Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, rất nhiều loài rong biển như: rong loa kèn, rong bóng rong nâu; rong câu rong đỏ và rong guột rong lục đều có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nhất là
Trang 1KHẢ NĂNG LÀM SẠCH NƯỚC BIỂN CỦA RONG SỤN (Kappaphycus
alvarazii (Doty))
APTITUTE FOR DIMINISHING POLLUTION IN SEA WATER OF
Kappaphycus alvazezii (doty) ABSTRACT:
Marine algae are group of botanical ancestor on the sea water; they have had the aptitude for diminishing pollution in the sea water Thus, in 80 years of XX century, Human has made use of it to diminish pollution in the sea water Recently, in Vietnam, there have had some studies on the aptitude for absorbing some nutrients from the sea water of marine algae.
Especially, in Cat Ba archipelago, the aquaculture in float-cage has been very strongly developed and it was eliminated so much organic-nutrient to the sea water It is one of the causes of marine pollution Thus, the study on the aptitude for diminishing pollution in the sea water of marine algae is necessary
For assessment, the aptitude for diminishing pollution in the sea water of Kappaphycus alvazazii (Doty), Centre for Research, Consultation on Marine Resources and Environment, (Vietnam Union of Science and Technology Association) has carried out the project: “The experimental on waster water treatment by Kappaphycus alvazazii (Doty)” from 2006 until 2007.
The survey and sampling for determining parameters of seawater qualíty were performed at 0h, 6h, 12h and 24h (from beginning of the experiment) The parameters researching are Temperature, Salinity, Turbidity, pH, Dissolved Oxygen (DO), Biological Oxygen Demand (BOD5), Ammonia (NH4 + ), Nitrite (NO2 - ), Nitrate (NO3 - ), Phosphate (PO4 -3 ).
The results of study showed that:
- Ammonia, Nitrate, Phosphate concentrations in the sea water in the study area were extended the permitted standard, according to ASEAN criteria, averagely by 2 to 3 times.
- The turbidity was lessened at early 6 hours of the experiment, approximate 17%,
- The pH value was rapidly increased at early 6 hours of the experiment, approximate 0.62 units,
- The content of Dissolved Oxygen (DO) was very rapidly increased at early 6 hours of the experiment, approximate 129%,
- The Biological Oxygen Demand (BOD5) value was lessened at early 12 hours
of the experiment, approximate 23%,
- The content of Ammonia (NH4 + ) was very rapidly lessened at early 12 hours
of the experiment, approximate 80%,
- The content of Nitrite (NO2 - ) was very rapidly lessened at early 12 hours of
Trang 2the experiment, approximate 54%,
- The content of Phosphat (PO4 -3 ) was lessened at early 24 hours of the experiment, approximate 36%,
- The content of Nitrate (NO3 - ) was lessened at early 24 hours of the experiment, approximate 21%.
MỞ ĐẦU
Ngay từ năm 80, Hoff và Frank Neil (1985, 1986) đã sử dụng rong biển để làm sạch nước biển Đến những năm 90 của thế kỷ XX, rất nhiều tác giả đã nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm môi trường như: Paletta, Michael (1990); Marchant, Don A (1992); Glodek, Gamrrett (1993); Graff, Rick (1993); Prasek, Edward D (1995) Các tác giả này đã sử dụng nhiều loài rong biển thuộc các ngành khác nhau (rong đỏ, rong nâu, rong lục) Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, rất nhiều loài rong biển như: rong loa kèn, rong bóng (rong nâu); rong câu (rong đỏ) và rong guột (rong lục) đều có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nhất là ô nhiễm bởi các chất hữu cơ
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, có một vài nghiên cứu về khả năng hấp thu một số chất dinh dưỡng bởi rong biển
Năm 1999, Vũ Văn Toàn (Viện nghiên cứu hải sản) đã chứng minh được rong câu chỉ vàng có thể hấp thu các chất dinh dưỡng Amoni, Nitrit, Phosphat trong hệ thống nuôi tôm khép kín
thực nghiệm về khả năng hấp thu một số chất dinh dưỡng như Amoni, Nitrit, Nitrat,
Phosphat trong nước biển bởi loài rong xanh (Ulva sp.) và đã thu được kết quả khả quan.
