Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi khuẩn PROBIOTICS

HĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC ------------------------ KHOA: Môi Trường và CNSH BỘ MÔN: Công nghệ sinh học NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MSSV: LỚP: HỌ VÀ TÊN: NGÀNH: 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) 3. Ngày bàn giao Đồ án tốt nghiệp 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn 1/ ……………………………… 2/ ……………………………… Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn. Ngày …… tháng……..năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH ( Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm bằng số Điểm bằng chữ TP.HCM, ngày ….. tháng…….năm 2009 (GV hướng dẫn ký và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quí thầy cô trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ, đặc biệt là thầy cô Khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học đã cố gắng sắp xếp và tạo điều kiện cho em được thực tập và làm đề tài tốt nghiệp ở Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ. Em xin cảm ơn TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh đã luôn quan tâm và đóng góp ý kiến trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin cảm ơn KS. Phạm Minh Nhựt đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em rất nhiều trước và trong suốt quá trình thực tập. Xin cảm ơn KS. Hoàng Thanh Lịch đã rất thân thiện và nhiệt tình giúp em hoàn thành tốt công việc của mình. Em xin chân thành cảm ơn ban Giám Đốc Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ đã đồng ý cho em vào thực hiện đề tài và đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt quá trình này. Một lần nữa em xin kính chúc quí thầy cô cùng anh chị luôn dồi dào sức khỏe và hạnh phúc để tiếp tục hướng dẫn những thế hệ sau tốt hơn và ngày càng cảm thấy yêu và nhiệt huyết hơn với nghề. MỤC LỤC TRANG Trang tựa i Nhiệm vụ của đồ án ii Nhận xét của giáo viên iii Lời cảm ơn iv Mục lục v Danh sách các bảng ix Danh sách các hình x Danh sách các từ viết tắt xi Chương 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.3. Nội dung đề tài 2 1.4. Giới hạn đề tài 2 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………….3 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản 3 2.1.1. Các yếu tố thủy lý 3 2.1.1.1. Nhiệt độ 3 2.1.1.2. Màu sắc nước 4 2.1.1.3. Độ trong 4 2.1.1.4. Mùi nước 5 2.1.1.5. Vị nước 5 2.1.2. Các yếu tố thủy hóa 5 2.1.2.1. Chỉ số pH 5 2.1.2.2. Độ mặn 7 2.1.2.3. Độ kiềm 7 2.1.2.4. Độ cứng 8 2.1.2.5. Sắt 9 2.1.2.6. Ammonia (NH3 và NH4+) 9 2.1.2.7. Nitrite (NO2-) 10 2.1.2.8. Nitrate (NO3-) 10 2.1.2.9. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO) 11 2.1.2.10. Nhu cầu oxy hóa học (COD) 11 2.1.2.11. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) 11 2.1.3. Các chỉ tiêu sinh học 12 2.1.3.1. Vi khuẩn (Bacteria) 12 2.1.3.2. Virus 13 2.1.3.3. Vi tảo (microalgae) 13 2.2. Tổng quan về probiotics 14 2.2.1. Khái niệm probiotics 14 2.2.2. Thành phần probiotics 15 2.2.2.1. Vi khuẩn gram dương 15 2.2.2.2. Vi khuẩn gram âm 15 2.2.2.3. Bacteriophages 16 2.2.2.4. Nấm men 16 2.2.2.5. Vi nấm 16 2.2.3. Tác dụng của probiotics 16 2.2.3.1. Trong bảo vệ môi trường 17 2.2.3.2. Trong chăn nuôi 17 2.2.3.3. Trồng trọt 19 2.2.3.4. Cơ chế hoạt động của probiotics trong nuôi trồng thủy sản 19 2.2.5. Tình hình sử dụng chế phẩm probiotics ở Việt Nam 20 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 22 3.2. Nội dung thực hiện 22 3.3. Vật liệu 22 3.3.1 Hệ thống bể ương ấu trùng cá chẽm 22 3.3.1.1. Vật liệu 22 3.3.1.2. Mô tả 23 3.3.2 Hệ thống môi trường 23 3.3.2.1. Vật liệu 23 3.3.2.2. Mô tả 23 3.3.3 Các yếu tố thủy hóa 23 3.3.3.1. Nhiệt độ 23 3.3.3.2. pH 23 3.3.3.3. NH3-N 23 3.3.3.4. NO2-N 24 3.3.3.5. COD 24 3.4. Bố trí thí nghiệm 24 3.4.1 Bố trí thí nghiệm theo dõi các chỉ tiêu môi trường trong hệ thống ương cá chẽm 24 3.4.2. Bố trí thí nghiệm hệ thống môi trường 25 3.5. Phương pháp nghiên cứu 26 3.5.1. Quy trình nhân sinh khối vi khuẩn và bổ sung vi khuẩn 26 3.5.1.1. Nhân sinh khối vi khuẩn. 