Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam giữ vị trí kinh tế mũi nhọn, đóng góp giá trị xuất khẩu đứng thứ ba cả nước dựa trên lợi thế bờ biển dài 3.260 km cùng hệ thống sông ngòi, kênh rạch phong phú. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh nhưng thiếu quy hoạch, cùng tình trạng lạm dụng hóa chất và thuốc phòng trị bệnh đã dẫn tới nguy cơ ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng. Song song đó, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đang thu hẹp quỹ đất nông nghiệp, trong khi nhu cầu thực phẩm sạch gia tăng trước thực trạng tồn dư thuốc bảo vệ thực vật (theo thống kê từ Tổ chức Lao động Quốc tế - ILO, hàng năm thế giới ghi nhận 40.000 ca tử vong và 2 triệu ca ngộ độc rau; tại Việt Nam năm 2014, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ghi nhận 50% mẫu rau có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật).

Trước thực trạng đó, mô hình Aquaponics — hệ thống tích hợp tuần hoàn khép kín giữa nuôi trồng thủy sản (aquaculture) và thủy canh (hydroponics) — được ứng dụng nhằm giải quyết đồng thời hai bài toán: xử lý ô nhiễm nước thải thủy sản và sản xuất rau ăn lá an toàn không dùng hóa chất. Hệ thống vận hành theo nguyên lý vi sinh vật chuyển hóa chất thải chứa nitơ của cá thành nguồn dinh dưỡng nitrat cho cây trồng hấp thu, đồng thời làm sạch nước để tuần hoàn tái sử dụng, giúp giảm 80% lượng nước tiêu thụ và 75% diện tích không gian canh tác so với phương pháp truyền thống.

Đề tài "Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) bằng việc trồng cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống Aquaponics" do sinh viên Nguyễn Ngọc Diễm thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Huỳnh Văn Biết tại Khoa Khoa học Sinh học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh (khóa 2018 - 2022, bảo vệ tháng 03/2024).

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 3 nội dung:

  1. Vận hành có hiệu quả mô hình Aquaponics trong điều kiện thực nghiệm.
  2. Đảm bảo các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) và cải bẹ xanh (Brassica juncea L.).
  3. Xác định và đánh giá hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải nuôi cá tra của mô hình.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể:

  1. Thiết lập và vận hành hệ thống nuôi cá tra kết hợp luống thủy canh trồng cải bẹ xanh.
  2. Khảo sát khả năng sinh trưởng của cải bẹ xanh trên 5 công thức phối trộn giá thể giữa mụn xơ dừa và than sinh học trấu.
  3. Phân tích diễn biến các thông số môi trường nước (pH, nhiệt độ, DO, BOD5, COD, TSS) qua các chu kỳ 7, 14, 21 và 28 ngày để đánh giá hiệu suất xử lý so với hệ thống đối chứng không trồng rau.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Cá tra giống (Pangasianodon hypophthalmus), hạt giống cải bẹ xanh (Brassica juncea L.), giá thể mụn xơ dừa và than sinh học trấu (biochar).
  • Phạm vi không gian: Nhà lưới thực nghiệm thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Thực nghiệm tiến hành từ tháng 08/2023 đến tháng 11/2023 (giai đoạn theo dõi cá tra kéo dài 90 ngày sau 56 ngày thuần dưỡng cá giống; chu kỳ sinh trưởng của rau và xử lý nước kéo dài 28 ngày).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng nguyên lý sinh thái học cộng sinh ba thành phần: Cá - Vi sinh vật - Cây trồng. Chất thải bài tiết từ cá dưới dạng amoniac ($NH_3/NH_4^+$) được chuyển hóa qua quá trình nitrat hóa nhờ quần thể vi khuẩn bám dính trên vật liệu lọc thành dạng nitrat ($NO_3^-$), đóng vai trò phân bón tự nhiên cho cây thủy canh hấp thu qua hệ rễ.

