HNTS 2012 15 ỨNG DỤNG VI KHUẨN KHỬ đạm pseudomonas stutzeri để xử lý nước AO NUÔI cá TRA ở AN GIANG

ỨNG DỤNG VI KHUẨN KHỬ ĐẠM Pseudomonas stutzeri ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC AO NUÔI CÁ TRA Ở AN GIANG Nguyễn Hoài Vững 1 , Trịnh Hoài Vũ 2 , Lê Công Quyền 3 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) đang được nuôi phổ biến ở An Giang do điều kiện tự nhiên thuận lợi, kỹ thuật nuôi đã phát triển và thị trường tiêu thụ ngày càng được mở rộng. Nuôi cá tra thâm canh trong ao hầm là mô hình đang phát triển mạnh nhất cả về diện tích và sản lượng. Tuy nhiên, thực tế cho thấy, trong nuôi trồng thủy sản những vụ đầu nếu sử dụng giống sạch bệnh thường có năng suất thu hoạch khá cao, nhưng sau một thời gian, thậm chí có nơi chỉ sau một vụ đã bị ô nhiễm nghiêm trọng và làm phát sinh dịch bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Mặt khác, môi trường bị ô nhiễm dẫn đến vật nuôi kém ăn, chậm phát triển làm tăng nguy cơ nhiễm bệnh. Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu là thức ăn tồn đọng, chất thải bài tiết của cá, bùn đáy ao. Sự phân giải các chất hữu cơ dư thừa này sẽ làm cho nồng độ NH 4 + , NO 3 - vượt quá mức chịu đựng của thủy sản, ví dụ khi nồng độ NH 4 + cao hơn 1mg/L sẽ làm cho cá bị chết (Nguyễn Xuân Thành et al., 2005). Với mong muốn góp phần tìm kiếm giải pháp xử lý môi trường nước ao nuôi thủy sản nhằm hỗ trợ ngăn ngừa khả năng ô nhiễm do nguồn nước thải từ ao nuôi và góp phần cải thiện chất lượng nước, đề tài: “Ứng dụng vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri để xử lý nước ao nuôi cá tra ở An Giang” được thực hiện nhằm góp phần làm cho nghề nuôi thủy sản phát triển an toàn và bền vững. Sơ lược về vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri Pseudomonas stutzeri là một loài vi khuẩn được phân bố rộng rãi nhất trong môi trường tự nhiên. Loài này được quan tâm nhiều vì đặc điểm tính chất đa dạng của các quá trình chuyển hóa của chúng đối với nhiều loại hợp chất khó phân hủy trong tự nhiên (Bennasar et al., 1998), chẳng hạn như phân hủy các hợp chất o-xylene (Baggi et al., 1987), carbazol/dioxin (Shintani et al., 2003), oxy hóa hiếm khí hợp chất 2-chloroethanol (Dijk et al., 2003),… Tuy nhiên, khả năng khử nitrat là một đặc tính bền vững của Pseudomonas stutzeri, loài vi khuẩn này là một trong những loài vi khuẩn dị dưỡng khử nitrat hiệu quả nhất và được xem như là một hệ thống chuẩn của quá trình khử nitrat bằng vi khuẩn (Zumft, 1997). 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu 1 Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KHCN, Sở Khoa học Công nghệ An Giang; Email: nguyenhoaivung@gmail.com 2 Bộ môn Công nghệ sinh học, Khoa Nông nghiệp-TNTN, Đại học An Giang; Email: trinhhoaivu@gmail.com 3 Bộ môn Thủy sản, khoa Nông nghiệp - TNTN, Đại học An Giang; Email: lcquyen@agu.edu.vn Thí nghiệm sử dụng các dòng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri từ bộ sưu tập giống vi sinh vật, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ. Môi trường nhân sinh khối vi khuẩn: Môi trường Basal Medium (BM)/NO 3 - : NH 4 Cl (0,3 g/l); KH 2 PO 4 (1,5 g/l); NaHPO 4 .7H 2 O (7,9 g/l); Na 2 C 4 H 4 O 4 .6H 2 O (27 g/l); KNO 3 (2 g/l); bổ sung dung dịch PS-1: MgSO 4 (20 g/l) sử dụng với lượng 5 ml/l; vitamine V 8 (100X) (g/100 ml) gồm: (biotin, folic acid, pyridoxine hydrochloride, riboflavin, thiamine hydrochloride, nicotinic acid, pantothenic acid, cyanocobalamine, p-aminobenzoic acid, thioctic acid, sử dụng với nồng độ 1% (v/v); dung dịch muối VS: (EDTA, ZnSO 4 .7H 2 O, CaCl 2 , MnCl 2 .4H 2 O, FeSO 4 .7H 2 O, (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .7H 2 O, CuSO 4 .5H 2 O, CoCl 2 .5H 2 O) sử dụng với lượng 5 ml/l. Tiến hành nhân sinh khối 2 dòng vi khuẩn D3b và N1a trong môi trường BM/NO 3 - , lắc trên máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút, sau 