26 3.5.1.2. Bổ sung vi khuẩn vào các nghiệm thức. 26 3.5.2. Đo các chỉ tiêu thủy hóa 26 3.5.2.1. Đo pH 28 3.5.2.2. Đo nhiệt độ 28 3.5.2.3. Đo NH3-N 28 3.5.2.4. Đo NO2-N 29 3.5.2.5. Đo COD 29 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Kết quả thủy hóa tại các bể ương ấu trùng. 30 4.1.1 Nhiệt độ 30 4.1.2 pH 31 4.1.3 NH3-N 33 4.1.4 NO2-N 34 4.2 Kết quả thủy hóa tại các bể môi trường. 36 4.2.1 Nhiệt độ 36 4.2.2 pH 36 3.2.3 NH3-N 37 3.2.4 NO2-N 38 3.2.5 COD 39 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41 5.1. Kết luận 41 5.2. Kiến nghị 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Các chủng vi khuẩn sử dụng trong thí nghiệm DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 3.1: Bố trí thí nghiệm hệ thống ương ấu trùng cá chẽm Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm hệ thống môi trường Hình 4.1 – Sự biến thiên nhiệt độ theo ngày Hình 4.2 – Sự biến thiên pH theo ngày Hình 4.3 – Sự biến thiên hàm lượng NH3-N theo tuần Hình 4.4 – Sự biến thiên hàm lượng NO2-N theo tuần Hình 4.5 – Sự biến thiên nhiệt độ theo ngày Hình 4.6 – Sự biến thiên pH theo ngày Hình 4.7 – Sự biến thiên hàm lượng NH3-N theo tuần Hình 4.8 – Sự biến thiên hàm lượng NO2-N theo tuần Hình 4.9 – Sự biến thiên hàm lượng COD theo tuần DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT OD: Oxygen Demand BOD: Biochemical Oxygen Demand COD: Chemical Oxygen Demand Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay nuôi trồng thủy sản được coi là ngành kinh tế mũi nhọn, trong đó khu vực Nam bộ có lợi thế đặc biệt do có vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho nuôi trồng thủy sản. Nhận thức được tầm quan trọng đó, việc định hướng và đề ra chiến lược phát triển bền vững và lâu dài cho ngành nuôi trồng thủy sản là rất quan trọng. Trong nuôi trồng thủy sản, việc quản lý môi trường nước ương nuôi được xem là khâu khá quan trọng, có thể nói đây là khâu chính yếu quyết định sự thành công hay thất bại của quá trình nuôi. Ngoài các yếu tố thủy hóa đánh giá chất lượng nước ương nuôi, vi khuẩn hiện diện trong nước ương nuôi cũng được xem là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến tỉ lệ sống và sự tăng trưởng của đối tượng nuôi trồng thủy sản. Sự sống sót, sinh trưởng và sinh sản của tôm, cá nuôi phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố môi trường. Do đó, để tăng năng suất, nâng cao sản lượng của tôm, cá nuôi, con người cần phải can thiệp, quản lý duy trì và nâng cao chất lượng nước trong quá trình nuôi thủy sản. Điều kiện khí hậu ở Việt Nam rất đa dạng, đòi hỏi việc áp dụng kĩ thuật và cải thiện môi trường theo từng vùng phải được tuân thủ triệt để và nghiêm túc. Do sự khác biệt về kỹ thuật nuôi và khí hậu nên tác động thủy hóa và sự ô nhiễm môi trường nước bởi những tác nhân vi sinh vật cũng khác nhau. Phần lớn các bệnh trên thủy sản có nguyên nhân chính là do thức ăn và do sự ô nhiễm môi trường sống của thủy sản. Từ lâu, người dân đã biết sử dụng các hóa chất tổng hợp để hạn chế sự ô nhiễm nguồn nước ương nuôi hoặc sử dụng thuốc kháng sinh để khống chế sự hiện diện của vi khuẩn trong nuôi trồng thủy sản. Ngoài những lợi ích trên, việc sử dụng kháng sinh dễ tạo nên các chủng vi khuẩn bị kháng thuốc và chúng sẽ xuất hiện ngày càng nhiều hơn nếu ta sử dụng hóa chất trị bệnh vào trong việc phòng bệnh trong nuôi thủy sản. Nghiêm trọng hơn là sự tồn dư của những hóa chất, thuốc kháng sinh không được cấp phép sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Từ thực