BÁO cáo QUẢN lý CHẤT LƯỢNG môi TRƯỜNG CHU TRÌNH CHUYỂN hóa NITƠ TRONG nước AO NUÔI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG CHU TRÌNH CHUYỂN HĨA NITƠ TRONG NƯỚC AO NI MSHP: MT243; HỌC KỲ 2: 2021-2022 CBHD: PGS.TS TRƯƠNG HOÀNG ĐAN Cần Thơ, tháng 4/2021  DANH SÁCH NHÓM: Họ tên Võ Thị Bích Tuyền Nguyễn Thị Mộng Ngân Trần Ngọc Nhung Đặng Trương Ngọc Trân Phan Thiên Nguyệt Minh Phạm Lê Như Ý Mục lục NITƠ VÀ VAI TRÒ CỦA NITƠ 1.1 Sơ lược Nitơ 1.2 Vai trò Nitơ CHU TRÌNH NITƠ TRONG NƯỚC AO NUÔI 2.1 Chu trình Nitơ 2.1.2.1 Cố định đạm Quá trình cố định Nitơ tự nhiên thường diễn theo nhiều đường khác nhau: 2.1.2.2 Đồng hóa Nitơ 2.1.2.3 Amoni hóa 2.1.2.4 Nitrat hóa 2.1.2.5 Khử nitrat 2.2 Chu trình Nitơ nước ao nuôi 2.2.1 Khái niệm .8 2.2.2 Sơ đồ Chu trình Nitơ nước ao ni HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MƠI TRƯỜNG DO CHU TRÌNH NITƠ 10 BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC .11 NITƠ VÀ VAI TRÒ CỦA NITO Sơ lược Nitơ Nitơ ngun tố hóa học bảng tuần hồn nguyên tố có ký hiệu N số nguyên tử 7, nguyên tử khối 14 Ở điều kiện bình thường chất khí khơng màu, không mùi, không vị trơ tồn dạng phân tử N 2, gọi đạm khí Nitơ chiếm khoảng 78% khí Trái Đất thành phần thể sống Nitơ tạo nhiều hợp chất quan trọng axit amin, amoniac, axit nitric xyanua Liên kết hóa học bền vững nguyên tử Nitơ gây khó khăn cho sinh vật cơng nghiệp để chuyển hóa N thành hợp chất hóa học hữu dụng, đồng thời giải phóng lượng lớn lượng hữu ích cháy, nổ phân hủy trở lại thành khí Nitơ Các amoniac nitrat tổng hợp loại phân cơng nghiệp phân nitrat chất nhiễm gây tượng phú dưỡng mơi trường nước Nitơ có mặt tất thể sống, chủ yếu dạng amino axit (và protein) có axit nucleic (DNA RNA) Cơ thể người chứa khoảng 3% Nitơ theo trọng lượng, nguyên tố phổ biến thứ tư thể sau ôxy, cacbon hydro Chu trình Nitơ miêu tả chuyển động ngun tố từ khơng khí vào sinh hợp chất hữu cơ, sau quay trở lại khơng khí .2 Vai trị Nitơ 1.2.1 Đối với thực vật Đối với trồng nói chung, Nitơ có vai trị quan trọng định q trình sinh trưởng, phát triển hình thành xuất trồng, có hầu hết hợp chất hữu quan trọng đóng vai trị định q trình trao đổi dưỡng chất lượng trồng Đóng vai trị làm tăng hàm lượng Protein thực vật – thành phần chủ yếu tham gia tái tạo cấu trúc nguyên sinh tế bào Khoảng 85% tác dụng cố định Nitơ Trái đất sinh vật cố định Nitơ thực Nguồn : https://goldtech.com.vn/vai-tro-cua-nito-doi-voi-cay-trong Nguồn: https://goldtech.com.vn/vai-tro-cua-nito-doi-voi-cay-trong Nitơ có thành phần acid nucleic, chất đóng vai trị q trình sinh tổng hợp Protein, định trình phân chia sinh trưởng tế bào Nitơ cịn đóng vai trị trình định hoạt động quang hợp trồng, cung cấp chất hữu cho sống sinh vật trái đất Tham gia vào thành phần