Sự biến động các yếu tố môi trường trong hệ thống xử lý nước thải từ ao nuôi thâm canh cá tra (pangasianodon hypophthalmus ) bằng tảo chlorella sp. và spirulina sp

  • 83 trang
  • file .pdf
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
LÊ THỊ HOÀI THU
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
SỰ BIẾN ĐỘNG CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TRONG HỆ
THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ AO NUÔI THÂM CANH
CÁ TRA (Pangasianodon hypophthalmus ) BẰNG TẢO
Chlorella sp. VÀ Spirulina sp.
Cán bộ hướng dẫn:
Ths. DƯƠNG TRÍ DŨNG
Cần Thơ, 2014
i
PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn sau đây, với đề tài là “Sự biến động yếu tố môi trường trong hệ thống xử lý nước
nuôi thâm canh cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) của tảo Chlorella sp. và Spirulina
sp. ”. Do Lê Thị Hoài Thu thực hiện và báo cáo đã được hội đồng luận văn thông qua.
Cán bộ phản biện Cán bộ phản biện
PGS.TS. Nguyễn Văn Công ThS. Nguyễn Thị Như Ngọc
Cán bộ hướng dẫn
ThS. Dương Trí Dũng
ii
LỜI CẢM TẠ
………..  ……….
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến quý thầy cô trường Đại học
Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô trong bộ môn Khoa học Môi trường – Khoa Môi
trường & TNTN đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm
quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu trong môi trường Đại
học.
Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi được sống và làm việc
một cách tốt đẹp nhất.
Xin được cảm ơn thầy Dương Trí Dũng, thầy Trần Chấn Bắc, cô Nguyễn Thị
Như Ngọc, thầy Nguyễn Văn Công, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cho tôi suốt
quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Cảm ơn Cố vấn học tập cô Nguyễn Thị Như Ngọc đã hết lòng giúp đỡ để tôi
hoàn thành chương trình đào tạo trong 4 năm học, cũng như có những ý kiến đóng
góp quý báu để đề tài của tôi được hoàn chỉnh hơn.
Xin được cảm ơn Thầy Lê Anh Kha, Thầy Trần Sỹ Nam đã tạo điều kiện để tôi
hoàn thành tốt việc phân tích tại phòng thí nghiệm.
Chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Bộ môn Khoa học Môi trường – Khoa Môi
trường & TNTN – Trường Đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi
trong 4 năm học tại trường và tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện đề tài.
Và cuối cùng, xin cảm ơn các bạn lớp Khoa học Môi trường Khóa 37 đã nhiệt
tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 26 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện
iii
TÓM LƯỢC
Đề tài “Sự biến động các yếu tố môi trường trong hệ thống xử lý nước ap
nuôi cá tra thâm canh bằng tảo Spirulina sp. và Chlorella sp.” được thực hiện
từ tháng 08/ 2014 đến tháng 12/2014, bố trí và lấy nước ao nuôi cá tra tại hộ
gia đình Bà Nguyễn Thị Tư ở khu vực 3, cồn Khương, phường Cái Khế, Thành
phố Cần Thơ. Thí nghiệm tảo Chlorella sp. chia làm 2 thí nghiệm: 200 lít nước
theo dõi trong 10 ngày và 500 lít trong đó có 10% tảo giống Chlorella sp. theo
dõi trong 12 ngày. Nghiệm thức được lặp lại 3 lần, trong điều kiện nước thải
lọc và không lọc. Thí nghiệm tảo Spirulina sp. chia làm 2 thí nghiệm: 200 lít
nước theo dõi trong 12 ngày và 500 lít trong đó có 10% tảo giống Spirulina sp.
theo dõi trong 14 ngày. Nghiệm thức được lặp lại 3 lần, trong điều kiện nước
thải lọc và không lọc. Trong thời gian theo dõi thí nghiệm các chỉ tiêu đo: nhiệt
độ, pH , DO, N-NO 2, N-NO3- , N-NH4 +, P-PO43-, trong suốt quá trình thí
nghiệm. Qua kết quả cho thấy thí nghiệm tảo Chlorella sp. đạt hiệu suất tốt
nhất ở thí nghiệm 500 lít với nước ao nuôi cá tra lọc ở ngày thứ 2 của thí
nghiệm. Thí nghiệm tảo Spirulina sp. đạt hiệu suất tốt nhất ở thí nghiệm 500 lít
với nước ao nuôi cá tra lọc ở ngày thứ 2 của thí nghiệm.
