Chu trình hóa bể cá (Cycling an Aquarium)

Ảnh: Giấc mơ – một bể trưng bày tuyệt đẹp đầy cây khỏe và cá khỏe © Filipe Oliveira

Mark G N Ferguson phân tích một quá trình thiết yếu.

Nguồn amoniac
Nguồn vi khuẩn
Cách chạy chu trình
Phần khoa học

Giới thiệu

Mọi sinh vật sống đều bài tiết, và ở cá chất thải này chủ yếu ở dạng amoniac, được thải liên tục qua mang. Ngoài ra còn có chất thải rắn dễ thấy hơn. Không như ngoài tự nhiên, nơi dòng nước cuốn amoniac ra khỏi khu vực quanh con cá, bể cá là môi trường kín nên amoniac không có nơi nào để đi. Điều này gây ra vấn đề cho người chơi cá vì amoniac độc đối với cá.

May mắn là có một loại vi khuẩn tự nhiên, Nitrosomonas sp., sẽ chuyển amoniac này thành nitrit trong chu trình nitơ. Nitrit cũng độc, nhưng một loại vi khuẩn thứ hai, Nitrospira sp., sau đó chuyển nó thành nitrat, chất có thể loại bỏ bằng cách thay nước định kỳ.

Ảnh: Hiểu chu trình nitơ là điều quan trọng khi thiết lập bể cá. © Ilmari Karonen

Tuy nhiên, trong bể mới những vi khuẩn này chưa có, nên bất kỳ con cá nào cũng sẽ phải tiếp xúc với amoniac và nitrit ở nồng độ cao cho đến khi các quần thể vi khuẩn hình thành và sinh sôi đủ để xử lý lượng chất thải được tạo ra. Quá trình này được gọi là "chu trình" (cycle).

Vì vậy, rõ ràng chúng ta muốn tránh để cá bị tổn hại do amoniac hoặc nitrit. Nhưng nếu không có amoniac thì các quần thể vi khuẩn cần để xử lý amoniac do cá thải ra không thể hình thành. Làm thế nào để giải quyết thế tiến thoái lưỡng nan (Catch 22) này?

1. Nguồn amoniac

Trái với những gì một số cửa hàng vẫn nói, để bể đứng yên một hai tuần không phải là chạy chu trình, vì không có nguồn amoniac nào để nuôi vi khuẩn. Tuy nhiên có những cách khác để đưa amoniac vào bể và gây dựng các quần thể vi khuẩn trước khi thả bất kỳ con cá nào.

Ảnh: Nếu dùng amoniac dạng lỏng, hãy bảo đảm nó không có phụ gia.

Có thể mua amoniac dùng để tẩy rửa gia dụng ở hiệu thuốc hoặc cửa hàng vật liệu xây dựng. Hãy bảo đảm đó là amoniac nguyên chất, không chứa phụ gia như chất tạo bọt, và cẩn thận khi sử dụng. Sau đó có thể dùng ống nhỏ giọt cho một lượng nhỏ vào bể mỗi ngày để nuôi vi khuẩn.
Tôm sống chưa nấu hoặc thức ăn cá đang phân hủy sẽ tạo ra amoniac. Dù cách này kém chính xác hơn so với việc đo lượng amoniac cho vào, vi khuẩn chỉ cần có amoniac chứ không quan tâm nguồn từ đâu.
Con người đều tạo ra amoniac dưới dạng nước tiểu và trước đây nó đã được dùng để chạy chu trình cho bể cá (bằng chứng cho thấy vi khuẩn không kén nguồn!).
Cây thủy sinh hấp thụ amoniac và nitrit từ nước, vì vậy nếu trồng dày các loại cây mọc nhanh thì có thể thả cá rất ít rồi tăng dần số lượng, dựa vào cây xử lý amoniac và nitrit ban đầu trước khi các quần thể vi khuẩn phát triển đủ. Cách này chỉ hiệu quả trong một số điều kiện nhất định, vì vậy hãy hỏi trên diễn đàn để biết thêm chi tiết nếu bạn cân nhắc phương án này.
Một số người vẫn đề xuất chạy chu trình bằng cá, tức là thả vài con trước rồi tăng dần số lượng theo thời gian. Cách này vừa phi đạo đức, vì khiến những con cá tiên phong phải tiếp xúc với amoniac và nitrit ở mức cao, vừa vất vả, vì cần thay nước thường xuyên (thậm chí hằng ngày) trong nhiều tuần để giữ nồng độ ở mức chấp nhận được.