tế trên, một giải pháp có thể chấp nhận được là sử dụng các chế phẩm probiotics để hạn chế sự phát triển của mầm bệnh và cải thiện chất lượng nước môi trương ương nuôi. Nhiều nhóm vi sinh vật đã được ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản nhằm nâng cao tỷ lệ sống và cải thiện chất lượng môi trường do chúng có khả năng chịu mặn, chịu kiềm, chịu acid, tổng hợp được các chất hữu cơ có khả năng phân hủy, tác dụng tiêu diệt vi khuẩn. Nhờ đó, tôm cá có khả năng miễn dịch tốt, tăng trưởng nhanh và cho hiệu quả kinh tế cao. Việc ứng dụng probiotics đã được các nước trên thế giới tiến hành khá rộng rãi, tuy nhiên ở Việt Nam, ứng dụng probiotics trong nhiều lĩnh vực nói chung và trong lĩnh vực thủy sản nói riêng hiện vẫn chưa được quan tâm và đầu tư đúng mức. Từ tình hình thực tế nói trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi khuẩn probiotics”. Đề tài được thực hiện tại Trung tâm Quốc gia Giống Hải sản Nam bộ - Viện nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II. 1.2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu, đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước ương nuôi của một số chủng vi sinh vật probiotics thông qua bổ sung vi khuẩn trực tiếp vào môi trường nuôi. 1.3. Nội dung đề tài Tiến hành bố trí hệ thống thí nghiệm. Đánh giá khả năng cải thiện chất lượng môi trường nước của một số chủng vi khuẩn. 1.4. Giới hạn đề tài Chỉ tiến hành khảo sát các chỉ tiêu: nhiệt độ, pH, NH3-N, NO2-N, COD. Chỉ tiến hành thực hiện khảo sát khả năng cải thiện chất lượng nước của 3 chủng vi khuẩn probiotics. Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra những chỉ tiêu về chất lượng nước như sau: Các chỉ tiêu vật lý cơ bản (các yếu tố thủy lý) như: nhiệt độ nước, màu nước, độ trong, mùi nước, vị nước. Các chỉ tiêu hóa học của nước (các yếu tố thủy hóa) như: pH, độ mặn, độ kiềm, độ cứng, sắt, ammonia, nitrite, nitrate… Các chỉ tiêu sinh học: vi khuẩn, virus, vi tảo. 2.1.1. Các yếu tố thủy lý: 2.1.1.1. Nhiệt độ Nhiệt độ là đại lượng biểu thị trạng thái nhiệt của nước. Nguồn cung cấp nhiệt cho ao nuôi bao gồm: năng lượng mặt trời, sự tỏa nhiệt từ trái đất, các phản ứng hóa học và từ sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước và nền đáy ao. Rowland (1986) cho rằng khoảng nhiệt độ thích hợp cho sống sót và sinh sản của các loài tôm, cá nuôi là tương đối rộng, nhưng khoảng nhiệt độ cho tăng trưởng cực đại thì rất hẹp. Ví dụ: dải nhiệt độ giới hạn cho tôm sú từ 12 - 37.50C, nhưng khoảng nhiệt độ thích hợp cho tăng trưởng của nó chỉ từ 25 – 300C. Nhiệt độ ảnh hưởng đến các quá trình sinh học và hóa học của sinh vật. Tốc độ các phản ứng hóa học và sinh học sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 100C và hoạt động trao đổi chất của động vật thủy sinh cũng tăng theo sự tăng nhiệt độ. Đồng thời chúng cũng sử dụng oxygen tăng thêm 2 lần. Nhiệt độ là một yếu tố điều chỉnh năng suất vật nuôi trong ao. Khi nhiệt độ tăng trong khoảng thích hợp thì tốc độ tiêu hóa thức ăn của tôm, cá tăng lên rất mạnh và hệ số tác dụng hữu ích của thức ăn cũng tăng lên một cách tương ứng. Ví dụ: đối với cá chép, thang nhiệt độ cá thích ăn là: 12-330C, tối ưu là: 23-290C (quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung). Nhiệt độ còn ảnh hưởng tới khả năng gây bệnh của mầm bệnh. Ví dụ: bệnh gây ra do nhóm vi khuẩn Aeromonas spp., khi nhiệt độ nước 40C thì chỉ có 14% cá bị chết, nhưng khi nhiệt độ tăng lên 210C thì có 100% cá mắc bệnh bị chết. 2.1.1.2. Màu sắc nước Nước nguyên chất là chất lỏng không màu nhưng nước trong ao nuôi thường mang các màu rất khác nhau. Sự hình thành của màu nước do sự kết hợp của 3 yếu tố: ánh sáng, các vật thể trong nước và hệ thống tiếp thu màu. Sự cấu thành của màu nước là hiện tượng hội tụ của 3 yếu tố: Ánh sáng. Các vật thể trong nước. Hệ thống tiếp thu màu (mắt). Việc xác định màu nước được mô tả về sắc thái và cường độ màu bằng lời chứ không thể bằng con số định lượng. 