Đánh giá khả năng hấp thu muối dinh dưỡng và cải thiện chất lượng nước thải ao nuôi cá tra thâm canh bằ

TÓM TẮTĐề tài được thực hiện với hai nội dung gồm 2 thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng xử lý nước thải ao nuôi cá tra thâm canh của bèo tấm với các mật độ khác nhau và trongkhoảng thời gi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ KHOA SINH HỌC ỨNG DỤNG

CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI AO NUÔI

CÁ TRA THÂM CANH BẰNG BÈO TẤM

(Lemna aequinoctialis Landolt, 1986)

Sinh viên thực hiện

Lê Trường Giang MSSV: 1053040004 Lớp: NTTS K5

Cần Thơ,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ KHOA SINH HỌC ỨNG DỤNG

CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI AO NUÔI

CÁ TRA THÂM CANH BẰNG BÈO TẤM

(Lemna aequinoctialis Landolt, 1986)

MSSV: 1053040004 Lớp: NTTS K5

Cần Thơ,

2014

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ KHÓA LUẬN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: Đánh giá khả năng hấp thu muối dinh dưỡng và cải thiện chất lượng

nước thải ao nuôi cá tra thâm canh bằng bèo tấm (Lemna aequinoctialis

Landolt, 1986).

Sinh viên thực hiện: Lê Trường Giang

Lớp: Nuôi trồng thủy sản khóa 5

Khóa luận đã được hoàn thành theo yêu cầu của cán bộ hướng dẫn và hội đồng bảo

vệ khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Sinh học ứng dụng - Trường Đại học Tây Đô.

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Cán bộ hướng dẫn Sinh viên thực hiện

LỜI CẢM TẠ

Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp đã giúp tôi có được những kinh nghiệm, kỹnăng cần thiết cho công việc sau này Có được những kết quả trên, tôi xin chân thànhgửi lời cảm ơn sâu sắc đến:

Ban Giám Hiệu trường Đại học Tây Đô đã tạo điều kiện để tôi được học tập, trao dồikiến thức và kỹ năng chuyên môn trong thời gian qua

Cô Nguyễn Lê Hoàng Yến đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiếnquý báu trong suốt thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Ban Chủ Nhiệm Khoa Sinh học ứng dụng, Thầy Nguyễn Hữu Lộc và các thầy côKhoa Sinh học ứng dụng đã quan tâm truyền đạt kiến thức trong 4 năm đại học và tạođiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành đề tài

Tập thể lớp NTTS 5 đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng đến gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợinhất cả về vật chất và tinh thần để tôi hoàn thành khóa học

Chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Đề tài được thực hiện với hai nội dung gồm 2 thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng xử

lý nước thải ao nuôi cá tra thâm canh của bèo tấm với các mật độ khác nhau và trongkhoảng thời gian 3 tuần ứng với mật độ bèo tấm tốt nhất

Thí nghiệm 1 gồm 4 nghiệm thức được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với mật độ khácnhau gồm: nghiệm thức đối chứng; nghiệm thức 1 (66,7 gam/bể/0,32m2); nghiệm thức

2(100 gam/bể/0,32m2) và nghiệm thức 3 (200 gam/bể/0,32m2) Nguồn nước thải cóhàm lượng TAN ban đầu là 4,37 mg/l, thí nghiệm được dừng lại khi hàm lượng TANnhỏ hơn 1 mg/l Kết quả sau 3 ngày thí nghiệm, nghiệm thức bố trí với mật độ bèo

200 gam/bể/0,32m2 có hàm lượng TAN đạt thấp nhất (giảm 0,68 mg/l, hiệu suất84,4%)

Vì vậy, mật độ bèo 200 gam/bể/0,32m2 được chọn ra để tiến hành bố trí thí nghiệm 2.Kết quả là các chỉ tiêu môi trường (BOD3, COD, độ đục, TAN, N-NO3- và P-PO43-)đều giảm nhanh chỉ trong 6 ngày đầu bố trí với hiệu suất giảm tương ứng 75,5%,61,2%, 89,2%, 83,9%, 37,0%, 21,5% Và sinh khối bèo gia tăng trong tuần đầu với tỉ

lệ 36%

Tóm lại, có thể sử dụng bèo tấm để xử lí nước thải ao nuôi cá tra làm giảm bớt vậtchất hữu cơ cũng như các muối dinh dưỡng hòa tan trước khi được thải ra môi trườngbên ngoài như sông, kênh, rạch

Từ khóa: bèo tấm, Lemna aequinoctialis, nước thải

CAM KẾT KẾT QUẢ

Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi

và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nàokhác

Cần Thơ, ngày tháng năm

2014

Ký tên

Lê Trường Giang

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

CAM KẾT KẾT QUẢ iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Đặc điểm sinh học của bèo tấm 3

