Quản lý chất lượng môi trường trong nuôi trồng thủy sản

152 trang vanle 3200

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Quản lý chất lượng môi trường trong nuôi trồng thủy sản", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

quan_ly_chat_luong_moi_truong_trong_nuoi_trong_thuy_san.ppt

Nội dung text: Quản lý chất lượng môi trường trong nuôi trồng thủy sản

QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Chương 3: Khái niệm về vi sinh vật trong nguồn nước
Microbial Interactions with Macroorganisms Aquatic environment is relatively rich in microorganisms Up to 105 to 106 cells / mL Cilliates, other protists, and viruses Macroorganisms in aquatic environment Constantly exposed to microorganisms
Historical perspectives Changes during storage Effects on spoilage Relationship between environmental and fish microflora Basis for monitoring changes in fish farms Disease causing bacteria Human Fish & Shellfish Increasingly, more focus on normal microflora and their interactions with the host organisms
Microbiology of bivalve mollusks Microorganisms as food Natural microflora Filter feeders and the ecosystem Hansen and Olafsen, 1999; Maeda, 2002
Microorganisms as food Filter feeders Deposit feeders (Suspension feeders) Feed on microorganisms that Feed on microorganisms that coats the surface of sediments they filter out of the and soil particles environment Clams, oysters, barnacles, Worms, fiddler crab sponge Larval forms of animals may require smaller microorganisms such as bacteria, while an adult may prefer larger microorganisms such as flagellated protists and algae
Oyster anatomy Labial palps Draw water in over its gills through the beating of cilia Suspended food (plankton) and Visceral mass particles are trapped in the mucus of the gills Sort by labial palps and transport Lower intestines to the mouth, eaten, digested, and feces expelled Pseudofeces = particles which are not sorted as food and are rejected through the mouth Affect by temperature Rectum and anus Greatest when water temperature > 50°F (~10°C) Oyster anatomy lab-
Oyster filtering mechanism lab-
Natural microflora of mussels and oysters A majority of isolates are gram-negative (68%) and aerobic (76%) bacteria Predominant flora: Vibrio, Pseudomonas, Shewanella, Aeromonas, Acinetobacter, and Flavobacterium Gram-positive bacteria: Staphylococcus, Bacillus, Streptococcus Predominant Vibrio species includes: V. alginolyticus, V. splendidus, and V. (Listonella) anguillarum* Not always reflect external environment Suggests selective process to sequester and maintain certain species Kueh and Chan, 1985 ;Hariharan et al., 1995
Filter feeders and the ecosystems An adult oyster can filter as much as 60 gallon per day Oysters can filter out sediments and nutrients (nitrogen) and deposit them on the bottom “Top-down" grazer control on phytoplankton Reduce turbidity, increasing the amount of light reaching the sediment surface Extending the depth to which ecologically important benthic plants (seagrasses and benthic microalgae) can grow Newell, 2004 ;Chesapeake Bay Foundation-
Filter feeders bivalves removing inorganic and organic particles from water column and transferring undigested particulate material to the sediment in the form of their biodeposits Newell, 2004
Microbiology of Fish Eggs, skin, gills microflora Intestinal microflora
Bacteria on mucosal surface (1) Host-parasite relationship Host = an organism which harbors parasite (microorganisms) Parasite = an organism that lives on or in a second organism Surfaces such as eggs, skin, gills, and intestinal tract Mucus layer as an adhesion site and protective layer Indigenous vs. transient (autochthonous vs. allochthonous) Indigenous = able to grow and multiply on the surface of the host animal Transient = not able to grow or multiply on the surface of the host animal; does not persist for a long period of time
Bacteria on mucosal surface (2) Loose association Adhesion Invasion
Eggs microflora Fish embryos secret inorganic and low molecular weight organic compound, which can diffuse out through the shells Attract bacteria utilizing these compounds and colonize egg surface Normal healthy eggs flora: Cytophaga, Pseudomonas Dead eggs: fluorescent Pseudomonas Not the cause of dead, but rather attracting to nutrient leaching Overgrown of bacteria can hamper eggs development Leucothrix mucor on cod eggs Flavobacterium ovolyticus on halibut eggs Cahill, 1990; Hansen and Olafsen, 1999
Skin Microflora Reflect that of surrounding water May have from 102 to 104 bacteria/ cm2 Unit of measurement per area Surface sampled by using a sterile swab Muscle tissue should be sterile Gram negative: Pseudomonas, Moraxella, Vibrio, Flavobacterium, Acinetobacter, Aeromonas Gram positive: Micrococcus, Bacillus Cahill, 1990
Gill Microflora May contain 102 to 106 bacteria/ g The number is quite low considering its high surface area and being continual flushed by water Extensive colonization of certain types of bacteria (Flavobacterium) Gram negative: Pseudomonas, Flavobacterium, Vibrio, Moraxella, Cytophaga Gram positive: Micrococcus, Bacillus (in warmer water) Cahill, 1990
Intestinal microflora (1) Established at the larval stage Developed into a persistent flora at the juvenile stage Population of microorganisms tends to increase along the length of the GI tract Largest number of bacteria in the intestines (up to 108 CFU/g) Gram negative: Pseudomonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium, Corynebacterium, Aeromonas Gram positive: Bacillus, Micrococcus Influenced by stages of life, diets, feeding, water temperature, habitat Large number when feeding, very few when not feeding Organic content of the environment Vibrio dominates in seawater, Aeromonas dominates in freshwater Cahill, 1990; Hansen and Olafsen, 1999
Intestinal microflora (2) Microvilli of the epithelial cells of common wolffish (A. lupus L.) Bacteria SEM of the enterocytes in the midgut of Artic charr Ringo et al., 2003
Intestinal microflora (3) Endocytosis of bacteria in the hindgut of spotted wolffish fry Bacteria TEM of Atlantic salmon gut epithelium Ringo et al., 2003
Aquaculture of marine larval fish More difficult to raise compared to Yolk-sac freshwater Smaller egg size Smaller size at hatching First feeding Longer larval duration Higher mortality rates Mass mortality often with unknown Larvae cause Nutrition? Disease? Juvenile Little is known about the role of intestinal microorganisms Adult Fuiman, 2002
Fish Anatomy Larva Adult
Development of the intestinal microbiology At the time of hatching, the digestive tract of most fish species is an undifferentiated straight tube Prior to first feeding, microbiology reflects that of the rearing environment Marine larvae needs to “drink” to osmoregulate Influence by eggs, live feed, and rearing water Once feeding begins, microbiology is derived from live feed ingested rather than water As the digestive tract becomes more developed, the intestinal microbiology becomes more stable and more complex pH change (lower) O2 tension (more anaerobic) Receptors for bacteria Ringo and Birkbeck, 1999; Birkbeck and Verner-Jeffreys, 2002
Development of the intestinal microflora (2) Criteria for testing whether or not microorganism is indigenous to the intestinal tract of fish: • Found in healthy individuals • Colonize early stages and persist throughout life • Are found in both free-living and hatchery-cultured fish • Can grow anaerobically • Are found associated with the epithelial mucosal in the stomach, small intestine or large intestine Ringo and Birkbeck, 1999
Roles of intestinal microflora Nutrition Polyunsaturated fatty acids, amino acids and vitamins Extracellular enzymes: chitinase Preventing infection from fish pathogens Competitive attachment Neutralization of toxins Bacteriocidal activity Survival and growth Bacterial load impact on survival & digestive organ development Presence of certain species influence survival Stimulation of the immune system Provide antigens to trigger development of immune responses in the gut Pre-release China rockfish Ringo and Birkbeck, 1999; Photo by Mark Tagal
Disease Disease triangle concept Pathogenesis Types of pathogens
Diseases triangle concept For a disease to develop: 1. Susceptible host 2. Pathogens 3. Specific environment conditions Host Pathogen Environment
Pathogenesis Pathogenesis = the origin and development of a disease Pathogenicity = the ability of a parasite to inflict damage on the host Entry of the pathogen into the host Exposure to pathogens Adherence to skin or mucosal surface Invasion through epithelium Colonization and growth Localization (boil, ulcer, etc) Systematic infection Production of virulence factors Tissue damage via toxins or invasiveness
