Chu trình nitơ trong bể cá là chuỗi biến đổi chất thải: cá và thức ăn thừa tạo ra amoniac rất độc, vi khuẩn biến amoniac thành nitrit cũng độc, rồi nhóm vi khuẩn khác biến nitrit thành nitrat ít độc hơn nhiều, được cây hút hoặc bị loại khi thay nước. Bể mới hay chết cá vì các nhóm vi khuẩn này chưa kịp mọc đủ; quá trình "chạy bể" để chúng định cư thường mất khoảng 4–6 tuần tuỳ điều kiện. Hiểu chu trình này là hiểu vì sao bể cá không chỉ là một hộp nước mà là một hệ sinh thái.
Nitơ đi đâu trong một bể cá
Mọi sinh vật cần nitơ để làm protein. Cá lấy nitơ từ thức ăn, dùng một phần, phần dư thải ra chủ yếu qua mang dưới dạng amoniac. Thức ăn thừa, lá cây thối, xác ốc cũng bị vi khuẩn phân huỷ và giải phóng amoniac. Ngoài tự nhiên, lượng nước rất lớn pha loãng chất này và vô số vi sinh vật xử lý nó ngay. Trong một bể vài chục lít, amoniac tích lại rất nhanh.
| Chất | Từ đâu ra | Mức độc với cá | Đi đâu tiếp |
|---|---|---|---|
| Amoniac (NH₃) / amoni (NH₄⁺) | Cá thải qua mang, thức ăn thừa và xác phân huỷ | Rất độc, nhất là dạng NH₃ khi nước kiềm và ấm | Vi khuẩn oxy hoá amoniac biến thành nitrit; cây hút một phần |
| Nitrit (NO₂⁻) | Bước oxy hoá thứ nhất | Độc, cản máu cá mang oxy | Vi khuẩn oxy hoá nitrit biến thành nitrat |
| Nitrat (NO₃⁻) | Bước oxy hoá thứ hai | Ít độc hơn nhiều, nhưng tích nhiều vẫn hại và nuôi tảo | Cây hút, thay nước loại bỏ, một phần bị khử thành khí N₂ ở chỗ thiếu oxy |
Ai làm việc: những vi khuẩn không ai thấy
Quá trình biến amoniac thành nitrat gọi là nitrat hoá. Sách giáo khoa lâu nay ghi hai cái tên: Nitrosomonas làm bước amoniac sang nitrit, và Nitrobacter làm bước nitrit sang nitrat. Đây là cách chia đúng về nguyên lý, nhưng về chi tiết loài thì đã cũ. Các nghiên cứu bằng DNA từ thập niên 1990 trở đi cho thấy trong bể cá và bộ lọc nước, nhóm Nitrospira thường quan trọng hơn Nitrobacter. Năm 2015, hai nhóm nghiên cứu ở châu Âu còn công bố có những dòng Nitrospira làm trọn cả hai bước một mình. Các vi khuẩn cổ (archaea) oxy hoá amoniac cũng góp phần. Vì vậy, viết đúng nhất là: Nitrosomonas, Nitrospira và các nhóm khác.
Những vi sinh vật này sống chủ yếu bám trên bề mặt: bông lọc, sỏi nền, mặt kính, rễ cây. Chúng rất ít trôi tự do trong nước. Điều đó giải thích một lỗi kinh điển: thay hết nước và cọ rửa sạch bông lọc bằng nước máy có clo là giết cả "nhà máy xử lý" của bể.
Vì sao bể mới hay chết cá
Người nuôi bể gọi hiện tượng này là hội chứng bể mới. Bể vừa dựng, nước trong veo, cá được thả vào ngay. Vài ngày đầu cá có vẻ khoẻ. Rồi amoniac tăng dần vì chưa đủ vi khuẩn xử lý. Khi nhóm oxy hoá amoniac mọc lên, amoniac giảm nhưng nitrit lại tăng vọt, vì nhóm xử lý nitrit mọc chậm hơn. Cá thở gấp, nổi đầu, bỏ ăn, rồi chết, thường trong hai tuần đầu.
Nếu đo nước mỗi ngày trong một bể mới, sẽ thấy ba đường cong nối tiếp: amoniac lên rồi xuống, nitrit lên sau và xuống sau, nitrat tăng dần rồi giữ. Khi amoniac và nitrit cùng về gần không mà nitrat có mặt, bể đã "chạy xong".
Chạy bể đúng cách
Chạy bể không cá
Cách được nhiều người nuôi bể khuyên dùng hiện nay là chạy bể khi chưa có cá. Người ta cho vào bể một nguồn amoniac nhỏ (một ít thức ăn cá để phân huỷ, hoặc dung dịch amoniac tinh khiết bán cho người nuôi bể), bật lọc, rồi đo nước mỗi vài ngày. Không có cá nên không con nào phải chịu nước độc trong lúc chờ vi khuẩn.
Rút ngắn thời gian
- Lấy một ít bông lọc hoặc sỏi từ một bể đã chạy ổn định, khoẻ mạnh, đặt vào bể mới để mang sẵn vi khuẩn.
