Nói đến thuỷ sinh, chơi thuỷ snh hay cụ thể là nuôi cá Koi thì bạn đã nghe qua hoặc biết đến chu trình nitơ trong nước rất quan trọng, nó đóng vai trò xử lý các chấtđộc trong nước giúp cá có được môi trường sống tốt hơn sau một thời gian vận hành. Vậy chu trình nitow trong nước có những đặc điểm gì và hoạt động ra sao?
Chu trình nitơ trong nước là gì?
Chu trình nitơ trong nước là một quá trình biến đổi qua lại bởi các chất hoá học bởi tiến trình sinh học và phi sinh học giúp loại bỏ chất thải, thức ăn dư thừa để không phát sinh chất độc trong môi trường hồ.
Chu trình Nitơ trong nước còn được gọi là Cycle Water theo đó nito sẽ được biến đổi qua lại giữa các dạng hợp chất hoá học của nó để phân huỷ phân cặn, thức ăn thừa trong hồ. Chu trình nito sẽ loại bỏ các chất này khiến chúng không bị phân huỷ và biến thành các loại độc tố gây nguy hiểm cho các sinh vật sống trong hồ.
Chu trình Nitow diễn ra trong 3 bước với quy trình như sau:
- Các chất Amoni/Amoniac (NH3, NH4) là những chất độc được sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ trong hồ.
- Amoni/Amoniac sẽ được chuyển hóa thành Nitrit (độc)
- Cuối cùng Nitrit sẽ được chuyển đổi thành Nitrat (không độc hại dưới mức 20ppm = 20mg/L).
Xử lý Amoniac/Amoni – NH3 – NH4
Các loại chất thải trong hồ như phân, cặn, thức ăn thừa sẽ bị vi khuẩn phân giải, sau khi phẩn giải sẽ sản sinh ra các chất độc là Amoniac (NH3) và Amoni (NH4+). NH3, NH4 là chất độc gây hại cho cá, nếu chúng ta thả cá ở giai đoạn này hoặc khi nồng độ NH3, NH4 cao sẽ rất nguy hiểm cho cá. Giai đoạn này thường kéo dài từ 7 đến 10 ngày.
Chu trình phân giải chất độc này sẽ bắt đầu ngay khi các vụn hữu cơ xuất hiện trong môi trường hồ, các sản phẩm của giai đoạn này là Amoniac – NH3 và Amoni – NH4. Các chất NH3, NH4+ tích tụ trong hồ là kết quả của sự phân huỷ chất Ure và Protein thừa (có trong thức ăn và phân cá) của vi khuẩn. NH3 là một loại khí độc có thể hoà tan trong nước, NH4+ là một loại muối và chỉ phát huy độc tính ở nồng độ cao.
Trong điều kiện nước hồ nuôi của bể cá, nồng độ của NH3 và NH4+ sẽ bị ảnh hưởng bới độ Ph (còn gọi là độ cứng của nước) và nhiệt độ môi trường nước. Khi nhiệt độ hồ tăng cao hoặc độ Ph tăng lên hơn mức 7 (nước có tính kiềm) nồng độ Nh3 sẽ cao hơn nồng độ Nh4+, ngược lại nếu nhiệt độ nước thấp và Ph thấp NH3 sẽ chuyển hoá thành nh4+.
Ngoài ra, mức độ ion hoá trong nước và độ mặn cũng ảnh hưởng đến nồng độ NH3, NH4+.
Giai đoạn 2: Nitrit
Khi nồng độ NH3, NH4+ (Amoniac, Amoni) đạt đến điểm nhất định sẽ xuất hiện một loại vi khuẩn sử dụng rất nhiều oxy để oxy hoá Amoniac, Amoni thành Nitrit. Giai đoạn này sẽ kéo dài từ ngày thứ 10 đến ngày thức 20, NItrit sẽ gây hại cho cá trong hồ ngay cả khi chúng chỉ ở nồng độ thấp.
Sau 10 ngày của chu trình này sự xuất hiện của vi khuẩn Nitrosomonas sẽ làm Amoniac & Amoni giảm đáng kể. Vi khuẩn này 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 chuyển hoá của vi khuẩn cần lượng lớn oxy hoà tan trong nước, do đó hồ cá trong giai đoạn này cần được cung cấp lượng oxy đủ lớn để có thể hoàn tất chu trình này, lượng oxy cần đạt từ 0.6mg/L trở lên, nếu chỉ số này thấp hơn 2mg/L sẽ không đủ và chu trình này sẽ dừng ngay lập tức.
NO2 là chất độc nguy hiểm ngay cả khi ở nồng độ thấp, trong chu trình này nồng độ N02 có thể tăng lên tới 15ppm. Nồng độ này chỉ giảm xuống ở ngày thứ 25 của chu trình, và xuống mức 2 – 3ppm ở ngày thứ 30. Sau đó chỉ số này sẽ về 0, ở một số trường hợp chu trình này chỉ kéo dài thêm 10 ngày là hoàn tất.
Giai đoạn 3: giai đoạn khử Nitrat
Nitrit độc hại (NO2) sẽ bị oxy hoá biến thành Nitrat khi Vi khuẩn Nitrobacter xuất hiện. Về cơ bản Nitrat vô hại với cá nhưng nếu ở một ngưỡng nhất định cũng là chất độc với cá. Với người chơi cá kinh nghiệm thì việc thay nước định kỳ cũng là một cách giảm lượng Nitrat có trong hồ xuống mức an toàn. và cũng là bước hoàn tất chu trình Nitơ trong nước.
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 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.
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 bạn cần thay nước (khoảng 40% thể tích nước trong bể). Lượng nước mới sẽ làm giảm nồng độ NO3 được sản sinh ra từ quá trình.
Ở môi trường nước mặn thì có một chút khó khăn hơn. Nghĩa là 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. Chúng có thể phản ứng tiêu cực hoặc thậm chí chết nếu có 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 đẩy nhanh khi sử dụng một số loại men vi sinh 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
Đối với bể nước ngọt:
- Thay nước định kỳ, 30% nước/ 1 tuần. Việc thay nước định kỳ sẽ giúp làm loãng nồng độ NO3 sản sinh ra từ chu trình Nitrogen.
- Trồng thêm cây thủy sinh, một số loại cây thủy sinh sẽ hấp thụ NO3 như một dạng phân bón.
- Sử dụng các loại vật liệu lọc đặc thù để giúp phát triển vi sinh kỵ khí (Marine Pure).
Đối với bể nước mặn:
- Thay nước định kỳ sẽ giúp làm loãng nồng độ NO3.
- 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.