Types of pathogens Obligate pathogens Cause disease in healthy organisms Contagious disease Aeromonas salmonicida Salmonids and other fishes Furunculosis, skin lesions Opportunistic pathogens Found in the environment Do not cause disease unless the host immune response is suppressed (stress, environmental factor, etc) Listonella anguillarum Fish, mollusks, shrimp, crabs Vibriosis Buller, 2004
Application of bacteria in aquaculture Biofilters The use of bacteria to remove ammonia and nitrite- toxic at high concentration to fish Nitrosomonas and Nitrobacter sp. Aerobic process Microbial matured water Probiotics
Microbial matured water Problems with treatment to completely eliminate bacteria such as antibiotic Change in the composition of microbial population Create more resistant strains of bacteria Types of bacteria more important than numbers Water that has been treated to select for non-opportunistic bacteria Non-opportunists (K-strategists) is competitive at low substrate availability Filtration with 0.2 mm membrane to remove most bacteria and particulate organic nutrients Selective recolonization of these non-opportunists in biofilters help controlled microbial community in water Increase survival, faster growth rate, higher intestinal bacteria at first feeding Skjermo and Vadstein, 1999
Probiotics Probiotic = a live microbial feed supplement which beneficially affects the host by improving its intestinal balance A broader definition might also include: Other forms of addition (submerged bath, add to the rearing water) Beneficial effects such as preventing pathogens from proliferating, improving nutritional values of feed, enhancing the host responses towards disease, improving rearing environment Interactions other than in the intestinal tract (skin, gills) Can be used for fish (all life stages), crustaceans, bivalve mollusks, live food (rotifers, Artemia, and algae) Vibrio sp., Streptococcus lactis, Lactobacillus, Carnobacterium, Pseudomonas fluorescens, Bacillus sp. Hmm, yogurt! Verschuere et al., 2000
Summary Diverse population of microorganisms associated with fish + shellfish “Association of marine archaea with the digestive tracts of two marine fish species”- Maarel et al., 1998 “Carnobacterium inhibes sp. nov., isolated from the intestine of Atlantic salmon (Salmo salar)”- Joborn et al., 1999 “Phylogenetic analysis of intestinal microflora indicates a novel Mycoplasma phylotype in farmed and wild salman”- Holben et al., 2002 “Vibrio tastmaniensis sp. nov., isolated from Atlantic salmon (Salmo salar L.)”- Thompson et al., 2003 Several types of interactions between microorganisms and fish + shellfish
Thank you
References Birkbeck, T.H., and D.W. Verner-Jeffreys. 2002. Development of the intestinal microflora in early life stages of flatfish, p. In C. S. Lee and P. O'Bryen (ed.), Microbial Approaches to Aquatic Nutrition within Environmentally Sound Aquaculture Production Systems. The World Aquaculture Society, Baton Roughe, Louisiana. Cahill, M.M. 1990. Bacterial flora of fishes: A review. Microb. Ecol. 10:21-41. Fuiman, L.A., and R.G. Werner. 2002. Fishery science: the unique contributions of early life stages. Blackwell Science, Oxford UK; Malden MA. Hansen, G.H., and J.A. Olafsen. 1999. Bacterial interactions in early life stages of marine cold water fish. Microbial Ecology 38:1-26. Hariharan, H., J.S. Giles, H.S. B., G. Arsenault, N. McNair, and D.J. Rainnie. 1995. Bacteriological studies on mussels and oysters from six river systems in Prince Edward island, Canada. Journal of Shellfish Research 14:527-532. Holben, W.E., P.Williams, L.K. Sarkilahti, and J.H.A. Apajalahti. 2002. Phylogenetic analysis of intestinal microflora indicates a novel Mycoplasma phylotype in farmed and wild salmon. Microbial Ecology 44:175-185 Joborn A., M. Dorsch, J.C. Olsson, A. Westerdahl, and S. Kjelleberg. 1999. Carnobacteria inhibens sp. nov. isolated from the intestine of Atlantic salmon (Salmo salar) International Journal of Systematic Bacteriology 49:1891-1898 Kueh, C.S.W., and K. Chan. 1985. Bacteria in bivalve shellfish with special reference to the oyster. Journal of Applied Bacteriology 59:41-47.
References van der Maarel, M.J.E.C, R.R.E. Artz, R. Haanstra, and L. J. Forney. 1998. Association of marine archaea with the digestive tracts of two marine fish species. Applied and Environmental Microbiology 64: 2894-2898 Maeda, M. 2002. Microbial Communities and Their Use in Aquaculture, p. 61-78. In C. S. Lee and P. O'Bryen (ed.), Microbial Approaches to Aquatic Nutrition within Environmentally Sound Aquaculture Production Systems. The World Aquaculture Society, Baton Rough, Louisiana. Maryland Sea Grant. 2004. Oyster in the classroom. Newell, R. I. 2004. Ecosystem influences of natural and cultivated populations of suspension feeding bivalve molluscs: a review. Journal of Shellfish Research 23: 51- 61 Ringo, E., G.J. Olsen, T.M. Mayhew, and R. Myklebust. 2003. Electron microscopy of the intestinal microflora of fish. Aquaculture 227:395-415. Ringo, E., and T.H. Birkbeck. 1999. Intestinal microflora of fish larvae and fry. Aquaculture Research 30:73-93. Skjermo, J., and O. Vadstein. 1999. Techniques for microbial control in the intensive rearing of marine larvae. Aquaculture 177:333-343.
References Thompson, F.L., C.C. Thompson, and J. Swings. 2003. Vibrio tasmaniensis sp. nov. isolated from Atlantic salmon (Salmo salar L.). Systematic and Applied Microbiology 26: 65-69 Verschuere, L., G. Rombaut, P. Sorgeloos, and W. Verstraete. 2000. Probiotic bacteria as biological control agents in aquaculture. Microbiology and Molecular Biology Reviews 64:655-671.
Định nghĩa Probiotic (tt) • Do vậy, một định nghĩa thích hợp hơn cho vi sinh vật hữu ích trong nuôi thuỷ sản sẽ là: “là hổn hợp bổ sung có bản chất vi sinh vật sống có tác động có lợi đối với vật chủ nhờ sự cải thiện hệ vi sinh liên kết với vật chủ hoặc sống tự do trong môi trường, nhờ cải thiện việc sử dụng thức ăn hoặc tăng cường giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nhờ vào sự gia tăng khả năng đề kháng của vật chủ đối với mầm bệnh hoặc nhờ vào sự cải thiện chất lượng của môi trường sống”
Cơ chế tác dụng của CPSH 1. Tiết ra chất ức chế 2. Cạnh tranh dinh dưỡng 3. Cạnh tranh chổ cư trú 4. Cải thiện chất lượng nước 5. Tác động tương hổ với thực vật thuỷ sinh 6. Đóng góp enzym tiêu hoá
1. Tiết ra chất ức chế • Có thể tiết ra trong ruột, trên bề mặt cơ thể hay ra môi trường nước • Sản phẩm có thể là: chất kháng sinh, men phân huỷ, H2O2, axit hữu cơ, • Thường khó có thể xác định được thành phần chất tiết ra nên được gọi chung là chất ức chế • VD: vi khuẩn lactic (Lactobacillus)
2. Cạnh tranh dinh dưỡng • Nhiều quần thể vi sinh vật cùng tồn tại trong cùng một hệ sinh thái => cạnh tranh • Cạnh tranh vi sinh vật chủ yếu là do nhóm dị dưỡng: cạnh tranh cơ chất hữu cơ • Nếu nắm được yếu tố ảnh hưởng đến sự cạnh tranh này ta có thể điều khiển được thành phần vi sinh trong môi trường
2. Cạnh tranh dinh dưỡng • Rico-Mora (1998), đã đưa một dòng VK được chọn lọc có khả năng phát triển trên môi trường nghèo hữu cơ • Cấy vi khuẩn này vào bể nuôi tảo khuê cùng với Vibrio alginolyticus: VK Vibrio này không phát triển • Thử nghiệm in vitro không thấy có sự ức chế • Điều này chứng tỏ VK được chọn lọc cạnh tranh lấn át Vibrio trong điều kiện nghèo hữu cơ
2. Cạnh tranh dinh dưỡng • Tất cả các VSV đều cần chất sắt cho sinh trưởng • Hiện tượng siderophores: tiết ra chất kết tủa các ion sắt có trọng lượng phân tử thấp • Các VSV này sẽ hấp thu các phân tử Fe kết tủa này và làm mất Fe trong môi trường • Các VSV gây bệnh cần nhiều sắt • VSV cạnh tranh Fe => hạn chế mầm bệnh trong môi trường
3. Cạnh tranh chổ cư trú • Cạnh tranh vị trí bám dính vào lớp màng nhầy của ruột động vật thủy sản • Khả năng bám dính lên thành ruột là tiêu chuẩn lựa chọn đầu tiên của vi khuẩn hữu ích • Các VK được phân lập trên màng nhầy ruột cạnh tranh tốt hơn các vi khuẩn từ bên ngoài • Ảnh hưởng có lợi có thể là hỗn hợp giữa cạnh tranh chổ bám, tiết ra chất ức chế
4. Cải thiện chất lượng nước • Được cho là một cơ chế tác động của Probiotics thuỷ sản khi đưa chúng vào nước giúp cải thiện chất lượng nước mà không có tác động trực tiếp lên cơ thể vật nuôi. • Thường liên quan đến các nhóm Bacillus • Nhóm VK gram (+) thường phân huỷ VCHC thành CO2 tốt hơn nhóm gram (-) • Duy trì mật độ vi khuẩn Gram (+) trong ao nuôi sẽ hạn chế được sự tích luỹ VCHC trong ao trong suốt quá trình nuôi • Ổn định quần thể tảo nhờ sự sản sinh CO2 từ quá trình phân huỷ
4. Cải thiện chất lượng nước • việc cấy vi khuẩn nitrate hoá có hiệu quả rõ hơn • Việc cấy VK Nitrate hoá cho lọc sinh học mới có thể làm giảm thời gian khởi động lọc xuống 30% • Việc cung cấp VK Nitrate hoá cho ao nuôi hoặc bể nuôi có thể được thực hiện khi hàm lượng amôn tăng đột ngột.