phytochrome có nhiệm vụ điều chỉnh trình sinh trưởng, phát triển có liên quan đến ánh sáng phản ứng quang chu kỳ, nảy mầm, tính hướng quang Vì nhạy cảm với Nitơ, Nitơ có tác dụng hai mặt đến suất trồng, trồng thừa hay thiếu Nitơ có hại .2.2 Đối với đời sống ngày Nitơ dạng khí hóa lỏng sản xuất nhanh chóng cách cho Nitơ lỏng ấm lên bay Khí Nitơ có nhiều cơng dụng thực tiễn thiết thực sống người như: - Bảo quản thực phẩm, với khả làm chậm trình biến đổi thực phẩm hay cịn gọi ôi thiu, dạng tổn thất khác để đảm bảo tính tươi ngon cho thực phẩm khơng bị oxy hóa - Bơm lốp oto máy bay - Khí Nitơ lỏng dùng để chạy máy phân tích, phân tích mẫu - Khi Nitơ hoa long dung đê xả làm sạch, thử xì đường ống, hàn đường ống, luyện kim, tinh chế kim loại, sản xuất linh kiện điện tử tranzito, điơt, mạch tích hợp, sản xuất thép không gỉ - Khi Nitơ hoa long co thê thay thê cho CO2 đê tạo áp lực cho thùng chứa số loại bia - Khi Nitơ lỏng sản xuất theo quy mô công nghiệp với lượng lớn cách chưng cất phân đoạn khơng khí hoa long thường nói đến theo công thức giả LN2 - Khi Nitơ co khả việc trì nhiệt độ cách siêu phàm, làm cho hữu ích nhiều ứng dụng khác nhau, đong vai trò chất khí hoa long làm lạnh chu trình mở, bao gồm: làm lạnh để vận chuyển thực phẩm, bảo quản phận thân thể tế bào tinh trùng trứng, mẫu chế phẩm sinh học Trong da liễu học khí Nitơ hoa long để loại bỏ tổn thương da ác tính xấu xí hay tiềm gây ung thư, ví dụ mụn cóc, vết chai sần da v.v - Khi Nitơ hoa lỏng sử dụng nguồn làm mát để tăng tốc CPU, GPU, hay dạng phần cứng khác Nguồn: https://tanhoa.edu.vn/ung-dung-cua-nito-trong-doi-song/ CHU TRÌNH NITƠ TRONG NƯỚC AO NI Chu trình Nitơ 1.1 Chức Chu trình Nitơ Nitơ chất cần thiết cho nhiều trình chất chủ yếu dạng sống Trái Đất Nó thành phần tất amino axit, liên kết với protein có mặt chất cấu thành nên axit nucleic, ADN RNA Trong thực vật, hầu hết Nitơ dùng phân tử chlorophyll, chất cần thiết cho trình quang hợp phát triển sau chúng Mặc dù Nitơ khí Trái Đất nguồn phong phú, nhiên hầu hết chúng sử dụng trực tiếp lồi thực vật Q trình hóa học, q trình cố định Nitơ tự nhiên cần thiết để chuyển đổi khí Nitơ thành dạng mà sinh vật sử dụng được, trình làm cho nitơ trở thành thành phần quan trọng trình sản xuất thức ăn Sự phong phú hay khan lượng Nitơ dạng cố định ám lượng thức ăn nhiều hay để hỗ trợ cho phát triển mảnh đất .1.2 Các trình Chu trình Nitơ Nitơ mơi trường tồn nhiều dạng hóa học khác bao + – – gồm ammoni (NH4 ), nitrit (NO2 ), nitrat (NO3 ), nitơ ôxit (N2O), nitric ôxit (NO), nitơ khơng khí (N2) Nitơ hữu tồn sinh vật sống, đất mùn, sản phẩm trung gian trình phân hủy vật chất hữu Các trình chu trình Nitơ chuyển đổi Nitơ từ dạng sang dạng khác Một số trình tiến hành vi khuẩn, qua trình