2.1.1 Hệ thống phân loại của bèo tấm 3

2.1.2 Đặc điểm hình thái bèo tấm 3

2.1.2.1 Đặc điểm cánh bèo 4

2.1.2.2 Đặc điểm rễ bèo 4

2.1.2.3 Hoa và quả bèo tấm 4

2.1.3 Phân bố của bèo tấm 4

2.1.4 Sinh trưởng của bèo tấm 5

2.1.5 Phương thức sinh sản của bèo tấm 5

2.1.6 Giá trị dinh dưỡng 6

2.2 Khả năng chuyển hóa, làm giảm ô nhiễm của nước thải bởi thực vật thủy sinh 7

2.3 Một số chỉ tiêu môi trường của nước thải nuôi thủy sản 8

2.4 Một số nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải 8

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 11

3.2 Vật liệu nghiên cứu 3

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 3

3.2.2 Dụng cụ thí nghiệm 3

3.2.3 Hóa chất phân tích mẫu môi trường 3

3.3 Phương pháp nghiên cứu 3

3.3.1 Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm 13

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 3

3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nước thải với mật độ bèo tấm khác nhau 11

3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng xử lý nước thải bằng bèo tấm với mật độ 200 g/bể/0,32m2 … 12

3.4 Các chỉ tiêu cần theo dõi và phương pháp xác định 13

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 13

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14

4.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nước thải với mật độ bèo tấm khác nhau……….…… 14

4.1.1 Biến động nhiệt độ, PH và oxy……… ………….……….… … 14

4.1.2 Sự biến động BOD3……….….……….…… 15

4.1.3 Sự biến động COD……….………….……… ……16

4.1.4 Sự biến động độ đục……… ….……… …17

4.1.5 Sự biến động TAN……….….…… ………… … 18

4.1.6 Sự biến động N-NO3-……….…….………… … 18

4.1.7 Sự biến động P-PO43-……… ……….…….…….…… 19

4.2 Nhận định chung về khả năng xử lí nước thải của bèo tấm……… … 20

4.3 Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng xử lý nước thải bằng bèo tấm với mật độ 200 g/bể/0,32m2 ……….………… …20

4.3.1 Biến động nhiệt độ, PH và oxy… ……… …….… 20

4.3.2 Sự biến động BOD3……… ……….……… … 21

4.3.3 Sự biến động COD……….……….…….……22

4.3.4 Sự biến động độ đục……… ……….…….…… …23

4.3.5 Sự biến động TAN……….……….… 24

4.3.6 Sự biến động N-NO3-……….……… … 24

4.3.7 Sự biến động P-PO43-……… ……….… … 25

4.3.8 Sự biến động của sinh khối bèo trong 3 tuần thí nghiệm……… 26

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT……… ……….27

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….………28

PHỤ LỤC……… 30

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Thành phần và hàm lượng các hợp chất hữu cơ có trong bèo tấm…….… 7Bảng 2.2 Một số chỉ tiêu môi trường nước thải nuôi cá tra thâm canh……….…8Bảng 4.1 Sự biến động nhiệt độ, pH và oxy (thí nghiệm 1)……… ………14Bảng 4.2 Hiệu suất (%) làm giảm một số chỉ tiêu môi trường nước thải ao nuôi cá trathâm canh sau 3 ngày thí nghiệm với các mật độ bèo tấm khác nhau…….…………20Bảng 4.3 Hiệu suất (%) làm giảm thực tế một số chỉ tiêu môi trường nước thải aonuôi cá tra thâm canh sau 3 ngày thí nghiệm với các mật độ bèo tấm khác nhau …20Bảng 4.4 Sự biến động nhiệt độ, pH và oxy (thí nghiệm 2)……… ….……21

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 2.1 Hình dạng bèo tấm Lemna aequinoctialis……….…….….3

Hình 2.2 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật… …….8

Hình 3.1 Hệ thống bể thí nghiệm 1……….……… …11

Hình 3.2 Hệ thống bể thí nghiệm 2……… … 12

Hình 4.1 Sự biến động của BOD trong thời gian thí nghiệm 1…….… …… …16

Hình 4.2 Sự biến động của COD trong thời gian thí nghiệm 1……… ……… …16

Hình 4.3 Sự biến động của độ đục trong thời gian thí nghiệm 1……… ……….….17

Hình 4.4 Sự biến động của TAN trong thời gian thí nghiệm 1……… ………… …18

Hình 4.5 Sự biến động của NO3- trong thời gian thí nghiệm 1……….… … 19

Hình 4.6 Sự biến động của PO43- trong thời gian thí nghiệm 1…….… … … …19

Hình 4.7 Sự biến động của BOD trong thời gian thí nghiệm 2……… ….… …22

Hình 4.8 Sự biến động của COD trong thời gian thí nghiệm 2……… …….… …22

Hình 4.9 Sự biến động của độ đục trong thời gian thí nghiệm 2……….….…… …23

Hình 4.10 Sự biến động của TAN trong thời gian thí nghiệm 2…… … ……… 24

Hình 4.11 Sự biến động của NO3- trong thời gian thí nghiệm 2……… ….…………24

Hình 4.12 Sự biến động của PO43- trong thời gian thí nghiệm 2……… ………25

Hình 4.13 Sự biến động của sinh khối bèo qua 3 tuần thí nghiệm … ….… … 26

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Nuôi trồng thủy sản đã và đang gây ô nhiễm môi trường do lượng thức ăn dư thừa,chất thải, chất bài tiết của cá, thuốc và hóa chất sử dụng tích tụ lại trong nước và nền

