Tài liệu Nghiên cứu xử lý nước thải ao nuôi cá tra tỉnh An Giang bằng tảo Spirulina

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH AN GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU ________________________ CHÂU NGỌC TRỌNG NGHĨA BÀI DỰ THI SÁNG TẠO THANH THIẾU NIÊN NHI ĐỒNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ 12 NĂM (2015-2016) NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI AO NUÔI CÁ TRA TỈNH AN GIANG BẰNG MÔ HÌNH NUÔI TẢO Spirulina sp. Lĩnh vực: BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ An Giang, 2015 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH AN GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU ________________________ CHÂU NGỌC TRỌNG NGHĨA BÀI DỰ THI SÁNG TẠO THANH THIẾU NIÊN NHI ĐỒNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ 12 NĂM (2015-2016) NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI AO NUÔI CÁ TRA TỈNH AN GIANG BẰNG MÔ HÌNH NUÔI TẢO Spirulina sp. Lĩnh vực: BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ An Giang, 2015 LỜI CÁM ƠN Nhóm nghiên cứu khoa học thuộc đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải ao nuôi cá tra tỉnh An Giang bằng mô hình nuôi tảo Spirulina sp.” xin chân thành cám ơn đến các thầy cô giáo trong Ban lãnh đạo trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu – tỉnh An Giang cùng các thầy cô giáo đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành cám ơn Khoa Môi Trường và Phát Triển Bền Vững, Khoa Khoa học và Công nghệ, Đại học An Giang. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Tiến sĩ Nguyễn Trung Thành – Trưởng Khoa Môi Trường và Phát Triển Bền Vững đã hỗ trợ kỹ thuật trong quá trình phân tích và nghiên cứu. Xin trân trọng cám ơn Tiến sĩ Nguyễn Trần Thiện Khánh và Thạc sĩ Phan Uyên Nguyên – trường Đại học An Giang đã giúp đỡ hoàn thiện mô hình, hướng dẫn tận tình trong quá trình nghiên cứu. Em xin đặt biệt gửi lời cám ơn đến giáo viên hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn trong quá trình nghiên cứu. Em cũng xin cám ơn những ý kiến đóng góp hoàn thiện ý tưởng và xây dựng đề tài của anh Nguyễn Bảo Lâm – Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu xin gửi lời chân thành cám ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên nhóm nghiên cứu hoàn thiện đề tài. Trân trọng cảm ơn! i TÓM TẮT Dự án “Nghiên cứu xử lý nước thải ao nuôi cá tra tỉnh An Giang bằng mô hình nuôi tảo Spirulina sp.” được tiến hành từ tháng 6–12 năm 2015 tại phòng thí nghiệm Hoá học trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu. Thí nghiệm được bố trí trong 15 ngày hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại trên mô hình với 10 lít (100% nước thải đầu vào) và 2 lít tảo Spirulina (mật độ 50.000 ct/mL). Mật độ tảo và các yếu tố môi trường như pH, DO và nhiệt độ được theo dõi hằng ngày. Các yếu tố môi trường phù hợp cho sự phát triển của tảo. Nghiên cứu cho thấy nên thu sinh khối tảo vào ngày thứ 5 khi nuôi tảo bằng nước thải ao nuôi cá. Qua thí nghiệm cho thấy, tảo Spirulina có khả năng làm giảm hàm lượng các yếu tố dinh dưỡng trong nước thải là 78,93% N–NO3-, 96,53% P–PO43-, 92,78% đối với COD, 83,2% đối với BOD5 , riêng nồng độ NH4+ thay đổi không đáng kể trong khi thí nghiệm. Nghiên cứu nhằm đề xuất mô hình thí nghiệm, đồng thời phù hợp và có thể ứng dụng ở thực tế. Mô hình hiệu quả, đơn giản, dễ vận hành và mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho các hộ nuôi. Nguồn sinh khối đem lại lợi nhuận kinh tế cao, vừa cải thiện môi trường, vừa phát triển kinh tế. Có thể áp dụng rộng rãi ở các công ty nuôi cá, vùng nuôi liên kết và các hộ nuôi nhỏ lẻ trong và ngoài tỉnh. Đây là mô hình mới, có hiệu quả kinh tế cao, chi phí cho hệ thống xử lý thấp, ít tốn nhiên liệu và nguyên liệu. Giúp cải thiện chất lượng môi trường nước. Do quá trình quang hợp ở tảo tạo O2 nên làm giảm