Khí độc NH3 trong ao nuôi tôm

Adv thuysan247
Trong nước, ammonia tồn tại dưới hai dạng ammonia tự do (NH3) và ion (NH4+) trong trạng thái cân bằng phụ thuộcvào pH và nhiệt độ

Trong nước, ammonia tồn tại dưới hai dạng ammonia tự do (NH3) và ion (NH4+) trong trạng thái cân bằng phụ thuộcvào pH và nhiệt độ

thuysan247.com

1. Nguồn gốc của TAN (Total ammonium nitrogen NH4+/NH3)

Nitơ (N) là một nhân tố quan trọng cho tất cả các sinh vật sống, là thành phần thiết yếu của axit deoxyribonucleic (DNA), axit ribonucleic (RNA) và protein. Nói cách khác, chỉ cần có sự sống là có tồn tại nitơ.

Bắt đầu của chu trình, nitơ trong nước tồn tại dưới 2 dạng là dạng phân cực NH4+ (không độc) và dạng không phân cực NH3 (có độc). Tổng nitơ (TN) trong nước gồm NH4+/NH3 (còn gọi là TAN), nitrit, nitrat và nitơ hữu cơ.

Hai dạng NH4+/NH3 có sự chuyển đổi động qua lại lẫn nhau tùy theo pH nước.

Cấu trúc phân tử của NH4+ và NH3. (Ảnh: http://www2.hawaii.edu)

TAN có trong nước từ các nguồn:

  • Nước kênh sông cấp vào ao.
  • Nước mưa.
  • Phân bón gây màu như NPK, DAP, Urê (đặt biệt là 1 phân tử phân Urê có thể tạo ra 2 phân tử NH4+).
  • Phân hủy chất hữu cơ trong nước (thức ăn thừa, xác tảo).
  • Chất thải của tôm (phân, nước tiểu). Theo nghiên cứu, có 25% đạm trong thức ăn tôm ăn vào chuyển thành cơ thịt, 75% còn lại bị thải ra môi trường.
  • Đặc điểm ăn mồi của tôm cũng làm một lượng lớn thức ăn hòa tan vào nước, từ đó làm gian tăng lượng TAN trong ao.

Trong nước mưa có chứa TAN

2. Chu trình chuyển hóa TAN trong nước

Khi lượng TAN trong nước tăng đến một mức nhất định, quá trình oxy hóa chuyển hóa TAN sang nitrit (NO2) sẽ xảy ra, làm giảm lượng TAN trong nước. Tương tự khi nitrit trong nước đạt đến một mức nhất định sẽ xảy ra quá trình oxy hóa chuyển hóa nitrit sang nitrat (NO3-).

Toàn bộ quá trình oxy hóa chuyển hòa TAN sang tới nitrate (NO3) gọi là quá trình nitrat hóa (nitrification).

Quá trình nitrat hóa xảy ra trong môi trường hiếu khí và được thực hiện bởi hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng. Nhóm vi khuẩn 1 (Nitrosomonas) oxy hóa NH4+ thành nitrit (NO2), sau đó nhóm vi khuẩn thứ 2 (Nitrobacter) chuyển nitrit sang nitrate (NO3-).

Axit được tạo ra trong suốt quá trình nitrat hóa có thể làm giảm pH nước, đồng thời quá trình nitrat hóa cũng bị ức chế trong điều kiện pH thấp nên nước nuôi cần phải có độ kiềm cao ổn định nhằm đảm bảo chu trình.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa:

  • Nhiệt độ: nhiệt độ thích hợp cho quá trình nitrat hóa là 25 – 300C.
  • pH: pH thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn oxy hóa nitơ Nitrosomonas là 7,8 – 8,0 và vi khuẩn Nitrobacter là 7,3 – 7,5
  • Oxy hòa tan: oxy trong nước đạt 80% bảo hòa là tốt nhất cho quá trình nitrat hóa. Nếu oxy hòa tan thấp hơn 2 mg/L, toàn bộ quá trình sẽ dừng lại.

3. Độc tính của TAN

Hai dạng NH4+/NH3 có mối quan hệ chuyển hóa qua lại với nhau. Tỉ lệ NH4+/NH3 trong nước tự động thay đổi theo pH. Dạng không phân cực NH3 có độc tính gấp 300 – 400 lần dạng phân cực NH4+. Tuy nhiên, trong khoảng pH nước thích hợp cho nuôi tôm, dạng không độc chiếm tỉ lệ cao hơn.

Tỉ lệ NH4+/NH3 theo pH nước

Cơ chế gây độc của NH3:

(i) Cá, tôm thải NH3 qua mang nhờ chênh lệch nồng độ trong cơ thể và ngoài môi trường. Khi NH3 trong nước cao sẽ ức chế sự bài tiết NH3 làm cho lượng NH3 trong máu cao.

(ii) Khi nồng độ NH3 trong nước cao hơn NH3 trong máu tôm thì NH3 từ nước sẽ khuếch tán ngược vào máu. Hàm lượng NH3 trong môi trường từ 0 – 5 mg/L, tôm sú tăng bài tiết NH3, ngược lại khi NH3 môi trường hơn 5 mg/L thì NH3 thấm ngược vào cơ thể trong 24 giờ sau khi tiếp xúc. Giả thuyết rằng khi NH3 khuếch tán từ nước vào máu, tương quan tỉ lệ NH3 – NH4+ sẽ được điều chỉnh, sau đó NH3 tiếp tục khuếch tán vào máu.