5. Tác động tương hổ với TSV • Các nghiên cứu gần đây cho thấy, một số dòng VK có khả năng tiêu diệt một số loài tảo, đặc biệt là tảo gây ra hồng triều. • Các dòng VK này có thể không tốt đối với ương ấu trùng bằng nước xanh, nhưng sẽ có lợi khi tảo phát triển quá mức trong ao nuôi • Nhiều dòng VK khác có khả năng kích thích sự phát triển của tảo.
6. Đóng góp enzyme tiêu hóa • Một số vsv sản xuất enzyme tiêu hóa Lactobacillus acidophilus sản xuất các enzym tiêu hóa (amylase, cellulase, lipase, protease • Bổ sung enzymes trong CPSH
• menBac là loại men vi sinh dạng hạt nên rất dễ sử dụng, an toàn cho môi trường và cá nuôi. • menBac tạo môi trường nước luôn trong sạch. Thành phần: • Bacillus subtilis, B.mensentericus, • B.licheniformis, Aspergillus oryzae, • Lactobacillus acidophilus, • Nitrosomonas, Nitrobacter, • Saccharomyces cerevisiae. Công dụng: • Cải tạo đáy ao, ổn định pH.
• Cải thiện chất lượng nước. • Hấp thụ các chất hữu cơ, kim loại nặng tích tụ đáy ao. • Ngăn chặn quá trình sinh khí độc. Hướng dẫn sử dụng: • Rải trực tiếp xuống ao nuôi, không cần sục khí hoặc hòa với nước. • Nên sử dụng vào buổi sáng từ 7-8 giờ. Liều lượng sử dụng: • Sử dụng 1Kg menBac cho 1.000 m3 nước.
• Men tiêu hoá cho cá Thành phần: Ca, P, Fe, Cu, Zn, Vitamin A, D3, E, K3, B1, C, B2, B3, B6, Lysine, Methionine, Choline chloride, men và vi sinh có ích: Saccharomyces cerevisiae, B.subtilis, Aspergillus, Lactobacillus acidophilus. Công dụng: Kích thích tiêu hóa. Giảm stress. Tăng sức đề kháng. Phòng ngừa thiếu vitamin và Hướng dẫn sử dụng: khoáng chất. Mỗi lần cho ăn trộn 2 g/Kg thức ăn.
Đặc điểm một số nhóm VSV • Nhóm vi khuẩn Bacillus Nhóm vi khuẩn hình que, gram dương, Các loài Bacillus thường có trong lớp bùn đáy, có khả năng tạo bào tử hình cầu
Nhóm vi khuẩn Bacillus • Các loài Bacillus có khả năng phân hủy các chất hữu cơ mạnh, là vi khuẩn yếm khí tùy nghi nên có thể phát triển ở lớp bùn đáy, kiềm chế sự phát triển của các vi sinh vật sinh các chất độc. • Sản xuất các loài Bacillus tương đối dễ thực hiện. Bào tử khá bền vững khi bảo quản,
Nhóm lactobacillus • Nhóm trực khuẩn gram dương, yếm khí • Vi khuẩn lactic phát triển tốt trong môi trường yếm khí. Vi khuẩn lên men lactic được sử dụng trong các chế phẩm probiotic cho người và gia súc gia cầm nuôi trên can khá thành công. • Năm 1980 Yasuda và Taga thấy vi khuẩn lactic là đối tượng kiểm soát bệnh cá chống vi khuẩn Vibrio.
Nhóm lactobacillus • Các yếu tô do vi khuẩn lactic sinh ra gây ức chế vi khuẩn khác là như : kháng sinh, H2O2, acid lactic làm giảm pH môi trường • Lactobacillus chỉ sử dụng bổ sung vô thức ăn nhằm tăng cường khả năng tiêu hóa và ức chế những vi khuẩn gây bệnh. Sử dụng trong môi trường nước không hiệu quả
Nhóm nitrosomonas và nitrobacter • Chuyển hóa Ammonia thành nitric, nitrat và nitrogen tự do • Hiện diện rất phổ biến trong nước ngọt và nước mặn • Khả năng sinh bào tử rất kém và khó bảo quản và tồn trữ • Sử dụng để cải tiện môi trường
Nhóm vi khuẩn nitrat hóa thực hiện sự chuyển hóa nitrit thành nitrat • 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O (1) • 2HNO2 + O2 → 2HNO3 (2) • hoặc: • (NH4)2CO3 + 3O2 = 2HNO2 + CO2 + 3H2O (3) • 2HNO2 + O2 = 2 HNO3 (4)
• nguồn:
Một số nghiên cứu về hiệu quả CPSH • Moriarty et al. (2006) đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại chế phẩm Sanolife (với nhóm bacillus là chủ yếu) trên tôm nuôi (Litopenaeus vannamei, L. stylirostric và P. monodon) ở khu vực Châu Á, và Châu Mỹ La Tinh. Chế phẩm sinh học được trộn vào thức ăn với liều lượng từ 107 đến 1,5.108 cfu/g thức ăn trong điều kiện nuôi. Kết quả về tỉ lệ tăng trưởng và FCR được thể hiện qua biểu đồ bên dưới
Một số nghiên cứu về hiệu quả CPSH • Ở Philipine, số lượng vi khuẩn vibrio phát sáng vào khoảng 104 cfu trong ruột khi có sử dụng kháng sinh trong thức ăn. Tuy nhiên, số lượng này giảm xuống tới zero khi sử dụng chế phẩm sinh học Pondpro-VC trong ao ở ngày nuôi thứ 160 (Moriarty).
Hàm lượng Amoamia theo thời gian ở các mức nồng độ khác nhau của Epicin William, 2006
Sự phát triển của Probiotic theo thời gian
Wiliam, 2006
Nuôi tôm thẻ bán thâm canh tại Ecuador 1995 - 1998 Thông số Sử dụng CPSH Đối chứng Số ao 20 26 Diện tích (ha) 3.25 8.7 Mật độ 18.2 16.9 Thời gian nuôi 117 121 Cỡ thu (g) 10.6 10.4 Tỉ lệ sống 39.5% 34.2% Năng suất (kg/ha) 1720 1524 Probiotic cho năng suất trung bình cao 12,9%
Nuôi tôm thẻ thâm canh tại Brazin 2001 Thông số Sử dụng CPSH Đối chứng Số ao 3 4 Diện tích (ha) 2.25 2.25 Mật độ 95.4 64.3 Thời gian nuôi 114 95 Cỡ thu (g) 12 11.6 Tỉ lệ sống 73.5% 69.5% Năng suất 8470 4750 (kg/ha) mật độ cao, năng suất tăng 78% William, 2006
Những tồn tại việc sử dụng CPSH Chất lượng nước ao đối chứng và ao xử lý vi khuẩn Nghiệm thức Chỉ tiêu Xử lý vi khuẩn Đối chứng Oxy hoà tan (mg/L) 5.29a 5.26a Phospho hòa tan (mg/L) 0.037a 0.020a Nitrate (mg/L) 0.13a 0.09a Ammonia tổng (mg/L) 0.45a 0.28a COD (mg/L) 21.7a 25.1a BOD (mg/L) 9.1a 8.12a Chlorophyll a ( mg/L) 76.7a 62.2a Tổng vi khuẩn (cells/ml x 103) 13.6a 13.0a Boyd, 2004 nghiên cứu 19 ao (trích Phương, ??)