Mô hình thực nghiệm được thiết kế đồng bộ với các thông số kỹ thuật:

  • Khu vực bể cá: 01 bồn composite hình trụ (đường kính miệng 1,9 m; chiều cao 1,3 m bao gồm chân đế 0,3 m; duy trì mức nước 0,8 m; trang bị sục khí liên tục). Mật độ cá thả ban đầu là 170 con (3 kg, khối lượng 16 - 18 g/con mua từ trại giống Tân Vạn, Dĩ An, Bình Dương), thuần dưỡng 56 ngày đạt khối lượng 68 g/con trước khi bắt đầu giai đoạn ghi nhận số liệu.
  • Hệ thống lọc 2 bậc: Gồm 2 bể composite (dài 0,64 m, rộng 0,67 m, cao 0,8 m). Bể lọc 1 chứa bông lọc, san hô vụn, hạt lọc kaldnes để giữ cặn thô và tạo giá thể vi sinh; Bể lọc 2 bố trí phân lớp từ dưới lên gồm cát biển, đá mi (0 - 5 mm), sỏi (1 - 2 cm) và đá (4 - 6 cm) chiếm 3/4 thể tích bể.
  • Khu vực thủy canh: Luống dài 10 m, rộng 1,2 m, cao 0,3 m (diện tích 12 $m^2$), lót màng chống thấm HDPE dày 0,2 mm. Cây được trồng trong rọ nhựa ($65 \times 65$ mm) gắn trên các tấm mút xốp cách nhiệt ($2 \times 1$ m) với tổng số 330 lỗ rọ, khoảng cách mắt trồng $15 \times 15$ cm. Luống được chia thành luống thực nghiệm trồng rau (NT-R) và luống đối chứng không trồng rau (NT-ĐC).
  • Chế độ vận hành tuần hoàn: Máy bơm chìm điều khiển qua rơ-le hẹn giờ tự động, vận hành 8 chu kỳ/ngày (mỗi chu kỳ cách nhau 3 giờ, thời gian bơm 12 phút/lần).

Thí nghiệm khảo sát giá thể được bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) gồm 5 nghiệm thức, lặp lại 3 lần (22 rọ/nghiệm thức/lần lặp lại):

  • NT1: 100% mụn xơ dừa + 0% than sinh học.
  • NT2: 75% mụn xơ dừa + 25% than sinh học.
  • NT3: 50% mụn xơ dừa + 50% than sinh học.
  • NT4: 25% mụn xơ dừa + 75% than sinh học.
  • NT5: 0% mụn xơ dừa + 100% than sinh học.

Phương pháp phân tích và quy chuẩn đối chiếu:

  • Đo đạc hiện trường: pH và nhiệt độ đo định kỳ lúc 8:00 sáng hàng ngày bằng máy đo pH cầm tay.
  • Phân tích chất lượng nước (chu kỳ lấy mẫu 7 ngày/lần tại đầu vào và đầu ra): DO theo TCVN 7324:2004; $BOD_5$ theo TCVN 6001:2008; COD theo SMEWW 5220C:2012; TSS theo TCVN 6625:2000. Địa điểm phân tích: Phòng 309, Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường. Tiêu chuẩn đối chiếu: QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) và QCVN 02-20:2014/BNNPTNT.
  • Đánh giá sinh trưởng thực vật: Chiều cao cây, số lá, chiều dài rễ đo định kỳ tại các ngày 7, 14, 21, 28; khối lượng tươi và khối lượng khô (sấy 60°C đến khối lượng không đổi) xác định khi thu hoạch ngày thứ 28; hàm lượng nitrat trong rau phân tích đối chiếu với Quyết định số 99/2008/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
  • Đánh giá sinh trưởng cá tra: Khối lượng, chiều dài và chiều rộng thân đo định kỳ 15 ngày/lần (mẫu $n=5$); tính toán tỷ lệ sống (%) và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR).
  • Xử lý số liệu: Phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA) và kiểm định phân hạng sâu Tukey với mức ý nghĩa $p < 0,05$ trên phần mềm Minitab 16.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp cơ sở lý luận về đặc điểm phân loại, hình thái, dinh dưỡng và sinh sản của cá tra (Pangasianodon hypophthalmus), khẳng định khả năng thích ứng cao của loài cá da trơn này với môi trường nuôi kín nhờ cơ quan hô hấp phụ (bóng khí và da), tiêu hao oxy thấp hơn 3 lần so với cá mè trắng. Tác giả tổng quan về đặc tính nông học, thành phần dinh dưỡng (giàu vitamin K, vitamin A, C, glucosinolates) của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.). Đồng thời, chương 2 tổng hợp các cấu phần công nghệ Aquaponics, phân tích ưu nhược điểm và lược khảo các công trình nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới (Salam và ctv., 2013; Endut và ctv., 2016; Filep và ctv., 2016) và trong nước (Nguyễn Lê Tuấn và ctv., 2015; Trần Thị Diễm và ctv., 2022). Phần cuối chương phân tích đặc tính lý hóa của các loại giá thể thủy canh phổ biến: đá perlite, viên đất nung, mụn xơ dừa, than sinh học (biochar từ phụ phẩm nông nghiệp), bông khoáng rockwool và mút xốp.

