Giáo trình Sinh thái thuỷ sinh vật (Nghề Phòng và chữa bệnh thuỷ sản Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: SINH THÁI THUỶ SINH VẬT NGÀNH: PHÒNG VÀ CHỮA BỆNH THUỶ SẢN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số:…./QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng… năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Bài giảng “Sinh thái thuỷ sinh vật” biên soạn với mục đích cung cấp cho sinh viên ngành nuôi trồng thuỷ sản kiến thức sinh thái học thuỷ vực phân loại thuỷ sinh vật Trên sở người đọc vận dụng kiến thức đọc vào việc điều khiển hoạt động sống thuỷ sinh vật q trình sinh học thuỷ vực, từ giúp người đọc sử dụng cách có lợi nguồn lợi thuỷ vực trước hết nguồn lợi sinh vật Bên cạnh giảng cịn giới thiệu đến người đọc số phương pháp nằm cao suất sinh học thuỷ vực, góp phần vào việc bảo vệ tái tạo nguồn lợi thuỷ sinh vật Một số biện pháp bảo vệ môi trường nước Sinh thái nghiên cứu mối tác động qua lại sinh vật môi trường vô sinh hữu sinh xác định phân bố phong phú quần đàn sinh vật hướng nghiên cứu sinh thái nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện vô sinh hữu sinh ảnh hưởng đến thành công cá thể Thủy sinh học khoa học nghiên cứu sống mơi trường nước, sựsống thể cụ thể đời sống thủy sinh vật sống thủy vực, mức độ tổ chức khác mối quan hệ biện chứng thủy sinh vật với môi trường chúng Đối tượng nghiên cứu thủy sinh học bao gồm tất sinh vật sống môi trường nước (vi khuẩn, thực vật, động vật, nấm…) trình sinh học diễn đó, khác với ngành sinh học Động vật học, Thực vật học thủy sinh học ngồi nghiên cứu sinh học cá thể, sâu vào sinh thái học quần thể quần xã thủy sinh vật, chức vị trí chúng chu trình chuyển hóa vật chất lượng tự nhiên, đặc tính mối quan hệ sinh vật với mơi trờng sống Trong q trình biên soạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp ý kiến bạn đọc để Chương giảng ngày hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Đồng Tháp, ngày… tháng năm 2018 Chủ biên: ThS Huỳnh Chí Thanh i MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU i MỤC LỤC ii DANH SÁCH BẢNG iv DANH SÁCH HÌNH .v Chương 1: MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC DẠNG THUỶ VỰC TRONG TỰ NHIÊN .1 1.1 Đặc tính mơi trường nước thuận lợi cho sống 1.1.1 Khối lượng riêng cao độ nhớt thấp 1.1.2 Nhiệt lượng riêng cao, độ dẫn nhiệt 1.1.3 Độ tỏa nhiệt độ thu nhiệt lớn 1.1.5 Khối nước chuyển động 1.1.6 Độ hoà tan lớn 1.2 Thuỷ vực phân chia vùng thuỷ vực .3 1.2.1 Vài nét hải dương biển 1.2.2 Vài nét thuỷ vực nội địa 1.3 Đặc tính lý, hố mơi trường nước 1.3.1 Đặc tính cơ, lý học môi trường nước 1.3.2 Đặc tính hố học mơi trường nước 12 1.3.3 Đặc tính đáy thuỷ vực .16 Chương 2: ĐỜI SỐNG THỦY SINH VẬT 18 2.1 Di động thuỷ sinh vật 18 2.1.1 Khả nhận biết môi trường định hướng di động thủy sinh vật 18 2.1.2 Các lối di động thủy sinh vật .21 2.2 Dinh dưỡng thuỷ sinh vật 23 2.2.1 Các dạng dinh dưỡng .24 2.2.2 Dinh dưỡng thủy sinh vật 26 2.2.3 Sự tiêu hóa thức ăn lựa chọn thức ăn .29 2.3 Trao đổi nước muối thuỷ sinh vật 30 2.3.1 Trao đổi muối thể thủy sinh vật với mơi trường ngồi .30 2.3.2 Trao đổi nước thủy sinh vật với mơi trường ngồi 34 2.4 Trao đổi khí thuỷ sinh vật 35 2.4.1 Tính thích ứng thủy sinh vật với điều kiện hô hấp nước 35 2.4.2 Cường độ trao đổi khí thủy sinh vật 36 Chương 3: QUẦN THỂ VÀ QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT 38 3.1 Cấu trúc quan hệ quần thể thuỷ sinh vật 38 3.1.1 Cấu trúc quần thể thủy sinh vật 38 3.1.2 Quan hệ quần thể thủy sinh vật 39 3.2 Biến động số lượng sinh trưởng quần thể 39 3.2.1 Biến động số lượng quần thể thủy sinh vật 39 3.2.2 Sinh trưởng quần thể thủy sinh vật .40 3.3 Sinh sản thuỷ sinh vật 43 3.3.1 Sự phát triển tuyến sinh dục 44 3.3.2 Hình thức sinh sản thủy sinh vật 45 3.3.3 Tuổi kích thước sinh sản 46 ii 3.3.4 Sức sinh sản thủy sinh vật 47 3.3.5 Quá trình sinh sản 48 3.4 Di cư thuỷ sinh vật 51 3.4.1 Ý nghĩa hình thức di cư thủy sinh vật 51 3.4.2 Cơ chế di cư .52 3.4.3 Các loại di cư ý nghĩa thích nghi .52 3.5 Cấu trúc quan hệ quần xã thuỷ sinh vật 53 3.5.1 Đặc điểm cấu trúc quần xã thủy sinh vật .53 3.5.2 Quan hệ quần xã thủy sinh vật 54 3.6 Phân bố biến đổi cấu trúc quần xã thuỷ sinh vật .55 3.6.1 Phân bố biến động phân bố theo chiều ngang 55 3.6.2 Phân bố