Đồ án Khảo sát hệ vi sinh vật kiểm soát NH3 trong nuôi tôm

ùc loaøi thuûy ñoäng vaät. Ñoàng vaø kim loaïi naëng Kim loaïi naëng theo ñònh nghóa ban ñaàu laø caùc kim loaïi coù khoái löôïng rieâng lôùn hôn 5 g/cm3, thöôøng laø caùc nguyeân toá nhö crom, nickel, ñoàng, chì, keõm, cadmi, thuyû ngaân. Caùc kim loaïi naøy coù tính ñoäc ñoái vôùi thuûy ñoäng vaät ôû möùc noàng ñoä khaù thaáp. Cô cheá gaây ñoäc cuûa ñoàng ñoái vôùi caù ñöôïc hieåu nhö sau : ion ñoàng (II) thaønh phaàn ñöôïc coi laø gaây ñoäc chuû yeáu seõ bò haáp phuï leân beà maët cuûa mang caù, taïi ñoù hoaëc khi thaâm nhaäp vaøo cô theå caù seõ gaây ra ñoäc tính. Cô cheá gaây ñoäc laø do aûnh höôûng tôùi chöùc naêng ñieàu hoøa aùp suaát thaåm thaáu cuûa mang caù. Söï coù maët cuûa ñoàng öùc cheá söï haáp thu tích cöïc ion natri (Na+) vaø clorua (Cl-) cuûa mang caù cuõng nhö taêng khaû naêng thaám cuûa maøng, töùc laø taêng cöôøng quaù trình maát thuï ñoäng caùc chaát ñieän ly töø cô theå. Khi ñoàng xaâm nhaäp vaøo cô theå, chuùng seõ lieân keát vôùi moät soá taâm protein cuûa enzyme daãn ñeán öùc cheá söï haáp thu tích cöïc caùc ion muoái. Ngoaøi ra, ñoàng coøn gaây ra caùc hieäu öùng khaùc nhau : laøm toån thöông maøng, taêng axit trong maùu. Taát caû caùc hieäu öùng treân ñeàu daãn ñeán suy giaûm khaû naêng trao ñoåi chaát cuûa thuûy ñoäng vaät. Chlor Chlor ñöôïc söû duïng ñeå khöû truøng cho nöôùc nuoâi troàng thuûy saûn hoaëc nöôùc öôm gioáng. Chlor duøng ñeå khöû truøng toàn taïi döôùi nhieàu daïng khaùc nhau : khí clo (Cl2), dung dòch javen (NaOCl), canxi hypoclorit (Ca(OCl)2), clo dioxit (ClO2) hoaëc moät soá daïng clo naèm trong caùc thaønh phaàn höõu cô. Taát caû caùc daïng chlor treân khi hoøa tan vaøo nöôùc ñeàu sinh ra saûn phaåm chlor hoaït ñoäng, daïng chlor coù hoùa trò +1 (khaùc vôùi chlor trong muoái aên NaCl coù hoùa trò -1) ví duï : Cl2 + H2O " HOCl + HCl NaOCl + H2O " HOCl + NaOH Ca(OCl)2 + 2H2O " 2HOCl + Ca(OH)2 HOCl laø axit hypocloro, moät axit yeáu coù pKA = 7,5 Cl trong goác OCl coù hoùa trò +1 vaø noù laø chaát oxy hoùa khaù maïnh vaø ñoàng thôøi laø chaát coù khaû naêng khöû truøng. Cô cheá khöû truøng cuûa chlor hoaït ñoäng laø noù thaám vaøo maøng teá baøo cuûa vi sinh vaät, oxy hoùa moät soá cô quan trong ñoù, huûy hoaïi chöùc naêng cuûa caùc cô quan vaø vi sinh vaät seõ cheá. Khi trong nöôùc coù maët ammonia thì seõ xaûy ra phaûn öùng taïo ra cloamin : NH3 + HOCl " NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl " NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl " NCl3 + H2O NH2Cl, NHCl2, NCl3, goïi laø monoclomin, dicloamin vaø tricloamin. Söï hình thaønh cloamin naøo phuï thuoäc vaøo tæ leä giöõa ammonia caø chlor. Khi tæ leä chlor vaø ammonia thaáp (4:1) thì saûn phaåm chuû yeáu laø monocloamin (NH2Cl), khi tæ leä naøy taêng leân thì xuaát hieän dicloamin hay tricloamin. Khi tæ leä chlor/ammonia ñaït giaù trò 7,6 (trong thöïc teá laø khoaûng 10) xaûy ra quaù trình oxy hoùa ammonia veà daïng khí N2. NH3 + 3HOCl " N2 + 3H+ +3Cl- + H2O Taát caû caùc daïng cloamin ñöôïc goïi laø chlor lieân keát, HOCl hay OCl- goïi laø chlor töï do. Tính naêng khöû truøng cuûa chlor lieân keát thaáp hôn so vôùi chlor töï do. Taùc haïi cuûa chlor ñoái vôùi caù laø chlor oxy hoùa teá baøo maøng cuûa caù. Quaù trình oxy hoùa gaây ra kích thích, phaù huûy vaø gaây toån thöông teá baøo mang caù, laøm taêng quaù trình tieát dòch nhaày, vieâm maøng, phình mang caù. Söï thay ñoåi caáu truùc mang caù seõ laøm giaûm khaû naêng hoâ haáp cuûa caù taêng maïnh. Caù coù theå cheát do giaûm oxy trong maùu. Khi tieáp xuùc vôùi caùc daïng cloamin, khaû naêng vaän chuyeån oxy cuûa maùu cuõng giaûm do thieáu oxy ôû vuøng mang caù. Caû chlor töï do vaø chlor lieân keát ñeàu laø ñoäc toá vôùi toâm caù. Chlor töï do vôùi noàng ñoä 0,028 ñeán 0,079 mg/l ñaõ laøm cheát haàu heát caùc loaïi caù. Lieàu gaây cheát LC50–24h ñoái vôùi caù mang xanh laø 0,021 mg/l (27oC). Ñoäc tính cuûa chlor töï do bieán ñoäng trong khoaûng roäng, phuï thuoäc vaøo daïng toàn taïi cuûa chlor, loaïi thuûy ñoäng vaät, thôøi gian tieáp xuùc, nhieät ñoä moâi tröôøng. Hôïp chaát cuûa Nitô Ammonium ( NH4+) vaø Ammonia (NH3) Trong ao hoà, ammonia xuaát hieän nhö moät saûn phaåm do söï bieán döôõng cuûa ñoäng vaät trong nöôùc cuõng nhö töø söï phaân huûy caùc chaát höõu cô vôùi taùc duïng cuûa vi khuaån. NH3 trong caùc ao hoà ñöôïc hình thaønh töø quaù trình phaân huûy bình thöôøng caùc protein, saûn phaåm baøi tieát cuûa ñoäng vaät hay töø phaân boùn voâ cô, höõu cô. (NH4)2CO + 2H2O " (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 " 2NH3 + CO2 + H2O NH3 laø khí ñoäc ñoái vôùi caùc loaøi thuûy haûi saûn, khi taïo thaønh seõ phaûn öùng vôùi nöôùc sinh ra ion NH4+ cho ñeán khi caân baèng ñöôïc thieát laäp. Toång haøm löôïng cuûa NH3 vaø NH4+ goïi laø toång ñaïm amon (Total Ammonium Nitrogen – TAN). Tæ leä cuûa NH3/TAN trong nöôùc phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø pH (baûng 2.8). Khi nhieät ñoä vaø pH trong nöôùc gia taêng thì haøm löôïng NH3 trong nöôùc seõ gia taêng vaø ngöôïc laïi. Baûng 2.8 : Tæ leä phaàn traêm cuûa NH3/TAN theo nhieät ñoä vaø pH pH Nhieät ñoä (oC) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,2 0,30 0,34 0,40 0,46 0,52 60,00 0,70 0,81 0,95 0,47 0,54 0,63 0,72 0,82 0,95 1,10 1,27 1,50 0,74 0,86 0,99 1,14 1,30 1,50 1,73 2,00 2,36 1,17 1,35 1,56 1,79 2,05 2,35 2,72 3,13 3,69 1,84 2,12 2,45 2,80 3,21 3,68 4,24 4,88 5,72 2,88 3,32 3,83 4,37 4,99 5,71 6,55 7,52 8,77 4,49 5,16 5,94 6,76 7,68 8,75 10,00 11,41 13,22 6,93 7,94 9,09 10,30 11,65 13,20 14,98 16,96 19,46 10,56 12,03 13,68 14,40 17,28 19,42 21,83 24,45 27,68 15,76 17,82 20,08 22,38 24,88 27,64 30,68 33,90 37,76 22,87 25,57 28,47 31,37 34,42 37,71 41,23 44,84 49,02 31,97 35,25 38,69 42,01 45,41 48,96 52,65 56,30 60,38 42,68 46,32 50,00 53,45 56,86 60,33 63,79 67,12 70,72 54,14 57,77 61,31 64,54 67,63 70,67 73,63 76,29 79,29 65,17 68,43 71,53 74,25 76,81 79,25 81,57 83,68 85,85 74,78 77,46 79,92 82,05 84,00 85,82 87,52 89,05 90,58 82,45 84,48 86,32 87,87 89,27 90,56 91,75 92,80 93,84 Khaû naêng chòu ñöïng NH3 cuûa caùc loaøi thuûy saûn phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá moâi tröôøng khaùc: NH3 trôû neân ñoäc hôn khi noàng ñoä oxy hoøa tan. Ví