Chu trình Nitơ pps

Chu trình Nitơ trong việc xử lý bể nuôi mới Giới thiệu chung: Chu trình nitơ luôn diễn ra trong các bể nuôi. Phân cá hoặc các thành phần hữu cơ (thức ăn thừa) sẽ bị chuyển hóa thành ammonia (NH3) hoặc ammonium (NH4+) rồi thành nitrite (NO2) hay nitrate (NO3) trước khi được chuyển hóa tiếp thành khí nitơ bởi các cây thủy sinh hoặc một số vi khuẩn trong bể (các thành phần chứa nitơ này cũng sẽ bị loại bỏ khi bạn thay nước). (chú ý: có điểm chưa chính xác trong hình ở trên, công thức hóa học của ammonium là NH4+ chứ không phải là NO4) (người dịch). Amonia (NH3) là một chất độc với cá ngay cả ở hàm lượng thấp, NO2 cũng độc với cá dù không độc như NH3. Nitrate (NO3-) không độc ở hàm lượng thấp, tuy nhiên độc ở hàm lượng cao và với thời gian tiếp xúc dài. Do đó, nếu không có sự chuyển hóa các thành phần độc này thành khí nitơ khuyếch tán ra khỏi nước, môi trường nước sẽ không thích hợp cho cá sống. Vì vậy khi nuôi cá chúng ta cần để ý để tạo ra một chu trình chuyển hóa nitơ trong bể nuôi. Khí nitơ là gì? Nitơ là một thành phần rất quan trọng trong sinh quyển; cuộc sống không thể tồn tại nếu không có nitơ. Nó chiếm tới 78% thành phần của khí quyển. Nitơ là thành phần cấu tạo nên các axit amin, protein và DNA. Mọi cơ thể sống đều chứa các dạng nitơ hữu cơ đã được đồng hóa nên bất kì thành phần nào (cá cảnh, cây thủy sinh hay ngay cả thức ăn) bạn đặt vào bể nuôi đều sẽ bổ sung lượng nitơ đáng kể trong bể. Ngoài ra nitơ vô cơ cũng được bổ sung vào bể nuôi từ không khí (khí nitơ) bởi các vi khuẩn cố định nitơ, vi khuẩn lam; hoặc khi chúng ta thay nước. Các vi khuẩn lam có khả năng quang hợp (như cây xanh) để sinh trưởng; một vài loại vi khuẩn lam có thể cố định khí nitơ- một thành phần thực vật không thể trực tiếp sử dụng- thành NH3, NO2- hoặc NO3-, những thành phần này có thể được thực vật hấp thụ để sản xuất axit amin và protein cần thiết. Quá trình tạo nitrat (NO3-): Khi các sinh vật chết, thành phần nitơ hữu cơ trong chúng sẽ bị chuyển hóa thành NH3 vô cơ bởi quá trình phân hủy do vi khuẩn tiến hành (còn gọi là quá trình khoáng hóa). Ở trạng thái trung hòa, NH3 có thể được chuyển hóa qua lại thành NH4+; tuy nhiên khi pH tăng (môi truờng nước bị kiềm hóa), NH4+ có xu hướng chuyển hóa ngược lại thành NH3. Trên thị trường có bán các sản phẩm để hạn chế quá trình kiềm hóa (ví dụ các sản phẩm của hãng Prime). NH3 dược đồng hóa theo nhiều cách. Một số loài rong nước hoặc tảo có thể đồng hóa NH3 và NH4+ trực tiếp cho quá trình sinh tổng hợp. Một số ví khuẩn thì sử dụng một quá trình gọi là sự nitrate hóa (nitrification). Trước hết NH3 được chuyển hóa thành NO2 bởi Nitrosomonas, sau đó một nhóm vi khuẩn khác (gọi là nitrobacter) sử dụng men nitrite oxidase để chuyển hóa NO2 thành NO3 NO3- này có thể được các cây thủy sinh sử dụng như là một nguồn dinh dưỡng hoặc có thể bị chuyển hóa tiếp thành khí nitơ (N2) qua hoạt động của các vi khuẩn yếm khí như Pseudomonas. Các quá trình chuyển hóa NH3 đều cần sự