Từ khóa: Chlorella sp., Spirulina sp., cá tra.
iv
MỤC LỤC
PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG ........................................................................................ ii
LỜI CẢM TẠ ...................................................................................................................... iii
TÓM LƯỢC ....................................................................................................................... iv
MỤC LỤC ............................................................................................................................ v
DANH SÁCH HÌNH......................................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG .......................................................................................................... ix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 .......................................................................................................................... 3
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................................... 3
2.1. Sơ lược về tảo Chlorella sp và Spirulina sp. .............................................................. 3
2.2 Tác động của một số yếu tố môi trường lên tảo Chlorella sp và Spirulina sp. ......... 4
2.3 Các công trình nghiên cứu tảo Chlorella và Spirulina............................................... 5
2.4 Các yếu tố môi trường trong nước thải ao nuôi cá tra thâm canh ............................ 6
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 8
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 8
3.1.1 Thời gian nghiên cứu .................................................................................................... 8
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu..................................................................................................... 8
3.2 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu ................................................................... 8
3.2.1 Hóa chất và phương tiện thí nghiệm............................................................................. 8
3.2.2 Nguồn nước thải ........................................................................................................... 8
3.2.3 Nguồn tảo giống ........................................................................................................... 8
3.2.4 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................................... 9
3.2.5 Thu mẫu ...................................................................................................................... 14
3.3 Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................................. 14
Số liệu được xử lý bằng Excel, phân tích Duncan và Anova bằng phần mềm SPSS 20.... 14
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 15
4.1. Sự biến động nhiệt độ, pH, DO theo thời gian của tảo Chlorella sp. ..................... 15
4.1.1 Biến động nhiệt độ theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ....................... 15
v
4.1.2 Biến độ pH theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 .................................. 15
4.1.3 Biến động DO theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ............................. 18
4.1.4 Biến động N - NH4+ theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ..................... 19
4.1.5. Biến động N-NO2- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ....................... 21
4.1.6 Biến động N-NO3- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ........................ 22
4.1.7 Biến động P-PO43- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 1 ........................ 24
4.1.8 Biến động nhiệt độ theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 ...................... 26
4.1.9 Biến độ pH theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 .................................. 27
4.1.10 Biến động DO theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 ........................... 29
4.1.11 Biến động N-NH4+ theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 ..................... 30
4.1.12 Biến động N-NO2 theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2....................... 32
4.1.13 Biến động N-NO3- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 ...................... 34
4.1.14 Biến động P-PO43- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí nghiệm 2 ...................... 35
4.2. Sự biến động nhiệt độ, pH, DO, Đạm, Lân theo thời gian của tảo tảo Spirulina sp.
............................................................................................................................................. 38
4.2.1 Biến động nhiệt độ theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1 ....................... 38
4.2.2 Biến động pH theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1................................ 38
4.2.3 Biến động DO theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1............................... 40
4.2.4 Biến động N- NH4+ theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1...................... 42
4.2.5 Biến động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1 ...... 44
4.2.6 Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1 ...... 45
4.2.7 Biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 1 ...... 47
4.2.8 Biến động nhiệt độ theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2 ....................... 49
4.2.9 Biến động pH theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2................................ 50
4.2.10 Biến động DO theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2............................. 52
4.2.11 Biến động hàm lượng N-NH4+ của tảo Spirulina sp. theo thời gian thí nghiệm 2 ... 54
4.2.12 Biên động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2 .... 55
4.2.13 Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2 .... 57
4.2.14 Biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí nghiệm 2 ... 59
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................................... 61
5.1 Kết luận ........................................................................................................................ 61
vi
5.2 Đề xuất .......................................................................................................................... 62
PHỤC LỤC
vii
DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Hình dạng cấu tạo của tảo Chlorella sp…………………………..……...3
Hình 2.2. Hình dạng cấu tạo của tảo Spirulina sp…………………………..………3
Hình 3.1: Kích thước mỗi bể nuôi tảo ngoài trời……………………………...…….9
Hình 3.2: Túi lọc nước thải………………………………...…………………..…..10
Hình 4.1: Biến động hàm lượng N-NH4+ theo thời gian tảo Chlorella sp. thí nghiệm
1………………………………………………………………………….…………18
Hinh 4.2: Biến động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 1...…………………………………………………………………….……20
Hình 4.3: Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 1..……...…………………………………………………………………...22
Hình 4.4: Biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 1……...……….…………………………………………………………....24
Hình 4.5: Biến động hàm lượng N-NH4+ theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 2. ….………..……………………………………………………………...31
Hinh 4.6: Biến động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 2. ….…………...…………………………………………………………..33
Hình 4.7: Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiệm 2 ….………..………………………………………………………………35
Hình 4.8: Biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Chlorella sp. thí
nghiêm 2. ….……………………………………………………………………….37
Hình 4.9: Biến động hàm lượng N-NH4+ theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí
nghiệm 1 ….………………………………………………………………………..43
Hình 4.10 : Biến động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Spirulina sp. trong
thí nghiệm 1………….…………………….…………………………………........45
Hình 4.11: Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí
nghiệm 1…….……………………………………………………………………...47
Hình 4.12: Biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Spirulina sp. trong
thí nghiệm 1…..….…………………….…………………………………….…….49
Hình 4.13: Biến động hàm lượng N-NH4+ theo thời gian của tảo spirulina sp. thí
nghiệm 2 ….……………………………………………………………….....……55
Hình 4.14: Biến động hàm lượng N-NO2 theo thời gian của tảo Spirulina sp. trong
thí nghiệm 2….………………………………………………………………….…57
Hình 4.15: Biến động hàm lượng N-NO3- theo thời gian của tảo Spirulina sp. thí
nghiệm 2. ….……………………………………………………………………….59
Hình 4.16: Sự biến động hàm lượng P-PO43- theo thời gian của tảo Spirulina sp.