duï, loaïi toâm nhoû tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng coù noàng ñoä ammonium laø 1,6 mg/l thì 90% seõ cheát khi noàng ñoä oxy hoøa tan laø 2,3 mg/l, khi noàng ñoä oxy hoøa tan laø 5,7 mg/l thì chæ 33% bò cheát. Taùc haïi cuûa noàng ñoä oxy hoøa tan thaáp ñöôïc buø tröø laïi moät phaàn trong ao hoà nuoâi, vì khi noàng ñoä oxy hoøa tan thaáp laø luùc noàng ñoä CO2 cao, khi noàng ñoä CO2 cao thì pH giaûm, khi ñoù tæ leä NH3/TAN thaáp – töùc laø giaûm ñoäc tính ammoina. Taùc haïi cuûa ammonia cuõng ñöôïc haïn cheá khi thuûy ñoäng vaät soáng trong moâi tröôøng coù ñoä muoái toái öu vaø noàng ñoä Ca cao. Ñoä ñoäc cuûa NH3 ñoái vôùi moät soá loaøi giaùp xaùc cuõng ñaõ ñöôïc nghieân cöùu, ôû noàng ñoä 0,009 mg/l NH3 laøm giaûm söï sinh tröôûng cuûa toâm caøng xanh (Macrobrachium rosenbergii) oå noàng ñoä 0,45 mg/l laøm giaûm 50% söï sinh tröôûng cuûa caùc loaøi toâm he. Ngoaøi ra LC50 – 24h vaø LC50 – 96h cuûa NH3 ñoái vôùi toâm suù haäu aáu truøng (Penaeus monodon) laø 5,17 mg/l vaø 1,26 mg/l (Chin vaø Chen, 1987). Noàng ñoä an toaøn cho ao nuoâi laø 0,13 mg/l. do ñoù vieâc theo doõi haøm löôïng NH3 trong ao nuoâi thuûy saûn laø raát caàn thieát ñeå naâng cao naêng suaát nuoâi. NH4+ trong nöôùc raát caàn thieát cho söï phaùt trieån cuûa caùc vinh veät laøm thöùc aên töï nhieân nhöng neáu haøm löôïng NH4+ quaù cao seõ laøm cho thöïc vaät phuø du phaùt trieån quaù möùc khoâng coù lôïi cho toâm caù (thieáu oxy vaøo saùng sôùm, pH dao ñoäng…). Theo Boyd (1990) haøm löôïng NH4+ thích hôïp cho ao nuoâi thuûy saûn laø 0,2 –2 mg/l. Nitrite ( NO2-) Trong ao hoà, nitrite ñöôïc taïo thaønh töø quaù trình oxy hoùa ammonium vaø ammonia nhôø hoaït ñoäng cuûa nhoùm vi khuaån Nitrosomonas theo phaûn öùng sau : NH4+ + 3/2 O2 " NO2- + 2H+ + H2O +76kcal Trong ñieàu kieän khoâng coù oxy, nhieàu loaøi vi sinh vaät coù theå söû duïng nitrate hay moät daïng oxy hoùa khaùc cuûa nitrogen nhö moät chaát nhaän ñieän töû trong quaù trình hoâ haáp (thay vì oxy). Quaù trình dò döôõng naøy ñöôïc goïi laø khöû nitrate hay hoâ haáp nitrate, khi ñoù nitrate bò khöû thaønh nitrite, hyponitric, hydroxylamin, ammonia hay khí N2. 2HNO3 + H+ " HNO2 + H2O 2HNO2 + 4H+ " N2O2H2 + 2H2O N2O2H2 + NH+ " 2NH2OH 2NH2OH + 4H+ " 2NH3 + 2H2O N2O2H2 +2H+ " N2 + H2O N2O2H2 " N2O + H2O N2O + 2H+ " N2 + H2O Quùa trình naøy goïi laø phaûn öùng nitrate hoùa, caùc hôïp chaát trung gian trong quaù trình chuyeån hoùa thöôøng laø nhöõng daïng ñoäc neân khoâng coù lôïi cho caùc loaøi thuûy saûn. Khi haøm löôïng nitrite trong nöôùc cao, nitrite seõ keát hôïp vôùi hemoglobin taïo thaønh methemoglobin: Hb + NO2- " Met-Hb Trong phaûn öùng, Fe cuûa hemoglobin bò oxy hoùa töø Fe2+ thaønh Fe3+, keát quaû laø Fe khoâng theå keát hôïp vôùi oxy (nitrite laøm giaûm hoaït tính cuûa hemoglobin – goïi laø thieáu maùu). Maùu coù chöùa methemoglobin thöôøng coù maøu naâu neân goïi laø “beänh maùu naâu”. Ñoái vôùi caùc loaøi giaùp xaùc, maùu coù chöùa hemocyanin coù Cu trong thaønh phaàn caáu taïo thay vì Fe nhö ôû hemoglobin. Phaûn öùng giöõa nitrite vôùi hemocyanin chöa ñöôïc nghieân cöùu nhieàu nhöng ngöôøi ta cuõng xaùc ñònh raèng nitrite cuõng gaây ñoäc cho giaùp xaùc. Giaù trò LC50 – 96h cuûa nitrite ñoái vôùi caùc loaøi giaùp xaùc nöôùc ngoït töø 8,5 – 14,5 mg/l. Sinh tröôûng cuûa toâm caøng xanh giaûm ñaùng keå khi noàng ñoä nitrate laø 1,8 vaø 6,2 mg/l (Colt & Armstrong, 1979. Trích daãn bôûi Boyd, 1990). Ôû caùc thuûy vöïc nöôùc lôï coù haøm löôïng Ca2+ vaø Cl- coù khuynh höôùng laøm giaûm ñoäc tính cuûa nitrite (Crawford & Allen, 1977; Perron &Meade, 1977; Russo et al., 1981. Trích daãn bôûi Boyd, 1990). Giaù trò LC50 – 24h vaø 96h cuûa nitrite ñoái vôùi toâm suù vaø haäu aáu truøng toâm suù laø 204 mg/l vaø 45 mg/l (Chen vaø Chin, 1988). Noàng ñoä an toaøn cuûa nitrite ñoái vôùi haäu aáu truøng toâm suù laø 4,5 mg/l. Tuy nhieân noàng ñoä ammonia cao seõ laøm taêng tính ñoäc cuûa nitrite ñoái vôùi toâm suù. Schwedler et al. (1985) nhöõng nhaân toá sau coù aûnh höôûng ñeán ñoä ñoäc cuaû nitrite : haøm löôïng chloride, pH, haøm löôïng oxy hoøa tan, tình traïng dinh döôõng… Nitrate (NO3-) Nitrate (NO3-) laø hôïp chaát khaù thoâng duïng trong moâi tröôøng nöôùc töï nhieân cuõng nhö trong caùc ao hoà nuoâi thaû. Trong caùc nguoàn nöôùc nitrate laø saûn phaåm cuoái cuøng cuûa quaù trình oxy hoùa ammonia nhôø hoaït ñoäng cuûa moät soá vi khuaån hoùa töï döôõng nhö Nitrobacter (nöôùc ngoït) hay Nitrosoprina, Nitrosococcus (nöôùc lôï, maën) NO2- + ½O2 " NO3- + 24kcal Nitrate laø moät daïng ñaïm ñöôïc thöïc vaät haáp thuï deã nhaát, khoâng ñoäc ñoái vôùi caùc loaøi thuûy saûn. Haøm löôïng nitrate cao khoâng gaây ñoäc cho caù nhöng laøm cho thöïc vaät phuø du nôû hoa gaây nhöõng bieán ñoåi chaát löôïng nöôùc seõ khoâng coù lôïi cho toâm nuoâi. Yeáu toá do vi sinh vaät Laø nhöõng vi sinh vaät nhoû beù khoâng theå nhìn thaáy hoaëc khoù nhìn thaáy baèng maét thöôøng, coù theå ñöôïc chia ra thaønh 5 nhoùm nhö sau : nhoùm vi khuaån (bacteria), nhoùm baøo töû naám (fungi), nhoùm taûo – thöïc vaät phieâu sinh (algae), nhoùm phieâu sinh ñoäng vaät (zooplankton) vaø nhoùm cuoái laø virus. Nhoùm cuûa caùc sinh vaät nhoû beù naøy coù yù nghóa quan troïng ñoái vôùi heä sinh thaùi trong ao nuoâi ñoù laø nhoùm vi khuaån vaø vi taûo. Thöïc vaät phieâu sinh : laø sinh vaät söû duïng chaát höõu cô trong ao nuoâi laøm nuoâi laøm nguoàn thöùc aên. Ban ngaøy döôùi taùc duïng cuûa aùnh saùng maët trôøi, taûo caàn CO2 ñeå laøm nguyeân lieäu trong quaù trình quang hôïp, quaù trình naøy saûn xuaát ra oxy. Nhöng khi khoâng coù aùnh saùng hoaëc vaøo ban ñeâm, taûo caàn phaûi duøng oxy ñeå hoâ haáp. Do ñoù haøm löôïng oxy hoøa tan dao ñoäng lôùn : cao vaøo xeá tröa vaø thaáp khi gaàn saùng. Phieâu sinh naém vai troø neàn taûng cho heä thoáng thöïc phaåm trong nöôùc, giöõa naêng suaát toâm caù vaø phieâu sinh vaät coù moät söï lieân heä maät thieát. Maët nöôùc khoâng coù phieâu sinh vaät laø maët nöôùc cheát veà phöông dieän saûn xuaát. Tuy nhieân ao hoà nhieàu phieâu sinh quaù cuõng gaây nhieàu baát lôïi cho naêng suaát. Löôïng phieâu sinh vaät vaø loaïi phieâu sinh vaät seõ ñöôïc theå hieän bôûi ñoä ñuïc vaø maøu saéc cuûa nöôùc. Yeáu toá chính yeáu caàn thieát cho söï taêng tröôûng cuûa