Phần 2: Việc Sử Dụng Molybdate Trong Giai Đoạn Đầu Phát Triển Của Tôm Có Tác Dụng Ức Chế Sự Hình Thành Sunfua Ở Đáy Ao Tôm

3. Kết quả

3.1. Thời điểm cạn kiệt oxy và sản sinh H₂S trong quá trình nuôi tôm

Nhằm xác định giai đoạn trong chu kỳ nuôi tôm mà hiện tượng cạn kiệt oxy và sự hình thành H₂S xảy ra, nồng độ oxy hòa tan và H₂S đã được theo dõi liên tục trong 7 ngày dưới các mức tải trọng chất thải khác nhau, tương ứng với các giai đoạn khác nhau của quá trình nuôi. Trong cột nước, oxy vẫn được duy trì suốt thời gian thí nghiệm ở nghiệm thức đối chứng (DOC0) cũng như các nghiệm thức DOC15 và DOC30 (Hình 1). Cụ thể, tại DOC0, nồng độ oxy hòa tan trung bình giảm từ 196 ± 2 μM ở ngày 0 xuống 120 ± 5 μM vào ngày 7. Xu hướng tương tự được ghi nhận ở DOC15, với nồng độ oxy giảm từ 193 ± 1 μM xuống 114 ± 2 μM, và ở DOC30 giảm từ 186 ± 3 μM xuống 119 ± 3 μM, cho thấy oxy vẫn hiện diện ở mức dồi dào. Ngược lại, tại nghiệm thức DOC45, nồng độ oxy hòa tan trung bình trong cột nước giảm mạnh từ 180 ± 2 μM ở ngày 0 xuống dưới ngưỡng phát hiện chỉ sau 1 ngày. Hiện tượng này cũng được ghi nhận tương tự ở các nghiệm thức DOC60, DOC75 và DOC90. Ở DOC45, quá trình tái sục khí thụ động thông qua khuếch tán oxy từ khí quyển đã xảy ra vào ngày 5 và ngày 7, với nồng độ oxy đạt lần lượt 77 ± 11 μM và 63 ± 6 μM; tuy nhiên, hiện tượng này không được quan sát thấy ở các nghiệm thức DOC60, DOC75 và DOC90. Trong lớp trầm tích, ở các nghiệm thức DOC0, DOC15 và DOC30, oxy vẫn được phát hiện trong lớp trầm tích bề mặt dày khoảng 3–4 mm sau ngày 0. Đối với nghiệm thức DOC45, mặc dù có sự tái sục khí một phần trong cột nước, oxy không được ghi nhận trong trầm tích ở độ sâu lớn hơn 500 μm. Đáng chú ý, oxy hoàn toàn không được phát hiện trong trầm tích ở các nghiệm thức DOC60, DOC75 và DOC90, phù hợp với xu hướng quan sát được trong cột nước.

Ở các nghiệm thức DOC0, DOC15 và DOC30, nồng độ H₂S trong cột nước luôn duy trì dưới 2 μM trong suốt 7 ngày thí nghiệm, phù hợp với sự hiện diện liên tục của oxy. Ngược lại, tại nghiệm thức DOC45, khi điều kiện yếm khí xuất hiện, nồng độ H₂S trong cột nước tăng lên 3,0 ± 0,2 μM vào ngày thứ 3 (Hình 2). Ở nghiệm thức DOC60, H₂S trong cột nước tăng đáng kể, đạt 11,8 ± 0,3 μM vào ngày thứ 3. Mức tăng mạnh hơn nữa được ghi nhận ở các nghiệm thức DOC75 và DOC90, với nồng độ H₂S lần lượt đạt 51 ± 4 μM và 128 ± 2 μM, đều xuất hiện vào ngày thứ 3. Tương tự xu hướng trong cột nước, nồng độ H₂S trong trầm tích ở các nghiệm thức DOC0, DOC15 và DOC30 vẫn duy trì dưới 2 μM. Ở nghiệm thức DOC45, H₂S trong trầm tích đạt đỉnh 11,9 ± 10,5 μM vào ngày thứ 2 tại độ sâu 1,6 mm; tuy nhiên, ở các thời điểm còn lại, nồng độ H₂S đều thấp hơn 5 μM. Trong nghiệm thức DOC60, H₂S gia tăng rõ rệt tại lớp trầm tích bề mặt (0–1 mm), đạt giá trị trung bình 11,4 ± 0,4 μM vào ngày thứ 3, tương ứng với sự gia tăng mạnh H₂S trong cột nước so với nghiệm thức DOC45. Đối với các nghiệm thức DOC75 và DOC90, đỉnh H₂S trong trầm tích biểu hiện rõ rệt hơn nhiều, với giá trị tối đa lần lượt đạt 169 ± 95 μM tại độ sâu 2,4 mm và 389 ± 164 μM tại độ sâu 2,2 mm, cả hai đều ghi nhận vào ngày thứ 3.

