Dựa trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn mà thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm. Thông thường người ta sử dụng thực vật như tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật ngập mặn khác hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và photpho, carbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), tiếp đến trong chuỗi thức ăn là các động vật bậc 1 - động vật ăn thực vật. Các động vật bậc 1 điển hình ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu, các loài này có thể tiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy. Các loài cá ăn thực vật phù du và mùn bã hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thử nghiệm sử dụng ở các kênh thoát nước thải (Micheal J. Phillips, 1995). Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất ô nhiễm với chi phí vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết
hợp nhiều hệ thống và các tác nhân khác nhau. Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải và điều kiện cụ thể của từng khu vực.
1.4.3. Các hệ thống xử lý ô nhiễm môi trường bằng các phương pháp sinh học. 1.4.3.1. Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods).
Vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và một số vi sinh bậc thấp tham gia vào hệ thống xử lý này. Các dụng cụ thường là bể thông khí sinh học (Aeroten) hoặc các đĩa lọc sinh học. Quá trình xử lý diễn ra như sau:
- Bùn hoạt tính (vi sinh vật ở trạng thái huyền phù) có trong nước thải từ các đầm nuôi tôm được đưa vào hệ thống xử lý.
- Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hòa ôxy và bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
- Đĩa lọc sinh học: gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong hồ/bể chứa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí. Các vi khuẩn bám trên đĩa lọc phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải.
- Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô nhiễm được phân hủy triệt để, có thể xử lý được một khối lượng lớn nước thải với nồng độ chất ô nhiễm cao, không cần sử dụng nhiều diện tích đất, kiểm soát vấn đề mùi một cách dễ dàng. Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị và vận hành cao.
1.4.3.2. Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods).
Vi sinh vật kỵ được sử dụng để phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ. Hệ thống xử lý này không thích hợp cho ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thuỷ sản do chi phí xây dựng cao. Tuy nhiên ưu điểm của hệ thống này là có thể giải phóng nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3 cho nước mặt và nước ngầm.
1.4.3.3 Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên. a. Hồ sinh học: a. Hồ sinh học:
Hồ sinh học được gọi là hồ ôxy hóa hay hồ chứa lắng, bao gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ, nước thải trong hồ được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác nhân là tảo và vi khuẩn. Các loại hồ sinh học bao gồm: Hồ hiếu khí tự nhiên, hồ kỵ khí và hồ kết hợp kị khí – hiếu khí.
b.Các hệ thống đất ngập nước:
Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh như rong câu, cá, ngao, vẹm, hàu Hệ thống này thường là một vùng ngập nước có độ sâu 0,9- 1,5 m cùng với hệ sinh vật thủy sinh. Chất ô nhiễm được xử lý bằng một số quá trình sinh học như:
+ Quá trình phân hủy hiếu - kỵ khí của các vi sinh vật
+ Quá trình quang hợp của các thực vật dưới nước là rong câu, tảo làm tăng ôxy hòa tan, giảm CO2, tăng pH, tăng quá trình bay hơi của NH4, tăng lắng đọng của phot pho.
+ Các động vật thủy sinh bậc 1 ăn thực vật phù du và các chất mùn bã hữu cơ như các loại cá, các động vật đáy như ngao, vẹm, hàu.
* Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống này là:
- Nước thải có hàm lượng BOD là 50-300 kg/ngày/ha
- Thời gian lưu nước tuỳ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải có thể từ 3 - 5 ngày hoặc từ 7 - 10 ngày.
* Ưu điểm của hệ thống này là: chi phí vận hành thấp, tăng thêm lợi nhuận kinh tế ở các khu nuôi thâm canh do có thêm nguồn thu cho người nuôi trồng.
Hệ thống rừng ngập mặn (RNM). Các loài thực vật rễ ở đáy, thân vươn lên mặt nước có thể hấp thụ được một lượng lớn chất hữu cơ từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển, vai trò của hệ thống bao gồm:
• Phần vươn lên không khí: sẽ làm giảm ánh sáng chiếu xuống mặt nước, giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của thực vật phù du như tảo. Mặt khác, tạo điều kiện điều hòa khí hậu, và hấp thụ chất dinh dưỡng hữu cơ. Phần ngập dưới nước có tác dụng cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính và cung cấp ôxy cho sự quang hợp, hấp thụ chất dinh dưỡng, phần rễ có tác dụng giúp ổn định và giảm xói mòn, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng bùn và tạo trầm tích.
