Nồng độ hydro sunfua (H2S) tăng cao thường dẫn đến tác động gây chết đối với cá. Tác động bất lợi này xuất hiện ở các nồng độ khác nhau do nhiều thông số, chẳng hạn như nhiệt độ, độ bão hòa oxy và độ mặn cũng như khả năng oxy hóa khử, ảnh hưởng đến độc tính của H2S trong nước. Sự hiện diện của oxy sẽ hoạt động như một chất bảo vệ chống lại sự hiện diện của H2S bằng quá trình oxy hóa, nhưng quá trình này diễn ra quá chậm để bảo vệ cá trong những trường hợp H2S đột ngột giải phóng ra môi trường.
Môi trường yếm khí với H2S có thể được hình thành ở bất cứ đâu trong trang trại nuôi cá, đặc biệt là trong các bộ lọc sinh học với nồng độ gây chết khi ở mức cao, không đủ sục khí và hệ thống đường ống bị tù đọng. Nồng độ sunfat (SO2) trong nước biển (2.700 mg/L) cao hơn đáng kể so với nước ngọt (5-50 mg/L) (Letelier-Gordo et al., 2020). Tuy nhiên, một trang trại nuôi cá cần hoạt động ở độ mặn dưới 5ppt trước khi SO2 trở thành giới hạn cho sự hình thành H2S.
Vi khuẩn khử sunfat (SRB) cạnh tranh với vi khuẩn khử nitrat (NRB) để lấy cacbon ở dạng axit béo dễ bay hơi. Nếu một trang trại nuôi cá hoạt động ở mức nitrat cao hơn, thì NRBS có thể vượt qua SRB để hạn chế axit béo dễ bay hơi. Một số bằng chứng thậm chí còn chứng minh rằng nó được sử dụng như một biện pháp khắc phục sự tích tụ H2S hơn là một biện pháp phòng ngừa trong ao nuôi tôm (Torun et al., 2020). Tuy nhiên, giải pháp này đưa ra các vấn đề với việc xả nitơ kém bền vững hơn với môi trường.
Các loài cá khác nhau có độ nhạy khác nhau với H2S trong nước. Các tài liệu cho thấy cá rất nhạy cảm với H2S. Mức 2µg/L trong nước ngọt và 5µg/L trong nước mặn có thể gây căng thẳng cấp tính và thậm chí tử vong sau 2 - 4 tuần tiếp xúc mãn tính theo một nghiên cứu mới hơn chưa được công bố (Nofima, 2022). Một số tài liệu cho thấy nồng độ trên 25µg/L có thể gây chết cá. Nghiên cứu gần đây đề xuất nồng độ H2S giới hạn là 60,7 ± 13,2 µg/L ở 14°C (Bergstedt & Skov, 2023). Tuy nhiên, không có sự đồng thuận cuối cùng về nồng độ H2S.
Bộ lọc sinh học đã được báo cáo là có thể tạo ra tới 139g H2S trên mỗi m³ thể tích bộ lọc sinh học, khi quá trình trộn và sục khí không đủ. Do đó, điều cực kỳ quan trọng là phải theo dõi hiệu suất của bộ lọc sinh học (Rojas-Tirado và cộng sự, 2021).
Nồng độ tương đối của H2S nguy hiểm nhất ở các giá trị pH thấp hơn. Ngược lại, nó trở nên ít nguy hiểm hơn ở các giá trị pH cao hơn, nơi nó tồn tại ở dạng H2S. Khí H2S dễ dàng liên kết với nước và tồn tại ở trạng thái cân bằng ở dạng nước của H2S cũng như ở pH 7,4 khoảng 72% tồn tại dưới dạng H2S và 28% dưới dạng dung dịch nước H2S (Li & Lancaster, 2013).
Loại bỏ và theo dõi hydro sunfua H2S liên tục tại các trang trại nuôi cá. H2S liên kết với kim loại tạo thành sunfua kim loại, H2S có thể được khử bằng oxy hóa hóa học và oxy hóa bởi ozone, peroxide hoặc trong các quá trình oxy hóa sinh học với nitrat bởi vi khuẩn (Bergstedt và cộng sự, 2022). Quá trình oxy hóa hóa học thông qua oxy hoặc peroxide đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả trong nuôi trồng thủy sản vì phương pháp này đã được sử dụng phổ biến để khử trùng hoặc oxy hóa. Cách tiếp cận có mục tiêu này thường tỏ ra rất hiệu quả do nhắm mục tiêu vào nhóm H2S lớn hơn thay vì nhóm H2S nhỏ hơn đáng kể ở mức độ pH hoạt động (Bergstedt và cộng sự, 2022; Bögner và cộng sự, 2021).
