Diễn biến mật độ và sinh khối tảo Chlorella sp. theo thời gian

Nghiệm thức C2.1 và C3.1 được bố trí với cùng mật độ và thể tích tảo Chlorella sp. đầu vào nhưng NT C2.1 ngày 0 có mật độ trung bình tảo cao hơn NT C3.1, sự chênh lệch về mật độ này là do NT C2.1 có thêm tảo khác từ nước thải, do không lọc; ở NT C3.1 mặc dù vẫn có lẫn tảo từ nước thải nhưng được lọc qua túi lọc cơ học với kích thước lỗ lọc nhỏ nên đã loại bỏ được một phần tảo tạp và phiêu sinh động vật nên có mật độ tảo thấp hơn. Tuy nhiên sự chênh lệch này khác biệt không có ý nghĩa ở mức 5%, do số lượng tảo tự nhiên tương đối thấp ở cả hai NT.

Kể từ khi cho tảo vào nước thải thì mật độ tảo ở NT C2.1 và C3.1 đều tăng, và cùng đạt cực đại vào ngày 2 với giá trị ở NT C3.1 là 1.804.000  8.000 ct/mL và C2.1 là 1.612.000  8.000 ct/mL, khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. Sau đó giảm vào ngày 3 và ngày 4, lúc này dinh dưỡng trong môi trường thấp không cung cấp đủ dinh dưỡng cho tảo phát triển. Đến ngày 5 thì tảo Chlorella sp. có sự phát triển trở lại, nhưng mật độ không cao như ngày 2 do môi trường lúc này được cung cấp dinh dưỡng trở lại chủ yếu là chất hữu cơ phân hủy từ tế bào chết. Tương tự, sau khi phát triển trở lại vào ngày 5 thì ngày 6, ngày 7 tảo thiếu dinh dưỡng mật độ tảo giảm xuống rất nhanh và tăng lại vào ngày 7 với mật độ 215.000  1.000 ct/mL ở NT C2.1 và 241.000  1.000 ct/mL đối với NT C3.1. Vào ngày 9 tảo có sự phát triển trở lại ở do dinh dưỡng tăng nhờ vào quá trình phân hủy các tế bào tảo chết của vi khuẩn, tuy nhiên mật độ tảo không cao như ngày 2 và ngày 5 (vào các ngày này mật độ tảo đều có sự khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%). Đến ngày 11 mật độ tảo ở NT C3.1 và NT C2.1 giảm mạnh và số lượng tế bào tảo Chlorella sp. còn lại rất thấp. Điều này cho thấy dinh dưỡng đã cạn không đủ cho tảo phát triển nên mật độ tảo giảm thấp.

26

Hình 4.1. Diễn biến mật độ tảo ở thí nghiệm 1 theo thời gian Ghi chú: C1.1: NT đối chứng; C2.1: NT nước thải không qua lọc + 10%

Chlorella sp.; C3.1: NT nước thải qua lọc + 10% Chlorella sp.

Ở NT C2.1 tảo Chlorella sp. gặp phải sự cạnh tranh của các loài tảo khác từ môi trường nhưng tảo Chlorella sp. vẫn chiếm ưu thế trên 95% về số lượng còn lại là các loài tảo lẫn từ nước thải với mật độ thấp.

Riêng NT C1.1 chỉ có sự phát triển của các loài tảo khác từ nước thải, thuộc các ngành Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta trong đó ngành Chlorophyta chiếm ưu thế nên có chu kỳ phát triển rất khác so với chu kỳ phát triển của tảo Chlorella sp. ở hai NT còn lại. Và diễn biến về mật độ các ngành tảo ở NT này được biểu diễn cụ thể như Hình 4.2.