• Ngoài ra, Hệ động vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn như hàu, vẹm, cua, cá cũng là tác nhân loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
Đề tài được thực hiện với các nội dung chính như sau:
1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái và phương pháp nghiên cứu khả năng lọc của Nghêu.
2. Xác định tốc độ lọc sinh học của Nghêu ở các giai đoạn phát triển khác nhau.
3. Đề xuất khả năng sử dụng Nghêu trong quá trình xử lý chất hữu cơ lơ lửng trong môi trường nuôi.
2.2. Đối tượng nghiên cứu, thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nghêu (Meretrix lyrata) có thể sống tốt ở nền đáy cát – bùn, độ mặn từ 7-25‰, nhiệt độ 26-32oC, và pH từ 6,5-8,5. Chúng phù hợp với môi trường nuôi trồng thủy sản ven biển Nam bộ.
Nghiên cứu này được tiến hành trên nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) ở hai giai đoạn nghêu giống và nghêu trưởng thành.
2.2.2. Thời gian nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện từ 20/2/2012 đến 02/06/2012.
2.2.3. Địa điểm nghiên cứu
Nguồn nghêu để tiến hành thí nghiệm được thu từ bãi nghêu ở huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre, được nuôi thuần hóa 1 tháng trước khi thí nghiệm.
2.3.Phương pháp nghiên cứu
Hình 2.1- Sơ đồ khối nghiên cứu đánh giá khả năng lọc của nghêu 2.3.1.Phương pháp thu thập tài liệu.
Tài liệu trong bài báo cáo được tham khảo từ các bài báo cáo khoa học, tạp chí và các đề tài nghiên cứu đã công bố trước đó, lưu tại thư viện Viện Hải dương học, thư viện trường Đại học Nha Trang và một số được thu thập ở các trang báo mạng.
Nội dung nghiên cứu
Nghêu Bến Tre giai đoạn giống
Nghêu Bến Tre giai đoạn trưởng thành
Thí nghiệm khả năng lọc tảo đơn bào của nghêu giống ở các nồng độ tảo khác nhau
Thí nghiệm lọc tảo đơn bào của nghêu trưởng thành ở các nồng độ tảo khác nhau
- Kiểm tra các thông số môi trường: pH, nhiệt độ, độ mặn - Theo dõi mật độ tảo, phân
tích chỉ số Chlorophyll-a
- Kiểm tra các thông số môi trường: pH, nhiệt độ, độ mặn
- Theo dõi mật độ tảo, phân tích chỉ số Chlorophyll-a
Phân tích và xử lý số liệu
2.3.2. Phương pháp thí nghiệm 2.3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm tốc độ lọc 2.3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm tốc độ lọc
Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm tốc độ lọc.
Số lượng nghêu giống khác nghêu trưởng thành, số lượng nghêu cho vào mỗi bể thí nghiệm là như nhau. Lượng tảo trong từng bể tăng dần, theo bảng 2.1 và bảng 2.2
Bảng 2.1: Nồng độ tảo trong các bể thí nghiệm tốc độ lọc của nghêu giống Bể Nồng độ tảo trong các bể thí nghiệm (µg/l)
Đối chứng 0 1 10,102 2 20,203 3 50,509 4 101,02 5 202,03 Nghêu thí nghiệm - Nghêu giống - Trưởng thành
Nước biển Tảo
Đối chứng
Tảo 1 Tảo 2 Tảo 3 Tảo 4 Tảo 5
Kiểm tra Nhiệt độ, pH, độ mặn, Chl-a lúc đầu và kết thúc thí nghiệm
Bảng 2.2. Nồng độ tảo trong các bể thí nghiệm tốc độ lọc của nghêu trưởng thành Bể Nồng độ tảo trong các bể thí nghiệm (µg/l)
Đối chứng 0 1 13,590 2 18,120 3 27,108 4 54,359 5 108,718 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thí nghiệm tốc độ lọc của nghêu Bến Tre thực hiện tại phòng thí nghiệm của phòng Sinh thái và Môi trường biển – Viện Hải Dương Học Nha Trang theo sơ đồ hình 2.1. trong đó:
Nghêu Bến Tre được bắt từ bãi nghêu Bình Đại, sau đó đem về Viện Hải dương học để thuần dưỡng trong một tháng. Lựa chọn những cá thể khỏe mạnh đồng đều về kích cỡ. Nghêu được rửa sạch trước khi thí nghiệm.
Tảo Nannochloropsis được lấy ở trại thực nghiệm Viện Hải dương học nha Trang.
Nước biển dùng thí nghiệm được lọc qua bể lọc ngược và được lưu trữ trong 24 giờ trước khi thí nghiệm.
Mỗi bể thí nghiệm chứa 3 lít nước và 15 con nghêu hoặc 5 lít nước và 10 con nghêu trưởng thành. Thời gian thí nghiệm là 2 giờ. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Số bể thí nghiệm 6 × 3 bể.
2.3.2.2 Phương pháp phân tích mẫu.
a. Xác định kích thước, trọng lượng nghêu thí nghiệm
- Kích thước (đơn vị tính là mm): Dùng thước kẹp kỹ thuật (có độ chính
xác là 0,1 mm) để đo chiều dài (L), chiều rộng (B) và chiều cao (H).
- Cân khối lượng (đơn vị tính là g): Dùng cân điện tử có độ chính xác 0,1
b. Xác định các thông số môi trường bể thí nghiệm
- Độ mặn: đo bằng máy YSI 85, có độ chính xác 0,01‰ - Nhiệt độ: đo bằng máy YSI 85, có độ chính xác 0,1oC - pH nước: đo bằng máy đo có độ chính xác 0,01
c. Thu mẫu phân tích mẫu nước
Mẫu nước thu trước và sau khi thí nghiệm. Tùy thuộc vào nồng độ tảo mà thu 0,5L hoặc 1,5L. Mẫu sau khi thu, được phân tích ngay lập tức.
d. Xác định hàm lượng Chlorophyll-a:
Hàm lượng Chlorophyll-a được xác định theo phương pháp của Jeffrey & Welschmeyer (1997) và đo trên máy quang phổ khả kiến tại bước sóng 630, 647, 664 và 750nm. Trình tự phương pháp như sau:
• Nước mẫu lọc qua màng lọc GF/F, đường kính 25 mm bằng hệ thống lọc chân không. Một lượng nhỏ MgCO3 được thêm vào để ổn định pH trong mẫu.
• Cho màng lọc vào ống nghiệm, thêm 10 ml acetone 90% và khuấy đều. Sau đó bảo quản mẫu trong tủ lạnh 24h ở nhiệt độ 0°C. • Chiết dung dịch acetone.
• Đo độ hấp thụ dung dịch chiết ra bằng máy quang phổ hấp thụ tại 4 bước sóng: 630, 647, 664, 750 nm.
Tính Chlorophyll – a theo công thức sau:
a (µg/ml) = 11,85 (A664 – A750) – 1,54(A647 – A750) – 0,08 (A630 – A750) Chl-a (µg/l) = (a × Vchiết) / Vmẫu
Với:
+ A630, A647,A664, A750: độ hấp thụ tại các bước sóng 630, 647, 664và 750 nm. + Vchiết: dung dịch aceton 90% (10ml).
e. Công thức tính toán tốc độ lọc.
Tốc độ lọc của Nghêu được đánh giá dựa trên chênh lệch làm lượng Chlorophyll-a trước và sau thí nghiệm theo công thức (Clausen, 1996):
l n ( ) . o t C V F n t C = Với:
F: Tốc độ lọc của nghêu (L.h-1.con-1)
V: Thể tích nước sử dụng trong từng bể thí nghiệm
Đối với nghêu giống là 3l
Đối với nghêu trưởng thành là 5l (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Co: Nồng độ Chlorophyll-a ban đầu tại thời điểm to, (µg.l-1) Ct: Nồng độ Chlorophyll-a tại thời điểm t, (µg.l-1)
t: Thời gian diễn ra thí nghiệm lọc, (h). n: Số cá thể nghêu sử dụng trong thí nghiệm
2.3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu
Phương pháp loại trừ số liệu: số liệu loại trừ (không sử dụng để tính toán) được xác định khi giá trị sau không sai khác so mới giá trị đầu vào (P<0,05). Giá trị trung bình được tính đối với các giá trị còn lại.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm hình thái, sinh trưởng, dinh dưỡng của Nghêu Bến Tre 3.1.1. Đặc điểm hình thái của Nghêu.