trong thí nghiệm 2……………………………………………………………….... 61
viii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1: Công thức bố trí thí nghiệm Chlorella sp.................................................9
Bảng 3.2: Chu kỳ chu mẫu Chlornlla sp..................................................................11
Bảng 3.3: Công thức bố trí thí nghiệm tảo Spirulina sp.........................................11
Bảng 3.4: Chu kỳ thu mẫu Spirulina sp...................................................................12
Bảng 4.1: Biến động nhiệt độ các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian
thí nghiệm 1 (TB) …………………..…………….…………….…..……………...14
Bảng 4.2: Biến động pH các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian thí
nghiệm 1 (TB) …………………………..………………………….……………...15
Bảng 4.3: Biến động DO các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian thí
nghiệm 1(sáng) (TB)………………………………………….…….………. ……16
Bảng 4.4: Biến động nhiệt độ các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian
thí nghiệm 2 (TB)…………………………………………………………………..27
Bảng 4.5: Biến động pH các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian thí
nghiệm 2 (TB) ……………….…………………………………………………….28
Bảng 4.6: Biến động DO các nghiệm thức của tảo Chlorella sp. theo thời gian thí
nghiệm 2 (TB) ………………………………………………………………..……29
Bảng 4.7: Biến động nhiệt độ các nghiệm thức của tảo Spirulina sp. theo thời gian
(TB) ….…………………………………………………………………………….39
Bảng 4.8: Biến động pH của các nghiệm thức theo thời gian trong thí nghiệm 1
(TB) ….…………………………………………………………………….………40
Bảng 4.9 : Biến động DO của các nghiệm thức theo thời gian của tảo spirulina sp.
trong thí nghiệm 1…….………….…………………………………………..…….42
Bảng 4.10 : Biến đông nhiệt độ theo thời gian ở các nghiệm thức Spirulina sp. thí
nghiệm 2 (TB) ….………………………………………………………………….51
Bảng 4.11: Biến đông pH theo thời gian ở các nghiệm thức Spirulina sp. thí nghiệm
2 (TB) ….…………………………………………………………………..............52
Bảng 4.12: Biến đông DO theo thời gian ở các nghiệm thức Spirulina sp. thí nghiệm
2 (TB) ….…………………………………………………………………………..54
ix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
Nuôi trồng thủy sản là thế mạnh của ĐBSCL trong đó diện tích nuôi cá tra
đạt 5.556 ha với sản lượng 1.131 nghìn tấn, tổng thu ngoại tệ xuất khẩu cá tra năm
2013 đạt 1.75 tỷ USD (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2013). Tuy nhiên,
nuôi cá tra thâm canh lại là nguồn gây ô nhiễm môi trường do lượng thức ăn dư
thừa và chất thải dạng phân, chất bài tiết tích tụ lại trong nước, nền đáy được bơm
thải trực tiếp ra sông và kênh rạch (Trương Quốc Phú và Trần Kim Tính, 2012).
Theo Trương Quốc Phú (2007) cho rằng với diện tích ao nuôi 5.600 ha, sản
lượng cá ước đạt 1,5 triệu tấn thì lượng chất thải ra môi trường khoảng 1 triệu tấn
trong đó có 900 ngàn tấn chất hữu cơ, và đặc biệt đối với cá da trơn chỉ hấp thu
được 27 - 30% nitrogen (N), 16 - 30% phospho (P) và khoảng 25% chất hữu cơ từ
thức ăn (theo Boyd (1985), Gross et al. (1998) trích từ Dương Công Chinh và Đồng
An Thụy, 2008). Các nghiên cứu của Yang (2004) khi thử nghiệm nuôi cá da trơn
trong 90 ngày cho thấy cá chỉ hấp thu được khoảng 37% hàm lượng N và 45% hàm
lượng P trong thức ăn cho vào ao nuôi. Phần thức ăn không hấp thu được sẽ vào
môi trường nước làm cho môi trường ao nuôi trở nên phú dưỡng tạo nên sự phát
triển của các loại tảo trong đó có một số loài gây ảnh hưởng không tốt đến các đối
tượng cá nuôi.
