Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để xử lý ô nhiễm nền đáy ao nuôi tôm cao sản

Chất l-ợng bùn xấu vì bị ô nhiễm nặng do thức ăn thừa, chất thải của tôm, xác động thực vật và vi sinh vật, các chế phẩm bổ sung vào ao, các chất rắn lơ lửng...L-ợng cặn bùn tạo ra trong

-

BÙI THỊ KIM ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM

NỀN ĐÁY AO NUÔI TÔM CAO SẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2004

-

BÙI THỊ KIM ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM

NỀN ĐÁY AO NUÔI TÔM CAO SẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐẶNG ĐÌNH KIM

Hà Nội - 2004

Mở đầu

Nuôi trồng thuỷ sản đang trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn tạo ra công

ăn việc làm cho hàng triệu ng-ời trên thế giới Với chính sách mở cửa, các ngành kinh tế của n-ớc ta đang trên đà phát triển mạnh Phát triển nuôi trồng thuỷ sản là một chính sách lớn của Đảng và Nhà n-ớc, là nhiệm vụ của nhiều bộ, ngành đứng

đầu là Bộ Thuỷ sản [35]

Nuôi trồng thuỷ sản tiếp tục phát triển theo h-ớng sản xuất hàng hoá tập trung tăng tr-ởng cả bề rộng lẫn bề sâu Diện tích nuôi trồng thuỷ sản v-ợt qua một triệu ha; sản l-ợng đạt 1,11 triệu tấn/ năm , chiếm 44% tổng sản l-ợng thuỷ sản cả n-ớc Nghề nuôi tôm trong n-ớc những năm gần đây liên tục phát triển Sản l-ợng tôm từ các vùng nuôi tôm trọng điểm mỗi năm một tăng và địa bàn nuôi tôm đã trải dài theo suốt dọc bờ biển của cả n-ớc, từ Quảng Ninh đến Cà Mau Thu hoạch từ tôm chiếm tỷ lệ lớn trong tổng sản l-ợng thuỷ sản, góp phần quan trọng đem lại doanh thu xuất khẩu trên 2 tỷ đô la Mỹ của ngành thuỷ sản trong năm 2003 [15] Theo mục tiêu của ch-ơng trình phát triển nuôi trồng thuỷ sản 1999 - 2010 thì đến năm 2010 chúng ta sẽ có 60.000 ha nuôi tôm thâm canh và 100.000 ha bán thâm canh Nuôi tôm vẫn đang phát triển và giữ vững vị trí là mặt hàng xuất khẩu chủ lực [2]

Song song với sự phát triển nhanh chóng của các khu vực nuôi tôm là ảnh h-ởng nghiêm trọng đến môi tr-ờng và phát triển bền vững Một số quốc gia và vùng lãnh thổ xung quanh Việt Nam nh- ấn Độ, Thái Lan, Đài Loan, Philippin, Trung Quốc … đã phải trả giá rất đắt khi chỉ quan tâm đến lợi nhuận kinh tế mà bỏ qua ảnh h-ởng tới môi tr-ờng khiến ng-ời ta có thể phải chấm dứt hoàn toàn hoạt

động nuôi trồng thuỷ sản một số vùng sau một thời gian triển khai không lâu Đó là những bài học cho các quốc gia muốn nhanh chóng công nghiệp hoá nghề nuôi tôm, khi ch-a hiểu biết cặn kẽ về những thay đổi có thể có và về mối t-ơng tác giữa các yếu tố môi tr-ờng trong điều kiện nuôi công nghiệp ở Việt Nam nghề nuôi tôm công nghiệp dù có lịch sử phát triển không dài nh-ng đã bộc lộ rõ nhiều mặt tiêu cực Việc quản lý con giống, quản lý chất l-ợng n-ớc ao, đầm nuôi, các yếu tố kỹ

thuật đi kèm (mật độ thả, nhu cầu thức ăn, chuẩn đoán tình trạng sức khoẻ tôm nuôi, các biện pháp xử lý n-ớc, xử lý nền đáy ao ) vẫn còn nhiều bỡ ngỡ Để giải quyết triệt để vấn đề này đòi hỏi sự nỗ lực của các nhà khoa học, nhà quản lý và ng-ời nuôi trồng thuỷ sản [16, 29, 31]

Đáy ao là một trong những vùng biến động nhất của hệ thống sinh thái học

ao nuôi Tất cả các chất mùn đều lắng xuống đáy và hình thành lớp bùn Đáy ao xấu

sẽ ảnh h-ởng tới chất l-ợng n-ớc, ảnh h-ởng xấu đến tôm và làm giảm năng suất Khối l-ợng bùn đ-ợc tạo ra trong quá trình nuôi là rất lớn Chất l-ợng bùn xấu vì bị

ô nhiễm nặng do thức ăn thừa, chất thải của tôm, xác động thực vật và vi sinh vật, các chế phẩm bổ sung vào ao, các chất rắn lơ lửng L-ợng cặn bùn tạo ra trong quá trình nuôi nếu không đ-ợc xử lý kịp thời sẽ ảnh h-ởng đến chất l-ợng n-ớc dẫn đến hậu quả tôm sốc, chết hàng loạt Mặt khác, khối l-ợng bùn sau mỗi vụ nuôi không

xử lý triệt để thải ra môi tr-ờng xung quanh sẽ làm nhiễm bẩn nghiêm trọng và lâu dài Việc xử lý ô nhiễm môi tr-ờng nuôi tôm đặc biệt đối với các ao nuôi tôm cao sản là việc làm cấp thiết [15,8]

Trong những năm gần đây, nhiều viện nghiên cứu và các tr-ờng đại học trong n-ớc đã tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễm và tác động môi tr-ờng từ các nguồn nuôi trồng thuỷ sản, có rất nhiều ph-ơng pháp xử lý môi tr-ờng khác nhau đ-ợc đ-a

ra nh- các ph-ơng pháp hoá học, lý học, sinh học v.v nh-ng thực tế cho thấy ph-ơng pháp dùng chế phẩm vi sinh vật để xử lý mang nhiều -u điểm do chi phí thấp, hiệu quả xử lý cao và không gây ra những tác động tiềm ẩn Trong vài năm trở lại đây việc ứng dụng chế phẩm vi sinh trong nuôi tôm sú bán thâm canh và thâm canh đang phát triển mạnh và cần thiết trong nuôi tôm th-ơng phẩm [33] Với mong muốn góp phần nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý môi tr-ờng từ các ao nuôi tôm

cao sản chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để

1 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nền đáy và n-ớc ao nuôi tôm công nghiệp

2 Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử lý n-ớc và nền đáy ao trong khi nuôi tôm

3 Sử dụng chế phẩm vi sinh vật sản xuất phân bón hữu cơ - vi sinh từ bùn ao nuôi tôm cao sản sau thu hoạch

ch-ơng I

Tổng quan tài liệu

I.1 Tình hình phát triển nuôi trồng thuỷ sản trên thế giới

và Việt Nam trong những năm qua

Nhu cầu về thực phẩm trên thế giới ngày một tăng cả về số l-ợng và chất l-ợng Trong các nguồn cung cấp thực phẩm, thuỷ sản đ-ợc đánh giá là nguồn quan trọng hàng đầu Trong khi đó, khả năng cung cấp thuỷ sản khai thác chỉ đạt giới hạn tự nhiên cho phép Do vậy, phát triển nuôi trồng thuỷ sản đ-ợc đặt ra nh- một giải pháp thiết yếu: một mặt là tăng nguồn và tính chủ động trong việc cung cấp thực phẩm, đa dạng hoá sản phẩm, mặt khác tạo nguồn sinh kế mới cho công đồng dân c- [34]

I.1.1 Sản l-ợng thuỷ sản thế giới

Bảng I.1 Tổng sản l-ợng thuỷ sản của thế giới, 1998- 2002 (triệu tấn)

năm

Tổng sản l-ợng thế giới 127,971 138,111 142,474 142,592 145,942

Khai thác 88,811 95,041 96,794 94,165 94,556 Sản l-ợng nuôi 39,160 43,070 45,680 48,427 51,386

I.1.2 Phân bố sản l-ợng nuôi trồng thuỷ sản theo các châu lục, 1998-2002

Trong năm 2002, sản l-ợng nuôi trồng thuỷ sản ở các châu lục đ-ợc phân bố theo tỷ lệ % nh- sau: Châu á: 91,19%, Châu Âu: 3,98%, Nam Mỹ: 2%, Bắc Mỹ: 1,63%, Châu Phi: 0,95%, Châu Đại D-ơng: 0,93

Bảng I.2 Tổng sản l-ợng nuôi trồng thuỷ sản phân bố theo châu lục,1998- 2002 (triệu tấn)

Năm

Châu 1998 1999 2000 2001 2002

Châu á 35,585 39,212 41,623 43,994 46,861 Châu Âu 1,928 2,074 2,097 2,097 2,046 Nam Mỹ 0,677 0,648 0,748 1,000 1,028 Bắc Mỹ 0,653 0,714 0,709 0,782 0,836 Châu Phi 0,192 0,286 0,408 0,414 0,460 Châu Đại D-ơng 0,127 0,136 0,139 0,139 0,155

Tổng cộng 39,160 43,070 48,427 48,427 51,386

Hầu hết sản l-ợng nuôi trồng thuỷ sản của thế giới tập trung ở châu á Trung Quốc là n-ớc dẫn đầu về sản l-ợng nuôi năm 2002, đạt 36,58 triệu tấn, chiếm 71,2% tổng sảnl-ợng nuôi thuỷ sản của thế giới, theo sau là ấn Độ (2,19 triệu tấn), Nhật Bản (1,39 triệu tấn), Philippin (1,34 triệu tấn), Inđônêxia (1,14 triệu tấn), Hàn Quốc (794.340 tấn), Thái Lan (644.890 tấn), Bănglađet (786.604 tấn) và Việt Nam là n-ớc