Biến động pH trong cột nước thể hiện hai xu hướng rõ rệt (Hình 3). Thứ nhất, giá trị pH trung bình ban đầu (ngày 0) giảm dần khi tải lượng chất thải tăng, từ 7,91 ± 0,00 ở nghiệm thức DOC0 xuống 6,30 ± 0,04 ở DOC90. Thứ hai, diễn biến pH theo thời gian cho thấy sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Cụ thể, tại DOC0, pH giảm nhẹ từ 7,91 ± 0,00 vào ngày 0 xuống 7,64 ± 0,01 vào ngày 7. Ngược lại, ở DOC30, pH tăng theo thời gian, từ 7,45 ± 0,01 lên 7,88 ± 0,00 trong cùng khoảng thời gian. Xu hướng tăng này thể hiện rõ rệt nhất tại DOC90, với pH tăng mạnh từ 6,30 ± 0,04 vào ngày 0 lên 8,03 ± 0,00 vào ngày 7. Trong trầm tích, tại các nghiệm thức DOC0, DOC15 và DOC30, pH có xu hướng giảm dần theo chiều sâu trầm tích kể từ ngày 1. Đối với nghiệm thức DOC45, pH ban đầu tăng nhẹ rồi giảm theo chiều sâu vào ngày 1, sau đó tiếp tục giảm theo chiều sâu trong các ngày 2, 3, 5 và 7. Xu hướng biến động tương tự cũng được ghi nhận ở các nghiệm thức DOC60, DOC75 và DOC90.

3.2. Ảnh hưởng khi bổ sung molybdate theo giai đoạn nuôi tôm

Do tại thời điểm DOC30 môi trường ao vẫn duy trì oxy hòa tan và tải lượng chất thải ở mức thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tôm, nghiên cứu đã tiến hành bốn thí nghiệm riêng biệt nhằm đánh giá tác động của hai nồng độ molybdate (25 và 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O) được bổ sung tại các thời điểm nuôi khác nhau (DOC45, DOC60 và DOC90) trong việc kiểm soát quá trình hình thành H₂S. Kết quả cho thấy, ở cả bốn nghiệm thức, việc bổ sung molybdate tại cả hai nồng độ đều ức chế ít nhất một phần sự hình thành H₂S (Hình 4), trong khi không gây ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ oxy hòa tan trong cột nước (Hình 5).

