BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


ĐẶNG THỊ HUỲNH MAI
KHẢO SÁT TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN
CỦA VI KHUẨN TỔNG HỢP CHẤT KẾT TỤ SINH HỌC
PHÂN LẬP TỪ CHẤT THẢI TRONG AO NUÔI CÁ TRA
VÀ ỨNG DỤNG VÀO XỬ LÝ NƢỚC AO NUÔI CÁ TRA
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC
MÃ NGÀNH 62 42 01 07 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
PGS. TS. HÀ THANH TOÀN
PGS. TS. NGÔ THỊ PHƢƠNG DUNG
2015
i

LỜI CẢM TẠ

Kính gởi đến PGS. TS. Hà Thanh Toàn, lời trân trọng cảm ơn của tôi;
trong suốt thời gian học tập, Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên


TÓM TẮT
Bên cạnh lợi ích về kinh tế, việc nuôi cá tra công nghiệp cũng đã có
những tác động tiêu cực rất lớn đến môi trường do thức ăn dư thừa, chất thải
trong quá trình trao đổi chất, các hóa chất sử dụng …lắng xuống, tích tụ lại
trong đáy ao và nhanh chóng chuyển hóa thành ammonium, nitrate, phosphate
cũng như các hợp chất khác gây ô nhiễm môi trường. Để xử lý nước, quy trình
kết tụ sinh học được đề nghị áp dụng nhằm giúp loại bỏ tạp chất, tạo thuận lợi
cho các công đoạn xử lý sau với lợi điểm là đầu tư cơ sở hạ tầng ít, hiệu quả
nhanh và thân thiện với môi trường. Chất kết tụ sinh học có hiệu quả cao,
không độc hại, có thể phân hủy sinh học, không gây ô nhiễm thứ cấp, phạm vi
ứng dụng rộng và vi khuẩn tạo chất kết tụ cũng dễ phát triển tăng sinh khối.
Trên cơ sở đó, đề tài: “Khảo sát tính đa dạng di truyền của vi khuẩn tổng
hợp chất kết tụ sinh học phân lập từ chất thải trong ao nuôi cá tra và ứng
dụng vào xử lý nƣớc ao nuôi cá tra ở đồng bằng sông Cửu Long” được
tiến hành nhằm tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng tạo chất kết tụ
sinh học cao và khảo sát tính đa dạng di truyền của chúng, đồng thời giới thiệu
một số chủng vi khuẩn, tổ hợp vi khuẩn có hiệu quả ứng dụng vào xử lý nước
ao nuôi cá tra. Có 389 chủng vi khuẩn tạo chất kết tụ phân lập được từ 155
mẫu (nước và bùn đáy) thu thập trong các ao nuôi cá tra ở 10 tỉnh/thành phố
đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả khảo sát cho thấy trung bình mật số vi
khuẩn trong mùa khô và trong mùa mưa đều khác biệt không có ý nghĩa thống
kê với độ tin cậy 95% trên cả 2 loại môi trường protein và polysaccharide.
Khuẩn lạc của các vi khuẩn phân lập nhầy ướt, thường có dạng tròn, bìa
nguyên, mô cao và trong hoặc đục, kem ngà, xám… Đa số tế bào có dạng que
ngắn, chuyển động. Qua khảo sát, 20 chủng vi khuẩn có tỉ lệ kết tụ cao được
tách chiết DNA và nhân đoạn gen 16S rDNA với cặp mồi 37F - 1479R. Giải
trình tự các đoạn gen 16S rDNA này và so sánh với các chủng vi khuẩn trên
ngân hàng dữ liệu của NCBI bằng phần mềm BLAST N. Kết quả cho thấy các
chủng AG08P, BT24P, CT04P, DTO7P, HG06P, KG15P, TG03P, VL02P,

ứng dụng vào xử lý nước ao nuôi cá tra ở quy mô phòng thí nghiệm, các
chủng và tổ hợp vi khuẩn này đã làm giảm lượng TSS và COD trong nước ao
là 48,19% - 76,71% và 29,55% - 67,35% so với đối chứng.
Từ khóa: cá tra, đa dạng di truyền, kết tụ sinh học, PCR 16S rDNA, vi
khuẩn tạo chất kết tụ sinh học, xử lý nước ao.
iv