2.1.1.3. Độ trong Nước tinh khiết là chất lỏng trong suốt nhưng nước trong các ao nuôi thì luôn có một giá trị nhất định của độ trong. Khi độ trong của nước thấp gọi là nước bị đục. Độ trong của nước ở các ao nuôi chủ yếu phụ thuộc vào số lượng và đặc tính của khối chất cái (seston) trong nước, đó là tập hợp những sinh vật sống trong tầng nước và vật thể lơ lửng trong nước. Thành phần của seston: Chất bẩn vô cơ. Mùn bã hữu cơ. Sinh vật phù du (kể cả động vật và thực vật phù du). Độ trong là một chỉ tiêu đơn giản, dễ xác định, thông qua chỉ tiêu này nuôi có thể đánh giá được tình trạng ao nuôi mà có biện pháp xử lý thích đáng. Độ đục gây ra bởi các phần tử phù sa (đất sét và bùn) gọi là độ đục vô cơ, làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào ao nuôi. Khi độ đục vô cơ cao thì cá, tôm khó hô hấp, cường độ bắt mồi giảm. Còn nếu độ đục của nước do sinh vật phù du gây nên thì khi đó giá trị của độ trong sẽ trở thành chỉ số năng suất. Tuy nhiên, nước đục không có nghĩa là nước ô nhiễm. 2.1.1.4. Mùi nước Nước tinh khiết không có mùi, mùi của nước tự nhiên được tạo nên bởi các chất có trong nước và có khả năng bay hơi được. Và khi những chất bay hơi này tiếp xúc với mũi thì ta cảm nhận được mùi. Các chất gây ra mùi trong nước có thể chia ra thành 3 nhóm: Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ: mùi clo (do quá trình khử clo), mùi trứng thối (do nhiều khí H2S). Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ: trong chất thải công nghiệp, dầu mỡ, thuốc bảo vệ thực vật.. Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo: mùi tanh hôi (do có vi khuẩn phát triển), mùi bùn (do tảo lục phát triển), mùi tanh cá (do tảo lam phát triển). Mùi được xem là một tín hiệu, một chỉ tiêu cho biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Các thuật ngữ thường dùng là: không mùi, thoang thoảng, rõ rệt và nặng mùi. 2.1.1.5. Vị nước Nước tinh khiết không có vị, vị của nước phụ thuộc vào nồng độ các chất khoáng và các chất tan trong đó quyết định. Căn cứ vào vị của nước có thể biết được mức độ và đặc điểm hòa tan của muối trong nước: Vị mặn: do muối NaCl hòa tan > 500mg/l. Vị nhạt: do nhiều khí CO2 hòa tan. Vị chua: do muối Al và Fe gây ra. Vị chát: do Na3CO3, MgSO4 và MgCl2 gây ra. Vị đắng: do hàm lượng Mg2+>1 g/l. Các chất gây ra vị trong nước là ảnh hưởng đến giá trị thương phẩm của đặc sản thủy sản vì chúng làm cho tôm, cá có vị không ngon. Tiêu chuẩn về thành phần và tính chất nước nuôi trồng thủy sản là không có màu, mùi và vị lạ. 2.1.2. Các yếu tố thủy hóa 2.1.2.1. Chỉ số pH Yếu tố pH có ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường, tác động đến đời sống thủy sinh vật, liên quan trực tiếp đến quá trình trao đổi chất, sự trao đổi nước và muối giữa cơ thể và môi trường. Vì thế, pH là một yếu tố quyết định giới hạn sự phân bố thủy sinh vật đối với môi trường sống, ảnh hưởng đến quá trình phát triển phôi, các quá trình dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản. Nước biển thường có độ pH = 8.2, pH của hầu hết các ao nuôi nước ngọt là từ 6-9 và biến động trong ngày, pH ao nuôi nước lợ, nước mặn từ 8-9 và ít biến động trong ngày. Thông thường pH trong khoảng từ 6-9 là an toàn cho động vật thủy sản, nếu pH11 có thể gây chết một số loài động vật thủy sản. Trong môi trường nước, khi động thực vật thủy sinh hô hấp nhiều, khí CO2 thải ra làm cho pH giảm xuống. Còn khi quá trình quang hợp của tảo xảy ra mạnh, tiêu thụ nhiều khí CO2 thì giá trị pH lại tăng lên. Ngoài ra, các chất thải hữu cơ tích tụ lại trong ao cũng là một yếu tố gián tiếp ảnh hưởng đến giá trị