hiệu ứng nhà kính, nóng lên toàn cầu. Tảo Spirulina còn có giá trị kinh tế lớn, ứng dụng trên nhiều lĩnh vực như thực phẩm giàu dinh dưỡng, chữa bệnh,… ii MỤC LỤC Lời cám ơn ........................................................................................... i Tóm tắt................................................................................................. ii Mục lục ............................................................................................... iii Danh sách bảng ................................................................................... v Danh sách hình .................................................................................... v Danh mục từ viết tắt ........................................................................... vi Chương 1: Đặt vấn đề ....................................................................... 1 1.1 Lý do chọn đề tài ........................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................... 2 1.3 Địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 2 1.4 Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 2 Chương 2: Tổng quan tài liệu .......................................................... 3 2.1 Tổng quan về tảo Spirulina ........................................................... 3 2.2 Tổng quan về tình hình nuôi cá tra và ảnh hưởng của nước thải cá tra đến môi trường tỉnh An Giang .................................................. 4 2.2.1 Tình hình nuôi cá tra .................................................................. 4 2.2.2 Đặc tính và thành phần nước thải từ ao nuôi cá tra.................... 6 2.2.3 Ảnh hưởng của nước thải cá tra đến môi trường ....................... 7 2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................ 10 2.3.1 Trong nước ............................................................................... 10 2.3.2 Ngoài nước ............................................................................... 11 Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ......................... 12 3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................... 12 3.2 Vật liệu thí nghiệm ...................................................................... 12 3.2.1 Tảo Spirulina ............................................................................ 12 3.2.2 Nguồn nước thải cá tra ............................................................. 12 iii 3.2.3 Các vật liệu khác ...................................................................... 13 3.3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................. 13 3.3.1 Phương pháp thu mẫu ............................................................... 13 3.3.2 Phương pháp phân tích ............................................................. 13 3.3.3 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu ........................................ 14 3.3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................. 14 Chương 4: Kết quả và thảo luận .................................................... 22 4.1 Kết quả ........................................................................................ 15 4.1.1 Sự biến đông của nhiệt độ, pH, DO ......................................... 15 4.1.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu N–NO3-, N–NH4+, P–PO43-, COD, BOD5 trước và sau thí nghiệm .......................................................... 15 4.1.3 Biến động mật độ tảo theo thời gian ....................................... 16 4.2 Thảo luận ..................................................................................... 17 Chương 5: Đề xuất mô hình ........................................................... 20 5.1 Đề xuất mô hình trong phòng thí nghiệm ................................... 