Ở nghiệm thức DOC90 bổ sung 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O, quá trình hình thành H₂S bị ức chế mạnh ngay từ ngày thứ 2, với nồng độ H₂S trong cột nước thấp hơn 95 ± 0,58% so với nghiệm thức đối chứng không bổ sung molybdate. Đến ngày thứ 4, mức giảm H₂S vẫn còn rõ rệt, đạt 57 ± 0,9%. Tuy nhiên, mặc dù sự ức chế H₂S vào ngày thứ 2 thể hiện rõ ràng với nồng độ trung bình chỉ 11 ± 6 μM, đến ngày thứ 4 nồng độ H₂S đã tăng lên 129 ± 19 μM. Vào ngày thứ 7 và ngày thứ 10, nồng độ H₂S trong cột nước có xu hướng giảm, nhưng không còn ghi nhận sự khác biệt đáng kể giữa nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức có bổ sung molybdate. Sau thời điểm ngày 0, oxy hòa tan chỉ được phát hiện vào ngày thứ 4 trong nghiệm thức có molybdate, với nồng độ 4,9 ± 5,0 μM. Những xu hướng tương tự về H₂S và oxy hòa tan cũng được quan sát ở nghiệm thức DOC90 bổ sung 25 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O. Tuy nhiên, mức độ ức chế sự hình thành H₂S ở nghiệm thức này vào ngày thứ 2 (81 ± 0,26%) và ngày thứ 4 (47 ± 0,19%) kém rõ rệt hơn so với nghiệm thức sử dụng 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O.

Mặc dù mức giảm tương đối của H₂S có sự khác biệt giữa các nghiệm thức bổ sung molybdate, mức giảm tuyệt đối nồng độ H₂S trong quá trình xử lý DOC90 lại tương đương giữa các nghiệm thức có molybdate và nghiệm thức đối chứng. Cụ thể, khi bổ sung 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O, nồng độ H₂S giảm tuyệt đối 171 ± 28 μM vào ngày thứ 4; trong khi với liều 25 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O, mức giảm đạt 141 ± 77 μM.

Ở các nghiệm thức có tải lượng chất thải thấp hơn (DOC45 và DOC60), molybdate thể hiện hiệu quả ức chế H₂S rõ rệt hơn. Việc bổ sung 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O trong nghiệm thức DOC60 làm nồng độ H₂S tối đa chỉ đạt 7,7 ± 0,8 μM, thấp hơn đáng kể so với 136 ± 43 μM của nghiệm thức đối chứng tại ngày thứ 4, tương ứng với mức giảm 94 ± 0,31%. Tương tự, ở nghiệm thức DOC45, bổ sung 25 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O cho nồng độ H₂S tối đa 2,0 ± 1,4 μM, thấp hơn so với 16,4 ± 4,6 μM của nghiệm thức đối chứng vào ngày thứ 4, tương ứng với mức giảm 88 ± 0,67% lượng H₂S hình thành. Đối với các nghiệm thức DOC60 và DOC45, không ghi nhận sự khác biệt đáng kể về nồng độ oxy hòa tan giữa các nghiệm thức bổ sung molybdate và nghiệm thức đối chứng. Tuy nhiên, trong nghiệm thức DOC45, oxy đã được tái cung cấp một cách thụ động vào ngày thứ 7 và thứ 10, trong khi hiện tượng này không xảy ra ở nghiệm thức DOC60.

Giá trị pH thể hiện xu hướng biến động tương tự trong suốt thời gian nuôi cấy ở các nồng độ molybdate khác nhau, bao gồm cả các nghiệm thức xử lý và đối chứng (Hình S2). Cụ thể, pH ở tất cả các nghiệm thức đều giảm trong giai đoạn đầu, đạt mức thấp nhất vào ngày thứ 2, sau đó tăng dần trở lại. Đến ngày thứ 10, giá trị pH ghi nhận cao hơn so với pH ban đầu tại ngày 0.

Trong nghiệm thức DOC90, nồng độ sunfat giảm đáng kể theo thời gian ở cả nhóm đối chứng và nhóm bổ sung molybdate (Hình 6). Tuy nhiên, các nghiệm thức xử lý molybdate duy trì nồng độ sunfat dư cao hơn rõ rệt so với đối chứng, ở cả hai mức bổ sung Na₂MoO₄·2H₂O là 25 và 50 mg/L. Cụ thể, nghiệm thức DOC90 bổ sung 50 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O ghi nhận mức giảm sunfat 38 ± 0,1%, trong khi nhóm đối chứng có mức tiêu thụ sunfat cao hơn, đạt 49 ± 0,4%. Xu hướng tương tự cũng được quan sát ở nghiệm thức DOC90 bổ sung 25 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O. Đối với nghiệm thức DOC60, mức độ khử sunfat thấp hơn so với DOC90. Việc bổ sung molybdate hầu như không làm giảm nồng độ sunfat theo thời gian (3,8 ± 0,0%), trong khi nhóm đối chứng ghi nhận mức giảm 22 ± 0,1%. Ở nghiệm thức DOC45, không ghi nhận sự suy giảm sunfat đáng kể nào, cả trong nhóm đối chứng lẫn nhóm bổ sung molybdate.