phieâu sinh vaät goàm : C, O2, H2, P, Ca, Cl2, S, Fe, Cu, Mg, Mn, Ca, Zn, Na, K, N, Bo, Co. P ñöôïc coi laø quan troïng hôn caû veà phöông dieän dinh döôõng cho toâm caù trong ao hoà vaø vieäc boùn phaân phospho seõ coù lôïi nhieàu cho phieâu sinh cuõng nhö toâm caù. CHÖÔNG 3 : TOÅNG QUAN VEÀ QUÙA TRÌNH CHUYEÅN HOÙA NH3 VAØ VI KHUAÅN KIEÅM SOAÙT NH3 TRONG NÖÔÙC NUOÂI TOÂM Quùa trình chuyeån hoùa NH3 trong nöôùc Chu trình nitô trong ao hoà Chu trình Nitô laø moät trong nhöõng moâ hình tuaàn hoaøn voâ hình maø quan troïng nhaát ñoái vôùi moâi tröôøng thuûy sinh. Toâm vaø caùc sinh vaät trong quaù trình sinh soáng thaûi ra NH3 maø neáu ôû noàng ñoä cao seõ gaây ñoäc. Chu trình Nitô chính laø giaûi phaùp maø trong ñoù caùc vi khuaån coù ích giuùp chuyeån hoùa caùc chaát ñoäc thaønh nhöõng chaát coù ích cho rong reâu vaø caùc loaøi thuûy saûn coù theå soáng ñöôïc. Quaù trình hoâ haáp. Quaù trình baøi tieát Thöïc vaät cheát Thöùc aên dö Thöïc vaät Amonia Nitrite Nitrate Vi khuaån kî khí Khí ñoäc Hình 3.1 : Chu trình nitô trong ao hoà nuoâi Quaù trình amon hoaù Laø quaù trình phaân huûy vaø chuyeån hoùa caùc hôïp chaát höõu cô phöùc taïp thaønh caùc chaát höõu cô ñôn giaûn (NH4+ hoaëc NH3) döôùi söï hieän dieän cuûa vi sinh vaät. Döôùi taùc duïng cuûa enzyme phaân huûy protein (protease) seõ phaân huûy protein thaønh caùc chaát ñôn giaûn hôn, caùc chaát naøy tieáu tuïc ñöôïc phaân giaûi thaønh acid amin nhôø taùc duïng cuûa enzyme peptidase ngoaïi baøo. Moät phaàn nhoû acid amin seõ ñöôïc vi sinh vaät söû duïng ñeå toång hôp thaønh protein cuûa chuùng, phaàn coøn laïi ñöôïc tieáp tuïc phaân giaûi taïo ra NH3, CO2, H2S (neáu caùc acid amin coù chöùa S) vaø caùc saûn phaåm trung gian khaùc. Haáp thuï amoniac trong buøn Buøn trong caùc ao hoà chuû yeáu laø caùc loaïi khoaùng seùt voâ cô vaø caùc loaïi muøn höõu cô. Khaû naêng haáp thuï ammonia cuûa buøn raát yeáu, tuy nhieân khaû naêng naøy coù theå haïn cheá söï ngaám xuoáng ñaát vaø ammonia ñöôïc hoaøn traû laïi vaøo nöôùc khi caùc haït buøn ñöôïc phaân taùn vaøo nöôùc. Tuy nhieân khaû naêng xöû lyù ammonia laïi khoâng ñaït hieäu quaû cao ñoái vôùi caùc ao hoà coù noàng ñoä ammonia cao. Quùa trình nitrate hoaù Döôùi taùc duïng cuûa moät soá vi sinh thì NH3 ñöôùc hình thaønh do quaù trình amon hoùa seõ ñöôïc tieáp tuïc chuyeån hoùa thaønh NO2- roài thaønh NO3-. Tröôùc heát NH3 ñöôïc chuyeån hoùa thaønh NO2- bôûi Nitrosomonas, sau ñoù Nitrobacter söû duïng men nitrite oxidase ñeå chuyeån hoùa NO2- thaønh NO3-. NO3- coù theå ñöôïc caùc caây thuûy sinh söû duïng nhö laø moät nguoàn dinh döôõng hoaëc coù theå ñöôïc chuyeån hoùa tieáp thaønh khí nitô (N2) qua hoaït ñoäng cuûa caùc vi khuaån yeám khí nhö Pseudomonas. Caùc quaù trình chuyeån hoùa NH3 ñeàu caàn coù söï tham gia cuûa oxy vaø ñoä kieàm cuûa nöôùc NH4+ + 3/2O2 " NO2 + 2H+ +H2O O2 + ½O2 " NO3 Quaù trình nitrate hoùa xaûy ra trong ñieàu kieän khi trong nöôùc coù ñaày ñuû oxy, luùc ñoù noàng ñoä nitrite khoâng vöôït quaù 0,5 mg/l, nhöng khi trong nöôùc thieáu oxy thì nitrite seõ toàn taïi nhieàu vaø gaây ñoäc cho toâm. Trong moät soá nghieân cöùu thì quaù trình nitrate hoùa trong cao ao hoà nuoâi thuûy saûn xaûy ra khoâng maïnh do vi sinh vaät phaùt trieån chaäm, khaû naêng nitrate hoùa khoaûng 25 – 50 g/m3 ngaøy. Quaù trình khöû nitrate Khöû nitrate laø quaù trình khöû nitô daïng hoùa trò döông (daïng oxit nitô NO3, NO2, NO, N2O) veà hoùa trò baèng 0 laø khí nitô. Quaù trình naøy coù söï tham gia cuûa chuûng vi khuaån dò döôõng. NO3- " NO2 " NO " N2O " N2 Ñeå quaù trình khöû xaûy ra thì trng moâi tröôøng caàn phaûi coù ít oxy vaø moät löôïng chaát höõu cô nhaát ñònh. Do ñoù quaù trình naøy thöôøng xaûy ra ôû lôùp buøn ôû ñaùy ao vaø phaûi coù ñieàu kieän toái öu nhö nhieät ñoä laø 25 – 35oC vaø pH = 6 – 8. Kieåm soaùt NH3 nhôø vi sinh vaät Vi sinh vaät kieåm soaùt NH3 Haàu heát caùc vi sinh vaät coù khaû naêng kieåm soùat NH3 chuû yeáu laø caùc vi khuaån tham gia vaøo quùa trình chuyeån hoùa hôïp chaát nitô. Cuï theå laø nhôø vaøo quaù trình nitrate hoùa, caùc vi khuaån seõ chuyeån hoùa NH3 thaønh daïng NO3- seõ laøm giaûm chaát ñoäc trong moâi tröôøng nöôùc. Quaù trình naøy goàm 2 giai ñoaïn ñöôïc thöïc hieän bôûi hai nhoùm vi khuaån noái tieáp nhau : Giai ñoaïn nitrite hoùa : chuyeån hoùa NH4+ thaønh nitrie (NO2-) bôûi nhoùm vi khuaån nitrite hoùa. Giai ñoaïn nitrate hoùa : chuyeån hoùa nitrite thaønh nitrate bôûi nhoùm vi khuaån nitrate hoùa. Hai nhoùm vi khuaån naøy coù moái quan heä maät thieát vôùi nhau. Chuùng phaân boá roäng raõi trong töï nhieân : moâi tröôøng ñaát, nöôùc. Moâi tröôøng thích hôïp cho caû 2 loaøi naøy laø coù pH > 6. Vi khuaån tham gia maïnh nhaát trong quaù trình nitrite hoùa laø vi khuaån töï döôõng hoùa naêng voâ cô vaø laø loaøi hieáu khí baét buoäc. Khi chuùng chuyeån hoùa ammonium thaønh nitrite seõ sinh ra naêng löôïng, naêng löôïng naøy seõ ñöôïc caùc vi khuaån nitrite söû duïng cho hoaït ñoäng soáng cuûa mình. Söï coù maët cuûa nhoùm vi khuaån nitrite hoùa giuùp loaïi boû ñöôïc ammonium trong nöôùc nuoâi toâm, laøm giaûm ñoä ñoäc cuûa nöôùc ñoái vôùi toâm. Trong töï nhieân vi khuaån nitrite hoùa raát nhieàu : Nitrosococcuseanus, Nitrosococcus halophila (thuoäc phaân lôùp - proteobacteria ), Nitrosomonas sp. vaø Nitrosopira sp. (thuoäc phaân lôùp - proteobacteria), Nitrosocystis, Nitrosolobus. Taát caû caùc vi sinh naøy ñeàu gioáng nhau veà maët sinh lyù, sinh hoùa nhöng khaùc nhau veà ñaëc ñieåm hình thaùi vaø caáu truùc teá baøo. Taát caû ñeàu thuoäc loaïi töï döôõng baét buoäc, khoâng coù khaû naêng soáng treân moâi tröôøng thaïch. Bôûi vaäy phaân laäp chuùng raát khoù, phaûi duøng silicagen thay cho thaïch. Nhöng chæ coù Nitrosomonas ñöôïc öùng duïng nhieàu nhaát trong giai ñoaïn nitrite hoùa. Ngoaøi Nitrosomonas coøn coù moät soá loaøi vi khuaån ñieån hình thuoäc nhoùm vi khuaån nitrite hoùa töï döôõng (baûng 3.1): Baûng 3.1 : Ñaëc ñieåm cuaû moät soá vi khuaån ñieån hình thuoäc nhoùm nitrite hoaù Loaøi vi khuaån Ñaëc ñieåm teá baøo Hình thöùc sinh saûn Hình thöùc chuyeån ñoäng to vaø pH cho sinh tröôûng Nôi soáng Nitrosomonas europaea Hình que 0,8 – 2,2 Phaân ñoâi Baèng ñôn mao 5 – 40OC pH = 5,8– 9,5 Ñaát, nöôùc ngoït, bieån Nitrosococcus oceanus Hình caàu 1,8 – 2,2 Phaân ñoâi