tham gia của oxy nên nếu không có O2 không quá trình nào ở trên có thể được thực hiện. PHẦN 2 Thế nào là vi khuẩn nitrate hóa ? Trên thị trường có nhiều sản phẩm giúp cho quá trình nitrat hóa. Hầu hết các sản phẩm này đều chứa các vi khuẩn dị dưỡng- vi khuẩn cần thành phần hữu cơ từ môi trường cho sinh trưởng và phát triển- từ các chủng của Bacillus, Pseudomonas, Escherichia. Tuy nhiên các vi khuẩn này không phải là các vi khuẩn nitrat hóa thực sự. Các vi khuẩn nitrate hóa là các loại vi khuẩn tự dưỡng, thuộc họ Nitrobacteraceae, lấy năng lượng trực tiếp từ quá trình chuyển hóa hóa học NH3 thành NO3- hoặc từ NO2- thành NO3 Những vi khuẩn này sử dụng CO2 làm nguồn carbon chính và cần oxy để sinh trưởng. Những vi khuẩn có ích này thường là vi khuẩn Gram dương (Gram +), do đó bạn nên thận trọng khi sử dụng các thuốc tiêu diệt vi khuẩn Gram + như Erythromycin (Maracyn), Ampicillin, hay Penicillin. Hầu hết các vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt trong bể nuôi nước mặn, là Gram âm (Gram -) như Vibrio, Columnaris, Pseudomonas, Aeromonas nên việc dùng các thuốc kháng sinh tiêu diệt vi khuẩn Gram – như Kanamycin hay Nitrofurazone sẽ không ảnh hưởng tới chu trình nitơ trong bể nuôi. Những sản phẩm như Malachite Green (để ngăn chặn bệnh truyền nhiễm phổ biến do động vật nguyên sinh Ichthyophthirius multifiliis gây ra, tạo những đốm trắng dưới da cá) hay đồng sulfate (CuSO4) không ảnh hưởng tới các vi khuẩn có ích cho chu trình nitơ. Những chủng sau đuợc coi là chủng oxi hóa ammonia (NH3): Nitrosomonas (ở nước ngọt), Nitrosococcus (nước mặn), and Nitrospira và chủng oxi hóa nitrite (NO2): Nitrococcus (nước mặn), Nitrobacter (nước ngọt), và Nitrospina. Các chủng sống ở nước ngọt tuy có khác với chủng ở nước mặn nhưng chúng có họ hàng gần gũi. Các vi khuẩn dị dưỡng (như thường thấy trong các sản phẩm phổ biến đi kèm trong sản phẩm tuần hoàn nước trong bể nuôi) thường là hiếu khí (cần oxy để tồn tại), có thể là Gram dương (như vi khuẩn Bacillus) hoặc Gram âm (như Pseudomonas). Một số không thể sống sót ngay cả khi nồng độ oxy xuống thấp nhưng thường phổ biến là loại có thể tồn tại tạm thời trong điều kiện thiếu khí (kị khí không bắt buộc). Các vi khuẩn dị dưỡng này có khả năng nhân đôi (sinh sản) trong 15 phút tới 1h trong khi các vi khuẩn tự dưỡng (loại có thể nitrate hóa), ngay cả trong điều kiện tối ưu, lại cần tới 15-24h để nhân đôi số lượng. Tuy nhiên, khả năng nitrate hóa của vi khuẩn dị dưỡng là rất kém, chỉ bằng 1 phần triệu khả năng của vi khuẩn tự dưỡng với khả năng nitrate hóa thực sự; vì vậy vi khuẩn dị dưỡng không có ích mấy cho chu trình nitơ trong bể nuôi. Một số đặc điểm của NH3 - NH3 sẽ được chuyển hóa thành NH4+, dạng ít độc hơn, ở pH 6.4 hoặc pH thấp hơn. - Hệ thống khuấy nước có thể giúp NH3 bay hơi, nhưng không thực sự hiệu quả để loại bỏ NH3 để giữ bể nuôi tối ưu. - NH3 có thể bị loại bỏ hoặc khử độc bởi các sản phẩm như Prime, Ammo Lock, hay Amquel. Tuy nhiên những sản phẩm này