2. Nguồn vi khuẩn

Cả Nitrosomonas sp. và Nitrospira sp. đều có sẵn trong tự nhiên và rồi sẽ tự xâm nhập vào bể. Tuy nhiên có những cách để đẩy nhanh quá trình.

Nếu bạn quen ai đó có bể cá, hãy xin nước vắt từ vật liệu lọc của họ (càng bẩn càng tốt). Nước này chứa một phần vi khuẩn cần thiết, giúp chu trình được thúc đẩy ngay lập tức. Chỉ cần bảo đảm trước hết bể của họ không có bệnh.

Ảnh: Vi khuẩn Nitrosomonas đóng vai trò quan trọng trong quá trình chạy chu trình bể cá. © Yuichi Suwa

Một miếng nhỏ vật liệu lọc của họ cũng hiệu quả không kém, nhưng đừng lấy quá nhiều vì sẽ gây ra mini-cycle (chu trình thu nhỏ) trong bể của họ. Mini-cycle là khi lượng vi khuẩn còn lại không đủ cho lượng chất thải của số cá hiện có và vi khuẩn cần thời gian để sinh sôi trở lại đủ khả năng xử lý.
Hoặc bạn có thể xin nước vắt hoặc vật liệu lọc từ cửa hàng cá gần nhà. Tuy nhiên không phải cửa hàng nào cũng làm vậy.
Một nhúm đất từ khu vườn hữu cơ có chứa đúng loại vi khuẩn cần thiết, nhưng phải là đất hữu cơ để tránh đưa thuốc trừ sâu tồn dư vào bể.
Nên tránh hầu hết các sản phẩm "vi khuẩn đóng chai" vì rất ít loại chứa đúng vi khuẩn Nitrospira sp. Cũng có nghi vấn về việc vi khuẩn sống làm sao có thể tồn tại hàng tuần hay thậm chí hàng tháng mà không có oxy hay nguồn thức ăn.

Vi khuẩn sẽ bám vào mọi bề mặt trong bể, nhưng ưu tiên vật liệu lọc vì dòng nước chảy qua cung cấp liên tục cả amoniac/nitrit lẫn oxy. Cuối cùng, kích thước các quần thể vi khuẩn bị giới hạn bởi lượng sẵn có của những thứ này, nhưng các giới hạn khác về mật độ nuôi sẽ hạn chế số cá có thể nuôi trước khi chạm đến ngưỡng đó.

3. Cách chạy chu trình

Bài viết này tập trung vào chu trình không dùng cá vì dùng cá gây hại cho sức khỏe của chúng. Nếu chẳng may bạn đã mua cá cho bể hoàn toàn mới, hãy hỏi trên diễn đàn và chúng tôi sẽ giúp bạn đưa chúng vượt qua quá trình này nếu bạn không thể trả lại cửa hàng.

Bạn cần mua hai thứ: một chai amoniac nguyên chất và bộ thử nước cho amoniac, nitrit, nitrat và pH. Bộ thử dạng lỏng vừa chính xác hơn vừa dùng được lâu hơn que thử, và nhìn chung bộ trọn gói gồm tất cả các phép thử cần thiết rẻ hơn mua lẻ từng loại.

Bước tiếp theo là thiết lập bể và nâng nhiệt độ nước lên 27°C (80°F). Nhớ khử clo cho nước trước, vì nước máy chứa clo hoặc cloramin để diệt vi khuẩn, trong khi mục đích của chu trình là nuôi vi khuẩn. Trong suốt chu trình, hãy để bộ lọc chạy với cửa ra làm gợn mặt nước, vì điều này giúp các quần thể vi khuẩn phát triển nhờ tăng lượng oxy trong nước.

