Các chất ô nhiễm chính trong nước nuôi trồng thủy sản và ảnh hưởng của chúng đối với động vật thủy sản

Đối với nuôi trồng thủy sản, việc quản lý các chất ô nhiễm trong ao nuôi là vấn đề hết sức quan trọng. Các chất ô nhiễm phổ biến trong nước nuôi trồng thủy sản bao gồm các chất nitơ và hợp chất phốt pho. Các chất nitơ bao gồm nitơ amoniac, nitơ nitrit, nitơ nitrat, nitơ hữu cơ hòa tan, trong số những chất khác. Các hợp chất phốt pho bao gồm phốt phát phản ứng và phốt pho hữu cơ. Bài viết này tìm hiểu các chất gây ô nhiễm chính trong nước nuôi trồng thủy sản và tác động của chúng đối với động vật thủy sinh. Trước tiên chúng ta hãy xem một sơ đồ đơn giản hóa để dễ ghi nhớ và hiểu hơn.

Dưới đây chúng tôi sẽ đưa ra lời giải thích cụ thể.

Nitơ amoniac là một trong những chất gây ô nhiễm chính trong nước nuôi trồng thủy sản, chủ yếu được tạo ra từ quá trình phân hủy thức ăn dư thừa và các sản phẩm trao đổi chất của động vật nuôi trồng thủy sản trong nước. Sự tích tụ nitơ amoniac trong hệ thống có thể làm hỏng các mô biểu bì và mang cá, làm gián đoạn hệ thống hoạt động của enzyme sinh học. Ngay cả nồng độ nitơ amoniac thấp (>1 mg/L) cũng có thể gây độc cho động vật nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là amoniac không ion hóa có độc tính cao, có thể gây thiệt hại ở nồng độ rất thấp. Nồng độ nitơ amoniac trong môi trường tăng lên cũng dẫn đến giảm khả năng bài tiết nitơ của sinh vật dưới nước, giảm khả năng hấp thụ các chất có chứa amoniac, cuối cùng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển bình thường của động vật thủy sản. Nồng độ nitơ amoniac cao trong môi trường cũng có thể ảnh hưởng đến cân bằng thẩm thấu của động vật thủy sinh, dẫn đến khả năng vận chuyển oxy giảm và không có khả năng bài tiết các chất độc hại ra khỏi cơ thể. Hầu hết các nghiên cứu trong nước và quốc tế về xử lý nước nuôi trồng thủy sản đều tập trung vào việc xử lý nitơ amoniac.

Nitrit trong nuôi trồng thủy sản chủ yếu là sản phẩm trung gian được tạo ra trong quá trình nitrat hóa hoặc khử nitrat. Nó có thể xâm nhập vào cơ thể qua mang của động vật nuôi trồng thủy sản và làm giảm khả năng vận chuyển oxy của huyết sắc tố trong máu, gây thiếu oxy và tử vong ở động vật thủy sản. Điều quan trọng cần lưu ý là sự tích tụ nitrit trong các vùng nước, đặc biệt là trong các hệ thống mới được vận hành, có thể gây ra tác động độc hại đáng kể đối với sinh vật nuôi trồng thủy sản.

Nitrat có độc tính tương đối thấp đối với cá nên không có giới hạn nồng độ cụ thể, tuy nhiên nồng độ cao có thể ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm nuôi trồng thủy sản. Nitơ nitrat trong quá trình khử nitrat cũng có thể tạo ra nitơ nitơ, có thể gây độc cho sinh vật nuôi trồng thủy sản. Các báo cáo tài liệu đã chỉ ra rằng sự tích tụ nitơ nitrat có thể dẫn đến sự tăng trưởng chậm và bệnh tật ở sinh vật nuôi trồng thủy sản. Người ta thường tin rằng trong quá trình nuôi cá hồi, nồng độ nitrat trong nước phải được giữ ở mức dưới 7,9 mg/L. Do đó, trong quá trình xử lý nước nuôi trồng thủy sản, các quá trình biến đổi nitơ khác nhau không nên chuyển đổi một cách mù quáng thành nitơ nitrat mà chỉ cần xem xét đến việc loại bỏ nitơ nitrat.