Kết quả phân tích lượng molybdate còn dư cho thấy hợp chất này đã bị khử hoàn toàn hoặc được tiêu thụ hết trong cả hai nghiệm thức DOC90 khi bổ sung Na₂MoO₄·2H₂O ở nồng độ 25 và 50 mg/L (Bảng 1). Ở nghiệm thức sử dụng nồng độ molybdate thấp hơn, molybdate không còn được phát hiện kể từ ngày thứ 4, trong khi ở nồng độ cao hơn, molybdate vẫn còn hiện diện đến ngày thứ 7. Đối với các nghiệm thức DOC60 và DOC45, không ghi nhận hiện tượng tiêu thụ hoàn toàn molybdate. Cụ thể, đến thời điểm kết thúc thí nghiệm, lần lượt (11,6 ± 0,7)% và (66,4 ± 4,5)% lượng molybdate bổ sung vẫn chưa được sử dụng. Trong khi đó, molybdate không được phát hiện trong bất kỳ nghiệm thức đối chứng nào.

Bảng 1. Nồng độ molybdate trong các mẫu dịch lỏng của nhóm đối chứng và các nhóm xử lý molybdate ở nồng độ 25 mg/L (M25) và 50 mg/L (M50) Na₂MoO₄·2H₂O tại các thời điểm DOC90, DOC60 và DOC45 (ngày nuôi cấy). Các giá trị được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn của ba lần lặp lại sinh học.

		Nồng độ molybdate (mg/L)
DOC	Nghiệm thức	Ngày 0	Ngày 2	Ngày 4	Ngày 7	Ngày 10
DOC90	Đối chứng	0 ± 0	1,7 ± 1,0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0
	M50	51,4 ± 6,3	23,2 ± 8,6	0,8 ± 1,0	0 ± 0	0 ± 0
DOC90	Đối chứng	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0
	M25	26,5 ± 2,0	10,1 ± 0,5	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0
DOC60	Đối chứng	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0
	M50	48,8 ± 2,0	28,1 ± 0,7	15,4 ± 3,8	11,5 ± 0,2	5,4 ± 0,2
DOC45	Đối chứng	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0	0 ± 0
	M25	22,4 ± 1,0	17,6 ± 1,5	12,7 ± 0,6	12,9 ± 0,6	14,9 ± 0,7

4. Thảo luận

Trong nghiên cứu này, chúng tôi kiểm định giả thuyết rằng molybdate có thể được sử dụng như một biện pháp phòng ngừa có mục tiêu nhằm ức chế sự hình thành sunfua trong mô hình đáy ao không có tôm, khi được áp dụng đúng thời điểm trong chu kỳ nuôi. Kết quả cho thấy hiện tượng suy giảm oxy và tích tụ sunfua xảy ra vào giai đoạn giữa của chu kỳ sinh trưởng 90 ngày của tôm, tương ứng khoảng DOC45. Việc bổ sung molybdate tại thời điểm bắt đầu xuất hiện quá trình tạo sunfua, cụ thể ở DOC45 và DOC60, đã dẫn đến sự ức chế mạnh mẽ quá trình hình thành H₂S. Ở giai đoạn tích tụ chất thải hữu cơ cao (DOC90), molybdate vẫn cho thấy khả năng ức chế sự hình thành H₂S, tuy nhiên hiệu quả thấp hơn so với các giai đoạn có mức tích tụ chất thải thấp hơn. Không ghi nhận sự khác biệt về nồng độ oxy hòa tan giữa nhóm đối chứng và các nhóm xử lý; chỉ tại DOC45 quan sát thấy hiện tượng tái oxy hóa thụ động, nhiều khả năng do sự khuếch tán oxy từ khí quyển.