đáy ao Theo Lê Văn Cát và ctv.,(2006), động vật thuỷ sản chỉ hấp thu được khoảng

40% lượng thức ăn nhân tạo, phần thức ăn dư thừa còn lại sẽ hoà tan và phân huỷ

trong môi trường nước Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là đối tượng nuôi chủ

lực của vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Việc nuôi cá tra với mật độ cao (40-50 con/

m2), sử dụng hoàn toàn thức ăn công nghiệp thì lượng chất thải tích tụ trong ao nuôi làrất lớn Theo Cao Văn Thích (2008), với ao nuôi cá tra đạt năng suất 300 tấn/ha/vụ thìmỗi vụ nuôi sẽ thải ra môi trường khoảng 2.677 tấn bùn ướt (tương đương 937 tấn bùnkhô) và 77.930 m3 nước thải Hầu hết lượng chất thải từ các ao nuôi cá tra được ngườidân bơm trực tiếp ra các kênh, gạch gây suy giảm chất lượng nước, ô nhiễm môitrường, phát sinh dịch bệnh, làm ảnh hưởng đến tính bền vững của nghề nuôi

Để nghề nuôi thủy sản phát triển bền vững, việc tìm kiếm những giải pháp thích hợp,nhằm kiểm soát, hạn chế và xử lý ô nhiễm môi trường là vấn đề đang được quan tâm.Một trong những biện pháp xử lý nước thải có hiệu quả là phương pháp sinh học,trong đó có sử dụng thực vật thủy sinh Đây là phương pháp rất thân thiện với môitrường, quá trình thực hiện đơn giản và giá thành xử lý thấp

Đã có các nghiên cứu chứng minh được một số loài thực vật thủy sinh có khả năng xử

lý ô nhiễm đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nước thải ao nuôi cá tra bằng lục bình

(Eichhornia crassipes) và cỏ vertiver (Vertiver zizanioides (Châu Minh Khôi và ctv., 2012) Bên cạnh đó, thực vật phù du mà điển hình là tảo Spirulina platensis cũng

được sử dụng nhằm làm giảm vật chất dinh dưỡng trong nước thải có nguồn gốc từ ao

nuôi cá tra, hầm ủ biogas, nước thải sinh hoạt (Dương Thị Hoàng Oanh và ctv., 2012).

Ngoài ra, nhiều loại bèo tấm cũng đã được nghiên cứu trong xử lí nước thải Các nhàkhoa học Israel, Oron và Porath thuộc trường Đại học Ben – Guron (1996) đã nghiên

cứu ứng dụng bèo hoa dâu (Lemna gibbar) để xử lí nước thải sinh hoạt, bể được xây

dựng có chiều sâu 20 – 30 cm, sau 10 ngày sinh khối bèo khô thu được 10 – 15g/m2,hàm lượng protein trong bèo khoảng 30%, bèo thu nhận có chất lượng rất tốt cho chănnuôi, nước sau khi xử lí đủ tiêu chuẩn dùng để tưới cho cây ăn quả (trích dẫn bởi TrầnNhật Linh, 2010) Theo Viện Hóa Học và Nusa Việt Nam JSC (2011), bèo tấm pháttriển nhanh và hấp thụ phần lớn các chất dinh dưỡng trong các ao cụ thể làcác nitrate và photphate, tốc độ hấp thu thành phần dinh dưỡng của bèo tấm tươngđương với của bèo tây: 611 gN/(m2năm), 73 gP/(m2năm) Bên cạnh đó, hàm lượngprotein trong bèo tấm khá cao và ít xơ nên bèo tấm là nguồn thức ăn quan trọng chocác loại chim nước, cá và có thể sử dụng để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm

Từ thực tế về vấn đề ô nhiễm môi trường và cơ sở của các nghiên cứu cho thấy có thể

sử dụng các loài thực vật thủy sinh khác nhau để xử lí nước thải Vì vậy đề tài “Đánh giá khả năng hấp thu muối dinh dưỡng và cải thiện chất lượng nước thải ao nuôi

cá tra thâm canh bằng bèo tấm (Lemna aequinoctialis Landolt, 1986)” được thực

hiện

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi cá tra thâm canhcủa bèo tấm

1.3 Nội dung nghiên cứu

(1) Đánh giá khả năng hấp thu một số chỉ tiêu muối dinh dưỡng hòa tan trong nước vàcải thiện nước thải ao nuôi cá tra thâm canh của bèo tấm với các mật độ bèo thả khácnhau

(2) Đánh giá khả năng xử lí nước thải ao nuôi cá tra thâm canh với mật độ chọn ra từnội dung (1) trong thời gian nhất định là 3 tuần

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU2.1 Đặc điểm sinh học của bèo tấm

2.1.1 Hệ thống phân loại của bèo tấm

Theo Landolt (1986), bèo tấm thuộc giới thực vật, ngành Magnoliophyta, lớp

Liliopsida, bộ Arales, họ Lemnaceae gồm các chi Lemna, Spirodela, Wolffia, Woffiela

với trên 40 loài khác nhau Ông đã phân loại bèo tấm dựa trên số rễ và kích thước của

cánh bèo: Lemna (1 rễ); Spirodela (7-12) rễ; cánh bèo từ 10 mm trở lên); Landoltia (2-3 rễ, cánh bèo 3-6 mm); Wolffia (không có rễ, cánh bèo 0,6-1,2 mm)…

Năm 2002, Les và cộng sự đã dựa trên đặc điểm về hình thái nhiễm sắc thể và vi phân

tử (DNA của nhân và lục lạp) đề ra giả thiết về cây phân loại của bèo tấm gồm 5 chi

tức là có thêm một chi mới là Landoltia.