Baèng ñôn mao 25 – 30OC pH = 7,5 – 8 Bieån Nitrosococcus nitrosus Hình caàu 1,8 – 2,2 Phaân ñoâi Khoâng di ñoäng 20 -30OC pH = 6,5 – 8 Ñaát Nitrosococcus mobillis Hình caàu 1,5 – 2,7 Phaân ñoâi Baèng ñôn mao hoaëc chuøm mao 15 – 30OC pH = 6,5 -8,2 Nöôùc lôï Nitrosospria briensis Hình xoaén 0,3 – 0,4 Phaân ñoâi Chuyeån ñoäng chu mao 20 – 30OC pH = 7 – 8 Ñaát Sau quaù trình nitrite hoùa thì ammoium ñöôïc chuyeån hoùa thaønh nitrite, caùc vi khuaån thuoäc nhoùm nitrate hoùa seõ thöïc hieän giai ñoaïn tieáp theo, chuyeån hoùa nitrite thaønh nitrate (laø saûn phaåm cuoái cuûa quaù trình nitrate hoùa). Caùc vi khuaån tham gia vaøo quaù trình nitrate hoùa laø vi khuaån töï döôõng hoùa naêng voâ cô, vi khuaån nitrate hoùa thöôøng gaëp (goàm coù 3 chi khaùc nhau) : Nitrobacter vinogradskii, Nitrobacter agilis ( thuoäc phaân lôùp - Proteobacteria) laø nhöõng tröïc khuaån thaúng, maûnh, ñoâi khi coù daïng hình caàu, khoâng di ñoäng vaø taïo thaønh nhöõng taäp ñoaøn khuaån keo, Nitrospina gracili, Nitrococcus mobilis ( thuoäc phaân lôùp – proteobacteria) teá baøo daïng caàu, coù tieân mao. Chi Nitrobacter ñöôïc öùng duïng nhieàu nhaát. Baûng 3.2 : Ñaëc ñieåm cuaû moät soá vi khuaån ñieån hình thuoäc nhoùm vi khuaån nitrate hoaù töï döôøng ( Bergey, 1994) Loaøi vi khuaån Ñaëc ñieåm teá baøo Hình thöùc sinh saûn Topt vaø pHopt cho sinh tröông Nôi soáng Nitrobacter vinogradskii Hình que 0,6 – 0,8 x 1 – 2 Ñôn mao Moïc choài 20 - 30OC pH = 7 – 8 Ñaát, nöôùc ngoït, bieån Nitrococcus mobilis Hình caàu 1,5 – 1,7 Ñôn mao Phaân ñoâi 20 – 30OC pH = 7 – 8 Bieån Nitrospira sp. Hình xoaén 0,6 – 0,8 x 1,2 – 2 Phaân ñoâi 20 – 30OC pH = 6,5 – 8 Bieån Caùc gioáng vi khuaån tham gia vaøo quaù trình nitrate hoùa ñöôïc goïi laø vi khuaån nitrate hoùa. Ngoaøi Nitrosomonas vaø Nitrobacter ñöôïc nghieân cöùu vaø söû duïng nhieàu nhaát thì coøn coù moät soá loaøi cuõng coù khaû naêng nitrate hoùa : Alcaligenes, Anthrobacter, Corynebacterium, Achromobacter, Pseudomonas… Vi khuaån Nitrosomonas Lòch söû phaùt hieän Vi khuaån Nitrsomonas laø loaïi vi khuaån oxy hoaù ammonium (Ammonium oxidizing bacteria - AOB). Chuùng ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình chuyeån hoaù ammonium thaønh nitrite trong ñieàu kieän hieáu khí. Ñaõ ñöôïc caùc nhaø khoa hoïc phaùt hieän vaø phaân vaøo lôùp – Proteobacteria (Woese vaø ctv - 1984, 1985 ; Head vaø ctv -1993 ; Teske vaø ctv – 1994; Utaker vaø ctv – 1995 ; Purkhold vaø ctv -2000). Phaân loaïi Veà maët phaân loaïi hoïc, caùc nhaø khoa hoïc ñaõ xeáp Nitrsomonas nhö sau : Giôùi : Bacteria Ngaønh : Proteobacteria Lôùp : – Proteobacteria Boä : Nitrosomonadales Hoï : Nitrosomonadaceae Gioáng : Nitrosomonas Trong quaù trình nghieân cöùu, ñeán nay caùc nhaø khoa hoïc ñaõ xaùc ñònh 10 loaøi cuûa Nitrosomonas bao goàm : N.europaea, N.eutropha, N.halophila, N.communis, N.marina, N.aestuarii, N.nitrosa, N.oligotropha, N.cryotolerans, N.ureae. a b Hình 3.2 : Vi khuaån Nitrosomonas europea khi quan saùt döôùi kính hieån vi quang hoïc (a) vaø kính hieån vi ñieän töû (b) Söï coù maët cuûa nhieàu loaøi ñaõ ñöôïc chæ ra baèng söï khaùc nhau giöõa nhöõng thí nghieäm di truyeàn DNA. Söï khaùc bieät ñaëc tröng giöõa caùc loaøi naøy laø löôïng G+C coù trong DNA, hình daïng vaø kích thöôùc cuûa teá baøo, söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát carboxyl vaø protein teá baøo. Ñaïi dieän cho söï khaùc bieät giöõa caùc loaøi cuûa Nitrosomonas ñöôïc laøm roõ qua söï khaùc nhau giöõa N.crytolerans vaø N.europaea (baûng 3.3 ) Baûng 3.3 : Söï khaùc nhau giöõa caùc loaøi cuûa gioáng Nitrosomonas Loaøi Ñaëc tröng N.crytolerans N.europaea Kich thöôùc () 1,2 – 2,2 x 2,0 - 4,0 0,8 – 1,1 x 1,0 – 1,7 Di ñoäng Khoâng Khoâng Söû duïng ure Coù Khoâng Löôïng muoái yeâu caàu NaCl 2% Khoâng Nhieät ñoä soáng thaáp nhaát -5oC +5oC Phaân boá Bieån Ñaát vaø nöôùc ngoït Ñaëc ñieåm hình thaùi Nitrosomonas laø vi khuaån Gram aâm, khoâng sinh noäi baøo töû, teá baøo nhoû beù hình caàu hay ovan, di ñoäng hoaëc khoâng di ñoäng, moät soá loaøi di ñoäng baèng tieân mao ôû ñaàu cöïc, ñöùng rieâng leû, thaønh ñoäi hay thaønh chuoãi. Chuùng phaân boá roäng raõi trong nöôùc, ñaát. Nitrosomonas laø vi khuaån kò aùnh saùng, thöôøng keát thaønh khoái goïi laø taäp ñoaøn khuaån keo (hình 3.3) Hình 3.3 : Vi khuaån Nitrosomonas Bieân nhieät ñoä phaùt trieån laø 5 – 30oC, thích hôïp trong khoaûng 20 – 30oC. Coù theå chòu ñöïng pH töø 5,8 – 8,5. Theo nghieân cöùu cuûa K. Vijaya Bhaskar (2005) nhiñeät ñoä toái öu chp söï taêng tröôûng cuûa vi khuaån Nitrosomonas laø 30oC. Tyû leä taêng tröôûng giaûm gaàn 50% taïi 20oC vaø 40oC (hình 3.4). Vi khuaån phaùt trieån maïnh ôû pH8. Taïi pH laø 4,6 vaø 10 tyû leä taêng tröôûng giaûm 50% (hình 3.5) Hình 3.4: Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân söï taêng tröôûng cuûa Nitrosomonas Hình 3.5 :Aûnh höôûng cuûa pH leân söï taêng tröôûng cuûa Nitrosomonas Caáu truùc teá baøo Nhöõng loaøi ôû bieån ñöôïc bao boïc theâm moät lôùp protein ôû ngoaøi, maøng teá baøo chaát beân trong . Löôïng G+ C chöùa trong DNA vaøo khoaûng 47,5 – 51%. Chæ coù moät soá loaøi coù theå söû duïng ñöôïc ure nhö nguoàn ammonium. Laø loaøi dinh döôõng hoaù naêng voâ cô baét buoäc, oxy hoaù NH4+ thaønh NO2-, duøng quaù trình coá ñònh CO2 ñeå ñaùp öùng nhu caàu veà naêng löông vaø nguoàn carbon voâ cô. Hôïp chaát cacbon coù theå ñoàng hoaù ôû moät giôøi haïn vaø coù theå gaây kích thích cho teá baøo töï döôõng phaùt trieån. Vi khuaån Nitrobacter Phaân loaïi Veà maët phaân loaïi hoïc , caùc nhaø khoa hoïc ñaõ xeáâp Nitrobacter nhö sau: Giôùi : Bacteria Ngaønh : Proteobacteria Lôùp : - Proteobacteria Boä : Rhizobiales Hoï : Bradyrhizobiaceae Gioáng : Nitrobacter Ñaëc ñieåm hình thaùi Nitrobacter coù daïng hình que, hình baàu duïc hay hình caàu. Laø nhöõng vi khuaån Gram aâm, raát nhoû beù, kích thöôùc khoaûng 0,5 – 0,8 x 1 -2 . Chuùng coù theå di ñoäng hoaëc khoâng di ñoäng (Nitrobacter winogradskyi), di ñoäng nhôø caùc tieân mao hoaëc tieâm mao (Nitrobacter agilis). Trong ñieàu kieän khoâng thuaän lôïi, Nitrobacter coù theå taïo thaønh taäp ñoaøn khuaån keo. Caùc vi khuaån naøy khoâng sinh baøo töû, treân baûn silicagel hoaëc treân thaïch (chöùa nitrite) taïo thaønh nhöõng khuaån laïc maøu vaøng trong suoát vaø nhoû