Title: “Studying the genetic diversity of bioflocculant -
producing bacteria isolated from waste striped catfish ponds and
their application to water treatment in the striped catfish ponds in
the Mekong delta”
SUMMARY
Beside the economic profits, industrial striped catfish culture had a large
negative impact to the environment because of uneaten feed, excrement of
metabolism, used chemical and so on fell down, accumulated in the bottom

v

similarity to Arthrobacter sp., and Agrobacterium tumefaciens. Studying
genetic diversity of these strains based on the nucleotide polymorphis by SNP
(Single Nucleotide Polymorphis) molecular markers, π value, θ value, and the
phylogenetic tree based on the 16S rDNA sequences, displayed high
consistency, with nodes supported by high bootstrap values (97-100%)
indicated the genetic diversity of these bacteria as well as the bacterial
biodiversity in nature. Among 20 bioflocculant-producing strains that had high
ability, three strains having flocculating rates over 70% in each medium
(protein medium and polysaccharide medium) were selected to study the
factors which influenced on the flocculation rates. The maximum
bioflocculating rates were recorded at an optimal pH of 6 in the presence of
NaCl. Starch, glutamate, KCl were used as the best carbon, nitrogen and
mineral source for the bioflocculant-producing strains in protein medium, and
for those in polysaccharide medium were sucrose, glutamate, and CaCl
2
. The
time for culture to have a maximum flocculating rate was not the same
between the strains. It depended on each strain and varied in the range of 2-5
days. Besides that, the dosage that gave the highest flocculation rates was low
(0,08%- 0,12%) with all selected strains. After being optimized, the highest
flocculating rates of Bacillus megaterium AG08P, Bacillus megaterium
DT07P, Agrobacterium tumefaciens ST37S strains, and combinations of
DT07P + AG08P, DT07P + ST37S that achieved for kaolin suspension were
80,13%, 83,01%, 81,45%, 83,26%, 83,51%, respectively, and 52,06%,
52,75%, 53,26%, 51,37%, 52,41% for striped catfish pond water. When
applying to water treatment in the striped catfish pond in the laboratory, these
strains and combinations reduced the TSS and COD content in water of striped
catfish pond in the range of 48,19% - 76,71% and 29,55% - 67,35% in
vii

MỤC LỤC

Trang
Mục lục vii
Danh mục bảng x
Danh mục hình xi
Danh mục các từ viết tắt xiv
Chƣơng 1. Giới thiệu 1


3.1. Phương tiện nghiên cứu 33
3.1.1. Địa điểm thực hiện thí nghiệm 33
3.1.2. Thiết bị, dụng cụ 33
3.1.3. Hóa chất 33
3.2. Phương pháp nghiên cứu 34
3.2.1. Thu mẫu và xác định mật số 35
3.2.2. Phân lập vi khuẩn tạo chất kết tụ sinh học 36
3.2.3. Tuyển chọn vi khuẩn có tỉ lệ kết tụ cao 37
3.2.4. Nhận diện, định danh các chủng vi khuẩn tuyển chọn 38
3.2.5. Khảo sát đa dạng di truyền của các vi khuẩn tuyển chọn 41
3.2.6. Chọn lọc các vi khuẩn có tỉ lệ kết tụ cao hơn 70% từ các 42
chủng đã tuyển
3.2.7. Xác định các điều kiện để các vi khuẩn chọn lọc đạt tỉ lệ 42
kết tụ cao nhất
3.2.8. Kiểm tra hiệu quả của các chủng, tổ hợp vi khuẩn chọn lọc 45
3.2.9. Ứng dụng vào xử lý nước ao nuôi cá tra ở quy mô phòng thí 45
nghiệm
Chƣơng 4. Kết quả và thảo luận 47
4.1. Mật số vi khuẩn trong mùa khô và mùa mưa 47
4.2. Kết quả phân lập các chủng vi khuẩn tạo kết tụ sinh học 47
4.2.1. Số liệu tổng quát kết quả phân lập 47
4.2.2. Đặc điểm các chủng vi khuẩn phân lập được 48
4.3. Kết quả tuyển chọn vi khuẩn có tỉ lệ kết tụ cao trong mỗi tỉnh 51
4.4. Kết quả định danh các chủng vi khuẩn tuyển chọn 51
4.4.1. Kết quả điện di sản phẩm PCR từ DNA của các chủng vi khuẩn 51
4.4.2. Kết quả phân tích trình tự, xác định các chủng tương đồng 53
di truyền, định danh các chủng vi khuẩn tuyển chọn
4.5. Đa dạng di truyền của các chủng vi khuẩn tạo kết tụ được tuyển chọn 56
4.5.1. Tính đa hình của các nucleotide 56