Những tồn tại việc sử dụng CPSH - Nước chứa trong ao tự nhiên chứa khoảng 104 – 105 vi khuẩn/ml Nếu các chế phẩm sinh học có 109 vi khuẩn/g. Bổ sung 1kg/ha → Tổng số vi khuẩn cho vào ao 1012 Ví dụ: Thể tích ao là 10,000 m3 * 106 = 1010 ml - Số lượng vi khuẩn có trong ao là 1012/1010 = 100 vi khuẩn/ml. Men vi sinh Vi khuẩn gây bệnh
Những tồn tại việc sử dụng CPSH • tỉ lệ sống sót của vi khuẩn sau khi cho xuống ao • dạng đóng gói • giá cả và chất lượng
Chương 4: Ảnh hưởng của chất lượng nước ao đến môi trường xung quanh và chất lượng sản phẩm
Hình 1: Nguồn gốc và các điều kiện gây ô nhiễm
5. Ảnh hưởng của nước thải trong ao nuôi đến môi trường xung quanh - Sự có mặt của các hợp chất carbonic và chất hữu cơ sẽ làm giảm ôxy hoà tan và tăng BOD, COD, sulfit hydrrogen, ammoniac và hàm lượng methan trong vực nước tự nhiên. - Sự tích tụ chất hữu cơ đến cuối vụ nuôi đã gây nên sự tự ô nhiễm trong ao dẫn đến nguy cơ bệnh dịch tăng lên - Nguồn bùn phù sa lắng đọng dưới đáy các ao nuôi trồng thủy sản thải ra hàng năm trong quá trình vệ sinh và nạo vét tác động xấu đến môi trường xung quanh. - Quá trình mất cân bằng sinh thái trong nuôi trồng thủy sản đã dẫn đến dịch bệnh tôm nuôi diễn ra trên quy mô lớn - Môi trường nước trên sông Tiền, sông Hậu và các kênh rạch vùng ngọt hóa đã có dấu hiệu nhiễm bẩn hữu cơ, các chất vô cơ và các vi sinh trong nước như: coliform, độ đục, amoniac, N-NH3, H2S, 2- 2+ 3+ SO4 , Fe , Fe ảnh hưởng đến chất lượng nước trên sông rạch, tác động đến môi trường và sức khỏe của nhân dân trong khu vực ĐBSCL. - Việc qui hoạch vùng nuôi chưa được quan tâm đúng mức,hiện nay ở một số vùng nuôi mang tính tự phát. - Sự phì nhưỡng của hệ sinh thái xung quanh vì sự cho ăn quá mức ở hầu hết các trại nuôi, có thể dẫn đến sự nở hoa của tảo do hàm lượng ni-tơ và phốt phát quá cao, gây lắng đọng và thiếu ô xy ở bên dưới và khu vực xung quanh các lồng nuôi và chất lượng nước xấu do tích tụ các chất thải.
6. Ảnh hưởng của bùn thải trong ao nuôi đến môi trường xung quanh - Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như prôtêin, lipids, axit béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH , photpholipids, Sterol - vitamin D3, các hoocmon, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột xác, các vi khuẩn gây bệnh Lớp bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosulphua (H2S), Amonia (NH3), khí metan (CH4), rất có hại cho thuỷ sinh vật, ví dụ nồng độ 1,3 ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm (Hassanai Kongkeo,1990). - Hầu hết các ao nuôi tôm đều có lớp đất đen hay bùn thối nằm ở lớp nước đáy và xả vào nguồn nước xung quanh như sông suối sau khi thu hoạch tôm, gây nên thoái hoá chất lượng nước, không kiểm soát dịch bệnh được. Khi lấy lớp bùn, đất đen đem xử lý (phơi, xử lý hoá học) đổ ra gần khu vực nuôi tôm mà không có quản lý tốt chất thải thì chúng trở lại ao nuôi khi có mưa lớn. - Trong đất có nhiều mùn bã hữu cơ, quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ tạo ra một số khí độc như NH3-N, chlorine khi sử dụng sẽ tác dụng với NH3-N cho ra các loại chất độc tồn lưu rất lâu trong môi trường và rất có hại cho sinh vật.
Hình 2 : Các chất thải lắng tụ gây ô nhiễm trong ao sau mỗi vụ nuôi
7. Bệnh tôm, cá và tôm, cá chết liên quan đến chất lượng nước - Hầu hết tôm, cá nuôi bị chết là do nền đáy ao bị nhiễm bẩn nặng và chất lượng nước xấu. Hệ quả là đã không ngừng cung cấp vào ao nuôi các loại khí độc. Sự hòa tan khí độc tuy không đạt ngưỡng gây chết tôm, cá nuôi nhưng sẽ rất có hại do tạo ra các stress và làm giảm sức kháng bệnh ở tôm, cá nuôi. - Quá trình thay nước theo chu kỳ con nước của quá trình nuôi tôm diễn ra định kỳ với lượng nước thải thải ra rồi thay bằng nguồn nước cấp vào. - Lượng nước thải ra tiền ẩn rất nhiều rủi ro của dịch bệnh có thể lan truyền cho cả khu vực thường không được các chủ ao tôm quan tâm xử lý trước lúc thải ra môi trường sông rạch. - Quá trình tháo xả nước khi thu hoạch tôm nuôi vào cuối vụ nuôi với lượng nước thải trong ao nuôi thải ra khá triệt để, nhằm thu hoạch tôm. Nguồn thải này hết sức nguy hiểm, đặc biệt nghiêm trọng hơn khi các ao tôm có dịch bệnh tôm chết phải thu hoạch tôm khẩn cấp. - Kinh nghiệm từ quá trình nuôi các loài (tôm, cá Tra, Ba sa, cá biển, tôm Hùm ) đã cho thấy hàm lượng NH3 và vật chất hữu cơ trong nguồn nước quá cao đã khiến bệnh tật phát sinh. Các tác nhân gây bệnh thường là các loài vi sinh vật cơ hội (Vibro sp, Aeromonas sp ). - Ngoài ra chất lượng nước xấu đôi khi cũng khiến bùng phát các bệnh vi rút như bệnh đốm trắng ở tôm Sú.
II. Ảnh hưởng của chất lượng nước đến chất lượng sản phẩm 1. Những yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nuôi 1.1. Hoạt động nuôi trồng ảnh hưởng tới thủy sản nuôi Cấu trúc không Lây nhiễm phù hợp mầm bệnh Ô nhiễm Thức ăn dư hữu cơ Hoạt động Nuôi SP không an toàn Hoá chất xử lý Ảnh hưởng hệ môi trường Môi trường sinh thái Ao Nuôi SP không an toàn Sử dụng Hình thành VK kháng sinh kháng kháng sinh
1.2. Ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài Chất thải sinh hoạt Vi sinh vật gây (khu du lịch, dân cư) bệnh, ô nhiễm hữu cơ Canh tác nông nghiệp Dư lượng Thuốc trừ sâu Nhà máy Dư lượng công nghiệp, Mỏ Kim loại nặng Môi trường sống thủy sản tự nhiên/nước lấy Cảng, khu neo Vi sinh vật gây bệnh, vào khu vực ao nuôi đậu tàu thuyền ô nhiễm hữu cơ, dầu Khu nuôi trồng Mầm bệnh dư lượng thuỷ sản khác HC,HS, ô nhiễm hữu cơ Gió bão Phá huỷ công trình Mưa lũ Thay đổi nhiệt độ, độ mặn, pH
2. Ảnh hưởng của môi trường đến sản phẩm thủy sản 2.1. Các loại mối nguy Gây thương tích Vật cứng, sắc nhọn cho hệ tiêu hoá Mối nguy Kim loại nặng, vật lý thuốc trừ sâu, Gây ngộ độc thần kinh, độc tố sinh học bệnh ung thư Gây bệnh, gây nhờn HC, KS có hại thuốc, dị ứng Độc tố nấm Gây ung thư Mối nguy hoá học Chất kích thích sinh sản Gây rối loạn nội tiết và sinh trưởng có hại Hoá chất bảo quản, Gây dị ứng, phụ gia thần kinh, ung thư Vi khuẩn Mối nguy Gây bệnh đường ruột, sinh học Vi rút thương hàn Ký sinh trùng
2.2. An toàn thực phẩm và việc sử dụng hoá chất, kháng sinh - Việc sử dụng hoá chất, kháng sinh trị bệnh đối với vật nuôi đã phổ biến ở hầu hết các trại nuôi trong nhiều năm nay. Vẫn còn sử dụng cả các hoá chất đã bị cấm như Chloramphenicol, nitrofurans và xanh malachite, gây nên phản ứng xấu của thị trường tiêu thụ. - Nguồn gốc của mối nguy gây mất an toàn thực phẩm trong công đoạn nuôi bao gồm nhiều vấn đề như : nguồn nước, chất đáy, cấu trúc ao đầm, chất thải trên bờ, thức ăn, chế phẩm sinh học, hoá chất xử lý, thuốc thú y, phân bón. - Các loại mối nguy hoá học và sinh học đang được các nhà nhập khẩu chú trọng để kiểm soát, đó là kim loại nặng, thuốc trừ sâu, độc tố nấm, kháng sinh có hại, chất kích thích sinh trưởng có hại, chất kích thích sinh sản có hại, vi rút, vi khuẩn, ký sinh trùng. - Từ năm 1996, EU, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc yêu cầu các nước sản xuất trong đó có Việt Nam phải thực hiện chương trình kiểm soát hoá chất độc hại trong thuỷ sản nuôi. - Từ năm 2000, EU, Na-uy Thuỵ Sĩ, Ai-xơ-len đã đặt ra kiểm soát 10 loại kháng sinh cấm, 34 loại kháng sinh hạn chế sử dụng. Từ năm 2003, Hàn Quốc và Canada cũng áp dụng kiểm soát 10 loại kháng sinh bị cấm tương tự và 34 loại hạn chế sử dụng. - Từ năm 2005, Mỹ kiểm soát 11 loại kháng sinh cấm sử dụng. Từ tháng 5/2006, Nhật Bản áp dụng luật thực phẩm sửa đổi kiểm soát 17 loại kháng sinh hoá chất cấm sử dụng. Các nước đã áp dụng các biện pháp ngày càng khắt khe hơn.
