Quản lý nồng độ Amoniac trong môi trường nuôi trồng thủy sản

Theo báo cáo của LHQ FAO; Ban Thủy sản Thế giới và Nuôi trồng thủy sản năm 2012 (SOFIA), sản lượng nuôi trồng thủy sản đạt tổng giá trị ước tính của Mỹ $ 125 tỷ trong năm 2010, mở rộng với tốc độ trung bình hàng năm là 8,8% trong 3 thập kỷ qua, con số này sẽ tăng hơn nữa trong những năm sắp tới.1 Duy trì chất lượng nước và ổn định các thông số nước là một trong những mối quan tâm lớn nhất đối với ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản, với một môi trường nước lành mạnh cần thiết cho sự thành công của các hoạt động. Trong khi cá được nuôi trong môi trường kiểm soát thì việc sử dụng ao hồ và hệ thống tuần hoàn cung cấp một thách thức lớn hơn, đặc biệt với cường độ cao, tính chất khép kín của các ao nuôi.

Trong tất cả các thông số chất lượng nước ảnh hưởng đến hành vi và sức khỏe của cá, amoniac là một trong những thông số quan trọng nhất. Amoniac là một hợp chất khí không màu của nitơ và hydro, với mùi hăng mạnh ở nồng độ cao. Trong môi trường nước, amoniac xảy ra ở hai hình thức: amoniac ion hóa thì tương đối không độc hại và có công thức hóa học NH4 +, các hình thức amoniac không ion hóa độc không có điện và có công thức hóa học NH3.2 Amoniac tại bất kỳ thời điểm nhất định được quyết định bởi nhiệt độ nước và độ pH, với điều kiện kiềm thường tăng trước sự gia tăng mức độ amoniac không ion hóa độc hại.3 Amoniac đóng một vai trò quan trọng trong chu trình nitơ của bất kỳ môi trường nước. Đây là quá trình oxy hóa, trong đó amoniac lần đầu tiên được chuyển đổi thành nitrite (NO2) bởi vi khuẩn tự nhiên Nitrosospira và Nitrosomonas trong nước, trước khi loài vi khuẩn Nitrospira và Nitrobacter tiếp tục chuyển hoá nitrite thành nitrate (NO3). Quá trình nitrat hóa này xảy ra, hoặc trên mặt của chất nền bùn và thực vật hoặc trong lọc sinh học của một hệ thống ở bể.

Nitrit vẫn còn độc hại đối với các loài cá nhưng khuyến khích sự phát triển và xấm chiếm Nitrobacter để chuyển đổi nó sang dạng nitrat ít độc hơn. Các nitrat sau đó được cây thủy sinh và tảo đưa lên trong hệ thống nuôi trồng thủy sản. Chu trình nitơ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi mức độ oxy và độ kiềm, với sự sụt giảm hoặc chấm dứt chu kỳ và do đó làm tăng thêm nồng độ amoniac cũng như nitrit một lần nữa.4 Điều đáng chú ý là các nồng độ amoniac hỗ trợ sự phát triển của thực vật phù du đặc trưng và các loài tảo, điều này làm thay đổi đa dạng sinh học và động lực học của hệ sinh thái.

Amoniac xâm nhập vào môi trường nước chủ yếu từ chính những con cá qua chất thải của chúng. Chế độ ăn của cá thường chứa hàm lượng protein, khi bị chuyển hóa sẽ sản xuất ra amoniac như một sản phẩm phụ. Sau đó, cá thải amoniac từ máu vào nước qua một tốc độ phát triển áp lực một phần lên biểu mô mang của nó, cũng như một số lượng nhỏ trong nước tiểu.5 Nồng độ protein trong thức ăn tỷ lệ thuận với nồng độ amoniac được sản xuất, với mức sản xuất protein cao hơn amoniac. Các nguồn khác có thể bao gồm sự phân hủy của tảo hoặc thức ăn thừa trong môi trường nước, với lượng nước càng ít cá thu con càng dễ bị nhiễm amoniac.