x

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 3.1. Môi trường phân lập vi khuẩn tạo chất kết tụ 36
Bảng 3.2. Các tổ hợp môi trường dinh dưỡng từ các nguồn carbon, 43
nitrogen, khoáng vô cơ khác nhau
Bảng 4.1. Số liệu tổng quát kết quả phân lập vi khuẩn 48
Bảng 4.2. Đặc điểm tế bào vi khuẩn 48
Bảng 4.3. Đặc điểm khuẩn lạc các chủng vi khuẩn phân lập được 49
Bảng 4.4. Kết quả tuyển chọn vi khuẩn tạo kết tụ trong mỗi tỉnh 51
Bảng 4.5. Trình tự 10 chủng vi khuẩn tạo kết tụ protein và các chủng 53


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Cá tra Pangasianodon hypophthalmus 4
Hình 2.2. Sơ đồ vị trí, thiết kế các ao nuôi cá tra ở cồn Đông Giang 5
Hình 2.3. Ao nuôi cá của trại nuôi trồng thủy sản Liên Kết bên bờ 5
sông Hậu
Hình 2.4. Thực hiện sên vét bùn đáy ao 8
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xử lý nước thải từ ao nuôi cá 9
Hình 2.6. Ao nuôi cá và hệ thống đất ngập nước kiến tạo tại 9
Coastal Aquaculture Unit
Hình 2.7. Mô hình hệ thống tuần hoàn sử dụng ở Đại học Clemson 10
Hình 2.8. Sơ đồ cơ chế kết tụ của chất kết tụ sinh học DYU500 15
Hình 2.9. Sơ đồ công thức cấu tạo của kaolin 16
Hình 2.10. Giản đồ phả hệ trong nghiên cứu của Haleem và ctv. (2008) 29
Hình 2.11. Giản đồ phả hệ trong nghiên cứu của Zaki và ctv. (2011) 29
Hình 3.1. Sơ đồ tóm tắt các giai đoạn thí nghiệm 34
Hình 3.2. Bản đồ tổng quát địa điểm thu mẫu ở 10 tỉnh ĐBSCL 35
Hình 3.3. Thu mẫu trong ao nuôi cá 35
Hình 3.4. Xác định mật số vi khuẩn 36
Hình 3.5. Khuẩn lạc của vi khuẩn 37
Hình 3.6. Các vi khuẩn ròng được trữ 37
Hình 3.7. Kết tụ trong dung dịch kaolin 38
Hình 3.8. Gen 16S rDNA đang được khuếch đại trong máy bằng 39
kỹ thuật PCR
Hình 3.9. Dung dịch mẫu DNA được cho vào gel để thực hiện điện di 40
Hình 3.10. Trình tự đoạn DNA 40
Hình 3.11. Các vi khuẩn tương đồng 40
Hình 3.12. Dấu SNP trên các chuỗi trình tự 41
Hình 3.13. Vị trí thu mẫu nước ao nuôi cá tra tại thành phố Cần Thơ 46

Hình 4.16. Giản đồ phả hệ mô tả mối tương quan giữa các vi khuẩn tạo 65
kết tụ protein và các chủng tương đồng di truyền
Hình 4.17. Giản đồ phả hệ mô tả mối tương quan giữa các vi khuẩn tạo 67
kết tụ polysaccharide và các chủng tương đồng di truyền
Hình 4.18. Ảnh 6 chủng vi khuẩn qua kính hiển vi điện tử quét 70
Hình 4.19. Đồ thị biểu diễn tỉ lệ kết tụ của các vi khuẩn theo các giá trị pH 72
Hình 4.20. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ kết tụ của các vi khuẩn theo các ion 74
kim loại
Hình 4.21. Tỉ lệ kết tụ cao nhất của các chủng vi khuẩn tuyển chọn 81
Hình 4.22a. Tỉ lệ kết tụ của các tổ hợp vi khuẩn sau 2 ngày nuôi cấy 83
4.22b. Tỉ lệ kết tụ của các tổ hợp vi khuẩn sau 3 ngày nuôi cấy 83
4.22c. Tỉ lệ kết tụ của các tổ hợp vi khuẩn sau 4 ngày nuôi cấy 84
4.22d. Tỉ lệ kết tụ của các tổ hợp vi khuẩn sau 5 ngày nuôi cấy 84
Hình 4.23a, b, c. Biểu đồ thể hiện tương quan giữa mật số vi khuẩn và tỉ lệ 86
kết tụ theo thời gian ở các vi khuẩn AG08P, DT07P, HG06P
Hình 4.23d, e, f. Biểu đồ thể hiện tương quan giữa mật số vi khuẩn và tỉ lệ 87
kết tụ theo thời gian ở các vi khuẩn AG19S, TG09S, ST37S
Hình 4.24. Tỉ lệ kết tụ của các chủng vi khuẩn kiểm tra trong dung dịch 88
kaolin
Hình 4.25. Tỉ lệ kết tụ của các tổ hợp vi khuẩn kiểm tra trong dung dịch 89
kaolin
xiii