Nitơ hữu cơ hòa tan trong nước nuôi trồng thủy sản chủ yếu có nguồn gốc từ thức ăn dư thừa, chất bài tiết và các sản phẩm trao đổi chất của sinh vật nuôi trồng thủy sản. Nitơ hữu cơ hòa tan trong nước nuôi trồng thủy sản có cấu trúc tương đối đơn giản, khả năng phân hủy sinh học tốt, vi sinh vật dễ dàng sử dụng, đạt hiệu quả loại bỏ tốt thông qua các quy trình xử lý sinh học thông thường. Khi nồng độ nitơ hữu cơ trong nước không cao sẽ ít ảnh hưởng đến sinh vật dưới nước. Tuy nhiên, khi nitơ hữu cơ tích tụ đến một mức độ nhất định, nó có thể thúc đẩy sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh và có hại, làm suy giảm chất lượng nước, gây bệnh và tử vong cho sinh vật nuôi trồng thủy sản.

Phốt phát hoạt tính trong dung dịch nước có thể tồn tại ở các dạng PO3- 4, HPO2- 4, H₂PO- 4和 H₃PO₄, với tỷ lệ tương đối của chúng (hệ số phân bố) thay đổi theo độ pH. Chúng có thể được sử dụng trực tiếp bởi tảo, vi khuẩn và thực vật. Phốt phát hoạt tính có tác hại trực tiếp tối thiểu đối với cá nhưng có thể thúc đẩy sự phát triển rộng rãi của tảo và vi khuẩn trong nước, tiêu thụ oxy và làm suy giảm sự phát triển của cá. Việc loại bỏ phốt phát khỏi nước nuôi trồng thủy sản chủ yếu dựa vào sự kết tủa và hấp phụ hóa học. Kết tủa hóa học bao gồm việc thêm các tác nhân hóa học vào nước để tạo thành kết tủa photphat thông qua các quá trình kết tủa hóa học, sau đó là quá trình keo tụ và tách chất lỏng rắn để loại bỏ photphat khỏi nước. Quá trình hấp phụ sử dụng các chất hấp phụ có diện tích bề mặt lớn và nhiều lỗ xốp để cho phốt pho trong nước thải trải qua quá trình trao đổi ion, tạo phức phối hợp, hấp phụ tĩnh điện và phản ứng kết tủa bề mặt, từ đó loại bỏ phốt pho khỏi nước.

Tổng phốt pho là tổng lượng phốt pho hòa tan và phốt pho dạng hạt. Phốt pho hòa tan trong nước có thể được chia thành phốt pho hữu cơ hòa tan và phốt pho vô cơ hòa tan, với phốt pho vô cơ hòa tan chủ yếu tồn tại ở dạng phốt phát hoạt động. Phốt pho dạng hạt là dạng phốt pho có trên bề mặt hoặc bên trong các hạt lơ lửng trong nước, thường động vật thủy sản khó sử dụng trực tiếp. Phốt pho hữu cơ dạng hạt chủ yếu tồn tại trong các mô tế bào và mảnh vụn hữu cơ của mô động vật thủy sản, trong khi phốt pho vô cơ dạng hạt chủ yếu hấp phụ vào các khoáng sét lơ lửng.

Tóm lại, nhiệm vụ quan trọng nhất trong nuôi trồng thủy sản là điều hòa môi trường nước nuôi trồng thủy sản, xem xét nhiều yếu tố khác nhau để tạo ra môi trường nước cân bằng, từ đó giảm thiểu tổn thất và tối đa hóa lợi ích kinh tế. Cách điều hòa môi trường nước sẽ được phân tích ở các bài viết sau.