20 giờ nuôi cấy mật độ vi khuẩn đạt đến 10 8 – 10 9 vi khuẩn/ml và được sử dụng để cấy chuyển vào môi trường Minimal trong vòng 72 – 96 giờ có sục khí cho đến khi mật độ vi khuẩn đạt 10 6 – 10 7 vi khuẩn/ml thì cho vào các bể thí nghiệm có xử lý vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri. 2.2. Phương pháp thí nghiệm 2.1.1. Địa điểm: Thí nghiệm được bố trí tại hộ nuôi cá tra Dương Văn Tòng ấp Hoà Tây B, xã Phú Thuận, huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang. 2.2.2. Bố trí thí nghiệm: Nghiên cứu gồm 2 thí nghiệm. Thí nghiệm 1 tiến hành trong bể xi măng có thể tích 500 lít/bể. Thí nghiệm 2 tiến hành trong bồn composite có thể tích 10m 3 /bồn. Tất cả các bồn, bể được vệ sinh kỹ bằng xà phòng và chlorin 200 ppm, phơi khô. Sau đó bơm nước từ ao nuôi cá tra vào bồn, bể theo thể tích xử lý . 2.2.2.1. Thí nghiệm 1: Thí nghiệm 1 được tiến hành theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại là 1 bể với thể tích 500 lít/bể nước ao nuôi cá tra - Nghiệm thức 1: đối chứng (ĐC). - Nghiệm thức 2: bổ sung vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng N1a 5% (N1a). - Nghiệm thức 3: bổ sung vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b 5% (D3b). - Nghiệm thức 4: đối chứng dương, bổ sung hóa chất BKC (BKC là một loại hóa chất được dùng để xử lý nước ao nuôi thủy sản, liều lượng sử dụng 1 lít/ 1.000 m 3 tương đương 0,5 ml/ 500 lít. 2.2.2.2. Thí nghiệm 2: Thí nghiệm 2 được tiến hành theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại là 1 bồn với thể tích 10m 3 /bồn nước ao nuôi cá tra. - Nghiệm thức 1: Đối chứng không sử dụng vi khuẩn. - Nghiệm thức 2: vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b 5%. - Nghiệm thức 3: đối chứng dương, dùng chế phẩm sinh học EM (liều lượng sử dụng 10 ml/1 m 3 ). 2.2.3. Các chỉ tiêu theo dõi - Mẫu được lấy vào các thời điểm 0, 24, 48, 72 và 96 giờ sau khi chủng vi khuẩn và được phân tích tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KHCN tỉnh An Giang. Đánh giá hiệu quả xử lý nước ao nuôi cá tra thông qua các chỉ tiêu: pH, TSS, COD, BOD, NH 4 + , NO 2 - , NO 3 - , tổng vi khuẩn khử đạm. 3. KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1. Thí nghiệm trong bể xi măng 500 lít 3.1.1. pH Qua 4 ngày xử lý thì pH ở các nghiệm thức đều giảm, riêng 2 bể sử dụng vi khuẩn khử đạm dòng D3b và dòng N1a có pH cao hơn bể đối chứng và bể sử dụng hóa chất BKC, nhưng pH vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Bộ Thủy Sản và theo Boyd (1998) giới hạn pH thích hợp cho nuôi trồng thủy sản là 6,5 - 9. Nước có pH từ 6,8 - 9 thích hợp cho hầu hết các loài cá nuôi (Nguyễn Văn Bé, 1995). Sau khi xử lý bơm nguồn nước trở lại để nuôi cá thì vẫn không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cá (Hình 1). 3.1.2. Ammonium (NH 4 + ) Nồng độ NH 4 + ở bể đối chứng và bể sử dụng BKC giảm không đáng kể và có khuynh hướng tăng dần lên ở những ngày cuối thí nghiệm, nghiệm thức sử dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b và dòng N1a nồng độ NH 4 + giảm mạnh ở ngày thứ 2 và ngày thứ 3. Ở ngày thứ 4 ở bể sử dụng vi khuẩn dòng D3b có nồng độ NH 4 + là 0,675 mg/L, ở bể sử dụng dòng N1a thì nồng độ NH 4 + là 0,975 mg/L. Trong khi đó nồng độ NH 4 + ở bể sử dụng BKC là 4,2 mg/L và bể đối chứng có nồng độ NH 4 + là 3,975 mg/L và có sự khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức sử dụng vi khuẩn. Vi khuẩn dòng N1a có hiệu quả xử lý thấp hơn so với dòng D3b và đến ngày thứ 4 xử lý, nồng độ NH 4 + bắt đầu tăng. Điều này có thể là do trong thời gian này mật số vi khuẩn đã giảm xuống, trong khi đó các chất cặn bã và các hợp chất hữu cơ vẫn còn tồn tại trong các bể nên làm cho nồng độ NH 4 + tăng lên. Hóa chất BKC ở nghiệm thức đối chứng dương không có khả năng xử lý NH 4 + , nồng độ NH 4 + vượt gần gấp 4 lần; ở nghiệm thức đối chứng nồng độ NH 4 + rất cao, vượt hơn 4 lần so với quy định của Bộ Thủy Sản (NH 3 < 1 mg/L). Hình 1. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên pH nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Hình 2. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NH 4 + (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) 3.1.3. Nitrit (NO 2 - ) Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942 – 1995, chất lượng nước mặt cho nuôi trồng thủy sản quy định nồng độ NO 2 - phải ở mức dưới 0,05 mg/L, theo Thông tư 02/2006/TT-BTS giá trị giới hạn cho phép của nồng độ NO 2 - phải ở mức dưới 0,01 mg/L, theo Trương Quốc Phú et al. (2006) cho biết sinh trưởng của tôm càng xanh giảm đáng kể khi nồng độ NO 2 - là 1,8 và 6,2 mg/L. Kết quả ở Hình 3 cho thấy ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b và dòng N1a lên nồng độ NO 2 - trong nước ao nuôi cá tra rất cao, vi khuẩn dòng D3b làm giảm nồng độ NO 2 - mạnh từ 1,402 mg/L còn 0,003 mg/L sau 4 ngày xử lý, đạt hiệu quả xử lý cao nhất (99,79%) và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức, dòng N1a cũng ảnh hưởng lên nồng độ NO 2 - trong nước thải từ 1,402 mg/L sau 4 ngày xử lý là 0,028 mg/L (thấp hơn so với dòng D3b), đạt hiệu quả xử lý 98%, ảnh hưởng của sử dụng hóa chất BKC lên nồng độ NO 2 - trong nước thải sau 4 ngày thí nghiệm là 0,234 mg/L (đạt hiệu qủa xử lý 83,31%). Tuy nhiên mức độ này cao gấp 4,68 lần so với quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam. Ở nghiệm thức đối chứng, nồng độ NO 2 - cũng giảm mạnh từ 1,402 mg/L xuống 0,571 mg/L nhưng mức độ này cao hơn 11 lần so với quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam. Điều này có thể giải thích là do sự chuyển hóa một phần nitrit thành nitrat và một phần nitrit giảm là do vi khuẩn tiếp tục khử NO 2 - cho ra N 2 tự do bay vào không khí làm cho nồng độ nitrit trong thí nghiệm giảm. Như vậy, nồng độ NO 2 - đo được tại các nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm dòng D3b phù hợp với mức cho phép và sự ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm dòng D3b lên nồng độ NO 2 - trong nước thải ao nuôi cá cao vì Pseudomonas stutzeri có khả năng khử NO 2 - (Zumft, 1997). 3.1.4. Nitrat (NO 3 - ) Hình 4. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NO 3 - (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Hình 3. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NO 2 - (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Theo Trương Quốc Phú et al. (2006) và Boyd (1998), nồng độ nitrat thích hợp cho các ao nuôi cá từ 0,1 – 10 mg/L, nồng độ nitrat cao không gây độc cho cá nhưng có thể làm thực vật phù du nở hoa gây ra những biến đổi chất lượng nước không có lợi cho tôm, cá nuôi. Nồng độ NO 3 - giữa các nghiệm thức chênh lệch không nhiều, nằm trong khoảng 2,49 – 0,87 mg/L và có sự khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức (Hình 4). Trong đó, ảnh hưởng của vi khuẩn Pseudomonas stutzeri lên nồng độ NO 3 - trong nước thải tương đối ổn định hơn nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng hóa chất BKC, dao động trong khoảng 1,93 – 1,14 mg/L. Nghiệm thức sử dụng BKC nồng độ NO 3 - giảm dần sau các ngày thí nghiệm, từ mức 1,93 mg/L lúc bắt đầu giảm xuống 0,87 mg/L vào lúc kết thúc thí nghiệm và ở nghiệm thức đối chứng nồng độ NO 3 - tăng dần sau 3 ngày xử lý, đến ngày thứ 4 thì nồng độ NO 3 - giảm gần bằng như ngày trước xử lý (1,91 mg/L). Theo QCVN 08:2008/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường nồng độ NO 3 - < 5 mg/L. Như vậy, nồng độ NO 3 - đo được trong các nghiệm thức còn ở mức rất thấp nên chưa ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật trong nước (Lê Văn Cát et al., 2006). 