Hình 4.26. Tỉ lệ kết tụ của các chủng, tổ hợp vi khuẩn trong nước 90
ao cá Ô Môn
Hình 4.27. Tỉ lệ kết tụ của các chủng, tổ hợp vi khuẩn trong nước 90
ao cá Trà Vinh
Hình 4.28.Tỉ lệ kết tụ của các chủng, tổ hợp vi khuẩn trong nước 92
ao Cần Thơ 1
Hình 4.29. Tỉ lệ kết tụ của các chủng, tổ hợp vi khuẩn trong nước 93

xiv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BNNPTNT: Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông Thôn
Bộ TN&MT: Bộ Tài nguyên và Môi trường
BiH
2
O: nước cất 2 lần
BLAST: Basic Local Alignment Search Tool
BOD: Biochemical Oxygen Demand
Bp: Base pair
BSA: Bovine Serum Albumine acetyllated
CFU: Clony Forming Unit
COD: Chemical Oxygen Demand
CTAB: Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide
Cty LTMN: Công ty Lương Thực Miền Nam
DNA: Deoxyribose Nucleic Acid
dNTP: Deoxyribonucleoside Triphosphate
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
EtBr: Ethidium Bromide
FCR: Food Conversion Ratio
Global GAP: Global Good Agricultural Pratices
LB: Luria Broth
MEGA: Molecular Evolutionary Genetics Analysis
NCBI: National of Centre Biotechnology Information
OD: Optical Density
PAC: Polymeric Aluminium Chloride
PCR: Polymerase Chain Reaction
PFS: Polymeric Ferric Sulfate

trồng thủy sản với quy mô công nghiệp lại kéo theo các tác động môi trường
đa dạng. Nếu nuôi cá tra với mật độ cao (40-50 con/m2), sử dụng hoàn toàn
thức ăn công nghiệp thì lượng chất thải tích tụ trong ao nuôi là rất lớn (Trương
Quốc Phú và Trần Kim Tính, 2012). Dưới tác động của vi sinh vật và các quá
trình phân hủy, thức ăn dư thừa, chất thải trong quá trình trao đổi chất, các hóa
chất sử dụng…bị tích góp lại trong nước và nền đáy nhanh chóng chuyển hóa
thành ammonium, nitrate, phosphate… làm cho môi trường nuôi bị ô nhiễm,
các đối tượng nuôi dễ bị ảnh hưởng và chết do mắc bệnh, thiếu oxy hay tăng
độc tính của các chất chuyển hoá (Châu Minh Khôi và ctv., 2012).
Các nghiên cứu của Boyd (1985), Foster và Gross (1988) cho thấy cá da
trơn chỉ hấp thu được 27 - 30% Nitrogen (N), 16 - 30% Phosphor (P) và
khoảng 25% chất hữu cơ đưa vào từ thức ăn. Yi và ctv. (2004) khi thử nghiệm
nuôi cá trê lai trong 90 ngày cho thấy cá chỉ hấp thu được khoảng 37% hàm
lượng N và 45% hàm lượng P trong thức ăn cho vào ao nuôi. Trong các
nghiên cứu do Châu Minh Khôi và ctv. (2012), so với QCVN
08:2008/BTNMT, đối với hàm lượng N cho phép hiện diện trong nước mặt sử
dụng cho mục đích sinh hoạt thì hàm lượng N-NH
4
+
hòa tan trong các ao nuôi
cá tra cao hơn gấp nhiều lần ngay cả giai đoạn cá còn nhỏ, trong khi đó N-
NO
3
-
hiện diện ở nồng độ thấp hơn giới hạn tiêu chuẩn cho phép. Đối với P,
hàm lượng P vô cơ hòa tan trong nước ao nuôi cá tra từ giai đoạn 2 tháng tuổi
đều vượt tiêu chuẩn cho phép. Mặt khác, nếu nước thải chứa hàm lượng N, P
hòa tan cao được thải trực tiếp ra kênh rạch có thể sẽ gây ô nhiễm môi trường
và nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt.
Để xử lý nước ao nuôi cá tra, có nhiều phương pháp: vật lý, hóa học, sinh

