung cấp thì việc khử các oxit đó sẽ không xảy ra.

Nồng độ S ban đầu ở trầm tích có tiềm năng oxi hóa khử thấp (-206mV) cao hơn so với các trầm tích có tiềm năng oxy hóa khử cao hơn. Không có sự thay đổi đáng kể tổng nồng độ S ban đầu và cuối ở -65mV và -108mV. Nhưng ở -206mV trầm tích, tổng nồng độ S giảm đáng kể, có thể do sự đóng góp của oxi hóa do sục khí và quá trình biến đổi sinh học trầm tích, thúc đẩy oxy hóa sunfua (S^2-) thành sunfat (SO₄^2-) hòa tan cao. Hay nói cách khác, ở trầm tích có oxy hóa khử cao, nồng độ S giảm do khử sunfat thành sunfua.

Khả năng oxy hóa khử ảnh hưởng đáng kể đến tất cả các thông số chất lượng nước đo được trong nghiên cứu này ngoại trừ nồng độ TAN. Tuy nhiên, ảnh hưởng của biến này đến các thông số chất lượng nước dường như phụ thuộc vào thời gian lấy mẫu.

Ảnh hưởng của mật độ thả tới chất lượng nước

Mật độ tôm nuôi ảnh hưởng mạnh đến tất cả thông số chất lượng nước đo được, ngoại trừ nồng độ H₂S. Mật độ TAN tăng cao đáng kể khi mật độ thả tôm cao.

Hình 3. Nồng độ oxy hòa tan trong nước nuôi tôm ở các tiềm năng oxy hóa khử trầm tích khác nhau và mật độ thả ban đầu: (a) ở độ sâu 10 cm, 50 cm, 75 cm, 80 cm, 85 cm so với mặt nước và (b) ở độ sâu 85 cm vào ngày 1 và ngày 35.

Nồng độ DO có xu hướng giảm theo thời gian. Nồng độ oxy hòa tan bị ảnh hưởng rõ ràng bởi cả mật độ tôm và khả năng oxy hóa khử của trầm tích. Điều này có thể là do sự khác biệt về cường độ khoáng hóa chất hữu cơ và trao đổi chất của quần xã sinh vật đáy ở mỗi loại trầm tích.

Khí amoniac được giải phóng vào nước có thể trải qua nhiều đường chuyển đổi N khác nhau, bao gồm quá trình đồng hóa nitơ, nitrat hóa, khử nitrat và oxy hóa amoniac kỵ khí (annamox) (Ebeling và cộng sự, 2006).

Quá trình oxy hóa amoniac và nitrit trong các quá trình nitrat hóa cũng như quá trình đồng hóa amoniac trong các quá trình dị dưỡng diễn ra phổ biến trong môi trường hiếu khí cao, trong khi quá trình chuyển hóa N thông qua khử nitrat và oxy hóa amoniac kỵ khí (annamox) lại diễn ra nhiều hơn trong môi trường kỵ khí.

Nồng độ nitrit trong thế oxy hóa khử -206 mV (kỵ khí) cả ở mật độ tôm cao và mật độ thấp thấp hơn so với các tiềm năng oxy hóa khử khác, còn nồng độ nitrat cao với mật độ cao. Có thể do quá trình khử nitrat và annamox là con đường chuyển đổi N chính so với các quá trình oxy hóa khử khác do đó giải phóng khí nito và nitrat.

Có sự gia tăng nồng độ H₂S ở cả mật độ tôm cao và thấp khi ở tiềm năng oxy hóa khử -206mV, có thể do sự gia tăng quá trình khử sunfat trong môi trường này.

Sự tích tụ chất thải nitơ hòa tan phụ thuộc vào cả khả năng oxy hóa khử của trầm tích và mật độ thả, mật độ càng cao, nồng độ chất thải nitơ càng cao. Sự gia tăng mật độ tôm dẫn đến cường độ thức ăn nạp vào hệ thống nuôi cao hơn, và do đó làm tăng giải phóng amoniac dưới dạng sản phẩm phụ chuyển hóa của protein được tiêu hóa và là sản phẩm khoáng hóa của chất hữu cơ trong thức ăn và phân không tiêu thụ được.

Trong quá trình thử nghiệm, pH có xu hướng giảm, mức độ giảm pH bị ảnh hưởng đáng kể bởi cả mật độ nuôi và khả năng oxy hóa khử của trầm tích. Có thể do sự gia tăng nồng độ CO₂, gia tăng sinh khối tôm và hoạt động của vi sinh vật.

Tổng độ kiềm cao hơn liên tục trong trầm tích -206mV, quá trình khử nitrat tạo ra 1,0 mol ion hydroxyl cho mỗi mol nitrat bị khử, và do đó góp phần vào tổng độ kiềm trong nước.

Quá trình oxy hóa amoniac kỵ khí đòi hỏi bicarbonate, cần khoảng 1,97 mol bicacbonat (Ebeling et al., 2006), trong khi quá trình nitrat hóa chỉ cần 0.07 mol bicacbonat trên mỗi mol amoniac.

Kết quả cho thấy khả điện thế oxy hóa khử -206mV làm giảm đáng kể nồng độ oxy hòa tan trong bền mặt phân cách giữa trầm tích và nước, tăng khả năng tạo H2S nên không thích hợp cho nuôi tôm.

Công Ty TNHH SX-TM-XNK BIO AQUA

- MST: 0312913693

- Địa Chỉ: 354/23 Quốc Lộ 1A, P. Bình Hưng Hòa B, Q. Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh

- Điện Thoại: (+028) 3765 7863

- Hotline: 0934 014 646

- Fanpage: BIO-AQUA-GROUP

- Youtube: bioaquagroup

- Tiktok: BIOAQUA_GROUP

- Website: bioaquagroup.com