Hầu hết các cơ sở nuôi thủy sản đều liên tục bổ sung nitơ vào ao hay bể thông qua việc cho ăn hàng ngày. Một lượng lớn nitơ đầu vào này hòa tan trong nước dưới dạng chất thải amoniac. Ta đều biết amoniac là chất có hại đối với nhiều loài thủy sản ngay ở nồng độ thấp, nhưng nồng độ nguy hiểm đến mức nào phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH và đối tượng nuôi. Amoniac là một sản phẩm phụ của quá trình dị hóa protein, do đó, theo nguyên tắc chung, mức protein cao trong thức ăn sẽ khiến mức độ amoniac cao.

Trong môi trường nước tự nhiên, amoniac thường bị phân hủy bởi hai nhóm vi khuẩn nitrat hóa riêng biệt. Ở cả nước ngọt và nước biển, một trong hai nhóm này chuyển đổi amoniac thành nitrit, chất này cũng gây độc cho cá và động vật không xương sống khác. Trong khi nhóm còn lại chuyển nitrit thành nitrat, với mức độc hại thấp hơn. Trong những năm gần đây, một số vi khuẩn nitrat hóa khác được phân lập từ các cơ sở nuôi tôm, chúng đã thể hiện khả năng loại bỏ cả amoniac và nitrit trong môi trường nước lợ và nước mặn. Trên thực tế, các phương pháp sinh học phân tử hiện đại đã chứng minh về mặt di truyền nhiều vi khuẩn có tham gia quá trình nitrat hóa (oxy hóa amoniac và/hoặc nitrit), khử nitrat (khử nitrat thành nitơ) hoặc kết hợp một số hoạt động này (theo Prena và công sự, 2021).

Ở cá nước ngọt và hầu hết các loài giáp xác, nitrit chủ yếu xâm nhập từ môi trường nuôi qua mang, trong khi ở cá nước mặn, nó chủ yếu được hấp thụ qua niêm mạc ruột. Mối quan tâm lớn với hàm lượng nitrit cao trong sản xuất cá vây là bệnh methemoglobinemia huyết, hay bệnh máu nâu (mang và máu của cá bị nhiễm bệnh thường có màu nâu). Tình trạng này xảy ra khi nitrit xâm nhập vào hệ tuần hoàn cá thông qua hô hấp tại mang và sau đó liên kết với huyết sắc tố. Khi đó, huyết sắc tố không còn khả năng vận chuyển oxy, dẫn đến tình trạng thiếu oxy một phần.

Trong nuôi tôm

Ở các trang trại nuôi tôm, nitrit xâm nhập qua mang tôm và tích tụ trong các mô bên trong, dẫn đến mất cân bằng sinh lý và gây tử vong. Sự tích tụ xảy ra chủ yếu ở bạch huyết, ruột, gan tụy, mang và các mô cơ (Li và cộng sự, 2020). Trong môi trường có tính axit, các ion nitrit có thể tạo thành axit nitơ (HNO₂), chất này khuếch tán dễ dàng hơn qua mang (Romano và Zeng 2013). Độc tính trực tiếp của nitrit lên tôm nuôi khác nhau và khó dự đoán, nhưng độ mặn cao thường tăng khả năng chống chịu nitrit ở tôm he và các loài giáp xác khác. Post larva của tôm thẻ chân trắng có tỷ lệ tử vong 50% sau 72 giờ tiếp xúc với nitrit nồng độ 167 ppm ở độ mặn 25 ppt (Alcaraz và cộng sự 1999), nhưng Valencia-Castañeda và cộng sự (2018) nhận thấy khả năng chịu nitrit thấp hơn nhiều ở post larva tôm thẻ chân trắng trong điều kiện độ mặn thấp. Nitrit độc hơn amoniac trong nước có độ mặn 1 và 3 ppt, với mức nitrit an toàn lần lượt là 0,17 ppm và 0,25 ppm.

Trong điều kiện nuôi tôm điển hình (độ mặn > 20 ppt) nồng độ nitrit phổ biến từ 2,5 đến 4,5 ppm. Mặc dù một số nghiên cứu cho thấy rằng axit nitrit và axit nitơ cản trở khả năng vận chuyển oxy của hemocyanin ở một số loài decapod, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Nhìn chung, nitrit đã được khẳng định có khả năng làm suy giảm chức năng miễn dịch và tăng tổn thương do oxy hóa ở động vật decapod, khiến chúng dễ bị nhiễm nhiều mầm bệnh hơn (Romano và Zeng 2013).

Trong hệ thống RAS (Recirculation aquaculture system – Hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn)

Động lực học của nitrit trong RAS (Recirculation aquaculture system – hệ thống nuôi thủy sản tuần hoàn)  khá phức tạp, vì vậy phần này chỉ đề cập đến những vấn đề cơ bản. Trong RAS, nồng độ nitrit phụ thuộc vào hoạt động của vi khuẩn của cả hai nhóm nitrat hóa chính (chất oxy hóa amoniac và chất oxy hóa nitrit). Những vi khuẩn này sống trong (hay chính xác hơn là trên) bộ lọc sinh học, thường cùng với các vi khuẩn khác phân hủy chất thải. Khi bộ lọc sinh học lần đầu tiên được thiết lập, amoniac tích tụ trước, sau đó nitrit tích tụ khi nồng độ amoniac bắt đầu giảm và cuối cùng nồng độ của cả hai chất đều giảm xuống mức cân bằng ổn định ít nhiều phù hợp cho hoạt động nuôi. Quần thể vi khuẩn tăng và giảm chậm hơn trong RAS nước lạnh.