Hình 4.2. Diễn biến mật độ tảo tạp ở NT C1.1 theo thời gian

0 500 1000 1500 2000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mật độ (nghìn ct/mL)

Thời gian(ngày)

NT C1.1 NT C2.1 NT C3.1

0 500 1000 1500 2000 2500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mật độ (ct/mL)

Thời gian (ngày)

Lục Lam Khuê Mắt

27

Ở nghiệm thức này thì tảo có sẵn trong nước thải cá tra với mật độ thấp nên có sự gia tăng về mật độ chậm và không ngừng tăng từ ngày 0 đến ngày 4 đạt 2490

 30 ct/mL do được môi trường nước thải cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển của tảo. Từ ngày 5 tảo liên tục giảm cho đến ngày 7, vào ngày 9 tảo phát triển nhẹ trở lại với mật độ 846  20 ct/mL do được cung cấp dinh dưỡng từ sự phân hủy tảo chết của vi sinh vật. Tuy nhiên, sự phát triển trở lại này không cao và không được kéo dài mà nhanh chóng suy tàn vào ngày 10 và 11, vì dinh dưỡng không đủ cho sự phát triển của tảo, lúc này mật độ tảo rất thấp chỉ khoảng 285  17 ct/mL.

Nghiệm thức này gồm nhiều loại tảo khác nhau với tỉ lệ các loài được thể ở Hình 4.3. Trong đó thì các loài thuộc ngành tảo lục (Chlorophyta) luôn chiếm ưu thế với tỉ lệ cao nhất ở ngày 4 trên 90% vì chúng có hình thức sinh sản đơn giản và nhiều cách như: nhân đôi hay nảy chồi…, kế đến là tảo lam. Điều này cho thấy nguồn nước nơi đây rất phù hợp cho việc nuôi trồng thủy sản, nguồn nước được thay thường xuyên và không nhiễm bẩn. Những ngày cuối thí nghiệm thì tảo mắt xuất hiện nhiều do môi trường dinh dưỡng thấp và có nhiều độc chất, loài tảo này có khả năng chịu đựng môi trường khắc khiệt. Nước ao được thay thường xuyên theo thủy triều nên tảo khuê chiếm một tỷ lệ rất thấp. Các loài tảo từ môi trường ở NT này và NT C2.1 được định danh cụ thể theo loài (phụ lục 4).

Hình 4.3. Diễn biến tỉ lệ tảo tạp ở nghiệm thức C1.1 theo thời gian

Mật độ tảo Chlorella sp. ở các NT luôn biến động với cùng một xu hướng là tăng khi môi trường cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và giảm nhanh khi dinh dưỡng cạn. Ở NT nước thải C3.1 và C2.1 có cùng mật độ tảo đầu vào (khác biệt không có ý nghĩa ở mức 5%) thì NT C3.1 luôn cho mật độ cao hơn so với NT C2.1 và mật độ ở hai NT này đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% qua các ngày thí

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tỉ lệ (%)

Thời gian (ngày)

tảo lục tảo lam tảo khuê tảo mắt

28

nghiệm. Vì ở nghiệm thức C2.1 tảo Chlorella sp. gặp phải sự cạnh tranh của các loài tảo khác, và sự hiện diện của phiêu sinh động vật. Bên cạnh đó cũng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo như: nhiệt độ, pH, ánh sáng và quan trọng hơn nữa là chất dinh dưỡng. Chất dinh dưỡng là yếu tố quyết định sự phát triển của tảo. Nguồn dinh dưỡng trong nước thải có được để tảo phát triển là nhờ vào quá trình hoạt động của các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản mà tảo có thể hấp thu (Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Ngoài ra thì tảo Chlorella sp. đầu vào được cung cấp dinh dưỡng từ môi trường Walne nên ở NT C2.1 và C3.1 có tảo Chlorella sp. sẽ có nguồn dinh dưỡng cao hơn, cùng với chất dinh dưỡng được cung cấp từ nước thải giúp cho tảo Chlorella sp. phát triển nhanh vào các ngày sau đó.