Năm 2002, Trần Văn Nhị (Viện Công nghệ sinh học) đã đưa ra công nghệ xử lý nước sinh hoạt bị ô nhiễm bởi các hợp chất vô cơ của nitơ dựa trên các chủng vi khuẩn đã được phân cùng với giá thể của chúng có sự kết hợp với một số loài rong biển thuộc chi Caulerpa, ngành rong lục
Năm 2005, Lê Như Hậu (Phân viện Vật liệu tại Nha Trang) đã cố công bố một số kết quả xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ trong môi trường nuôi tôm sú bằng rong câu chỉ vàng tại một số tỉnh miền Trung
Ngoài khả năng xử lý ô nhiễm, rong biển còn được tận thu tạo nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác như chế các loại keo (agar, carrageenan), chế biến thực phẩm, phân bón
Rong sụn (Kappaphycus alvarazii (Doty) đã được di nhập vào miền Trung nước
ta từ năm 1993 và đang được quan tâm phát triển tạo nguyên liệu cho xuất khẩu
Năm 1996, Lê Thị Thanh và đồng nghiệp (Phân viện Hải dương học tại Hải Phòng, nay là Viện Tài nguyên và Môi trường biển) đã tiến hành di nhập rong sụn vào vùng biển Cát Bà (Hải Phòng) Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, loài rong
Kappaphycus alvarezii (Doty) có thể trồng được ở vùng biển Cát Bà trong mùa hè với tốc
độ sinh trưởng khá cao
Năm 1997, Nguyễn Văn Nguyên cũng đưa ra kết quả tương tự cho loài rong này
Trang 3tại vùng biển Vân Đồn, Quảng Ninh.
Trong những năm gần đây, việc nuôi cá lồng bè ở Cát Bà (Hải Phòng) phát triển rất mạnh, thải ra một lượng không nhỏ các chất hữu cơ - dinh dưỡng vào nước biển Và việc nghiên cứu làm sạch nước biển ở đây là cần thiết
Để đánh giá khả năng làm sạch nước biển của rong Sụn, Trung tâm Nghiên cứu,
Tư vấn Tài nguyên và Môi trường Biển thuộc Liên hiệp Các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam đã tiến hành Dự án: Thực nghiệm xử lý nước thải bằng thực vật thuỷ
sinh tại khu vực Cát Bà, Hải Phòng (2006 - 2007).
Những kết quả bước đầu của Dự án được trình bày trong bài báo này
I TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
I.1 Tài liệu
Tài liệu được sử dụng trong bài báo là kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Dự án tại khu vực Vụng Tai Kéo, Cát Bà, Hải Phòng vào tháng 8/2006 (Sơ đồ Hình 1)
I.2 Phương pháp
• Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đã được sử dụng trong Dự án
• Phương pháp đo đạc và phân tích mẫu nước
Việc đo đạc và phân tích các thông số môi trường nước được thực hiện theo phương pháp đang được sử dụng tại Phòng thí nghiệm của Viện Tài nguyên và Môi trường biển
• Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu được xử lý thống kê: loại bỏ số liệu chứa sai số thô, tính trung bình cộng
Trang 4II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
II.1 Mô tả thí nghiệm
Việc thí nghiệm được thực hiện ngay tại hiện trường, trên các lồng bè nuôi tu hài,
cá song, cá giò ở khu vực vụng Tai Kéo, Cát Bà, Hải Phòng (Sơ đồ Hình 1)
Các lô thí nghiệm và lô đối chứng được thực hiện trong cùng điều kiện ngay ở ngoài hiện trường Lô thí nghiệm và đối chứng được bố trí trong các thùng plastic đường kính 0,6m chứa 100 lít nước biển tự nhiên, lấy tại nơi thí nghiệm
Trang 5Trong các lô thí nghiệm sử dụng 2 kg rong sụn đã rửa sạch, được lấy ngay tại ô lồng nuôi (rong này được di nhập từ Nha Trang từ tháng 7/2006) Như vậy, mật độ rong