Bèo tấm gồm 5 chi: Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffia, Wolffiella thuộc họ Lemnaceae và được chia ra làm 38 loài, trong đó Lemna có 14 loài (Landolt, 1987; Les et al., 2002).

Lemna aequinoctialis thuộc:

2.1.2 Đặc điểm hình thái bèo tấm

Lemnaceae thuộc nhóm cây một lá mầm nhỏ nhất, phần lớn có cả lá, rễ, hoa, quả,

những cây trưởng thành không có thân cây Lá (cánh bèo) có kích thước khác nhauphụ thuộc vào từng chi, từng loài.

2.1.2.2 Đặc điểm rễ bèo

Theo Landolt (1986), kích thước và số lượng rễ trên 1 cánh bèo ở các loài bèo tấm

không giống nhau và phụ thuộc vào từng loài Đa số các loài thuộc chi Lemna chỉ có

một rễ, với chiều dài tối đa có thể đạt được 6 mm Ngoại trừ điều kiện khắc nghiệt,trong điều kiện thiếu nitơ, phosphate hay các chất khoáng, rễ sẽ dài hơn Trong khi đó,trong môi trường dinh dưỡng thuận lợi, rễ ngắn hơn và thậm chí có loại không hìnhthành rễ Cấu trúc rễ của bèo tấm đơn giản, không có các rễ con Cũng giống như cácloại rễ phổ biến khác, rễ bèo tấm có cấu tạo gồm 4 phần chính: Đỉnh rễ, vùng mô phânsinh, vùng kéo dài và vùng các tế bào thuần thục

2.1.2.3 Hoa và quả bèo tấm

Hoa của các loài bèo tấm thường được hình thành và tồn tại trong thời gian ngắn tuỳthuộc vào loài và hiếm khi được quan sát thấy Mỗi hoa thường có 2 nhị hoa và 1 vòinhụy hoa duy nhất Các nhụy hoa thường ngắn và khó quan sát hơn Quả của bèo tấmnhỏ, có lớp vỏ ngoài khô, một số loài có thể được quan sát thấy bằng mắt thường Quảbèo thường có dạng như một túi có răng cưa, đôi khi có dạng dọc hơi phẳng, vàthường chứa từ 1 - 6 hạt (Landolt, 1986)

2.1.3 Phân bố của bèo tấm

Bèo tấm với tên khoa học Lemnaceae là loài sinh vật thủy sinh có khả năng tồn tại và

phát triển ở nhiều nơi trên thế giới, trừ những vùng cực bắc và cực nam quanh nămgiá lạnh Ở vùng sa mạc và vùng ẩm ướt thì sự có mặt của bèo tấm cũng ít hơn Chi

Lemna được phân bố khắp thế giới và có tính đa dạng cao nhất ở Bắc Mỹ và Đông

Nam Á Lemna aequinoctialis được phân bố rộng rãi ở các vùng có khí hậu ấm áp trên

thế giới Cùng với nghề trồng lúa nước, chúng có mặt rộng rãi ở nhiều vùng khác nhaunhư: Nam Âu, vùng trung tâm Bắc Mỹ, Bắc Trung Quốc, Bắc Nhật Bản… Ở Việt

Nam, L aequinoctialis phân bố khá phổ biến trên các vùng mặt nước, ao hồ đồng

ruộng và tập trung nhiều ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ và Nam bộ (Vũ Văn Tiến,2007)

2.1.4 Sinh trưởng của bèo tấm

Cũng giống như các loài thực vật thủy sinh khác, các yếu tố môi trường như nhiệt độ,ánh sáng, chất dinh dưỡng, độ pH là các yếu tố tác động lên sinh trưởng và pháttriển của bèo tấm Bèo tấm ít bị nhiễm bệnh, tốc độ phát triển của bèo ít nhạy cảm bởinhiệt độ, mức độ ô nhiễm của nước thải, dao động của pH Nhiệt độ phát triển tối ưucho bèo tấm là khoảng 20 - 300C và chịu ảnh hưởng rất xấu trong khoảng nhiệt độ 35 -

400C Bèo tấm có khả năng chống chịu pH trong khoảng rộng (3,0 - 10,0) nhưng sẽ bịtổn thương nghiêm trọng khi pH >10 Bèo tấm có thể phát triển trong điều kiện ánh

sáng mạnh hay trong bóng râm Wolffia thích hợp điều kiện trong bóng râm, còn Lemna ưa ánh sáng trực tiếp (Viện Hóa Học và Nusa Việt Nam JSC, 2011).

Các loài thuộc họ bèo tấm có vòng đời ngắn và khả năng tăng sinh khối nhanh Bèotấm có tốc độ sinh sản rất nhanh, sinh khối tăng gấp đôi trong vòng 48 - 72 giờ

(Rusoff et al.,1980).