- Các kết quả phân tích trên cho thấy trong tôm sú thương phẩm đã phát hiện có kim loại nặng và thuốc BVTV. - Dư lượng kim loại nặng trong thịt tôm có thể từ nhỉều nguồn: xăng dầu từ các tàu neo đậu tại bến, cảng, nước thải từ các vùng sản xuất nông nghiệp, các loại hoá chất dùng trong xử lý nước, cải tạo ao, diệt tạp - Nhiều hộ nuôi tôm công nghiệp áp Hình 3: Xi phông góp phần dụng biện pháp xi phông để xử lý đảm bảo an toàn vệ sinh thực chất thải trong ao nuôi, nâng năng phẩm thuỷ sản suất tôm nuôi bình quân của hộ lên 8 tấn/ha.
2.3. Mùi hôi Cá có mùi hôi như: hôi bùn, hôi cỏ, hôi dầu làm làm giảm chất lượng thịt cá nên không thể bán được hoặc chỉ bán với giá rẻ. - Hợp chất hóa học gây ra mùi hôi: Geosmin (C12H22O), Methylsobomeol (C11H20O) và Mucidone (C16H18O2). Tôm, cá có mùi hôi khi các chất tạo mùi hôi tích lũy trong thịt cá là < 1µg/kg cá. Các hợp chất này có thể xuất hiện trong nước và bùn. Cá hấp thụ các hợp chất có mùi lạ từ mang rồi chuyển đến máu đi khắp cơ thể hoặc từ thức ăn ăn vào. - Vi sinh vật sản sinh ra các hợp chất có mùi hôi: + Tảo lam: Anabacna scherêmtievi, Lyngbya best, Osillatoira agardhii, Symplow muscorum, + Nấm: Actinomy cetes, Streptomyces - Điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật tạo mùi hôi + Chất hữu cơ nhiều trong ao đã cung cấp giá thể cho sự phát triển của nấm + Streptomycete spp có thể bị kìm hãm bỡi oxy hòa tan thấp trong ao + Nhiệt độ tối ưu cho các vi sinh vật sinh sản mùi hôi từ 25 – 30oC + Đất và nước có tính kiềm thích hợp cho vi sinh vật sinh sản mùi hôi - Loại bỏ mùi hôi ra khỏi cá + Rửa sạch cá còn sống với thiosulphat natri + Thu hoạch cá khi sinh vật gây mùi hôi bị tàn lụi như nhiệt độ thấp + Sơ chế cá bằng việc nhúng vào dung dịch muối 80% và hun khói.
OFF-FLAVOR • Off-flavor fish make taste muddy, weedy, or rancid, making fish product unmarketable or offered at low price.
Chemical compounds cause off-flavor: • Geosmin (C12H22O), methyhsobomeol (MIB, C11H20O), and mucidone (C16H18O2). Threshold concentration for off-flavor is <1 µg/kg fish. The compounds may occur in the water and muds, microorganisms, and fish; can be extracted by distillation and separated by methylene and analyzed by gas-liquid chromatography. Fish take up the off-flavor compounds from gills and transferred to blood throughout the body, or from food ingestion.
Organisms produce off -flavor substances: • Anabacna scheremetievi • Lyngbya Best Blue-green algae • Oscillatoria agardhii • O. bornetii fa. tenuis • O. cortiana • O. prolifica • O. simplicissima • O. spiendida • O. tenuis • O. variabilis • Schizothrix muelleri • Symplow muscorum • Lyngbya cryptovaginata • Oscillatoria curviceps 2-Methyhsobomeol • O. tenuis var. levis Fungi (Actinomycetes - Streptomyces spp.)
Environmental conditions influence off-flavor organism growth: • High organic matter in the ponds that provide substrate for fungal growth. • Streptomycete spp. can bee inhibited by low DO content in the ponds (spores formed from the 2ndary hyphae produce MIB and mucidone). The walking catfish and snakehead grown in low DO with little phytoplankton growth seldom have off-flavor problem. • The optimal temperature for off-flavor causing organisms ranged from 25-30'C • Alkaline water and soil favor growth of off-flavor organisms.
Preventive measures for off- flavor problems: • Avoid accumulation of organic in the pond bottom. • Prepare pond bottom by removing excessive organic matter and through sun dry. • Chemical compounds to control off-flavor organisms - CuSO4, Simazine. • NaCl (10 mg/L) inhibits Streptomycete growth. Sea fish have few off-flavor incidence.
Removal off-flavor from fish: • Clean live fish through exchange of clean water with addition of sodium thiosulfate. • Harvest fish when the off-flavor organism die-off, such as at low temperature. • Prepare fish by soaking in 80% NaCl solution and smoke.
III. Nuôi trồng thủy sản và sức khỏe cộng đồng - Ngày càng có nhiều chứng cứ khoa học chỉ ra rằng các dạng khác nhau của sán lá đã xuất hiện một cách rộng rãi ở các loài cá nước ngọt quan trọng và một số đã lan truyền (mức độ vẫn chưa xác định được) sang các loài thuỷ sản nước lợ ở Việt Nam. Con người bị lây nhiễm khi sử dụng thuỷ sản sống hoặc nấu nướng không kỹ. - Trong số các KST gây bệnh nguy hiểm, sán lá gan gây ra những tác động đáng kể đối với sức khỏe con người như các bệnh xơ gan, ung thư gan, viêm mật, viêm tụy; - Có trên 50 loài sán lá ruột có nguồn gốc thủy sản thuộc các họ Heterophydae và Echinostomatidae xuất hiện phổ biến ở châu Á, đặc biệt là Việt Nam, Trung Quốc, Lào và Thái Lan. - Mức độ lây nhiễm giun sán cao nhất thường rơi vào nhóm người ≥ 15 tuổi, trong đó nam giới chiếm đa số. Gần đây số người nhiễm ngày một trẻ hóa và ít có sự chênh lệch giữa hai giới. - Theo Lê Hữu Khương (Bộ môn Bệnh lý-Ký sinh trùng, khoa Chăn nuôi, Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh), các loại cá là ký chủ trung gian của nhiều giun sán và là ký chủ tích trữ nhiều mầm bệnh dễ lây cho người. - Mầm bệnh thường ở trong cơ của cá dưới dạng kén, bên trong chứa ấu trùng của các loại giun sán, kích thước kén rất nhỏ nên rất khó phát hiện bằng mắt thường.
Những yếu tố gây rủi ro cần được kiểm soát Sự xâm nhập của ốc
Phân bố KST tại VN • Phát hiện 8 loài sán Chưa lá ruột chưa công bố có số Sán lá gan ở Việt Nam Sán lá ruột • Tỷ lệ nhiễm trên cá liệu (cá nước ngọt & nuôi truyền thống ở nước lợ) Bắc & Trung Bộ: 10 – 50% (tùy đối tượng nuôi). • Tỷ lệ nhiễm ở ao nuôi cá tra và cá lóc thâm canh ở ĐBSCL Chưa khá thấp (<1%) có số • Tỷ lệ nhiễm KST ở người (2004 – 2005): liệu Nam Định 65%, Nghệ An ~40%, An Sán lá ruột Giang ~1% (cá nước ngọt) Sán lá ruột (cá nước lợ) Sán lá ruột (cá nước ngọt)
Sự liên thông giữa các hệ sinh thái thủy vực
- Các loài nhuyễn thể như hàu, nghêu, sò, ốc, hến vốn chất chứa nhiều độc tố (để tự phòng vệ) các kim loại nặng nên rất dễ gây ngộ độc hoặc tích tụ trong cơ thể người, nặng thì có thể gây xuất huyết ở niêm mạc dạ dày hoặc ruột - Các nhuyễn thể và cá, tôm cũng thường có các loại vi khuẩn như trực khuẩn thương hàn, trực khuẩn lỵ, xoắn khuẩn, trực khuẩn E.Coli, khuẩn tả - Hải sản luôn được coi là một trong những loại thực phẩm bổ dưỡng hàng đầu, và được khuyên dùng để bồi bổ sức khỏe và chữa một số bệnh cho cả nam giới lẫn nữ giới. Tuy nhiên, hải sản cũng là một trong những loại thực phẩm "hàng đầu" có nguy Hình 3: Hải sản tốt rất cho cơ gây ra dị ứng thực phẩm, thậm chí là sức khỏe, tuy nhiên nó cũng ngộ độc thực phẩm. tiềm ẩn nhiều nguy cơ ngộ - Có rất nhiều loại hải sản có thể gây dị ứng cho người Khi ăn phải loại hải sản gây dị độc ứng, các triệu chứng dị ứng do phóng thích histamin trong cơ thể thường xảy rất nhanh (thường chỉ sau vài giờ, thậm chí chỉ vài phút với những người quá mẫn cảm).