- Trồng nhiều cây thuỷ sinh ngay từ đầu: cây hút amoniac trực tiếp, đỡ một phần gánh nặng.
- Giữ nhiệt độ phòng ổn định, nước có oxy.
Các chế phẩm vi sinh đóng chai có thể giúp, nhưng hiệu quả khác nhau tuỳ sản phẩm. Que thử hay bộ test nước là công cụ quan trọng hơn mọi lời quảng cáo.
Thả cá dần dần
Ngay cả khi bể đã chạy xong, lượng vi khuẩn chỉ đủ cho lượng chất thải nó quen xử lý. Thả quá nhiều cá cùng lúc lại đẩy amoniac lên. Thả từng ít một, cách nhau vài tuần, cho cá ăn vừa đủ, là cách để quần thể vi khuẩn lớn theo.
Độ pH và nhiệt độ làm amoniac độc hơn
Amoniac trong nước tồn tại ở hai dạng: NH₃ không mang điện, rất độc vì đi xuyên qua mang cá dễ dàng, và NH₄⁺ ít độc hơn. Tỉ lệ giữa hai dạng phụ thuộc vào pH và nhiệt độ. Nước càng kiềm, càng ấm, phần NH₃ càng lớn. Vì vậy cùng một con số "amoniac tổng" trên bộ test, bể nước cứng kiềm nguy hiểm hơn bể nước hơi chua. Đây là một ví dụ nhỏ của nguyên lý chung trong sinh thái học: tác động của một chất phụ thuộc vào các nhân tố môi trường đi kèm.
Nitrat dồn lại và phần còn lại của vòng
Ở ngoài tự nhiên, chu trình nitơ khép kín nhờ vi khuẩn phản nitrat hoá ở bùn đáy thiếu oxy, biến nitrat thành khí nitơ bay vào không khí, và nhờ vi khuẩn cố định đạm lấy nitơ từ không khí trở lại. Trong bể cá, phần khử nitrat thường rất yếu. Nitrat cứ thế tích lại, nuôi tảo và làm cá yếu dần. Ba cách đưa nitrat ra khỏi bể:
- Thay nước định kỳ một phần (thường 10–30% mỗi tuần hoặc hai tuần, tuỳ bể), bằng nước đã khử clo.
- Trồng nhiều cây mọc nhanh: cây dùng nitrat làm protein.
- Không cho ăn thừa: ít đầu vào thì ít đầu ra.
Góc nhìn hôm nay: bể cá như một bài sinh học sống
Chu trình nitơ trong bể là phiên bản thu nhỏ của chu trình nitơ trên Trái Đất mà SGK Sinh học 12 mô tả: nitơ đi từ sinh vật này sang sinh vật khác, qua tay vi khuẩn ở từng bước. Một bộ test nước và một cuốn sổ ghi kết quả mỗi ngày trong bốn tuần đầu là bài thực hành tuyệt vời cho học sinh.
Một điều nữa mà người nuôi bể cần nhớ: không thả cá, ốc, tôm, cây thuỷ sinh từ bể ra ao, hồ, sông, kể cả với ý "phóng sinh". Phần lớn sinh vật bể cảnh là loài ngoại lai, có thể trở thành loài xâm hại hoặc mang bệnh cho loài bản địa. Không nuôi nữa thì trả lại cửa hàng hoặc tặng người nuôi bể khác.
Câu hỏi thường gặp
Chu trình nitơ trong bể cá là gì?
Là chuỗi biến đổi amoniac từ chất thải của cá thành nitrit rồi thành nitrat nhờ vi khuẩn sống trong lọc và nền. Nitrat sau đó được cây hút hoặc loại bỏ khi thay nước. Chu trình này giữ cho nước không trở nên độc.
Chạy bể mất bao lâu?
Thường khoảng 4–6 tuần, tuỳ nhiệt độ, nguồn amoniac và việc có mang vi khuẩn từ bể cũ sang hay không. Bể chạy xong khi amoniac và nitrit đo được về gần không, còn nitrat có mặt.
Vì sao bể mới thả cá hay bị chết?
Vì vi khuẩn xử lý chất thải chưa kịp mọc đủ, amoniac và nitrit tích lại vượt mức cá chịu được. Hiện tượng này gọi là hội chứng bể mới. Chạy bể trước và thả cá từ từ giúp tránh được.
Vi khuẩn nitrat hoá sống ở đâu trong bể?
Chủ yếu bám trên bề mặt như bông lọc, sỏi nền, mặt kính và rễ cây, rất ít trôi trong nước. Vì vậy không nên rửa bông lọc bằng nước máy có clo hay thay toàn bộ nước một lần.
Nitrat có độc với cá không?
Nitrat ít độc hơn amoniac và nitrit rất nhiều, nhưng tích lâu ở mức cao vẫn làm cá yếu và nuôi tảo. Thay nước định kỳ và trồng cây mọc nhanh giúp giữ nitrat ở mức thấp.