pH của nước. Khi các hợp chất hữu cơ đó bị phân hủy, hàm lượng CO2 tăng lên làm cho pH giảm xuống. Ảnh hưởng trực tiếp mang tính chất sinh lý của pH đối với cá, tôm nuôi là duy trì sự cân bằng pH trong máu. Khi pH giảm xuống thấp (pH 9) sẽ làm cho tế bào ở mang và các mô của tôm bị phá hủy. Tuy nhiên, trong ao nuôi thủy sản, rất ít khi pH 9. Do đó, những ảnh hưởng trực tiếp do pH quá cao hay quá thấp như trên rất ít xảy ra và không đáng kể bằng ảnh hưởng gián tiếp của pH: Trong những ao nuôi có độ kiềm thấp, pH không đủ thấp để gây hại đến tôm, cá nhưng nó đủ thấp để thiếu oxy cho tảo quang hợp. Những ao nuôi mà hàm lượng ammonia cao, pH cao sẽ làm tăng độc tính của NH3 đối với cá, tôm nuôi. Nếu cá, tôm được chuyển từ vùng nước này đến vùng nước khác có sự sai khác lớn về pH thì chúng sẽ bị sốc pH và chết. 2.1.2.2. Độ mặn Theo R.A.Cox thì độ mặn là hàm lượng tổng cộng của các chất rắn vô cơ hòa tan (tính theo gam, trong điều kiện chân không) có trong 1kg nước biển (cũng trong điều kiện chân không) ở điều kiện tấc cả cacbonat CO3-2 chuyển sang oxit, số đương lượng của Br- và I- được thay thế bằng số đương lượng ion Cl-, tấc cả các chất hữu cơ bị oxy hóa, phần bã được sấy khô ở 4800C đến trọng lượng không đổi gọi là độ mặn. Vì độ mặn tính theo gam các chất hòa tan trong 1kg nước biển nên độ mặn được kí hiệu là S0/00. Việc đo độ mặn trực tiếp bằng những phương pháp hóa học rất khó khăn nên người ta chọn ion Cl- làm thành phần định tính cơ bản để tính toán độ mặn của nước biển. Bởi vì trong nước biển ion Cl- có tính điển hình nhất và là cấu tử có tính bảo thủ nhất. Nó có tính điển hình nhất vì nước biển có độ mặn 35%0, nghĩa là trong 1kg nước biển có 35g chất tan thì ion Cl- đã chiếm tới 18.98g. Tính bảo thủ thể hiện ở chỗ: dù trong những vùng biển có độ mặn khác nhau, ion Cl- bao giờ cũng chiếm tỷ lệ 55.04% trong tổng số các ion tạo muối trong nước biển, không bao giờ thay đổi. Căn cứ vào độ mặn, năm 1934, Zernop đã phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên như sau: Nước ngọt: S%0 = 0.2 – 0.5%0 Nước lợ: S%0 = 0.5 – 16%0 Nước mặn: S%0 = 16 - 47%0 Nước quá mặn: S%0 > 47%0 Độ mặn ảnh hưởng trực tiếp đến việc điều hòa áp suất thẩm thấu của thủy sinh vật, các thay đổi độ mặn vượt ra ngoài giới hạn thích ứng của cá, tôm nuôi đều gây ra sốc và làm giảm khả năng kháng bệnh của tôm, cá nuôi. 2.1.2.3. Độ kiềm Độ kiềm của nước tự nhiên được quy ước bởi sự có mặt của các ion kiềm và kiềm thổ Na+, K+, Ca+2, Mg+2 có ở trong nước, kết hợp với các acid yếu, trước hết là acid carbonic H2CO3. Do đó, độ kiềm là chỉ số các dạng chủ yếu của các ion HCO3- và CO3-2 trong nước. Độ kiềm giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì hệ đệm của môi trường nước, đây được xem là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng để duy trì sự biến động thấp nhất của pH nước ao nuôi, hạn chế tác hại của những chất độc sẵn có trong môi trường nước, nhằm ngăn chặn những sốc bất lợi cho tôm, cá nuôi. Đối với nước ngọt độ kiềm thường dưới 40mg CaCO3/l và đối với vùng nước lợ, nước mặn thì độ kiềm ở những giá trị lớn hơn 80mg CaCO3 được xem là thích hợp (Nguyễn Đình Trung, 2004). Những nguyên nhân làm giảm độ kiềm trong các ao nuôi là: Đất ao bị phèn. Lượng nước mưa trong ao nhiều vào mùa mưa. Trong ao nuôi có nhiều ốc. Khi độ kiềm giảm, bón vôi CaCO3 và CaMg(CO3)2 được xem là biện pháp hữu hiệu để duy trì và làm tăng độ kiềm trong nước ương nuôi. Bartchi (1954) đã xác định rằng độc tính của CuSO4 lên tảo giảm với sự gia tăng của pH và độ kiềm. Khi nước có độ kiềm nhỏ hơn 50mg CaCO3/l thì nồng độ CuSO4 dùng để diệt tảo là 0.5-1.0mg/l; khi nước có độ kiềm lớn hơn 50mg CaCO3/l thì CuSO4 được dùng ở nồng độ 2.0mg/l (Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung, 