- Ngộ độc thực phẩm do ăn phải các loại hải sản có độc tố rất mạnh như cá nóc hay ốc biển lạ, so, có thể dẫn đến tử vong. - Urê là một loại phân bón hóa học dùng trong nông nghiệp, không phải là hóa chất bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên, không ít người kinh doanh thực phẩm thủy hải sản tươi sống đã dùng phân urê để bảo quản thực phẩm. - - Kết quả kiểm nghiệm tại các chợ Hình 4: Cá biển được bày bán tại ở TP.HCM phát hiện 3/3 mẫu có các chợ ở TP.HCM thường được urê. Cụ thể, mực râu có chứa phân ướp phân urê urê ở hàm lượng 2,18mg/kg; cá nục ở mức 1,91mg/kg và cá bạc má ở mức 1,75mg/kg.
- Thủy triều đỏ (red tide), hiện tượng nở hoa nước (water bloom). Đây là hiện tượng tự nhiên xảy ra do mật độ tế bào vi tảo gia tăng lên đến hàng triệu tế bào/lít (thông thường có khoảng 10 - 100 tế bào vi tảo/ml, nhưng trong trường hợp “nở hoa” mật độ có thể lên trên 10.000 tế bào/ml) làm biến đổi màu của nước biển từ xanh lục đậm, đỏ cho đến vàng xám. - Đến nay, các nhà khoa học đã xác nhận có khoảng trên 300 loài vi tảo đã hình thành sự nở hoa làm thay đổi màu nước. Trong đó có khoảng 1/4 loài (70 - 80 loài) gây hiện tượng nở hoa có khả năng sản sinh độc tố đang là mối đe dọa đến khu hệ động vật và thực vật tự nhiên ở nước. - Nghề nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con người (nguyên nhân do độc tố tảo có thể được tích lũy trong vài loài động vật thân mềm sò, ốc hay cá và không bị phá hủy trong quá trình đun nấu, không ảnh hưởng đến mùi vị của thực phẩm. Do vậy cả ngư dân cũng như người tiêu dùng khó có thể xác định được các thực phẩm biển bị nhiễm độc do tảo gây ra. - Hiện nay, có 5 loại triệu chứng ngộ độc do tiêu thụ thực phẩm biển nhiễm độc tố tảo xảy ra với con người. Trong đó, đặc biệt dạng ngộ độc gây tê liệt cơ có thể gây tử vong.
IV. Các biện pháp xử lý nước thải và bùn thải từ nuôi trồng thủy sản 1. Xử lý bằng phương pháp hóa học - Vôi là hóa chất thường xuyên được sử dụng trong các ao nuôi. Vôi Ca(OH)2: khi cho vôi vào nước thải các phản ứng sau có thể xảy ra Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 + 2H2O 10 Ca+2 + 6 PO4-3 + 2 OH- = 2Ca5(PO4)3OH (loại bỏ phospho trong nước thải) Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng. - Sử dụng hố ga, ao xử lý, xử lý sơ bộ bằng KMnO4, khử trùng ChlorineA cho nước thải trong trại sản xuất giống và ao nuôi. - Khi hòa tan trong nước nó tạo thành hypochlorous acide Cl2 + H2O > HOCl + H+ + Cl- Với hàm lượng Cl2 thấp hơn 1000 mg/L và pH > 3 phản ứng thủy phân trên diễn ra hoàn toàn. Hypochlorous acide sau đó bị ion hóa thành hypochlorite ion. HOCL > OCl- + H+ HOCl và OCl- được coi là lượng chlor tự do hữu dụng. Các dạng khác như calcium hypochlorite cũng được sử dụng Ca(OCl)2 Ca2+ + 2OCl-
2. Xử lý bằng phương pháp cơ học (lý học) - Ao lắng: Ao lắng dùng để loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của nước). Ao lắng có thể loại được 50 ¸ 70% chất rắn lơ lửng, 25 ¸ 40% BOD của nước thải. - Bằng phương pháp cơ học, các trại nuôi thủy sản thường sử dụng các máy sục khí. Máy sục khí sẽ tạo giúp + Cung cấp oxy cho động vật nuôi trong ao. + Tạo dòng xoái tập trung các chất cặn bã vào giữa đáy ao. + Xáo trộn các phiêu sinh vật. + Loại bỏ các chất khí gây độc ra khỏi đáy ao.
3. Xử lý nhờ vi sinh vật - Vi sinh vật được xem là một màng lọc sinh học giúp làm sạch chất thải lắng tụ trong ao nuôi, phân hủy xác tảo, chất hữu cơ và làm giảm khí độc nhờ vào hoạt động sống của chúng. * Quá trình nitrat hóa - Sự nitrat hóa là quá trình oxy hóa ammonia thành nirtrat. Quá trình này xãy ra qua 2 giai đoạn nitrit hóa và nitrat hóa. * Nhóm nitrat hóa Nhóm vi khuẩn nitrat hóa thực hiện sự chuyển hóa nitrit thành nitrat NH4 + 1,5 O2 Nitrosomonas NO2 + 2 H+ + H2O NO2 + 0,5 O2 Nitrobacter NO3- Năng lượng sinh ra được vi khuẩn nitrat hóa sử dụng để khử CO2 thành chất hữu cơ. Hình 5: Kết quả Tôm sú thương Quá trình được thực hiện bởi các vi khuẩn thuộc phẩm dùng các chế phẩm sinh các giống Nitrobacter, Nitrospira, Nitrosomonas, học xử lý nước môi trường Nitrospina. nuôi. * Sự biến đổi của phosphors trong ao Dưới tác động của vi sinh vật, sau khoảng 48 giờ phiêu sinh vật chết, 70% phosphorus trong cơ thể chúng sẽ được chuyển hóa thành các muối vô cơ hòa tan. Có nhiều loại nấm mốc tham gia vào quá trình này như vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, nấm mốc Aspergilus,
Hình 6: Sơ đồ chuyển hóa
4. Xử lý nước bằng hình thức nuôi kết hợp - Nuôi kết hợp cá trê lai trong lồng với cá rô phi nuôi trong ao cho thấy chất dinh dưỡng chính từ nguồn thức ăn cho cá trê lai nuôi thâm canh trong lồng đặt trong ao được cá rô phi nuôi trong ao đó tận dụng một các hiệu quả. 5. Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất hữu cơ - Bản chất của việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn. Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phốt pho, cácbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật ngập mặn khác. - Xác định hiệu quả của việc sử dụng rễ thực vật bậc cao thủy sinh để hút chất dinh dưỡng trong bùn đáy ao. Kết quả cho thấy thực vật bậc cao thủy sinh cá giá trị kinh tế nhu sen (Nelumbo nucifera), đã hấp thu 300 kg nito (N) và 43 kg phospho (P) từ nền đáy ao.
- Theo Dương Thị Thành (2007), nghiên cứu thành công giải pháp mới, dùng tảo Tetraselmis sp để xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp. - Kểt quả bước đầu (trong phòng thí nghiệm) cho thấy, tảo Tetraselmis sp có khả năng làm sạch nước thải nuôi tôm sú. Cụ thể loại tảo này có khả năng hấp thụ N-NH3, P-P04, giảm COD Ngoài ra, tác giả còn Hình 7: Tảo Tetraselmis sp để xử lý nước thải nuôi tôm công nghiệp. nghiên cứu việc thuần hoá giống tảo này từ trong điều kiện phòng thí nghiệm sang môi trường nước thải nuôi tôm và đã phát triển tốt.
Hình 8: Một số loài tảo tiêu biểu
- Ngao, hầu, Vẹm vỏ xanh có đặc tính ăn lọc, chúng ăn thực vật phù du, làm sạch môi trường, giảm được nguy cơ ô nhiễm do tảo sinh ra, nhất là ở các ao đầm nuôi tôm. - Các nghiên cứu của Jones và ctv (2001), (2002) cho thấy loài sò đá Sydney (Saccotrea commercialis) có khả năng làm giảm đáng kể hàm lượng các chất lơ lửng, mùn bã hữu cơ, Nitơ tổng số, Phospho tổng số, Chlorophyll-a, vi khuẩn tổng số trong nước thải từ các ao nuôi tôm. - Có thể sử dụng RNM như một bể lọc sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ từ chất thải đô thị, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Theo tính toán lý thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1ha RNM mỗi năm có thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kg phôt pho (Jesper Clausen, 2002). Ngoài ra, RNM với bộ rễ có cấu tạo đặc biệt là nơi bẫy các trầm tích có chứa các kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật.