Theo Châu Minh Khôi và ctv., 2012. Hàm lượng N, P vô cơ hòa tan trong
các ao nuôi cá tra thâm canh thường ở mức cao, vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép
đối với nước mặt. Nước ao nuôi cá được thải vào kênh rạch có thể ảnh hưởng đến
tốc độ lắng, chu trình dinh dưỡng, và oxy hòa tan. Những sự thay đổi này có thể dẫn
tới quá trình phú dưỡng hóa, loại bỏ oxy hòa tan trong nước và làm cho thực vật
phát triển nhanh chóng, có thể có chất độc do tảo nở hoa. Sự phân hủy vật chất hữu
cơ từ bùn đáy ao thải ra hợp chất sulfide và ammonia độc hại vào trong môi trường
nước (FAO, 2002). Vì thế, vấn đề ô nhiễm môi trường là một thách thức lớn đòi hỏi
cần phải giải quyết triệt để trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản hiện nay.
Các loại tảo như Chlorella sp., Spirulina sp.… có khả năng hấp thu đạm, lân
khá cao, theo nghiên cứu của Võ Thị Kiều Thanh và ctv. (2012) cho thấy sau 9 ngày
nuôi tảo Chlorella sp. bằng nước thải chăn nuôi lợn sau khi xử lý với hệ thống
UASB, thì hàm lượng Nitơ tổng số giảm từ 87,4-90,18%, hàm lượng phospho tổng
số giảm xuống từ 47,7-56,15%. Nghiên cứu của Dương Thị Hoàng Oanh và ctv.
(2013), nuôi tảo Spirulina platensis bằng nước thải ao nuôi cá tra thì hàm lượng
NO3- sau 15 ngày thí nghiệm giảm 66,6%, hàm lượng PO43- cũng giảm 98,4%.
Ngoài ra, tảo Chlorella, Spirulina còn là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho các loài
thủy sản và là thực phẩm chức năng rất tốt cho con người. Tuy nhiên các nghiên
1
cứu này được thực hiện trên mô hình, đối tượng và thời gian khác nhau nên chưa
thấy được khả năng hấp thu đạm và lân trong nước thải ao nuôi cá tra tốt nhất của
tảo Chlorella sp. và tảo Spirulina sp.. Để có thể tìm hiểu rõ khả năng hấp thu chất
dinh dưỡng trong nước ao nuôi cá tra khi thực nghiệm ngoài trời nên đề tài “Biến
động một số yếu tố môi trường trong hệ thống xử lý nước thải ao nuôi cá tra thâm
canh bằng tảo Chlorella sp. và Spirulina sp.” được đề xuất thực hiện.
Mục tiêu tổng quát
Ứng dụng biện pháp xử lý sinh học nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường
nước mang tính thân thiện môi trường.
Mục tiêu cụ thể
Khả năng xử lý chất ô nhiễm trong ao nuôi cá tra thâm canh của tảo
Chlorella sp. hay Spirulina sp. trong điều kiện nuôi ngoài trời.
Nội dung nghiên cứu
Sự biến động các yếu tố nhiệt độ, pH, DO, N-NO3-, N-NH4+, P-PO43-, N-NO2
theo thời gian.
Sự biến động các yếu tố nhiệt độ, pH, DO, N-NO3-, N-NH4+, P-PO43-, N-NO2
theo loại tảo nuôi.
2
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Sơ lược về tảo Chlorella sp và Spirulina sp.
Chlorella là một trong những loài được phân lập đầu tiên từ năm 1980.
Chlorella phân bố tự nhiên trong cả nước ngọt và nước lợ. Chúng có thể phát triển
trong những điều kiện môi trường khác nhau ngay cả trên đất hay môi trường ẩm
ướt. Chlorella sp. là giống tảo có giá trị dinh dưỡng cao thường được sử dụng làm
thực phẩm cho con người và trong nghề nuôi thủy sản lẫn trong chăn nuôi.
Hình 2.1: Hình dạng cấu tạo của tảo Chlorella sp.
Spirulina là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lam có tên khoa học là
Arthrospira platensis, mắt thường không thể nhìn thấy được. Qua kính hiển vi,
chúng có dạng xoắn như lò xo nên đôi khi còn được gọi là tảo xoắn.