biến động phân bố theo chiều sâu .55 3.6.3 Phân bố biến động phân bố theo thời gian 55 Chương 4: PHÂN BỐ Ở THỦY SINH VẬT 57 4.1 Phân bố theo vĩ độ (phân bố theo chiều ngang) 57 4.2 Phân bố đặc trưng 58 4.3 Phân bố theo chiều thẳng đứng 59 4.4 Phân bố theo thủy vực 59 4.5 Biến động phân bố sinh vật thủy .63 Chương 5: NĂNG SUẤT SINH HỌC CỦA THUỶ VỰC 66 5.1 Chu trình vật chất thuỷ vực .66 5.1.1 Định nghĩa 66 5.1.2 Đặc tính chu trình vật chất 66 5.1.3 Năng suất sinh học thủy vực 68 5.2 Xác định suất sinh học thuỷ vực .68 5.2.1 Các khái niệm 68 5.2.2 Sản lượng sinh vật sơ cấp thủy vực 70 5.2.3 Sản lượng sinh vật thứ cấp 71 5.3 Các nhân tố định suất sinh học thuỷ vực 71 5.3.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến suất sinh học thủy vực bao gồm 72 5.3.2 Các biện pháp cao suất sinh học thủy vực 73 Chương 6: VẤN ĐỀ NHIỄM BẨN MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRONG THỦY VỰC TỰ NHIÊN 76 6.1 Nguyên nhân tác hại nhiễm bẩn môi trường nước tự nhiên 76 6.1.1 Biểu ô nhiễm môi trường nước 78 6.1.2 Nguyên nhân gây nhiễm bẩn .78 6.1.3 Tác hại nước bị nhiễm bẩn 79 6.2 Phân chia độ nhiễm bẩn thuỷ vực sinh vật thị 81 6.3 Hiện trạng nhiễm bẩn bảo vệ nguồn nước khu vực ĐBSCL .83 6.3.1 Hiện trạng nhiễm bẩn nguồn nước ĐBSCL 83 6.3.2 Bảo vệ nguồn nước 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 iii GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Sinh thái thủy sinh vật Mã số môn học: CNN290 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí mơn học: Sinh thái thủy sinh vật môn sở quan trọng cho học sinh ngành nuôi trồng thủy sản, môn học khái quát đặc tính mơi trường đời sống thủy sinh vật mối quan hệ chúng với môi trường Nghiên cứu sinh thái thủy sinh vật có quan hệ chặt chẽ với mơn học khác quản lý chất lượng ao nuôi, sinh lý động vật thủy sinh, động thực vật thủy sinh, hình thái phân loại tôm/cá, dinh dưỡng thức ăn thủy sản - Tính chất mơn học: Là mơn học lý thuyết sở ngành tự chọn II Mục tiêu môn học: Sau học xong môn học học sinh trang bị: - Về kiến thức: kiến thức môi trường nước, loại thuỷ vực, đời sống thuỷ sinh vật, suất sinh học thuỷ vực vấn đề nhiễm bẩn thuỷ vực… - Về lực tự chủ trách nhiệm: có lực tự làm việc độc lập chịu trách nhiệm liên quan đến nội dung vấn đề mối quan hệ sinh thái thủy sản III Nội dung môn học : Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT Tổng số Tên chương mục Thời gian Lý Thực thuyết hành Bài tập Chương 1: Các nhóm sinh vật nước môi trường sống chúng Các nhóm sinh vật nước Các loại hình thủy vực cấu trúc quần thể thủy vực Các yếu tố sinh thái mơi trường nước Chương 2: Sinh thái học cá thể thủy sinh vật Di động thuỷ sinh vật Dinh dưỡng thuỷ sinh vật Quá trình trao đổi thể thủy sinh vật với môi trường Sinh sản thủy sinh vật Chương 3: Di cư phân bố thuỷ sinh 4 iv Kiểm tra* (LT TH) 1LT vật Di cư thuỷ sinh vật Phân bố thủy sinh vật Chương 4: Quần thể quần xã thủy sinh vật Quần thể thuỷ sinh vật Quần xã thuỷ sinh vật 3 Chương 5: Năng suất sinh học thuỷ vực Chu trình vật chất thuỷ vực Xác định suất sinh học thuỷ vực Các nhân tố định suất sinh học thuỷ vực Chương 6: Vấn đề nhiễm bẩn môi trường nước thủy vực tự nhiên Nguyên nhân tác hại nhiễm bẩn môi trường nước tự nhiên Phân chia độ nhiễm bẩn thuỷ vực sinh vật thị Hiện trạng nhiễm bẩn bảo vệ nguồn nước khu vực ĐBSCL 3 Cộng 30 v 1LT Thời gian: 0,5 28 vi Chương 1: MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC DẠNG THUỶ VỰC TRONG TỰ NHIÊN Mục đích chương: giúp sinh viên nắm kiến thức đặc tính lý hóa số đặc tính mơi trường nước, đồng thời biết phân bố sinh vật môi trường 1.1 Đặc tính mơi trường nước thuận lợi cho sống So với chất lỏng khác, nước có nhiều đặc tính lý, hố, học thuận lợi cho đời sống phát triển sinh vật sống mơi trường nước 1.1.1 Khối lượng riêng cao độ nhớt thấp Khối lượng riêng nước dao động khoảng 1.01 – 1.03 g/cm3 Độ nhớt nước thấp so với chất lỏng khác Hai tính chất mơi trường nướcrất thuận lợi cho đời sống thủy sinh vật, ảnh hưởng quan trọng đến di động thuỷ sinh vật môi trường nước: khối lượng riêng cao – sức nâng đỡlớn – thủy sinh vật dễ sống trôi nổi, độ nhớt thấp – sức cản trở nhỏ - giúp thủy sinh vật di chuyển nhanh tốn sức 1.1.2 Nhiệt lượng riêng cao, độ dẫn nhiệt Hai tính chất làm cho khối lượng nước thủy vực hấp