Bảng 1 : Chất lượng nước thải và tiêu chuẩn nước thải sau nuôi tôm (TCVN 5943- 1995: Chất lượng nước. Tiêu chuẩn chất lượng nước ven bờ)
6. Xử lý bùn - Việc xử lý bùn tạo ra từ các quá trình xử lý lý, hóa, sinh học cũng rất cần thiết để hoàn thiện một hệ thống xử lý. - Đối với bùn có chứa kim loại nặng kết tủa trong quá trình xử lý hóa học người ta thường cô đặc, sau đó xi măng hóa và thải đi ở các khu vực qui định. - Đối với các loại bùn từ bể lắng sơ cấp, thứ cấp người ta có thể xử lý bằng hầm ủ Biogas hoặc quá trình ủ phân compost, sân Hình 10: Sân phơi bùn phơi bùn tùy điều kiện cho phép.
V. Các tiêu chuẩn chất lượng nước trong GAP và CoC cho nuôi trồng thủy sản Bảng 2 : Bảng chất lượng nước nguồn Nguồn Bắt buộc với Mối nguy /chỉ tiêu Giới hạn gốc BMP GAqP CoC pH 7,5-8,5    Độ mặn (S%o) 10-30    H2S (mg/l) < 0,02    BOD5 (mg/l) < 10    Nước Chất rắn lơ lửng(mg/l) < 50    nguồn Pb (mg/l) < 0,05    Cd (mg/l) < 0,005    Hg (mg/l) < 0,005    Tổng hoá chất bảo vệ thực < 0,01    vật (gốc chlo hữu cơ)
Bảng 3: Chất lượng nước nuôi, nước bổ sung thêm trong quá trình nuôi Giới hạn Bắt buộc với Nguyên nhân/ Mối nguy/ GAq Co nguồn gốc chỉ tiêu Tối ưu Đ.chỉnh BMP P C 7,0-8,5 9; pH (trong ngày (trong 33 lắng/ ao xử lý (oC) (sau khi đã xử Độ mặn 10-30 / lý, trước khi (S%o) lấy vào ao    Kiềm (mg/l) 80-120 150 nuôi) - Nước ao nuôi DO (mg/l) > 5 0,5 nuôi NH3 (mg/l) 0,5 H2S (mg/l) 0,05 BOD5 (mg/l) 20
Bảng 4. Chất lượng đáy ao được đánh giá dựa trên màu, mùi bùn Chỉ tiêu kiểm Giới hạn đề xuất Đối tượng tra theo dự án cho các vùng áp Tần suất kiểm soát GAP dụng GAP Carbon hữu cơ < 2.5 Đầu, giữa, cuối vụ nuôi (%) Tỷ lệ C/N < 25 Đầu, giữa, cuối vụ nuôi 2 tháng đầu: 1 tháng /lần Tháng thứ 3: 2 tuần/lần Màu Không quá đen Tháng thứ 4 trở đi:1 Đáy ao nuôi tuần/lần Hoặc khi nghi ngờ 2 tháng đầu: 1 tháng /lần Không có mùi khó Tháng thứ 3: 2 tuần/lần Mùi chịu Tháng thứ 4 trở đi:1 tuần/lần Hoặc khi nghi ngờ
Bảng 6: Các chỉ tiêu chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn và cho phép xả thả ra môi trường xung quanh (BMP, GAP, CoC) Thông số Chỉ tiêu pH 7 – 8,5 BOD 20 mg/lit Niterat 4 mg/lit Phốt pho 0,4 mg/lit Chất rắn lơ lửng 70 mg/lit NH3 – N 1 mg/lit H2S 0,01 mg/lit
Chương 5: Tiến trình quan trắc chất lượng môi trường nước phục vụ nuôi trồng thủy sản
Sự cần thiết phải quan trắc • Nuôi trồng thủy sản thường đối mặt với các rủi ro về môi trường. •Sử dụng lượng lớn thức ăn tác động vào môi trường nên nước thải có chứa nhiều chất dinh dưỡng hữu cơ và vi sinh vật gây bệnh.
Sự cần thiết phải quan trắc • Hiện trạng các vùng nuôi chưa được quy hoạch là hệ quả gây ra hiện tượng tự ô nhiễm môi trường. • Đánh giá chất lượng môi trường, giảm thiểu các tác động tiêu cực vùng nuôi, cảnh báo sớm các diễn biến môi trường và dấu hiệu bệnh thủy sản là rất cần thiết để phục vụ cho hoạt động nuôi thủy sản.
Các khái niệm • 1. Quan trắc môi trường nước (monitoring): là việc đo đạc các yếu tố thủy lý hóa theo một phương pháp chuẩn và dài hạn nhằm xác định chất lượng nước trong thủy vực. • 2. Giám sát môi trường nước (surveillance): là một hoạt động nghiên cứu, đo đạc các yếu tố đặc trưng và liên tục cho mục đích quản lý chất lượng nước và các hoạt động có liên quan về chất lượng nước. • 3. Khảo sát môi trường nước (survey): là một hoạt động nghiên cứu sâu, chi tiết trong một khoảng thời gian nhất định nhằm đo đạc, xác định tình trạng chất lượng nước trong thủy vực.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • Các thông số quan trắc: - Yếu tố thủy văn - Yếu tố thủy lý hóa - Yếu tố thủy sinh - Các thông số về dinh dưỡng - Dư lượng KLN, thuốc BVTV, dầu - Tác nhân gây bệnh virus, VK
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • Tần suất quan trắc: Khoảng 2 tuần/1lần trong mùa vụ nuôi và đột xuất khi có sự cố (dịch bệnh xảy ra, sự cố tràn dầu, ảnh hưởng thuốc BVTV )
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • Chuẩn bị các bình chứa mẫu: - Bình chứa không được nhiễm bẩn. - Hấp thụ các chất cần xác định. - Phản ứng với chất nào đó trong mẫu.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • Chuẩn bị các bình chứa mẫu: Bình chứa mẫu phân tích hóa học: - Bằng thủy tinh - Tất cả các bình chứa cần được rửa bằng nước và chất tẩy rửa, sau đó tráng kỹ bằng nước cất, sấy khô ở 105oC trong 2 giờ rồi để nguội trrước khi tráng bằng dung môi chiết sẽ dùng để phân tích. Cuối cùng làm khô bằng dòng không khí hay nitơ sạch. - Ngoài ra những bình chứa đã dùng, sau khi ngâm với axeton 12 giờ, tráng bằng hexan và sấy như trên, có thể dùng lại được.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • Chuẩn bị các bình chứa mẫu: Bình chứa mẫu phân tích vi sinh: - Bình chứa phải được khử trùng ở 175oC trong 1 giờ mà không giải phóng ra bất kỳ hoá chất nào gây ức chế hoạt tính sinh học, làm chết hoặc kích thích tăng trưởng. - Khi dùng nhiệt độ khử trùng thấp hơn (khử trùng bằng hơi nước) có thể dùng bình chứa polycacbonat, polypopylen chịu nhiệt. Nắp hoặc nút đều phải chịu được nhiệt độ khử trùng như bình.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • THU MẪU TVPD: - Mẫu định tính - Mẫu định lượng
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • THU MẪU ĐVPD: - Mẫu định tính. - Mẫu định lượng daphina longispina
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • THU MẪU PHÂN TÍCH HÓA HỌC: - Trường hợp lấy mẫu dưới bề mặt (thí dụ 50cm từ bề mặt) chỉ cần nhúng bình (xô, ca) vào dòng sông hoặc suối, sau đó chuyển nước vào bình chứa mẫu. Cũng có thể nhúng trực tiếp bình chứa mẫu xuống sông hoặc suối. Cần tránh lấy mẫu ở lớp bề mặt, trừ khi đó là yêu cầu. - Khi muốn lấy mẫu ở độ sâu đã định, cần dùng thiết bị lấy mẫu đặc biệt.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • THU MẪU PHÂN TÍCH VI SINH: - Giữ bình kín cho đến khi nạp mẫu, sau đó đậy kín bằng mảnh giấy kim loại. - Chú ý trước khi nạp đầy không cần tráng bình bằng mẫu. - Động tác lấy mẫu là nắm lấy phần đáy bình rồi cằm cổ bình thẳng vào nước đến độ sâu khoảng 0,3m dưới bề mặt, sau đó xoay bình để cổ bình hơi ngược lên và miệng bình hướng vào dòng chảy.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • THU MẪU PHÂN TÍCH DẦU MỎ: - Dùng ống lấy mẫu đã được rửa sạch và được tráng bằng clorofom để thu mẫu nước sao cho nước bề mặt không lọt vào trong ống. - Lượng mẫu là 3 lít/lần, cố định mẫu thu được bằng clorofom. - Sau đó nên tiến hành tách chiết ngay, lưu ý không được lọc mẫu, phải dùng toàn bộ nước có trong bình để tách chiết (3 lít), phần chiết được có thể bảo quản đến 10 ngày trong bình kín ở điều kiện mát và tối.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • NHẬN DẠNG MẪU: - Các bình chứa mẫu cần đánh dấu rõ và bền để tránh nhầm lẫn trong PTN. - Ngày giờ lấy mẫu, tên người lấy mẫu, bản chất và lượng chất bảo quản thêm vào, ). - Những mẫu đặc biệt của chất không bình thường cần đánh dấu rõ và kèm theo bản mô tả về những bất thường đã nhận thấy. Nếu là những chất độc hại hoặc rất độc hại, thí dụ các axit, cần ghi rõ ràng.