để chúng lấy lượng để tích tụ nitơ thành dạng cần thiết cho phát triển chúng Sơ đồ bên thể cách q trình tương thích với để tạo chu trình Nitơ .1.2.1 Cố định đạm Thường gọi cố định Nitơ trình trình biến đổi Nitơ tự (N 2) khí thành hợp chất có Nitơ Sản phẩm ban đầu q trình đa dạng: muối NH 3, từ tạo nên amoni (NH4+) nhiều hợp chất khác Điều quan trọng Nitơ tự khí khí trơ, cấu tạo phân tử có liên kết ba nguyên tử Nito bền vững, khó phản ứng với hóa chất khác để tạo hợp chất Quá trình cố định Nitơ tự nhiên thường diễn theo nhiều đường khác nhau: Con đường lý – hoá tia chớp phản ứng quang hoá (con đường phi sinh học) Con đường sinh học vi sinh vật đặc biệt.(con đường sinh học) Sấm sét yếu tố tác động để tổng hợp Nitơ đất Qua đường phi sinh học Nitơ cố định cách kết hợp với ôxy thành dạng NOx (nitrogen oxides), nhờ tác động tia chớp (tia sét) Các tia sét mang lượng lớn phá vỡ liên kết N-N để tạo thành nguyên tử N, nguyên tử N phản ứng với Oxy khơng khí để tạo NOx Phản ứng tỏa nhiệt lớn nguyên nhân gây tiếng nổ lớn có sấm sét Khí NOx sau kết hợp với nước tạo muối nitrit tạo nên axit nitric (HNO 3) thấm xuống đất, tạo nhiều loại muối dạng nitrat dễ hấp thu .1.2.2 Đồng hóa Nitơ Thực vật lấy Nitơ đất cách hấp thụ chúng qua rễ dạng ion Nitrat Amoni Tất Nitơ mà động vật tiêu thụ quay ngược trở lại làm thức ăn cho thực vật vài giai đoạn chuỗi thức ăn Thực vật hấp thụ ion Nitrat amoni từ đất thông qua lông rễ, trình khử ion nitrat sau amoni cho việc tổng hợp thành amino axit, nucleic axit diệp lục .1.2.3 Amoni hóa Khi thực vật động vật chết dạng ban đầu Nitơ chất hữu Vi khuẩn nấm, số trường hợp, chuyển đổi nitơ xác chúng thành amoni (NH4+ ), trình gọi trình amoni hóa hay khống hóa Theo q trình rửa trơi nước mưa nước ngầm amoni vào nước gây chơ nhiễm nước .1.2.4 Nitrat hóa Q trình chuyển đổi amoni thành nitrat tiến hành vi khuẩn sống loại vi khuẩn nitrat hóa khác Trong giai đoạn nitrat hóa này, ơxy hóa amoni (NH4+) tiến hành lồi vi khuẩn Nitrosomonas, q trình chuyển đổi amoniac thành nitrit (NO2–) Các loại vi khuẩn khác Nitrobacter có nhiệm vụ ơxy hóa nitrit thành nitrat (NO3 –).Việc biến đổi nitrit thành nitrat trình quan trọng tích tụ nitrit gây ngộ độc cho sinh vật nước thực vật Do khả hòa tan cao nên Nitrat di chuyển vào nước ngầm Nồng độ Nitrat cao nước ngầm mối quan tâm nước uống Nitrat xen vào ngăn cản hịa tan ơxy máu trẻ sơ sinh gây bệnh methemoglobinemia hội chứng trẻ da xanh Ở nơi mà nước ngầm cấp cho sơng suối, nước ngầm có hàm lượng Nitrat cao góp phần vào tượng phú dưỡng, tượng làm tăng số lượng tảo, đặc biệt loài tảo lục gây chết lồi thủy sinh chúng tiêu thụ hết lượng ơxy nước .1.2.5 Khử nitrat Đây trình khử nitrat thành khí nitơ (N2), hồn tất chu trình Nitơ Quá trình xảy nhờ loại vi khuẩn Pseudomonas Clostridium mơi trường kỵ khí.Chúng sử dụng Nitrat làm chất nhận electron từ ôxy trình hơ hấp từ phá vỡ liên kết N-O hình thành liên kết N-N bền vững hình thành khí N2 khỏi nước Các vi khuẩn kỵ khí ngẫu nhiên sống mơi trường hiếu khí .2 Chu trình Nitơ nước ao ni .2.1 Khái niệm Chu trình Nitơ nước q trình mà Nitơ chuyển hóa qua lại dạng hợp chất hóa học Q trình giúp loại bỏ khí NH3 việc tạo vi khuẩn có khả phá vỡ chuyển đổi NH3 thành chất gây hại, làm mơi trường ao ni Hình ảnh thể Hình ảnh thể chu trình Nitơ hệ sinh thái ao ni thủy sản Nitơ có thành phần Protein thành phần khác tế bào nguyên sinh nên chúng đóng vai trị quan trọng để thúc đẩy phát triển tảo Tuy nhiên, hàm lượng nitơ ao lớn phân hủy tạo khí độc NH3 NO2 (amoniac, nitric) gây hại cho tôm cá Mức độ gây hại hai loại khí phát huy nồng độ thấp .2.2 Sơ đồ Chu trình Nitơ nước ao nuôi  CTN ao nuôi diễn qua giai đoạn chính: 10 GIAI ĐOẠN Chuyển hóa NH3 –> NO2 Chu trình nito ao ni bắt đầu mà chất thải bị phân hủy thành khí NH3 Khi mà NH3 ao tăng cao so với mức chịu đựng thủy sinh xuất vi sinh Nitrosomonas (vi sinh hiếu khí) nơi có nhiều khí oxi, chúng ăn NH3 nhả khí NO2 mơi trường ao ni Chuyển hóa GIAI ĐOẠN NO2 –> NO3 Khi NO2 xuất kéo theo sinh sôi, phát triển vi sinh Nitrospira (vi sinh yếm khí) nơi có hàm lượng oxi thấp (mơi trường yếm khí) Lúc chúng ăn NO2 thải NO3, đồng thời NO3 bị thủy sinh hấp thụ phần để phát triển Khác với NH3 NO2, NO3 không gây độc cho tôm cá mức thấp đến trung bình Tuy nhiên nồng độ cao có nguy gây độc nên người nuôi cần điều chỉnh giữ NO3 mức an tồn chuyển đổi thành khí N2 (vơ hại cho tôm nuôi Khử NO3 –> N2 GIAI ĐOẠN Đây giai đoạn cuối chu trình nito nước ao ni Q trình thực có xuất vi sinh yếm khí Anaerobic chuyển đổi NO thành N2 Chu trình nito nước có xuất vi sinh có lợi đủ đơng đảo để loại bỏ NH3, cải thiện môi trường ao nuôi cách tốt 11 HIỆN TRẠNG Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG DO CHU TRÌNH NITƠ Trong chu trình vật chất nitơ tạo chất gây hại amoniac, nitrat, nitrit hợp chất khác nitơ  Ảnh hưởng nitơ nước đến người: Thành phần amonia nước nhanh chóng làm giảm oxy hịa tan chúng sử dụng oxy để diễn trình nitrat hóa Nitrat thường khơng coi độc hại, nồng độ cao, thể chuyển nitrat thành nitrit Nitrit muối độc hại làm gián đoạn trình vận chuyển oxy tring máu cách phá vỡ Hemoglobin thành Methemoglobin Điều gây buồn nôn đau dày cho người lớn Đối với trẻ nhỏ, nguy hiểm, nhanh chóng gây thiếu oxy máu  Ảnh hưởng nitơ nước đến môi trường: tượng phú dưỡng: Nitơ nguyên tố thực phẩm cho tất sinh vật, thành phần tất protein axit nucleic Do mà lượng nitơ ngồi mơi trường có nguồn gốc từ sinh vật sống Trong nước biển nước mặt, nitrit amoniac thức ăn sinh vật phù