đứng thứ 9 với 534.500 tấn, chiếm khoảng 1% tổng sản l-ợng nuôi thuỷ sản của thế giới

Năm 2002, sản l-ợng nuôi trồng thuỷ sản đ-ợc phân chia tỷ lệ % theo các vùng n-ớc nh- sau:

B¶ng I.3 S¶n l-îng nu«i trång thuû s¶n vïng n-íc lî, 1998- 2002 (ngµn tÊn)

N¨m

Rong biÓn 18 18 15 25 29 C¸ di c- 374 431 467 492 501 C¸ n-íc ngät 184 221 290 329 336 C¸ n-íc mÆn 78 95 148 148 173 Gi¸p x¸c 100 1.058 1.120 1.233 1.224 NhuyÔn thÓ 121 123 129 133 75

Tæng s¶n l-îng 21.180 23.558 25.232 26.761 28.422

Trong đó:

Giáp xác gồm: Các loài tôm, cua, ghẹ…

Nhuyễn thể gồm: ngao, vẹm, ốc h-ơng, sò huyết, trai ngọc, mực n-ơng, mực ống…

I.1.3 Sản l-ợng thuỷ sản của Việt Nam trong những năm qua và định h-ớng phát triển đến năm 2010

Nh- đã nêu trên phát triển nuôi trồng thuỷ sản là một lựa chọn -u tiên của ngành thuỷ sản hiện nay Các đối t-ợng nuôi tập trung vào các loài có giá trị kinh tế cao và có khả năng xuất khẩu nh- tôm, cua, ốc h-ơng, sò huyết, cá song, cá tráp, cá giò, cá măng Đặc biệt là nghề nuôi tôm phát triển mạnh mẽ và không ngừng, tính

đến nay sản l-ợng tôm xuất khẩu chiếm hơn 60% tổng giá trị xuất khẩu thuỷ hải sản trong cả n-ớc [35]

Hình I.1 Kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản của Việt Nam trong những năm qua

Hình I.2 Sản l-ợng thuỷ sản của Việt Nam trong những năm qua

Ch-ơng trình phát triển nuôi trồng thuỷ sản của Việt Nam thời kỳ 1999-2010

đặt ra nh- sau:

a) Mục tiêu cơ bản

- Đảm bảo an ninh thực phẩm và tạo nguồn nguyên liệu chủ yếu cho xuất khẩu

- Tạo công ăn việc làm, góp phần xoá đói giảm nghèo

- Phấn đấu đến năm 2010:

+ Tổng sản l-ợng thuỷ sản nuôi: trên 2 triệu tấn

+ Giá trị kim ngạch xuất khẩu: trên 2,5 tỷ USD

+ Tạo việc làm cho khoảng 2 triệu ng-ời

b) Các chỉ tiêu chủ yếu cần đạt vào năm 2010

- Sản l-ợng thuỷ sản nuôi ruộng trũng:170.000 tấn

- Sản l-ợng thuỷ sản hồ chứa: 228.000 tấn

c) Nguyên tắc chỉ đạo phát triển nuôi trồng thuỷ sản

0 500

tấn

- Phát triển nuôi trồng thuỷ sản theo h-ớng phát triển bền vững, gắn với bảo vệ môi tr-ờng sinh thái; bảo đảm sản xuất và ổn định đời sống nhân dân

- Nuôi trồng thuỷ sản phải từng b-ớc đ-ợc hiện đại hoá, phát triển theo ph-ơng pháp nuôi công nghiệp là chính, kết hợp với các ph-ơng pháp nuôi khác phù hợp với điều kiện từng vùng

- H-ớng mạnh vào nuôi thuỷ sản n-ớc lợ và nuôi biển, đồng thời phát triển nuôi n-ớc ngọt

- Tạo chuyển biến mạnh mẽ trong nuôi tôm xuất khẩu, đồng thời chú trọng nuôi trồng thuỷ sản khác phục vụ cho tiêu dùng trong n-ớc và xuất khẩu

d) Định h-ớng lớn về nuôi trồng thuỷ sản

• Xác định tôm là đối t-ợng nuôi chủ lực

• Phát triển mạnh nuôi cá n-ớc ngọt, n-ớc lợ, nuôi biển và các loại đặc sản

I.2 Tình hình ô nhiễm trong ao nuôi tôm cao sản

Nuôi tôm đang có b-ớc chuyển biến nhanh từ hình thức nuôi quảng canh truyền thống, năng suất thấp sang quảng canh cải tiến, bán thâm canh và thâm canh Tuy nhiên trong nuôi tôm thâm canh ngoài vấn đề giống tôm sạch bệnh thì vấn đề làm sạch và duy trì môi tr-ờng ao nuôi sạch vẫn còn nhiều bất cập, khiến cho những ng-ời nuôi trồng gặp rất nhiều rủi ro Chỉ đơn cử tỉnh Long An, đầu năm 2002 đã có 1.050 ha ao nuôi tôm bị chết trắng, trong đó có những huyện chết trắng 100% diện tích ao nuôi Tình hình trên đang đặt ra cho các nhà khoa học và sản xuất nhiều vấn

đề cần giải quyết, trong đó có việc xử lí bùn đáy ao, đặc biệt trong những ao, đầm nuôi thả tôm mật độ cao Tình trạng nhiễm bẩn nặng của ao nuôi tôm mặc dù đã

đ-ợc khắc phục bằng giải pháp thay n-ớc sạch th-ờng xuyên hay n-ớc đã qua xử lý, song phần bùn ao-nơi các chất thải tích tụ trong quá trình nuôi là môi tr-ờng lý t-ởng cho các vi trùng và ký sinh trùng gây bệnh phát triển, là nguyên nhân gây ô nhiễm th-ờng xuyên và lâu dài ao nuôi thì vẫn ch-a có biện pháp xử lý hữu hiệu, kể cả sau khi bùn đ-ợc vớt lên khỏi ao, đầm nuôi

Mỗi năm l-ợng bùn tích tụ ở đáy ao nuôi tôm thâm canh hình thành một lớp bùn dày 10-15 cm t-ơng đ-ơng 30-50 tấn chất khô giàu hữu cơ/ha Bùn có thành

phần chủ yếu là chất hữu cơ, sinh khối vi sinh vật và động thực vật thuỷ sinh nên khi phân huỷ tự nhiên ở đáy ao sẽ làm cạn kiệt ôxy hoà tan và là nguồn sinh ra các chất

độc hại đối với tôm nh- NH3, H2S, CH4+ Khí NH3 sinh ra do sự bài tiết của tôm và

sự phân huỷ các chất đạm chứa trong các vật chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí hoặc yếm khí Khí H2S do vi khuẩn sinh ra ở điều kiện yếm khí trong các chất lắng tụ có hàm l-ợng chất hữu cơ cao Những lớp đất yếm khí với hàm l-ợng chất hữu cơ cao th-ờng có màu đen đặc thù do sự hiện diện của các hợp chất sắt khử Bên cạnh đó bùn còn chứa các thành phần vô cơ, trong đó đáng quan ngại nhất là hàm l-ợng NaCl khoảng 1% [15,16]

Ta có thể hình dung nguồn chất lắng tụ qua sơ đồ sau:

Chất thải qua thay n-ớc

3.7%

Tháo cạn ao 2.6% Thu hoạch tôm

Vôi 1%

Phân bon 0.2%

N-ớc vào

2.8%

thu hoạch

Hình I.3 Nguồn chất lắng tụ trong ao nuôi tôm [32].

Trên thực tế, ở ao nuôi tôm sau khi thu hoạch sẽ có một lớp bùn dày 15 - 25

cm, màu đen, rất hôi thối, ảnh h-ởng xấu đến hiệu quả của những vụ nuôi kế tiếp Các tác nhân gây ô nhiễm nền đáy là nguyên nhân làm giảm thiểu chất l-ợng n-ớc thông qua mức độ phát tán, lan truyền và tồn l-u trong n-ớc, ảnh h-ởng trực tiếp

đến đời sống các sinh vật trong thuỷ vực nuôi trồng

Thức ăn của các loài thuỷ sinh nói chung và thức ăn của tôm nói riêng là các chất hữu cơ không bền vững, gồm các chất béo, protein, đạm, cacbonhidrat và

hidrocacbon chứa trong thức ăn nh- tinh bột (trong khoai tây, khoai lang, ngô, gạo,

đậu nành ), các chất đạm, x-ơng động vật, rau

Phân thải của các loài thuỷ sinh, các thức ăn thừa trong n-ớc là nguyên nhân gây nên ô nhiễm hữu cơ ở nền đáy các ao nuôi tôm Quá trình chuyển hoá sinh học trong ao tôm thể hiện qua sơ đồ:

CO2, NH3, PO4

3-ánh sáng mặt trời (Quang hợp) Tảo

Năng l-ợng Sinh vật sản xuất

Tôm cá lớn Tôm cá nhỏ Động vật phù du

Sinh vật tiêu thụ bậc 3 Sinh vật tiêu thụ bậc 2 Sinh vật tiêu thụ bậc 1

Giai đoạn đầu tiên trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ là do VSV phân huỷ cacbonhydrat thành đ-ờng hoà tan, protein thành axít amin, chất béo thành axít hữu cơ mạch ngắn…