Chương 3: Vật liệu và phương pháp

Chương này mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị vật liệu thí nghiệm, bao gồm nguồn gốc cá tra giống Tân Vạn và hạt giống cải bẹ xanh An Phú Nông; kỹ thuật xử lý mụn xơ dừa (ngâm xả rửa trôi tannin, giảm chua) và than sinh học trấu (ngâm xả rửa mặn). Tác giả trình bày cấu tạo chi tiết của hệ thống thực nghiệm Aquaponics thể tích tuần hoàn, kích thước luống thủy canh, vật liệu lọc từng tầng, sơ đồ khối bố trí 5 nghiệm thức giá thể theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên và quy trình lấy mẫu nước, đo đạc sinh khối định kỳ. Các tiêu chuẩn phân tích hóa nghiệm và công thức tính toán tỷ lệ sống, hệ số FCR, hiệu suất xử lý chất ô nhiễm cùng phương pháp xử lý thống kê trên phần mềm Minitab 16 được chuẩn hóa chi tiết.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 cung cấp toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu thập qua 4 mốc thời gian (7, 14, 21 và 28 ngày):

  • Biến động môi trường: pH bể cá dao động 6,67 - 7,39; luống rau dao động 6,86 - 7,00 (đáp ứng QCVN 40:2011/BTNMT và nằm trong ngưỡng sinh trưởng tối ưu 6 - 9 của cá theo Boyd, 1990). Nhiệt độ nước bể cá (28,0 - 30,9 °C) và luống rau (28,1 - 31,2 °C) phù hợp với quy chuẩn QCVN 02-20:2014/BNNPTNT.
  • Động thái oxy hòa tan và chất ô nhiễm: Hàm lượng DO giảm dần từ ngày 7 (8,96 mg/l đầu vào) xuống ngày 28 (3,87 mg/l đầu vào; 2,76 mg/l tại đầu ra NT-R) do sự tăng trưởng sinh khối cá và tích tụ bài tiết, song vẫn trên ngưỡng giới hạn sinh tồn 2 mg/l.
  • Hiệu quả xử lý nước thải: Hàm lượng $BOD_5$ giảm từ 58 - 61 mg/l ở 14 ngày đầu xuống 32 mg/l ở ngày 28 tại đầu vào; nước đầu ra qua luống rau đạt 17 mg/l (hiệu suất xử lý 46,88%, cao gấp 5 lần so với 9,38% của luống đối chứng). Chỉ tiêu COD đầu ra đạt 56 mg/l (hiệu suất 34,12%, cao gấp 2,9 lần đối chứng). Chỉ tiêu TSS đầu ra giảm xuống còn 5 mg/l (hiệu suất 72,22%, cao gấp 2,6 lần đối chứng). Toàn bộ các chỉ tiêu nước sau xử lý tại ngày 28 đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B.
  • Sinh trưởng cải bẹ xanh: Nghiệm thức NT3 (50% mụn xơ dừa + 50% than sinh học) cho kết quả vượt trội nhất ở tất cả các chỉ tiêu: chiều cao đạt 19,13 cm/cây, số lá đạt 10,89 lá/cây, khối lượng tươi đạt 15,97 g/cây và chiều dài rễ đạt 10,17 cm/cây. Phân tích hàm lượng nitrat dao động 49,73 - 51,80 mg/kg, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng tối đa cho phép 600 mg/kg theo Quyết định 99/2008/QĐ-BNN.
  • Sinh trưởng cá tra: Sau 90 ngày, khối lượng cá tăng từ 68 g/con lên 214,23 g/con (tăng mạnh nhất ở 15 ngày cuối với 34 g/con); chiều dài thân đạt 298,4 mm; chiều rộng đạt 57,42 mm; tỷ lệ sống đạt 91,7%; hệ số chuyển đổi thức ăn FCR = 2,20. Năng suất cá đạt 6,71 $kg/m^3$ và năng suất rau đạt 390 $g/m^2$.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương kết luận khẳng định tính khả thi của hệ sinh thái Aquaponics khép kín trong việc làm sạch nước thải cá tra và cung cấp rau sạch đạt chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm. Tác giả nêu 3 kiến nghị: tối ưu hóa pH và nhiệt độ cho đa dạng đối tượng thủy sản/cây trồng; bổ sung vi chất dinh dưỡng cho cây; tối ưu hóa tỷ lệ sinh khối cá/diện tích rau để nâng cao năng suất tổng thể.