Hình 2.2. Hình dạng cấu tạo của tảo Spirulina sp.
3
2.2 Tác động của một số yếu tố môi trường lên tảo Chlorella sp. và Spirulina sp.
2.2.1 Ánh sáng
Trong mô hình nước xanh cải tiến, kết hợp với cá rô phi, cường độ chiếu
sáng cho sự phát triển của Chlorella sp. khoảng 4000-30,000 lux (Nguyễn Thanh
Phương, 2003). Theo Lê Văn Cát và ctv. (2006) cường độ ánh sáng cần thiết để tảo
phát triển nằm trong khoảng 5- 20 µE/ (m2.s) tảo sẽ bị ức chế một phần khi cường
đọ ánh sáng đạt 200- 800 µE/ (m2.s) và hoàn toàn ngừng quang hợp khi cường độ
ánh sáng vượt 1400 µE/ (m2.s).
Về thực hành nuôi cấy Spirulina sp. cần ghi nhận vài thông số có liên quan
đến chế độ ánh sáng như: cường độ ánh sáng tối ưu = 25.000 – 30.000 lux, ở
khoảng này hoạt tính quang hợp cao nhất, cần điều chỉnh đạt được trong nuôi
cấy.(Lê Đình Lăng, 1999).
2.2.2 Nhiệt độ
Nhìn chung nhiệt độ tối ưu để nuôi tảo dao động trong khoảng 23 - 30oC tùy
theo loài (Trương Sĩ Kỳ, 2004). Nhiệt độ tối ưu cho tảo Chlorella sp. là 25 - 35oC
nhưng tảo có thể chịu đựng nhiệt độ 37oC (Liao et al., 1983, trích Nguyễn Huỳnh
Phương, 2013). Nhiệt độ dưới 10oC hoặc trên 37oC đều ảnh hưởng đến sự phát triển
của tảo và theo Trần Thị Thủy (2008) nhiệt độ tối ưu cho tảo Chlorella sp. phát
triển là 34oC. Theo Dương Trọng Tính (2013), nhiệt độ các nghiệm thức nuôi tảo
Chlorella sp. trong phòng thí nghiệm có xu hướng giảm dần qua các ngày có thể có
vật chất trong nước giảm.
Theo Vonshak và Tomaselli (2000) ở các loài Spirulina khác nhau thì nhiệt
độ sinh trưởng khác nhau, cũng theo nghiên cứu này có nhiều loài Spirulina thích
hợp sinh trưởng ở các nhiệt độ từ 24 - 42oC. Spirulina có khả năng phát triển ở nhiệt
độ khá cao trong khoảng 32 – 40oC.Nhiệt độ tốt nhất của chúng thường là ở 35oC
(Zarrouk, 1966).Ở nhiệt độ thấp hơn 25oC tảo phát triển chậm còn ở nhiệt độ trên
40oC tảo nhanh chóng chết sau 6 ngày.Nhiệt độ tối thiểu để chúng tồn tại là 18oC
(Orio Cifferi, 1985).
2.2.3 pH
Giới hạn pH cho sự phát triển của các loài tảo từ 7 - 9, nhưng thích hợp trong
khoảng từ 8.2 - 8.7.Nếu pH thay đổi lớn có thể làm cho tảo bị tàn lụi (Nguyễn
Thanh Phương, 2003).Theo Trần Thị Thủy (2008) pH thích hợp cho tảo Chlorella
sp.phát triển tốt nhất từ 8 - 9.
Theo Richmon (1986), tảo Spirulina thuộc nhóm tảo hấp thu chủ yếu HCO3-
cho quá trình quang hợp, nên phát triển mạnh ở môi trường pH cao và theonghiên
4
cứu của Ciferii (1983) là tảo Spirulina platensis phát triển mạnh ở hồ Rombou và
hồ Bodou có đặc điểm pH rất cao từ 10-10,4(trích Dương Thị Hoàng Oanh và
ctv.,2013)
2.2.4 Dinh dưỡng
Bên cạnh carbon, nitơ và phospho là hai nguồn dinh dưỡng quan trọng và
cần thiết cho quá trình phát triển của tảo và tỉ lệ N:P thường được đề nghị là 6:1
(Valeo,1981). Ngoài ra, còn có một số khoáng vi lượng và đa lượng cũng rất cần
cho sự phát triển của.
Đối với Chlorella sp. các dạng đạm thường được hấp thu là amonium, nitrat
và urea. Trong đó amonium cho kết quả tốt nhất (Iriarte,1991, được trích bởi
Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Trường hợp môi trường có amonium, nitrat và urea
thì Chlorella sp. sẽ sử dụng amonium trước tiên còn nitrat và urea sẽ được chuyển
hóa thành amonium trước khi kết hợp vào thành phần hữu cơ.Nitrit(NO2-) trong
nước có thể là do các nguồn ô nhiễm xâm nhập vào hoặc là hợp chất trung gian của
quá trình phân hủy sinh ra từ NH3 thành NO3- (Lê Văn Cát và ctv.,2006).
