Loại bỏ Phospho trong nước nuôi bằng "nhà máy" lọc tự nhiên

Rong biển là “nhà xử lý sinh học chính” trong hệ sinh thái biển và được phân bố khắp nơi, nhất là ở các khu vực biển nhiệt đới. Từ xa xưa, rong biển đã được nuôi cấy và trở thành thực phẩm, dược phẩm cho người dân khắp các nước Châu Á. Sản lượng đã tăng gấp đôi từ 14 đến 30 triệu tấn từ năm 2005 đến 2016. 

Một trong những vấn đề nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản hiện nay là sự ô nhiễm trong môi trường nước do cho ăn quá dư thừa và các sản phẩm bài tiết của thủy sản. Để giảm thiểu các tác động này thì rong biển được coi như một thành phần tiềm năng cho việc xử lý sinh học khi đưa chúng vào hệ thống nuôi trồng thủy sản. Chúng sẽ hấp thu ammonia một cách đáng kinh ngạc. Tuy nhiên hiện tại những nghiên cứu về lợi ích của rong biển chỉ mới dừng lại tại đây.

Sự tăng trưởng nhanh là điều kiện thiết yếu cho tiềm năng sản xuất và khả năng sử dụng rong biển. Tuy nhiên, sự phát triển của rong biển cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường khác (nhiệt độ, độ mặn, pH, tia UV, nồng độ dinh dưỡng…). Điều quan trọng là tạo được những điều kiện tối ưu để tối đa hóa việc sử dụng rong biển. Ở những vùng nhiệt đới, nhiệt độ và bức xạ mặt trời tương đối ổn định trong suốt cả năm so với các vùng khác, tuy nhiên độ mặn thì dao động rất lớn vì mưa nhiều và sự bốc hơi cao. Bởi vì rất nhiều hệ thống nuôi trồng thủy sản đặt ở những vùng nước nông hoặc cửa sông nên cần phải đánh giá khả năng chịu đựng độ mặn thấp của rong biển.

Rong biển giúp xử lý môi trường nước.

Trong xử lý nước nuôi trồng thủy sản, việc loại bỏ nitơ hữu cơ đã được nghiên cứu khá nhiều nhưng phospho vô cơ mới thực sự là yếu tố kiểm soát các quá trình sinh học trong hệ thống. Nên việc loại bỏ phospho  ra khỏi hệ thống sẽ làm hiện tượng ô nhiễm hữu cơ bị ngăn chặn. Hàm lượng phospho trong rong biển dao động từ 0,01 đến 0,45%. Rong biển đáng được xem xét để trở thành một chất kích thích sinh học cũng như góp phần “tiêu hóa” một lượng lớn phospho cho môi trường nước. Nuôi thủy sản ở những vùng nước nông, thường bị phơi nhiễm bức xạ mặt trời, cao nhất là tia UV. Bức xạ mặt trời cao có thể ngăn chặn sự phát triển của vật nuôi. Các chất hấp thu tia cực tím trong rong biển sẽ làm nhiệm vụ “bắt lấy” chúng vào mô rồi phân giải và giải phóng ra xung quanh nước biển, từ đó ngăn ngừa oxy các phản ứng oxy hóa và chống viêm.

Như đã đề cập ở trên, rong biển có lợi ích cho nuôi trồng thủy sản từ nhiều khía cạnh, nhưng đa số chưa được nghiên cứu. Nên trong nghiên cứu hiện tại, chúng ta cùng tìm hiểu về khả năng chịu độ mặn thấp, hàm lượng phospho và các hợp chất hấp thu tia cực tím trong thành phần của rong biển nhiệt đới. Đồng thời cũng đánh giá tiềm năng và lợi thế của một số loại trong biển trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản.

Thu thập rong biển

Rong biển được thu thập tại Brunei bao gồm hai loài thuộc họ Rhodophycae (xanh), hai loài thuộc họ Phaeophycea (đỏ) và 4 loài thuộc họ Chlorophycae (nâu) từ tháng 8/2018 đến tháng 2/2019. Tiến hành xử lý, làm sạch và thực hiện thí nghiệm tại trường đại học Brunei Darussalam.

