Liều lượng oxy viên để loại bỏ tảo lam và độc tố tảo lam

Các độc tố chính có trong tảo lam là là các microcystin có thể tích tụ trong thịt cá, điều này đặt ra mối các mối lo ngại về an toàn vì chúng có thể bị lây nhiễm cho người tiêu dùng. Các phương pháp đề phòng như: duy trì mức độ dinh dưỡng thấp - đặc biệt là phốt pho (P) - thông qua việc thay nước và/hoặc sử dụng đất sét giữ P. Tuy nhiên, một số nông dân quan sát thấy rằng khi nhiệt độ tăng cao thường gây ra sự nở hoa của tảo.

Các mùi lạ từ tảo lam gây ra thiệt hại kinh tế nghiêm trọng cho nông dân do tăng chi phí và chậm trễ liên quan đến việc làm sạch cá trước khi thu hoạch và chiến lược để loại bỏ vi khuẩn lam. Do đó, một số nông dân sử dụng thuốc diệt tảo, chẳng hạn như sunfat đồng hoặc phèn. Tuy nhiên, các loại thuốc này có xu hướng ít chọn lọc hơn và cũng có thể gây độc cho các loài tảo và động vật phù du có lợi khác.

Các sinh vật chính và vi tảo gây hại, bị tiêu diệt đột ngột có thể gây ra ba vấn đề. Thứ nhất, không có các sinh vật chính để loại bỏ nitơ hòa tan, hàm lượng amoniac và nitrit sau đó có thể tăng đột biến. Khi vi tảo chết sẽ góp phần làm tăng nhu cầu ôxy sinh học gây ra sự thiếu hụt oxy trong nước. Thứ ba, một lượng lớn các độc tố microcystin sẽ được giải phóng khi tảo lam cyanobacteria chết và sau đó gây ảnh hưởng đến các các loài thủy sản ăn phải.

Một hợp chất chọn lọc hơn để diệt tảo lam là sử dụng hydrogen peroxide (H₂O₂). Theo truyền thống, chất này được thêm vào dưới dạng lỏng nhưng có thể gây ra các mối lo ngại về an toàn do tình cờ bị rò rỉ trong quá trình vận chuyển, lưu trữ và sử dụng. Các sản phẩm khác dựa trên H₂O₂ đã xuất hiện dưới dạng natri carbonat peroxyhydrate (SCP), khi được thêm vào nước, nhanh chóng được chuyển thành H₂O₂ và natri cacbonat. Vì vậy, chất này là ổn định hơn, nhưng phần lớn chưa được kiểm chứng trong nuôi trồng thủy sản.

Sodium carbonate peroxyhydrate (SCP) được đăng ký đầu tiên bởi EPA vào năm 2002. Nó là một sản phẩm dạng hạt được dùng trong các hồ nước như là một chất hóa học để diệt tảo. Sodium carbonate peroxyhydrate hay còn gọi là H₂O₂ rắn với công thức hóa học là 2Na₂CO₃.3H₂O₂. SCP được tạo ra từ muối sodium carbonate (Na₂CO₃) và hydrogen peroxide (H₂O₂). 

Bài viết này tóm tắt kết quả của một nghiên cứu để thử nghiệm một sản phẩm dựa trên SCP mới trên quy mô nhỏ và lớn. Thử nghiệm quy mô nhỏ lần đầu tiên được tiến hành để tìm liều lượng tiêu diệt tảo lam mà không gây hại cho vi tảo và động vật phù du có lợi khác. Dựa trên những kết quả này, hai liều tối ưu (2,5 và 4,0 mg/l H₂O₂) đã được thử nghiệm trong các ao thương mại (thử nghiệm quy mô lớn) và trong hơn sáu tuần, người ta đã theo dõi sự phong phú của tảo lam, sinh vật phù du, microcystin và sự tồn tại của nồng độ H₂O₂.

Thử nghiệm natri cacbonat peroxyhydrate (SCP) tiêu diệt tảo lam

Các chất dinh dưỡng (phân bón vô cơ và cám gạo đã khử dầu) đã được bổ sung khi cần thiết vào nước ao cho đến khi vi khuẩn lam xuất hiện nhiều được ghi nhận. Nitơ tương đồng với tổng số P được sử dụng và tảo lam cyanobacterium chiếm ưu thế là Planktothrix sp.

Trong cả hai thử nghiệm, một thuốc diệt tảo dựa trên SCP dạng hạt (PAK® 27) đã được sử dụng, là một hợp chất được USEPA phê duyệt (Tập đoàn SePRO, Carmel, IN, USA). Các liều lượng khác nhau của H₂O₂ được điều chế bằng cách hòa tan các hạt diệt tảo (hoạt chất ~ 27% H₂O₂) trong nước cứng vừa phải (~ 187 mg/l như CaCO₃) tương tự với điều kiện nước tại địa phương.