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp chất lượng nước và hiệu suất xử lý sau 28 ngày

Chỉ tiêu phân tích Nước đầu vào Đầu ra đối chứng (NT-ĐC) Đầu ra có rau (NT-R) QCVN 40:2011/BTNMT Hiệu suất NT-ĐC (%) Hiệu suất NT-R (%)
Nhiệt độ (°C) 28,7 30,1 29,8 40 - -
pH 7,18 7,20 7,09 5,5 - 9,0 - -
DO (mg/l) 3,87 3,19 2,76 $\ge 2$ - -
$BOD_5$ (mg/l) 32 29 17 50 9,38 46,88
COD (mg/l) 85 75 56 150 11,78 34,12
TSS (mg/l) 18 13 5 100 27,78 72,22

Bảng sinh trưởng cải bẹ xanh và hàm lượng Nitrat sau 28 ngày

Nghiệm thức giá thể Chiều cao cây (cm) Số lá (lá/cây) Khối lượng tươi (g/cây) Chiều dài rễ (cm) Hàm lượng Nitrat ($NO_3^-$, mg/kg)
NT1 (100% Xơ dừa) $15,47 \pm 0,77^{bc}$ 9,89 $10,44 \pm 1,07^{bc}$ $8,83 \pm 2,02^a$ $50,10 \pm 0,3^a$
NT2 (75% XD + 25% TC) $17,03 \pm 0,15^{ab}$ 10,22 $11,70 \pm 1,67^b$ $9,00 \pm 1,83^a$ $50,93 \pm 1,5^a$
NT3 (50% XD + 50% TC) $\mathbf{19,13 \pm 0,20^a}$ $\mathbf{10,89}$ $\mathbf{15,97 \pm 1,46^a}$ $\mathbf{10,17 \pm 2,11^a}$ $\mathbf{51,80 \pm 0,8^a}$
NT4 (25% XD + 75% TC) $15,20 \pm 1,24^{bc}$ 9,89 $8,58 \pm 1,39^c$ $7,97 \pm 1,24^a$ $49,83 \pm 0,8^a$
NT5 (100% Than trấu) $13,93 \pm 1,32^c$ 9,56 $8,22 \pm 1,56^c$ $7,16 \pm 1,36^a$ $49,73 \pm 0,6^a$
Ngưỡng quy định - - - - $\le 600$ (QĐ 99/2008/QĐ-BNN)

(Ghi chú: Các chữ cái $a, b, c$ trong cùng một cột chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức $p < 0,05$).