3.1.5. Nhu cầu oxy sinh học - BOD (Biochemical Oxygen Demand) Bảng 1. BOD 5 (mgO 2 /L) giữa các nghiệm thức ở bể thí nghiệm 500 lít Nghiệm thức Thời gian thí nghiệm Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Đối chứng 45 55,25a 63,00a 43,50a 42,00a Pseudomonas stutzeri dòng N1a 41 17,00b 23,75c 27,50c 25,00b Pseudomonas stutzeri dòng D3b 40 16,50b 25,00c 23,75d 23,25b Hóa chất BKC 43 59,25a 38,00b 38,50b 42,00a Trong cùng một cột, các số có cùng chữ cái theo sau thì khác biệt không có ý nghĩa với nhau ở mức ý nghĩa 5%. Kết quả ở Bảng 1 cho thấy 2 nghiệm thức có sử dụng vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri có khả năng làm giảm BOD 5 tốt sau 1 ngày xử lý và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng hóa chất BKC, biến động trong khoảng 41,0 – 16,5 mgO 2 /L, hiệu quả xử lý đạt 59,76%. BOD 5 trong 2 nghiệm thức này giảm mạnh ở ngày thí nghiệm đầu tiên là do mật độ vi khuẩn trong nước cao nên chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước nhanh làm cho BOD 5 giảm (Lê Văn Cát et al., 2006). Tuy các ngày tiếp theo BOD 5 có tăng nhưng không đáng kể, vì vẫn nằm trong giới hạn cho phép (BOD 5 < 25 mgO 2 /L). Nghiệm thức đối chứng sau 2 ngày thí nghiệm BOD 5 tăng mạnh từ 45 mgO 2 /L tăng lên 63 mgO 2 /L, sau 4 ngày thí nghiệm BOD 5 giảm xuống còn 42 mgO 2 /L. BOD 5 trong nghiệm thức đối chứng biến động là do hoạt động mạnh hay yếu của vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên. Nghiệm thức sử dụng hóa chất BKC BOD 5 tăng mạnh sau 1 ngày xử lý, ngày thứ 3 giảm xuống còn 38,5 mgO 2 /L, ngày thứ 4 tăng lên nhưng không đáng kể. Cả 2 nghiệm thức đối chứng và đối chứng dương (hóa chất BKC) BOD 5 rất cao so với quy định của Bộ Thủy Sản, dao động trong khoảng 63 – 38 mgO 2 /L. Như vậy, vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b và dòng N1a cũng có khả năng làm giảm BOD 5 trong nước thải ao cá tra, nhưng khả năng xử lý chưa cao. 3.1.6. Nhu cầu oxy hóa học - COD (Chemical Oxygen Demand) Bảng 2. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên COD (mgO 2 /L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Nghiệm thức Thời gian thí nghiệm Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Đối chứng 68,5 68,50d 70,75d 49,75d 53,00c Pseudomonas stutzeri N1a 66 91,50b 93,75b 88,50a 80,00b Pseudomonas stutzeri D3b 70,5 101,5a 101,3a 97,50a 89,75a Hóa chất BKC 62 80,50c 77,00c 53,75b 52,50c Trong cùng một cột, các số có cùng chữ cái theo sau thì khác biệt không có ý nghĩa với nhau ở mức ý nghĩa 5%. Qua kết quả ở Bảng 2, COD dao động rất rộng trong các ngày thí nghiệm, biến thiên trong khoảng 52,5–101,5 mgO 2 /L và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức. Theo Thông tư 02/ 2006/TT-BTS của Bộ Thủy Sản quy định 35 < COD < 100 thì mức này vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm dòng D3b có COD cao hơn các nghiệm thức khác có thể do mật độ vi sinh vật trong các bể nước thải cao và thức ăn trong bể cạn kiệt, nguồn dinh dưỡng giảm dần, vi sinh vật không đủ thức ăn để tăng trưởng và tổng hợp tế bào, sự phân hủy nội bào xảy ra hoặc một số vi sinh vật không có khả năng cạnh tranh với các loài khác có sẵn trong tự nhiên sẽ chết đi nên làm cho COD trong nước tăng lên cùng với sự gia tăng hàm lượng chất hữu cơ (Lê Văn Cát et al., 2006). Nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng hóa chất BKC có COD tương đối ổn định trong 4 ngày thí nghiệm. Tuy nhiên, sau 4 ngày xử lý thì COD trong nước vẫn nằm ở mức quy định của Bộ Thủy Sản. Như vậy, COD trong nước của cả 4 nghiệm thức này đều nằm trong giới hạn cho phép của Bộ Thủy Sản. 3.1.7. Tổng chất rắn lơ lửng - TSS (Total Suspended Solid) trong nước thải của ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Bảng 3. Nồng độ TSS (mg/L) giữa các nghiệm thức ở bể thí nghiệm 500 lít Nghiệm thức Thời gian thí nghiệm Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Đối chứng 56,25 49,25b 29,75c 24,00c 23,00b Pseudomonas stutzeri N1a 57,25 84,50a 57,25b 43,50b 44,00a Pseudomonas stutzeri D3b 