Tuy nhiên, hiệu quả kết tụ tùy thuộc vào tính chất hóa lý của chất kết tụ
sinh học được xác định bởi bản chất di truyền của sinh vật (Salehizadeh và
ctv., 2000), vì vậy tỉ lệ kết tụ phụ thuộc vào đặc tính của từng chi loài vi sinh
vật cũng như chịu ảnh hưởng của các yếu tố như thành phần chất dinh dưỡng,
điều kiện nuôi cấy, điều kiện của môi trường tạo chất kết tụ… Như thế, để có
thể ứng dụng vi khuẩn tạo chất kết tụ sinh học vào xử lý nước, đặc biệt nước
ao nuôi cá tra, cần có sự tuyển chọn các chủng vi khuẩn hiệu quả và khảo sát
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tụ, xác định được các điều kiện để kết
tụ đạt tỉ lệ cao nhất. Đó cũng là những yêu cầu của đề tài: “Khảo sát tính đa
dạng di truyền của vi khuẩn tổng hợp chất kết tụ sinh học phân lập từ
chất thải trong ao nuôi cá tra và ứng dụng vào xử lý nƣớc ao nuôi cá tra ở
3

đồng bằng sông Cửu Long” được đề nghị tiến hành với mục đích góp phần
làm giảm lượng chất thải trong nước ao nuôi cá, giúp ổn định sự phát triển bền
vững của nghề nuôi cá tra và bảo vệ môi trường nước.
1.2. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện nhằm tuyển chọn những chủng vi khuẩn tạo kết tụ
sinh học trong ao nuôi cá tra với tỉ lệ cao nhất. Khẳng định kết quả tuyển chọn
qua ứng dụng vào xử lý nước ao cá ở quy mô phòng thí nghiệm để tạo tiền đề
cho các công đoạn xử lý tiếp sau. Chưa đi sâu vào xử lý hoàn toàn nước ao
nuôi cá tra.
1.3. Mục tiêu
- Tuyển chọn được các chủng vi khuẩn có khả năng tạo kết tụ sinh học
đạt tỉ lệ cao, đồng thời khảo sát tính đa dạng di truyền của các chủng vi khuẩn
tuyển chọn.
- Xác định được các điều kiện phù hợp về pH, chất dinh dưỡng, thời gian
nuôi cấy… đối với các chủng vi khuẩn tuyển chọn để kết tụ đạt tỉ lệ cao nhất
nhằm chọn ra được một số chủng vi khuẩn, tổ hợp vi khuẩn có khả năng tạo
kết tụ cao ứng dụng vào xử lý nước ao nuôi cá tra ở ĐBSCL.