Thật không may, qua nhiều thập kỷ nghiên cứu và phát triển, nhiều người vận hành RAS vẫn không hiểu rằng nếu không có bộ lọc sinh học mạnh thì họ không thể duy trì mức nitrit ổn định. Trong những ngày đầu phát triển RAS, tất cả những gì người ta có thể làm chỉ đơn giản là chờ đợi một loại vi khuẩn bất kỳ nào có mặt để phát triển trong bộ lọc sinh học, giờ đây các chủng vi khuẩn cụ thể có thể được đưa vào nuôi sinh khối. Cuối cùng, các chủng đa chức năng có thể xuất hiện, nhưng cũng sẽ khó loại trừ vi khuẩn không mong muốn xâm nhập.

Quản lý và phòng ngừa bệnh tật đặc biệt quan trọng trong RAS. Nghiên cứu ban đầu vào những năm 1980 cho thấy các phương pháp điều trị bệnh phổ biến vào thời điểm đó thường làm gián đoạn chức năng của vi khuẩn trong bộ lọc sinh học RAS, dẫn đến nồng độ amoniac và/hoặc nitrit tạm thời tăng đột biến. Đồng sun phát và neomycin sun phát đặc biệt có liên quan đến sự tích tụ nitrit trong hệ thống nuôi nước mặn. Hiện tại, rất ít thuốc hóa trị được sử dụng trong RAS ở hầu hết các quốc gia, việc sử dụng thuốc hóa trị không còn được quan tâm khi quy trình quản lý dịch bệnh đã phát triển.

Nhiệt độ trong ao nuôi tôm

Mặc dù bệnh methemoglobinemia huyết có thể xảy ra trong nhiều điều kiện khác nhau, nhưng ở vùng khí hậu ôn đới, lượng mưa lớn và thức ăn thừa trong mùa đông thường gây ra bệnh máu nâu ở ao nước ngọt vào mùa xuân. Amoniac có xu hướng tích tụ trong mùa đông vì nước quá lạnh để vi khuẩn nitrat hóa hoạt động hiệu quả. Trong trường hợp cực đoan, nồng độ amoniac cao có thể góp phần gây ra các vấn đề về bệnh theo mùa như nhiễm nấm.

Nồng độ nitrit thường tăng khi nhiệt độ nước ao bắt đầu ấm lên vào mùa xuân vì vi khuẩn chuyển đổi amoniac thành nitrit “tỉnh giấc” rất lâu trước khi vi khuẩn chuyển đổi nitrit thu được thành nitrat. Ngoài ra, vi khuẩn chuyển đổi nitrit đôi khi có thể bị ức chế khi nồng độ amoniac cao vẫn tồn tại. Kết quả là, cho đến khi nhiệt độ ao nuôi tăng đủ, nồng độ nitrit có thể tăng đến mức bệnh máu nâu bùng phát.

Người nuôi cá da trơn ở miền Nam Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng việc bổ sung muối vào ao nuôi giúp giảm tổn thất do bệnh máu nâu. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc bổ sung đủ clorua để bảo vệ cá không hấp thụ quá nhiều nitrit qua mang. Chỉ có một lượng ion nhất định có thể đi qua bề mặt mang cá và xâm nhập vào máu, các ion clorua trong máu cạnh tranh với các ion nitrit để giành lấy “đường đi” có sẵn dọc theo bề mặt mang. Điều này rất quan trọng vì như đã đề cập ở trên, các ion nitrit đi vào máu sẽ liên kết với các tế bào hồng cầu và ngăn chúng mang oxy đến phần còn lại của cơ thể. Kết quả tương tự như ngộ độc carbon monoxide.

Mặc dù việc thêm muối vào ao đang có tác dụng tốt trong việc chống ngộ độc nitrit, nhưng tùy thuộc vào tình trạng sẵn có và giá cả ở địa phương, việc tăng đủ tỷ lệ clorua và nitrit thường rất tốn kém. Chất phụ gia chống đông máu không có trong muối vì chúng có thể gây ra các phản ứng bất lợi ở nhiều loài cá. Các nhà nghiên cứu ở miền Nam Hoa Kỳ ban đầu khuyến nghị tỷ lệ clorua và nitrit 3:1 cho người nuôi cá da trơn, nhưng do tỷ lệ thả giống và cho ăn tăng theo thời gian nên tỷ lệ khuyến nghị đã tăng lên 6:1. Các nghiên cứu sâu hơn hiện nay cho thấy tỷ lệ 10:1 là tối ưu để bảo vệ cá da trơn và các giống lai của chúng khỏi bệnh máu nâu. Tỷ lệ 16:1 ngăn chặn hoàn toàn methemoglobinemia huyết ở cá da trơn, nhưng mức độ hình thành máu nâu thấp ở tỷ lệ 10:1 hoặc cao hơn có thể được chấp nhận bởi cá khỏe mạnh. Các giá trị có thể so sánh được dường như là quy tắc cho nhiều loài nước ngọt khác, nhưng các nhà nghiên cứu ở Đức đưa ra tỷ lệ 24:1 là cần thiết để bảo vệ hoàn toàn khỏi sự tích tụ nitrit trong cá rô đồng (Sander luceoperca).