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • BẢO QUẢN MẪU: BANG 1.doc: Kỹ thuật bảo quản mẫu nước theo các thông số cần phân tích
TIẾN TRÌNH QUAN TRẮC • PHÂN TÍCH MẪU: Với mỗi thông số có nhiều phương pháp để phân tích tuỳ thuộc vào đối tượng và hàm lượng của mẫu phân tích, điều kiện trang thiết bị, nhân lực của từng phòng thí nghiệm. Bảng dưới đây là các phương pháp dùng trong phân tích mẫu dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và phương pháp theo tài liệu chuẩn của thế giới (APHA).BANG 2.doc
Phương pháp đánh giá chất lượng nước ❖Chỉ thị lý hóa: - Muốn lựa chọn thông số chỉ thị CLN cần phải hiểu bản chất nguồn gây ô nhiễm và các tác động chính. Các tác động chính do các nguồn ô nhiễm được tổng hợp trong bảng 3. - Khi nghiên cứu ĐTM và quan trắc, ĐGCLN tùy vào vấn đề ô nhiễm cần đánh giá mà ta lựa chọn các thông số chỉ thị (bảng 4).
Phương pháp đánh giá chất lượng nước ❖Chỉ thị lý hóa: - Theo quy định của Hệ thống Quan trắc môi trường toàn cầu (GEMS) phụ thuộc vào mục đích quan trắc CLN mà ta chọn các thông số chỉ thị khác nhau (bảng 5). - Trong trường hợp nguồn nước bị ô nhiễm do các nguồn khác nhau ta cần lựa chọn thông số chỉ thị bậc nhất (thông số điển hình nhất) và một số thông số bậc hai (thông số bổ sung) để đánh giá (bảng 6).
Phương pháp đánh giá chất lượng nước ❖Chỉ thị sinh học - Chỉ thị sinh học là khoa học nghiên cứu một loài hoặc một sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường. - Sinh vật chỉ thị (Bioindicator): là những cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định. Các sinh vật chỉ thị có thể là 1 loài, một nhóm loài, có thể tương quan giữa các nhóm loài hoặc tổng số loài trong quần xã và chỉ số đa dạng. Chúng có thể chỉ thị về độ sạch, độ nhiễm bẩn của thủy vực (gắn liền với độ giàu nghèo dinh dưỡng), chỉ thị về CLN: nước cứng, nước mềm, nồng độ muối, độ nhiễm phèn, nhiễm độc.
Chỉ thị sinh học • Lựa chọn sinh vật chỉ thị: 1. Đã được định loại rõ ràng. 2. Dễ thu mẫu ngoài tự nhiên, kích thước vừa phải. 3. Có phân bố rộng (tối ưu là toàn cầu). 4. Có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể của đối tượng qua nghiên cứu, đặc biệt là kết quả thử nghiệm đã có. 5. Có giá trị kinh tế (cá) hoặc là vật có hại (một số loài rong). 6. Dễ tích tụ các chất ô nhiễm. 7. Dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm. 8. Ít biến dị.
Chỉ thị sinh học • Các phương pháp sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng môi trường nước: - PP sinh thái - PP sinh lý – sinh hóa - PP trắc nghiệm sinh học - PP tích lũy sinh học - PP mô học và hình thái học
Phương pháp sinh thái ❖PP sinh thái: dùng các chỉ số sinh học để phân tích QXSV trong thủy vực hoặc khảo sát sự hiện diện hay biến mất loài sinh vật đặc trưng trong thủy vực. ▪ Chỉ số đa dạng (Diversity index): - Chỉ số Margalef, 1958 D = (S – 1) / LnN S: số lượng loài N: tổng số cá thể của S loài
Phương pháp sinh thái ▪ Chỉ số đa dạng (Diversity index): - Chỉ số Margalef, 1958 Staub và ctv (1970) đã phân loại mức độ ô nhiễm chi tiết theo chỉ số D: Chỉ số D Mức ô nhiễm 3.0 – 4.5 Không ô nhiễm (Oligosaprobic) 2.0 – 3.0 Ô nhiễm trung bình ( β – mesosaprobic) 1.0 – 2.0 Ô nhiễm nặng ( α – mesosaprobic) 0.0 – 1.0 Ô nhiễm rất nặng (Polisaprobic)
Phương pháp sinh thái ▪ Chỉ số đa dạng (Diversity index): - Chỉ số động vật đáy: một trong các chỉ số động vật đáy hiện đang được sử dụng ở Châu Âu để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước sông suối là hệ thống BMWP (Biological Monitoring Working Party). Hệ thống BMWP dựa theo cho điểm sự hiện diện của động vật đáy trong mẫu thu được.
Một số hình ảnh động vật đáy chỉ thị sinh học chironomus giun ít tơ rhyacophilidae rận nước sphaeridae lymnaediae
Một số hình ảnh động vật đáy chỉ thị sinh học ấu trùng chuồn chuồn cased - caddis - larva gammarus pulex
Các sinh vật chỉ thị Thực vật chỉ thị
Tảo - thường chỉ thị chất lượng nước hay sự phú dưỡng hóa nguồn nước. Tảo beegiatoa Oscillatoria thuộc Tảo Sphaerolitus chỉ thị MT nồng độ ngành tảo lam chỉ thị cho môi trường Hydrogen Sulfat cao. chỉ thị MT giàu chất giàu protein, glucid, chất hữu cơ. béo.
 Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước thường xuyên Nymphea stellata Sen (Nelumbium nelumbo)
 Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước theo mùa Lúa ma Cây sậy (Phragmites karka)
 Chỉ thị vùng đất phèn nhiều Năng ngọt (Elocharis Cỏ bàng (Lepironia articulate) dulcis)
 Chỉ thị vùng phèn ít và trung bình Cỏ lác ( Udu Cyperus) Cỏ ống (Panicum repens)
Chỉ thị vùng đất nghèo dinh dưỡng Cây rau mương
Rong – cỏ biển chỉ thị nền đáy Các loại Rong – cỏ biển mang tính chỉ thị nền đáy Bùn Cauperpa verticillata, Gracilaria, Ectorarpus, Cladophara, Enteromorpha Bùn cát Caulerpa ashmedii, Halophita beccarii, Halodule univervis Cát bùn Acetabularia, Enteromorpha, Giffordia, Cottoniella Thuần Caulerpa spp., Avrainvillea, Thalassia cát hemprichii
Các sinh vật chỉ thị Động vật chỉ thị
Động vật chỉ thị • Một số loài trai (Corbicular doudoni, co. siamensis, ) chỉ thị cho thủy vực nội đồng nhiễm phèn nhẹ. Trong khi đó, nhóm ốc tuyệt nhiên không thể sống được ở những nền đáy thủy vực còn bị ô nhiễm do phèn. • Nhóm giun ít chỉ thị vùng nước ngọt bị nhiễm phèn ở Đồng Tháp. • Trong các thủy vực có pH thấp (nước thường có màu nâu đen, pH = 2 – 2.5) thì cá lia thia, cá trâm là loài chỉ thị mức độ nhiễm phèn của thủy vực này.
Động vật chỉ thị • Vùng đất phèn tiềm tàng hiện có ảnh hưởng của nước lợ thì có khá nhiều cua, tôm càng, còng. • Vùng đất phèn nước ngọt nội địa có nước thường xuyên trên mặt ruộng thì khá phong phú các loài tôm, tép, ếch, rắn, đỉa. • Địa sâm hay cật đất (Sinpunloidea plascoroma sp.) thuộc bộ nhuyễn thể thân mềm được coi là chỉ thị cho môi trường ngập mặn nước mặn.
VSV chỉ thị ô nhiễm phân • Nhóm Coliform : đặc trưng là Escherichia coli. • Nhóm Streptococci: liên cầu trong phân, đặc trưng là Streptococcus faecalis nguồn gốc từ người, S.bovis từ cừu, S.equinus từ ngựa. → đều dùng để phát hiện sự nhiễm phân trong nước. VK VK clostridium Escherichi perfringen a coli s
Nước ô nhiễm nặng. VK gây bệnh: chỉ thị nguồn nước ô nhiễm không thể sử dụng. VK salmonella_typhimurium gây bệnh thương hàn