57,5 80,75a 73,00a 64,25a 45,50a Hóa chất BKC 57 55,50b 30,25c 23,75c 24,75b Trong cùng một cột, các số có cùng chữ cái theo sau thì khác biệt không có ý nghĩa với nhau ở mức ý nghĩa 5%. Nồng độ TSS giảm dần sau các ngày thí nghiệm và có sự khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) giữa các nghiệm thức. Nồng độ TSS trong các nghiệm thức có sử dụng vi khuẩn cao là do một phần sản phẩm của quá trình phân hủy ngoại bào không vào trong tế bào vi khuẩn mà ở ngoài môi trường và các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất rắn lơ lửng, tức làm tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể được vi khuẩn sử dụng làm thức ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng độ đục và nồng độ TSS của nước nên nồng độ TSS cao hơn so với các nghiệm thức khác. Tuy nồng độ TSS cao hơn các nghiệm thức khác, nhưng sau 4 ngày thí nghiệm nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) đo được tại các nghiệm thức còn ở mức thấp, chưa ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thủy sản trong ao nuôi và vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Bộ Thủy Sản (TSS < 80 mg/L) và kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Huỳnh Trường Giang et al (2008). 3.1.8. Tương quan giữa mật số vi khuẩn khử đạm và nồng độ ammonium (NH 4 + ) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Kết quả phân tích cũng cho thấy có mối tương quan mật thiết giữa mật số vi khuẩn khử đạm và nồng độ NH 4 + (y=-2,1071x + 13,9, R 2 =0.9049), có 90,49% nồng độ NH 4 + bị ảnh hưởng bởi mật số vi khuẩn khử đạm và 9,51% còn lại là do các yếu tố khác như: pH, nhiệt độ, ánh sáng, quá trình phân hủy chất hữu cơ, Khi mật số vi khuẩn khử đạm cao từ 5,9 – 6,4 log 10 /ml thì đủ khả năng khử NH 4 + xuống thấp hơn 1 mg/L. Khi mật độ vi khuẩn khử đạm giảm từ 4,4 – 4,7 log 10 /ml thì nồng độ NH 4 + trong nước thải duy trì ở mức lớn hơn 4 mg/L. Như vậy, mật số vi khuẩn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nồng độ NH 4 + trong nước ao nuôi cá tra. 3.2. Thí nghiệm trong bồn composite 10m 3 3.2.1. pH Theo Trương Quốc Phú et al. (2006), pH môi trường cao hay quá thấp đều không thuận lợi cho quá trình phát triển của thủy sinh vật. Kết quả thí nghiệm cho thấy pH trong nước thải của cả 3 nghiệm thức tương đối ổn định, dao động trong khoảng 6,79 – 7,33 và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) giữa các nghiệm thức. pH nước của nghiệm thức sử dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b tăng cao hơn so với các nghiệm thức khác do mật độ vi khuẩn trong nước cao nên chúng hoạt động mạnh làm cho pH nước tăng lên. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Trương Quốc Phú et al. (2006). Nước có pH từ 6,8 - 9 thích hợp cho hầu hết các loài cá nuôi (Nguyễn Văn Bé, 1995) và theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6774 – 2000 của Bộ Thủy Sản pH = 5,5 – 8,5. 3.2.2. Ammonium Kết quả thí nghiệm cho thấy vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b có khả năng làm giảm nồng độ NH 4 + đáng kể. Nồng độ NH 4 + giảm từ 6,33 mg/L lúc bắt đầu xuống 0,73 mg/L lúc kết thúc, đạt hiệu quả xử lý 88,47% và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức trong thí nghiệm. Chế phẩm EM có khả năng khử NH 4 + trong nước thấp, giảm từ 6,35 mg/L, qua 4 ngày thí nghiệm nồng độ NH 4 + là 4,69 mg/L, vượt gấp 4,69 lần so với quy định của Bộ Thủy Sản. Nồng độ NH 4 + ở nghiệm thức đối chứng ít biến động, sau 4 ngày xử lý đạt 5,43 mg/L vượt gấp 5,43 lần so với quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam. Qua thí nghiệm, ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b lên nồng độ ammonium trong nước thải là cao nhất và kết quả này cũng chứng tỏ hiệu quả của việc sử dụng vi khuẩn trong xử lý nước thải ao nuôi. 3.2.3. Nitrit (NO 2 - ) Nồng độ nitrit trong nước thải ao nuôi cá của các nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b giảm dần theo thời gian thí nghiệm và đạt giá trị khoảng 0,007 mg/L (hiệu quả xử lý 92,05%) ở ngày thí nghiệm thứ 3 và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) so với các nghiệm thức (Hình 7). Vào thời điểm kết thúc thí nghiệm nồng độ NO 2 - có khuynh hướng tăng lên (khoảng 0,017 mg/L) có thể do lượng ammoniac dư không được dùng hết cho việc xây dựng tế bào mới sẽ được vi khuẩn chuyển thành nitrit (Lương Đức Phẩm, 2007). Kết quả thí nghiệm chứng tỏ vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b có khả năng xử lý NO 2 - trong nước ao nuôi cá tra cao. Theo Boyd et al. (2000), nồng độ NO 2 - trong ao nuôi thủy sản phải nhỏ hơn 1,0 mg/L. Theo Schmittou (1993), khi nồng độ NO 2 - > 0,1 mg/L và p H < 7 thì máu cá có thể trở nên có màu nâu do NO 2 - kết hợp với Hemoglobine của máu cá. Nồng độ nitrit cao là tác nhân gây độc đối với động vật thủy sinh (Lê Văn Cát et al., 2006). Ở nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng EM, nồng độ NO 2 - trong nước thải tăng dần theo thời gian thí nghiệm, biến động trong Hình 5. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên pH nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ) Hình 6. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NH 4 + (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ) khoảng 0,08 – 0,67 mg/L. Nồng độ NO 2 - trong nước thải của 2 nghiệm thức này cao hơn nhiều lần so với quy định của Bộ Thủy Sản. Nồng độ NO 2 - trong nước tăng có thể do sự chuyển hóa từ NH 3 thành NO 2 - của vi khuẩn Nitromonas có sẵn trong tự nhiên (Lương Đức Phẩm, 2007). 3.2.4. Nitrat (NO 3 - ) Kết quả thí nghiệm cho thấy vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b có ảnh hưởng lên nồng độ NO 3 - trong nước cao hơn nghiệm thức sử dụng chế phẩm sinh học EM và nghiệm thức đối chứng. Nồng độ NO 3 - nghiệm thức này có sự thay đổi rõ rệt qua các ngày thí nghiệm, từ 2,03 mg/L xuống 0,50 mg/L và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại. Trong đó, vi khuẩn khử đạm dòng D3b đạt hiệu quả xử lý NO 3 - trong nước thải là 74,06%, chế phẩm sinh học EM làm giảm nồng độ NO 3 - trong nước ao nuôi sau 4 ngày thí nghiệm còn 0,64 mg/L (hiệu quả xử lý đạt 66,14%), thấp hơn so với nghiệm thức sử dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri. Riêng nghiệm thức đối chứng nồng độ NO 3 - giảm không nhiều sau 4 ngày thí nghiệm, dao động trong khoảng 1,91 – 1,15 mg/L. QCVN 08 - 2008/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định nồng độ NO 3 - < 5 mg/L. Như vậy, nồng độ nitrat đo được tại các nghiệm thức trong thí nghiệm 10 m 3 còn ở mức rất thấp nên chưa ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật trong nước và kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Trương Quốc Phú et al. (2006) và Boyd (1998). 3.2.5. Mật số vi khuẩn khử đạm Mật số vi khuẩn khử đạm trong nước thải ao nuôi ở nghiệm thức sử dụng vi khuẩn dòng D3b tăng nhiều vào ngày thứ 1 là 6,411 log 10 /ml, sau đó thì giảm dần đến ngày thứ 4 mật số vi khuẩn giảm còn 6,087 log 10 /ml và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại. Nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM có mật số vi khuẩn trong nước ao nuôi ở ngày thứ 1 là 4,677 log 10 /ml và giảm dần sau 4 ngày thí nghiệm đạt 3,369 log 10 /ml. Mật số vi khuẩn ở nghiệm thức Hình 7. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NO 2 - (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ) Hình 8. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NO 3 - (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ) đối chứng sau 4 ngày thí nghiệm là 3,144 log 10 /ml thấp hơn so với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn dòng D3b và nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM. Như vậy, qua thí nghiệm cho thấy mật số vi khuẩn của nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm cao hơn nhiều so với các nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM, biến thiên trong khoảng 4,712 – 6,411 log 10 /ml. 3.2.6. Nhu cầu oxy sinh học BOD 5 - Biochemical Oxygen Demand BOD 5 trong nước thải ao nuôi cá tra đối với nghiệm thức bổ sung vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri dòng D3b có sự thay đổi qua các ngày: từ ngày đầu BOD 5 là 34,8 mgO 2 /L, đến khi kết thúc thí nghiệm BOD 5 giảm xuống 20,50 mgO 2 /L (hiệu quả xử lý đạt 41,1%) và vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Bộ Thủy Sản (BOD 5 < 25 mgO 2 /L) Bảng 4. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên BOD 5 (mgO 2 /L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ). Nghiệm thức Thời gian thí nghiệm Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Đối chứng 34,7 24,75a 24,50a 23,50a 27,75a Pseudomonas stutzeri D3b 34,8 20,25b 16,00b 18,25b 20,50b Chế phẩm sinh học EM 35,2 21,75ab 15,50b 14,50c 13,75c Trong cùng một cột, các số có cùng chữ cái theo sau thì khác biệt không có ý nghĩa với nhau ở mức ý nghĩa 5%. Nghiệm thức bổ sung chế phẩm EM BOD 5 trong nước thải giảm từ 35,2 mgO 2 /L xuống 13,75 mgO 2 /L (hiệu quả xử lý đạt 60,94%) và khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với các nghiệm thức. Nghiệm thức đối chứng sau 4 ngày thí nghiệm thì BOD 5 trong nước ít biến động và nằm trong khoảng 34,7 – 27,75 mgO 2 /L. Như vậy, nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM và vi khuẩn dòng D3b đều có khả năng xử lý BOD 5 trong nước thải nhưng khả năng xử lý chưa cao. 4.2.7. Nhu cầu oxy hóa học - COD (Chemical Oxygen Demand) Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên COD trong nước thải ao nuôi cá tra ở các nghiệm thức như sau: đối với nghiệm thức dùng vi khuẩn dòng D3b lên COD trong nước thải ao nuôi giảm từ 58,73 mgO 2 /L xuống 32,25 mgO 2 /L, còn nghiệm thức dùng chế phẩm EM thì ảnh hưởng lên COD trong nước thải ao nuôi cao từ 59,46 mgO 2 /L, sau 4 ngày thí nghiệm COD trong nước thải ao nuôi giảm còn 17,00 mgO 2 /L và nghiệm thức đối chứng COD trong nước cũng giảm mạnh (35,5 mgO 2 /L) so với ban đầu thí nghiệm (59,47 mgO 2 /L) và khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05) so với nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm (Bảng 5). Bảng 5. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên COD (mgO 2 /L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m 3 ) Nghiệm thức Thời gian thí nghiệm Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Đối chứng 59,47 57,00a 56,50a 53,00a 35,50a Pseudomonas stutzeri D3b 58,73 62,50a 54,00a 50,25a 32,25a [...]... quả khử ammonium (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-) của vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b rất cao sau 4 ngày xử lý vào nước ao cá tra Mật số vi khuẩn khử đạm trong nước có tương quan nghịch với nồng độ ammonium Vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b cũng có một số tác động nhất định đến các thành phần khác trong nước như: COD, BOD, TSS,, 4.2 Đề nghị Ứng dụng các dòng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri. .. trong nước tuy có giảm nhưng không đáng kể 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận pH nước ao cá tra của cả 2 thí nghiệm có sử dụng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri để xử lý đều rất thích hợp cho nuôi trồng thủy sản Sau 4 ngày thí nghiệm vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b có khả năng khử đạm ammonium (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-) là rất cao (đạt mức thấp hơn giới hạn cho phép của Tiêu chuẩn Vi t... đối chứng nghiệm thức bổ sung vi sung EM khuẩn dòng D3b Qua kết quả Hình 10, nồng độ các thành phần nitơ trong nước ao nuôi cá tra ở nghiệm thức bổ sung vi khuẩn Pseudomonas stutzeri dòng D3b giảm một cách đáng kể (nồng độ ammonium giảm