4.1.2 Diễn biến mật độ tảo Chlorella sp. ở thí nghiệm 2 theo thời gian

Vào ngày đầu mật độ tảo ở NT C2.2 có phần cao hơn mật độ ở NT C3.2 do có thêm tảo từ nước thải, nhưng sự khác biệt này không có ý nghĩa ở mức 5%. Sau khi cho tảo Chlorella sp. vào nước thải (ngày 0) mật độ cao nhất vào ngày 2 với NT C3.2 là 1.566.667  46.014 ct/mL và C2.2 là 1.400.000  40.000 ct/mL. Mật độ tảo giảm vào ngày 3 và 4; Đến ngày 5, tảo phát triển trở lại nhưng mật độ tảo không cao như ngày 2 vì dinh dưỡng chủ yếu được cung cấp từ quá trình phân hủy các tế bào tảo chết từ vi sinh vật, với mật độ 471.333  14.011 ct/mL ở NT C3.2 và 421.333  12.503 ct/mL ở NT C2.2. Đến ngày 7 môi trường hầu như không còn dinh dưỡng nên tảo giảm. Đến ngày 9 tảo phát triển trở lại, sau đó giảm thấp vào ngày 11 chỉ còn 44.000  2.000 ct/mL ở NT C2.2 và 49.333  1.527 ct/mL ở NT C3.2. Mật độ ở hai nghiệm thức này vào các ngày đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%.

Hình 4.4. Diễn biến mật độ tảo ở thí nghiệm 2

Ghi chú: C1.2: NT đối chứng; C2.2: NT nước thải không qua lọc +10% Chlorella sp.; C3.2: NT nước thải qua lọc +10% Chlorella sp.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mật độ (nghìn ct/mL)

Thời gian (ngày)

NT C1.2 NT C2.2 NT C3.2

29

Nghiệm thức C2.2 là NT sử dụng nước thải không qua lọc với 10% tảo Chlorella sp. về thể tích nên sự phát triển của Chlorella sp. ở NT này cũng gặp phải sự cạnh tranh của các loài tảo khác tương tự như NT C2.1, tuy nhiên tảo Chlorella sp. vẫn phát triển tốt và chiếm ưu thế vào các ngày sau đó.

Riêng NT C1.2 cũng có sự phát triển cùng chu kỳ với NT C1.1 với diễn biến được thể hiện qua Hình 4.5. Nghiệm thức này thì tảo có sẵn trong nước thải cá tra với mật độ thấp với thành phần loài khác nhau (với các loài cụ thể được trình bày ở phụ lục 4) nên có sự gia tăng về mật độ chậm và tăng từ ngày 0 đến ngày 4 đạt 3.256  13 ct/mL, tảo gia tăng do được cung cấp dinh dưỡng từ nước thải. Sau ngày 4 mật độ tảo giảm cho đến ngày 8 với mật độ vào ngày 8 là 766  14 ct/mL. Đến ngày 9 thì tảo ở NT này có sự phát triển nhẹ trở lại do được cung cấp dinh dưỡng trở lại, nguồn dinh dưỡng này có được là do quá trình phân hủy tảo chết của vi sinh vật. Đến ngày 11 môi trường không còn cung cấp đủ dinh dưỡng cho sự phát triển của tảo nên mật độ tảo rất thấp chỉ khoảng 398  16 ct/mL.

