Làm đảo nổi thực vật để loại bỏ nitơ và photpho trong nước nuôi

Nước thải nuôi trồng thủy sản là một nguồn ô nhiễm tiềm tàng đối với các sinh vật sống dưới nước. Chúng thường được đổ thẳng vào sông, suối mà không được xử lý trước đó. Thức ăn được đưa vào hệ thống nuôi cá là yếu tố chính liên quan đến việc thải quá nhiều chất dinh dưỡng vào nước, do sự phân tán của thức ăn thừa hoặc do các sản phẩm trao đổi chất của vật nuôi. Photpho có trong thức ăn là yếu tố chính gây ô nhiễm môi trường nước nuôi trồng thủy sản. Sự giải phóng của phốt pho (P) và nitơ (N) hàng năm ra môi trường từ nuôi trồng thủy sản lên đến 0,9 triệu tấn P và 5 triệu tấn N. 

Chính vì thế các đảo nổi nhân tạo (AFIs) - một biến thể của CW (vùng đất ngập nước nhân tạo) như một giải pháp hữu hiệu cho việc xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản. Cả AFI và CW đều được sử dụng như một công nghệ thân thiện với môi trường để giảm thiểu hiện tượng phú dưỡng và cải thiện chất lượng nước.

Các đảo nổi nhân tạo được xây dựng bằng thực vật thủy sinh sống trôi nổi tự do, chúng được thiết kế để trôi nổi trên mặt nước bằng phao giúp ổn định rễ và thân. Nghiên cứu này đã thử nghiệm hiệu quả của các đảo nổi nhân tạo (AFIs) từ lục bình để giảm hàm lượng nitơ và phot pho thải ra trong ao nuôi cá rô phi.  Các loài thực vật thủy sinh này có khả năng sử dụng nitơ và phot pho làm chất dinh dưỡng trong quá trình sinh trưởng của chúng do đó chất lượng nước được cải thiện đáng kể.

Trong nghiên cứu này, các đảo nổi nhân tạo (AFIs) chiếm 10% diện tích ao cá (2m²). Mô hình đảo nổi nhân tạo được xây dựng bằng các ống nhựa PVC và lưới đánh cá nên thuận tiện cho việc lắp đặt, vệ sinh và sửa chữa. Lưới đánh cá được sử dụng để cố định hệ thống gốc của các thực vật thủy sinh, ngăn chặn sự phân tán của chúng trong ao cá.

Lục bình chiếm khoảng 80% diện tích bề mặt của đảo nổi nhân tạo (AFI), với sinh khối ban đầu là 5,0kg tươi/m² (250g khô/m²). Cứ sau 30 ngày, lục bình được điều chỉnh sinh khối xuống còn 15kg/m² với sự điều chỉnh này thì việc hấp thụ nitơ và photpho của lục bình hiệu quả hơn, sinh khối trung bình đã tăng lên và đạt 301g/m²/ngày.

Sau 133 ngày, sản lượng cá thu được và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) của cả ao sử dụng đảo nổi nhân tạo và ao không sử dụng là tương đương nhau. 

Kết quả của thí nghiệm này cho thấy: tổng nitơ (TN) từ ao cá sử dụng đảo nổi nhân tạo (AFI) thấp hơn 66% so với ao cá không sử dụng đảo nổi nhân tạo (WAFI). Trong trường hợp tổng nitơ vô cơ (TIN = N‐NO₂ + N‐NO₃ + N‐NH₄) sự khác biệt này rõ ràng hơn với 4,4g từ ao cá AFI, thấp hơn 82% so với ao WAFIs (24,5g). Tổng photpho (TP) và orthophosphate (P-PO₄) ở ao AFIs thấp hơn so với các ao WAFI lần lượt là 27% và 33%. Sự hiện diện của các thực vật thủy sinh như lục bình trong ao nuôi cá đã giảm đáng kể hàm lượng N và P trong nước. 

Việc giảm giá trị độ đục và chất dinh dưỡng của ao sử dụng đảo nhân tạo có thể liên quan đến lục bình, do chúng có diện tích rễ rộng mang lại bề mặt hấp thụ lớn, thuận lợi cho sự phát triển của màng sinh học và quá trình lắng đọng. Các nhà khoa học cũng chứng minh được việc sử dụng lục bình trong ao cá không chỉ làm giảm nồng độ N và P trong nước thải mà còn làm giảm số lượng coliforms, các kim loại nặng như: đồng, sắt và kẽm trong trầm tích.

Mặc dù, mang lại hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng nước, nhưng mô hình các đảo nổi nhân tạo từ lục bình vẫn còn một số thách thức. Diện tích ao nuôi cá bị chiếm dụng (10%) không thể tránh khỏi việc ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cá. Do đó cần điều chỉnh thêm về tỷ lệ giữa kích thước của đảo nổi nhân tạo và diện tích bề mặt ao cá. 

Việc sử dụng quần đảo nổi nhân tạo (AFIs) từ các thực vật thủy sinh nổi tự do trong ao nuôi cá là một lựa chọn phù hợp, chi phí thấp và thân thiện với môi trường để giảm tải nitơ và phốt pho từ nước thải. Các đảo nổi nhân tạo từ lục bình đã loại bỏ các chất dinh dưỡng dư thừa từ hệ thống nuôi trồng thủy sản và mang lại sự ổn định của chuỗi thức ăn đặc biệt là sự hình thành của thực vật phù du. Ngoài ra, các đảo nổi nhân tạo AFIs kết hợp nuôi ghép có thể đảm bảo việc sử dụng thức ăn được tốt hơn, giúp tăng sản lượng mỗi vùng nuôi và loại bỏ các chất dinh dưỡng dư thừa hiệu quả hơn.