Theo Richmond (1986) mặc dù nitrate là nguồn đạm chủ yếu để tảo
Spirulina hấp thu cho quá trình sinh trưởng nhưng muối ammonium vẫn được sử
dụng trong môi trường nuôi với nồng độ < 100 mg/L. Các loại muối ammonium
nhìn chung ở nồng độ cao (>2,5 mol) có thể gây chết tế bào tảo (Gibor, 1956;
Mil’ko, 1962), còn ở nồng độ thấp, muối ammonium trở thành chất đệm cho môi
trường, nó kích thích tế bào tảo sinh trưởng tốt hơn so với muối nitrate (Baas-
Becking, 1930; Paasche, 1971)
2.3 Các công trình nghiên cứu tảo Chlorella và Spirulina
Một số thí nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra sự chuyển hóa Đạm (TN)
và phospho (TP) ra khỏi môi trường nước thải bằng tảo Chlorella như thí nghiệm
của Gozalez (1997, trích dẫn bởi Trần Sương Ngọc, 2003). Theo kết quả nghiên cứu
của Gozalez (1997) thì Chlorella vulgaris và Scenedesmus dimorphus hấp thu 95%
NH4+ và 50% TP trong nước thải. Tảo được nuôi trong các ống hình trụ và bình tam
giác, cho thấy giai đoạn đầu Scenedesmus có hiệu quả xử lý tốt hơn trong việc loại
bỏ dinh dưỡng nhưng thời kỳ cuối thí nghiệm thì tương tự nhau. Thí nghiệm cho
thấy có thể dùng tảo Chlorella này để xử lý nước thải trên các sông ở Colombia.
Theo kết quả nghiên cứu của Siranee and Pakpain (2007), thì khả năng loại
bỏ dinh dưỡng ra khỏi nước thải từ tảo Chlorella vulgaris, qua việc đo hàm lượng
TN và TP. Sự loại bỏ dinh dưỡng cao nhất ở nghiệm thức nuôi tự nhiên và lượng
TN và TP được loại bỏ khỏi môi trường nước lần lượt là 88% và 68%. Nguyễn Hân
5
Nhi (2012) nuôi tảo Chlorella trong phòng thí nghiêm đã xác định khả năng hấp thu
một lượng dinh dưỡng từ nước thải ao nuôi cá tra (tỷ lệ 100% nước thải) với hàm
lượng dinh dưỡng cuối thí nghiệm giảm với N-NO3- đạt hiệu suất 94.92%, P-PO43-
hiệu suất 87.31%, N-NH4+ đạt hiệu suất 37.78%..
Theo nghiên cứu của Võ Thị Kiều Thanh và ctv., 2012.Cho thấy sau 9 ngày
nuôi tảo Chlorella sp. bằng nước thải từ quá trình chăn nuôi lợn sau xử lý bằng
UASB, hàm lượng Nitơ tổng số giảm 87,4 - 90,18%, hàm lượng phospho tổng giảm
47,7 - 56,15%.
Theo nghiên cứu Dương Thị Hoàng Oanh và ctv (2011), kết quả là sau 15
ngày khi cho tảo Spirulina platensis vào các nguồn nước thải đều làm giảm hàm
lượng TAN (98,2% ở nghiệm thức nước thải cá tra, 98,1% ở nghiệm thức nước thải
biogas, 96,2% nghiệm thức nước thải sinh hoạt và 98,3% ở nghiệm thức đối chứng).
Ở nghiệm thức nước thải ao cá tra hàm lượng nitrate được loại bỏ ít hơn (66,6%) so
với nghiệm thức nước thải biogas (71,03%) và nghiệm thức nước thải sinh hoạt
(76,2%), Phospho trong nước thải ao cá tra được loại bỏ 98,4%
Nghiên cứu của Canizares và Dominguez (1993), nuôi Spirulina maxima ở
nước thải phân heo pha loãng 75% đã loại bỏ được 94% orthophosphate, loại bỏ từ
90% - 99,87% đạm N-NH3 và nghiên cứu của Promya (2000) trong 50% nước thải
biogas từ phân heo là 47,8%. (trích Dương Thị Hoàng Oanh và ctv, 2011)
2.4 Các yếu tố môi trường trong nước thải ao nuôi cá tra thâm canh
Nhiệt độ trung bình đầu vụ nuôi là 27,9oC, giữa vụ là 31,3oC và cuối vụ là
29,4oC (Lê Hồng Y,2011), và theo Nguyễn Thị Nhung (2011), (trích Lê Hồng Y,
2011) nhiệt độ trong ao nuôi cá tra dao động khoảng 25 - 30oC.