Hình 4.5. Diễn biến mật độ tảo ở NT C1.2 theo thời gian

Các loài tảo thuộc ngành tảo lục (Chlorophyta) trong NT này luôn chiếm ưu thế với gần 94% vào ngày đạt đỉnh, còn lại là các ngành tảo khác như: tảo lam, tảo khuê, tảo mắt,…với diễn biến cụ thể như Hình 4.6. Vào những ngày cuối thì tảo mắt phát triển, do các tảo khác chết đi được vi sinh vật phân hủy tạo dinh dưỡng cho tảo mắt phát triển.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mật độ (ct/mL)

Thời gian (ngày)

Lục Lam Khuê Mắt

30

Hình 4.6. Diễn biến tỉ lệ tảo tạp ở nghiệm thức C1.2 theo thời gian

Hai thí nghiệm được bố trí vào hai thời điểm khác nhau nhưng nhìn chung cả hai thí nghiệm ở NT C2 và C3 thì tảo Chlorella sp. đều có cùng xu hướng là mật độ luôn tăng từ ngày bắt đầu cho đến ngày 2 thì đạt cực đại trong quá trình sinh trưởng, sau đó giảm xuống khi dinh dưỡng không còn đủ cho sự phát triển.

Lúc này nếu tiếp tục cung cấp dinh dưỡng thì tảo sẽ phát triển trở lại. Điều đó cho thấy có thể nuôi sinh khối tảo này bằng nguồn nước thải từ ao nuôi cá tra thâm canh tốt nhất ở 4 ngày đầu. Ở nghiệm thức C2 và C3 có cùng mật độ tảo đầu vào thì nghiệm thức C3 luôn cho mật độ cao hơn nghiệm thức C2 ở cả hai thí nghiệm;

do nước thải qua lọc ít gặp sự cạnh tranh của các loài tảo khác, cũng như sự hiện diện của các loài phiêu sinh động vật, bên cạnh đó thì nước thải không qua lọc còn chịu ảnh hưởng của các chất rắn lơ lững, vi sinh vật và vi khuẩn kết dính các tế bào tảo làm một phần tảo bị lắng xuống đáy kiềm hãm sự phát triển của tảo nên cho mật độ và sinh khối thấp hơn. Ở nghiệm thức C2 tảo Chlorella sp. gặp phải sự cạnh tranh về dinh dưỡng và môi trường sống bởi các ngành tảo khác như:

Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta và các loài phiêu sinh động vật. Tuy nhiên số lượng của các loài tảo khác chiếm từ 0 – 2% nên ảnh hưởng không đáng kể đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo Chlorella sp. Đồng thời, thí nghiệm 1 có mật độ tảo đầu vào cao hơn thí nghiệm 2 nên vào các ngày tương ứng mật độ ở hai NT có tảo của thí nghiệm 1 đều cho mật độ cao hơn so với thí nghiệm 2. Điều đó cho thấy ở cùng một điều kiện môi trường và dinh dưỡng thì nghiệm thức nào có mật độ tảo đầu vào cao hơn sẽ cho mật độ tảo cao hơn.

60%

70%

80%

90%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tỉ lệ (%)

Thời gian (ngày)

tảo lục tảo lam tảo khuê tảo mắt

31

Bên cạnh đó các điều kiện môi trường như nhiệt độ và pH cũng có sự ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của tảo. Theo Nguyễn Trung Việt và ctv. (2011), pH để tảo Chlorella sp. phát triển tốt là 8,0 – 9,5. pH môi trường từ 8,0 là tối ưu cho tảo Chlorella sp. phát triển (Trần Thị Thủy, 2008), ở pH này thì nguồn carbon được đồng hóa nhiều nhất. Tuy nhiên ở pH từ 9,0 – 10,0 tảo vẫn có khả năng phát triển. Tảo phát triển nhanh làm cho pH môi trường nước tăng nhanh, nhưng cũng chính pH đó đã tác động, ức chế đến sự phát triển của tảo, làm tảo giảm nhanh chóng. Lúc này nếu tiếp tục cung cấp dinh dưỡng thì tảo sẽ phát triển trở lại.