2004). Kleinholz (1990) đề nghị xác định lượng CuSO4 cần sử dụng theo công thức: Lượng CuSO4 (mg/l) = độ kiềm (mg CaCO3/l)/100 (quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung) 2.1.2.4. Độ cứng Độ cứng của nước được quy ước bởi hàm lượng của các ion Ca+2 và Mg+2 liên kết với tất cả các acid mạnh cũng như acid yếu ở trong nước. Người ta chia độ cứng ra làm 2 loại: Độ cứng do các ion Ca+2 và Mg+2 trong các muối cacbonnat gây ra là độ cứng tạm thời, vì chúng dễ bị loại ra khỏi nước bằng cách đun nóng: t0 Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O t0 Mg(HCO3) = MgCO3 + CO2 + H2O Độ cứng do những ion Ca+2 và Mg+2 trong các muối clorua và sunphat gây ra là độ cứng vĩnh cửu, vì chúng rất khó loại bỏ khỏi nước. Dựa vào độ cứng người ta chia nước ra làm 4 loại: Mềm: 0-75 ppm CaCO3 Hơi cứng: 75-150 ppm CaCO3 Cứng: 150-300 ppm CaCO3 Rất cứng: trên 300 ppm CaCO3 Độ cứng của nước ương nuôi ảnh hưởng tới tôm, cá nuôi ở vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng tới điều hòa lượng Ca2+ trong máu. Bên cạnh đó, độ cứng còn ảnh hưởng đến độc tính của một số hóa chất và thuốc trừ sâu. Nước có hàm lượng ion Ca2+ cao có khả năng làm giảm tính độc của một số ion kim loại nặng và thuốc trừ sâu. 2.1.2.5. Sắt Trong nước tự nhiên, sắt tồn tại dưới 2 dạng: Fe2+ (ferrous) và Fe3+ (ferric). Sắt Fe2+ gây độc cho cá, tôm nuôi vì quá trình oxy hóa chúng thành Fe3+ tiêu tốn rất nhiều oxy môi trường và tạo thành Fe(OH)3 bám trên mang cá làm cản trở hô hấp của cá. Sắt Fe3+ thường không gây độc nhưng nếu hàm lượng của chúng quá cao cũng ảnh hưởng đến tôm, cá nuôi. Hàm lượng sắt trong nước biển rất thấp, chỉ khoảng vài phần trăm đến vài phần mười ppm. Trong nước ngọt thì hàm lượng của chúng cao hơn, có khi lên đến hàng chục ppm. 2.1.2.6. Ammonia (NH3 và NH4+) Trong hệ thống nuôi thủy sản, ammonia được hình thành từ sản phẩm bài tiết của vật nuôi, quá trình phân hủy protêin trong thức ăn thừa và xác chết thủy sinh vật Ammonia hiện diện dưới 2 dạng: không ion hóa (NH3) và ion hóa (NH4+), trong đó dạng ion hóa (NH4+) được cho là ít độc đối với động vật thủy sản, NH3 có độc tính cao hơn NH4+ từ 300 đến 400 lần. Nồng độ gây chết của NH3 đối với cá là 0.5-1.0mg/l (Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản, Nguyễn Đình Trung, 2004). Tỉ lệ NH3/NH4+ phụ thuộc vào độ pH của nước, pH thấp thì hàm lượng NH4+ cao hơn NH3. Khi đồng thời nhiệt độ tăng và pH cao thì độc tính của NH3 tăng theo gây rối loạn hô hấp, phá vỡ sự cân bằng của tế bào làm cho thủy sinh vật hoạt động mất thăng bằng và khả năng miễn dịch giảm. Tuy nhiên, nếu hàm lượng ammonia quá thấp thì thủy sinh vật cũng chậm phát triển, nồng độ ammonia nhỏ hơn 0.02ppm thì thủy sinh vật có thể phát triển dị hình. Ngưỡng cho phép trong nuôi trồng thủy sản đối với ammonia tổng cộng (NH3 + NH4+) nhỏ hơn 0.5 mg/l (Vũ Thế Trụ, 1995). Biện pháp hạn chế ammonia trong nước ương nuôi: Kiểm soát lượng thức ăn vừa đủ cho cá, tôm. Có biện pháp không để thức ăn thừa bị phân hủy ở đáy ao. Nếu hàm lượng NH3 quá cao cần phải tăng cường oxy hòa tan bằng quạt hay sục khí liên tục, nếu không cải thiện được thì nên thay nước nếu có đủ điều kiện. Nên duy trì sự phát triển của tảo trong ao nuôi, vì ao có tảo phát triển tốt sẽ làm cho hàm lượng NH3 thấp. 2.1.2.7. Nitrite (NO2-) Nitrite là sản phẩm chuyển hóa của ammonia (NH4+) nhờ nhóm vi khuẩn tự dưỡng Nitrosomonas. Nitrite có độc đối với động vật thủy sản do nó cản trở sự vận chuyển oxy trong máu, nitrite có độc tính cao đối với thủy sản nước ngọt. Tuy nhiên, trong nước mặn động vật thủy sản có thể chịu được hàm lượng Nitrite cao gấp 50-100 lần so với nước ngọt, do trong nước mặn ion chloride kết hợp với gốc nitrite làm giảm độc tính của nó (Vũ Thế Trụ, 1995). Schwedler (1985) đã xác định được