Để đáng giá khả năng chịu đựng độ mặn, các loài rong biển được cắt thành mảnh nhỏ và đem ủ trong nước biển độ mặn 33 phần ngàn với nhiệt độ là 29^oC trong với điều kiện phòng thí nghiệm với ánh sáng đèn huỳnh quang. Chia nhỏ số rong biển và thêm vào nước để có các độ mặn 15, 20, 25, 30 và 35 phần ngàn. Tiến hành nuôi cấy trong 13 ngày với các điều kiện sống như nhau, sau đó xác định mức độ tăng trưởng và mối quan hệ giữa độ mặn và sự phát triển của rong biển.  Tiếp theo đem rong biển rửa sạch, nghiền nát, lọc rồi cho vào máy quang phổ để đo và xác định số lượng hợp chất hấp thụ tia UV. Xác định hàm lượng P bằng cách đốt khô rong biển ở nhiệt độ cao, phân tích mẫu rồi cho vào máy quang phổ để đưa ra kết quả.

Kết quả và thảo luận

Rong biển có sự tăng trưởng cao nhất ở độ mặn 35‰ và giảm thấp ở tất cả các độ mặn còn lại. Cụ thể loài tăng trưởng cao nhất lên tới 6,44% ở 35‰ và thấp nhất là 1,44% ở 15‰. Các loài rong biển cho thấy khả năng chịu đựng khác nhau với độ mặn thấp nhưng sự giảm tăng trưởng đều xuất hiện. Cơ chế này được giải thích do năng lượng được sử dụng cho quá trình điều hòa thẩm thấu nhiều hơn là cho tăng trưởng. Thứ tự chịu được độ mặn ở nghiên cứu này là rong biển xanh 2+ đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tín hiệu trong tế bào của rong biển. Ở rong biển nâu, hàm lượng Ca²⁺ cao hơn ở rong biển đỏ và xanh. Do đó, có thể giải thích tại sao rong biển nâu lại chịu mặn tốt hơn. 

Hàm lượng phospho cao nhất tìm thấy trong rong biển xanh, điều này có thể do diện tích bề mặt rong biển xanh lớn hơn các loại khác nên khả năng hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, vì vậy mà khả năng lưu trữ cũng tốt hơn. Nghiên cứu cũng tính được để giảm 1mol/l PO₄^3- mỗi ngày thì nước nuôi cần 370g trọng lượng của rong biển nâu Chlorophycae.

Kết quả đo quang phổ cho thấy các hợp chất hấp thụ tia cực tím chứa nhiều nhất trong tảo đỏ, tiếp theo là tảo nâu và thấp nhất là tảo xanh. Bởi vì bức xạ UV không đến được bề mặt trái đất nên những loại tảo biển này sẽ không sử dụng được năng lượng đó nhưng vẫn có khả năng chịu đựng và hơn nữa là sẵn sàng đối phó với chúng. Hợp chất phenolic có chứa chất chống oxy hóa, giảm stress là chất hấp thu tia UV trong tế bào rong biển. Tỷ lệ sản xuất ra các hợp chất hấp thụ tia UV chưa được xác định cụ thể nên cần xác định trong các nghiên cứu tiếp theo.

Tóm lại rong biển nâu sẽ thích hợp nuôi trong nước lợ vì khả năng chịu mặn cao. Rong biển đỏ là lựa chọn tốt nhất nếu nuôi trong môi trường nước biển vì chủ động loại bỏ phospho và chứa nhiều hợp chất hấp thụ tia cực tím. Đây là những chỉ tiêu để đánh giá rong biển có thích hợp trong một thủy vực nào đó hay không, làm phong phú thêm các loại rong biển được sử dụng và phát triển các hoạt động nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường trong thời gian tới.