chỉ là giải pháp tạm thời. Quá trình tạo N2 (sự nitrate hóa ngược) Là quá trình chuyển hóa NO3+ thành nitơ để khuyếch tán vào không khí. Qúa trình này thường xảy ra trong môi trường không có oxy do các vi khuẩn yếm khí, thường thấy dưới lớp cát, sỏi hay bùn. Trong các bể nuôi nước ngọt, quá trình này thường tạo ra Hydrogen sulfide (H2S) rất độc; tuy nhiên nếu bể nuôi được duy trì mức độ oxy trên 1ppm thì có thể loại được sự hình thành H2S. Rễ của thực vật thủy sinh rất có ích trong việc giữ cân bằng hàm lượng oxy trong các lớp cuội sỏi trong bể. Sử dụng một hệ thống nhiều lớp, tạo một khoang thông ở phía dưới cũng giúp cân bằng oxy (không nên nhầm các khoang này giống như nhưng hệ thống lọc dưới lớp cuội sỏi). Có nhiều kiểu khoang thông. Kiểu cơ bản gồm một lớp cát dày 7.5-10cm được đặt cách đáy của bể khoảng 5-7.5cm. Bạn cũng có thể dùng các ống nhựa PVC với các khe ở phía dưới, buộc lại với nhau để tạo thành một hệ thống lưới ở đáy bể. Đối với hệ thống bể nước nước mặn, không cần thiết tạo những khoảng thông vậy. Hệ thống lọc sinh hoc Rất nhiều vi khuẩn có ích chỉ cần NH3 và nước được thông khí, để phát triển. Vì vậy, nếu không có đủ diện tích bề mặt với oxy, việc nitrate hóa sẽ bị hạn chế. Các vi khuẩn nitrate hóa gắn rất chặt trên các bề mặt; do đó, quá trình trao đổi nước đơn thuần giữa các bể nuôi thường không hiệu quả cho sự xử lý bể nuôi mới. Nếu hệ thống lọc và lớp cuội sỏi đã có một lớp dày các vi khuẩn không có khả năng nitrate hóa, nước sẽ không được lưu thông tốt làm hạn chế quá trình nitrate hóa. Hệ thống lọc bọt biển hay Pre-Filter khá rẻ và hữu ích cho việc phát triển của các vi khuẩn nitrate hóa. Các hệ thống lọc khô/ướt và đá sống (live rock) hay dùng trong các bể nuôi nước mặn cũng rất hữu ích để tạo lọc sinh học trong các bể nuôi lớn. Các thiết bị Bio-Wheel khá phổ biến hiện nay, tuy nhiên theo đánh giá của tác giả, các hệ thống này không thực sự hiệu quả, chúng có xu hướng tích tụ cặn và dừng hoạt động; và ngay cả khi nó hoạt động tốt, không có sự khác biệt rõ nào so với hệ thống lọc bọt biển hay lọc khô/ướt. Hệ thống lọc hộp (canister filters) cũng khá tốt cho nitrate hóa nếu sử dụng các vật liệu thích hợp (như các vòng sứ) và các vật liệu này không bị lèn chặt và được làm sạch thường xuyên. Tóm tắt về hàm lượng nitơ: - Hàm lượng NH3 và NO2 nên là 0ppm trong bể nuôi. - Hàm lượng NO3- nên là 15-50ppm (thấp hơn 15ppm không tốt cho các bể nuôi nước ngọt có thực vật thủy sinh). - Với các bể nuôi cá nước mặn, hàm lượng NO3- nên dưới 40ppm. - Với bể nuôi san hô biển, hàm lượng NO3- nên dưới 20ppm (hoặc thấp hơn, thậm chí thấp hơn 10ppm). PHẦN 3 Các phương pháp xử lý bể nuôi mới: Các phuơng pháp sau đây là dùng cho bể nuôi trước khi thả cá. Cá chỉ nên thả vào khi bể nuôi đã qua chu trình nitơ. Sự điều chỉnh NH3 và NO2 có thể mất 10-45 ngày tùy vào phương pháp tuần hoàn, kích thước bể và nhiệt độ. Tác giả ưu tiên sử dung phương pháp 1 dưới đây. 1. Môi trường bổ sung vật liệu lọc đã qua sử dụng (seasoned): Cách tốt nhất là chuyển các vật liệu lọc (nhất là bọt biển; cũng có thể cả vật liệu sứ và một số cuội sỏi, cát, đá sống) từ một bể nuôi trước đó sang bể mới, và sau đó 3-7 ngày (sớm nhất là 2 ngày) hãy dần dần thả cả vào. Phương pháp này khá hiệu quả, thường sẽ cung cấp đủ các vi khuẩn cần thiết. Tuy nhiên điểm yếu là có thể truyền mầm bệnh sang bể mới vì vậy chỉ nên truyền vật liệu lọc từ các bể mà không có cá mới được thả vào trong vòng 30 ngày, các thông số về nước tốt và bể có khử trùng bằng đèn tím (UV sterilization). Điểm chú ý là không nên rửa các vật liệu lọc (nhất là rửa bằng nước vòi) trước khi đặt vào bể mới. Việc rửa bằng nước vòi có thể giết các vi khuẩn nitrate hóa; việc rửa chung chung cũng làm trôi các thành phần hữu cơ cần thiết để nuôi vi khuẩn, đặc biệt là khi mà cá chưa được đưa vào bể. Cũng chú ý rằng vì các vi khuẩn tự dưỡng bám rất chắc vào các bề mặt hệ thống lọc nên việc bóp hay chà nhẹ lên bề mặt bọt biển không giúp nhiều trong việc bổ sung thêm các vi khuẩn này vào bể nuôi mới. Trong khi cá chưa được thả vào bể, bạn có thể rắc một ít thức ăn cho cá vào bể mới để nuôi các vi khuẩn. Với các bể nuôi nước mặn, việc bổ sung các đá sống đã qua sử dụng (lưu hóa) rất tốt. Tác giả đề nghị ngoài các thành phần đã qua sử dụng khác (bọt biển) có thể bổ sung thêm 2.2- 4.4kg đá sống đã lưu hóa đối với 4 lít nước trong bể mới. Bạn cũng nên để ý rằng, các vi khuẩn gây bệnh như Pseudomonas vẫn thường tồn tại trong các bể nuôi đủ tiêu chuẩn. Khi cá yếu do không được ăn đầy đủ hoặc thiếu khoáng chất hay điều kiện nước tồi, các vi khuẩn gây bệnh này sẽ tận dụng cơ hội để gây bệnh cho cá. Nếu phương pháp này được thực hiện đúng cách thì cá hiếm khi bị đầu độc bởi NH3, hàm lượng NH3 hiếm khi vượt quá 50ppm. Bạn cũng có thể kết hợp phương pháp với sử dụng sản phẩm Prime. 2. Phương pháp bổ sung NH3 Bạn có thể nhỏ 3-5 giọt ammonia (NH3) nguyên chất cho khoảng mỗi 4 lít nước hoặc 1-2 thìa NH3 nguyên chất cho 40 lít nước bể nuôi để nâng lượng NH3 tới 3-4ppm. Bể nuôi mới sẽ cần tới 2-6 tuần (thường là 3 tuần) để tự chiểu chỉnh hàm lượng NH3 và NO2 xuống 0. Bạn nên nhớ kiểm tra NH3 khi mua, không nên sử dụng loại dung dịch NH3 khi mà bạn thấy bọt hay bong bóng khi lắc mạnh bình đựng (nghĩa là có chất tẩy rửa trộn với NH3, không tốt cho bể nuôi). Mặc dù phương pháp này khá phổ biến, nhưng tác giả không khuyến khích sử dụng vì những lí do sau: - Phương pháp này không thực sử bổ sung thêm vi khuẩn vào bể mới; phương pháp này cũng giống như phương pháp thả thức ăn cá vào bể chưa có cá phía dưới đây. Một điểm là vì thời gian chờ dài mà đa số chúng ta có xu hướng thả cá vào bể càng sớm càng tốt. - Phương pháp này không nhanh bằng phương pháp 1 ở trên. - Phương pháp này gây nguy hiểm tới đá sống hoặc cát đã được bổ sung vào bể trước đó vì NH3 sẽ giết chết các vi khuẩn đang sống trên đá sống. 3. Phương pháp thả thức ăn cá: Đây là phương pháp bổ sung dần dần thức ăn của cá vào bể nuôi chưa có cá, khá hiệu