4.1. Hiện tượng thiếu oxy và sản sinh sunfua diễn ra vào giữa giai đoạn sinh trưởng của tôm

Trong 30 ngày đầu của chu kỳ sinh trưởng 90 ngày của tôm, hiện tượng suy giảm oxy diễn ra ở mức hạn chế, giúp nồng độ oxy hòa tan duy trì trong khoảng 2,4–6,4 mg O₂/ L (tương đương 75–200 μM O₂). Mức oxy này nằm trong, hoặc ít nhất là tiệm cận, khoảng nồng độ oxy tối thiểu 3–4 mg O₂/ L được khuyến nghị cho các loài tôm sống đáy (Boyd & Hanson, 2010). Do sự xâm nhập của oxy vào lớp ranh giới laminar gần bề mặt trầm tích cũng như vào chính lớp trầm tích chủ yếu phụ thuộc vào quá trình khuếch tán, khả năng (tái) sục khí cho trầm tích diễn ra tương đối chậm. Vì vậy, khi tốc độ tiêu thụ oxy vượt quá tốc độ cung cấp, hiện tượng cạn kiệt oxy sẽ xảy ra. Điều này đã được ghi nhận rõ ràng trong các thí nghiệm của chúng tôi, bắt đầu từ DOC45. Trong điều kiện ao nuôi thực tế, sự tiêu thụ oxy do hoạt động hô hấp của tôm có thể khiến hiện tượng này xuất hiện sớm hơn. Trong nghiên cứu này, độ sâu thâm nhập của oxy được ghi nhận ở mức khoảng 4 mm trong lớp trầm tích bề mặt tại các nghiệm thức DOC0 và DOC15. Tuy nhiên, ở nghiệm thức DOC30, độ sâu này giảm xuống còn 3 mm, mặc dù nơi tôm sinh sống vẫn còn đủ oxy hòa tan. Đến nghiệm thức DOC45, độ sâu thâm nhập oxy tiếp tục giảm mạnh, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nồng độ oxy hòa tan trong cột nước và dẫn đến điều kiện kỵ khí. Những kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đó, trong đó độ sâu thâm nhập oxy trong trầm tích ao nuôi cá bán thâm canh chỉ giới hạn khoảng 1 mm (Meijer & Avnimelech, 1999).

Sự suy giảm oxy trong lớp nước ngay phía trên trầm tích gây ra những tác động bất lợi kép đối với tôm sinh sống tại khu vực này. Trước hết, tôm chỉ có khả năng chịu đựng điều kiện kỵ khí trong thời gian rất ngắn, thường chỉ kéo dài vài phút (Boyd & Hanson, 2010). Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy, bắt đầu từ DOC45, nồng độ oxy đã bị suy giảm và duy trì tình trạng này trong ít nhất vài ngày liên tiếp. Thứ hai, sự hiện diện của sunfat cùng với hoạt động của vi khuẩn khử sunfat dẫn đến sự hình thành H₂S độc hại, có khả năng khuếch tán từ trầm tích vào cột nước (Avnimelech & Ritvo, 2003). Tương tự như oxy nhưng theo chiều ngược lại, quá trình vận chuyển H₂S từ trầm tích lên cột nước bị giới hạn bởi cơ chế khuếch tán và diễn ra chậm. Hiện tượng này được ghi nhận rõ trong các thí nghiệm của chúng tôi tại DOC45, khi vào ngày thứ hai của giai đoạn xử lý, nồng độ H₂S trong cột nước vẫn dưới 1 μM, trong khi ở trầm tích đã đạt tới 12 μM. Sự gia tăng đáng kể H₂S trong cột nước chỉ được quan sát vào ngày thứ ba của DOC45. Những kết quả này cho thấy quá trình hình thành H₂S chủ yếu xảy ra trong trầm tích, thay vì trong cột nước, và nhiều khả năng liên quan đến sự làm giàu chọn lọc của các vi khuẩn khử sunfat. Như các kết quả đã chỉ ra, sự suy giảm nhanh chóng của oxy theo chiều sâu trong trầm tích tạo ra điều kiện tối ưu cho các vi khuẩn khử sunfat kỵ khí bắt buộc phát triển. Ngược lại, trong cột nước, oxy tồn tại lâu hơn và/hoặc có thể được tái tạo, như đã quan sát thấy vào ngày thứ năm và thứ bảy của DOC45.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy khoảng 50–80% tổng lượng carbon hữu cơ được phân hủy trong trầm tích ao nuôi tôm diễn ra thông qua các quá trình kỵ khí, bao gồm khử nitrat, khử sắt và mangan, cũng như khử sunfat và sinh metan (Burford et al., 1998). Kết quả này phù hợp với phát hiện của chúng tôi, trong đó quá trình khử sunfat trong trầm tích ao nuôi tôm đóng vai trò then chốt trong sự phân hủy sinh học chất hữu cơ. Vì vậy, trong điều kiện nuôi tôm thâm canh, một lượng lớn chất hữu cơ cần được kiểm soát và xử lý hiệu quả nhằm ngăn ngừa hiện tượng thiếu oxy cũng như hạn chế sự xâm nhập của H₂S vào cột nước.