2.1.5 Phương thức sinh sản của bèo tấm

Bèo tấm có hai phương thức sinh sản để duy trì nòi giống: Sinh sản hữu tính và sinhsản vô tính Sinh sản vô tính chiếm ưu thế so với sinh sản hữu tính Hình thức sinh sảnhữu tính của bèo tấm chỉ xảy ra khi chúng gặp điều kiện bất lợi để bảo tồn nòi giống(Landolt, 1986; Landolt and Kandeler, 1987)

Sinh sản vô tính

Bèo tấm sinh sản vô tính bằng hình thức nảy chồi từ vùng đỉnh phân sinh nằm trongxoang ở vùng gốc cánh

Ở điều kiện tối ưu, tốc độ sinh sản vô tính của bèo tấm gần đạt mức tăng theo hàm số

mũ Lượng cánh bèo có thể tăng gấp đôi chỉ sau 24 giờ nuôi cấy ở các loài sinh trưởng

nhanh như L aequinoctialis, W microscopica Với hình thức sinh sản vô tính thì thời

gian một vòng đời của cánh bèo chỉ vài tuần Theo nhiều tác giả cho biết, vòng đờicủa một cánh bèo phụ thuộc vào nhiệt độ nuôi, ở 300C vòng đời giảm một nửa so với

ở 200C Ở nhiệt độ thấp, cánh bèo sẽ trạng thái nghỉ và có thể tồn tại trong vài tháng.Điều kiện dinh dưỡng cũng có ảnh hưởng đến vòng đời của cánh bèo Sự thiếu hụt cácchất dinh dưỡng có thể làm cánh bèo già hoá nhanh và chết chỉ sau 1 đến 2 tuần Vòngđời sẽ dài hơn khi tốc độ nhân lên của cánh bèo nhỏ Khi nồng độ dinh dưỡng giảmdưới ngưỡng tối thiểu thì cánh bèo bị tổn thương và chết nhanh hơn bình thường(Landolt, 1986)

Sinh sản hữu tính

Sinh sản hữu tính được thực hiện thông qua sự ra hoa và tạo hạt tương tự như các loàithực vật hạt kín khác Sinh sản hữu tính ở bèo tấm bao gồm 2 giai đoạn: (i) ra hoa; (ii)tạo quả và hạt

Giai đoạn ra hoa: Cơ quan ra hoa ở bèo tấm L aequinoctialis gồm các thành phần: 1

lá bắc, 2 nhị hoa, 1 nhụy hoa Ở Spirodela và Lemna, các cơ quan của hoa phát sinh trong xoang phát sinh cánh con Ở Wolffiella và Wolffia, hoa phát sinh trong 1 xoang

ở bề mặt trên của cánh bèo và không ở cung xoang phát sinh cánh con Hoa của

Wolffia và Wolffiella nằm dọc và cạnh đường trung tâm cánh (Landolt, 1986).

Giai đoạn tạo quả và hạt: Sau khoảng thời gian từ 2 đến 5 tuần tính từ lúc thụ tinh thìquả chín Mỗi quả có lá bao khô và thường có 1 - 6 hạt Ở hầu hết các loài, quả gần

như đối xứng ngoại trừ L valdiviana và L perpusilla Quả thường dài từ 0,35 mm đến

2,75 mm Hạt bèo tấm có dạng hình trứng với 1 vảy đen ở đỉnh Khi quả có nhiều hơn

1 hạt thì quả có thể ở dạng hình trứng hoặc tam giác Kích thước hạt biến đổi trongcùng một loài và giữa các loài từ 0,3 - 2 mm về chiều dài và 0,2 - 0,8 mm về đườngkính Hạt có vỏ hạt ngoài và vỏ hạt trong, nội nhũ và phôi Vỏ ngoài gồm 2 - 11 lớp tếbào của biểu bì ngoài, ở đỉnh có nhiều lớp tế bào hơn ở giữa và cuối hạt (Landolt,1986)

2.1.6 Giá trị dinh dưỡng

Bèo tấm có chứa các chất dinh dưỡng với sự đa dạng về cả thành phần và hàm lượng.Sinh khối bèo tấm có chứa các vitamin A, B1, B2… và các amino acid không thay thếtrừ methionine Bèo tấm nuôi ở điều kiện tối ưu là một trong số các loài thực vật chohàm lượng protein tổng số đạt giá trị cao nhất Hầu hết các loài bèo tấm có hàm lượngprotein đạt từ 6,8 - 45% phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện nuôi cấy (Landolt andKandeler, 1987) Trong thời gian gần đây, đã có các nghiên cứu sử dụng bèo tấm như

là hệ thống sinh tổng hợp các chất thứ cấp, các sản phẩm mang lợi ích cho người dân,

các protein với hàm lượng lớn và hoạt tính sinh học cao (Les et al., 2002) Các yếu tố

ảnh hưởng tới hàm lượng protein trong cánh bèo gồm có: ánh sáng, nhiệt độ, thànhphần và hàm lượng khoáng chất trong môi trường nuôi (đặc biệt là nitơ)

Bảng 2.1 Thành phần và hàm lượng các hợp chất hữu cơ có trong bèo tấm

Nguồn: Landolt and Kandeler, (1987).

2.2 Khả năng chuyển hóa và làm giảm ô nhiễm của nước thải bởi thực vật thủy sinh

Sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh tuy nhanh hơn các loài thực vật khácnhưng lại chậm hơn các loài vi sinh vật Vì vậy, tốc độ chuyển hóa vật chất của visinh vật trong một ngày/đêm rất cao Chúng có thể chuyển hóa lượng vật chất gấpngàn lần khối lượng của chúng, trong khi đó thực vật chuyển hóa lượng vật chất sovới khối lượng của chúng thường không cao (Lê Văn Cát, 1999).