Đóng góp thực tiễn và học thuật

  1. Minh chứng hiệu quả xử lý sinh học: Nghiên cứu chứng minh sự kết hợp của hệ rễ cải bẹ xanh cùng màng sinh học vi sinh vật làm gia tăng đáng kể hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và cặn lơ lửng so với hệ thống lọc cơ học thuần túy (hiệu suất xử lý $BOD_5$ tăng gấp 5 lần, COD tăng gấp 2,9 lần, TSS tăng gấp 2,6 lần).
  2. Xác định tỷ lệ phối trộn giá thể tối ưu: Đề tài chỉ ra tỷ lệ phối trộn 50% mụn xơ dừa kết hợp 50% than sinh học trấu (NT3) tạo ra độ xốp, khả năng giữ ẩm và độ thông khí lý tưởng nhất cho bộ rễ cải bẹ xanh phát triển trong hệ thống Aquaponics, cho sinh khối tươi cao gần gấp đôi so với sử dụng 100% than trấu (15,97 g/cây so với 8,22 g/cây).
  3. Đảm bảo an toàn thực phẩm: Tất cả các mẫu rau thu hoạch đều có hàm lượng dư lượng nitrat rất thấp (49,73 - 51,80 mg/kg), chỉ bằng ~8,5% giới hạn tối đa cho phép theo quy định quốc gia, khẳng định tính an toàn tuyệt đối của sản phẩm rau từ hệ thống tuần hoàn nước thải cá tra.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số hạn chế kỹ thuật và phạm vi nghiên cứu:

  • Năng suất thực tế còn thấp: Năng suất rau thu hoạch đạt trung bình 390 $g/m^2$ (thấp hơn khoảng 4 lần so với các nghiên cứu công bố khác đạt 1,52 - 1,61 $kg/m^2$); năng suất cá tra đạt 6,71 $kg/m^3$ sau 90 ngày (thấp hơn khoảng 2,4 lần so với mức 16,3 $kg/m^3$ của một số mô hình tương đương).
  • Hệ số chuyển đổi thức ăn cao: Hệ số FCR của cá tra đạt 2,20, cao hơn mức chuẩn khuyến cáo của FAO (1,7 - 1,9), nguyên nhân có thể do chất lượng cá giống chưa tối ưu hoặc mật độ nuôi thực tế (35 con/$m^3$) thấp hơn mật độ tiêu chuẩn (50 - 60 con/$m^3$).
  • Thiếu hụt vi chất: Nước thải thủy sản đơn thuần chưa cung cấp đầy đủ các nguyên tố trung - vi lượng cần thiết cho rau phát triển tối đa sinh khối.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

  1. Nghiên cứu điều chỉnh và tối ưu hóa các thông số vận hành (nhiệt độ, pH) để mở rộng ứng dụng trên các đối tượng cá nước ngọt và cây rau ăn lá/rau ăn quả khác.
  2. Thử nghiệm bổ sung các nguồn dinh dưỡng vi lượng an toàn sinh học vào dung dịch tuần hoàn nhằm gia tăng năng suất sinh khối thực vật.
  3. Nghiên cứu xác định tỷ lệ cân bằng chính xác giữa mật độ nuôi cá và diện tích gieo trồng cây thủy canh nhằm thiết lập mô hình canh tác đạt hiệu quả kinh tế và tính bền vững cao.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị tham khảo thực tiễn và phương pháp luận cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Sinh học, Nông nghiệp đô thị, Nuôi trồng thủy sản và Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống Aquaponics quy mô bán tự động; phương pháp phối trộn giá thể hữu cơ tái tạo từ phụ phẩm nông nghiệp (xơ dừa, vỏ trấu).
  • Nhà nghiên cứu và kỹ thuật viên nông nghiệp công nghệ cao: Dữ liệu thực nghiệm về động thái suy giảm $BOD_5$, COD, TSS và tốc độ tích lũy nitrat trong rau ăn lá là cơ sở dữ liệu đối chiếu hữu ích khi thiết kế các hệ thống lọc sinh học tuần hoàn khép kín (RAS - Recirculating Aquaculture Systems kết hợp Thủy canh).
  • Trang trại và hộ gia đình phát triển mô hình nông nghiệp sạch: Tài liệu cung cấp công thức giá thể 50:50 (xơ dừa - than trấu) và chế độ bơm tuần hoàn 8 lần/ngày (12 phút/chu kỳ) đã được kiểm chứng thực tế về hiệu quả sinh trưởng và mức độ an toàn vệ sinh thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao giá thể phối trộn 50% mụn xơ dừa và 50% than sinh học (NT3) lại cho sinh trưởng rau tốt nhất?