Giai đoạn tiếp theo là các quá trình phân huỷ sinh học hiếu khí (sử dụng l-ợng oxy hoà tan trong n-ớc) để chuyển hoá các chất hoà tan thành CO2, NH3,

H2O

Ôxy hoà tan trong n-ớc

Chất hữu cơ CO2, NH3, H2O

Vi sinh vật hiếu khí

VSV lấy ôxy hoà tan trong nguồn n-ớc để phân huỷ các chất hữu cơ, do đó

đã làm kiệt, nghèo ôxy, hạ thấp chỉ số DO cần cho tôm sống bình th-ờng, gia tăng chỉ số BOD, COD đến mức bất lợi Đó là nguyên nhân làm cho các thuỷ sản nuôi chết yểu, chậm lớn, không lột vỏ, nhiễm bệnh [6]

Trên bảng I.6 sẽ trình bầy các thành phần ô nhiễm chính trong một số ao nuôi tôm ở Việt Nam [15,16]

Bảng I.6 Chất l-ợng bùn ở các ao nuôi tôm cao sản sau khi thu hoạch

Ngoài ra trong các điểm nghiên cứu nêu trong bảng 1, thành phần và mật độ các vi sinh vật đ-ợc ghi nhận nh- sau:

- Vi khuẩn hiếu khí dao động từ 4.104 đến 2 105 CFU/g

- Nấm mốc dao động từ 0 đến 5 105 CFU/g

- Nấm men dao động từ 1 104 đến 1,2 104 CFU/g

- Xạ khuẩn dao động từ 0 đến 2 105 CFU/g

- Coliform tổng dao động từ 83 đến 2200 MPN/g

N-ớc thải từ ao nuôi tôm có chứa một l-ợng hợp chất Nitơ, Phốtpho và các chất dinh d-ỡng khác, gây nên sự phì d-ỡng n-ớc và tạo điều kiện cho các loại vi khuẩn bùng phát Sự có mặt của các hợp chất cacbonic và chất hữu cơ sẽ làm giảm

ôxy hoà tan và tăng BOD, COD, hàm l-ợng H2S, NH4+ và CH4 trong n-ớc Trên bảng I.7 trình bày các số liệu về khối l-ợng và chất l-ợng n-ớc thải từ các trại nuôi tôm biển ở Thái Lan).

Bảng I.7 Khối l-ợng các chất chảy vào và thoát ra ở các trại nuôi tôm cao sản

(Aquaculture asia 1998)

Các chất Khối l-ợng chảy vào

(kg/ha/ngà y)

Khối l-ợng thoát ra (kg/ha/ngà y)

Mục đích của sục khí là:

▪ Cung cấp ôxy cho tôm và các vi sinh vật khác trong ao

▪ Tập trung các chất cặn bã vào giữa ao

▪ Xáo trộn các sinh vật phù du

▪ Tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động ở nền đáy

I.3.1.2 Thay n-ớc

Mục đích là làm sạch n-ớc, các chất ô nhiễm NH4+, NO3-, NO2-, PO43- sẽ đ-ợc tháo rửa ra ngoài, cách làm này phải th-ờng xuyên trong quá trình nuôi Nh-ng có nhiều lý do để cản trở việc thay n-ớc do công suất máy bơm không đủ lớn phải thay n-ớc theo thuỷ triều, nguồn n-ớc cấp bị ô nhiễm; không nên thay n-ớc với một l-ợng lớn mặc dù có đủ n-ớc và n-ớc tốt vì dễ làm thay đổi các yếu tố môi tr-ờng,

dễ làm cho tôm bị sốc, gây chết hoặc tăng khả năng nhiễm bệnh

I.3.1.3 Dọn tẩy ao sau thu hoạch

Trong quá trình nuôi các chất thải tích tụ hầu hết ở đáy ao Cải tạo đáy ao tr-ớc mùa nuôi mới là việc làm bắt buộc phải đ-ợc thực hiện với nhiều hình thức, nhiều ph-ơng pháp khác nhau Kinh nghiệm truyền thống mà ng-ời nuôi trồng thuỷ sản áp dụng là: phơi khô, bón vôi, tẩy trùng, cày bừa nền đáy sau mỗi vụ nuôi Làm nh- vậy thì chất thải có thể trở nên nhạt màu hơn và quan sát bằng mắt giống nh- đất tốt Nh-ng thực chất vật chất hữu cơ tồn tại nhiều trong ao gây bất lợi cho môi tr-ờng ao nuôi trong những vụ sau và ảnh h-ởng đến môi tr-ờng xung quanh Chính vì vậy, ngay cùng một ph-ơng pháp cải tạo nh-ng ở ao này, vùng này, có hiệu quả tốt; ở ao khác, vùng khác lại có kết quả ng-ợc lại

Có hai cách th-ờng dùng để dọn tẩy ao: Phơi khô rồi dọn bỏ chất thải (cải tạo khô), Rửa trôi lớp chất thải sau đó phơi khô (cải tạo -ớt)

Mục đích là diệt khuẩn và tăng độ pH, thúc đấy qúa trình ôxy hoá khử trong

đất Ng-ời nuôi trồng thuỷ sản th-ờng dùng vôi nông nghiệp CaCO3 hay vôi đen CaMg(CO3)2 sao cho pH ổn định ở mức trên 7 Chỉ nên dùng vôi Ca(OH)2 trong tr-ờng hợp đất ao quá phèn (pH <5) nếu dùng vôi tôi cho đất có pH cao sẽ làm cho

NH3 ở trong n-ớc trở nên độc hơn có thể gây chết tôm

+ Dùng bột tẩy hay chất khử trùng

Mục đích là diệt các loài VSV gây bệnh trong trong n-ớc, trong đất; diệt các loài sinh vật là địch hại của tôm Ph-ơng pháp này có -u điểm là diệt đ-ợc cả động vật có x-ơng sống và không x-ơng sống

Trong số các chất khử trùng đ-ợc cho phép sử dụng có ba loại đ-ợc sử dụng th-ờng xuyên nhất là chlorin (hypochlorit canxi), formalin và permaganat kali (thuốc tím) Ngày nay ng-ời ta còn đ-a ra một ph-ơng pháp khử trùng mới để thay thế các chất trên là dùng n-ớc Clo hoạt hoá Nh-ng khi sử dụng bột tẩy cho nền đáy có hàm l-ợng chất hữu cơ cao sẽ hình thành hợp chất clo hữu cơ có tính độc cao và khó phân huỷ Mặt khác, l-ợng hoá chất tích luỹ trong môi tr-ờng sống của thuỷ sản ngày một tăng sẽ hạn chế sự phát triển thậm chí tiêu diệt một số loài sinh vật có ích trong n-ớc

và sau đó khó hồi phục chúng Vì vậy dùng bột tẩy phải rất thận trọng

Sau đây, chúng tôi sẽ mô tả các b-ớc của quá trình cải tạo ao sau thu hoạch để chúng ta dễ hình dung thứ tự của từng công đoạn:

I.3.1.4 Bón phân:

Mục đích chính của việc bón phân là bổ sung dinh d-ỡng thúc đẩy sinh vật phù

du phát triển vì nhiều lý do nh-:

- Sinh vật phù du che khuất nền đáy và ngăn cản sự phát triển của các loài tảo

đáy có hại

- Làm giảm biến động của nhiệt độ n-ớc

- Làm tăng l-ợng ôxy trong n-ớc

- Hấp thu đạm và lân từ các chất thải trong ao

- Tạo môi trường đục hơn giúp tôm ít bị “sốc’’

Hai loại phân bón chính đ-ợc dùng là phân hữu cơ và phân vô cơ Phần lớn phân bón đ-ợc sử dụng trong giai đoạn chuẩn bị ao, trong 60 ngày đầu của chu kỳ nuôi nên bón bổ sung từ 5 - 10% l-ợng phân bón lúc đầu

- Ngoài ra, chế phẩm hoá học tuỳ theo từng loại riêng biệt mà chúng có vai trò rất đa dạng nh-:

1 Diệt VSV có hại: Malachite; 1-5 Pentanedial (PROTECTOL); Alkyl

Dimethylbenzyl Amonium Cloride (BLESSON); N-Sodium- N-Chloro-Paratoluene Sulphonamide (TIGO 27); 5.2’- Dicloro- 4’ –Nitroannilide Ethanol Aminec (BOSSO - diệt ốc);

2 Kháng sinh: nhiều chủng loại, thông qua đ-ờng thức ăn

3 Diệt cá tạp, dữ: Saponine

4 Tăng khả năng dẫn dụ, bắt mồi: Dầu gan mực

5 Tăng đề kháng, ngừa bệnh, chống sốc: các vitamin, vi l-ợng, enzyme, acid amin,

Hufa, Cholesterol, Chitosan, Lecithin,

6 Cải thiện một số chỉ số môi tr-ờng:

• Tăng DO: Super Oxygen; Oxy Marine,

• ổn định pH: Dolomite, vôi, axit hữu cơ

• Giảm tảo, độ đục: Super PAC, Super F.RA…

• Hấp thụ khí độc (NH3, NO2, H2S, ): Zeolite

• Gây mầu n-ớc (kích thích tảo phát triển): Phân bón hữu cơ, đa, vi l-ợng

Đa số các chế phẩm hoá học thông th-ờng chỉ có tác dụng nhất thời trong việc hạn chế ô nhiễm, làm giảm mật độ của các VSV gây hại vì nhiều lý do nh-:

- VSV gây hại nhanh chóng kháng thuốc

- Nếu l-ợng hoá chất và thuốc kháng sinh tồn đọng trong một thời gian dài sẽ làm giảm mật độ VSV có ích, chậm quá trình phân huỷ các chất hữu cơ và quá trình

tự làm sạch của hệ sinh thái ao nuôi

- Không thể liên tục sử dụng thuốc và nếu tăng dần liều l-ợng đủ để tác dụng

đến VSV gây hại thì sẽ ảnh h-ởng đến tôm

- Giá thành sản xuất cao do chi phí hoá chất và thuốc cao

Vì thế, ngày nay ng-ời ta th-ờng sử dụng các ph-ơng pháp sinh học trong nuôi tôm công nghiệp Mục đích là thay thế hoặc hạn chế các loại hoá chất và thuốc kháng sinh tạo ra sản phẩm nuôi có chất l-ợng cao, bảo vệ môi tr-ờng sinh thái

- Phân huỷ tối đa các chất hữu cơ, giảm độ nhớt của n-ớc, phòng tảo nở hoa

và phân huỷ nguồn tảo chết trong ao

- Cải thiện hệ số chuyển hoá thức ăn, kích thích sự tăng tr-ởng, gia tăng trọng l-ợng trung bình của tôm

- Kích thích miễn dịch, đề kháng bệnh, giảm sốc khi môi tr-ờng biến đổi

- Tăng DO, kiểm soát chất lơ lửng trong n-ớc

- Giảm chất cặn bã ở đáy ao, BOD, COD

- Hạn chế sử dụng hoá chất và thuốc kháng sinh

- Giảm thay n-ớc trong quá trình nuôi

2 Nguyên lý tạo chế phẩm:

Một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp và tiết vào môi tr-ờng các cơ chất, các enzym thuỷ phân ngoại bào, các cao phân tử thành các đơn phân tử dễ tan

dễ hấp thu để làm nguồn dinh d-ỡng

Phần lớn các vi sinh vật hoại sinh chỉ có khả năng hấp thu và sử dụng các dạng chất dễ tan và đơn phân tử có sẵn trong môi tr-ờng Vì vậy, các vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym ngoại bào đóng vai trò mở đầu và quyết định đến tốc

độ của cả quá trình xử lý Do một chủng vi sinh vật khó có thể đồng thời tổng hợp

đ-ợc đầy đủ các loại enzym ngoại bào khác nhau để thuỷ phân các loại cao phân tử

có trong n-ớc, cặn bùn Cho nên, ng-ời ta cần tập hợp các chủng vi sinh vật hữu hiệu để thực hiện chức năng này

Trong sản xuất chế phẩm vi sinh vật, chủng giống đóng vai trò quan trọng hàng đầu Để phân lập, tuyển chọn đ-ợc các chủng tốt, đạt yêu cầu đặt ra, cần rất nhiều thời gian và công sức nghiên cứu

Từ những mẫu bùn đáy ao nuôi tôm công nghiệp từ các miền khác nhau trong cả n-ớc, các tác giả phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải protein, tinh bột và xenluloza trong môi tr-ờng n-ớc lợ Tổ hợp vi sinh vật phân lập và tuyển chọn từ môi tr-ờng ao nuôi đại diện cho cả 4 nhóm vi sinh vật hoại sinh

là vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn và nấm men với nhiều khả năng nh- chịu mặn, phân huỷ tinh bột, xenluloza, protein và sinh tr-ởng nhanh là thành phần chính của chế phẩm nhằm mục đích làm sạch nền đáy và ổn định môi tr-ờng n-ớc ao nuôi

Sau đây, chúng tôi xin giới thiệu một số chủng vi sinh vật đ-ợc các tác giả phân lập và tuyển chọn

H×nh I.4 Mét sè chñng vi sinh vËt ph©n lËp tõ bïn ao nu«i t«m c«ng nghiÖp

H×nh I.5 Aspergillus sp 1 H×nh I.6 Aspergillus sp 2

H×nh I.7 Lactobacillus sp H×nh I.8 Bacillus sp

Nhiệt độ: 300 C; Lắc 200 vòng/phút; Thời gian nuôi : 48 giờ

* Quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật làm sạch nền đáy:

Các dịch giống ở trên đem trộn với hỗn hợp cám trấu/ tinh bột sắn (2:1) đến

độ ẩm 50-60%, đánh luống cao 20 cm để ủ qua đêm Sau đó làm khô ở nhiệt độ thấp hơn 50C

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đặc điểm nuôi cấy, các chủng giống đ-ợc giữ trên môi tr-ờng đặc hiệu cho từng loại: vi khuẩn trên môi tr-ờng MPA, xạ khuẩn trên môi tr-ờng Gause, nấm men trên môi tr-ờng Hansen, nấm mốc trên môi tr-ờng Czapek Sau đó các chủng giống đ-ợc hoạt hoá trên môi tr-ờng thạch nghiêng đặc hiệu của nó Dùng các chủng đã đ-ợc hoạt hoá để nhân giống cấp 1 trong bình tam giác, nhân giống cấp 2 trong nồi lên men 10 lít theo thời gian riêng cho từng chủng khác nhau: vi khuẩn: 24h, xạ khuẩn: 36h, nấm mốc, nấm men: 48h Sau đó trộn lẫn

Giống gốc (vi khuẩn, xạ

khuẩn, nấm mốc, nấm men )

Hoạt hoá trên môi tr-ờng thạch nghiêng(24h,30 o C)

Nhân giống cấp 1 trong bình tam giác(lắc 24h,30 o C)

Nhân giống cấp 2 trong nồi lên men (sục khí 24h,30 o C)

Lên men trên môi tr-ờng xốp (trộn ủ qua đêm trên nia)

Môi tr-ờng cám gạo

Môi tr-ờng giống cấp 1

Môi tr-ờng giống cấp 2

Làm khô ở nhiệt

độ d-ới 45 o C

Nghiền, đóng gói

Bảo quản và

sử dụng

Hình I.10 Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm vi sinh vật làm sạch môi tr-ờng n-ớc

và nền đáy ao nuôi tôm công nghiệp

dịch giống cả 4 chủng vào môi tr-ờng cám gạo đã khử trùng khô tới độ ẩm 50-55%,

ủ 48h trên nia rồi phơi hoặc làm khô ở nhiệt độ thấp hơn 450C Nghiền mịn và đóng gói trong túi PE, để nơi râm mát Quy trình tạo chế phẩm đ-ợc tóm tắt trên sơ đồ I.10

* Bảo quản: Đóng gói bằng túi kín khí và chống ẩm, để nơi râm mát Thời hạn dùng trong vòng 2 năm

3 Thành phần các chế phẩm

Có nhiều loại VSV có lợi có thể bổ sung vào ao nuôi nh-ng nhà nghiên cứu th-ờng chọn các dạng VSV dựa theo tiêu chí nh-: có các tính chất tốt, dễ sản xuất, cho chất l-ợng ổn định, di truyền ổn định, sau khi chết không thải ra độc tố, sống lâu, có khả năng tăng thêm về số l-ợng và đặc biệt các chủng VSV đ-ợc chọn không đối kháng nhau

Các chế phẩm hiện tại chứa một số nhóm vi sinh vật, chủ yếu là các nhóm vi

khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Lactobacillus, Saccharomyces, Streptococus, Entercoccus, Nitrosomonas, Nitrobacter

D-ới đây, chúng tôi xin ví dụ một đánh giá của các nhà khoa học Thái Lan

về thành phần VSV trong chế phẩm EMs (một dự án với 39 đề tài nhánh và gần 100 nhà khoa học tham gia) nh- trong bảng I.8

Bảng I.8.Thành phần vi sinh vật trong sản phẩm EMs [53]

VK hiếu khí 106 - 108 tb/ gr Bacillus, Lactobaccillus,

Staphylococcus

VK kị khí 104 - 109 tb/ gr Pseudomonas, Proteus, Alcaligenes

VK lactíc 6,6.105 - 9,9.106 tb/ ml Lactobacillus plantarum, L casei,

L.rhannosus

Nấm mốc 2,5.104 - 9,6.104 tb/ ml

Aspergillus niger, Peniciliuum, Asp flavipes, Asp flavus, Asp fumigatus, Rhizopus, Emericella, Fusarium

Nấm men 105 - 106 tb/ ml Candida, Kloeckera, Rhodotorula

Xạ khuẩn 8,5.103 tb/ ml Streptomyces trong đó chỉ có 2 chủng

có khả năng phân huỷ cellulose

I.3.2.2 Lọc sinh học:[4]

Lọc sinh học là một quá trình bao gồm nhiều khâu quan trọng xảy ra trong

bể lọc, đó là những quá trình khoáng hoá, nitrat và phản nitrat đ-ợc thực hiện bởi các chủng vi khuẩn hiếu khí, thiếu khí, yếm khí sống lơ lửng hoặc bám vào các vật liệu lọc của hệ thống cột lọc Mục đích của lọc sinh học là thông qua các vật liệu lọc (chất mang) nhằm gia tăng l-ợng vi sinh vật tham gia vào quá trình khoáng hoá, nitrat và phản nitrat để chuyển đổi các dạng chất hữu cơ sang dạng amôn, nitrit, nitrat và N2 vô hại

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lọc sinh học:

Khi n-ớc thải, không khí tiếp xúc với màng sinh học, các chất gây ô nhiễm bị

ô xy hoá Nguyên lý trao đổi chất qua màng đ-ợc thể hiện theo sơ đồ sau:

Hình I.10 Các quá trình trong bể lọc sinh học

I: Vật liệu lọc IV: Pha lỏng

II &III: Màng sinh học V: Pha khí

II: Vùng yếm khí

III: Vùng hiếu khí Trong thiết bị lọc sinh học, vi sinh vật tạo màng bám trên bề mặt lọc và đ-ợc hình thành 2 vùng: vùng yếm khí (tiếp giáp với vật liệu lọc) và vùng hiếu khí Bề dày 2 lớp này phụ thuộc vào hình dạng vật liệu lọc, c-ờng độ cấp khí và l-u l-ợng n-ớc thải Các chất hữu cơ bị ô xi hoá do cả hai quá trình hiếu khí và yếm khí Vùng

hiếu khí càng lớn thì hiệu quả xử lý càng cao Khi các tế bào vùng yếm khí chết màng sẽ tách ra khỏi vật liệu lọc và cuốn theo n-ớc

Các dạng thiết bị lọc sinh học:

4 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (thông khí tự nhiên)

5 Tháp lọc sinh học cao tải (thông khí c-ỡng bức)

6 Đĩa lọc sinh học (Biodisques)

Lọc sinh học hay sử dụng trong các trại -ơng tôm, cá giống nhằm xử lý n-ớc sau khi nuôi để tái sử dụng

I.3.2.3 Nuôi ghép (Mô hình nuôi kết hợp) [32]

Việc kết hợp những loài khác nhau trong quá trình nuôi tôm đ-ợc đề nghị nh- là biện pháp nhằm cải thiện chất l-ợng môi tr-ờng bao gồm cả việc dùng n-ớc và bùn thải trong ao nuôi tôm sau thu hoạch để nuôi rong, các loài động vật thân mềm, cá rô phi, cá đối, vẹm xanh, hầu để xử lý n-ớc và xử lí bằng chế phẩm vi sinh để phân giải bùn ở đáy ao Giải pháp này có -u điểm là:

- Tận dụng đ-ợc l-ợng chất hữu cơ thừa trong ao để sản xuất các sản phẩm có giá trị kinh tế nhất định kết hợp với xử lý môi tr-ờng

- Giải pháp xử lý tại chỗ này không đòi hỏi chi phí xử lý cao nh- các biện pháp thông th-ờng

- Không đ-a thêm hoá chất vào quá trình xử lý chất thải nên bảo đảm an toàn về môi tr-ờng

- Tạo đ-ợc môi tr-ờng bền vững về mặt sinh thái học

Sau đây chúng tôi giới thiệu một vài nét về đặc điểm sinh học của các đối t-ợng nuôi trồng và khả năng làm giảm ô nhiễm môi tr-ờng của chúng khi dùng kĩ thuật nuôi ghép (polyculture)

Rong Sụn (Kappaphycus alvarezii Doty)

Rong sụn là loài -a mặn, sinh tr-ởng và phát triển tốt ở độ mặn cao (28-32%o) tuy nhiên nó cũng phát triển bình th-ờng ở độ mặn thấp hơn (24-26%o) Nhiệt độ tối -u cho sinh tr-ởng của rong Sụn là 25-280C Nhiệt độ thấp d-ới 150C làm rong Sụn ngừng phát triển và chết Rong Sụn có tác dụng hấp thu nhanh muối dinh d-ỡng

trong n-ớc nh- amôn, nitrát, phốtphát để tăng sinh khối là nguyên nhân quan trọng

giảm thiểu ô nhiễm trong ao vừa nuôi tôm cao sản [9]

Sò huyết (Andanara granosa Linne“)

Là loài sống đáy bùn, thu hút cặn bã từ bùn mềm và động vật đơn bào làm thức

ăn Môi tr-ờng thích hợp có độ sâu cột n-ớc 90 cm, độ muối 20-30 %o; mật độ nuôi thích hợp là 50-100 con/m2 Sò huyết là loài hải sản có giá trị kinh tế rất cao

Vẹm vỏ xanh (Perna viridis Linne“)

Là loài sống trên đáy cứng (đá, sỏi, gỗ, trụ xi măng), lọc bùn bã hữu cơ, thực

vật phù du đơn bào để làm thức ăn Môi tr-ờng sống thích hợp là độ sâu 100 cm, độ muối 15-30%o Vẹm vỏ xanh dùng tơ chân bám lên giá thể (có thể dùng các cọc gỗ hoặc các rổ nhựa treo trong các tầng n-ớc ở ao tôm)

Rô phi vằn dòng GIFT (Philipin) “ Oreochromis niloticus

Sinh tr-ởng và phát triển trong n-ớc mặn và n-ớc ngọt (chịu muối tới 32%o nh-ng sinh tr-ởng tốt cả ở 5%o) Cá rô phi vằn sống ở tầng n-ớc đáy, chịu đ-ợc nồng độ DO thấp (1 mg/L) Giới hạn pH 5-11, chịu đ-ợc nồng độ NH3 tới 2,4 mg/l Nhiệt độ tối -u cho sinh tr-ởng 25-35 0C và kém chịu đựng nhiệt độ thấp Cá rô phi

là loài ăn tạp Thức ăn của chúng gồm các loài tảo sợi, động vật phù du, ấu trùng côn trùng, cỏ, bèo, rau và các loại thức ăn tổng hợp

I.2.2.4 Sản xuất phân bón hữu cơ - vi sinh từ bùn ao nuôi tôm cao sản [15,

20, 33]

Sau mỗi kỳ thu hoạch tôm việc làm vệ sinh đìa ao tôm là một vấn đề rất bức xúc vì chúng ta không thể cứ nạo vét hàng ngàn tấn bùn rồi đổ ra sông biển mãi

đ-ợc Mặt khác, làm nh- thế thì chính chúng ta không những không làm sạch môi tr-ờng nuôi mà còn làm ô nhiễm thêm môi tr-ờng xung quanh vùng nuôi trồng thuỷ sản, làm lan truyền sự ô nhiễm ra một vùng rộng lớn Do đó, trong mấy năm gần đây nạn thuỷ triều đỏ liên tục xuất hiện ở vùng ven biển nơi có phong trào nuôi trồng thuỷ sản mạnh

Một vài biện pháp xử lý bùn thải đã đ-ợc tiến hành Tại Thái Lan ngoài việc dùng bùn sản xuất phân bón hữu cơ- vi sinh ở quy mô nhỏ, ng-ời ta thải bùn tập

trung ra rừng ngập mặn lân cận sau khi đã xử lý qua công đoạn lắng hoặc phơi khô

để giảm tới mức thấp nhất l-ợng chất hữu cơ và dinh d-ỡng Tuy vậy, sự tích tụ một l-ợng lớn bùn phơi khô trên đất nh- vậy sẽ gây ảnh h-ởng xấu cho môi tr-ờng [32,15] Cho nên, đối với l-ợng bùn lớn, hàm l-ợng chất hữu cơ cao và ít độc hại thì bùn đ-ợc ủ với một số chất nền làm phân bón cho cây trồng Đây có thể là ph-ơng

án tối -u vì vừa làm giảm tác động xấu của chúng lên môi tr-ờng, vừa làm tăng thu nhập cho ng- dân

ủ là ph-ơng pháp thích hợp để bùn sử dụng cho nông nghiệp [20] Bằng cách

sử dụng quá trình này ng-ời ta có thể quản lý dễ dàng và có đ-ợc vật liệu giàu chất mùn, hợp vệ sinh Trong quá trình ủ, d-ới điều kiện hiếu khí, nóng và ẩm nhờ hoạt

động của vi sinh vật, các chất hữu cơ đ-ợc phân huỷ sinh học đến các sản phẩm cuối

ổn định (mùn hữu cơ) các thành phần khoáng dễ tiêu đ-ợc cải thiện, N P, K, đồng thời loại đ-ợc hầu hết các vi sinh vật và ký sinh trùng gây bệnh

Thông th-ờng bùn đ-ợc trộn với các chất hữu cơ nh- rơm, rác hay than bùn

để làm tăng độ xốp và không khí, đ-a độ ẩm về mức hợp lý, điều chỉnh pH, cân bằng dinh d-ỡng rồi đem ủ

-u điểm của ph-ơng pháp này là:

Ngày nay trên thế giới có rất nhiều ph-ơng pháp làm phân ủ khác nhau [49] Chúng tôi nêu một số ví dụ ủ rác làm phân bón nh- sau:

▪ Ph-ơng pháp ủ thành đống cho nên men tự nhiên có đảo trộn:

Rác đ-ợc chất đống cao 1,5 - 2,5m mỗi tuần đảo lộn hai lần Nhiệt độ trong ống

đủ là 550, thời gian khoảng 4 tuần độ ẩm 50- 60% sau 3- 4 tuần tiếp không đảo trộn, ph-ơng pháp này đơn giản nh-ng nặng mùi

▪ Ph-ơng pháp lên men trong lò quay:

Do đ-ợc quay đảo trộn liên tục nên quá trình lên men không cần thổi khí, sau quá trình quay nguyên liệu đ-ợc ủ chín từ 20-30 ngày

▪ Ph-ơng pháp xử lý rác công nghiệp :

Hiện nay, trên thế giới có trên 50 kiểu ủ rác công nghiệp đ-ợc triển khai Đặc

điểm của ủ rác công nghiệp là tự động hoá cao do đó nguyên liệu đ-ợc phân huỷ rất tốt, tuy nhiên đòi hỏi chi phí lớn và trình độ khoa học công nghệ cao, ch-a phù hợp với trình độ và khả năng tài chính của các n-ớc đang phát triển