Theo công trình nghiên cứu của Habe et al. (1966); Nguyễn Chính (1996): Nghêu Bến Tre (hình 3.1) được miêu tả như sau:
Ngành thân mềm: Mollusca Lớp hai vỏ: Bivalvia Bộ mang thật: Eulamellibranchia Bộ phụ: Schzodonta Phân bộ: Heterodonta Tổng họ: Veneracea Họ ngao: Venaridae Giống ngao: Meretrix
Loài nghêu: Merettrixlyrata (Sowerby, 1851) Tên tiếng Anh: Lyrate Asiatic, Hard Clam
Tên địa phương: Nghêu Bến Tre
Theo nghiên cứu của Trương Quốc Phú (1999) đã mô tả hình thái cấu tạo ngoài của nghêu Bến Tre Meretrix lyrata (Sowerby, 1851) như sau:
Cơ thể nghêu được bao bọc vởi hai mảnh vỏ bằng nhau có dạng hình tam giác (gần tròn), vỏ dầy chắc, cạnh trước ngắn hơn (chỉ bằng 2/3 chiều dài cạnh sau), dính chặt nhau và góc vỏ có răng khớp rất khít.
Hình dạng giống ngao dầu, nhưng kích thước nhỏ hơn, Nghêu lớn có chiều dài 40-50mm, chiều cao 40-45mm và chiều rộng 30-35mm (Nguyễn Đình Hùng, 2000). Mặt trong vỏ nghêu nhẵn trơn, màu trắng, có các vết in của cơ khớp vỏ trước và sau, vết in của cơ màng áo, vết in của cơ điều khiển ống hút thoát nước. Bên ngoài vỏ nghêu có màu trắng ngà, trắng xám hoặc nâu, trên mặt vỏ có nhiều đường gân lồi gần như song song với nhau uốn cong theo miệng vỏ và thưa dần về phía mặt bụng là những vòng tròn đồng tâm (Kappner and Bieler, 1997).
3.1.2. Đặc điểm dinh dưỡng
Nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata) là loài ăn lọc, trong ống tiêu hóa của nghêu có: mùn bã hữu cơ 75-90% và phần còn lại là sinh vật nổi, trong đó chủ yếu là tảo Silic: Bacillariopyceae (90-95%), tảo giáp Dinophyceae (3,3-6,6 %), tảo lam, tảo lục, tảo kim mỗi loại từ 0,8-1%, (Võ Sĩ Tuấn, 1999).
Theo Purchon (1977) và, Quayle và Newkirk (1989) thì giai đoạn ấu trùng thức ăn của động vật hai mảnh vỏ chủ yếu là vi khuẩn, tảo Silic, mùn bã hữu cơ, các nguyên sinh động vật có kích thước khoảng 10µm hoặc nhỏ hơn. Sau khi trưởng thành chúng có thể ăn những loài sinh vật phù du có kích thước lớn hơn và mùn bã hữu cơ lơ lửng trong nước (trích Trương Quốc Phú, 1999).
Theo Trần Bá Thái và cs (1978), động vật thân mềm hai mảnh vỏ bắt mồi theo cách lọc, nhờ hoạt động của các tấm mang trong quá trình hô hấp hút nước qua mang, quá trình bắt mồi diễn ra một cách thụ động, chỉ có những hạt thức ăn có kích thước phù hợp được chọn lọc.
Theo Nguyễn Đình Hùng và cs (2003), nghêu sinh sản hàng năm, mùa sinh sản chính từ tháng 5 đến tháng 7, mùa phụ từ tháng 11 đến tháng giêng năm sau, với tỷ lệ đực cái trong tự nhiên là 1/1 và thức ăn thích hợp cho ấu trùng nghêu là tảo đơn bào bao gồm: 35% Chactoceros sp, 35% Isochrysis,
15% Nanochlorypsis, 15% Platymonas với mật độ tảo ban đầu là 3000 tế bào/ml, và tăng dần mỗi ngày từ 500-1000 tế bào/ml là thích hợp, ngày cho ăn hai lần sẽ cho kết quả tốt.
3.1.3. Đặc điểm sinh trưởng
Thời gian từ khi nghêu được sinh ra đến lúc thu hoạch là 18 – 20 tháng, chiều cao nghêu càng lớn thì thể tích càng lớn. Quá trình phát triển của nghêu Bến Tre (Meretrix lyrata), được chia làm 3 giai đoạn, giai đoạn 1 từ tháng 6 đến tháng 10 nghêu lớn nhanh (nhu cầu thức ăn phù du lớn), giai đoạn 2 nghêu lớn chậm từ tháng 11 đến tháng 1, giai đoạn thứ 3 trước khi thu hoạch từ tháng 2 đến tháng 5 nghêu lớn nhanh, (Lê Xuân Sinh với cs. 2011).
Sinh trưởng của quần thể nghêu phụ thuộc vào điều kiện môi trường và