20 5.2 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình trong phòng thí nghiệm .. 23 5.2.1 Ưu điểm .................................................................................... 23 5.2.2 Nhược điểm .............................................................................. 23 5.3 Mô hình áp dụng thực tế ............................................................. 23 5.4 Đánh giá mô hình thực tế ............................................................ 24 Chương 6: Kết luận và kiến nghị ................................................... 25 3.1 Kết luận ....................................................................................... 25 3.2 Kiến nghị ..................................................................................... 26 3.2.1 Đối với các cấp lãnh đạo và ban ngành.................................... 26 3.2.2 Đối với trường Đại học An Giang ............................................ 26 Tài liệu tham khảo ............................................................................. 28 iv DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1.1 Quy hoạch nuôi cá tra tỉnh An Giang ................................ 5 Bảng 4.1 Kết quả xử lý nước ............................................................ 16 Bảng 4.2 Biến động mật độ tảo trong quá trình thí nghiệm ............. 17 Bảng 4.3 So sánh kết quả thí nghiệm với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt ............................................................... 19 DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 2.1 Tảo Spirulina ...................................................................... 3 Hình 2.2 Nước thải ao nuôi cá tra thải trực tiếp ra môi trường ........ 8 Hình 3.1 Tảo giống thí nghiệm ....................................................... 12 Hình 3.2 Nước thải thí nghiệm ....................................................... 12 Hình 4.1 Đo pH ............................................................................... 15 Hình 4.2 Đo DO .............................................................................. 15 Hình 4.3 Biến động mật độ tảo theo thời gian ................................ 17 Hình 5.1 Ống nuôi tảo ..................................................................... 20 Hình 5.2 Cảm biến ánh sáng và đèn chiếu sáng ............................ 21 Hình 5.3 Mô hình thí nghiệm .......................................................... 22 Hình 5.4 Quy trình xử lý ................................................................. 22 Hình 5.5 Mô hình áp dụng thực tế .................................................. 24 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT –COOH Axit cacboxylic –NH2 Amin AND Axit đêoxiribonucleic ARN Axit ribonucleic ATP Adenosin triphosphat BOD Nhu cầu oxi sinh hóa (Biological Oxygen Demand) BOD5 (20oC) Nhu cầu oxi sinh hóa với thời gian xử lý nước 5 ngày ở nhiệt độ 20oC COD Nhu cầu oxi hóa học ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long DO Oxi hòa tan FAO Tổ chức Nông lương Thế giới LED Điốt phát quang (Light Emitting Diode) NH3 Amoniac NH4+ Ammoni N–NH4+ Ammoni (tính theo Nitơ) N–NO3- Nitrat (tính theo Nitơ) NO2- Nitrit NO3- Nitrat O2 Oxi vi PO43- Photphat P-PO43- Photphat (tính theo Photpho) PVC Polyvinyl clorua QCVN 08 : 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt SS Chất rắn rơ lửng WHO Tổ chức Y tế Thế giới vii CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý do chọn đề tài Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói chung, Tỉnh An Giang nói riêng, ngoài việc xuất khẩu lúa gạo thì nuôi trồng thủy sản (cụ thể là cá tra) cũng là một yếu tố nắm giữ vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Cá tra là loại cá da trơn, dễ nuôi, tăng trưởng nhanh trong tự nhiên, là đối tượng sống trong nước ngọt có giá trị kinh tế cao, có sản lượng xuất khẩu lớn. Chính những đặc điểm