thu nhiều nhiệt nóng lên giữ nhiệt tốt, nên thay đổi nhiệt độ nước mức độ vừa phải – theo thay đổi nhiệt độ khơng khí, đảm bảo điều kiện nhiệt độ ơn hịa khơng thay đổi đột ngột, thuận lợi cho đời sống thủy sinh vật Vì thế, thủy sinh vật sống nước phong phú đa dạng 1.1.3 Độ tỏa nhiệt độ thu nhiệt lớn Nước tỏa nhiều nhiệt lạnh Đặc tính quan trọng thủy vực nước lạnh Khi lớp nước tầng mặt đóng băng, tỏa nhiệt lượng lớn làm cho lớp nước phía khơng đóng băng được, đảm bảo đời sống bình thường thủy sinh vật thủy vực Nước hấp thu nhiều nhiệt bốc hơi: gr nước chuyển hóa hồn tồn thành 100 0C phải thu vào nhiệt lượng 97.7 cal Đặc tính khó bay nước làm cho thủy vực xứ nóng khơng bị khơ cạn trì sống sinh vật thủy vực - Độ Coli: thể tích nước tối thiểu có chứa trực khuẩn, nước bẩn có hệ số 0.1 ml, cịn nước hệ số có 100ml * Chỉ tiêu sinh học: lồi, nhóm sinh vật, sinh vật bậc thấp thường gặp nước có độ nhiễm bẩn định khả thích ứng với oxy độc tính khác nước, dựa nguyên tắc người ta xác định độ nhiễm bẩn thủy vực vào diện lồi, nhóm sinh vật thị Trong phương pháp xác định sinh học nay, phát triển xu hướng không vào biến đổi mặt sinh thái học sinh lý học nhóm loài sinh vật định ứng với mức độ nhiễm bẩn khác thủy vực Dựa vào tiêu trên: Kolkwitz Marsson (1902) (bổ sung thêm) phân loại mức độ ô nhiễm phân loại sau: - Rất bẩn (polysaprobe) Thủy vực có nhiều chất hữu giai đoạn phân hủy đầu tiên, khơng có thực vật quang hợp, khơng có oxy hịa tan, có nhiều CO2 , CH4 , H2S Thực vật lớn phát triển, nấm hoại sinh vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, số lượng cao (triệu/ml)… - Bẩn vừa (mesosaprobe): loại chia làm hai bậc -  - mesosaprobe: xuất dạng protein bị phân hủy giai đoạn trung gian polypeptid, acid amin, NH4+ , mơi trường có oxy hòa tan, số lượng vi khuẩn cao (hàng trăm ngàn/ml), có tảo lục, lam, sinh vật thị Oscillatoria, Euglena, Rotifer… -  - mesosaprobe: dạng bẩn có NO2 , NO3 , có nhiều oxy, số lượng vi khuẩn hàng chục ngàn/ml, có xanh, tảo khuê, sinh vật thị Melosira, Navicula, Spirogyra, Moina, Cyclops… - Bẩn (Oligosaprobe) Nước chứa chất hữu cơ; NO2 , NO3 , NH4 ít; hàm lượng oxy cao; khu hệ thủy sinh vật phong phú, đạng dạng, số lượng vi khuẩn vài ngàn cá thể/ml, sinh vật thị Cladocera, cá kinh tế… 82 Tóm lại hệ thống nói đến mức nhiễm bẩn hữu cơ, chưa thể mức nhiễm độc nước, tác giả khác đưa hệ thống phân loại khác bổ sung thêm sau: * Zhadin (1964) xây dựng hệ thống phân loại vào độ nhiễm bẩn độ độc, lấy sinh vật chịu độc, có khả tích tụ tiết chất độc làm sinh vật thị Nước chia làm dạng bẩn (saprobe), độc (toxibe), bẩn độc (saprotoxibe), riêng nước nhiễm độc chia làm dạng oligo, meso, polyvà hypertoxibe.* Slodecek (1963) xây dựng hệ thống phân loại chi tiết chia nước tự nhiên thành bốn nhóm nước sạch, nước nhiễm bẩn, nước bẩn chất hữucơ, nước bẩn không chất hữu Trong nhóm chia thành loại như: nước có chất độc, nước có phóng xạ, nước bẩn lý học 6.3 Hiện trạng nhiễm bẩn bảo vệ nguồn nước khu vực ĐBSCL 6.3.1 Hiện trạng nhiễm bẩn nguồn nước ĐBSCL Hiện nay, vấn đề nhiễm mơi trường nói chung nhiễm nguồn nước nói riêng thực trạng đáng lo ngại Vấn đề xử lý nước cung cấp nước mối quan tâm lớn nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã - Nguồn gây ô nhiễm nước mặt vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Đồng sông Cửu Long khu vực sản xuất nơng nghiệp điển hình nước ta, với sản lượng nơng nghiệp chiếm 50% nước Do đó, ngành có nhiều tác động đến chất lượng nước mặt vùng Những năm gần đây, hoạt động phát triển công nghiệp ngành khác có bước phát triển đáng kể, với ngành chủ đạo chế biến nông phẩm, thủy sản Các khu công nghiệp nhỏ lẻ tập trung chưa đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải nên nguồnphát thải đáng kể gia tăng nhanh Các hoạt động khác q trình thị hóa, hay khai thác thủy điện từ quốc gia khu vực thượng nguồn sông Mê Kông tác nhân có nguy gây nhiễm môi trường khu vực ĐBSCL Việc suất tăng cao thường liền với sử dụng nhiều thuốc trừ sâu phân bón hóa học Nước thải từ hoạt động canh tác nông nghiệp xem nguồn thải phân tán khơng thể kiểm sốt trình canh tác Kết nghiên cứu cho thấy có khoảng 70% lượng phân bón đất hấp thụ, cịn khoảng 30% đưa vào mơi trường nước 83 Nước thải y tế Tp Hồ Chí Minh Theo kết quan trắc Viện Vệ sinhY tế cơng cộng thành phố Hồ Chí Minh 12 bệnh viện phía Nam khoảng thời gian từ năm 2007 đến tháng đầu năm 2008 cho thấy: có 4/12 bệnh viện khơng có bể lắng lọc; nước thải từ khoa, phòng chảy thẳng hệ thống cống bệnh viện chảy thẳng hệ thống cống chung, có 8/12 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải có đến hệ thống xử lý tải có số8 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải có nước thải đầu đạt tiêu chuẩn Các tiêu không đạt tiêu chuẩn thải môi trường thông thường NH4+ , BOD , Kết quan trắc cho thấy có đến 9/12 bệnh viện có tiêu NH4+ nước thải đầu vượt từ 1,5 đến lần tiêu chuẩn cho phép, tiêu BOD có 4/12 bệnh viện không đạt tiêu chuẩn thải chiếm tỷ lệ 33,33%, giá trị vượt ngưỡng từ 1,5 đến 6,5 lần (Nguồn: Viện Vệ sinh y tế công cộng Tp Hồ Chí Minh, 2009) Ni trồng thủy sản khu vực ĐBSCL gây nhiều tác hại cho môi trường nước: từ phù sa lắng đọng ao nuôi, phần dư thừa thức ăn nuôi, chất thải ao nuôi, nước thải ao nuôi Nuôi trồng thủy sản trở thành nghề truyền thống có giá trị lớn cho đời sống kinh tế người dân kinh tế quốc gia Tổng diện tích có khả ni trồng thủy sản ĐBSCL gần 60% nước Bên cạnh giá trị ngành thủy sản khu vực mang lại, hoạt động nuôi trồng thủy sản nguồn gây ô nhiễm môi trường cục sông vùng ĐBSCL Tại khu vực nuôi trồng thủy sản, nguồn gây nhiễm bùn phù sa lắng đọng ao nuôi trồng thủy sản thải hàng năm trình vệ sinh nạo vét ao ni Ngồi ra, thành phần thức ăn ni trồng thuỷ sản có 17% trọng lượng khơ thức ăn chuyển thành sinh khối, phần lại thải môi trường dạng phân chất hữu dư thừa thối rữa Một vấn đề quan trọng chất thải ao nuôi công nghiệp, nguồn gây nhiễm mơi trường dịch bệnh thủy sản phát sinh môi trường nước Hiện nay, vấn đề xử lý nguồn bùn thải, chất thải ni trồng thuỷ sản cịn hạn chế chưa đáp ứng yêu cầu quy chuẩn môi trường quy định Thêm vào đó, nước thải từ hoạt động ni trồng thủy sản thường khơng kiểm sốt, khơng xử lý (hoặc thơng qua q trình lắng sơ bộ), thải trực tiếp môi trường, gây tác động đáng kể đến chất lượng nước mặt Sự cố tôm, cá chết bệnh thường xảy ra, không kiểm soát tốtsẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước mặt Nước thải công nghiệp 84 Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình qn tồn vùng giai đoạn 2001-2010 đạt 11,7%/năm Cơ cấu ngành công nghiệp phổ biến công nghiệp chế biến nông nghiệp thủy sản Hoạt động thương mại, dịch vụ đóng góp đáng kể cho phát triển KT-XH địa phương với tổng mức bán lẻ hàng hóa doanh thu dịch vụ đạt gần 230.000 tỷ đồng vào năm 2010 Tính đến năm 2012, có 61 khu cơng nghiệp 13 tỉnh, thành phố, giải việc làm cho 70 nghìn lao động Hầu hết khu, cụm công nghiệp sản xuất tập trung địa bàn tỉnh vùng ĐBSCL nằm dọc tuyến sông Hậu sông Tiền Việc xả nước thải không qua xử lý xử lý không đạt tiêu chuẩn nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước dịng sơng Trên tuyến sơng Hậu, đến năm 2012 có 22 khu cơng nghiệp vào hoạt động, chủ yếu lĩnh vực chế biến thủy sản đơng lạnh xuất Với tổng diện tích gần 5.000 ha, lấp đầy diện tích đất phát sinh lượng nước thải vào khoảng 180.000 - 200.000 m3/ngày Hầu hết khu, cụm công nghiệp vào hoạt động chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung, có 7/22 khu cơng nghiệp có hệ thống Nước thải từ hoạt động sản xuất doanh nghiệp khu, cụm công nghiệp xử lý sơ đấu nối vào hệ thống thoát nước thải khu, cụm cơng nghiệp, sau thải sông Hậu Theo thống kê, đến năm 2012, dọc tuyến sơng Tiền có 39 khu cơng nghiệp hàng chục cụm công nghiệp hoạt động, tập trung chủ yếu tỉnh Long An Đồng Tháp Trong đó, có 20/39 khu cơng nghiệp đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung Tác động hoạt động giao thông thủy Các kênh lưu vực sông Cửu Long thường sâu, hẹp, bờ dốc nên dễ gây sạt lở Việc xói lở bờ sơng chủ yếu sóng tàu chạy, xảy nhiều kênh: Chợ Gạo, Chợ Lách (tỉnh Tiền Giang), rạch Thanh Lợi (tỉnh Sóc Trăng), kênh Bạc Liêu - Cà Mau (tỉnh Bạc Liêu - Cà Mau), kênh Mạc Cần Dung (An Giang), kênh Nguyễn Văn Tiếp (tỉnh Đồng Tháp) Thơng thường có loại hình nhiễm NTTS ven biển ô nhiễm môi trường đầm ni bên ngồi đầm ni: + Ơ nhiễm mơi trường đầm ni bị hình thành q trình nuôi chất thải từ thức ăn hố chất tích tụ đáy đầm ni tạo thành lớp bùn ô nhiễm Thành phần lớp bùn chủ yếu chất hữu prôtêin, lipids, axit béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH, photpholipids, Sterol - vitamin D3, 85 hoocmon, carbohydrate, chất khoáng vitamin, vỏ tôm lột xác, Lớp bùn tình trạng ngập nước, yếm khí, vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân huỷ hợp chất tạo thành sản phẩm hydrosulphua (H2S), Amonia (NH3), khí metan (CH4), có hại cho thuỷ sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3 ppm H2S gây sốc, tê liệt chí gây chết tơm Khí amonia (NH3) sinh từ q trình phân huỷ yếm khí thức ăn tồn dư gây độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH nước kìm hãm phát triển thực vậtphù du + Ơ nhiễm mơi trường bên ngồi đầm ni sản sinh từ nguồn thức ăn, phân bón, thuốc thú y thủy sản, q trình chăn ni thải bên ngồi đầm ni Các chất ô nhiễm chủ yếu: Các bon hữu (gồm thức ăn, phân bón v.v); Nitơ phân huỷ từ prôtêin; Phốtpho phân huỷ từ protein Nồng độ chất ô nhiễm biểu thị số tiêu chung tiêu nhu cầu ơxy hố sinh - BOD (Biochemical Oxygen Demand), tổng Nitơ (NT) tổng Phôtpho (TP) 6.3.2 Các phương pháp xử lý nguồn nước cho nuôi trồng thủy sản: Hiện tượng nước nhiễm bẩn làm thành phần nước biến đổi cách đột xuất, vượt phạm vi tự nhiên Hiện tượng nước bị nhiễm bẩn tái lập trạng thái ban đầu chưa bị nhiễm bẩn gọi khả tự lọc nước thủy vực Thông thường nước tự làm thơng qua q trình tự nhiên như: hấpthu, lắng đọng, tạo keo, oxi hóa khử, phân hủy với tác dụng vi sinh vật Khả tự làm lớn nơi nước chảy mạnh sông suối…và nơi nước tĩnh ao, hồ Khả tự lọc nước thủy vực quan trọng tự nhiên, khả có hạn, khơng giải trường hợp nhiễm bẩn nặng liên tục Trong trình tự lọc nước thủy vực, thủy sinh vật giữ vai trò quan trọng Tham gia vào trình chủ yếu vi sinh vật, thực vật quang hợp, động vật ăn chất vẩn hữu cơ, động vật có khả tích tụ chất độc Sinh vật lọc nước thông qua q trình: 86 * Vơ hóa chất hữu cơ: trình biến đổi chủ yếu tượng tự lọc nước tác dụng sinh vật, đặc biệt vi sinh vật Q trình vơ hóa chất hữu nước cịn tiến hành nhờ hoạt động hô hấp thủy sinh vật, q trình oxy hóa chất hữu nhờ vi sinh vật ăn chất hữu * Tích tụ chất bẩn chất độc nước: khả tích tụ chất bẩn chất độc thủy sinh vật có tầm quan trọng việc loại khỏi vùng nước nhiễm bẩn cấc chất độc chất phóng xạ, nhiều loại thủy sinh vật có khả tích tụ muối kim loại, hàm lượng thể chúng cao nước nhiều lần Mollusca có khả tích tụ Co, Cd, Cu… sức tích tụ muối Zn… Chất phóng xạ thủy sinh vật tích tụ thể suốt thời gian sống, chúng chết lắng xuống đáy đất hấp thụ khơng trở lại nước nữa, nhóm sinh vật quan trọng hoạt động sinh vật * Loại bỏ chất độc khỏi tầng nước: thủy sinh vật ăn chất hữu thảy dạng phân lắng xuống đáy Tham gia vào hoạt động có nhiều nhóm động vật khơng xương sống ăn lọc lắng @ Phương pháp học Sử dụng lực vật lý trọng trường , ly tâm để tách hóa chất khơng hịa tanra khỏi nước thải Phương pháp đơn giản, rẻ tiền, hiệu xử lý chất lơ lửng cao Các cơng trình xử lý học sử dụng rộng rãi xử lý nước thải là: song/ lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác thải, bể điều hòa, khuấy trộn, lắng, lắng cao tốc, tuyển nổi, lọc, hịa tan khí, bay hơi, tách khí Xử lý học nhằm mục đích + Tách chất khơng hịa tan, vật chất có kích thước lớn nhánh cây, gỗ, nhựa, cây, giẻ rách, dầu mỡ khỏi nước thải + Loại bỏ cặn nặng sỏi, thủy tinh, cát + Điều hịa lưu lường nồng độ chất nhiễm nước thải + Nâng cao chất lượng hiệu bước xử lý @ Phương pháp hóa học Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hịa, oxy hóa khử Tấtcả phương pháp dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền Người ta sử 87 dụng phương pháp hóa học để khử chất hịa tan hệ thống nước khép kín Sử dụng hóa chất để xử lý nước thải, keo tụ, Clor, javel, thuốc sát trùng,… Đôi phương pháp dùng để xử lý sơ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn Phương pháp trung hòa Trung hòa nước thải thực nhiều cách khác nhau: (i) Trộn lẫn nước thải với axit kiềm (ii) Bổ sung tác nhân hóa học (iii) Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hịa (iv) Hấp thụ khí axit chất kiềm hấp thụ amoniăc nước axit Trong q trình trung hịa lượng bùn cặn tạo thành Lượng bùn phụ thuộc vào nồng độ thành phần nước thải loại lượng tác nhânxử dụng cho q trình Để làm nước thải dùng chất oxy hóa Clo dạng khí hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy khơng khí, ozon Trong q trình oxy hóa, chất độc hại nước thải chuyển thành chất độc tách khỏi nước thải Quá trình tiêu tốn lượng lớn tác nhân hóa học, q trình oxy hóa học dùng trường hợp tạp chất gây nhiễm bẩn nước thải tách phương pháp khác + Oxy hóa Clo Clo chất có chứa clo hoạt tính chất oxy hóa thơng dụng Người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua khỏi nước thải + Phương pháp Ozon hóa Ozo tác động mạnh mẽ với chất khoáng chất hữu cơ, oxy hóa ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước Sau q trình ozo hóa số 88 lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến 99%, ozon cịn oxy hóa hợp chất Nitơ, Photpho @ Phương pháp sinh học Mục đích xử lý sinh học lên men phân hủy chất hữu nhờ hoạt động vi sinh vật hiếu khí kỵ khí Sản phẩm cuối là chất khí (CO2, N2,CH4,H2S), chất vơ tế bào Phương pháp áp dụng cho hiệu kinh tế cao, rẻ tiền tận dụng sản phẩm phụ làm phân bón ( bùn hoạt tính) tái sử dụng lượng Các phương pháp sinh học xử lý ô nhiễm môi trường Có nhiều phương pháp sinh học ứng dụng rộng rãi xử lýô nhiễm môi trường, đặc biệt chất thải hữu Tiêu biểu việc sử dụng hệ sinh vật để phân hủy hấp thụ/hấp phụ chất ô nhiễm hữu cơ, vô từ chất thải sản xuất sinh hoạt Có thể nêu lên số phương pháp sau: + Sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy chất hữu chất thải + Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ chất hữu Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật Có số lồi vi sinh vật có khả sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng, sinh trưởng nhờ sinh khối chúng tăng lên Các vi sinh vật sử dụng để phân huỷ chất ô nhiễm hữu vô có chất thải từ NTTS Q trình phân hủy gọi q trình phân hủy ơxy hóa sinh hóa Có thể phân phương pháp thành hai loại là: + Phương pháp hiếu khí: phương pháp sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí Ðể đảm bảo hoạt động sống chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng trì nhiệt độ khoảng 20 – 400C + Phương pháp yếm khí: phương pháp sử dụng vi sinh vật yếm khí Trong xử lý nước thải cơng nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí sử dụng rộng rãi Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ chất ô nhiễm 89 Bản chất việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ chất nhiễm dựa sở q trình chuyển hóa vật chất hệ sinh thái thơng qua chuỗi thức ăn Thông thường người ta sử dụng thực vật làm sinh vật hấp thụ chất dinh dưỡng nitơ phốt pho, cácbon để tổng hợp chất hữu làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), tảo hay thực vật phù du, rong câu loài thực vật ngập mặn khác Kế tiếp chuỗi thức ăn động vật bậc - động vật ăn thực vật Ðiển hình động vật bậc vùng nước ven biển loại ngao, vẹm, hàu lồi tiêu thụ thực vật phù du cải thiện điều kiện trầm tích đáy Các lồi cá ăn thực vật phù du mùn bã hữu cá măng, cá đối thử nghiệm sử dụng kênh thoát nước thải Rừng ngập mặn (RNM) hệ sinh thái vùng đất ngập nước phổ biến ven biển Việt nam Có thể sử dụng RNM bể lọc sinh học chất ô nhiễm hữu từ chất thải đô thị, cơng nghiệp ni trồng thủy sản Theo tính tốn lý thuyết, điều kiện Việt Nam, 1ha RNM năm tăng trưởng 56 sinh khối hấp thụ 219 kg nitơ, 20 kg phôt Ngồi ra, RNM với rễ có cấu tạo đặc biệt nơi bẫy trầm tích có chứa kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật Thực vật ngập mặn với toàn hệ sinh thái RNM bể lọc sinh học chất thải từ hoạt đông nuôi trồng thủy sản ven biển Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao chất ô nhiễm với chi phí vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết hợp nhiều hệ thống tác nhân khác Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm nước thải điều kiện cụ thể khu vực Vai trò chế phẩm sinh học ni trồng thủy sản Tình trạng ô nhiễm môi trường xảy nghiêm trọng nuôi trồng thủy sản phần lớn chất hữu dư thừa từ thức ăn, phân rác thải khác đọng lại đáy ao ni Ngồi ra, cịn hóa chất, kháng sinh sử dụng q trình ni trồng dư đọng lại mà khơng xử lý Việc hình thành lớp bùnđáy tích tụ lâu ngày chất hữu cơ, cặn bã nơi sinh sống vi sinh vật gây thối, vi sinh vật sinh khí độc amôniắc, nitrit, hydrogen, sunphua Các vi sinh vật gây bệnh như: Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, 90 Proteus, Staphylococcus nhiều loại nấm nguyên sinh động vật Phần lớn vi