Các vùng nhiễm amoniac xảy ra ở ao nuôi thủy sản trong hình thức thực vật và tảo. Những sinh vật này cần nitơ như một chất dinh dưỡng quan trọng cho sự tăng trưởng và hấp thụ amoniac ra khỏi nước. Do tốc độ quang hợp tăng nên sự phát triển của tảo và sự hấp thu của amoniac cũng tăng theo. Trong khi sự hiện diện của tảo ở hệ thống nuôi trồng thủy sản không trực tiếp gây giảm nồng độ amoniac thì đây không phải là một phương pháp dài hạn khả thi để loại bỏ amoniac.

Trong những tháng mùa đông, sản sinh amoniac là phù hợp nhưng sự hấp thu amoniac tảo thì hạn chế. Điều này gây ra sự gia tăng nồng độ amoniac, và do đó cá có thể trở nên căng thẳng tại một khoảng thời gian, hệ thống miễn dịch của cá cũng bị ức chế do nhiệt độ thấp.9 Hoa của tảo cũng có thể đâm ra, trong đó lượng tảo chết đột ngột, mà không giải thích được. Trong trường hợp như vậy, các vấn đề tảo từ bể phốt trở lại thành nguồn amoniac, cũng như làm giảm nồng độ oxy hòa tan, độ pH và tăng nồng độ carbon dioxide hiện tại.

Amoniac ảnh hưởng đến cá cả trực tiếp và gián tiếp phụ thuộc vào mức độ hiện tại, với một số loài này dễ bị ngộ độc amoniac hơn những loài khác. Ở nồng độ thấp, khoảng 0.05mg / L, amoniac không ion hóa có hại đối với các loài cá và có thể dẫn đến tăng trưởng cũng như tỷ lệ chuyển đổi thức ăn kém, giảm khả năng sinh sản và gia tăng căng thẳng cũng như nhạy cảm với nhiễm trùng do vi khuẩn và bệnh.6 Ở nồng độ cao hơn, vượt quá 2.0mg / L, amoniac gây tổn thương mang và mô, hôn mê và dẫn đến tử vong. Vào mùa đông khi thức ăn giảm được quản lý, nồng độ amoniac có thể cao hơn vì giảm nhiệt độ làm giảm tỷ lệ quang hợp của tảo, vì vậy rất ít ammonia được loại bỏ bằng cách này.

Sức chịu đựng giữa các loài với amoniac là khác nhau. Các loài cá phổi châu Phi (Cá phổi châu Phi dolloi) có khả năng giải độc amoniac thành các sản phẩm chất thải khác như urê hoặc glutamine, 7 trong khi các loài như cá thòi lòi (Periophthalmodon schlosseri) làm giảm amoniac của chúng với sự dị hóa amino axit một phần.8 Các loài khác như cá trạch phương Đông (Misgurnus anguillicaudatus) chịu được nồng độ amoniac cực cao.

Đo nồng độ amoniac trong nước chỉ cung cấp một ảnh chụp nhanh trong thời gian đó, và không tính đến mức độ biến động trong quá trình nitrat hóa. Khi nồng độ amoniac đạt cao hơn mức độ ảnh hưởng, có một số lựa chọn thay thế thường được đề xuất để khắc phục vấn đề này. Tuy nhiên, tính hiệu quả của từng phương pháp được đưa ra tranh luận và hầu hết không phải là giải pháp lâu dài.

Thức ăn dư thừa là một trong những nguồn xây dựng chính của amoniac, nhưng việc giảm tỷ lệ cho ăn không phải là một giải pháp ngắn hạn và sẽ có ít ảnh hưởng ngay lập tức. Để giảm bớt những rủi ro dài hạn và giảm thiểu những tác động liên quan đến tiếp xúc với amoniac phụ gây chết người, một tỷ lệ thức ăn với hàm lượng protein được giám sát cần được thực hiện và điều chỉnh theo mùa. Cho ăn trong thời kỳ stress sẽ tiếp tục làm trầm trọng thêm vấn đề bởi vì thực phẩm vẫn còn thừa và đóng góp vào nồng độ amoniac cao.