beù (ñöôøng kính khoaûng 0,2mm) chung quanh khuaån laïc coù voøng phaân giaûi. a b Hình 3.6: Teá baøo vi khuaån Nitrobacter winogradskyi quan saùt döôùi kính hieån vi quang hoïc(a) vaø kính hieån vi ñieän töû (b) Moâi tröôøng soáng Vi khuaån Nitrobacter phaân boá roäng raõi trong moâi tröôøng ñaát, nöôùc ngoït, nöôùc lôï, nöôùc bieån. Nhieät ñoä thích hôïp cho söï taêng tröôûng 25 – 30oC. ÔÛ 4oC thì ngöøng hoaït ñoäng vaø khi nhieät ñoä ôû 0oC vaø 49oC thì chuùng seõ cheát. pH cho hoaït ñoäng cuûa vi khuaån Nitrobacter laø 7,5 - 8,5. Cuõng theo nghieân cöùu cuûa K. Vijaya Bhaskar (2005), aûnh höôûng nhieät ñoä vaø pH leân söï taêng tröôûng cuûa Nitrobacter cuõng gioáng nhö Nitrosomonas. Nhieät ñoä toái öu cho söï taêng tröôûng cuûa vi khuaån Nitrobacter laø 30oC. Tyû leä taêng tröôûng giaûm gaàn 50% taïi 20oC vaø 40oC (hình 3.7). vi khuaån phaùt trieån maïnh ôû pH 8. Taïi pH laø 4,6 vaø 19 tyû leä taêng tröôûng giaûm gaàn 50% (hình 3.8). Hình 3.7 : Aûnh höôûng cuaû nhieät ñoä leân söï taêng tröôûng cuûa Nitrobacter Hình 3.8 : Aûnh höôûng cuaû pH leân söï taêng tröôûng cuûa Nitrobacter Cô cheá cuûa quaù trình kieåm soaùt ÔÛ giai ñoaïn nitrite hoaù, caùc vi khuaån thuoäc nhoùm nitrite söû duïng enzyme amonimonooxygenase (AMO) ñeå oxy hoaù NH3 thaønh NH2OH (hydroxylamin) vaø H2O, sau ñoù Nitrosomonas seõ oxy hoùa NH2OH thaønh NO2 nhôø vaøo enzyme hydroxylamin oxydoreductase (HAO). Hai enzym naøy laø 2 enzyme chính trong giai ñoaïn naøy vaø cô cheá chung cuûa caû quaù trình oxy hoaù ammonia ñöôïc moâ taû ôû hình 3.9 : ATPaza ADP + P1 H+ ATP 2e - 2e - Maøng AMO cyt aa3 cytc Q NH2OH + H2O NH3 + O2 + 2H+ H2O 0.5 O2 + 4H+ NH2OH HNO2 HAO cytc 4e- 2e - 2e - H+ Hình 3.9 : Cô cheá oxy hoaù amoni trong vi khuaån Nitrosomonas Ñaàu tieân ammonia bò oxy hoaù thaønh NH2OH nhôø enzyme AMO. NH3 + O2 + 2e - + 2H+ " NH2OH + H2O (1) Ñeå thöïc hieän ñöôïc phaûn öùng naøy thi caàn phaûi cung caáp 2e vaø 2 proton. Nguoàn electron ñöôïc laáy töø söï oxy hoaù NH2OH trong phaûn öùng (2) nhôø vaøo enzyme HAO . NH2OH + 0,5 O2 + H2O " HNO2 + 4H+ + 4e- (2) Oxi hoaù hydroxylamine seõ taïo ra 4 ñieän töû, trong ñoù hai electron seõ ñöôïc cung caáp ñeå thöïc hieän phaûn öùng (1). Hai electron coøn laïi seõ theo chuoãi electron treân maøng sinh chaát keát hôïp vôùi O2 taïo thaønh moät phaân töû H2O (3), ñoàng thôøi cuõng hoaït hoùa bôm proton ñeå hình thaønh neân theá ñieän hoaù. Theá ñieän hoùa naøy laø nguoàn naêng löôïng duy nhaát hoaït hoaù ATP sisteaza ñeå saûn sinh ATP (naêng löôïng cho caùc hoaït ñoäng cuaû teá baøo). 0.5 O2 + 2H+ + 2e- " H2O (3) Toång hôïp taát caû caùc phaûn öùng treân, ta coù phöông trình chung cho toaøn boä quaù trình oxy hoaù ammonium (4). NH4+ + 0.5 O2 " NO2- + 2H+ + H2O (4) Sau khi oxy ammonia thaønh nitrite thì vi khuaån thuoäc nhoùm nitrate hoaù seõ thöïc hieän giai ñoaïn tieáp theo laø oxy hoaù nitrite thaønh nitrate. Chuùng söû enzyme nitritoxydase (NO) vaø enzyme cytochromoxydase xuùc taùc ñeå thöïc hieän phaûn öùng(5). NO2- + 0.5 O2 " NO3- + 2H+ + 2e- (5) Trong quaù trình nitrate hoaù, nguyeân töû oxy duøng ñeå oxy hoaù NO2- ñöôïc laáy töø OH- chöù khoâng phaûi töø O2. Hai electron sinh ra seõ di vaøo chuoãi chuyeån electron vaø keát hôïp vôùi O2 taïo thaønh nöôùc trong nguyeân sinh chaát (hình 3.10). NO cyt aa3 cytc NO2- NO3- + 2H+ + H2O H2O 0,5 O2 H+ H2O ATP ADP + P1 ATPaza 2e- 2OH- + 2H+ Hình 3.10 : Söï oxy hoaù nitrit thaønh nitrat nhôø caùc vi khuaån nitrate hoaù Phöông trình phaûn öùng (4) vaø (5) seõ taïo ra naêng löôïng. Theo Painter (1970), naêng löôïng taïo ra töø quaù trình oxy hoaù ammonium khoaûng 66 – 84 kcal/mole ammonium vaø töø oxy hoùa nitrite khoaûng 17,5 kcal/mole nitrite. Nitrosomanas vaø Nitrobacter söû duïng raát ít naêng löôïng naøy cho quaù trình sinh toång hôïp vaät chaát trong teá baøo vi khuaån vaø duy trì söï soáng. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình kieåm soaùt NH3 trong nöôùc Noàng ñoä oxy hoaø tan (DO) Toàn taïi oxy hoaø tan trong nöôùc laø moät trong nhöõng yeâu caàu baét buoäc cho söï trieån cuaû Nitrosomonas vaø Nitrobacter. Tuy nhieân , trong moät khoaûng thôøi gian daøi thieáu khí, caùc vi khuaån naøy khoâng bò cheát. Nhìn chung caùc vi khuaån oxy hoaù nitrite (Nitrite oxidizing bacteria - NOB) thöôøng nhaïy caûm hôn vôùi noàng ñoä DO thaáp hôn laø vi khuaån oxy hoaù (AOB). Aûnh höôûng DO leân quaù trình nitrate hoaù khaùc nhau ñöôïc baùo caùo töø caùc nghieân cöùu khaùc nhau. Theo Downing vaø Scragg ( 1958) cho thaáy: noàng ñoä DO caàn thieát cho quaù trình xaûy ra ít nhaát 0,3 mg/l. Schoberl vaø Angel nghieân cöùu trong phoøng thí nghieäm ( 1964): toác ñoä nitrate hoaù ñoái vôùi Nitrosomonas khoâng phuï thuoäc vaøo DO ( neáu noàng ñoä DO treân 1mg/l) vaø ñoái vôùi Nitrobacter thì noàng ñoä DO > 2 mg/l. Boon vaø Laudeluot (1962) nghieân cöùu toác ñoä sinh tröôûng cuûa Nitrobacter winogradki ôû noàng ñoä DO laø 1 mg/l vaø noàng ñoä DO baõo hoaø (ôû nhieät ñoä 25oC) cho thaáy toác ñoä sinh tröôûng ôû noàng ñoä DO = 1mg/l thì thaáp hôn ôû noàng ñoä DO baõo hoaø. Nhieät ñoä Nhieät ñoä coù aûnh höôûng maïnh ñeán söï taêng tröôûng cuaû vi khuaån nitrate .Toác ñoä phaùt trieån cuûa vi khuaån nitrate taêng khi nhieät ñoä ñaït tôùi 35oC. Khoaûng nhieät ñoä thích hôïp cho loaøi naøy phaùt trieån ñöôïc naèm trong khoaûng töø 5oC ñeán 50oC . Ñoâi khi taïi nhieät ñoä 50oC caùc chuûng naøy vaãn coù khaû naêng phaùt trieån toát . Tuy nhieân treân thöïc teá yeáu toá nhieät ñoä khoâng ñöôïc xem laø yeáu toá ñieàu khieån quaù trình do tính kinh teá . pH dung dòch Haàu heát caùc vi khuaån nitrate hoaù coù giaù trò pH dao ñoäng trong khoaûng 7,5-8, coù khaû naêng phaùt trieån ñöôïc trong daûi pH roäng hôn. Naêm 1983, Barnes vaø Bliss ñaõ chæ ra raèng pH toái öu cho quaù trình nitrate hoaù laø 7,5 -8,5 . Taïi giaù trò pH nhoû hôn 6,0 hoaëc pH lôùn hôn 10 thì vi sinh vaät seõ chaäm phaùt trieån vaø quùa trình nitrate hoaù xaûy ra chaäm. Taïi pH nhoû hôn hoaëc baèng 6 thì quaù trình nitrate hoaù khoâng dieãn ra. Caùc vi khaån nitrate khaùc nhau coù giaù trò pH toái öu khaùc nhau. Ví duï nhö laø hoaït ñoäng cuûa Nitrosomonas coù khuynh höôùng giaûm trong daûi pH töø 6,7 – 9,2; trong khi ñoù thì hoaït ñoäng cuûa Nitrobacter toát nhaát trong khoaûng pH töø 8,0 – 9,2. Söï