Qua đây có thể kết luận rằng trong môi trường nước thải cá tra có nồng độ đạm, lân hòa tan lớn (Lê Bảo Ngọc, 2004) thuận lợi cho sự phát triển của tảo, đặc biệt là khi môi trường nước thải qua lọc không có sự cạnh tranh của các loài tảo khác và phiêu sinh động vật như ở nước thải không qua lọc với cùng điều kiện sinh trưởng, thì nghiệm thức nào có mật độ tảo đầu vào cao hơn sẽ phát triển tốt hơn, nhanh hơn và lấn át được sự ảnh hưởng của các loài khác trong thủy vực. Khi bố trí mật độ cao, tảo Chlorella sp. phát triển rất nhanh dinh dưỡng trong môi trường giảm làm mật độ tảo cũng giảm.

4. 2 Diễn biến về sinh khối của tảo Chlorella sp. theo thời gian

Sinh khối tảo được xác định dựa vào giá trị sinh khối tươi và được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng tươi.

4.2.1 Diễn biến sinh khối của các nghiệm thức ở thí nghiệm 1 theo thời gian

Sinh khối tảo thu được có diễn biến cùng chu kỳ của mật độ tảo. Kết quả cho thấy ở NT C2.1 và C3.1 sinh khối tảo không ngừng tăng và đạt cao nhất vào ngày 2. Ở NT C2.1 tảo đạt sinh khối cao nhất là 2,983  0,0135 g/L và C3.1 là 2,665  0,013 g/L; NT C3.1 có mật độ tảo cao hơn nhưng lại cho sinh khối thấp hơn NT C2.1 do ở NT này có các chất rắn lơ lững và phiêu sinh động vật, đồng thời ở NT C2.1 còn có trọng lượng của các loài tảo khác nên cho sinh khối cao.

Sau khi đạt cực đại vào ngày 2 thì giảm nhanh chóng và thấp nhất vào ngày 4, do môi trường không còn đủ dinh dưỡng cho tảo phát triển làm mật độ giảm kéo theo sự giảm sinh khối. Ngày 5 thì tảo có sự phát triển trở lại nên sinh khối tảo tăng, nhưng không cao như ngày 2 do đó sinh khối tươi của tảo cũng thấp hơn. Ngày 6 và 7 mật độ tảo không được duy trì sinh khối tảo giảm và thấp nhất ở ngày 8. Ngày 9, tảo có sự gia tăng do được cung cấp dinh dưỡng tuy nhiên sự gia tăng này không đáng kể. Ngày 10 và 11 dinh dưỡng trong môi trường đã cạn, tảo giảm, dẫn đến sinh khối tảo cũng rất thấp. Sinh khối tươi của tảo đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% ở các ngày thí nghiệm.

32

Hình 4.7. Diễn biến trọng lượng tươi các NT ở thí nghiệm 1 theo thời gian Ghi chú: C1.1: NT đối chứng; C2.1: NT nước thải không qua lọc +10% Chlorella sp.; C3.1: NT nước thải qua lọc +10% Chlorella sp.

Riêng NT C1.1 lại cho sinh khối cao nhất vào ngày 4 có sự khác biệt rất lớn so với hai NT còn lại, trọng lượng ở ngày này là 0,015g/L. Vào các ngày sau đó giảm đi rất nhanh, đến ngày 11 thì lượng sinh khối rất thấp do mật độ tảo giảm mạnh khi môi trường dinh dưỡng thấp. Về sinh khối tươi thì cả 3 NT đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%.

