3. Các muối dinh dưỡng
3.1. Động thái của các muối dinh dưỡng trong môi trường nước
3.1.1. Động thái của Ammonia (NH3) và ammomnium (NH4+) trong môi trường nước
Trong các thủy vực NH3 được cung cấp từ quá trình phân hủy bình thường các protein, xác bã động thực vật phù du, sản phẩm bài tiết của vật ni hay từ phân bón vơ cơ, hữu cơ.
Lượng amoniac mà tôm cá thải ra có thể tính tốn gần đúng theo cơng thức sau:
Thức ăn (gram) x % protein x 0,1015 = nitơ thải ra (gram) Tảo tàn cũng làm tăng hàm lượng NH3
NH3 được hình thành sẽ hịa tan trong nước tạo thành ion NH4+ cho đến khi cân bằng sau được thiết lập
NH3 + H2O NH4+ + OH-
Tổng hàm lượng NH3 và NH4+ gọi là tổng đạm ammon (Total ammonia nitrogen - TAN).
Tỉ lệ của khí NH3 và ion NH4+ trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước. Khi nhiệt độ và pH của nước tăng, hàm lượng NH3 trong nước sẽ gia tăng và ngược lại.
3.1.2. Động thái của Nitrite (NO2-) trong mơi trường nước
Nitrite có trong thủy vực là sản phẩm của quá trình nitrite hóa hay phản nitrate hóa. Q trình nitrite hóa là q trình oxy hóa hồn tồn ammonia và muối ammonium nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn hóa tự dưỡng Nitrosomonas (trong môi trường nước ngọt) và Nitrosococcus (trong môi trường nước lợ) theo phản ứng:
NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O + 76 kcal
Q trình phản nitrate hóa là q trình nhiều lồi vi sinh vật sử dụng nitrate như một chất nhận điện tử trong q trình hơ hấp (thay thế oxy) ở điều kiện khơng
40
có oxy. Q trình này cịn gọi là q trình khử nitrate hay hơ hấp nitrate, khi đó nitrate bị khử thành nitrite, hyponitrite, hydroxylamine hay khí N2. Các sản phẩm trung gian trong q trình chuyển hóa là những dạng độc nên khơng có lợi cho thủy sinh vật.
2HNO3 + H+ HNO2 + H2O 2HNO2 + 4H+ N2O2H2 + 2H2O
2N2O2H2 +NH+ 2NH2OH
2NH2OH + 4H+ 2NH3 + 2H2O
N2O2H2 + 2H+ N2 + H2O
Trong thủy vực NO2- ở tầng mặt ít hơn ở tầng đáy. Vì ở tầng mặt, trong điều kiện nhiệt độ và oxy hòa tan cao, đạm nitrite dễ dàng bị oxy hóa thành đạm nitrate.
3.1.3. Động thái của Nitrite (NO3-) trong mơi trường nước
Nitrate có trong thủy vực là sản phẩm của q trình nitrate hóa (oxy hóa nitrite) theo phản ứng:
NO2- + O2 NO3- + 24 kcal
Các nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình này gồm Nitrobacter (nước ngọt), Nitrospina, Nitrosococcus (nước lợ)
Q trình nitrate hóa chỉ xảy ra trong điều kiện có oxy (mơi trường thống khí). Cịn trong mơi trường yếm khí (khơng có oxy) NO3- bị khử thành NO2-, NO, N2O, NH3 và N2, q trình này có sự tham gia của các nhóm vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas.
Ngồi ra, NO3- còn được cung cấp từ nước mưa khi trời có sấm chớp (q trình oxy hóa N2 trong khí quyển khi có sấm sét)
Tia lửa điện
N2 + 2 O2 2NO2
41