vượt trội trên đã thu hút người dân tích cực nuôi trồng loại cá này. Song song với những lợi nhuận thu được từ việc nuôi trồng và xuất khẩu cá tra, người dân tỉnh An Giang nói riêng và cả khu vực ĐBSCL phải đối mặt với một thách thức lớn, đó là làm cách nào để giải quyết được lượng nước thải từ những ao nuôi cá thải ra sông? Vấn đề xử lí nước thải tránh ô nhiễm nguồn nước đang là vấn đề nóng bỏng, đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu phương pháp xử lí nước thải nhưng vẫn chưa được áp dụng toàn bộ, tình trạng thải nước bẩn vẫn diễn ra hằng ngày. Như vậy, việc quan trọng và cấp thiết nhất hiện nay mà các nhà chăn nuôi thuỷ sản cũng như nhà đầu tư phải thực hiện, đó là tìm ra một giải pháp thiết thực và hiệu quả nhất để xử lí nước bẩn từ các ao nuôi, hạn chế đến mức thấp nhất lượng nước thải ra sông. Chính vì thế, nghiên cứu xây dựng một mô hình xử lý nước thải ao nuôi choàn chỉnh áp dụng vào thực tiễn là một vấn đề hết sức cấp thiết. Nên nhóm nghiên cứu quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải ao nuôi cá tra tỉnh An Giang bằng mô hình nuôi tảo Spirulina sp.” nhằm đưa ra một mô hình tối ưu nhất, hiệu quả và dễ dàng áp dụng ở tỉnh nhà, góp phần làm giảm thiểu lượng nước thải thải ra gây ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên, hướng tới sản 1 xuất bền vững cá tra tại An Giang, đồng thời tận dụng nguồn nước thải nuôi sinh khối tảo Spirulina. Tảo Spirulina là một vi tảo màu lục sống trong môi trường có tính kiềm và hấp thụ các chất dinh dưỡng vô cơ để sinh trưởng. Đáp ứng những nhu cầu này, nước thải ao nuôi cá tra có tính kiềm và nồng độ các chất dinh dưỡng cao. Vì thế nghiên cứu nhằm khảo sát và kiểm tra trong quá trình sinh trưởng dựa vào các chất dinh dưỡng có trong nước thải ao nuôi cá tra, đồng thời tảo Spirulina có khả năng xử lý nước thải không. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất mô hình nuôi tảo Spirulina hiệu quả. Tận dụng dinh dưỡng từ nước thải ao nuôi cá tra nuôi tảo Spirulina. Khảo sát khả năng xử lý nước thải ao nuôi cá tra bằng tảo Spirulina. 1.3 Địa điểm nghiên cứu Phòng thí nghiệm Hoá học trường THPT Chuyên Thoại Ngọc Hầu. 1.4 Đối tượng nghiên cứu Nước thải ao nuôi cá tra huyện Châu Thành, tỉnh An Giang và mẫu tảo Spirulina. 2 CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về tảo Spirulina Tảo Spirulina (hay tảo xoắn Spirulina) được đặt tên bởi nhà tảo học Deurben (Đức) vào năm 1827. Năm 1827, Turbin cũng đã phân lập thành công tảo Spirulina từ nguồn nước tự nhiên. Năm 1963, Giáo sư Clemant (Pháp) đã nghiên cứu thành công việc nuôi tảo Spirulina ở quy mô công nghiệp. Năm 1977, Viện sinh vật học đã thành công trong việc nuôi trồng tảo Spirulina ở Việt Nam. (Tảo Spirulina, 2013). Hình 2.1 Tảo Spirulina Phân loại tảo Spirulina:  Ngành: Cyanophyta  Lớp: Cyanophyceae  Bộ: Oscillatoriales  Họ: Oscillatoriaceae  Giống: Spirulina (Wikipedia, 2015) Tảo Spirulina là vi tảo màu lam, có hình dạng xoắn. Tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay về giá trị dinh dưỡng ưu việt. 3 Hàm lượng protein có trong tảo Spirulina hiện nay được đánh giá là cao nhất, khoảng 56% – 77% khối lượng khô. Hàm lượng vitamin rất cao. Trung bình 1kg tảo khô có chứa 55 mg vitamin B1, 40 mg vitamin B2, 3 mg vitamin B6, 2 mg vitamin B12, 113 mg vitamin PP, 190 mg vitamin E, 4.000 mg caroten, trong đó β–Caroten khoảng 1700 mg… Chất béo trong tảo Spirulina chủ yếu là các axit béo không no, đây là điều đặc biệt trong các thực phẩm tự nhiên khác. Đường được chiết xuất từ tảo Spirulina đã tiến hành nghiên cứu chống ung thư (Wikipedia, 2015). Tảo Spirulina được nghiên cứu ứng dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm, y học và chăm sóc sức khoẻ. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) công nhận tảo Spirulina là nguồn dinh dưỡng quý, chống oxi hoá. Tảo Spirulina được nghiên cứu phòng tránh nhiều bệnh như thiếu máu, xốp xương. Ngoài ra, tảo Spirulina còn có tác dụng làm chậm lại các quá trình oxi hoá, có khả năng chống ung thư. Việc dùng tảo Spirulina phù hợp còn làm cân bằng dinh dưỡng, điều trị các bệnh viêm, suy gan ; loét dạ dày ; các bệnh về mắt ; … (Wikipedia, 2015). Tảo Spirulina có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu nuôi tảo ở quy mô công nghiệp và hộ gia đình. 2.2 Tổng quan về tình hình nuôi cá tra và ảnh hưởng của nước thải cá tra đến môi trường tỉnh An Giang 2.2.1 Tình hình nuôi cá tra An Giang là một trong những tỉnh thành đứng đầu về nuôi trồng và xuất khẩu thuỷ sản, trong đó, cá tra chiếm sản lượng lớn nhất về xuất khẩu. Nuôi và xuất khẩu cá tra nằm trong chuỗi ba khâu đột phá 4 chiến lược để phát triển nông thôn mới: “Phát triển du lịch, trồng lúa, nuôi cá”. Với những thuận lợi có được từ việc nuôi cá tra, nông dân tỉnh An Giang ngày càng tăng cường nuôi trồng và mở rộng xuất khẩu cá tra trên thị tường thế giới. Diện tích ao nuôi cá tra ở An Giang chiếm số lượng lớn ở ĐBSCL. Theo đề án Tái cơ cấu ngành Nông nghiệp, An Giang quy hoạch sản xuất cá tra đến năm 2020 đạt 1.430 ha chủ yếu ở các địa phương như sau: Long Xuyên, Thoại Sơn, Tân Châu, Châu Thành, Châu Phú, Chợ Mới và Phú Tân. Song song thực hiện xây dựng vùng chuyên canh nuôi cá tra có liên kết tiêu thụ tại các huyện . Theo cục thống kê tỉnh An Giang, tình hình nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2007 -2013 cho thấy cá tra tại tỉnh An Giang là một trong những đối tượng nuôi chủ lực trong phát triển nuôi trồng thủy sản của tỉnh, diện tích và sản lượng nuôi cá tra tăng dần hàng năm. Tổng diện tích đất nuôi trồng thủy sản ứng dụng công nghệ cao đến năm 2020 là 930 ha chiếm 11,9%, đến năm 2030 là 1.500 ha chiếm khoảng 19,3% theo Quy hoạch sử dụng đất tỉnh An Giang đến năm 2020. Riêng đối với cá tra, đến năm 2020 có diện tích khoảng 300 ha, đến năm 2030 có diện tích khoảng 500 ha. Bảng 1.1 Quy hoạch nuôi cá tra tỉnh An Giang Cá tra Toàn tỉnh (ha) Long Xuyên Tân Châu Phú Tân Châu Phú Châu Thành Chợ Mới Thoại Sơn 2020 300 50 50 25 50 50 50 25 2030 500 100 75 50 75 75 75 50 (Nguồn: Cổng Thông tin điện tử An Giang) 5 Thực tế cá tra đem lại nhiều lợi nhuận về mặt kinh tế và đảm bảo an sinh xã hội cho người dân tỉnh An Giang. Vì thế, việc quy hoạch và đề xuất giải pháp phát triển ngư nghiệp bền vững cho An Giang là một điều rất cần thiết. Tuy nhiên, việc gia tăng số lượng và diện tích ao nuôi trong tỉnh thì vấn đề an toàn môi trường cần được quan tâm và xử lý triết để. 2.2.2 Đặc tính và thành phần nước thải từ ao nuôi cá tra Trong quá trình nuôi cá, dư lượng thức ăn, chất thải từ cá và các loại thuốc, hoá chất phân huỷ không hết trong nước dẫn đến tình trạng ô nhiễm ao nuôi một cách nghiêm trọng. Trong đó, thức ăn dư thừa được xem là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm ao nuôi. Theo các nhà khoa học, trung bình 1 ha nuôi cá đạt 300 tấn cá tra và phải dùng 450- 480 tấn thức ăn. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 75% lượng thức ăn này được cá sử dụng, phần còn lại là thức ăn thừa, thối rữa, một phần tan trong nước, một phần không tan lắng đọng xuống đáy ao (nuôi ao đất) hoặc các con sông (Thuỷ sản Việt Nam, 2013). Protein là hàm lượng chính trong cá tra, chiếm khoảng 12– 14% khối lượng cơ thể. Vì vậy, trong thức ăn của cá cần cung cấp một hàm lượng lớn protein giúp cá tăng trưởng phát triển bình thường. Việc chứa nhiều hàm lượng protein trong thức ăn dẫn đến làm tăng làm lượng độc nitơ trong nước. Do protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn phân là axit amin. Axit amin là phân tử chứa cả nhóm axit caboxylic –COOH và nhóm amin –NH2. Nitơ trong nhóm –NH2 tồn tại dưới dạng các ion NH4+, NO3-, NO2- trong nước và dưới dạng khí NH3 dưới sự phân huỷ hợp chất protein của vi sinh vật. 6 Ngoài ra, photpho cũng