thích nghi cuûa vi khuaån nitrate hoaù ñoái vôùi giaù trò pH quaù cao hoaëc quaù thaáp ñoøi hoûi phaûi coù moät khoaûng thôøi gian daøi. Aûnh höôûng cuûa kim loaïi naëng Nitrosomonas vaø Nitrobacter ñeàu raát nhaïy caûm vôùi moät soá hôïp chaát ñoäc, tuy nhieân möùc ñoä nhaïy caûm vôùi ñoäc toá cuûa Nitrosomonas cao hôn so vôùi Nitrobacter. Nhöõng hôïp chaát coù tính ñoäc maïnh nhaùt ñoái vôùi vi khuaån nitrate bao goàm : xyanua, thioure, phenol, anilin vaø caùc kim loaïi naëng( baïc , thuyû ngaân, niken, crom, ñoøng vaø keõm) . Caùc kim loaïi naêng seõ öùc cheá hoaït ñoïng cuûa sinh vaät, khi teá baøo tieáp xuùc vôùi 1μM CdCl2, 6 μM HgCl2, 8 μM CuCl2 thì möùc oxy hoaù ammonium giaûm xuoáng 90%. Skinner vaø Walker (1961) cho thaáy caùc kim loaïi naëng vôùi noàng ñoä gaây ñoäc cho loaøi Nitrosomonas ñöôïc tæm thaáy nhö : Niekel = 0.25 mg/l, Crom = 0.25 mg/l, Cu = 0.1 – 0.5 mg/l . Beckman et.al (1972) cho thaáy 100% loaøi Nitrosomonas bò öùc cheá ñoái vôùi noâng ñoä Ni vaø Zn laø 3mg/l. Loveless vaø Painter (1968) cho thaáy loaøi Nitrosomonas bò öùc cheá hoaøn toaøn vôùi noàng ñoä Cu laø 0,1 mg/l. Painter ( 1970) cho thaáy caùc taùc nhaân öùc cheá nhö Thioure, Allyl-thioure, salicyladotime vaø histidine gaây ñoäc cho loaøi Nitrosomonas. Pepton laøm giaûm toác ñoä sinh tröôûng cuûa loaøi Nitrosomonas giaûm 25% ôû noàng ñoä 1mg/l vaø giaûm 60% ôû noàng ñoä 10 mg/l. Noàng ñoä ammonium vaø nitrite Turk vaø Mavinic (1986) cho thaáy noàng ñoä khí ammonium hoaø tan trong khoaûng töø 0 – 1 mg/l thì söï oxy hoaù nitrite bò öùc cheá, quaù trình oxy hoaù ammonium bò öùc cheá khi noàng ñoä khí ammonium töï 5 – 20 mg/l . Ford et.al (1980) cho thaáy quaù trình oxy hoaù nitrite bò öùc cheá khi noàng ñoä ammonium töø 10 – 150 mg/l. Beccarrìnhi et.el (1979) cho thaáy söï oxy hoaù ammonium thaønh nitrite ít nhaïy caûm hôn söï oxy hoaù nitrite thaønh nitrate ôû pH thaáp. Sö öùc cheá quaù trình oxy hoaù nitrite thaønh nitrate ôû pH thaáp laø do söï hieän dieän cuûa acid nitrous ( HNO2) töï do ( FNA : Free Nitrous Acid ). Anthonisen et.al (1976) cho thaáy noàng ñoä FNA töø 0,2 – 2,8 mg/l seõ öùc cheá loaøi Nitrobacter. Baûng 3.4 : Noàng ñoä NH4+ vaø NO3- öùc cheá Nitrobacter theo pH ôû nhieät ñoä 20oC pH N-NH4 (mg/l) N-NO3 (mg/l) 0,6 6,5 7,0 7,5 8,0 210 – 2100 70 – 700 20 – 210 7 – 70 2 – 20 30 – 330 88 – 1050 260 – 332 Quy trình phaân laäp vaø ñònh danh vi khuaån kieåm soaùt NH3 (Lako, 2005) Phöông phaùp Moâi tröôøng söû duïng Moâi tröôøng agar LB (Luria-Bertani Media) Tryptone : 10 g/l Cao naám men : 5 g/l NaCl : 10 g/l Agar : 10g /l Ñieàu chænh pH=7 baèng NaOH 5N, cho nöôùc caát ñeán theå tích baèng 1L. Moâi tröôøng SOB Tryptone : 20 g/l Cao naám men : 5 g/l NaCl : 5 /l KCl (250mM) : 10 ml Ñieàu chænh pH baèng 7 tröôùc khi haáp khöû truøng. Moâi tröôøng ñöôïc giöõ laïnh ôû -50oC vaø theâm 5 ml MgCl2 5M ñaõ ñöôïc loïc khöû truøng. Moâi tröôøng SOC Tryptone : 20 g/l Cao naám men : 5 g/l NaCl : 5 g/l KCl (250mM) :10 ml Ñieàu chænh pH=7 tröôùc khi haáp tröû truøng, moâi tröôøng ñöôïc giöõ laïnh ôû -50oC vaø theâm 5 ml MgCl2 2M vaø 20 ml glucose 1M ñaõ ñöôïc loïc khöû truøng. Moâi tröôøng phaùt trieån vi khuaån oxy hoùa ammonium Phaàn 1 : (NH4)2SO4 (50mM) : 6,6 g/l KH2PO4 (50mM) : 0,41 g/l MgSO4 (1M) : 0,75 ml CaCl2 (1M) : 0,2 ml FeSO4 (30mM) : 0,15 ml EDTA (50mM) : 0,15 ml CuSO4 (50mM) : 0,01 ml Hoøa tan trong 900 ml nöôùc caát 2 laàn vaø haáp khöû truøng ôû 121oC. Phaàn 2 : (500 ml) KH3PO4 : 27,22 g NaH2PO4 : 2,4 g Hoøa tan trong 500 ml nöôùc caát, ñeàu chænh pH =8 baèng NaOH 1N. Laáy 100 ml haáp khöû truøng ôû 121oC. Phaàn 3 : 5% (w/v) NaCO3 (khan) hoøa tan trong 500 ml nöôùc caát vaø loïc khöû truøng baèng boä loïc maøng cellulose acetate coù kích thöôùc loã 0,22 Hai nhoùm vi khuaån naøy coù moái quan heä maät thieát vôùi nhau. Chuùng phaân boá roäng raõi trong töï nhieân : moâi tröôøng ñaát, nöôùc. Moâi tröôøng thích hôïp cho caû 2 loaøi naøy laø coù pH > 6. Phaùt trieån vi khuaån 100 ml phaàn 2 (1X) ñöôïc boå sung vaøo 900 ml phaàn 1 (1X), boå sung 8 ml phaàn 3. Cuoái cuøng boå sung 10 ml moâi tröôøng cuõ (ñaõ ñöôïc uû trong 3 ngaøy) vaøo moâi tröôøng môùi vaø tieáp tuïc uû laéc (100 – 150 voøng/phuùt) ôû 30oC trong 4–5 ngaøy Chuûng vi khuaån Caùc moâi tröôøng tinh khieát cuûa Nitrosomonas europaea ATCC 19718 söû duïng ñöôïc dung caáp bôûi Hommes Cardley, ñaïi hoïc bang Oregon, USA. Caùc chuûng naøy phaùt trieån trong toái ôû 30oC trong 3 ngaøy trong moâi tröôøng coù boå sung (NH4)2SO4 nhö laø moät nguoàn nhö N. Moâi tröôøng laáy maãu Maãu ñaát ñöôïc thu thaäp töø khu döï tröõ sinh queån Kogelberg, Taây Cape, Nam Phi. Caùc thoâng soá veà loaïi ñaát, pH vaø nhieät ñoä ñöôïc ño taïi thôøi ñieåm laáy maãu. Ba loaøi caây troàng thuoäc hoï Proteaceae (Leucadendron xanthoconus, Leucospermum vaø Leucadendron microcephalum) duøng ñeå so saùnh söï ña daïng vi khuaån oxy hoùa ammonia trong ñaát. Ñaát khoâng coù thöïc vaät ñöôïc söû duïng laøm ñoái chöùng. Loõi ñaát ñöôïc khöû truøng (ñöôøng kính 2 cm, ñoä saâu 6 cm) ñöôïc laáy ngaãu nhieân töø moät dieän tích khoaûng 800m2. Maãu ñaát ñöôïc löu tröõ laïnh ñoâng ôû 80oC cho ñeán khi taùch chieát DNA. Ño noàng ñoä ammonia Noàng ñoä ammonia ñöôïc ño baèng dòch chieát cuûa caùc maãu ñaát vôùi KCl 1M (1g ñaát : 10 ml KCl) vaø laéc 200 voøng/phuùt trong 1 giôø ôû 4oC, ly taâm trong 10 phuùt ôû 4oC vaø loïc baèng maøng loïc cellulose acetate vôùi kích thöôùc loã 0,22 μm. Maãu ñöôïc baûo quaûn ôû -20oC tröôùc khi ñem phaân tích so maøu traéc quang (Kendeler vaø Greber, 1988). Moâi tröôøng I : Na-calicylate (8,5g/100ml) : Na-nitroprusside (0,06g/100ml) ñöôïc boå sung vaøo caùc maãu ñaát 1:1 (v/v) vaø vortex nheï trong vaøi giaây. Sau ñoù boå sung moâi tröôøng II : Na-dichloroisocynurate (1g/l) vaø pha loaõng vôùi 300mM NaOH theo tyû leä(1:3). Maãu ñöôïc uû ít nhaát 30 ngaøy trong toái. Ño haáp thuï ôû 690 nm. Taùch chieát DNA töø caùc maãu ñaát Taùch chieát DNA ñöôïc thöïc hieän theo phöông phaùp ñöôïc moâ taû bôûi Miller et al. (1999). Cho khoaûng 0,5g moãi maãu ñaát vaøo tube 2 ml coù chöùa saün 0,5g caùt thaïch anh voâ truøng. Cho 300 μl dung dòch ñeäm sodium phosphate (pH 8) vaø SDS (10% w/v sodium dodeyclsulphate, 100 mM NaCl, 500 mM Tris-HCl, pH 8) vaøo tube vaø xoaùy troän nheï, cho tieáp 