Hi, cám ơn chú Trung chia sẻ nhiệt tình. Trong quá trình tìm hiểu tài liệu, HaThu cũng gặp trường hợp như chú. Đôi khi thấy hơi buồn (cười) khi nhớ lại tích cũ của bên Tàu, về "Binh Pháp Tôn Tử", khi Tôn Tử "đề phòng" trường hợp bị "tẩy chay" sau khi đã đưa bí kíp, ông cố tình viết binh pháp theo kiểu tối nghĩa để nhà Vua buộc phải dùng ông để diễn giải và thực hành nó (cho nên có đôi khi đọc được, chưa chắc đã hiểu, hiểu rồi, lại chưa chắc áp dụng được, áp dụng được, chưa chắc mang lại kết quả như ý muốn).
Về hệ thống thủy sản kín, Ha-Thu nghĩ chắc chú đang muốn nói đến quá trình Nitrat hóa trong Aquaponics, đúng không ạ? Hathu có dịch một số tài liệu về Aquaponics, xin chia sẻ cùng chú và những ai quan tâm đến vấn đề này.
Chất thải của cá hầu hết là amoniac, nếu nồng độ quá cao trong nước, cá sẽ chết. Cây trồng thì cần có nước, ánh sáng, CO2, và một số các nguyên tố vi lượng khác, nếu thiếu 1 trong những yếu tố trên, cây sẽ khô héo và chết. Các vi khuẩn như Nitrosamines giải phóng nitrit từ amonia, làm thức ăn cho các vi khuẩn Nitrat-hóa, sau đó đến lượt các vi khuẩn Nitrat hóa tiêu thụ ô-xi, carbon, các chất dinh dưỡng hữu cơ để để giải phóng Ni-tơ. Và ni-tơ sản sinh ra trong quá trình Nitrat-hóa là chất dinh dưỡng thích hợp cho cây trồng.
Như vậy, trong hệ thống aquaponics, nước liên tục được lọc sạch một cách tuần hoàn.
Độ pH càng thấp thì số lượng vi khuẩn Nitrat-hóa càng tăng. Cá có thể chịu được nồng độ ni-tơ cao gấp 10-100 lần nồng độ amoniac.
Hoặc chú có thể tham khảo 1 số tài liệu trong nước mình, trên các diễn đàn có liên quan để có thêm thông tin về quá trình chuyển hóa khá thú vị này. Hathu có "cóp nhặt" được chút, như sau:
THE NITROGEN CYCLE - Chu Kỳ Nitrogen
Ammonia, nitrite, và nitrate là những chất được hình thành vào tạo ra trong quá suốt quá trình gọi là chu trình Nitrogen, những ai hiểu được và kiểm soát dược qui trình này là mấu chốt để quản lý được nước có chất lượng tốt cho cá. Chu trình Nitrogen là quá trình các vi khuẩn có ích tiêu thụ bớt các chất thải của cá và biến chúng thành một tổ hợp các chất ít độc hơn cho cá. Trước nhất là nó làm giảm lượng Ammonia, biến chất này thành nitrite, và biến chất nitrite thành nitrate. Cây xanh sẽ sử dụng chất nitrate này như một dạng phân bón. Hoặc người nuôi muốn giảm lượng nitrate này thì chỉ cần thay nước thường xuyên cho hồ. Ammonia (NH3) thì chủ yếu được sinh ra từ chất thải của cá, và là chất khởi đầu cho chu trình chuyển hoá nitrogen. Chất thải từ cá chỉ tạo ra khoảng 25% ammonia, nhưng qua mang lọc của cá thì thải ra 75% lượng ammonia. chất ammonia này không rời khỏi cá mà lại tồn trong máu cá, khi nước có quá nhiều chất ammonia thì do ammonia không bài tiết khỏi cá mà nằm trong máu dẫn đến cá bị trúng độc trong máu và cá sẽ chết. Ammonia được loại bỏ trong môi trường bởi loại khuẩn tốt gọi là nitrosomonas sống trong môi trường nước và bám vào các bề mặt của hồ hay máy lọc. khuẩn Nitrosomonas loại bỏ khí hydrogen ions (H+) và thay thế với phân tử (02), tạo th2nh nitrite (NO2)
Sự cần thiết Oxy cho quá trình này được mô tả:
NH3 + (O2 đòi hỏi)??do vi khuẩn (Nitrosomonas)??-> NO2 + 3H +
Cả ammonia và nitrite có thể được phát hiện bằng cách dùng các dụng cụ thử nghiệm nước có bán tại các cửa hàng bán cá. Một hồ cá đã qua giai đoạn roda thì hai chỉ số về Ammonia và Nitrtite bằng Zero.