Thử nghiệm quy mô nhỏ

Ba thùng tròn 75 lít được lắp đặt ở từng ao trong sáu ao phú dưỡng. Thuốc diệt tảo được thêm vào với nồng độ để đạt được nồng độ tương ứng cuối cùng theo bảng:

Các mẫu được đo hàng ngày từ 10: 00-12:00 h trong 10 ngày để theo dõi những thay đổi trong tảo lam, vi sinh vật nhân chuẩn và sự phong phú của động vật phù du. Oxy hòa tan (DO), độ dẫn điện (µS / cm), pH và nhiệt độ nước (độ C) được đo bằng đầu dò kỹ thuật số. Độ đục được đo bằng đĩa Secchi và tổng phốtpho, nitơ amoniac, nitrit-N, nitrat-N, tổng độ kiềm và độ cứng tổng thể được đo bằng các bộ dụng cụ thương mại.

Nồng độ trung bình của Planktothrix sp. trước khi sử dụng thuốc diệt tảo là 1,08 × 10⁶ tế bào/mL, trong khi đó tổng hợp các loại vi tảo khác nhau là 5,24 × 10⁴ tế bào/ mL. Trong số các nồng độ thử nghiệm, 2,5 mg/L H₂O₂ là liều thấp nhất để làm giảm đáng kể loài tảo lam Planktothrix sp., Và nồng độ cao hơn dẫn đến không có cải thiện đáng kể hơn nữa trong việc giảm vi khuẩn lam cyanobacteria. Ở mức 4,0 mg/L H₂O₂ cũng không có ảnh hưởng xấu đến sinh vật phù du. Tuy nhiên, nồng độ ≥ 4.0 mg/L ảnh hưởng bất lợi đến sự phong phú của cộng đồng sinh vật phù du trong ao. Do đó, 2,5 và 4,0 mg/L H₂O₂ được chọn để thử nghiệm trong thử nghiệm quy mô lớn.

Thử nghiệm thuốc diệt tảo trên quy mô lớn

Bốn ao được chọn ngẫu nhiên cho hai liều H₂O₂, trong khi hai ao còn lại được sử dụng làm ao đối chứng. Sử dụng quạt sục khí để phân tán thuốc diệt tảo. Tương tự, như trong thử nghiệm quy mô nhỏ, độ phong phú vi khuẩn lam cyanobacterial, sinh vật phù du và chất lượng nước được đo cùng với việc đánh giá microcystins, chất diệp lục-a và sự tồn tại của H₂O₂ trong sáu tuần.

Cả hai liều 2,5 và 4,0 mg/L H₂O₂ làm giảm đáng kể nồng độ Planktothrix sp., tương ứng tại các thời điểm khác nhau là 7 và 5 ngày sau khi sử dụng. Ngoài ra còn có một sự thay đổi đáng chú ý trong màu của nước sau 3 ngày, khi mà vi khuẩn lam đang chết dần và nước dường như có màu nâu xanh hơn. Mặc dù sau 5 và 6 tuần có sự phục hồi số lượng của Planktothrix sp. tuy nhiên sự phong phú vẫn ít hơn giai đoạn trước khi sử dụng thuốc diệt tảo.

Với liều 2,5 mg/L H₂O₂, diệt tảo lam cyanobacteria đi kèm với sự tăng sinh của thực vật phù du, đặc biệt là tảo silic và tảo lục. Đồng thời các động vật phù du như: Brachionus sp., Daphnia sp., calanoid và sinh vật phù du cyclopoid copepods không bị ảnh hưởng. Nhưng ở liều 4,0 mg/L H₂O₂ đã ức chế các phyto và động vật phù du.

Cả hai liều 2,5 và 4,0 mg/L H₂O₂ làm giảm đáng kể tổng số microcystins tương ứng từ 7 và 5 ngày cho đến khi kết thúc thử nghiệm. Oxy hòa tan vẫn tương đối ổn định trong nghiên cứu này. Độ pH thấp hơn ở cả hai ao H₂O₂ nhưng ổn định hơn theo thời gian. Có sự tăng đột biến amoniac trong ao với liều 2,5 và 4,0 mg/L H₂O₂ tương ứng vào ngày thứ 7 và 8, nhưng chúng nằm trong sức chịu đựng của động vật nước ngọt và giảm sau tuần thứ 3. Mặt khác, nitrit vẫn thấp và ổn định trong tất cả các ao.

Nhìn chung, kết quả của chúng tôi chứng minh rằng thuốc diệt tảo dựa trên SCP dạng hạt (PAK® 27) - tương ứng với 2,5 mg/L H₂O₂ - có thể được khuyến cáo như một chiến lược thân thiện với môi trường để loại bỏ một cách hiệu quả quần thể vi khuẩn lam cyanobacterium Planktothrix sp. mà không ảnh hưởng đến chất lượng nước hoặc các cộng đồng sinh vật phù du khác.

Một hạn chế của nghiên cứu này là không đánh giá độc tính tiềm tàng của H₂O₂ đối với cá. Có những dấu hiệu cho thấy điều này sẽ an toàn, dựa trên các hiệu ứng độc hại không rõ ràng đối với động vật phù du ở liều 2,5 mg/L và sự tồn tại hạn chế trong nước; Tuy nhiên, điều này sẽ được thử nghiệm trong tương lai trên cá da trơn và cá vược.