sinh vật gây bệnh kể phần hệ sinh vật bình thường mơi trường (nước biển, ao hồ, sông rạch) Chúng xem tác nhân gây bệnh thứ cấp gây bệnh hội Một cân hệ vi sinh vật ao nuôi bị phá vỡ, vi sinh vật có hại phát triển ạt sớm cộng hưởng với yếu tố có hại khác để gây bệnh Hơn môi trường ô nhiễm thời gian ngắn tác động đến hệ thần kinh, thời gian dài làm tăng stress, dẫn đến giảm khả tiêu thụ thức ăn, giảm tăng trưởng, làm tăng mẫn cảm tác nhân gây bệnh, tất yếu tố nêu làm cho thủy sản chết hàng loạt thời gian ngắn Ngày nay, chế phẩm sinh học coi công cụ hữu hiệu để giải vấn đề ô nhiễm môi trường ao nuôi, tạo tảng vững cho phần lớn hoạt động nuôi trồng thủy sản giới Chế phẩm sinh học chấp nhận rộng rãi để khống chế dịch bệnh, tăng sức đề kháng Khác với biện pháp hóa học kháng sinh, chế phẩm sinh học cung cấp phương thức an toàn bền vững người nuôi tiêu dùng Chế phẩm sinh học probiotic có khả chống nhiễm trùng vi khuẩn virút (như virút rota gây tiêu chảy), chống ung thư, kích thích hoạt động hệ miễn dịch, làm giảm cholesterol Vì probiotic tác động làm ổn định khu hệ vi sinh vật đường ruột, làm tăng vi khuẩn có ích (các vi khuẩn sinh vitamin, sinh chất kháng khuẩn, vi khuẩn phân giải đường bột ), làm giảm vi khuẩn có hại (các vi khuẩn cạnh tranh thức ăn, sinh chất độc ) Trong nuôi trồng thủy sản, probiotic chế phẩm xử lý mơi trường Thay cho mục đích chủ yếu tiêu diệt bào tử vi khuẩn, chế phẩm sinh học sản xuất với mục đích chủ yếu kích thích gia tăng vi sinh vật có lợi ao nuôi Mặc dù nhiều loại probiotic đưa vào sử dụng nuôi trồng thủy sản vài thập niên qua, việc sử dụng chế phẩm chủ yếu theo kinh nghiệm Tuy nhiên người ta cho rằng, chế phẩm sinh học phải đạt trình sau: 91 - Khống chế sinh học: Những dòng vi khuẩn có ích chế phẩm có khả sinh chất kháng khuẩn ví dụ bacteriocin để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh ao - Tạo sức sống mới: Các vi khuẩn chế phẩm đưa vào ao phát triển mạnh mẽ số lượng hoạt tính, có khả tồn mơi trường vàtrong đường ruột, ảnh hưởng có lợi vật nuôi - Xử lý sinh học: Khả phân giải chất hữu nước giải phóng axít amin, glucose, cung cấp thức ăn có vi sinh vật có ích, giảm thiểu thành phần nitơ vơ amôni, nitrit, nitrat, giảm mùi hôi thối, cải thiện chất lượng nước Việc sử dụng vi sinh vật hữu ích nhằm cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh ứng dụng rộng rãi chăn nuôi, thay cho việc sử dụng hóa chất, kháng sinh giải pháp quan trọng kiểm soát bệnh nuôi trồng thủy sản Thành phần chế phẩm probiotic thường tập hợp chủng vi sinh vật sống, tuyển chọn, tối ưu hóa, làm khơ phun sấy, đóng khơ bọc alginat Mỗi nhà sản xuất chọn lồi khác nhau, nhiên phổ biến loài bacillus, vi khuẩn lactic lactobacillus, bifidobacterium sp, nấm men saccharomyces cerevisiae phaffia rhodozyma Một thành phần khác thấy chế phẩm probiotic tập hợp enzym có nguồn gốc vi sinh vật amylase, proteose, lipase, cellulase, chitinase, số vitamin thiết yếu axit amin chất khống nhằm kích thích hoạt tính ban đầu vi sinh vật chế phẩm xúc tác cho hoạt động enzym môi trường Các vi sinh vật lựa chọn làm probiotic phải có đặc điểm sau đây: - Không sinh độc tố, không gây bệnh cho vật chủ không ảnh hưởng xấu tới hệ sinh thái mơi trường - Có khả bám dính niêm mạc đường tiêu hóa mơ khác vật chủ, cạnh tranh vị trí bám với vi sinh vật gây bệnh, không cho chúng tiếp xúc trực tiếp với quan thể - Có khả sinh chất ức chế, ngăn cản sinh trưởng mạnh mẽ vi sinh vật gây bệnh Các chất gồm nhiều loại tác động đơn lẻ phối hợp với 92 nhau, bao gồm chất kháng sinh, bacteriocin, siderophore, lysozym, protease, hydroperoxit - Có khả sinh trưởng nhanh, cạnh tranh thức ăn, hóa chất, lượng với cácvi sinh vật có hại Ví dụ vi khuẩn probiotic có khả sinh siderphore, liên kết với ion sắc, làm cho vi sinh vật gây hại khơng sinh trưởng thiếu sắt - Tăng cường khả miễn dịch, tăng cường đáp ứng miễn dịch tự nhiên tôm khả tạo thành kháng thể cá - Có khả cải thiện chất lượng nước ao nuôi hình thành hàng loạt enzym phân giải chất hữu cơ, làm giảm hàm lượng BOD, giảm khí độc như: amoniac, H2S, Không thế, sản phẩm trao đổi chất vi sinh vật probiotic cung cấp enzyem, nguyên tố đa, vi lượng cho vật chủ, giúp chúng sử dụng thức ăn hiệu tăng trưởng tốt Rõ ràng mối lo lắng xuất vi khuẩn kháng thuốc từ ao nuôi