300 μl chloroform : isomyl alcolhol. Hoãn hôïp ñöôïc vortex maïnh (Chiltren MT19), ly taâm 15000 voøng/ 5 phuùt vaø dòch noåi ñöôïc chuyeån qua tube môùi. Amoni acetate theâm vaøo ôû noàng ñoä 2,5 M (5/9 khoái löôïng). Laéc ñeàu hoãn hôïp ñeå ñaûm baûo caùc chaát ñöôïc troän ñeàu, ly taâm 15000 voøng/ 10 phuùt. Dòch noåi ñöôïc chuyeån qua tube môùi. Ñeå keát tuûa DNA, theâm 0,6 theå tích isopropanol vaøo troän ñeàu vaø uû ôû buoàng nhieät trong 15 phuùt, sau ñoù ly taâm 15000 voøng/10 phuùt, thu caën vaø röõa saïch caën vôùi 1ml EtOH 70% (laïnh). Sau ñoù ly taâm laàn nöõa 150000 voøng/10 phuùt vaø DNA ñöôïc cho 100 μl TE. Caùc maåu gen DNA thoâ ñöôïc cho vaøo caùc gieáng treân gel agarose, ñem ñeän di. Sau khi ñieän di, caùc ñoaïn gen DNA ñöôïc laáy ra khoûi gel vaø ñöôïc tinh saïch baèng boä kit tinh saïch (Qiagen). Caùc gen DNA tinh saïch ñöôïc taùch röõa vôùi dung dòch ñeäm TE vaø ñöôïc ñònh löôïng baèng maùy ño quang phoå ôû 260nm. Tinh saïch DNA (söû duïng caùc coät Polyvinylpolypyrrolidone -PVPP) Phöông phaùp tinh saïch DNA ñöôïc moâ taû bôûi Berthelet et al. (1996). Phaàn dòch noåi treân beà maët (50 – 150 μl) ñöôïc tinh saïch laàn nöõa baèng caùch ly taâm 2000 voøng/2 phuùt qua caùc coät. Caùc coät naøy ñöôïc cho khoaûng 200 μl acid ñeå röõa PVPP, sau ñoù ñöôïc caân baèng pH trong 20mM dung dich ñeäm potassium phosphate, tieáp tuïc röõa laàn 2 vôùi 150 μl TE (pH 8) vaø ly taâm laàn 2 (2000 voøng/2 phuùt). Caùc coät ñöôïc saáy khoâ baèng caùch ly taâm 3000 voøng/10 phuùt, sau ñoù ñöôïc ñaët trong eppendorf môùi 1,5 ml. Sau ñoù, 100 μl DNA ñöôïc cho vaøo coät vaø uû trong 1 phuùt ôû nhieät ñoä phoøng, tieáp theo laø taùch röõa baèng ly taâm laàn 1 (3000 voøng/5 phuùt), laàn 2 (5000 voøng/10 phuùt) trong dung dòch ñeäm TE (pH 8). Noàng ñoä caùc chaát taùch chieát DNA xaùc ñònh trong baûng 3.5. Baûng 3.5 : Dung dòch ñeäm söû duïng trong taùch chieát DNA Dug dòch ñeäm Thaønh phaàn pH Dung dòch ñeäm agarose 6X 30% (v/v) Glycerol 0,25% (w/v) Bromophenol blue 15% (w/v) Glycerol Dung dòch ñeäm Orange G 10X 60% Glycerol 0,255 (w/v) Orange G PCR 1X 50 mM Tris-HCl 100mM NaCl 26mM MgCl2 1% Triton 100X 8 Inoue 55 mM MnCl2.4H2O 15 mM CaCl2.2H2O 250 mM KCl 0,5 M Pipes 6,7 Ñeäm kali phosphate 71,7 ml K2HPO4 1M 28,3 ml KH2PO4 1M 7,2 Ñeäm natri phosphate 93,2 ml Na2HPO4 1M 6,8 ml NaH2PO4 1M 8 TAE 50X 2 M Tris base 10 mM Glacial acetic acid 0,5 M EDTA 8 TBE 0,5X 45 mM Tris-borate 1 mM EDTA 8,3 TE 10mM Tris-HCl (pH 8) 1mM EDTA (pH 8) 8 Ñieän ñi treân gel agarose Taát caû caùc ñoaïn DNA vaø saûn phaåm PCR ñöôïc ñieän di trong gel agareose 1% vaø 1,5% (w/v), chuaån bò ñeäm TBE 0,5X (Sambrook et al., 1989). Maãu ñöôïc chuaån bò baèng caùch troän vôùi loadig buffer 6X (20% (v/v) glycerol vaø 5 mg/ml Brommophenol). Ñieän di trong ñeäm TBE 0,5X ôû 100V. Ethidium bromide (0,5 μl/ml) ñöôïc boå sung vaøo gel agarose. Caùc DNA coù kích thöôùc di chuyeån trong gel so vôùi DNA phaân töû ñaùnh daáu (ví duï, DNA ñöôïc caét baèng enzyme giôùi haïn Pst1). Baûn gel ñöôïc chieáu tia UV vaø chuïp aûnh baèng heä thoáng kyõ thuaät soá. Khueách ñaïi ñoaïn gen amoA DNA tinh saïch ñöôïc söû duïng laøm khuoân maãu ñeå khueách ñaïi PCR. Söû duïng ñoaïn moài cuï theå cho caùc operon AMO. Khueách ñaïi laàn 1, caëp moài 305F vaø 308R ñöôïc söû duïng ñeå khueách ñaïi ñoaïn gen khoaûng 1,5 kb. Ñoaïn gen ñöôïc khueách ñaïi ñöôïc söû duïng laøm khuoâm maãu cho khueách ñaïi laàn 2, vôùi gen amoA thì ñoaïn moài söû duïng (amoAF1 vaø amoARevino) ñeå khueách ñaïi ñoaïn gen khoaûng 491bp . Dung dòch phaûn öùng ñöôïc chuaån bò saún (50 μl) : ñeäm PCR (50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 1% Triton X-100 [pH 8]), 2,5 mM MgCl2, 200 μM deoxyribonuxleotide triphosphate (dATP, dCTP, dTTP), 0,5 μM moài, chaát phuï PCR (200 mM betain, BSA 1%, 3% DMSO), 10 – 20 ng maãu DNA vaø Taq polymerase DNA (2,5U). Chu trình PCR : bieán tính ôû 94oC trong 5 phuùt, 25 chu kyø (94oC trong 1 phuùt, 55oC trong 1 phuùt, 72oC) vaø keùo daøi 72oC trong 7 phuùt cho laàn khueách ñaïi laàn 1. Khueách ñaïi laàn 2 amoA : bieán tính ôû 94oC trong 3 phuùt, 35 chu kyø (94oC trong 30s, 57oC trong 30s, 72oC trong 1,2 phuùt) vaø keùo daøi ôû 72oC trong 5 phuùt. Saûn phaåm PCR ñöôïc ñieän di treân gel agarose 1,5% (wt/vol) trong ñeäm TBE 0,5X vôùi DNA ñöôïc caét baèng enzyme giôùi haïn Pst nhö laø phaân töû ñaùnh daáu. Gel ñöôïc nhuoäm vôùi ethidium brommide (0,5 μg/ml)vaø xem keát quaû baèng tia UV. Keát quaû Ño noàng ñoä ammonia Vieäc xaùc ñònh noàng ñoä amoni trong moãi maãu ñaát thöïc hieäp theo phöông phaùp ñöôïc moâ taû bôûi Kandeler vaø Gerber (1988). So saùnh noàng ñoä amoni ôû caùc maãu ñaát khaùc nhau cho thaáy noàng ñoä ammonia cao nhaát laø trong ñaát khoâng coù troàng thöïc vaät, noàng ñoä ammonia thaáp nhaát laø trong caùc maãu ñaát coù thöïc vaät hoï Proteaceae (hình 3.11). Keát quaû naøy cho thaáy thöïc vaät thuoäc hoï Proteaceae caïnh tranh söû duïng amonia vôùi vi khuaån oxy hoùa amonia. Maãu ñaát Hình 3.11 : Giaù trò noàng ñoä ammonia töø caùc maãu ñaát coù reã hoï Proteaceae. LX (Ld.xanthoconus), LT (Ls.truncatulum) LM (Ld.microcephalum), N (maãu ñaát khoâng coù thöïc vaät) DNA taùch chieát Caùc DNA ñöôïc taùch chieát coù troïng löôïng phaân töû lôùn, khoaûng10 – 15 kb (hình 3.12). Caùc DNA thoâ tieáp tuïc ñöôïc tinh saïch baèng ñieän di gel agarose vaø noàng ñoä DNA ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp ño quang. Hình 3.12 : Gen DNA töø boán maãu ñaát thu thaäp töø heä sinh thaùi Fynbos 1: phaân töû ñaùnh daáu DNA caét baèng enzyme giôùi haïn Pst1; 2: LX (Ld.xanthoonus) 3: LT (Ls.truncatulum); 4: LM (Ld.microcephalum); 5: N (ñaát khoâng coù thöïc vaät) Moät soá phöông phaùp ñeå loaïi boû ammonium trong ao nuoâi toâm Trao ñoåi amoni treân zeolit Phöông phaùp xöû lyù amoniac baèng zeolit, vaät lieäu naøy ñöôïc nhaäp khaåu töø Thaùi Lan hoaëc ñöôïc saûn xuaát trong nöôùc. Zeolit laø loaïi alumosilicat tinh theå, toàn taïi trong töï nhieân vaø saûn phaåm nhaân taïo. Zeolit laø loaïi chaát raén xoáp, khoâng tröông nôû (nhö caùc loaïi khoaùng seùt), phuï thuoäc vaøo caáu truùc maïng tính theå. Laø chaát haáp phuï do coù dieän tích beà maët lôùn (coù theå treân 1000m2/g), tính phaân cöïc cao neân thöôøng ñöôïc öùng duïng ñeå haáp phuï caùc chaát