Như chúng ta cũng thấy, loại vi khuẩn có lợi Nitrosomonas chuyển hoá ammonia qua thành nitrite. Nitrite được phân hủy bằng một loại vi khuẩn có ích khác gọi là vi khuẩn Nitrobacter và loại vi khuẩn này rất nhạy cảm với chất lượng nước. Nó sẽ chết bớt nếu trong nước thiếu Oxy hoặc nước quá ấm hoặc quá lạnh, hoặc trong nước có cá hoá chất khác như thuốc chữa bệnh cho cá, muối... Khi loại vi khuẩn này chết hoặc chậm phát triển, bạn sẽ thấy trong nước xuất hiện lượng nitrite tăng trong hồ. Nitrate là chất cuối cùng trong quá trình chuyển hoá bởi vi khuẩn. Và nếu chuyển hoá hiệu quả thì chất này sẽ là phân dùng cho cây thủy sinh. Nitrate với sự có mặt của Phosphates là chất phân phù hợp cho hầu hết các loại cây. Và trong hồ cá Rồng có lẽ chất này chỉ để phục vụ cho sự phát triển của rêu. Hồ cá khi hoàn thành qúa trình Roda và tạo ra lượng vi khuẩn cần thiết cho quá trình chuyển hoá trong khoảng 4 - 6 tuần. Và khi đó bạn có thử lượng nitrate trong hồ, khoảng dưới 50PPM là thích hợp, hoặc bạn thường xuyên thay nước cho cá.
Hoặc:
trong môi trường acid (pH thấp) NH3 lại được chuyển thành NH4 và khi pH lên cao NH4 được chuyển thành NH3 gây tử vong cho cá
Ammonia trong hồ thủy sinh tồn tại ở hai dạng: ammonia (NH3) và ion ammonium NH4+. Nồng đồ của ammonia phụ thuộc chủ yếu vào độ PH, và sau đó là nhiệt độ. Trong môi trường PH kiềm phần lớn ammonia tồn tại dưới dạng độc là NH3, trong môi trường PH axit phần lớn ammonia tồn tại dưới dạng NH4 ít độc hơn. Do đó tình trạng ngộ độc amonia thường xảy ra trong môi trường PH kiềm.thay đổi Ph nó nguy hiểm là ở chỗ đấy
khi pH và nhiệt độ giảm cá có thể chấp nhận Ammonia cao hơn. Tuy nhiên, khi bị un-ionized (NH4 > NH3) sẽ cực kỳ nguy hiểm
Như vậy để giải quyết tác hại NH3 ta có thể:
- Tiếp tục thay nước như đã đề cập ở trên để giảm nồng độ NH3.
- Giảm nhiệt độ (thay vì tăng nhiệt độ ) nhưng không giảm nhanh quá để cá bị shock nhiệt độ
- Sủi mạnh để làm bay hơi phần Ammonia dưới dạng khí (gas off) vì chỉ NH3 dưới dạng khí (gas) mới thâm nhập qua mang cá >> gây tử vong, và lựa để cá nằm thở sát quả sủi
- NH3 và NH4 đều là Ammoni. Trong bể nuôi cá thì chủ yếu phát sinh từ phân cá, thức ăn thừa.
- NH4 không độc bằng NH3
- pH dưới 7: NH3 có xu hướng chuyển thành NH4
- pH bằng hoặc lớn hơn 7: NH4 có xu hướng chuyển thành NH3
=> Nước máy chúng ta vẫn dùng thường có độ pH từ 7.5-8 (tùy vùng). Khi thay nước thì cái chỗ NH4 còn lại trong bể nó đột ngột biết thành NH3 -> Cá chịu không nổi, TÈO.
Thêm nữa:
TRẢ LỜI CÂU HỎI "NITRIT HÓA LÀ QUÁ TRÌNH HIẾU KHÍ HAY KỴ KHÍ ?"
Trước hết, nếu câu hỏi của bạn đúng nguyên văn như vậy, thì tôi có thể trả lời ngay không chút do dự : đó là một quá trình hiếu khí bắt buộc vì không có oxy phân tử (O[SUB]2[/SUB]) thì không thể có quá trình nitrit hóa.
Tuy nhiên, tôi biết bạn vẫn còn rất băn khoăn. Lý do là vì trong tự nhiên còn có một quá trình khác cũng tạo thành nitrit, song đó lại là một quá trình kỵ khí (không bắt buộc). Vậy sự khác nhau là ở chỗ nào ?