Giống Cá tra dầu Pangasianodon
Loài Cá tra Pangasianodon hypophthalmus
Cá tra là loài cá da trơn, thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng
rộng, có 2 đôi râu dài. Đây là loài cá được nuôi truyền thống trong ao ở các
tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Ngoài tự nhiên cá sống ở lưu vực sông Mê
Kông (Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam). Cá có khả năng sống tốt
trong điều kiện ao tù nước đọng, nhiều chất hữu cơ, ôxy hòa tan thấp và có thể
nuôi với mật độ rất cao. Cá tra là loài ăn tạp. Trong tự nhiên, cá ăn được mùn
bã hữu cơ, rễ cây thủy sinh, rau quả, tôm tép, côn trùng, cá nhỏ Cá nuôi
trong ao sử dụng được các loại thức ăn khác nhau như cá tạp, thức ăn viên,
cám, tấm, rau muống Thức ăn có nguồn gốc động vật sẽ giúp cá lớn nhanh.
Khi nuôi trong ao, sau 1 năm cá đạt khối lượng 1 - 1,5 kg/con, và có thể lớn
nhanh hơn trong những năm sau. Trong ao nuôi, cá có thể đạt 25 kg ở cá 10
tuổi. Cá tra không đẻ trong ao nuôi, cũng không có bãi đẻ tự nhiên ở Việt
Nam. Cá đẻ ở Campuchia, cá bột theo dòng nước về Việt Nam. Trong tự
nhiên, mùa vụ sinh sản của cá bắt đầu từ tháng 5 -7 (âm lịch) hàng năm.
Người ta thường vớt cá bột trên sông vào khoảng tháng 5 âm lịch (Dương
Nhựt Long và ctv., 2014). Bắt đầu từ năm 1990, việc nghiên cứu sinh sản nhân
tạo cá tra được tiến hành, và đến năm 1999, khi đã chủ động và xã hội hóa sản
xuất giống nhân tạo thì nghề vớt cá tra bột đã chấm dứt. Hiện nay có thể mua
cá tra bột ở các trại sản xuất cá giống (Bộ Thủy sản, 2005).

Hình 2.1. Cá tra Pangasianodon hypophthalmus (ảnh tự chụp ngày 22/04/2012)
5

2.1.2. Địa điểm và quy mô ao nuôi cá
Hầu hết các vùng nuôi lớn nằm ở các cồn, ven sông Tiền, sông Hậu; một
số ao khác có thể ở ven kênh rạch thông với sông lớn. Nước cấp, thoát dễ dàng
quanh năm dựa vào biên độ của thủy triều. Việc vận chuyển cá giống về nuôi
và xuất cá thương phẩm sau thu hoạch được thực hiện dễ dàng nhờ các

Hình 2.3. Ao nuôi cá của trại nuôi trồng thủy sản Liên Kết (Thới An , Ô Môn)
bên bờ sông Hậu (22/04/2012)

6

Vị trí các ao nuôi như thế giúp cách ly với khu dân cư, khu công nghiệp
và các vùng nuôi thủy sản lân cận. Nhờ vậy giảm được ô nhiễm chéo và lây
lan dịch bệnh. Tuy nhiên, cơ cấu đất không vững chắc, dễ có sự cố khi mưa to,
bão, nhất là bờ ao, nên phải được thường xuyên gia cố. Một số vùng nuôi nằm
gần biển như các ao của công ty Nông sản thực phẩm Trà Vinh nằm trên sông
Cổ Chiên đoạn gần biển, từ tháng 2 - 5 hàng năm, nước lợ xâm nhập theo triều
cường, đưa độ mặn trong nước ao từ 2 - 5%0, đôi khi lên đến 7 - 9%0, thậm chí
có lúc đến 13%0 (Tổng Công ty Lương thực Miền Nam, 2012).
Các ao của các công ty, các vùng nuôi lớn thường có diện tích bình quân
là 1 ha/ao, các hộ nuôi cá thể có thể chỉ 0,5 ha/ao. Độ sâu ao từ 3 - 3,5 m. Mỗi
ao có cống cấp, thoát nước chủ yếu theo thủy triều của sông rạch. Một số vùng
nuôi có ao lắng tập trung nước thải từ các ao nuôi trước khi thải ra môi trường
ngoài. Mật độ thả cá từ 30 - 70 con/m
2
tùy theo điều kiện môi trường và kinh
nghiệm nuôi từng nơi. Theo nhu cầu của thị trường, kích cỡ cá khi thu hoạch
từ 800 - 900 g nên thời gian của 1 vụ nuôi từ 6 - 7 tháng, đôi khi đến 8 tháng.
Hầu hết các nơi nuôi cá tra sử dụng nguồn thức ăn công nghiệp, hệ số chuyển
hóa thức ăn FCR (Food Conversion Ratio) thường khoảng 1,4 - 1,7. Tuy nhiên
một số hộ cá thể có thể kết hợp thức ăn công nghiệp và thức ăn tự chế nên
FCR cao hơn tức là tỉ lệ hấp thu thức ăn thấp hơn và chất thải ra môi trường
nhiều hơn.