Một lựa chọn khác là bổ sung vôi hay phốt pho. Việc thêm bón vôi có thể điều chỉnh giá trị pH cao, và thường được thực hiện cuối buổi chiều khi mức độ độc hại có khả năng ở mức cao nhất.10 Phương pháp này không loại bỏ amoniac, nhưng làm thay đổi hình thức amoniac từ độc hại đến không độc hại trong điều kiện pH thấp. Trong thực tế, việc bổ sung vôi vào ao với độ kiềm thích hợp có thể gây ra sự thay đổi pH nhanh chóng và chỉ phục vụ cho hợp chất có vấn đề amoniac. Phốt pho đóng vai trò như một loại phân bón cho tảo, tăng số lượng tảo và dẫn đến hấp thu ammonia.11 Tuy nhiên, trong nuôi trồng thủy sản, ánh sáng là chất xúc tác chính cho tảo nở hoa chứ không phải là lượng dinh dưỡng có sẵn, vì vậy trong khi tái lập hoa tảo sau một sự cố, việc thêm phốt pho vào tảo ít có tác dụng.

Các giải pháp khác bao gồm tăng sục khí trong ao và xả nước ngọt. Bằng cách cho hơi vào ao, amoniac được hòa tan trong thể độc hại sẽ khuếch tán từ nước vào không khí. Hoạt động này trên một quy mô nhỏ, nhưng sẽ không có hiệu quả trong ao nuôi thủy sản lớn hơn, nhờ đó việc tăng thông khí chỉ có thể phục vụ để khuấy động các trầm tích đáy và do đó làm tăng thêm nồng độ amoniac.12 Việc rửa qua nước ngọt có hiệu quả trên quy mô nhỏ hơn, làm loãng và giảm amoniac hiện tại. Tuy nhiên, trong các hoạt động nuôi trồng thủy sản lớn, lượng nước cần thiết để giảm amoniac cũng rất lớn, kết quả là, đi kèm với chi phí kinh tế và thời gian, có tiềm năng thải nước thải ao vào môi trường địa phương.

Trong môi trường nuôi thủy sản, đặc biệt là trên diện rộng, không có biện pháp khắc phục nhanh chóng nồng độ amoniac cao, và phòng bệnh hơn là tập trung vào khắc phục, với sự theo dõi thường xuyên một thành phần chính. Ở các cơ sở quy mô nhỏ hơn với ao hoặc bể nuôi trồng thủy sản ít hơn, bộ dụng cụ kiểm tra amoniac bằng tay thì đủ đáp ứng, với nhiều chất lỏng hoặc bộ bột dụng cụ khác nhau có sẵn trên thị trường.

Các bộ dụng cụ rất đơn giản để làm theo và có số đọc amoniac chụp nhanh. Việc sử dụng một sản phẩm trong bể chìm như Seneye, liên tục theo dõi một loạt các thông số nước bao gồm amoniac, cung cấp hồ sơ chính xác, chi tiết hơn và hoạt động như một hệ thống cảnh báo sớm. Trên một quy mô lớn hơn, sử dụng bộ dụng cụ kiểm tra bằng tay trở nên tốn thời gian, và các kết quả chỉ có thể phù hợp trong một phạm vi hơn là cung cấp con số chính xác. Trong tình huống này, công cụ giám sát thiết bị cầm tay là giải pháp tốt nhất, cho phép giám sát hiệu quả nồng độ amoniac trên số lượng các cơ sở ao hoặc bể lớn. Điều này làm giảm thời gian thực hiện để theo dõi từng mẫu nước cụ thể và đánh giá việc đọc thực tế.

Tăng trưởng của cá không bị ảnh hưởng bởi tiếp xúc ít lượng ammonia cao hàng ngày. Trong khi, rõ ràng rằng không có cách nào đáng tin để giảm nồng độ amoniac cao trong thời gian ngắn hạn, nên tập trung vào việc phòng ngừa. Bằng cách thực hiện giám sát liên tục hoặc thường xuyên các thông số chất lượng nước, có thể xác định được biến động và xu hướng hàng ngày theo mùa. Điều này sẽ giúp thực hành quản lý nuôi trồng thủy sản tốt hơn đối với giống và mật độ thu hoạch cũng như thực hiện chế độ ăn.

Nguồn: Pollutionsolutions-Online, 22/05/2016

Biên dịch: NGỌC THƠ

Biên soạn: 2LUA.VN