Than sinh học (biochar từ trấu) có cấu trúc hạt mịn, độ xốp cao, giữ ẩm và thông khí tốt cho vùng rễ; trong khi mụn xơ dừa đã xử lý tannin có khả năng ngậm nước và giữ chất dinh dưỡng hữu cơ tốt. Tỷ lệ phối trộn 1:1 tạo ra sự cân bằng tối ưu giữa độ ẩm, độ thoáng khí và diện tích tiếp xúc cho hệ vi sinh vật bám dính quanh rễ, giúp rễ cải bẹ xanh vươn dài (10,17 cm) và hấp thu dinh dưỡng hiệu quả nhất, đạt khối lượng tươi 15,97 g/cây so với mức 8,22 g/cây của nghiệm thức 100% than trấu.

2. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải cá tra của luống có trồng rau vượt trội hơn luống đối chứng như thế nào?

Sau 28 ngày vận hành, tại luống có trồng cải bẹ xanh (NT-R), hiệu suất xử lý $BOD_5$ đạt 46,88% (nước đầu ra 17 mg/l, cao gấp 5 lần mức 9,38% của đối chứng); hiệu suất xử lý COD đạt 34,12% (nước đầu ra 56 mg/l, cao gấp 2,9 lần mức 11,78% của đối chứng); và hiệu suất xử lý TSS đạt 72,22% (nước đầu ra 5 mg/l, cao gấp 2,6 lần mức 27,78% của đối chứng). Nguyên nhân là do hệ rễ rau phát triển dày đặc tạo thành lưới lọc giữ chất lơ lửng, đồng thời giá thể rễ nuôi dưỡng quần thể vi sinh vật phong phú giúp phân hủy mạnh mẽ chất hữu cơ hòa tan.

3. Nước thải sau khi qua mô hình Aquaponics có đạt quy chuẩn xả thải môi trường không?

Có. Tất cả các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước đầu ra ở ngày thứ 28 tại nghiệm thức trồng cải bẹ xanh đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT: pH đạt 7,09 (chuẩn 5,5 - 9,0); $BOD_5$ đạt 17 mg/l (chuẩn $\le 50$ mg/l); COD đạt 56 mg/l (chuẩn $\le 150$ mg/l); và TSS đạt 5 mg/l (chuẩn $\le 100$ mg/l).

4. Hàm lượng nitrat trong cải bẹ xanh thu hoạch từ mô hình có đáp ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm không?

Hàm lượng nitrat ($NO_3^-$) trong cải bẹ xanh ở cả 5 nghiệm thức dao động từ 49,73 đến 51,80 mg/kg sản phẩm tươi (nghiệm thức NT3 đạt 51,80 mg/kg). Mức này thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng giới hạn tối đa cho phép là $\le 600$ mg/kg quy định tại Quyết định số 99/2008/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cho người tiêu dùng.

5. Tăng trưởng và hệ số tiêu tốn thức ăn của cá tra trong hệ thống được ghi nhận ra sao?

Sau 90 ngày nuôi thực nghiệm, cá tra đạt khối lượng trung bình 214,23 g/con (tăng từ mức 68 g/con ban đầu), chiều dài thân đạt 298,4 mm, chiều rộng đạt 57,42 mm, tỷ lệ sống đạt 91,7% (156/170 con). Hệ số chuyển đổi thức ăn FCR đạt 2,20 (cần 2,20 kg thức ăn viên để tăng 1 kg thể trọng cá).

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Ngọc Diễm đã chứng minh thực nghiệm thành công khả năng ứng dụng hệ thống Aquaponics tuần hoàn khép kín để xử lý nước thải nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) thông qua canh tác cải bẹ xanh (Brassica juncea L.). Sau 28 ngày, hệ thống đạt hiệu suất xử lý $BOD_5$ là 46,88%, COD là 34,12% và TSS là 72,22%, đưa toàn bộ các chỉ tiêu chất lượng nước đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Đồng thời, nghiên cứu xác định công thức giá thể tối ưu gồm 50% mụn xơ dừa kết hợp 50% than sinh học trấu giúp cây sinh trưởng tốt nhất và cho sản phẩm rau ăn lá đạt chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm với hàm lượng nitrat thấp. Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu kỹ thuật thực chứng giá trị cho việc phát triển các mô hình nông nghiệp sinh thái tuần hoàn bền vững.