A) Quá trình mà theo thói quen chúng ta vẫn gọi là nitrit hóa, thực ra phải gọi đúng tên của nó là sự oxy hóa ammôniac thành nitrit. Nó là bước thứ nhất trong một quá trinh gồm hai bước được gọi là quá trình nitrat hóa (nitrification) . Bước thứ hai có tên là sự oxy hóa nitrit thành nitrat.
Các vi khuẩn nitrat hóa - nitrifying bacteria (gồm hai loại để thực hiện hai bước chuyển hóa nêu trên) thuộc về một nhóm vi khuẩn có phương thức trao đổi chất đặc biệt được gọi là bọn hóa tự dưỡng vô cơ. Hóa = thu năng lượng từ các phản ứng hóa học, tự dưỡng = xây dựng cơ thể bằng nguồn cacbon từ CO[SUB]2[/SUB], còn vô cơ = chất cho điện tử trong phản ứng oxy hóa là một chất vô cơ, ở đây là NH[SUB]4[/SUB][SUP]+[/SUP]. Chúng đều là các vi khuẩn Gram âm, hiếu khí, không sinh bào tử. Vì là bọn oxy hóa mạnh nên màng tế bào của chúng thường có những vùng được gấp nếp nhiều lần nhằm tăng hoạt động trao đổi chất (xem hình).
Bước 1 (oxy hóa ammôn để tạo thành nitrit) diễn ra theo phương trình :
NH[SUB]4[/SUB][SUP]+ [/SUP]+ 1,5 O[SUB]2[/SUB] ® NO[SUB]2[/SUB][SUP]-[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]O + 2 H[SUP]+[/SUP] (DG[SUP]0'[/SUP]= - 275 kJ/mol)
Bước 2 (oxy hóa nitrit để tạo thành nitrat):
NO[SUB]2[/SUB][SUP]-[/SUP] + 0,5 O[SUB]2[/SUB] ® NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]O (DG[SUP]0'[/SUP]= - 74 kJ/mol)
Hai nhóm vi khuẩn nitrat hóa (nitrifying bacteria) trên có ý nghĩa rất quan trọng về mặt sinh thái, gặp nhiều trong đất, hệ thống cống rãnh, nước ngọt và nước biển. Một nhóm tạo thành nitrit từ ammôniac, một nhóm tạo thành nitrat từ nitrit, nếu cả hai nhóm cùng sinh trưởng trong một ổ sinh thái thì ammôniac sẽ được chuyển hóa thành nitrat. Quá trình nitrat hóa xảy ra nhanh trong đất được bón phân đạm chứa các muối ammôn. Đạm nitrat dễ dàng được thực vật sử dụng, song vì hòa tan trong nước nên nitrat dễ bị thất thoát do thấm vào đất. Ngoài ra nó còn bị thất thoát do một quá trình chuyển hóa khác mà ta sẽ bàn đến ngay sau đây, đó là quá trình phản nitrat hóa (denitrification). Như vậy, quá trình nitrat hóa là một con dao hai lưỡi.
B) Sự phản nitrat hóa (denitrification) là một phương thức vi khuẩn dùng để thu năng lượng. Ở đó, điện tử tách ra từ các chất hữu cơ không được truyền cho oxy phân tử hoặc cho một chất nhận điện tử hữu cơ nội sinh khác, mà được chuyển cho oxy liên kểt chứa trong nitrat, qua một chuỗi vận chuyển điện tử. Phương thức thu năng lượng này có tên là sự hô hấp kỵ khí.
Sự phản nitrat hóa gồm nhiều bước và bước đầu tiên cũng tạo thành nitrit (dễ làm người ta nhầm !!!)
NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP]. + 2e[SUP]-[/SUP] + 2H[SUP]+[/SUP] ® NO[SUB]2[/SUB][SUP]-[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]O
Nitrit sinh ra rất độc nên nó thường được khử tiếp để tạo thành khí nitơ thoát khỏi đất. Toàn bộ quá trình được gọi là sự phản nitrat hóa :
2NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP]. + 10e[SUP]-[/SUP] + 12H[SUP]+[/SUP] ® N[SUB]2[/SUB] + 6H[SUB]2[/SUB]O
Các vi khuẩn phản nitrat hóa là bọn kỵ khí không bắt buộc, tức là khi có mặt oxy phân tử chúng hô hấp hiếu khí (như con người) vì quá trình này cho nhiều năng lượng hơn, còn khi không có mặt oxy phân tử thì chuyển sang hô hấp kỵ khí.
Trong khi đó, hai nhóm vi khuẩn hô hấp kỵ khí khác (dùng SO[SUB]4[/SUB][SUP]-[/SUP] và CO[SUB]2[/SUB] làm chất nhận điện tử cuối cùng) lại là bọn kỵ khí bắt buộc.