Các chất oxy hóa thường dùng trong nuôi trồng thủy sản như là chất khử trùng hay nâng cao chất lượng nước. Hydrogen peroxide (oxy già, H2O2) và natri carbonate peroxyhydrate (2Na2CO3.3H2O2) có thể dùng như là nguồn cung cấp oxy hòa tan trong các tình huống khẩn cấp (Claude E. Boyd, Đại học Auburn).
Natri nitrate (NaNO3) và canxi peroxide (CaO2) có thể sử dụng như là chất oxy hóa bùn đáy ao. Khi được sử dụng ở nồng độ thích hợp, các hợp chất oxy hóa là môi trường an toàn, bởi vì nó bị phân hủy trong nước tạo thành các dạng oxy phân tử, natri hoặc ion canxi, và bicarbonate. Natri nitrate cũng sẽ không gây ảnh hưởng đến môi trường.
Một số chất oxy hóa được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, bao gồm các hợp chất của clo như canxi hypochlorite (Ca(OCl)2), thuốc tím (KMnO4), hydrogen peroxide (H2O2), natri cacbonat peroxyhydrate (2Na2CO3.3H2O2), canxi peroxide (CaO2) và natri nitrat (NaNO3).
Các hợp chất clo được sử dụng chủ yếu như chất khử trùng. Thuốc tím và các hợp chất peroxide (O-O) được sử dụng như chất khử trùng, điều trị ngoại nhiễm trùng nấm và vi khuẩn ở trứng và cá – thường trong các trại giống, nhưng đôi khi cũng sử dụng trong ao nuôi. Thuốc tím, các hợp chất peroxide (O-O) và natri nitrat đôi khi cũng được sử dụng như là chất tăng cường chất lượng nước.
1. Thuốc tím (Potassium Permanganate, KMnO4)
Thuốc tím được biết như là một chất oxy hóa các chất hữu cơ trong ao và do đó làm giảm nhu cầu oxy và tăng nồng độ oxy hòa tan trong ao. Tuy nhiên, một nghiên cứu được tiến hành tại Đại học Auburn và các trạm nghiên cứu khác đã phát hiện ra rằng sử dụng thuốc tím có thể giết chết sinh vật phù du và thực tế có thể dẫn đến giảm nồng độ hòa tan oxy trong ao.
Trong điều kiện nhất định, thuốc tím có thể được sử dụng để loại bỏ khí H2S và ion sắt II (Fe2+) từ nguồn cung cấp nước cho các trại giống và ao nuôi. Lượng thuốc tím cần thiết để loại bỏ 1 mg/L của H2S hoặc Fe2+ lần lượt là 6.19 và 0.94 mg/L. Sục khí thường là một phương pháp hiệu quả và rẻ tiền hơn để loại bỏ khí H2S và ion sắt II (Fe2+) từ nước. Nhìn chung, thuốc tím không phải là một chất tăng cường chất lượng nước hiệu quả.
2. Natri nitrate (Sodium Nitrate, NaNO3)
Natri nitrat được sử dụng như một loại phân bón để kích thích tảo trong ao nuôi tôm phát triển. Mặc dù đôi khi nó cũng được cho rằng có khả năng tăng nồng độ hòa tan oxy trong nước, nhưng thực tế hợp chất này không giải phóng oxy phân tử. Thay vào đó, nó là một nguồn cung cấp oxy cho vi khuẩn khử nitơ, chuyển nitrate thành nitơ dạng khí. Trong khi nồng độ đo được của nitrat vẫn còn trong nước hoặc bùn, điện thế oxy hóa khử quá cao cho oxy hóa ion sắt và H2S bởi vi khuẩn kỵ khí.
Natri nitrat có thể nâng cao chất lượng nước trong ao, nhưng giá của nó rất đắt, và những lợi ích kinh tế của việc sử dụng nó chưa được nghiên cứu một cách cẩn thận. Các hợp chất nitrat như kali, canxi và amonium nitrat có đặc tính hóa học tương tự như natri nitrat, nhưng chỉ natri nitrat được sử dụng rộng rãi như một chất oxy hóa bùn đáy.
3. Oxy già (Hydrogen Peroxide, H2O2)
Oxy già thường được thêm vào nước trong bể để vận chuyển cá giống đến các địa điểm cách xa ở Ấn Độ và các nước châu Á khác, bởi vì nó phân hủy một cách tự nhiên trong nước và giải phóng oxy phân tử. Một giọt, khoảng 0.5 ml, của hydrogen peroxide 6% sẽ cung cấp khoảng 1.5 mg/L oxy hòa tan trong 1 lít nước.
Hydrogen peroxide cũng thường được sử dụng như một nguồn cung cấp oxy hòa tan khẩn cấp trong nuôi cá hồi ở các hệ thống nước chảy (raceway), trong ao và các hệ thống nuôi trồng khác.
Sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ trong các hệ thống nuôi như là một chất xúc tác để thúc đẩy sự phân hủy của hydrogen peroxide và nâng cao hàm lượng oxy hòa tan. Nghiên cứu ở cá nuôi trong bể và trong ao đã chỉ ra rằng nồng độ hydrogen peroxide giảm từ 15.0-25.0 mg/L ngay sau khi xử lý với nồng độ 0.4-2.0 mg/L sau 24 giờ. Không có nhiều thông tin về độc tính của hydrogen peroxide đối với cá và tôm, nhưng dữ liệu hiện có cho thấy không nên duy trì nồng độ hydrogen peroxide cao hơn 5 mg/L trong thời gian dài.
4. Natri Carbonate Peroxyhydrate (Sodium Carbonate Peroxyhydrate, 2Na2CO3.3H2O2)
Natri cacbonat peroxyhydrate (SCP) là một hợp chất rắn bao gồm hai phần natri cacbonat và ba phần hydrogen peroxide. SCP phân hủy trong nước thành natri cacbonat và hydrogen peroxide.
Hydrogen peroxide từ SCP phân hủy theo cách giống với khi hydrogen peroxide phản ứng để giải phóng oxy phân tử. Natri cacbonat từ SCP sẽ phản ứng để tạo thành bicarbonate (HCO3-) và tăng độ kiềm tổng số. Sử dụng 1 mg/L SCP về mặt lý thuyết sẽ tạo ra 0.15 mg/L oxy hòa tan và tăng độ kiềm tổng số lên 0.64 mg/L.
Cả hai hydrogen peroxide và SCP thường được khuyến cáo như là nguồn cung cấp oxy hòa tan khẩn cấp trong ao nuôi tôm cá. Tuy nhiên giá thành khi sử dụng các hợp chất này khá cao.
Ví dụ, để cung cấp 1.5 mg/L oxy hòa tan trong một ao có độ sâu 1m, ao 1 ha sẽ cần tới 500 L hydrogen peroxide với nồng độ 6%. Tất nhiên, giá thành xử lý sẽ giảm khi sử dụng dung dịch có nồng độ cao hơn, nhưng do nó là một chất có hoạt tính mạnh nên có thể gây nguy hiểm khi sử dụng với nồng độ lớn hơn 20-30%.
Chi phí sử dụng hydrogen peroxide cũng khá lớn. Giả sử giá 1.50/kg USD cho hydrogen peroxide tinh khiết mua với số lượng lớn, nó sẽ tiêu tốn khoảng 47.82 $ để cung cấp 1.5 mg/L oxy hòa tan trong ao ở ví dụ trên. Chi phí sử dụng SCP trên một đơn vị oxy hòa tan có khả năng sẽ lớn hơn so với hydrogen peroxide, nhưng bảo quản và sử dụng SCP sẽ ít nguy hiểm ít hơn.
Lưu lượng nước thay đổi ở hệ thống nuôi cá hồi (raceway) thường khoảng 300%/giờ. Các nghiên cứu cho thấy có rất ít oxy hòa tan tạo ra từ hydrogen peroxide trong vòng một giờ sau khi sử dụng. Phần lớn hydrogen peroxide sẽ oxy hóa các chất bẩn trên hệ thống raceway trước khi tạo ra oxy hòa tan.
5. Canxi peroxide (Calcium Peroxide, CaO2)
Canxi peroxide là một chất rắn, do đó nó ít nguy hiểm hơn khi bảo quản và sử dụng so với hydrogen peroxide. Nó hòa tan không đáng kể trong nước, nhưng nó sẽ phản ứng trong nước để tạo thành oxy phân tử.
Một mg canxi peroxide sẽ tạo ra khoảng 0.22 mg oxy. Bởi vì độ hòa tan thấp, canxi peroxide sẽ lắng xuống đáy ao, và nó sẽ giải phóng oxy phân tử một cách từ từ để cung cấp oxy hòa tan cho ao nuôi.
Ở Nhật Bản, canxi peroxide đã được áp dụng để xử lý bùn đáy trong ao nuôi cá chình với hàm lượng 25-100 g/m2 theo chu kỳ hàng tháng để oxy hóa sulfide (S2-) sinh ra ở lớp bùn trong điều kiện kỵ khí. Hiệu quả của phương pháp này so với việc sử dụng natri nitrate như một chất oxy hóa bùn đáy ao đã không được so sánh. Canxi peroxide khác natri nitrat ở chổ oxy được giải phóng trực tiếp, thay vì cung cấp oxy cho vi khuẩn khử nitơ như một hình thức kết hợp ở natri nitrat.
Phản ứng của canxi peroxide trong nước sẽ tạo ra canxi hydroxit (Ca(OH)2), làm tăng độ pH. Canxi hydroxit phản ứng với carbon dioxide (CO2) để tạo thành bicarbonate (HCO3-) làm hạn chế sự gia tăng pH và góp phần nâng độ kiềm tổng số.
Ngoài ra, các ion canxi cũng làm tăng độ cứng tổng số. Mỗi mg canxi peroxide có thể tạo ra khoảng 1.39 mg độ cứng tổng số và độ kiềm tổng số. Do đó, đây là một chất có tác dụng như vôi và ngoài ra nó còn là nguồn cung cấp oxy hòa tan cho ao nuôi tôm cá.
© Triệu Tuấn, trieutuan.blog