Ng-ời ta cũng nghiên cứu các yếu tố ảnh h-ởng đến tiến độ của quá trình ủ

+ Độ ẩm: độ ẩm của đống ủ là yếu tố rất quan trọng ảnh h-ởng đến nhiệt độ

và thời gian kết thúc của quá trình Thông th-ờng nguyên liệu ủ có độ ẩm 40-60% là phù hợp [20, 3] Độ ẩm quá cao sẽ ngăn cản quá trình cung cấp ôxy, độ ẩm quá thấp

sẽ không phù hợp cho quá trình trao đổi chất và hoạt động của vi sinh vật

+ pH: theo Gotaas [46], pH ban đầu của nguyên liệu ủ trong khoảng 5 -7 là cần thiết Trong quá trình ủ, giai đoạn đầu (2 - 4 ngày) pH sẽ giảm (4,5 - 5) là do sự tạo thành axít hữu cơ nh-ng sau đó khi nhiệt tăng cao thì pH cũng tăng lên (7,5-8,5) Việc khống chế pH trong ủ hiếu khí là không cần thiết và khó thực hiện nh-ng nếu xảy ra quá trình yếm khí sẽ sinh nhiều axit hữu cơ, do đó làm giảm pH của đống ủ:

Tro, cácbonnat, vôi và các chất kiềm tính khác có vai trò chất đệm nh-ng nếu bổ sung nhiều vào đống ủ sẽ làm mất nitơ d-ới dạng amoniac bay lên ở điều kiện pH cao

+ Độ thông khí: thông khí nhằm cung cấp ôxy cho các vi sinh vật hô hấp hiếu khí tiến hành quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhanh chóng, không gây mùi khó chịu

+ Tỷ lệ C/N: Đây là tỷ lệ giữa tổng l-ợng cacbon và tổng l-ợng nitơ có trong thành phần rác thải có thể đ-ợc vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân huỷ rác

Đối với quá trình làm phân ủ thì tỷ lệ C/N tối -u là 30 [45] Tỷ lệ C/N lớn hơn sẽ bị chậm quá trình phân giải và chất l-ợng sản phẩm kém Tỷ lệ C/N nhỏ hơn 30 thì nitơ sẽ mất đi d-ới dạng khí N2 hoặc NH3 Golueke [45] cho rằng tỷ lệ C/N quá thấp khi sản phẩm đ-ợc bón vào đất có thể gây hại cho cây trồng và xuất hiện hiện t-ợng

“ đói nitơ” của cây

Khi nghiên cứu của mình về quy trình ủ hiếu khí có mặt của vi sinh vật Gotaas [46] cho rằng có 3 tr-ờng hợp xảy ra:

▪ Khi l-ợng cácbon trong rác có ít thì l-ợng lớn khí NxOy và NH3 sẽ thoát ra ngoài không khí

▪ Khi tỷ lệ C/N thích hợp cho vi sinh vật sử dụng thì l-ợng nitơ mất đi không đáng

kể

▪ Khi l-ợng nitơ quá ít so với l-ợng cacbon thì một số vi sinh vật sẽ chết và nitơ chứa trong tế bào của chúng sẽ đ-ợc tái sử dụng

b) Hoạt động của VSV trong quá trình ủ hiếu khí

Waksman và tác giả khác [59] Khi nghiên cứu về hoạt động của các vi sinh vật trong quá trình ủ hiếu khí các hợp chất hữu cơ, cho rằng có hàng loạt các vi sinh vật khác nhau đảm nhận các chức năng khác nhau Không một vi sinh vật đơn lẻ nào, dù có khả năng phân huỷ hợp chất hữu cơ mạnh đến đâu, có thể so sánh với một tập hợp vi sinh vật đa dạng và phong phú Phải có một tập hợp VSV mới tiến hành phân huỷ một cách nhanh tróng và triệt để nguyên liệu trong đống ủ Trong đó,

vai trò của VSV phân huỷ hợp chất ligno-xenluloza đ-ợc xem là quan trọng bậc nhất

Vi khuẩn luôn là một khu hệ năng động, chiếm -u thế ở tầng đáy và bề mặt của đống ủ, hoạt động mạnh mẽ vào giai đoạn sau của quá trình ủ

Xạ khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ hợp chất xenluloza và các nguyên liệu khó phân huỷ khác khi chúng có đủ dinh d-ỡng và

ligno-điều kiện môi tr-ờng thích hợp [47]

D-ới điều kiện hiếu khí, các vi sinh vật có khả năng sử dụng oxy để phân huỷ các hợp chất hữu cơ và đồng hoá một số cácbon, nitơ, phốtpho, sunphua và một số chất dinh d-ỡng khác để tổng hợp lên sinh khối

c) Nhiệt độ và sự biến động của vi sinh vật

Các nghiên cứu của các tác giả [20, 59] đã chỉ ra rằng có nhiều chủng vi sinh vật -a nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ các hợp chất hữu cơ Vi khuẩn -a nhiệt hoạt động mạnh mẽ và quan trọng nhất trong giai đoạn khi nhiệt độ

60 - 70oC với mật độ -u thế ở trung tâm đống ủ Nhiệt độ cao trong quá trình ủ rác

có thể diệt đ-ợc vi sinh vật gây bệnh, làm giảm l-ợng n-ớc có nhiều trong nguyên liệu rác t-ơi, thúc đẩy quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ nhanh

Golueke [45] cho rằng dải nhiệt độ tối thích nhìn chung là rộng khoảng 35 -

550C bởi vì có nhiều loại vi sinh vật khác nhau tham gia vào quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ Waskman [60] khẳng định một khối l-ợng hợp chất hữu cơ đ-ợc phân huỷ trong thời gian cực đại khi nhiệt độ đạt 650C trong quá trình ủ phân từ nguyên liệu phân chuồng và rơm rạ Theo Finstein và cộng sự thì Nấm và vi khuẩn sinh axít xuất hiện ở giai đoạn nhiệt độ 25 - 300C, khi nhiệt độ tăng hơn 400C chúng đ-ợc thay thế bởi nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn -a nhiệt; vi khuẩn có bào tử phát triển ở nhiệt độ khoảng 60 - 700 C, sau cùng nấm và vi khuẩn -a ấm xuất hiện trở lại khi nhiệt độ hạ xuống

Vai trò quan trọng của vi khuẩn -a ấm có lẽ là do chúng làm tăng nhiệt độ của đống ủ tạo điều kiện cho vi sinh vật -a nhiệt phát triển Vi khuẩn -a nấm phát

triển mạnh trong một thời gian ngắn đã sinh enzym phân huỷ phần lớn protein và hydrocacbon dễ phân huỷ Xạ khuẩn -a nhiệt có vai trò phân huỷ protein, lipít, hemi-xenluloza Nấm -a ấm xuất hiện khi đống ủ đ-ợc làm ấm lên, sau đó bị thế chỗ bởi nấm -a nhiệt và xuất hiện với số l-ợng lớn khi đống ủ nguội d-ới 400C hoặc chúng vẫn tồn tại ở lớp ngoài đống ủ Nấm -a ấm có khả năng phân huỷ xenluloza

và hemi - xenluloza nh-ng không mạnh bằng nấm -a nhiệt Nấm -a nhiệt xuất hiện khi nhiệt độ đống ủ khoảng 40 - 600C

d) Vi sinh vật gây bệnh trong quá trình ủ hiếu khí

Nhiệt độ cao trong quá trình ủ rác có tác dụng diệt mầm cỏ dại và các vi sinh vật gây bệnh có hại cho ng-ời, động vật và thực vật, trứng giun từ phân và n-ớc thải cống rãnh Gotaas (1956) cho rằng nhiệt độ 600C thích hợp cho việc tiêu diệt sinh vật có hại [5, 46]

Duy trì đ-ợc nhiệt độ cao trong đống ủ cùng với chất kháng sinh do vi sinh vật sinh ra là nguyên nhân làm vi sinh vật gây bệnh không có khả năng sống sót trong đống ủ

Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thiên nhiên cũng nh- trong cuộc sống của con ng-ời Nó biến đá thành đất trồng, làm giàu các chất hữu cơ trong đất, tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên Vi sinh vật

là khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái Nó đóng vai trò quyết định trong quá trình tự làm sạch các môi tr-ờng tự nhiên

Từ xa x-a con ng-ời đã sử dụng vi sinh vật trong đời sống hàng ngày Khi khoa học phát triển biết rõ vai trò của vi sinh vật thì việc ứng dụng nó trong sản xuất

và đời sống hàng ngày càng rộng rãi và có nhiều hiệu quả Đặc biệt trong bảo vệ

môi tr-ờng ng-ời ta đã sử dụng vi sinh vật làm sạch môi tr-ờng, xử lý các chất thải

độc hại, chế tạo phân bón hữu cơ vi sinh , bảo vệ mối cân bằng sinh thái

Nh-ng vai trò của vi sinh vật trong môi tr-ờng có hai mặt ngang nhau đó là làm sạch môi tr-ờng và gây ô nhiễm môi tr-ờng Do vậy, cần nắm vững cơ sở khoa học của các quá trình có lợi hay có hại để đ-a ra đ-ợc những biện pháp khoa học nhằm phát huy những mặt có lợi, hạn chế những mặt gây hại của vi sinh vật [5,38]