4.2. Molybdate có thể là một chiến lược thích hợp để ngăn chặn sự hình thành H₂S khi được áp dụng ở giai đoạn đầu của chu kỳ sinh trưởng của tôm.

Như đã trình bày ở trên, một chiến lược hiệu quả nhằm phòng ngừa cả tỷ lệ tử vong và các tác động dưới ngưỡng gây chết đối với tôm cần bảo đảm rằng oxy không bị suy giảm, đồng thời phải tránh hoặc ít nhất hạn chế sự xâm nhập của H₂S vào cột nước, cũng như không đưa thêm các chất độc hại mới vào hệ thống. Cách tiếp cận này phù hợp với nguyên tắc tránh “định luật bảo toàn sự khốn khổ”. Trong nghiên cứu này, molybdate được lựa chọn như một giải pháp tiềm năng nhằm ức chế sự hình thành H₂S. Các nồng độ molybdate 25 và 50 mg/L được sử dụng, dựa trên các nghiên cứu trước đó đã chứng minh hiệu quả của chúng trong việc làm giảm quá trình hình thành H₂S trong các mô hình đáy ao nuôi tôm (Torun và cs., 2022, 2024). Chúng tôi tiến hành đánh giá các nghiệm thức DOC với mức tích tụ chất hữu cơ và hình thành H₂S từ nhẹ (DOC45, DOC60) đến nghiêm trọng (DOC90) trong suốt quá trình sinh trưởng của tôm, như đã xác định trong nghiên cứu này. Cách tiếp cận này nhằm đánh giá một cách toàn diện tiềm năng của molybdate như một chiến lược hiệu quả trong việc ngăn chặn sự hình thành H₂S.