coù tính phaân cöïc nhö nöôùc (saáy khoâ khí), röôïu, hôïp chaát chöùa löu huyønh. Do coù heä mao quaûn nhoû vôùi kích thöôùc ngang vôùi kích thöôùc cuûa caùc phaân töû neân chuùng coù khaû naêng taùch choïn loïc moät chaát naøo ñoù phuï thuoäc vaøo kích thöôùc phaân töû- töùc laø khaû naêng “saøng loïc”, vì vaäy zeolit coøn coù teân laø vaät lieäu raây phaân töû. Zeolit coøn coù tính naêng trao ñoåi ion vôùi chöùc naêng trao ñoåi cation, töùc laø moät loaïi cationit. Trao ñoåi ion xaûy ra nhö sau: Na- zeolit + NH4+ ® zeolit- NH4 + Na+ Na+ ôû trong caùc hoác cuûa zeolit trao ñoåi vôùi ion NH4+ trong nöôùc vaø keát quaû laø NH4+ keát hôïp vôùi zeolit vaø Na+ thaâm nhaäp vaøo nöôùc töø trong zeolit. Zeolit coù dung löôïng trao ñoåi ion töø 2- 7ñöông löôïng/kg. Moät ñöông löôïng gam cuûa ammonium tính theo nitô laø 14, töùc laø khaû naêng trao ñoåi toái ña cuûa noù laø töø 28- 98g/kg. Giaù trò dung löôïng trao ñoåi ion treân laø möùc toái ña, chæ ñaït ñöôïc khi noàng ñoä amoniac ôû trong nöôùc laø raát cao. Trong moät nguoàn nöôùc chöùa ñoàng thôøi nhieàu loaïi cation nhö Na+, K+, Ca2+, Mg2+ thì xaûy ra quaù trình trao ñoåi ion caïnh tranh, ion naøo coù ñoä choïn loïc cao hôn thì seõ ñöôïc trao ñoåi nhieàu hôn. Caùc ion khaùc amoni thöôøng coù ñoä choïn loïc cao hôn so vôùi ion amoni, ñaëc bieät laø caùc ion coù hoaù trò cao hôn nhö Mg2+, Ca2+. Amoni chæ coù theå tham gia trao ñoåi khi noù naèm ôû daïng hoaù trò döông, NH4+, daïng trung hoaø NH3 khoâng coù khaû naêng trao ñoåi. Trong ao nuoâi, amoniac (amoni) coù noàng ñoä khoâng cao 1- 5mg/l, thöôøng laø thaáp hôn so vôùi caùc ion khaùc nhö Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Do coù söï caïnh tranh cuûa caùc ion coù ñoä choïn loïc cao hôn (Ca2+, Mg2+), coù noàng ñoä cao hôn (Ca2+, Mg2+ trong nöôùc bieån coù theå tôùi 1000- 2500mg/l) neân khaû naêng loaïi boû amoni cuûa zeolit laø raát thaáp. Coù loaïi zeolit laø Cliptotilolite coù ñoä choïn loïc cao vôùi ion NH4+, tuy vaäy dung löôïng trao ñoåi cuûa noù cuõng khoâng cao vì noù laø moät chaát khoaùng töï nhieân coù thaønh phaàn thöông phaåm khoâng oån ñònh. Söû duïng formalin ÔÛ vuøng ñoâng nam AÙ ñoâi khi ngöôøi ta söû duïng formalin ñeå loaïi boû amoniac trong caùc hoà nuoâi toâm. Coù nhöõng nghieân cöùu cho raèng söû duïng formalin vôùi lieàu löôïng 5- 10mg/l coù khaû naêng loaïi boû ñöôïc 50% amoniac trong ao nuoâi do taïo thaønh hexamethylenetetramin vaø foramid. Tuy nhieân, formalin ñoäc ñoái vôùi thuyû ñoäng vaät, gieát cheát taûo laøm caïn kieät oxy trong nöôùc vaø ñeå laïi dö löôïng trong saûn phaåm. Do ñoù raát ít ñöôïc söû duïng. Söû duïng chieát xuaát cuûa caây kim giao Chieát xuaát töø caây kim giao (Yucca schidigera) coù chöùa hôïp chaát glyco, chaát naøy coù theå keát hôïp vôùi amoniac. Trong ñieàu kieän phoøng thí nghieäm ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc laø cöù 1g dòch chieát kim giao thöông phaåm seõ laøm giaûm 0,1- 0,2g amoniac. Khaû naêng keát hôïp vôùi dòch chieát cuûa amoniac phuï thuoäc vaøo pH cuûa moâi tröôøng, vaán ñeà chöa ñöôïc khaûo saùt. Khaûo saùt trong thöïc teá cho thaáy: söû duïng lieàu löôïng 0,3mg/l, chu kyø 15 ngaøy thaáy haøm löôïng amoniac trong ao toâm thaáp hôn so vôùi ao ñoái chöùng vaø khaû naêng soáng cuûa toâm cao hôn. Tuy nhieân caàn coù nhöõng baèng chöùng cuï theå veà lôïi ích cuûa phöông phaùp treân tröôùc khi öùng duïng vaøo thöïc teá. Quaûn lyù ao nuoâi Ngoaøi caùc giaûi phaùp kyõ thuaät xöû lyù amoniac ñaõ trình baøy, caùc giaûi phaùp quaûn lyù ao nuoâi coù taùc duïng raát toát vaø ñôõ toán keùm hôn. Döïa treân quan saùt: khi gioù maïnh vaø nhieät ñoä cao, pH lôùn hôn 9, amoniac ñöôïc giaûi haáp thuï (bay hôi) vaøo khí quyeån coù theå tôùi 10kg/(ha.ngaøy), töông öùng vôùi möùc ñoä giaûm 1mg/(l.ngaøy). töø keát quaû treân coù yù kieán cho raèng suïc khí coù theå laøm bay hôi amoniac. Tuy vaäy bieän phaùp suïc khí nhaèm laøm bay hôi amoniac toû ra khoâng coù hieäu quaû trong thöïc tieãn saûn xuaát do quaù trình bò chi phoái bôûi raát nhieàu yeáu toá, tröôùc heát laø pH cuûa nöôùc. Ví duï söû duïng maùy suïc khí beà maët coù coâng suaát laø 2kW, thôøi gian suïc khí laø 24 giôø, theå tích nöôùc ñöôïc suïc khí laø 50m3, pH = 8,5 cho keát quaû laø haøm löôïng amoniac khoâng giaûm. Nhöõng giaûi phaùp quaûn lyù sau coù theå aùp duïng ñeå giaûm thieåu noàng ñoä amoniac trong ao nuoâi: Duy trì maät ñoä taûo oån ñònh trong ao, ñieàu chænh caùc ñieàu kieän sao cho khoâng thöa vaø khoâng daày quaù. Söû duïng thöïc aên coù chaát löôïng cao nhöng vôùi lieàu löôïng chæ vöøa ñuû, khoâng dö thöøa protein so vôùi nhu caàu. Loaïi tröø vaùng taûo lam noåi treân maët nöôùc baèng caùch nuoâi caù aên taûo tröïc tieáp hoaëc söû duïng thuoác dieät taûo. Phôi ao, böøa, raéc voâi ñeå amoniac bay hôi vaøo khí quyeån. Thaùo nöôùc ôû gaàn ñaùy ao theo ñònh kyø hoaëc lieân tuïc vaø boå sung nöôùc coù chaát löôïng toát. Haïn cheá löôïng phaân boùn ôû möùc coù theå. Neáu haøm löôïng amoniac ôû möùc cao thì tìm caùch giaûm pH. Quan traéc, ñaùnh giaù haøm löôïng amoniac trong ao ñeå sôùm coù giaûi phaùp khaéc phuïc. CHÖÔNG 4 :KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ Keát luaän Trong ao nuoâi toâm khí NH3 laø khí ñoäc ñoái vôùi caùc loaøi thuûy saûn, neáu haøm löôïng quaù cao seõ khoâng coù lôïi cho söï phaùt trieån cuûa aáu truøng toâm vaø coù theå gaây cheát toâm ôû moät ngöôõng noàng ñoä nhaát ñònh. Nitrat hoùa laø moät quaù trình sinh hoïc, trong ñoù vi khuaån nitrate oxy hoùa ammonia thaønh nitrate. Quaù trình nhaïy caûm vôùi caùc yeáu toá moâi tröôøng nhö nhieät ñoä, noàng ñoä oxy hoøa tan, pH vaø chaát neàn… Coù nhieàu loaøi vi khuaån coù theå tham gia ñeå kieåm soaùt ammonium trong ao nuoâi toâm nhöng chæ coù Nitrosomonas vaø Nitrobacter ñöôïc nghieân cöùu vaø öùng duïng nhieàu. Coù theå thaáy raèng Nitirosomonas vaø Nitrobacter hoaït ñoäng vaø taêng tröôûng toát ôû nhieät ñoä laø 30oC vaø pH laø 8. Tyû leä taêng tröôûng giaûm gaàn 50% taïi 20o C vaø 40 oC. Taïi pH laø 4,6 vaø 10 tyû leä taêng tröôûng giaûm 50%. Kieán nghò Nghieân cöùu saâu hôn veà caùc vi khuaån nitrate öùng duïng vaøo caùc cheá phaåm sinh hoïc ñeå xöû lyù ao nuoâi toâm. Tieán haønh thí nghieäm neân ñeå khaûo saùt ñöôïc khaû naêng xöû lyù NH3 cuûa 2 vi khuaån treân.