Tuy nhiên khi sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải có rất nhiều ưu điểm mà

ở vi sinh vật không có được, đó là khả năng hấp thụ các kim loại nặng, ổn định sinhkhối trong điều kiện tự nhiên, cộng sinh trong môi trường nước và dễ dàng trong thunhận sinh khối để sử dụng nhiều mục đích khác nhau (Trần Nhật Linh, 2010)

Quá trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn giống các thực vật trên cạn Cácchất dinh dưỡng được hấp thụ qua rễ và lá Ở rễ, vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chấthữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan, các chất dinhdưỡng vô cơ có trong nước được lông hút của rễ hấp thu và chuyển hóa lên lá để thamgia quá trình quang hợp Lá nhận CO2 và ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chấthữu cơ Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác xây dựng nên tế bào và tạo rasinh khối Tóm lại, các chất hữu cơ không được thực vật tiêu thụ trực tiếp mà phải quaquá trình vô cơ hóa nhờ hoạt động của vi sinh vật sống ở rễ của các loài thực vật thủysinh, lúc đó thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất Chính vìthế, thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi trường chỉ chứa các chất hữu cơ

mà không có mặt của vi sinh vật (Lương Đức Phẩm, 2002) Ở đây mối quan hệ của visinh vật và thực vật thủy sinh như mối quan hệ cộng sinh Khi thực vật thủy sinhquang hợp sẽ giải phóng oxy cung cấp cho quá tŕnh oxy hóa các chất hữu cơ của các

vi khuẩn Sự hoạt động của rong tảo, thực vật nổi sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình trao đổi chất của vi khuẩn Mối quan hệ này đã đem lại sức sống tốt hơn cho cảhai nhóm sinh vật và đặc biệt là tác dụng xử lý nước thải sẽ tăng cao

Vô cơ hóa quang hợp

Các chất hữu cơ các chất vô cơ hòa tan Sinh khối thực vật

Sinh khối vi sinh vật Oxy

Hình 2.2 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật

Khi sử dụng bèo tấm để xử lý nước thải, lá hấp thu và ngăn cản ánh sáng mặt trời xâmnhập vào nước do đó làm giảm sự phát triển của tảo, đồng thời làm giảm sự trao đổigiữa nước và khí quyển Rể bèo tấm là giá bám cho các vi khuẩn phát triển

2.3 Một số chỉ tiêu môi trường của nước thải nuôi thủy sản

Trong nước thải nuôi cá tra thâm canh thường chứa nhiều thức ăn dư thừa, chất thải của cá, lượng thuốc, hóa chất xử lý phòng trị bệnh cá

Kết quả phân tích một số chỉ tiêu nước thải nuôi cá tra (Pangasianodon

hypophthalmus Sauvage, 1878) thâm canh của Châu Minh Khôi và ctv., (2012).

Bảng 2.2 Một số chỉ tiêu môi trường nước thải nuôi cá tra thâm canh

2.4 Một số nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải

Theo kết quả nghiên cứu của Châu Minh Khôi và ctv., (2012), về khả năng xử lý ô

nhiễm đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nước thải ao nuôi cá tra của lục bình

(Eichhornia crassipes) và cỏ vertiver (Vertiver zizanioides) cho thấy, ở nghiệm thức

đối chứng khi không sự hiện diện của lục bình hoặc cỏ thì hàm lượng đạm hữu cơ hòatan ổn định trong suốt 2 tuần và chỉ giảm 35% sau thời gian 1 tháng Khi có sự hiệndiện của lục bình thì hàm lượng đạm hữu cơ hòa tan trong nước giảm nhanh và khácbiệt có ý nghĩa so với đối chứng Sau 7 ngày trồng, hàm lượng N hữu cơ của nghiệmthức trồng lục bình giảm 42% và nghiệm thức trồng cỏ giảm 36% Sau 1 tháng, hàmlượng N hữu cơ ở hai nghiệm thức giảm tương đương nhau (65% và 67%) và hàmlượng P hữu cơ trong môi trường đối chứng giảm 34%, trong khi đó hàm lượng P hữu

cơ gần như không còn hiện diện trong môi trường có trồng lục bình hoặc cỏ vertiver

Mặt khác, nghiên cứu của Dương Thị Hoàng Oanh và ctv., (2012) đã sử dụng tảo

Spirulina platensis để xử lý nước các loại nước thải khác nhau với mật độ bố trí

20.000 cá thể/ml, thể tích nước xử lý là 500 lít/bể, thí nghiệm gồm bốn nghiệm thức:nghiệm thức 1 (nước thải từ ao cá tra), nghiệm thức 2 (nước thải từ hầm ủ biogas),nghiệm thức 3 (nước thải sinh hoạt), và nghiệm thức đối chứng (nuôi tảo bằng môi

trường Zarrouk) Sau 15 ngày thí nghiệm, kết quả đã chỉ ra rằng, tảo Spirulina

platensis có khả năng phát triển tốt trong các môi trường nước thải và mật độ đạt cao

nhất ở các nghiệm thức 1, 2, 3, 4 lần lượt là 48.440 cá thể/ml, 56.110 cá thể/ml,