Việc đo đạc và lấy mẫu để xác định một số thông số chất lượng nước được thực hiện vào các khoảng thời gian 0 giờ, 6 giờ, 12 giờ và 24 giờ, tính từ khi bắt đầu thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện vào tháng 8 và tháng 11 năm 2006
II.2 Kết quả thực nghiệm
Kết quả xác định các thông số môi trường nước trong các lô thí nghiệm (kí hiệu mẫu - T) và các lô đối chứng (kí hiệu mẫu - Đ) được tính trung bình cộng sau khi đã loại
bỏ những số liệu chứa sai số thô
II.2.1 Kết quả thực nghiệm đợt tháng 8 năm 2006
Kết quả thí nghiệm thực hiện ngày 17 - 18/8/2006 được tổng hợp trong bảng 1 và 2
Bảng 1 Tổng hợp kết quả đo nhanh một số thông số môi trường
nước trong các lô thí nghiệm (T) và đối chứng (Đ), ngày 17 - 18/8/2006
TT Kí hiệu
mẫu
Nhiệt độ ( 0 C)
Độ muối ( 0 / 00 )
Độ đục (mg/l)
pH Ôxy hòa tan (mg/l)
Thời gian
đo, lấy mẫu
9h, 17/8/2006 (bắt đầu thí nghiệm)
(sau 6 giờ)
(sau 6 giờ)
(sau 12 giờ)
(sau 12 giờ)
(sau 24 giờ)
(sau 24 giờ)
Bảng 2 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số môi trường
nước trong các lô thí nghiệm (T) và đối chứng (Đ) , ngày 17 - 18/8/2006
TT Kí hiệu NO 3 - -N NO 2 - -N NH 4 + -N PO 4 3- -P BOD 5 Thời gian
Trang 6mẫu (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (mg/l) đo, lấy mẫu
9h, 17/8/2006 (bắt đầu thí nghiệm)
(sau 12 giờ)
(sau 12 giờ)
(sau 24 giờ)
(sau 24 giờ)
GHCP
(ASEAN-Canada)
60 µg/l 70 µg/l 15 µg/l
Ghi chú: Các ô đánh dấu sẫm màu với con số in đậm và nghiêng biểu hiện nồng
độ vượt giới hạn cho phép (GHCP) theo Tiêu chuẩn đề nghị của Chương trình hợp tác ASEAN - Canada
II.2.2 Kết quả thực nghiệm đợt tháng 11 năm 2006
Kết quả thí nghiệm thực hiện ngày 3 - 4/11/2006 được tổng hợp trong bảng 3 và 4.
Bảng 3 Tổng hợp kết quả đo nhanh một số thông số môi trường
nước trong các lô thí nghiệm (T) và đối chứng (Đ), ngày 3 - 4/11/2006
TT Kí hiệu
mẫu
Nhiệt độ ( 0 C)
Độ muối ( 0 / 00 )
Độ đục (mg/l)
(mg/l)
Thời gian
đo, lấy mẫu
(bắt đầu thí nghiệm)
(sau 6 giờ)
(sau 6 giờ)
(sau 24 giờ)
(sau 24 giờ)
Bảng 4 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số môi trường
nước trong các lô thí nghiệm (T) và đối chứng (Đ) , ngày 3 - 4/11/2006
TT Kí hiệu NO 3 - -N NO 2 - -N NH 4 + -N PO 4 3- -P BOD 5 Thời gian
Trang 7mẫu (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (mg/l) đo, lấy mẫu
(bắt đầu thí nghiệm)
(sau 6 giờ)
(sau 6 giờ)
GHCP
(ASEAN-Canada) 60 µg/l 70 µg/l 15 µg/l
Ghi chú: Các ô đánh dấu sẫm màu với con số in đậm và nghiêng biểu hiện nồng
độ vượt giới hạn cho phép (GHCP) theo Tiêu chuẩn đề nghị của Chương trình hợp tác ASEAN - Canada
II.3 Thảo luận
Việc đánh giá khả năng làm sạch nước biển của rong sụn được dựa trên sự so sánh giá trị các thông số môi trường nước trong các lô thí nghiệm sau những khoảng thời gian thí nghiệm với giá trị các thông số môi trường nước thí nghiệm ở thời điểm ban đầu;
t = 0h Đồng thời, có đối chiếu với giá trị các thông số môi trường nước trong các lô đối chứng Giá trị các thông số được lấy trung bình cộng sau khi đã loại bỏ những số liệu chứa sai số thô
Việc đánh giá chất lượng nước dựa trên sự so sánh kết quả phân tích với tiêu chuẩn môi trường
II.3.1 Về hiện trạng môi trường nước ở khu vực nghiên cứu
Kết quả phân tích trong cả 2 đợt khảo sát tháng 8 (bảng 2) và tháng 11 (bảng 4) cho thấy, nồng độ các muối dinh dưỡng nitrat, amoni và photphat trong nước biển ở khu vực nghiên cứu đều vượt quá giới hạn cho phép (GHCP) theo Tiêu chuẩn đề nghị của Chương trình hợp tác ASEAN - Canada, 1997 Cụ thể:
- Nồng độ amoni vượt quá GHCP từ xấp xỉ 2 lần đến hơn 2 lần
- Nồng độ nitrat vượt quá GHCP từ hơn 2 lần đến hơn 3 lần
- Nồng độ photphat vượt quá GHCP từ hơn 2 lần đến hơn 3 lần
Khu vực vụng Tai Kéo (Cát Bà, Hải Phòng) - nơi tiến hành thực nghiệm - là khu vực mà nước biển lưu thông khá tốt (có lạch sâu, dòng triều khá mạnh), nơi có mật độ nuôi lồng bè thấp hơn nhiều so với khu vực gần Bến Bèo, nhưng nước đã có biểu hiện bị
ô nhiễm bởi các chất dinh dưỡng
II.3.2 Về khả năng làm sạch nước biển của rong sụn
• Về khả năng làm sạch nước của rong sụn nói chung
Kết quả thực nghiệm trong cả 2 đợt; tháng 8 (bảng 1) và tháng 11 (bảng 3) cho thấy, ngoài các thông số nền độ muối (hầu như không thay đổi trong suốt thời gian thí nghiệm), nền nhiệt độ (thay đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh), giá trị các thông
số môi trường khác đều thay đổi theo hướng tích cực, chứng tỏ khả năng làm sạch nước biển của rong sụn Cụ thể:
Trang 8- Độ đục của nước giảm từ 6 mg/l xuống 5 mg/l ngay sau 6 giờ đầu thí nghiệm (bảng 1) Tỷ lệ giảm độ đục là 17% (bảng 5)
- Giá trị pH tăng từ 8,14 lên 8,76 ngay sau 6 giờ đầu và tăng đến 8,82 sau 12 giờ Mức tăng pH tương ứng là 0,62 ÷ 0,68 đơn vị (bảng 5) Giá trị pH ở thời điểm ban đầu và
ở lô đối chứng nằm trong khoảng 8,14 ÷ 8,16 (bảng 1) Điều đó chứng tỏ khả năng hấp
quang hợp mạnh
nước biển (giá trị pH của nước biển giảm) có thể dẫn đến những tác động xấu lên hệ sinh thái biển
- Nồng độ ôxy hoà tan trong nước tăng từ 6,2 mg/l lên 14,2 mg/l sau 6 giờ và vẫn
ở mức rất cao 11,1 mg/l sau 12 giờ thí nghiệm Trong khi đó, nồng độ ôxy hoà tan ở lô đối chứng trong khoảng 5,3 ÷ 6,2 mg/l (bảng 1) Mức độ gia tăng nồng độ ôxy hoà tan, 8mg/l, so với thời điểm ban đầu (6,2mg/l) đạt tỷ lệ 129% (bảng 5) Hiện tượng nồng độ ôxy hoà tan gấp hơn 2 lần sau 6 giờ đầu của thí nghiệm phản ánh cường độ quang hợp rất
nước đã quan sát thấy trong các lô thí nghiệm và được cho là khí ôxy Theo Sưskina L.A.,1974, nước biển được coi là sạch khi nồng độ ôxy hoà tan từ 6 ÷ 11 mg/l
giảm khoảng 31% sau 24 giờ thí nghiệm
- Nồng độ nitrit giảm nhanh trong 12 giờ đầu, khoảng 54%.
- Nồng độ amoni giảm rất nhanh trong 12 giờ đầu, khoảng 80%.
- Nồng độ photphat giảm khá nhanh và đều trong suốt thời gian thí nghiệm (24 giờ), khoảng 36%
- Nồng độ nitrat giảm khoảng 16% trong 12 giờ đầu và 21% sau 24 giờ
Các số liệu nêu trên cho thấy rong sụn có khả năng hấp thụ mạnh các muối dinh dưỡng, đồng thời đẩy nhanh quá trình phân huỷ các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học;
bởi: sự tăng nồng độ ôxy hoà tan là điều kiện thuận lợi cho quá trình phân huỷ các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hiếu khí
• Khả năng làm sạch nước liên quan đến đặc điểm sinh thái của rong
So sánh giá trị của các thông số độ đục, pH và ôxy hoà tan của hai đợt thí nghiệm
có thể nhận xét sơ bộ: vào tháng 8 khả năng làm sạch môi trường của rong mạnh hơn so với tháng 11; được biểu hiện bởi giá trị các thông số độ đục, pH và ôxy hoà tan (bảng 5
và 6) Nguyên nhân được cho là vào tháng 11, độ muối hơi cao (33‰), vượt ngưỡng tối
ưu của rong (28 ÷ 30‰) Mặt khác, có thể do cường độ ánh sáng trong tháng 11 giảm so với tháng 8, chưa đạt ngưỡng tối ưu
Bảng 5 Đánh giá khả năng làm sạch nước biển của rong sụn
(kết quả thí nghiệm ngày 17 - 18/8/2006)