Bất lợi do tiếp xúc với nồng độ nitơ cao đã được ghi nhận ở một số loài cá nước ngọt. Cá tầm đặc biệt nhạy cảm, như Matsche và cộng sự (2012), trong khi cá vược miệng rộng và các loài lepomid khác dường như có khả năng kháng nitrit tương đối. Các nhà nghiên cứu tại Trường Cao đẳng Thú y Ontario đã báo cáo về một trường hợp cá chết vào mùa xuân liên quan đến nồng độ nitrit cao ở một trang trại cá hồi ngoài trời đã tuần hoàn nguồn cung cấp nước trong các ao cạn để tái sử dụng sau này (Speare và Backman 1988). Mặc dù nồng độ oxy ở mức bình thường nhưng cá bơi lội bất thường như bị thiếu oxy và có máu màu sô cô la. Mức nitrit đo được ở mức >0,8 ppm. Hầu hết các loài cá nuôi hay cá hồi nuôi đều không gặp vấn đề gì trong việc dung nạp mức clorua cần thiết để giữ cho máu nâu không xuất hiện. Tuy nhiên, trong các cơ sở có hệ thống mương cấp thoát nước khép kín, việc bổ sung đủ lượng muối để liên tục bảo vệ chống lại độc tính của nitrit thường không được lựa chọn, nhưng may mắn thay, hầu hết các nguồn nước nuôi không có vấn đề về nitrit.

Ở nhiều vùng ôn đới (ở cả Bắc và Nam bán cầu), không có gì lạ khi mức nitrit đạt tới 10 ppm trong ao nuôi cá vào mùa xuân, do đó, cần phải đạt được mức clorua “an toàn” trước khi nhiệt độ nước bắt đầu tăng. Thật không may, nitrit đôi khi có thể tăng lên mức cao tới 20 ppm vì những lý do được mô tả ở trên và nếu điều này xảy ra thì có thể cần phải thêm nhiều muối hơn mức mà loài này có thể chịu đựng được. Các lựa chọn khác trong những trường hợp này là giữ cho cá ổn định không bị stress nhất có thể, tránh xử lý gây shock và duy trì mức oxy hòa tan cao (5 ppm, thông qua sục khí nếu cần) cho đến khi nitrit cuối cùng giảm xuống.

Tư vấn theo mùa

Methemoglobinemia huyết không trực tiếp giết chết cá, nó làm suy yếu khả năng kháng bệnh của chúng, đặc biệt là vào mùa xuân khi nhiều loài cá nước mát và nước lạnh đang bị stress. Trong vài tháng tới, các nhà sản xuất cá ở Bắc Mỹ và Châu Âu nên lưu ý rằng mức clorua của họ có thể giảm đáng kể so với giá trị đo được vào mùa thu, do bị pha loãng và xả nước do mưa mùa đông và tuyết tan. Để tránh bị mất cảnh giác, nồng độ clorua phải được ghi lại ngay, vào mùa đông. Tất nhiên, lời khuyên tương tự này sẽ được áp dụng vào giữa năm nay đối với các nhà sản xuất cá ở Nam bán cầu ở các khu vực như Nam Mỹ, Nam Phi và Úc.

Muối mỏ thường có sẵn với số lượng lớn ở các vùng ôn đới, nhưng cần xác định và liên hệ với các nhà cung cấp trước khi yêu cầu giao hàng. Điều quan trọng là tránh cung cấp số lượng lớn chất chống đông hoặc các chất phụ gia khác. Thể tích ao và bể phải được ước tính chính xác trước khi nhiệt độ ấm lên và lượng muối cần thiết phải được tính theo đơn vị ppm tương đương. Các bộ dụng cụ thử nghiệm clorua và nitrit có thể khó tìm thấy ở một số vùng, vì vậy cần tìm mua chúng càng sớm cằng tốt.

Nên kiểm tra nồng độ nitrit mỗi tuần một lần kể từ khi bắt đầu thời tiết lạnh cho đến khi ao hoặc bể ấm lên vào mùa xuân. Người nuôi ao có thể tránh được tổn thất do nitrit gây ra thông qua giám sát kỹ lưỡng chất lượng nước và việc sử dụng thức ăn trong suốt những tháng mùa đông; sử dụng clorua hợp lý và duy trì mức oxy hòa tan tối ưu khi có dấu hiệu đầu tiên của bệnh methemoglobin huyết.

Hải Đăng (theo Thefishtsiere)