Trong các nghiệm thức DOC45 và DOC60, quá trình hình thành H₂S được kiểm soát hiệu quả, thể hiện qua cả nồng độ H₂S thấp và sự hiện diện của sunfat dư trong dung dịch. Ngược lại, mặc dù các nghiệm thức DOC90 ban đầu cho thấy sự suy giảm đáng kể trong quá trình tạo H₂S, nhưng sau ngày thứ 0, nồng độ H₂S đã tăng nhanh, đạt khoảng 5 mg/L (150 μM) trong cột nước – cao hơn nhiều so với ngưỡng độc 0,02 mg/L đối với tôm (US-EPA, 2011). Ở các nghiệm thức DOC45 và DOC60, molybdate vẫn còn tồn dư, trong khi hiện tượng này không được ghi nhận ở các nghiệm thức DOC90. Đồng thời, do sunfat vẫn dư trong tất cả các nghiệm thức, có thể suy luận rằng hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học là yếu tố giới hạn chính đối với quá trình khử sunfat và sự hình thành H₂S. Điều này cho thấy molybdate chỉ phát huy hiệu quả trong giai đoạn đầu của chu kỳ sinh trưởng của tôm. Việc molybdate bị tiêu thụ gần như hoàn toàn vào ngày thứ 4 trong các nghiệm thức DOC90 trùng khớp với sự gia tăng đột ngột của H₂S trong cột nước, củng cố nhận định rằng tác dụng ức chế của molybdate mang tính tạm thời. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đó, cho thấy molybdate chỉ có khả năng kìm hãm, chứ không loại bỏ hoàn toàn, sự phát triển của vi khuẩn khử sunfat (Isa & Anderson, 2005). Việc sử dụng các dạng molybdate giải phóng chậm có thể là một giải pháp khắc phục hạn chế này, chẳng hạn như thay thế Na₂MoO₄·2H₂O bằng các hợp chất molybdate kim loại khác như CaMoO₄ hoặc FeMoO₄. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu quả ức chế quá trình khử sunfat phụ thuộc vào tỷ lệ molybdate (MoO₄²⁻) trên sunfat (SO₄²⁻), với sự ức chế hoàn toàn được ghi nhận ở tỷ lệ 1:3 (Chen et al., 1998). Trong khi đó, sự ức chế một phần đã được quan sát ở tỷ lệ 1:190 (Chen et al., 1998), và tỷ lệ 1:250 được báo cáo là đủ để duy trì sự ức chế trong ít nhất 168 giờ (Jesus et al., 2015). Trong nghiên cứu này, các nghiệm thức sử dụng 50 và 25 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O tương ứng với tỷ lệ molybdate/sunfat lần lượt là 90 và 45. Tuy nhiên, kết quả cho thấy hàm lượng chất hữu cơ, được phản ánh qua thời gian nuôi cấy, chứ không phải tỷ lệ molybdate/sunfat, mới là yếu tố quyết định hiệu quả của biện pháp xử lý molybdate. Do đó, sự hiện diện liên tục của molybdate dư, hơn là nồng độ tuyệt đối hoặc tỷ lệ molybdate/sunfat, dường như đóng vai trò then chốt trong việc duy trì sự ức chế quá trình khử sunfat và sự hình thành H₂S. Hiện tượng này nhiều khả năng bắt nguồn từ hàm lượng chất hữu cơ cao trong ao nuôi tôm, chủ yếu đến từ thức ăn dư thừa và chất thải, trái ngược với các hệ sinh thái nghèo dinh dưỡng khác.

Sự tồn lưu molybdate dư thừa có thể phát sinh những vấn đề tiềm ẩn khác, như đã đề cập trước đó, phản ánh nguyên tắc “đánh đổi hệ quả” trong các hệ thống sinh học. Nghiên cứu toàn diện của De Schamphelaere et al. (2010) đã đánh giá giá trị EC₁₀ (nồng độ gây ảnh hưởng đến 10% quần thể tại điểm cuối nhạy cảm nhất) của molybdate đối với 10 loài sinh vật thủy sinh nước ngọt, bao gồm cả động vật có xương sống và không xương sống. Kết quả cho thấy mức độ biến thiên đáng kể giữa các loài; tuy nhiên, nồng độ nguy hiểm trung bình ảnh hưởng đến 5% số loài (HC₅) được xác định là 38,2 mg/L molypden, tương đương 96 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O, cao gấp khoảng hai lần so với nồng độ tối đa được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi. Một nghiên cứu tương tự trên chín loài sinh vật biển, đại diện cho các bậc dinh dưỡng điển hình trong hệ sinh thái biển, cũng ghi nhận sự khác biệt lớn về mức độ nhạy cảm khi tiếp xúc molybdate trong thời gian dài. Trong trường hợp này, giá trị HC₅ được xác định là 5,74 mg/L molypden, tương ứng với 14,5 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O (Heijerick et al., 2012). Tuy nhiên, trong cùng nghiên cứu, đối với Americamysis bahia – một loài giáp xác tương tự tôm – giá trị EC₁₀ > 116 mg/L molypden đã được ghi nhận (Heijerick et al., 2012). Những kết quả này cho thấy molybdate tồn dư ở các nồng độ đo được trong nghiên cứu của chúng tôi không có khả năng gây độc trực tiếp đối với tôm. Dẫu vậy, vẫn cần tiến hành các thử nghiệm độc tính dài hạn chuyên biệt trên Litopenaeus vannamei để xác nhận đầy đủ nhận định này. Đáng lưu ý, một số loài sinh vật biển khác, chẳng hạn trai xanh (Mytilus edulis) nhạy cảm hơn, với giá trị EC₁₀ = 4,40 mg/L molypden (Heijerick et al., 2012), tương đương 11,1 mg/L Na₂MoO₄·2H₂O, nằm trong khoảng nồng độ đã được áp dụng và đo lường trong nghiên cứu hiện tại.