quả nhưng thời gian chờ khá dài (2-6 tuần, trung bình 3 tuần). Hãy sử dụng phương pháp này khi bạn không có các vật liệu lọc đã qua sử dụng (trong phương pháp 1). Cũng như phương pháp 2, hàm lượng NH3 trong bể mới nên là 4ppm; tuy nhiên, cao hơn (7ppm) hoặc thấp hơn một chút (3ppm) cũng đều chấp nhận được. Các phương pháp xứ lý khác: Một phương pháp là dùng tôm sống, tác giả không khuyến khích phương pháp này, không phải vì nó không hiệu quả mà vì có thể truyền nhiễm mầm bệnh do Saprolegnia; đây là một loại nấm bệnh thường có trong các thành phần nitơ hữu cơ đang bị phân hủy như tôm sống. Các sản phẩm phụ giúp tạo bể mới: Theo tác giả thì đa số các sản phẩm hiện có không mấy hiệu quả trừ BioSpira (nếu sử dụng đúng cách; loại này có thời gian sử dụng ngắn và cần bảo quản lạnh ở 4oC). Cũng nên chú ý rằng các sản phẩm dùng cho bể nuôi nước ngọt không nên được sử dụng cho các bể nước nước mặn. Một sản phẩm tốt chứa các vi khuẩn tự dưỡng riêng cho 2 loại bể là Fritz-Zyme #7 hoặc #9. Các sản phẩm khác như Liquid Cycle và Stress-Zyme chỉ có tác dụng giúp loại bỏ lượng chất thải thừa do quá nhiều thức ăn thừa hoặc do hệ thống lọc yếu (Riêng Liquid Cycle có thể giúp loại bỏ thành phần hữu cơ trong khi chờ chu trình nitơ trong bể hoạt động khi đã có cá). Các vi khuẩn dị dưỡng trong những sản phầm này tuy giúp loại bỏ các thành phần hữu cơ thừa nhưng chúng không có tác dụng lâu dài cho bể nuôi. Với các bể nuôi nước mặn: Cát sống (live sand) không có tác dụng bổ sung vi khuẩn nitrate hóa tốt như đá sồng do oxy khó lưu thông trong cát sống. Sản phẩm cát sống thương mại (khá đắt) thường cũng chỉ chứa các vi khuẩn dị dường, như đã nói không phải là loại vi khuẩn nitrate hóa; hơn nữa do cát bị đóng gói nên cũng chỉ còn các vi khuẩn yếm khí, so với giá thành thì không đáng giá. Ngoài ra các nước mặn sống cũng không đáng giá để mua vì các loại vi khuẩn nitrate hóa thường không tồn tại tự do trong nước mà bám chặt vào các bề mặt như đá sống. Hiệu quả của thực vật thủy sinh: Rong nước có tác dụng loại bỏ chất thải chứa nitơ; tuy nhiên không nên thả các loại rong (hay thực vật thủy sinh) vào bình mới ngay mà hãy áp dụng một trong các phương pháp ở trên để xử lý bể và để cho vi khuẩn phát triên, sau đó 2-3 tuần hãy thả thực vật thủy sinh. Bổ sung các loại thực vật này sẽ giúp bình ổn hàm lượng NH3 và NO2, làm nhanh quá trình thả cá vào bể mới. KẾT LUẬN: Tóm lại là dù sử dụng các phương pháp nào để xử lý bế, nếu cá bị tiếp xúc với NH3 hay NO2 ở nồng độ cao trong thời gian dài (hơn 24h) thì mang cá có thể bị phá hủy và sẽ làm giảm khả năng chống chịu bệnh sau này. Do dó bạn nên đợi thời gian đủ dài trước khi thả cá hoặc nên bỏ thêm nhiều vật liệu đã qua sử dụng từ bể khác qua. Một điểm nữa là nếu việc bổ sung các sản phẩm giúp xử lý bế như Cycle hay BioSpira sau khi đã thả cá vào các bể mới chưa được tuần hoàn (xử lý) đầy đủ và bạn thấy rằng cá sống sót và hàm lượng NH3, NO2 xuống thấp để nghĩ rằng những sản phẩm này giúp xử lý