Chu trình Nitơ rất quan trọng trong hệ thống nuôi trồng thủy sản. Chu trình này ảnh hưởng trực tiếp và góp phần rất quan trọng đối với hiệu quả của một hệ thống tuần hoàn nước nuôi cua biển.
Tóm tắt nội dung
Chu Trình Nitơ Là Gì ?
Chu trình nitơ là một quá trình mà theo đó nitơ bị biến đổi qua lại giữa các dạng hợp chất hóa học của nó. Việc biến đổi này có thể được tiến hành bởi cả hai quá trình sinh học và phi sinh học. Quá trình quan trọng trong chu trình nitơ bao gồm sự cố định nitơ, khoáng hóa, nitrat hóa, và khử nitrat.
Trong hệ thống lọc tuần hoàn, lượng chất thải hay thức ăn dư thừa luôn tồn tại. Nếu không có gì loại bỏ chúng, chúng sẽ phân hủy và tạo ra độc tố.
Chu trình Nitơ sẽ giúp giải quyết vấn đề này. Đó là quá trình sinh học liên quan đến sự chuyển hóa liên tục của các hợp chất Nitrogen. Chu trình tạo ra một lượng vi khuẩn có lợi trong bể và hệ thống lọc. Nhờ đó, các vi khuẩn này có thể trung hòa lượng chất độc trong bể, cụ thể: Amoni/Amoniac (độc) được sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành Nitrit (độc) và cuối cùng chuyển đổi thành Nitrat (không độc hại dưới mức 20ppm = 20mg/L).
Chu trình Nitơ có thể kéo dài từ 2 đến 24 tuần, tùy thuộc vào điều kiện môi trường của mỗi hệ thống.
Các Giai Đoạn Của Chu Trình Nitơ
Giai đoạn 1 – Amoniac ( diễn ra từ 7 đến 10 ngày )
Cả hai đều bị chi phối bởi pH và nhiệt độ nước. Cụ thể, khi nhiệt độ cao hoặc pH trong hệ thống lớn hơn 7 thì nồng độ amoniac (NH3) sẽ cao hơn nồng độ amoni (NH4+). Ngược lại, nếu nhiệt độ thấp hoặc môi trường nước có độ pH nhỏ hơn 7 thì amoniac (NH3) sẽ được chuyển hóa thành amoni (NH4+). Tuy nhiên, độ mặn và mức độ ion hóa trong nước cũng ảnh hưởng đến nồng độ của chúng.
Giai đoạn 2 – Nitrit ( diễn ra từ ngày thứ 10 đến thứ 20 )
Đến giai đoạn này, một loại vi khuẩn sẽ xuất hiện khi nồng độ Amoniac và Amoni đạt đến mức độ phù hợp. Chúng sử dụng một lượng lớn khí Oxy để oxy hóa Amoniac và Amoni tạo ra Nitrit. Lượng Nitrit tạo ra sẽ ảnh hưởng xấu cho Cua biển ngay cả khi chúng ở nồng độ thấp. Đó là vi khuẩn Nitrosomonas.
Khi đó, khoảng 10 ngày sau khi chu trình bắt đầu, lượng NH3 và NH4+ trong bể sẽ giảm đáng kể vì có sự xuất hiện của vi khuẩn Nitrosomonas này. Nitrosomonas sẽ oxy hóa NH3 và NH4+ để tạo thành Nitrite (NO2) và giải phóng H+ làm giảm pH. Nitrosomonas hoạt động mạnh mẽ trong môi trường nhiệt độ từ 25°C đến 30°C và độ pH trong nước từ 6.0 đến 9.0 (tối ưu là 7.8 – 8.0). Quá trình oxy hóa của vi khuẩn cần nhiều Oxy (O2). Vậy nên khi ở giai đoạn này, hệ thống phải được cung cấp một lượng O2 hòa tan đủ lớn (trên 6mg/L), nếu lượng O2 hòa tan không đủ (thấp hơn 2mg/L) thì chu trình sẽ bị dừng lại.
NO2 rất độc ngay cả khi ở nồng độ rất thấp. NO2 sẽ tiếp tục tăng lên mức 15ppm. Khoảng ngày thứ 25, nồng độ NO2 sẽ bắt đầu giảm. Vào ngày thứ 30, nồng độ NO2 sẽ giảm xuống dưới 2 – 3ppm. Sau đó thì sẽ giảm về 0. Đôi khi giai đoạn này có thể kéo dài thêm tối đa 10 ngày nữa.