Các trang trại nuôi cá nên giảm thiểu sự tích tụ H2S. Ngày nay, có những hệ thống có thể đo tổng H2S nhiều lần trong ngày ở nhiều địa điểm trên RAS, tạo ra tối đa 72 điểm dữ liệu hàng ngày. Công nghệ này đo hiệu quả H2S và HS trong các môi trường nước mẫu bằng cách giảm độ pH của mẫu nước. Điều này cho ra kết quả H2S dạng khí cao hơn, có thể được chiết xuất bằng cách chạy mẫu nước có tính axit hơn qua hệ thống màng kép. Điều này cho phép phát hiện sớm hơn các thay đổi về nồng độ so với các hệ thống khác chỉ đo H2S đơn thuần, vì giới hạn phát hiện được hạ thấp cho ra kết quả có thể chưa chính xác.
Theo dõi H2S để tự nó xuống nồng độ bằng đơn vị microgam không phải là biện pháp bảo vệ quan trọng nhất chống lại sự phóng thích đột ngột của H2S. Một vấn đề cũng đã được ghi chép rõ ràng là phân và các chất sinh học còn sót lại sẽ tạo cơ sở cho việc giải phóng H2S trong các hệ thống tuần hoàn (Rojas-Tirado và cộng sự, 2021). Do đó, hiểu biết về quá trình loại bỏ phân và chất lượng của bộ lọc sinh học là rất quan trọng để bảo vệ chống lại H2S trong các hệ thống tuần hoàn.
Mặc dù thức ăn cho cá hiện nay thường được tối ưu hóa để tạo ra phân mãnh, nhưng thủy động lực học trong bể cá thường sẽ nghiền phân thành các hạt nhỏ hơn trước khi chúng có thể được loại bỏ một cách hiệu quả bằng cơ học. Dữ liệu chỉ ra rằng một số thiết kế bể cá dẫn đến phân hòa tan tạo thành "mùn bã" làm tăng nguy cơ giải phóng H2S và phải được làm sạch hoàn toàn bằng phương pháp đắt tiền.
Bằng cách theo dõi độ đục và kích thước hạt trước và sau bể cá, người quản lý có thể theo dõi trực tiếp bao nhiêu hạt phân đang được đánh tan trước khi lọc cơ học. Bằng cách theo dõi độ đục và kích thước hạt ở hai bên của bộ lọc cơ học, người quản lý có thể biết có bao nhiêu hạt đang thoát khỏi quá trình loại bỏ cơ học, các hạt mịn hơn thoát ra.
'Độ đục đo lường sự tương tác của ánh sáng với các hạt lơ lửng có kích thước, hình dạng, màu sắc và độ phản xạ khác nhau. hộp đếm hạt định lượng cả kích thước và số lượng hạt và có khả năng là một công cụ hữu ích hơn nữa.
Loại bỏ cơ học thường bị dính bên trong bộ lọc sinh học. Một lần nữa, bằng cách theo dõi cả hai bên của bộ lọc sinh học, người quản lý có thể theo dõi số lượng và kích thước hạt được tích lũy hoặc giải phóng theo thời gian. Điều này cung cấp một bức tranh phong phú về cả chất lượng của bộ lọc sinh học cũng như chất lượng tổng thể của trang trại.
Cách hiệu quả nhất để theo dõi các độ dốc này và quản lý hiệu suất của bể cá và bộ lọc là sử dụng các công nghệ đo lường tập trung tiên tiến. Điều này cũng giúp giảm chi phí mua sắm nhiều thiết bị ở trang trại vì nó cho phép các cảm biến cao cấp đơn lẻ giám sát nhiều địa điểm trong trang trại thay vì phải đầu tư vào nhiều cảm biến cấp thấp hơn với cùng một chi phí. Việc cài đặt nhiều cảm biến cũng đi kèm với giá kỹ thuật viên cao để cài đặt chúng đúng cách. Các công ty cung cấp giải pháp lấy mẫu dữ liệu chìa khóa trao tay thường có giải pháp đám mây được liên kết để khách hàng có thể xem dữ liệu trực tuyến của họ trong thời gian thực hoặc gần thời gian thực từ khắp nơi trên thế giới trên máy tính, máy tính bảng hoặc thậm chí là điện thoại.
Tuy nhiên, những công nghệ này có thể được sử dụng với nhiều thông số bổ sung. Ví dụ, bằng cách theo dõi tổng carbon vô cơ, pH, oxy và amoniac, người quản lý có thể quản lý tốt hơn một bộ lọc sinh học với ít vùng kỵ khí hơn có thể tạo ra H2S.
Caspar Yan Hansen
Chuyên gia tư vấn dữ liệu & phân tích Đơn vị màu xanh AS
E: cyh@blue-unit.com
David Owen
Trưởng phòng kỹ thuật Blue Unit AS
E: dowen@blue-unit.com