trồng thủy sản sử dụng hóa chất, kháng sinh, truyền gen kháng thuốc cho cac vi khuẩn gây hại cho người (tồn tạo ao nuôi tôm), làm cho kháng sinh không hiệu nghiệm để điều trị bệnh cho người nữa, giải tỏa thay biện pháp sử dụng chế phẩm sinh học Hiện nay, việc sử dụng chế phẩm sinh học giải pháp ưu việt để có suất, chất lượng, hiệu sựphát triển bền vững thủy sản nuôi (Nguồn: TC Thông tin Khoa học Công nghệ - Kinh tế thủy sản, số 3/2007, tr 27 – 28) 6.3.2 Bảo vệ nguồn nước Tốc độ thị hóa ngày tăng, dân số phát triển chóng mặt, nhiều nhà máy, khu công nghiệp đời, cộng thêm khai thác sử dụng không hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên người… nguyên nhân gây tình trạng nguồn nước bị nhiễm tình trạng khan nước Chính vậy, luật pháp pháp lệnh bảo vệ môi trường cần sớm thực nghiêm túc Đi đôi với chúng giải pháp công nghệ để lọc chất thải trước đổ môi trường nước Thiết lập nên trung tâm giám sát, quản lýchất lượng môi trường nước…Một vấn đề quan trọng việc giáo dục mơitrường cho tồn dân, nâng cao hiểu biết hậu sinh thái ô nhiễm môi trường cho nhà quản lý, người làm kinh tế,… 93 Thiên nhiên tài nguyên đa dạng phong phú Chúng sở vật chất tinh thần cho phát triển văn minh nhân loại Con người muốn có xã hội bền vững, muốn trở thành giàu có sống hạnh phúc phải biết trì phát triển nó, cịn ngược lại làm cho chất lượng mơi trường suy thối người tự hủy hoại Câu hỏi ơn tập Trình bày ngun nhân tác hại nhiễm bẩn môi trường nước tự nhiên? Trình bày phân chia độ nhiễm bẩn thuỷ vực sinh vật thị? Nêu trạng nhiễm bẩn bảo vệ nguồn nước khu vực ĐBSCL? Tài liệu tham khảo: [1], [2], [4] [5], [6], [8] 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Đáng (2012), giảng vi sinh thủy sản đại cương, Trường Cao đẳng cộng đồng Đồng Tháp [2] Lưu Đức Hải (2013) Tài liệu tập huấn ứng phó với biến đổi khí hậu trường cao đẳng cộng đồng Bộ giáo dục đào tạo Hà Nội [3] Nguyễn Thanh Phương, Trần Ngọc Hải (2004) Giáo trình kỹ thuật sản xuất giống nuôi giáp xác Trường Đại học Cần Thơ [4] Vũ Trung Tạng (1997) Sinh thái học thuỷ vực Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học quốc gia Việt Nam, Hà Nội [5] Đặng Ngọc Thanh (1974) Thuỷ sinh học đại cương Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp [6] Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải (2002) Thủy sinh học thủy vực nước nội địa Việt Nam Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [7] Phạm Minh Thành, Nguyễn Văn Kiểm (2009) Cơ sở khoa học kỹ thuật sản xuất cá giống Nhà xuất Nông Nghiệp [8] Nguyễn Văn Thường (2000) Bài giảng Sinh thái thuỷ sinh vật Khoa Thuỷ sản Đại Học Cần Thơ [9].Trương Nhật Triết (2012), Kỹ thuật sản xuất giống cá nước ngọt, Trường Cao đẳng cộng đồng Đồng Tháp Ths Nguyễn Xuân Hiền Hệ động vật ĐBSCL http://www.siwrp.org.vn Truy cập ngày 18/06/2014 Lý Thanh Hương Nước ngầm suy giảm ô nhiễm nghiêm trọng.http://www.vietnamplus.vn Truy cập ngày 12/04/2014 Nguyễn Văn Nam, Phạm Văn Ty Nguồn: TC Thông tin Khoa học Công nghệ Kinh tế thủy sản, số 3/2007, tr 27 – 28 Vai trò chế phẩm sinh học nuôi trồng thủy sản http://uv-vietnam.com.vn Truy cập 19/06/2014 PGS.TS Vũ Ngọc Út, Khoa thủy sản – Đại học Cần Thơ Ứng dụng chế phẩm sinh học nuôi trồng thủy sản http://hoahocngaynay.com Truy cập 19/06/2014 95 Thảo Vy Phát triển nghề nuôi thuỷ sản lồng hồ Thác Bà http://vietnam.vnanet.vn Truy cập ngày 12/04/2014 Sơ kết điều tra, đánh giá trạng nguồn lợi vùng biển Việt Nam giai đoạn 2011 - 2013 http://www.fistenet.gov.vn Truy cập ngày 18/06/2014 Giáo trình Quan trắc mơi trường http://lib.hunre.edu.vn Truy cập ngày 18/06/2014 Quan trắc môi trường http://quantracmoitruong.gov.vn Truy cập ngày 18/06/2014 96 ... thủy sinh vật Quần thể thuỷ sinh vật Quần xã thuỷ sinh vật 3 Chương 5: Năng suất sinh học thuỷ vực Chu trình vật chất thuỷ vực Xác định suất sinh học thuỷ vực Các nhân tố định suất sinh học thuỷ. .. sinh vật Quá trình trao đổi thể thủy sinh vật với môi trường Sinh sản thủy sinh vật Chương 3: Di cư phân bố thuỷ sinh 4 iv Kiểm tra* (LT TH) 1LT vật Di cư thuỷ sinh vật Phân bố thủy sinh vật Chương... GIỚI THIỆU Bài giảng ? ?Sinh thái thuỷ sinh vật? ?? biên soạn với mục đích cung cấp cho sinh viên ngành nuôi trồng thuỷ sản kiến thức sinh thái học thuỷ vực phân loại thuỷ sinh vật Trên sở người đọc