là một hàm lượng quan trọng đối với cá tra. Photpho là thành phần cấu tạo nên hệ xương cá, trong bộ xương cá chiếm khoảng 15% và 0.2 – 0.8% trong cơ thịt cá. Photpho có vai trò trong quá trình biến dưỡng các chất dinh dưỡng trong cơ thể. Photpho là chất cấu thành hợp chất cao năng Adenosine triphosphate (ATP), Photpholipid, AND, ARN và một số coenzyme. Vì vậy photpho tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng, điều khiển sinh sản, sinh trưởng…Photpho tham gia vào việc duy trì ổn định pH trong cơ thể động vật thuỷ sinh (Công ty VIBO, 2015). Photpho trong thức ăn cá tra được cung cấp dưới dạng bột cá. Chính sự gia tăng photpho trong thức ăn làm gia tăng thêm hàm lượng DO trong nước. Chính hàm lượng NO3- và PO43- tăng cao trong nước gây hiện tượng phú dưỡng hoá nước bề mặt, gây ra nhiều hệ luỵ tiêu cực trong nước. Đó chính là sự gia tăng đột biến các thực vật phù du như tảo trong vực nước. Hiện tượng này làm ảnh hưởng đến môi trường nước như thiếu dưỡng khí, làm cạn kiệt ôxy hòa tan trong nước, làm giảm số lượng các thể cá và các quần thể động vật khác (Wikipedia, 2015). Sự gia tăng hàm lượng NO3- và PO43- còn làm kích thích sự phát triển của tảo dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa trong nước. Mặt khác, các độc tố phát sinh trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước làm tàn lụi của tảo, làm cho môi trường ao nuôi bị ảnh hưởng một cách nghiêm trọng. 2.2.3 Ảnh hưởng của nước thải cá tra đến môi trường Với sự gia tăng các nồng độ ô nhiễm trong nước ao nuôi ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của cá. Rõ rệt nhất là sự hao hụt số lượng cá trong diện tích ao nuôi. Cá bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các chất ô nhiễm trong ao. Chất lượng cá từ đó cũng giảm đi rõ 7 rệt. Các quá trình phân giải chất hữu cơ và oxi hoá các chất vô cơ cần một hàm lượng oxi lớn. Vì vậy, hàm lượng oxi hoà tan trong nước giảm, làm ảnh hưởng đến các quá trình hô hấp của cá. Nồng độ các kim loại nặng và các chất độc gia tăng là nguồn phát sinh dịch bệnh cho cá. Các mầm bệnh này chủ yếu là do các vi sinh vật không có tác dụng phân giải vật chất có trong nước. Như vậy, sự ô nhiễm làm ảnh hưởng đến chất lượng nước trong ao nuôi, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, phát triển của cá, làm hao hụt số lượng cá và ảnh hưởng đến chất lượng cá. Ngoài ra, nước thải ao nuôi cá tra bốc mùi hôi thối từ các kênh rạch, mương dẫn nước do không thoát nước, bị ứ đọng lâu ngày phát sinh mùi gây ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống người dân. Như vậy, nguồn nước không đủ chất lượng cho sử dụng tưới tiêu và sinh hoạt. Ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của người dân là tác động xấu nhất mà nước thải ao nuôi đem lại. Hình 2.2 Nước thải ao nuôi cá tra thải trực tiếp ra môi trường 8 Nguồn nước nếu không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường ngoài mang theo nhiều mầm bệnh và các chất độc. Các mầm bệnh này làm phát sinh dịch bệnh ở hạ nguồn, ảnh hưởng đến sức khoẻ người dân nói riêng và chất lượng nghề nuôi nói chung. Nguồn nước ao nuôi được thải ra đảm bảo môi trường trong ao không chứa nhiều dịch bệnh và chất độc. Tuy nhiên nguồn nước chứa dịch bệnh và các chất độc hại ấy lại được thải ra môi trường nước tự nhiên rồi lại được tái sử dụng làm nguồn nước trong ao. Vì thế, nghề nuôi bị ảnh hưởng một cách nghiêm trọng nếu không được xử lý một cách triệt để. Việc thải nước thải ra môi trường tự nhiên không qua xử lý đã làm cho nguồn nước tự nhiên ô nhiễm nghiêm trọng và dẫn đến lây lan dịch bệnh. Ngoài ra, nguồn nước ô nhiễm chứa hàm lượng Nitơ và Photpho cao. Nếu nguồn nước được sử dụng để tưới tiêu cho hoa màu và lúa thì sẽ có những ảnh hưởng rất lớn. Việc thừa Nitơ cho lá lúa to, dài, nhưng phiến mỏng, nhiều, màu xanh đen, thân nhỏ yếu, cây cao vóng, lốp đổ, lúa đẻ nhánh