bể, điều đó chưa hẳn đúng. Các vi khuẩn dị dưỡng trong các sản phẩm này giúp phân hủy một số thành phần hữu cơ, do vậy sẽ hạ thấp hàm lượng NH3 ban đầu, tuy nhiên nó không giúp duy trì hàm lượng đó lâu dài. Một khi bạn không dùng sản phẩm nữa, hàm lượng NH3 sẽ tăng trở lại do vẫn thiếu các vi khuẩn nitrate hóa thực sự. Do đó, đừng nên phụ thuộc quá nhiều vào các sản phẩm này. Một số điều nên và không nên làm để duy trì chu trình nitơ: - Có thể rửa các vật liệu lọc với nước trong bể nuôi cũ hoặc nước không có clo để tránh giết chết các vi khuẩn nitrate hóa. - Không nên rửa hệ thống lọc với nước máy và không nên bật tắt hệ thống lọc thường xuyên. Nên chạy hệ thống lọc 24/7. - Không nên rửa lớp cuội sỏi và không nên thay nước mới hoàn toàn (thay một phần nước thôi) vì có thể phá vỡ môi trường sinh thái của các vi khuẩn. - Các thay đổi nên dần dần, ví dụ nếu cần thay hộp chứa trong hệ thống lọc, hãy đặt vào bể hộp chứa mới 7-10 ngày trước khi tháo bỏ hộp cũ. - Nên sử dụng hệ thống loại clo khi thay hơn 10% nước. Với bể nước mặn: không nên hút/phá vỡ sự cân bằng dưới các viên đá sống hoặc dưới lớp cát sống vì các vi khuẩn kị khí ở đó cần cho quá trình nitrate hóa ngược. Làm gì khi nồng độ NH3 hoặc NO2 cao: - Thay tới 30-50% nước mỗi ngày cho tới khí hàm lượng các chất trên tới 2ppm hoặc 0ppm - Sử dụng sản phẩm Prime hoặc bất kì sản phẩm khử NH3/NO2 như Ammo Lock, Amquel Plus hoặc Amquel. Chú ý là các sản phẩm này không loại bỏ NH3 hoàn toàn mà chỉ chuyển NH3 thành NH4+ ít độc hơn. Nếu bạn sử dụng máy kiểm tra NH3 sẽ không có tác dụng vì máy kiểm tra không phân biệt được NH3 và NH4+. Prime sẽ giúp NH4+ ổn định nên dù pH có tăng, cũng ít khả năng NH4+ bị chuyển hóa ngược lại thành NH3. - Hãy bổ sung thêm muối ăn (NaCl), khoảng 1 thìa nhỏ (teaspoon) cho bể khoảng 4 lít nước. Muối cũng giúp ngăn hình thành methemoglobin trong máu do tiếp xúc với NO2. - Khi cá tiếp xúc với hàm lượng NH3 và NO2 cao (thường trong quá trình cá bị vận chuyển trong thời gian dài), hãy sử dụng Methylene Blue trong 30 phút. - Với bể nước ngọt, có thể chọn loại màng lọc có zeolit để giúp hấp thụ bớt NH3. - Bổ sung thêm nhiều bọt biển, vật liệu lọc đã qua sử dụng ở các bể nuôi tiêu chuẩn. - Giảm lượng thức ăn thả vào bể và lựa chọn loại thức ăn ít lượng protein không hòa tan, loại protein này khó tiêu hóa do đó làm tăng lượng NH3 trong bể. - Có thể tạm thời sử dụng Cycle hoặc Stress Zyme.  . Chu trình Nitơ trong việc xử lý bể nuôi mới Giới thiệu chung: Chu trình nitơ luôn diễn ra trong các bể nuôi. Phân cá hoặc các thành phần hữu cơ (thức ăn thừa) sẽ bị chuyển hóa. sự chuyển hóa các thành phần độc này thành khí nitơ khuyếch tán ra khỏi nước, môi trường nước sẽ không thích hợp cho cá sống. Vì vậy khi nuôi cá chúng ta cần để ý để tạo ra một chu trình chuyển. hóa nitơ trong bể nuôi. Khí nitơ là gì? Nitơ là một thành phần rất quan trọng trong sinh quyển; cuộc sống không thể tồn tại nếu không có nitơ. Nó chiếm tới 78% thành phần của khí quyển. Nitơ