Từ (i) + (ii): NH3 trong máu cao làm tăng pH máu. pH máu tăng sẽ gây rối loạn các quá trình sinh lý tự nhiên của cơ thể như:

+ Ức chế vận chuyển oxy.

+ Rối loạn cân bằng áp suất thẩm thấu.

+ Ức chế thần kinh.

+ Thay đổi thành phần máu

(iii) Tôm cá có 3 con đường loại thải NH3 từ trao đổi chất gồm có: (1) khuếch tán NH3 từ máu ra nước; (2) kênh trao đổi Na+/NH4+; (3) chuyển sang dạng Urê. Khuếch tán NH3 từ máu vào nước là chủ yếu do nồng độ NH3 trong máu luôn cao hơn trong môi trường. Tuy nhiên, tôm sống trong môi trường có NH3 cao chủ yếu phải chuyển sản phẩm bài tiết từ NH3 sang Urê từ đó gây tiêu hao năng lượng.

Trong thí nghiệm ảnh hưởng của NH3 lên tôm P. japonicus, P. occidentalis, P. schmitti, P. semisulcatus và P. setiferus, nồng độ NH3 = 0,45 mg/L làm giảm sức tăng trưởng của tôm khoảng 50%.

Độc tính NH3 càng cao ở nhiệt độ thấp, oxy hòa tan thấp và pH thấp (dù ở pH thấp tỉ lệ NH3 không cao). Điều này là một trong những nguyên nhân làm cho tôm chết vào buổi sáng.

Nồng độ gây độc NH3:

Bảng LD50 96h của NH3 (mg/L) như sau (LD50 96h là liều lượng NH3 (mg/L) mà tôm cá thử nghiệm còn sống 50% sau 96 giờ):

Nồng độ NH3 an toàn cho tôm cá tiếp xúc trong thời gian dài bằng LD5096h của NH3 x 0,1 – 0,05. Ví dụ, nồng độ an toàn của NH3 trong nước cho phép tôm thẻ sống lâu dài là 0,102 – 0,295 mg/L.

Không có sự khác biệt nhiều trong liều lượng LC5096h giờ đối với các loài nước ngọt và nước mặn. Các mức LC50 khác nhau phần lớn do các điều kiện thí nghiệm khác nhau, đặc biệt là khác nhau về nhiệt độ, pH và độ mặn nước.

Nồng độ an toàn của NH3:

Nồng độ an toàn của NH3 trong nước cho phép tôm thẻ sống lâu dài là 0,102 – 0,295 mg/L.

Dưới áp suất không đổi là 1atm, để đạt mức NH3 = 0,1 mg/L thì lượng TAN (mg/L) theo nhiệt độ và độ mặn được tính như bảng sau (Wickins, 1976):

Ví dụ, để đạt mức NH3 = 0,1 mg/L ở 280C và độ mặn 24‰ thì lượng TAN trong nước phải là 26,1mg/L.

Tôm cá sớm tiếp xúc với nồng độ NH3 dưới mức gây chết ít bị ảnh hưởng bởi nồng độ NH3 cao sau đó so với tôm cá chưa tiếp xúc.

Tôm cá chỉ chết khi các yếu tố môi trường thay đổi đột ngột nhưng không chết nếu thay đổi từ từ. Nồng độ NH3 có xu hướng tăng dần theo thời gian nuôi giúp cho các loài nuôi thích nghi từ từ với mức NH3 cao.

Tính tỉ lệ NH3 và NH4 trong TAN:

Tỷ lệ NH3 tăng theo nhiệt độ nước và đặc biệt là pH tăng. Độ mặn làm giảm tỷ lệ NH3 khi ở một nhiệt độ và pH nhất định, nhưng hiệu quả không cao. Ví dụ, ở pH 8 và 25°C, tỉ lệ NH3 (%) trong TAN ở các độ mặn khác nhau như sau: nước ngọt là 4,90 %; độ mặn 5 ppt là 4,93 %; độ mặn 10 ppt là 4,78 %; độ mặn 15 ppt là 4,63%; độ mặn 20 ppt là 4,48%; độ mặn 25 ppt là 4,34 %; độ mặn 30 ppt là 4,20 %; độ mặn 35 ppt là 4,07 %.

Từ đó, ta có thể ước lượng hàm lượng NH3 (mg/L) trong nước khi đo được hàm lượng TAN theo bảng sau:

Ví dụ, ở pH 8,0 và nhiệt độ 280C, hàm lượng TAN đo được trong nước là 5,0 mg/L vậy lượng NH3 = 5 x 0,065 = 0,325 mg/L.

Nguồn: Theo Tổng hợp - nghetomtep.com
Vui lòng ghi rõ nguồn thuysan247.com khi sao chép bài viết này.
Liên hệ cung cấp thông tin và gửi tin bài cộng tác về email [email protected]
Nhấn nút "quan tâm" nếu bạn muốn nhận thông tin cập nhật từ chúng tôi trên Zalo.
CompactDry-VP

Bình luận bài viết