Giai đoạn 3 – quá trình khử Nitrat ( sau ngày thứ 20 )
Ngày thứ 20, khi nồng độ NO2 đạt đến đỉnh điểm, một loại vi khuẩn oxy hóa NO2 sẽ phát triển, đó là Nitrobacter. Vi khuẩn này giúp chuyển đổi NO2 thành Nitrat (NO3) và H+. Cũng giống như vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter cũng cần một lượng lớn khí O2 để tiền hành quá trình oxy hóa. Nitrobacter hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ từ 25°C đến 30°C và độ pH từ 7.3 đến 7.5.
Nitrat (NO3) không gây hại cho Cua biển, nhưng sẽ trở thành chất độc khi đạt đến một nồng độ nhất định. Thay nước là bước cuối cùng bạn phải làm để hoàn thành của chu trình.
Khi chỉ số NO3 bắt đầu tăng thì số lượng vi khuẩn có lợi đã tích tụ trong hệ thống lọc đã ổn định. Nhưng khi nồng độ cao trên 20ppm thì NO3 sẽ trở thành chất độc. Vào ngày thứ 27 của chu trình, nồng độ NO3 đang bắt đầu tăng, khi đó hệ thống cần được thay nước (khoảng 20-30% thể tích nước trong bể). Lượng nước mới sẽ làm giảm nồng độ NO3 được sản sinh ra từ quá trình.
Chu trình Nitrogen sẽ phải tiếp diễn đến khi nồng độ NO3 có dấu hiệu suy giảm (ngày thứ 35). Đó là thời điểm mà nhóm vi khuẩn khử Nitrat bắt đầu hình thành trong live rock (đá sống – đá chứa vi sinh). Nhóm vi khuẩn này có khả năng khử NO3 tạo ra N2 dạng khí và nước (H2O). Thay nước khi nồng độ NO3 bắt đầu giảm để kết thúc chu trình Nitrogen.
Hai loại vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter đều sử dụng đến khí O2 để thực hiện quá trình oxy hóa vậy nên chúng được xếp vào nhóm vi khuẩn hiếu khí. Còn nhóm vi khuẩn khử Nitrat thuộc nhóm vi khuẩn kỵ khí. Phần lớn các vi khuẩn trong quá trình khử Nitrat không cần cung cấp O2 cho sự tăng trưởng. Nhóm vi khuẩn kỵ khí có thể phản ứng tiêu cực hoặc thậm chí chết khi gặp oxy (O2). Vì thế, chúng thường được tìm thấy ở những nơi có lớp đất và trầm tích dày trên 5cm. Do sự đa dạng của nhóm vi khuẩn này rất lớn nên chúng có thể phát triển mạnh trong môi trường khắc nhiệt, bao gồm những nơi nước có độ mặn cao hoặc nhiệt độ cao.
Chu trình Nitrogen hoàn toàn có thể được đẩy nhanh khi sử dụng một số loại vi sinh chuyên dụng vì chúng cung cấp cho bể một hệ vi khuẩn và nguồn thức ăn có sẵn. Thời gian diễn ra chu trình rút ngắn xuống chỉ còn 2 tuần nếu chất lượng vi sinh tốt và được bổ sung thường xuyên (theo hướng dẫn của nhà sản xuất).
Kiểm soát nồng độ NO3
- Thay nước định kỳ, 10-20% nước / 1 tuần. Việc thay nước định kỳ sẽ giúp làm loãng nồng độ NO3 sản sinh ra từ chu trình Nitrogen.
- Cung cấp cho bể một bộ đá sống hiệu quả (nghĩa là bộ đá ấy phải được tẩy trần và đã trải qua chu trình Nitrogen đủ lâu).
- Châm vi sinh hàng ngày giúp cung cấp cho bể mộ hệ vi sinh KỴ KHÍ tốt nhất (tùy các dòng sản phẩm vi sinh).
- Bổ sung hệ thống lò khử NO3.
Để duy trì một hệ thống lọc tuần hoàn để nuôi Cua biển hiệu quả, việc đầu tiên phải hiểu chu trình Nitrogen và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe của Cua biển. Chu trình này cung cấp quá trình lọc sinh học cho cả hệ sinh thái dưới nước do đó nó còn được gọi với cái tên: “hệ thống quản lý chất thải của tự nhiên” để giúp người nuôi hiểu rõ hơn về vai trò quan trọng của nó. Trong điều kiện nuôi nhốt nhân tạo, người nuôi phải có trách nghiệm đảm bảo các điều kiện phù hợp để chu trình Nitrogen luôn giữ được sự cân bằng.