I.4.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới và trong n-ớc

Trên thế giới

ý t-ởng nghiên cứu sử dụng VSV cải thiện chất l-ợng đất và n-ớc đ-ợc khởi x-ớng từ các nhà khoa học Liên Xô cũ Các nhà khoa học này khẳng định rằng việc cung cấp các loài vi khuẩn có khả năng cố đinh đạm, khoáng hoá photpho xuống đất

sẽ làm tăng dinh d-ỡng của đất và tăng năng xuất mùa màng Sau đó, những nghiên cứu từ các quốc gia khác làm rõ hơn vai trò của VSV [33] Trong lĩnh vực môi tr-ờng các nhà khoa học đã phát hiện thấy các loài VSV lơ lửng làm tăng hiệu quả

xử lý n-ớc thải Gần đây, các nghiên cứu ứng dụng VSV trong xử lý n-ớc thải , bùn thải đ-ợc nhiều n-ớc ứng dụng rất hiệu quả

Derek Lovley và một số nhà khoa học của đại học Massachusetts Amherst (Mỹ) vào năm 1987 đã phát hiện ra VSV sử dụng sắt ôxit - đặc biệt là gỉ sắt để tồn tại [27] Từ đó, ông đã tìm ra nhiều loại VSV khác nhau và tạo đ-ợc môi tr-ờng tốt

để kích thích chúng sử dụng mọi kim loại Đây là lời giải cho một trong những vấn

đề lớn nhất n-ớc Mỹ là hàng trăm tỷ lít n-ớc ngầm bị ô nhiễm bởi uranium và các loại hoá chất độc hại khác Nhiều vi khuẩn tạo bông nh- Zoogloea đã đ-ợc phân lập[20] Kiuchi và cộng sự [53] đã phân lập 92 chủng vi khuẩn từ bùn hoạt tính và chọn đ-ợc 12 chủng có khả năng tạo bông Kato và cộng sự [52] cũng phân lập 140 chủng vi khuẩn bùn hoạt tính và chọn 8 - 12 chủng kết bông trên các môi tr-ờng có thành phần khác nhau Tanaka và cộng sự [59] cũng đã mô phỏng sự kết bông bùn bằng tạo hỗn hợp vi khuẩn kết bông và vi khuẩn dạng sợi Shimizu và Odawara [58]

đã nghiên cứu thu đ-ợc bùn hoạt tính lắng nhanh hơn khi bổ sung vi khuẩn kết bông

và tuyển chọn vào bùn hoạt tính

Fujita và nhiều nhà nghiên cứu khác ở Nhật Bản [44] đã nghiên cứu sự tạo hạt của

nấm Aspergillus niger trong nuôi cấy lắc, đánh giá sinh khối và sử dụng để xử lý

n-ớc thải tinh bột, nghiên cứu các yếu tố ảnh h-ởng đến hiệu xuất xử lý n-ớc thải tinh bột của pellet, mô hình hoá và thiết kế hệ thống xử lý n-ớc thải tinh bột sử dụng hạt nấm sợi

Các chế phẩm sinh học tăng c-ờng xử lý n-ớc thải, bùn thải công nghiệp, chế biến và nuôi trồng thuỷ sản đang đ-ợc th-ơng mại hoá rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam như: BZT, Petrobac, Pond’clear, EPICIN, BRF2 của Mỹ, EM và Boksi của Nhật, Vimedin của Thái Lan, [16]

Tại Việt Nam

Trong khoảng 10 năm trở lại đây, vấn đề nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải nói chung đã đ-ợc nhiều nhà khoa học và công nghệ quan tâm Trung tâm Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu thành phần

vi sinh vật trong chế phẩm EM của Nhật Bản, kết hợp với các chủng xạ khuẩn để tạo

ra chế phẩm EMUNI ứng dụng trong xử lý chất thải làm phân bón hữu cơ vi sinh[36] Tại Viện Công nghệ Sinh học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tăng Thị Chính [1,3] đã phân lập tuyển chọn vi khuẩn và xạ khuẩn chịu nhiệt phân huỷ xenluloza tạo chế phẩm Micromic để bổ sung vào hệ thống xử lý rác thải sinh hoạt làm tăng tỷ lệ mùn hữu cơ và rút ngắn thời gian ủ Đại học Bách khoa Hà Nội [18] đã nghiên cứu phân lập tuyển chọn nấm sợi phân giải xenluloza dùng trong xử

lý rác hữu cơ Viện Công nghệ Sinh học Nông nghiệp - Tr-ờng Đại học Nông nghiệp I đã sản xuất chế phẩm EM dùng khử mùi hôi và vệ sinh chuồng trại chăn nuôi Đặng Đình Kim, Nguyễn Văn Năm và cs [15] đã nghiên cứu tạo chế phẩm VSV để xử lý ô nhiễm nền đáy ao nuôi tôm công nghiệp Vừa qua, phân viện Khoa học Vật liệu kết hợp với Viện Sinh học Nhiệt đới thiết kế hoàn chỉnh dây chuyền công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học giàu enzym và protein từ bã trấu lên men [1]

Đối với n-ớc thải, từ 1984-1985, Kiều Hữu ảnh và cộng sự thuộc bộ môn Vi sinh vật - Đại học quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu khu hệ vi khuẩn sinh metan trong các hệ xử lý kị khí và một số điều kiện ảnh h-ởng đến hiệu suất xử lý Lê Gia Hy và cộng sự [10] năm 1995 đã nghiên cứu tạo bùn hoạt tính nhân tạo có hiệu quả cao

hơn bùn hoạt tính tự nhiên bằng cách sục khí hỗn hợp một số n-ớc thải khác nhau rồi để lắng Trần Văn Nhị và cộng sự [23] đã nghiên cứu sử dụng vi khuẩn tía quang hợp trong xử lý n-ớc thải sản xuất bún bằng kênh ô xi hoá hồi l-u tại làng nghề làm bún Phú Đô, nghiên cứu và sử dụng vi khuẩn chuyển hoá nitơ để khử nitơ lên kết trong n-ớc sinh hoạt và n-ớc thải Lý Kim Bảng [1] đã nghiên cứu và tạo ra chế phẩm Microphot để chống tắc nghẽn hầm cầu Ngô Tiến Hiển và cộng sự [12] đã tuyển chọn 7 chủng vi khuẩn từ n-ớc thải, bổ sung vào bùn hoạt tính làm tăng hiệu quả xử lý n-ớc thải chế biến thực phẩm lên 11,4% Nguyễn Văn Năm và cộng sự [21] đã phân lập tuyển chọn các vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ để tạo chế phẩm men xử lý bể phốt DW 97 làm tăng c-ờng hiệu quả xử lý của hố xí tự hoại và

xử lý nhanh cặn bùn n-ớc thải Phú Đô Tại Viện Công nghệ Sinh học-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đặng Cẩm Hà và cộng sự đã nghiên cứu và tạo ra chế phẩm tăng c-ờng phân huỷ cácbuahydro sinh học và ứng dụng thành công ở hệ thống xử lý n-ớc thải công ty xăng dầu B12, Lại Thuý Hiền và cộng sự đã sử dụng VSV trong xử lý n-ớc thải chứa chrom và nicken tại làng nghề thủ công Vân Chàng…

I.4.2 Bản chất của ph-ơng pháp sử dụng vi sinh vật trong công nghệ môi tr-ờng

I.4.2.1 Mục tiêu đạt đ-ợc khi làm giảm ô nhiễm môi tr-ờng bằng vi sinh vật

Xử lý môi tr-ờng bằng ph-ơng pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn tự d-ỡng hoại sinh, có trong môi tr-ờng Kết quả hoạt

động của chúng là những chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đ-ợc khoáng hoá và trở thành những chất vô cơ, khí đơn giản, n-ớc [20, 24]

Các VSV thực hiện quá trình phân giải rất phong phú, có thể chia thành ba nhóm theo ph-ơng thức hô hấp nh- sau:

- Nhóm VSV hô hấp hiếu khí: các VSV thuộc nhóm này sử dụng O2 trong quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ

- Nhóm VSV hô hấp yếm khí: các VSV thuộc nhóm này hoạt động trong điều kiện không có O2, thực hiện quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ

- Nhóm VSV hô hấp tuỳ tiện: các VSV có thể hoạt động trong môi tr-ờng có hoặc không có O2

Theo ph-ơng thức dinh d-ỡng ng-ời ta có thể chia VSV thành hai nhóm sau:

- Nhóm VSV tự d-ỡng: sử dụng nguồn cacbon vô cơ để tổng hợp tế bào Nguồn cacbon vô cơ chủ yếu là CO2

- Nhóm VSV dị d-ỡng: sử dụng nguồn cacbon hữu cơ (gluxit, lipit, protein, ) để tổng hợp tế bào

Cơ chế của quá trình chuyển hoá các chất ô nhiễm d-ới tác động của các VSV bao gồm ba giai đoạn:

- Quá trình di chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt VSV nhờ quá trình khuếch tán phân tử, khuếch tán đối l-u

- Quá trình di chuyển của cơ chất từ bề mặt VSV vào trong tế bào do sự chênh lệch nồng độ của cơ chất trong và ngoài tế bào

- Quá trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong tế bào VSV sinh ra năng l-ợng và tổng hợp các tế bào mới sử dụng một phần năng l-ợng đó

Mỗi loại chất ô nhiễm có những chủng VSV riêng thực hiện quá trình phân giải nên muốn xử lý có hiệu quả cần sử dụng đúng chủng VSV thích hợp Ngoài ra hoạt động của VSV phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố môi tr-ờng nh- DO, pH, nhiệt độ, Cần nắm rõ những ảnh h-ởng của các yếu tố này để có thể tạo đ-ợc điều kiện môi tr-ờng tối -u cho VSV hoạt động [22]