từ 6,33 mg/L xuống còn 0,73 mg/L, nồng độ nitrit giảm từ 0,08 mg/L còn 0,007 mg/L và nồng độ nitrat giảm từ 1,92 mg/L còn 0,49 mg/L), trong khi đó mật số vi khuẩn lại... nghiệm thức là: vi khuẩn dòng D3b (22,25 mg/L - hiệu quả xử lý đạt 77,41 %), chế phẩm EM (19,50 mg/L - hiệu quả xử lý đạt 79,75 %) và đối chứng (69,75 mg/L - hiệu quả xử lý đạt 31,68 %) Cả 3 nghiệm thức đều có nồng độ TSS trong nước thải ao nuôi thấp hơn so với quy định của tiêu chuẩn Vi t Nam TCVN 6774 – 2000 của Bộ Thủy Sản (TSS < 100 mg/L) Tuy nồng độ TSS của nghiệm thức sử dụng vi khuẩn cao hơn nghiệm... 62,50-32,25 mgO2/L Vi c thay đổi COD trong nước ở nghiệm thức sử dụng vi khuẩn khử đạm có thể là do ban đầu nồng độ chất hữu cơ trong bồn nước thải cao, làm nguồn thức ăn dồi dào cho vi sinh vật tiêu thụ và tăng sinh khối, lúc này sự cạnh tranh của các vi sinh vật xảy ra ít, sau thời gian thí nghiệm 3 – 4 ngày vi sinh vật đã thích nghi tốt với môi trường nước thải, do đó chúng phân hủy chất hữu cơ mạnh... dụng các dòng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri có khả năng khử đạm cao trực tiếp vào ao nuôi thủy sản để xử lý nước trước khi thải ra sông, rạch TÀI LIỆU THAM KHẢO Boyd, C E 1998 Water quality in ponds for Aquaculture Research and Development Series No Boyd, C E.and S Zimmermann 2000 Grow – out systems-weter Quality and Soil Management, In: New M.B and W.C Valenti (Eds) Freshwater prawn culture: the farming... (2), pp 510-547 Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung và Ngô Ngọc Cát 2006 Nước nuôi thủy sản chất lượng và giải pháp cải thiện chất lượng NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Thanh Phương et al 2007 Quan trắc môi trường và xác định tác nhân gây bệnh trên cá da trơn (Tra – Pangasius hypophthalmus và basa – P Bocourti) và tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) ở tỉnh An Giang Báo cáo tổng kết đề tài Su,... treatment with Pseudomonas stutzeri was the lowest (0,73 mg/L) while ammonium concentration the control treatment was the highest (5,43 mg/L) Nitrite and nitrate concentration in water treated with Pseudomonas stutzeri were lower than the control.The results showed that Pseudomonas stutzeri (D3b isolate) can remove nitrogen (ammonium, nitrite, nitrate) in water However, using Pseudomonas stutzeri (D3b isolate)... một cột, các số có cùng chữ cái theo sau thì khác biệt không có ý nghĩa với nhau ở mức ý nghĩa 5% Nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM có COD giảm dần theo thời gian thí nghiệm Trong đó, COD trong nước ở nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM giảm nhiều sau 4 ngày thí nghiệm có thể do trong chế phẩm EM có mật độ vi sinh vật khác cao và thích ứng với điều kiện môi trường trong bồn nước thải... dụng vi khuẩn cao hơn nghiệm thức sử dụng chế phẩm EM, và sau 4 ngày thí nghiệm nồng độ TSS vẫn nằm trong giới hạn cho phép, phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thanh Phương et al (2007) và Huỳnh Trường Giang et al (2008) 3.2.9 Nồng độ các thành phần Nitơ trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 10m3) Hình 9 Nồng độ các thành Hình 10 Nồng độ các Hình 11 Nồng độ các thành phần nitơ trong nghiệm thành . ỨNG DỤNG VI KHUẨN KHỬ ĐẠM Pseudomonas stutzeri ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC AO NUÔI CÁ TRA Ở AN GIANG Nguyễn Hoài Vững 1 , Trịnh Hoài Vũ 2 , Lê Công Quyền 3 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). năng ô nhiễm do nguồn nước thải từ ao nuôi và góp phần cải thiện chất lượng nước, đề tài: Ứng dụng vi khuẩn khử đạm Pseudomonas stutzeri để xử lý nước ao nuôi cá tra ở An Giang được thực hiện. 1. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên pH nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm 500 lít) Hình 2. Ảnh hưởng của vi khuẩn khử đạm lên nồng độ N-NH 4 + (mg/L) trong nước ao nuôi cá tra (thí nghiệm