87.780 cá thể/ml, và 112.000 cá thể/ml Khả năng làm giảm một số chỉ tiêu của các

loại nước thải đã được ghi nhận như sau: Ở nghiệm thức 1, tảo Spirulina platensis góp

phần làm giảm thiểu đáng kể hàm lượng COD trong nước (66,5%), và các muối dinhdưỡng trong môi trường như là PO43- (98,4%), TAN (98,1%) và NO3- (66,6%) Trongkhi đó, ở nghiệm thức 2 là 43,1% COD, 49,7% PO43-, 98,1% TAN và 71,03% NO3-.Đối với nghiệm thức 3 là 72,5% COD, 98,1% PO43- , 96,2% TAN và 76,1% NO3-

Ngoài ra, Trần Văn Tựa và ctv.,(2013), đã nghiên cứu sử dụng các loại thực vật thủy

sinh trong xử lý nước phú dưỡng Hệ thống xử lý được xây dựng gồm 4 mương songsong có kích thước dài, rộng, sâu tương ứng là 4,6m, 0,8m, 0,2m Mỗi mương trồngmột loài thực vật là bèo tây (Eichhornia crassipes), ngổ trâu (Enydra fluctuans), rau

muống (Ipomoea aquatica) và cải soong (Rorippa nasturtium aquaticum) Nước phú

dưỡng từ hồ được bơm lên bể chứa, phân phối đều qua các mương Mực nước trongcác mương bình quân là 10cm Lấy mẫu hàng tuần để đánh giá các chỉ số phú dưỡng

và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước như TN, TP, TSS, COD và Chlorophyll-a.Kết quả được ghi nhận như sau: trong 4 loài thực vật thủy sinh sử dụng, bèo tây chohiệu quả xử lý cao nhất Tỉ lệ hiệu suất loại bỏ các hàm lượng TN, TSS, TP, COD vàChlorophyll-a của bèo tây so với đối chứng là 2,10-3,19; 2,85-3,32; 1,87-2,14; 2,03-4,88 và 2,54-2,89 lần tương ứng Với mật độ vi tảo rất cao trong nước đầu vào, bèotây loại được 79,33% vi tảo tổng số và 82,80% vi khuẩn lam

Từ kết quả các nghiên cứu cho thấy có rất nhiều loài thực vât thủy sinh có khả năng

xử lý nước thải rất hiệu quả Đặc biệt đây là biện pháp xử lý đơn giản và thân thiệnvới môi trường, giá thành xử lý thấp, phù hợp với tình hình kinh tế của nước ta.Những chỉ tiêu gây ô nhiễm được các tác giả chú ý là đạm, lân hữu cơ hòa tan, NO3-,

NH4+, PO43-, TAN, và các thực vật thủy sinh đã có khả năng loại bỏ tốt các chỉ tiêunày Tóm lại, có thể sử dụng nhiều loài thực vật thủy sinh khác nhau để xử lý nướcthải

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 20/2/2014 đến 20/4/2014 và thí nghiệm được thựchiện tại trại thực nghiệm thuộc khoa Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Tây Đô

3.2 Vật liệu nghiên cứu

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Bèo tấm (Lemna aequinoctialis).

3.2.2 Dụng cụ thí nghiệm

Bể composite 200 lít; cân đồng hồ; nhiệt kế; ống nhựa; vợt; thau và một số dụng cụcần thiết khác

3.2.3 Hóa chất phân tích mẫu môi trường

Dung dịch KMnO4; dung dịch KI; dung dịch H2SO4; dung dịch Na2S2O3; dung dịchNaOH; phenol; dung dịch methanol; sodium hypochlorite; Na3PO4.12H2O;

Na2[Fe(CN)5NO].2H2O; C6H5O7.2H2O; ascorbic acid…

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm

Nguồn nước thải: Nước thải sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ ao nuôi cá tra

thâm canh ở Cồn Khương, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ

Bèo tấm: Bèo tấm được vớt trong ao ngoài tự nhiên tại địa bàn huyện Phụng Hiệp,

tỉnh Hậu Giang

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

3.3.2.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nước thải với mật độ bèo tấm khác nhau

Chuẩn bị nước thí nghiệm: Nước bố trí thí nghiệm là nước được lấy từ ao nuôi cá tra

thâm canh có hàm lượng TAN ban đầu 4,37 mg/l, nước thải được vận chuyển về vàtrữ trong bể composite 1,5m3, khuấy đều nước và dùng máy bơm vào từng bể thínghiệm

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, trong điều kiện sục

khí liên tục (sục khí được đặt giữa và sát đáy bể) Diện tích mặt nước 0,32m2/bể, thểtích nước bố trí là 120 L/bể và độ sâu mực nước 40 cm Thời gian thí nghiệm được kếtthúc khi hàm lượng TAN nhỏ hơn 1 mg/l Thí nghiệm gồm có 4 nghiệm thức, mỗinghiệm thức được lặp lại 3 lần:

Nghiệm thức đối chứng: không thả bèo tấm

Nghiệm thức 1: Khối lượng tươi bèo tấm được thả là 66,7 g/bể (chiếm 1/3 diện tích

mặt nước của bể thí nghiệm)

Nghiệm thức 2: Khối lượng tươi bèo tấm được thả là 100 g/bể sinh khối tươi (chiếm

1/2 diện tích mặt nước của bể thí nghiệm)

Nghiệm thức 3: Khối lượng tươi bèo tấm được thả là 200 g/bể sinh khối tươi (chiếm

hoàn toàn diện tích mặt nước của bể thí nghiệm)