Việc bổ sung molybdate, đặc biệt trong giai đoạn đầu của chu kỳ sinh trưởng của tôm, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc ức chế sự hình thành H₂S. Tuy nhiên, biện pháp này không góp phần thúc đẩy quá trình (tái) cung cấp oxy, do không ghi nhận sự khác biệt về nồng độ oxy hòa tan trong cột nước giữa các nghiệm thức bổ sung molybdate và nhóm đối chứng trong suốt bốn giai đoạn thí nghiệm. Molybdate đóng vai trò thiết yếu trong chu trình lưu huỳnh và nitơ của hầu hết các sinh vật sống (Huang và cs., 2021), song dường như không tham gia trực tiếp vào các quá trình liên quan đến hấp thụ hoặc bổ sung oxy. Vì vậy, các kết quả thu được cho thấy việc sử dụng molybdate đơn lẻ là chưa đủ để đảm bảo sự tái cung cấp oxy cho hệ thống nuôi. Do đó, cần kết hợp với các biện pháp sục khí chủ động hơn, chẳng hạn như sục khí cơ học, nhằm duy trì nồng độ oxy ổn định trong cột nước.

5. Kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hiện tượng suy giảm oxy và quá trình hình thành sunfua đều xuất hiện trong mô hình đáy ao nuôi tôm tại cột nước vào giữa giai đoạn sinh trưởng của tôm. Việc bổ sung molybdate chỉ phát huy hiệu quả trong việc ức chế sự hình thành sunfua ở giai đoạn đầu của chu kỳ nuôi. Sự hiện diện liên tục của molybdate dư được xem là yếu tố cần thiết để duy trì sự ức chế quá trình khử sunfat, không phụ thuộc vào nồng độ sunfat trong hệ thống; tuy nhiên, khả năng gây độc đối với sinh vật thủy sinh cần được cân nhắc thận trọng. Mặc dù molybdate có hiệu quả trong việc kiểm soát sự hình thành sunfua, nhưng không cải thiện nồng độ oxy hòa tan, cho thấy sự cần thiết phải triển khai các hệ thống giám sát oxy hiệu quả cùng với các biện pháp sục khí bổ sung nhằm duy trì mức oxy phù hợp cho ao nuôi.

Theo Funda Torun, Feyzâ Matisli, Barbara Hostins, Peter De Schryver, Nico Boon, Jo De Vrieze

Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468550X25001443

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Xem thêm:

• Ảnh Hưởng Của Vi Tảo Scenedesmus Đến Tôm Thẻ Chân Trắng Và Cá Rô Phi Trong Môi Trường Biofloc
• Yếu Tố Threonine Trong Khẩu Phần Ăn Ảnh Hưởng Đến Năng Suất Phi Lê Cá Rô Phi
• Các Chiến Lược Kiểm Soát Hội Chứng Hoại Tử Gan Tụy Cấp Tính (AHPNS/EMS) Và Bệnh Vibrio Gây Tử Vong Cao (HLVD/GPD/TPD) (Phần 1)