các khu công nghiệp, nhà máy chế biến…
Theo Trần Minh Lâm (Bộ Tài Nguyên và Môi trường, 2012), nuôi cá tra,
ba sa cần rất nhiều nước và phải thường xuyên thay đổi nước trong ao nuôi do
khả năng lây nhiễm dịch bệnh đối với cá nuôi là rất lớn. Đó là chưa kể đến
những vùng nuôi cá bị dịch bệnh chết hàng loạt, gây ô nhiễm môi trường nước
trầm trọng. Ngoài ra, các yếu tố như nuôi cá với mật độ quá cao, lượng thức ăn
cho cá quá nhiều cũng làm ô nhiễm nguồn nước. Các nghiên cứu của Boyd
(1985), Foster và Gross (1988) cho thấy cá da trơn chỉ hấp thu được 27 - 30%
Nitrogen (N), 16 - 30% Phosphor (P) và khoảng 25% chất hữu cơ đưa vào từ
thức ăn. Yi và ctv. (2004) khi thử nghiệm nuôi cá trê lai trong 90 ngày cho
thấy cá chỉ hấp thu được khoảng 37% hàm lượng N và 45% hàm lượng P
trong thức ăn cho vào ao nuôi. Trên thực tế, chỉ khoảng 17% thức ăn được cá
hấp thu và phần còn lại hòa lẫn trong môi trường nước trở thành các chất hữu
cơ phân hủy (Lê Anh Tuấn, 2007). Các nghiên cứu của Trương Quốc Phú
(2007) đã ghi nhận với diện tích ao nuôi 5.600 ha, sản lượng cá ước đạt 1,5
triệu tấn thì lượng chất thải ra môi trường khoảng 1 triệu tấn trong đó có 900
ngàn tấn chất hữu cơ, 29 ngàn tấn N và 9,5 ngàn tấn P (tính trên vật chất khô),
khoảng 250- 300 triệu m
3
nước thải và 8-9 triệu tấn bùn thải. Theo Bùi Quang
Tề (2006), trong mô hình nuôi cá tra thâm canh, thay nước khoảng 30% trong
giai đoạn cuối của ao nuôi cá tra giúp giảm chất thải trong ao. Tuy nhiên, đây
chỉ là giải pháp tức thời, quá trình thay nước ao nuôi cá sẽ khuếch tán một
lượng lớn chất thải từ ao nuôi vào môi trường xung quanh.
Theo thời gian, các vật chất lơ lửng trong nước sẽ lắng đọng xuống tạo
thành lớp bùn đáy trong ao. Tùy theo hàm lượng, kích cỡ vật chất lơ lửng và
dòng chảy của nước mà sự tích tụ bùn đáy trong ao nuôi khác nhau. Với thải
lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm khá cao như trên, chất thải từ các ao nuôi
cá tra đã và đang tác động rất lớn đến môi trường nước, ảnh hưởng tiêu cực
không chỉ đến nghề nuôi mà còn tác động đến các hoạt động sinh hoạt của người

nước loại A của TCVN 5945-1995 cũng như đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
2014 (QCVN 02-20: 2014-BNNPTNT) nếu so với hiện nay.
9 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xử lý nước thải từ ao nuôi cá
(Lê Anh Tuấn, 2007)

Nghiên cứu của Đại học bang Mississippi (Mỹ)
Một nghiên cứu sử dụng hệ thống đất ngập nước kiến tạo để xử lý chất
thải trong nuôi cá da trơn cũng đã được thực hiện ở Đại học bang Mississippi
(Mỹ) (Hình 2.6). Kết quả cho thấy các mức độ giảm đáng lưu ý: hiệu quả xử
lý ammonium từ 2 - 63%; NO
2
-
29 - 97%; NO
3
-
28 - 80%, phosphor 52 - 95%,
chất rắn lơ lửng 2 - 76% (LaSalle và ctv., 1998). Hình 2.6. Ao nuôi cá và hệ thống đất ngập nước kiến tạo
tại Coastal Aquaculture Unit (LaSalle và ctv., 1998)
Theo LaSalle và ctv. (1998), ở những nơi còn mặt bằng đất, biện pháp sử
dụng đất ngập nước kiến tạo có ưu điểm là đơn giản trong xây dựng, hiệu quả
xử lý cao và năng lượng vận hành thấp với ít chi phí.
* Sử dụng hệ thống tuần hoàn
Nghiên cứu của Yi và ctv. (2004)
Tại Thái Lan nhóm nghiên cứu của Yi đã sử dụng giải pháp nuôi tuần