Hình 3.1: Hệ thống bể thí nghiệm Chăm sóc và quản lý: Trong suốt quá trình thí nghiệm không bổ sung thêm nước Hệ

thống thí nghiệm được bố trí ngoài trời và được che chắn khi có mưa

Các chỉ tiêu cần theo dõi:

Nhiệt độ, pH: Được xác định hằng ngày, định kỳ 2 lần/ngày (7 giờ và 14 giờ)

Oxy: Được xác định 3 ngày/lần, định kỳ 2 lần/ngày (7 giờvà 14 giờ)

BOD: Được xác định 3 ngày/lần (7 giờ)

COD, Độ đục, TAN, NO3-, PO43-: Được xác định hằng ngày (7 giờ)

3.3.2.2 Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng xử lý nước thải bằng bèo tấm với mật

độ 200 g/bể/0,32m 2

Chuẩn bị nước thí nghiệm: Nước bố trí thí nghiệm là nước được lấy từ ao nuôi cá tra

thâm canh có hàm lượng TAN ban đầu 1,74 mg/l

Mật độ bèo tấm được chọn: Từ kết quả của thí nghiệm 1, mật độ bèo tấm được chọn

là 200 g/bể vì có thời gian làm giảm hàm lượng TAN (< 1 mg/l) trong nước nhanhnhất (giảm xuống 0,68 mg/l TAN trong 3 ngày)

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành với 3 lần lặp lại trên 3 bể trong điều

kiện sục khí liên tục (sục khí được đặt giữa và sát đáy bể) Diện tích mặt nước 0,32m2/

bể, thể tích nước bố trí là 120 L/bể và độ sâu mực nước 40cm Thời gian thực hiện thínghiệm là 3 tuần

Hình 3.2: Hệ thống bể thí nghiệm Chăm sóc và quản lý: Trong suốt quá trình thí nghiệm không bổ sung thêm nước Hệ

thống thí nghiệm được bố trí ngoài trời và được che chắn khi có mưa

Các chỉ tiêu cần theo dõi:

Nhiệt độ, pH: Được xác định hằng 2ngày/lần, định kỳ 2 lần/ngày (7 giờ và 14 giờ).Oxy: Được xác định 3 ngày/lần, định kỳ 2 lần/ngày (7 giờvà 14 giờ)

BOD: Được xác định 3 ngày/lần (7 giờ)

COD, Độ đục, TAN, NO3-, PO43-: Được xác định 2ngày/lần (7 giờ)

Sinh khối bèo: Ghi nhận khối lượng của bèo tấm sau thời gian 1 tuần, 2 tuần, 3 tuần

bố trí thí nghiệm

3.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu môi trường

Nhiệt độ: Được đo bằng nhiệt kế.

pH: Được xác định bằng máy đo pH để bàn Hana.

Oxy: Được xác định bằng phương pháp Winkler.

COD: Được xác định bằng phương pháp oxy hóa vật chất hữu cơ bằng KMnO4 trongmôi trường kiềm

BOD 3: Được xác định bằng phương pháp Oxyđầu- Oxy cuối

TAN: Được xác định bằng phương pháp Indophenol Blue.

Độ đục: Được xác định bằng phương pháp so màu quang phổ

N - NO 3 -: Được xác định bằng phương pháp Salicylate.

P - PO 4 3-: Được xác định bằng phương pháp Acid Ascorbic

3.5 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu thu thập được tính toán các giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, tối đa (max),tối thiểu (min) và vẽ đồ thị bằng chương trình Microsoft Excel Phân tích và xử lýthống kê số liệu bằng phần mềm thống kê SPSS 16.0 với mức ý nghĩa 5% (hay độ tincậy 95%)

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Thí nghiệm 1: Xử lý nước thải với mật độ bèo tấm (Lemna aequinoctialis)

khác nhau

4.1.1 Sự biến động nhiệt độ, pH và oxy

Theo Đặng Công Trí (2006), nhiệt độ, pH và oxy của nước có ảnh hưởng rất lớn đếncác phản ứng hóa học, các quá trình sinh học xảy ra trong nước bao gồm quá trình traođổi chất, quá trình sinh sản và phát triển của vi sinh vật, động vật và thực vật

Bảng 4.1 Sự biến động nhiệt độ, pH và oxy

3 (mật độ bèo tấm 200g/bể) sự chênh lệch nhiệt giữa sáng và chiều là 4,80oC Nhưvậy, mật độ bèo tấm càng cao sự chênh lệch nhiệt giữa sáng và chiều càng thấp do bèotấm đã làm giảm sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước Theo Viện Hóa Học vàNusa Việt Nam JSC (2011), bèo tấm có thể phát triển tối ưu trong khoảng 20 - 30oC

và chịu ảnh hưởng rất xấu khi nhiệt độ dao động trong khoảng 35 - 40oC Vậy sự biếnđộng nhiệt độ giữa sáng và chiều (23,7 - 31,3 oC) nằm trong khoảng thích hợp cho sựphát triển của bèo tấm

Nhìn chung, pH tương đối thấp, dao động từ 5,91±0,16 đến 6,37±0,16 và sự chênhlệch pH giữa các nghiệm thức không đáng kể pH buổi sáng luôn thấp hơn buổi chiều

do quá trình quang hợp diễn ra mạnh vào ban ngày nên hàm lượng CO2 trong nướcgiảm làm pH tăng