TT Thông số Thời gian thí nghiệm Nhận xét
Sau 6h Sau 12h Sau 24h
Trang 91 Độ đục Giảm
17%
Giảm
-Độ đục giảm đáng kể ngay trong 6
giờ đầu
0,68 đv
Tăng 0,36 đv
pH tăng nhanh ngay trong 6 giờ
đầu
tan
Tăng
-Nồng độ ôxy hoà tan tăng rất nhanh ngay trong 6 giờ đầu
mạnh trong 12 giờ đầu
5 NO3 - -N
(µg/l) - Giảm 16%Giảm 21% Nồng độ nitrat giảm tương đốinhiều trong 12 giờ đầu
8 PO(µg/l)43- -P - Giảm 20%Giảm 36% Nồng độ photphat giảm khá đềutrong suốt thời gian thí nghiệm
Bảng 6 Đánh giá khả năng làm sạch nước biển của rong sụn
(kết quả thí nghiệm ngày 3 - 4/11/2006)
nhanh ngay trong 6 giờ đầu
trong 6 giờ đầu
• Một vài tính toán định lượng về khả năng làm sạch nước của rong sụn
Từ các dữ liệu trong đợt thí nghiệm vào tháng 8 năm 2006: lượng rong (2kg), lượng nước (100lít), nồng độ các muối dinh dưỡng ở thời điểm bắt đầu thí nghiệm (0 giờ)
và kết thúc thí nghiệm (sau 24 giờ) (bảng 2), khả năng làm sạch nước biển của rong sụn tính được như sau:
Trang 10- Khả năng làm sạch amoni: 7mg NH4+ -N /kg rong/ngày đêm.
Những số liệu nêu trên cho thấy:
- Khả năng làm sạch các muối dinh dưỡng trong nước biển của rong sụn là rất lớn
- Tốc độ làm sạch amoni là lớn nhất, sau đó là nitrat Tốc độ làm sạch nitrit là thấp nhất Đồng thời, lượng ôxy hoà tan gia tăng rất đáng kể
Quy luật nêu trên cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Huyên (Phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang) tại tỉnh Ninh Thuận và tỉnh Khánh Hoà (Dự
án SUMA, Bộ Thuỷ sản, 2004)
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Từ kết quả nghiên cứu đã được trình bày ở trên, có thể rút ra kết luận:
1 Nước biển ở khu vực nghiên cứu; vụng Tai Kéo (Cát Bà, Hải Phòng), nơi có mật độ nuôi lồng bè không cao, điều kiện lưu thông khá tốt, nhưng đã có biểu hiện nước
bị ô nhiễm bởi các chất dinh dưỡng
2 Rong sụn (Kappaphycus alvarazii (Doty)) có khả năng làm sạch nước biển với
hiệu quả làm sạch cao, đặc biệt là đối với amoni
3 Có thể trồng rong sụn ở vùng biển miền Bắc trong mùa hè, ở những nơi có nhiệt độ, độ muối cao và ổn định, đặc biệt là ở khu vực nuôi hải sản nhằm 2 mục tiêu -làm sạch nước biển và thu sinh khối rong
Và khuyến nghị:
1 Thực hiện các dự án trồng rong sụn ở những nơi có điều kiện phù hợp nhằm bảo vệ môi trường biển và phát triển kinh tế - xã hội Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm lưu giống rong sụn qua mùa đông ở khu vực miền Bắc
2 Nghiên cứu trồng thử các loài rong có giá trị kinh tế khác ở các khu vực nuôi hải sản tập trung nhằm bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế biển
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Phạm Văn Huyên, 2004 Kết quả nghiên cứu sử dụng rong sụn để xử lý ô nhiễm ưu
dưỡng trong ao nuôi tôm Báo cáo tại Diễn đàn KHCN – SUMA, Bộ Thuỷ sản.
2 An Khánh, 2004 Trồng rong sụn như thế nào? Khoa học, 12-2004.
3 APHA - AWWA - WPCF Standard Methods for the Examination of Water and
4 ASEAN - Canada Cooperative Programme on Marine Science ASEAN Marine
Environmental Management: Qualíty Criteria and Monitoring for Aquatic Life and
Human Health Protection Penang, Malaysia, June 24 - 28, 1996.
5 ASEAN - Canada Cooperative Programme on Marine Science (ACCPMS-II).
Technical Session I: Environmental Criteria - Development and Application
Procceding of the Fourth ASEAN - Canada Technical Conference on Marine Science,