vô hiệu nhiều, trỗ muộn, nhiều hạt lép, dễ bị sâu bệnh tấn công làm giảm năng suất, hiệu suất kinh tế thấp. Còn việc thừa photpho thì ảnh hưởng không nhiều đến lúa và hoa màu (Mai Thị Phương Anh, 2011). Vì vậy, nước thải ao nuôi cá tra có ảnh hưởng to lớn đến các hoạt động sản xuất kinh tế khác, đặc biệt là trong sản xuất nông nghiệp. Việc xử lý và đầu tư tái sử dụng nước thải ao nuôi thuỷ sản là một việc làm rất cần thiết. Nếu không sẽ mang lại nhiều hệ luỵ đến các hoạt động sản xuất khác. Như vậy, sự ô nhiễm môi trường nước trong ao gây ra sự ô nhiễm môi trường tự nhiên, ảnh hưởng đến nghề nuôi, sức khoẻ và sinh hoạt của người dân. Số liệu quan trắc môi trường nước trên sông rạch khu vực ĐBSCL cũng đã cảnh báo nguy cơ ô nhiễm môi trường nước 9 sông rạch ở vùng ĐBSCL là rất lớn. Số liệu quan trắc môi trường nước ở tỉnh An Giang trên sông Tiền có: BOD là 5mg/L, SS là 400mg/L, Coliforms là 143.103 MNP/100mL (Thư viện thành phố Cần Thơ, nd). Môi trường nước ở vùng ngọt hóa có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ, các vi sinh trong nước Coliforms, độ đục, amoniac trong nước... ảnh hưởng đến chất lượng môi trường nước, đặc biệt là nước dùng cho nhu cầu cấp nước. Môi trường nước ở vùng mặn hóa ven biển hàm lượng sắt (phèn hóa) trong nước do quá trình phèn hóa mạnh mẽ, N-NH3, Coliforms... gây ảnh hưởng đến nuôi trồng thủy sản, đặc biệt độ đục môi trường cao do nước phù sa và quá trình đào đắp sên vét ao nuôi tôm phát sinh không được xử lý thải ra môi trường. Như vậy, cá tra tỉnh An Giang có nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai. Tuy nhiên, muốn phát triển bền vững và lâu dài thì cần giải quyết tốt vấn đề nước thải do ao nuôi ảnh hưởng đến môi trường. 2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2.3.1 Trong nước Việc nghiên cứu và sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để nuôi sinh khối tảo ngày càng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nhằm tái sử dụng nguồn dinh dưỡng có trong nước thải nuôi sinh khối tảo, đồng thời làm giảm thiểu lượng nước thải ô nhiễm thải ra môi trường. Theo Luận văn tốt nghiệp Đại học của Nguyễn Văn Xuyên về nghiên cứu “Sự phát triển của tảo Spirulina sp. trong hệ thống nuôi cá tra” (2013) cho thấy: “Mật độ tảo giảm rất nhanh trong suốt quá trình thí nghiệm, hiệu quả hấp thụ dinh dưỡng trong nước của tảo không đáng kể”. Tuy nhiên, với đề tài “Thử nghiệm việc xử lý nước thải ao nuôi cá tra bằng tảo Chlorella sp. và Spirulina sp.” (Trần Chấn Bắc và cộng sự, 2013) lại cho thấy: “Tảo Spirulina có thể phát triển tốt trong 10 nước thải ao cá tra và hấp thu một lượng dinh dưỡng tốt nhất vào ngày 5 (với hiệu suất N–NO3- giảm 95,62% và P–PO43-giảm 68,02%) ở nghiệm thức 100% nước thải ao cá tra. Riêng hàm lượng NH4+ gia tăng, chứng tỏ Spirulina không hấp thu tốt NH4+”. “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của tảo Spirulina platensis” (Dương Thị Hoàng Oanh và cs, 2012) đã đưa đến kết luận: “Tảo Spirulina platensis có thể phát triển tốt trong các nguồn nước thải từ ao cá tra, nước thải biogas và nước thải sinh hoạt, tảo phát triển với mật độ cao nhất (87.775±41.688 ct/ml) và làm giảm các yếu tố dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt một cách có hiệu quả nhất (hàm lượng NO3- giảm 76,1%, PO43- giảm 98,1%, COD giảm 72,5%). 2.3.2 Ngoài nước Ở Pháp, nghiên cứu “Trồng tảo Spirulina platensis (Arthrospira platensis) từ việc xử lý sinh học nước thải nuôi lợn” (Natália Mezzomo and et al., 2010) chứng minh khả năng xử lý COD, loại bỏ photpho của tảo Spirulina và khả năng sản xuất sinh khối từ nước thải chăn nuôi. Nghiên cứu “Loại bỏ Nitrat và Phosphat từ tảo Spirulina platensis” (A. Lodi, 2003) chứng minh Nitrat được loại bỏ nhờ khả năng hấp thụ của tảo Spirulina và tăng tốc độ sinh khối tảo ở 30oC. Tuy nhiên, Photpho được loại bỏ hiệu quả hơn ở nhiệt độ thấp hơn. 11