rằng các yếu tố sau ảnh hưởng đến độc tính của nitrite: pH, nồng độ ion Cl-, kích cỡ vật nuôi, tình trạng nuôi dưỡng, mức độ nhiễm bẩn và nồng độ oxy hòa tan. Do đó rất khó để có thể đưa ra lời khuyến cáo về nồng độ gây chết hoặc nồng độ an toàn của NO2- trong ao nuôi thủy sản. 2.1.2.8. Nitrate (NO3-) Một nhóm vi khuẩn tự dưỡng khác là nitrobacter chuyển nitrite thành nitrate với sự có mặt của oxy. Nitrate không gây hại đối với thủy sinh vật. Khi hàm lượng NO3 2mg/l thì tảo lục và tảo khuê sẽ phát triển mạnh. Hàm lượng thích hợp của NO3 trong các ao nuôi tôm, cá là từ 2-3mg/l. 2.1.2.9. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO) Oxy hòa tan là sản phẩm của quá trình quang hợp, sự khuyếch tán oxy từ không khí vào trong nước là nguồn cung cấp oxygen chủ yếu cho hoạt động sống của sinh vật. Lượng oxygen bị tiêu thụ là do thủy sinh vật hô hấp, các quá trình trao đổi chất và sự phân hủy hợp chất hữu cơ dư thừa trong thức ăn. Trong hệ thống nuôi tuần hoàn, lượng oxy hòa tan bị suy giảm nhanh chóng là do sự tiêu thụ của thủy sản và quần đàn vi khuẩn. Trong hệ thống nuôi tuần hòan này, lượng DO thấp luôn là vấn đề khá quan trọng, nếu lượng oxy hòa tan thấp hơn 3.8 mg/l thì hoạt động sống của sinh vật sẽ giảm, tôm cá sẽ giảm cường độ bắt mồi và tăng cường độ hô hấp, nếu từ 2.5 đến 2.8 mg/l thì tôm cá sẽ nổi đầu, bơi chậm và rất dễ bị nhiễm bệnh. Do đó nên kiểm soát lượng oxy hòa tan trong nước từ 5 – 8 mg/l là tốt nhất, tuy nhiên nếu hàm lượng này cao quá cũng không tốt vì sẽ gây ra tình trạng bọt khí trong máu và xuất huyết vảy, cá di chuyển mất thăng bằng. Chỉ có nước không bị ô nhiễm mới đầy đủ lượng oxy bão hòa đáp ứng cho nhu cầu của thủy sản (Phạm Văn Tình, 2004). 2.1.2.10. Nhu cầu oxy hóa học (COD) Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để đặc trưng cho mức độ các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm (kể cả những chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và khó bị phân hủy sinh học). 2.1.2.11. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước trong điều kiện hiếu khí. Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O (vi sinh vật). Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hòa tan trong nước. Chỉ số BOD chỉ ra lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước càng lớn. Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra theo 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbuahydro, quá trình này kéo dài khoảng 20 ngày ở 200C. Giai đoạn 2: oxy hóa các hợp chất nitơ, bắt đầu sau ngày thứ 10 nhưng cũng có trường hợp bắt đầu vào ngày thứ năm. Để xác định gần đúng nhu cầu oxy sinh hóa, cần phải đo sau 20 ngày, vì trên thực tế tại thời điểm đó khoảng 98 – 99% lượng chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hóa. Nhưng đo như vậy tốn quá nhiều thời gian nên ta có thể đo gần đúng bằng cách xác định BOD sau 5 ngày, vì tại thời điểm này có khoảng 70 – 80% các chất hữu cơ bị oxy hóa, chỉ tiêu này được kí hiệu là BOD5. 2.1.3. Các chỉ tiêu sinh học Để đánh giá chất lượng nước, sự có mặt của sinh vật trong nước được quan tâm chủ yếu về 3 mặt: sinh vật làm sạch nước, sinh vật làm ô nhiễm nước và sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng nước. Bao gồm: 2.1.3.1. Vi khuẩn (Bacteria) Là các loài thực vật đơn bào, kích thước khoảng 0.5-5 mm, vi khuẩn có dạng hình cầu, hình que hay hình xoắn, chúng có thể tồn tại ở dạng đơn lẻ, dạng cặp hoặc liên kết thành mạch dài. Phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được chia thành 2 nhóm chính: Vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic): là vi khuẩn sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp. Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic): là những vi khuẩn có khả năng oxy hóa chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng khí CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Nhóm vi khuẩn tự dưỡng bao gồm vi khuẩn nitrit hóa, vi khuẩn lưu huỳnh và vi khuẩn sắt. Các vi khuẩn nitrit hóa (Nitrosomonas và Nitrobacter) có mặt trong các hệ thống xử lý sinh học bật hai (bể lọc sinh học) trong điều kiện tải lượng hữu cơ thấp và nhiệt độ ấm. Các vi khuẩn sắt có khả năng oxy hóa sắt hòa tan trong nước thành sắt không tan: Fe+2 (tan) + O2 Fe(OH)3 + năng lượng Các vi khuẩn lưu huỳnh có khả năng chịu được pH thấp và có thể ôxy hóa H2S hòa tan trong nước thành H2SO4 gây ăn mòn vật liệu xây dựng công trình nuôi trồng thủy sản. Các vi khuẩn này chỉ được phát hiện bằng kính hiển vi quang học. 2.1.3.2. Virus Nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thường tồn tại nhiều loại virus, chúng có kích thước cực nhỏ từ 20-100 nm. Virus là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, không có khả năng sống độc lập mà phải ký sinh nội bào trong tế bào ký chủ từ vi khuẩn cho đến tế bào thực vật, động vật và cả người. Chúng sinh sản trong tế bào vật chủ vì chúng không có hệ thống chuyển hóa để tự sinh sản. Những virus có khả năng phá vỡ tế bào là virus độc, những virus có khả năng tạo nên trạng thái tiềm tan gọi là virus không độc. Trong điều kiện có môi trường nước thì virus mới hoạt động được và hiện chưa có thuốc đặc hiệu để diệt virus. 2.1.3.3. Vi tảo (microalgae) Vi tảo có cấu tạo đơn bào hay đa bào, sống lơ lửng, trôi nổi trong nước. Toàn bộ cơ thể vi tảo đều chung chức năng quang hợp. Trong các hệ thống nuôi nước ngọt thường gặp các ngành: tảo khuê, tảo lục, tảo lam, tảo mắt, tảo giáp, tảo vàng và tảo vàng ánh. Trong các hệ thống nuôi nước mặn thường gặp các ngành: tảo khuê, tảo giáp, tảo lam, tảo lục, tảo mắt và tảo vàng ánh. Trong hệ thống nuôi thủy sản thành phần vi tảo càng phong phú càng tốt cho tôm, cá nuôi. Sự hiện diện của các vi tảo và các sắc tố trong các loài vi tảo quyết định màu nước ao nuôi. Vi tảo còn làm giảm cường độ ánh sáng đi sâu vào nước ao, ngăn cản sự phát triển của tảo đáy. Vi tảo góp phần làm ổn định nhiệt độ nước và tham gia điều chỉnh giá trị pH của ao nuôi. Một quần xã vi tảo ổn định đảm bảo lượng oxy hòa tan thông qua quá trình quang hợp và làm giảm các độc tố trong nước nhờ khả năng hấp thụ ammonia NH4+ và giữ các ion kim loại nặng. 2.2. Tổng quan về probiotics 2.2.1. Khái niệm probiotics Thuật ngữ “probiotics” được Lilly và Stilwell đề xuất năm 1965 để tả những chất sản sinh bởi vi sinh vật làm tăng trưởng một vi sinh vật (hoặc sinh vật) khác. Năm 1989 Parker lại định nghĩa thêm cho rõ: Probiotic là những sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) có khả năng cộng sinh (hoặc hợp sinh) trong đường ruột có tác dụng cân bằng hệ vi sinh vật trong đó có một số tác dụng hữu ích cho vật chủ. Do vậy, probiotic có nghĩa là phòng ngừa hay dự phòng (có lẽ là cho phép hai chữ tiếng Anh: Prophylxia – phòng bệnh, dự phòng và biotic - sự sống). Trong nuôi trồng thủy sản, probiotics là sự bổ sung các chất chứa vi sinh vật sống có lợi đối với vật nuôi bằng cách biến đổi hệ vi sinh vật xung quanh hoặc liên quan đến vật chủ, bằng cách nâng cao khả năng sử dụng thức ăn hay nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nâng cao đáp ứng của vật nuôi đối với mầm bệnh hoặc cải thiện chất lượng môi trường xung quanh thông qua quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước nhanh hơn. Nghiên cứu ứng dụng probiotic mới chú ý trong 20 năm trở lại đây, nhưng tác dụng của nó nhận thấy từ lâu. Elie Metnhicoff là người đầu tiên đặt nền móng cho việc sử dụng probiotic. Năm 1908, ông đề nghị sử dụng vi khuẩn lactic (Lactobacterium delbruekii spp bulgaricus) để kéo dài tuổi thọ cho con người. Ngày nay chế phẩm p._.