du, làm cho nồng độ nitơ thấp bề mặt so với vùng nước sâu Khi nồng độ nitơ tăng lớp bề mặt, sinh vật phù du tăng lên, dẫn đến tượng tảo nở hoa, xảy vùng nước mặt Hiện tượng gọi phú dưỡng hóa nguồn nước Lượng lớn nitrat vào dịng nước mặt gây tượng phú dưỡng có nghĩa dư thừa chất dinh dưỡng dẫn đến thiếu oxy cá chết Trong đó, nồng độ amoniac tự nhỏ gây độc cho cá, sử dụng oxy để chuyển hóa thành nitrit sau nitrat làm giảm nồng độ oxy nước BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Hiện có nhiều phương pháp, cơng tình xử lí nitơ nước thải nghiên cứu đưa vào vận hành có phương pháp hóa học, sinh học, vật lý…  Phương pháp sinh học: - Vi khuẩn hấp thụ nitơ Quá trình khử nitrat - Thu hoạch tảo - Hồ oxy hóa  Phương pháp hóa học: - Châm clo - Đơng tụ hóa học - Cacbon dính bám - Trao đổi ion có chọn lọc với amoni 12 - Trao đổi ion có chọn lọc với nitrate  Phương pháp vật lý: - Lọc - Làm thoáng - Kết tủa điện cực - Thẩm thấu ngược  Trong phương pháp sử dụng chủ yếu là: Phương pháp sinh học: muối nitrat, nitrit tạo thành q trình phân hủy hiếu khí khử điều kiện thiếu khí(anoxic) sở phản ứng khử nitrat - Phương pháp hóa học vật lý: vơi hóa nước thải đến pH=10-11 để tạo thành NH4OH thổi bay tháp làm lạnh  Tuy nhiên phương pháp sinh học lại có ưu điểm bật hơn: Hiệu suât khử nitơ cao - Sự ổn định đáng tin cậy trình lớn - Tương đối dễ vận hành, quản lý - Diện tích đất yêu cầu nhỏ - Chi phí đầu tư hợp lí vừa phải Tóm lại, để ngăn chặn chất gây hại làm ô nhiễm môi trường gây hại đến người, sinh vật cần: - Có biện pháp để xử lý loại nước thải trước đưa vào kênh rạch sông suối - Tuyên truyền nâng cao hiểu biết người dân để có biện pháp sử dụng phân bón hóa học hợp lí, tránh lạm dụng sử dụng mức loại phân bón nitơ làm tăng lượng nitơ thải môi trường  TÀI LIỆU THAM KHẢO: https://drtom.vn/chu-trinh-nito-trong-nuoc-ao-nuoi.html https://www.slideshare.net/daykemquynhon/vong-tuan-hoan-nito-nguyen-thi-kimhuong http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-chu-trinh-nito-72438/ https://sumonhatviet.com/qua-trinh-nitrat-hoa-trong-ao-nuoi-tom/ Nồng độ 13 NH3 cao ... https://tanhoa.edu.vn/ung-dung-cua-nito -trong- doi-song/ CHU TRÌNH NITƠ TRONG NƯỚC AO NI Chu trình Nitơ 1.1 Chức Chu trình Nitơ Nitơ chất cần thiết cho nhiều trình chất chủ yếu dạng sống Trái Đất Nó... niệm Chu trình Nitơ nước q trình mà Nitơ chuyển hóa qua lại dạng hợp chất hóa học Q trình giúp loại bỏ khí NH3 việc tạo vi khuẩn có khả phá vỡ chuyển đổi NH3 thành chất gây hại, làm mơi trường ao. .. chuyển đổi NO thành N2 Chu trình nito nước có xuất vi sinh có lợi đủ đơng đảo để loại bỏ NH3, cải thiện môi trường ao nuôi cách tốt 11 HIỆN TRẠNG Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG DO CHU TRÌNH NITƠ Trong chu