Hàm lượng chất hữu cơ lơ lững (OSS) chứa trong tổng vật chất lơ lững
(TSS) biến động từ 36.6% - 48.9% cho thấy các phần tử hữu cơ có nguồn gốc từ
thức ăn đã làm tổng vật chất hữu cơ lơ lững tăng lên (Trương Quốc Phú và Yang
Yi, 2003). Thức ăn thừa và phân cá làm cho hàm lượng chất dinh dưỡng và vật chất
hữu cơ lơ lững trong nước tăng, vì thế lượng tiêu hao sinh học, và ô nhiễm môi
trương tăng (Muir, 1992). Cá Tra nuôi ở mật độ cao nên sản phẩm thải và thức ăn
thừa có thể làm cho TAN rất cao, có thể lên đến 2.55 – 3.04 mg/L (Cao Văn Thích,
2008) và đạt đến 7.44 mg/L (Nguyễn Hữu Lộc, 2009).
Dương Long Nhật và ctv (2003), trong ao nuôi cá thâm canh DO dao động
ngày đêm lớn từ 1.12 – 7.87 ppm, tỷ lệ sống của cá Tra dao động từ 89 -95%. Theo
Lin et al., 2002, (trích bởi Lê Minh Long, 2011) hàm lượng DO trong nước ao nuôi
6
giảm dần là do sự tích lũy chất hữu cơ thông qua thức ăn dư thừa, phân cá và nhu
cầu oxy của cá theo thời gian.
Hàm lượng NO3- trong ao nuôi cá tra thâm canh biến từ 1.1 - 14 mg/L (Cao
Văn Thích, 2008) và từ 0.122 – 18 mg/L (Huỳnh Trường Giang và ctv., 2008).việc
nuôi cá tra thâm canh tại Cần Thơ có hàm lượng TN trong khoảng 2.86 mg/L khi
không thay nước trong ao. Do đó mức độ lắng đọng thức ăn thừa ở đáy ao cao làm
cho TN cao, hàm lượng N-NO3- nằm trong khoảng 5.14 – 6.54 mg/L và cao nhất ở
thời điểm thu hoạch là 19.5 mg/L, hàm lượng PO43- dao động trong khoảng 0.42 –
0.52 mg/L. Còn nước nuôi cá tra thâm canh ở An Giang vào mùa khô có hàm lượng
PO43- dao động trong khoảng 0.004 – 1.97 mg/L, hàm lượng N-NO3- dao động trong
khoảng 0.122 - 18 mg/L. Vào mùa mưa hàm lượng PO43- dao động trong khoảng
0.003 – 2.28 mg/L, hàm lượng N-NO3-dao động trong khoảng 0.194 – 8.74 mg/L
(Huỳnh Trường Giang và ctv., 2008).)
Nitơ và phospho là hai nguồn dinh dưỡng cần thiết cho quá trình phát triển
của tảo và tỷ lệ N/P thường được đề nghị là 6/1 (Valero và Abuin, 1981, trích từ
Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Theo Châu Minh Khôi (2012) tỷ lệ N/P hiện diện
trong nước ao nuôi cá tra thâm canh phù hợp với nhu cầu N/P của tảo, hàm lượng
dinh dưỡng trong nước thải phù hợp với sự phát triển của tảo.
7
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.1.1 Thời gian nghiên cứu
Đề tài bắt đầu thực hiện từ 07/2014 đến 12/2014
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu
Thí nghiệm được bố trí tại hộ gia đình Bà Nguyễn Thị Tư ở khu vực 3,
cồn Khương, phường Cái Khế, Thành phố Cần Thơ.
Phân tích mẫu được tiến hành tại phòng thí nghiệm chất lượng môi
trường, khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ.
3.2 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Hóa chất và phương tiện thí nghiệm
Hóa chất:
Phân tích NO3-: Acid H2SO4 đậm đặc, Natri salicylate, C4H4KNaO6.4H2O,
NaOH 10N.
Phân tích PO43-: Ammonium molybdate ((NH4)6C4H4O6.4H2O), Acid
ascorbic, H2SO4 5N, Potassium antinomyltartrate (K(SbO)C4H4O6.1/2H2O),
Phenolphtalein.
Phân tích NH4+:
Phân tích NO2: Dung dịch Sulfannilamide, Dung dịch N-(1-naphthyl)-
ethylendiaminedehydrochloride (NED), Dung dịch chuẩn NO2- 5ppm.