4.2.2 Diễn biến sinh khối của các nghiệm thức ở thí nghiệm 2 theo thời gian

Tương tự, sinh khối tảo ở NT C2.2 và C3.2 cũng biến động cùng chu kỳ với mật độ. Mặc dù vào ngày 0 và 1, tảo Chlorella sp. ở NT C2.2 gặp phải sự cạnh tranh dinh dưỡng bởi các loài tảo khác và phiêu sinh động vật; nhưng sau đó tảo Chlorella sp. vẫn chiếm ưu thế và phát triển tốt cho sinh khối cao nhất vào ngày 2, với 2,59  0,076 g/L ở NT C2.2 và 2,315  0,066 g/L ở NT C3.3. Như đã nêu trên, vào các ngày tương ứng thì NT C3.2 có mật độ tảo cao hơn so với NT C2.2 nhưng có sinh khối thấp hơn. Sau khi đạt sinh khối cao nhất vào ngày 2, sinh khối tảo giảm nhanh đến ngày 4 lượng sinh khối còn 0,728  0,0215 g/L ở NT C2.2 và 0,6510,019 g/L ở NT C3.2. Ngày 5 thì lượng sinh khối này có tăng tuy nhiên không cao. Sau ngày 5 sinh khối tảo giảm nhanh ở ngày 6, 7, 8; đến ngày 9 có sự tăng nhẹ nhưng không đáng kể, sau đó lại giảm đi vào ngày 11 lượng sinh khối này chỉ còn 0,081  0,0025 g/L ở NT C2.2 và 0,073  0,0035 g/L ở NT C3.2. Sinh khối tươi ở hai NT này đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% vào từng ngày của thí nghiệm.

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Trọng lượng tươi (g/L)

Thời gian (ngày)

NT C1.1 NT C2.1 NT C3.1

33

Hình 4.8. Diễn biến trọng lượng tươi của các NT ở thí nghiệm 2 theo thời gian Ghi chú: C1.2: NT đối chứng; C2.2: NT nước thải không qua lọc + 10%

Chlorella sp.; C3.2: NT nước thải qua lọc +10% Chlorella sp.

Riêng NT C1.2 cho sinh khối cao nhất vào 4 với giá trị 0,0195 g/L lượng sinh khối này tương đối thấp vì mật độ tảo ở NT này thấp chỉ đạt 3256 ct/mL. Sau khi đạt cực đại ở ngày 4 sinh khối tảo giảm liên tục vào các ngày sau đó, đến ngày 11 thì sinh khối này chỉ còn 0,003 g/L. Sinh khối ở NT này và hai NT C2.2 và C3.2 đều khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% vào từng ngày.

Qua hai thí nghiệm cho thấy sinh khối tươi ở NT C2 cao hơn ở NT C3, do môi trường nước thải không qua lọc có một lượng lớn rắn lơ lững và sự phát triển của tảo khác. Mặc dù, vào các ngày đầu tảo Chlorella sp. ở NT C2 bị cạnh tranh của các loài tảo khác nhưng sau đó tảo Chlorella sp. lại nhanh chóng thích nghi và phát triển tốt. Điều này cho thấy dù bị cạnh tranh về dinh dưỡng và môi trường sống nhưng tảo Chlorella sp. vẫn chiếm ưu thế, và là nhân tố chính trong diễn biến sinh khối trong ngày của các NT. Riêng NT C1 do không được cung cấp thêm tảo từ bên ngoài nên có mật độ thấp dẫn đến lượng sinh khối rất thấp.

4. 3 Diễn biến nồng độ N-NH4+ của các NT theo thời gian

Đạm tồn tại trong môi trường ở nhiều dạng hòa tan lẫn không hòa tan nhưng tảo Chlorella sp. chỉ hấp thụ được đạm ở dạng hòa tan là NH4+

và NO3-, với khả năng hấp thu NH4+ cao nhất là 95% khi nuôi trong phòng thí nghiệm bằng nước thải ao nuôi tra với mật độ tảo đầu vào 200.000 ct/mL (Nguyễn Huỳnh Phương, 2013). Theo Bùi Duy Nhân (2013) thì NH4+

là dạng N vô vơ chủ yếu trong nước ao thâm canh cá tra, là dạng đạm rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật, nó thúc đẩy sự phát triển của tảo trong các ao nuôi và dao động trong khoảng 0,02  8,2 mg/L, nồng độ này tăng theo thời gian nuôi và cao nhất vào giai

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Trọng lượng tươi (g/L)

Thời gian (ngày)

NT C1.2 NT C2.2 NT C3.2