Cho đến nay ng-ời ta đã xác định đ-ợc rằng, các vi sinh vật có thể phân huỷ

đ-ợc hầu nh- tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo Mức độ phân huỷ và thời gian phân huỷ phụ thuộc tr-ớc hết vào cấu tạo các chất hữu cơ, độ hoà tan trong n-ớc và hàng loạt các yếu tố ảnh h-ởng khác Quá trình lên men VSV trong xử lý bùn thải rất quan trọng vì nó góp phần vào việc[20]:

a) Làm ổn định bùn thải để có thể tái sử dụng:

Bùn thải trong môi tr-ờng tự nhiên cũng đ-ợc chuyển hoá liên tục nh-ng rất chậm Vì vậy phần lớn nó ch-a đ-ợc khoáng hoá và ch-a thể sử dụng làm phân bón ngay đ-ợc Quá trình lên men vi sinh vật sẽ nhanh chóng làm ổn định bùn bằng những phản ứng sinh hoá và sản phẩm sau này có thể sử dụng trực tiếp làm phân bón

b) Tiêu diệt các ký sinh trùng và vi sinh vật gây bệnh

Trong bùn thải, rác thải th-ờng có mặt rất nhiều trứng ký sinh trùng và vi sinh vật gây bệnh Sau 70 ngày lên men kỵ khí sinh Biogaz thì 99 % trứng giun bị tiêu diệt Chỉ số E.coli từ 1218 tỷ xuống còn 0,78 tỷ Vi khuẩn gây bệnh lỵ bị tiêu diệt sau 30 giờ Trong quá trình ủ hiếu khí phối trộn bùn với rác hay than bùn, nhiệt

độ đóng ủ tăng lên cũng tiêu diệt hầu hết vi sinh vật gây bệnh:

- Salmonella typhi không phát triển ở 460C và bị tiêu diệt ở 55 - 600Ctrong 30 phút

- Salmonella spp chết ở 550Ctrong 1 giờ và 600C trong 15-20 phút

- Shigella spp chết ở 550Ctrong 1 giờ

- E.coli chết hầu hết trong 1 giờ ở 550 C và 15-20 phút ở 600 C

c) Cải tạo chất l-ợng dinh d-ỡng:

Các chất dinh d-ỡng (N,P,K) có mặt trong bùn thải th-ờng nằm ở dạng hữu cơ Sau quá trình xử lý vi sinh vật chúng chuyển thành những chất vô cơ nh- NH4+,

NO3- rất thích hợp cho cây trồng đ-ợc bón vào đất

d) Thu nhận năng l-ợng dễ sử dụng dạng khí

90% các chất thải hữu cơ có thể chuyển hoá thành hỗn hợp khí sinh học (biogaz) qua quá trình xử lý kỵ khí Trong đó, metan là thành phần chủ yếu (chiếm

50 - 70 %) và đ-ợc sử dụng nh- một nguồn nguyên liệu sạch

I.4.2.2 Cơ chế phân giải các hợp chất trong tự nhiên của VSV [15, 25, 38]:

Trong các khâu của quá trình chuyển hoá vật chất, vi sinh vật đóng một vai trò vô cùng quan trọng Nếu nh- vắng một nhóm nào đó thì toàn bộ quá trình chuyển hoá bị dừng lại Chúng tôi sẽ trình bầy vắn tắt các loại VSV tham gia vào quá trình chuyển hoá vật chất trong tự nhiên Đây là cơ chế quan trọng giải thích vai trò của VSV trong quá trình xử lý ô nhiễm

a) Các hợp chất các bon

Xenluloza

Xenluloza là một cơ chất không hoà tan, khó phân giải Bởi vậy vi sinh vật phân

huỷ Xenluloza phải có một hệ enzim gọi là enzim Xenluloza bao gồm 4 enzim khác:

C1- xenlobiohydrolaza có tác dụng cắt đứt liên kết hydrô, biến dạng Xenluloza

tự nhiên có cấu hình không gian thành dạng xenluloza vô định hình

Cx- endoglucanaza cắt liên kết -1,4 bên trong phân tử tạo thành những chuỗi dài

Cx- exogluconaza tiến hành phân giải các chuỗi trên thành disaccarit

C4--glucosidaza thuỷ phân xenlobioza thành glucoza

Các vi sinh vật phân giải xenluloza bao gồm:

- Nấm mốc có hoạt lực phân giải mạnh là Tricoderma Ngoài ra là Aspergillus, Fusarium, Mucor

- Nhóm vi khuẩn hiếu khí: Pseudomonas, Xenlulomonas, Achromobacter,

- Nhóm kị khí (Clostridium), nhóm sống trong dạ cỏ của động vật nhai lại -

Glucoamilaza phân giải tinh bột thành glucoza và các oligosaccarit

Các vi sinh vật phân giải tinh bột:

+ Vi nấm: Aspergillus candida, A oryzae, Fusarium, Rhizopus

+ Vi khuẩn: Bacillus subtilis, B mesenterices, Cytophaga, Pseudomonas, Clostridium pasteurianum

+ Xạ khuẩn: cũng có một số chi có khả năng phân huỷ tinh bột

Đ-ờng đơn

Sản phẩm của sự phân giải đ-ờng nhờ các quá trình lên men là các chất hữu cơ ch-a đ-ợc ôxy hoá triệt để Dựa vào các sản phẩm sinh ra ng-ời ta đặt tên cho các quá trình đó là lên men etylic, lên men lactic

Lên men etylic (lên men r-ợu): D-ới một hệ thống enzim sinh ra bởi vi sinh

vật tạo ra sản phẩm của quá trình là r-ợu etylic và CO2

Nhiều loài vi sinh vật có khả năng lên men r-ợu, trong đó mạnh nhất và có ý

nghĩa kinh tế nhất là nấm men Saccharomyces cereviseae

Lên men Lactic:

- Lên men lactíc đồng hình: tạo thành sản phẩm glucoza-pyruvic- a.Lactíc

- Lên men lactíc dị hình: Glucoza cho sản phẩm : a.lactíc, a axetíc, r-ợu etylíc và glyxerin

Các vi sinh vật tham gia lên men lactic:

- Lactíc đồng hình: Lactobacterium và Streptococcus

- Lactíc dị hình: qua con đ-ờng pentozoP

Ngoài ra, sự phân giải đ-ờng đơn còn nhờ các quá trình oxi hoá d-ới tác động của nhóm vi sinh vật hiếu khí glucoza phân huỷ triệt để thành CO2 và H2O qua chu trình Crebs

b) Các hợp chất Nitơ

Sự amon hoá urê

D-ới tác động của enzim urêaza phân huỷ urê thành cácbonát amôn sau đó chuyển sang NH4+ hoặc NH3

Các vi sinh vật tham gia :

Planosarcina ureae, Micrococcus ureae, Bacillus amylovorum, Proteus vulgaris,

Sự amon hoá protein

D-ới tác dụng của enzym proteinaza, phân tử protein sẽ đ-ợc phân giải thành các chuỗi polypeptit và oligopeptit Sau đó, d-ới tác dụng của enzym peptidaza các polypeptit và oligopeptit sẽ đ-ợc phân giải thành các axit amin Một phần axit amin

sẽ đ-ợc tế bào vi sinh vật hấp thu làm chất dinh d-ỡng Phần khác sẽ thông qua quá trình khử amin tạo thành NH3 và nhiều sản phẩm trung gian khác

Vi khuẩn: Bacillus mycoides, B.mesentericus, B.subtilis, Pseudomonas fluorescens, Clostridium sporogenes,

Xạ khuẩn: Streptomyces rimosus, S griseus,

Vi nấm: Aspergillus oryzae, A flavus, A niger, Penicilium cameberti,

Quá trình nitrat hoá

Gồm hai giai đoạn là nitrit hoá và nitrat hoá

Nitrit hoá:

NH4 + 3/2 O2 NO2- + H2O +2H + Năng l-ợng

Enzym xúc tác cho quá trình này là các enzym của quá trình hô hấp hiếu khí

Các vi sinh vật tham gia:

Nitrozomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus, Nitrozospira là các chi tự d-ỡng

bắt buộc, không có khả năng sống trên môi tr-ờng thạch, nên phân lập chúng rất khó mà cần silicagen thay cho thạch

Nitrat hoá:

NO2- + 1/2 O2 NO3- + Năng l-ợng

Vi sinh vật tham gia :

3 chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus là các vi khuẩn tự

d-ỡng hoá năng

Ngoài ra trong đất có một số VSV dị d-ỡng cũng thực hiện quá trình này

(Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces )

Quá trình phản nitrat hoá

Amôn hoá Nitrat

NH2OH NH3

Sơ đồ: NO3 NO2 NO

N2O N2

Phản nitrat hoá

Các vi sinh vật tham gia

- Nhóm tự d-ỡng hoá năng: Thibacillus denitrificans, Hydrogenomonas

Nitrogenaza chiết xuất từ vi khuẩn sống tự do Azotobacter vinelandii

Enzyme này gồm 2 thành phần: một loại gồm protein và Fe; phần khác gồm

protein, Fe và Mo

ở cây bộ đậu, vai trò của leghemoglobin là chất truyền điện tử

Các vi sinh vật tham gia:

- Vi khuẩn cộng sinh với cây bộ đậu (VK nốt sần): Rhizobium,

Bradirhizobium

- Vi khuẩn sống tự do trong đất gồm rất nhiều loài nh- Azotobacter đại diện

(A chroococcum, A beijerinskii, A vinelandii, A agilis); Clostridium điển hình là

(C pasteurianum); Azospirillum

- Một số loài tảo đơn bào cũng có khả năng cố định nitơ nh- tảo lam sống tự

do và tảo lam sống cộng sinh trong bèo hoa dâu

c) Sự phân giải các hợp chất photpho

Lân hữu cơ