Dụng cụ:
- Máy sục khí, máy đo pH, máy đo DO, nhiệt kế.
- Dụng cụ phân tích chỉ tiêu NO3- ; NH4+ ; PO43-.
- Dụng cụ phân tích chỉ tiêu: NO2, COD
3.2.2 Nguồn nước thải
Được lấy bơm trực tiếp từ nước thải của ao cá tra, cá được 6 tháng tuổi và
nuôi hoàn toàn bằng thức ăn công nghiệp với diện tích ao: 9025m2.
3.2.3 Nguồn tảo giống
Nguồn tảo Chlorella sp. và Spirulia sp. từ khoa thủy sản, được phân lập và
nuôi giữ tại phòng thí nghiệm Tài Nguyên Môi trường thuộc Bộ môn Khoa học Môi
trường, khoa Môi Trường và Tài nguyên Thiên nhiên trường Đại học Cần Thơ.
8
Tảo giống: được bảo quản và nhân giống bằng phương pháp cấy chuyền
trong môi trường nhân tạo Walne và môi trường Zarrouk, được sục khí và chiếu
sáng 24/24 tảo thuần 100%. Tảo được nuôi trong bình thủy tinh với mật độ tảo đạt
được trong khoảng 250000 – 350000ct/l (Dương Trọng Tính, 2013) có thể bố trí thí
nghiệm.
3.2.4 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành trong ao đất có lót nylon với 0.8 m x 0.8 m x 0.6
m (hình 3.1). Bố trí thí nghiệm theo kiể hoàn toàn ngẩu nhiên với 6 nghiệm thức và
3 lần lặp lại.
0.2 m 0.2 m
0.6m
0.8 m
0.1 m 0.1 m
Hình 3.1 : Kích thước mỗi bể nuôi tảo ngoài trời
Thí nghiệm được bố trí ngoài trời, các nghiệm thức được bố trí với điều kiện
môi trường như nhau, để giảm tác động của điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến tảo
nên có thêm mái che bằng ni long trắng.
9
 Đối với Chlorella sp.: bố trí với 3 nghiệm thức
Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm Chlorella sp.
Nghiệm Bố trí Lặp
thức lại
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2
C1 Bể đối Cho 200 lít Cho 500 lít
3
chứng nước ao cá tra nước ao cá tra
C2
Cho 20 lít tảo giống Cho 50 lít tảo giống
Chlorella sp. với
Chlorella sp. Chlorella sp. 3
nước thải không
+ 180 lít nước ao cá tra + 450 lít nước ao cá tra
lọc
C3
Chlorella sp. với Cho 20 lít tảo giống Cho 50 lít tảo giống
nước Chlorella sp. + 180 lít Chlorella sp. 3
nước ao cá tra + 450 lít nước ao cá tra
thải lọc
 Tiến hành thí nghiệm: với nghiệm thức C2, C3 được bố trí theo tỉ lệ
10% tảo:90% nước ao cá tra
Thí nghiệm 1
Nghiệm thức C1.1 đối chứng: 200 lít nước từ ao cá Tra được bơm trực tiếp
không qua túi lọc.
Nghiệm thức C2.1 tảo giống Chlorella sp. với nước ao cá tra không lọc qua
túi lưới với: 10% tảo giống Chlorella sp. và 90% nước ao cá (tính theo thể tích) với
mật độ 4050000 cá thể/mL.
10
Hình 3.2 : Túi lọc nước ao cá tra
Nghiệm thức C3.1: có tảo với nước thải lọc qua túi lưới: 10% tảo giống
Chlorella sp. và thêm 90% lít nước ao cá tra (tính theo thể tích) với mật độ 3675000
cá thể/mL. Theo dõi trong 10 ngày.
Thí nhiệm 2:
Nghiệm thức C1.2: 500 lít nước từ ao cá Tra được bơm trực tiếp không qua
túi lọc.
Nghiệm thức C2.2: tảo giống Chlorella sp. với nước ao cá tra không lọc qua
túi lưới với: 10% tảo giống Chlorella sp. và 90% nước ao cá (tính theo thể tích với
tổng thể tích là 500 lít) với mật độ 4050000 cá thể/mL.
Nghiệm thức C3.2: có tảo với nước thải lọc qua túi lưới: 10% tảo giống
Chlorella sp. và thêm 90% lít nước ao cá tra (tính theo thể tích với tổng thể tích là
500 lít) với mật độ 3675000 cá thể/mL.
Ở thí nghiệm 2 theo dõi trong 10 ngày.
Chu kỳ thu mẫu
Thu mẫu nước để phân tích hóa học theo chu kỳ thu mẫu theo
bảng 3.2.
11