Lý tưởng nhất là chọn một khung giờ mà bạn có thể kiểm tra mỗi ngày, vì điều quan trọng là phải cách nhau đúng 24 giờ giữa các lần kiểm tra. Cho amoniac vào bể một cách cẩn thận để đạt mức 5 ppm. Amoniac quá cao sẽ giết vi khuẩn, còn quá thấp sẽ làm chậm chu trình.

Ảnh: Dù một số người có nói gì đi nữa, không nên thả cá sống vào cho đến khi bể đã hoàn tất chu trình. © Ricardo Kobe

Xác định đúng lượng amoniac cần cho vào có thể khó, nhưng có thể dùng phép tính sau làm điểm khởi đầu.

Với bể 100 L và dung dịch amoniac 10%, liều đúng là 5 ml.
Tăng/giảm liều cho bể lớn hơn/nhỏ hơn, ví dụ bể 150 L cần 7,5 ml [(150 L / 100 L) x 5 ml].
Tăng/giảm liều cho dung dịch amoniac yếu hơn/mạnh hơn, ví dụ dung dịch 9% cần 5,56 ml [(10% / 9%) x 5 ml].
Vậy bể 150 L với dung dịch 9% cần 8,33 ml [(150 L / 100 L) x (10 % / 9 %) x 5 ml] và bể 70 L với dung dịch 11% cần 3,18 ml [(70 L / 100 L) x (10 % / 11 %) x 5 ml].

Tốt nhất lần đầu nên cho ít hơn lượng tính được một chút. Ghi lại lượng đã cho vào, chờ năm phút để amoniac lưu thông rồi kiểm tra chỉ số. Nếu thấp hơn 5 ppm thì có thể tăng thêm dựa trên lượng bạn đã cho lần đầu.

Có những công cụ tính trên internet sẽ tính lượng amoniac cần cho nếu bạn không muốn tự tính.

Mỗi ngày vào cùng một giờ, bạn cần kiểm tra chỉ số amoniac rồi chỉ cho thêm vừa đủ để đưa nó trở lại 5 ppm, chứ không phải cộng thêm 5 ppm nữa. Trong vài ngày đầu bạn có thể không thấy thay đổi gì, nhất là nếu lúc đầu bạn không có nguồn vi khuẩn. Khi amoniac bắt đầu giảm giữa các lần đo, bạn có thể kiểm tra nitrit.

Khi nitrit bắt đầu tăng mạnh thì không cần bổ sung amoniac lên 5 ppm mỗi ngày nữa. Thay vào đó hãy nhắm đến mức 2-3 ppm vì điều này giúp đẩy nhanh sự phát triển của các quần thể Nitrospira sp. Nitrospira sp. sinh sôi chậm hơn nhiều so với Nitrosomonas sp. và bạn sẽ thấy nitrit duy trì ở mức cao lâu hơn nhiều so với amoniac. Tuy nhiên, một khi nó bắt đầu giảm thì giảm rất nhanh.

Ảnh: Mô hình điển hình của biến động amoniac, nitrit và nitrat trong bể mới chạy chu trình bằng phương pháp "không dùng cá" © Seriously Fish

Nên kiểm tra pH vài ngày một lần vì vi khuẩn sẽ ngủ đông nếu pH giảm quá thấp. Biết được pH đang giảm sẽ giúp bạn ngăn điều đó xảy ra. Hãy kiểm tra KH của bể trước vì nó có khả năng rất thấp.

Tránh các sản phẩm "pH Up" và dùng bột nở (baking soda, bicarbonate of soda; có ở khu đồ làm bánh trong siêu thị) để tăng cả pH lẫn KH. Cũng có những công cụ tính trên internet cho biết lượng chính xác. Vi khuẩn hoạt động tốt nhất ở pH 7,8 nhưng không cần nhắm đến mức này, bất kỳ giá trị nào trên 6,5 đều ổn.

Câu hỏi không thể tránh khỏi là toàn bộ quá trình này mất bao lâu. Không có câu trả lời rõ ràng vì mỗi bể chạy chu trình với tốc độ riêng, nhưng nhìn chung từ bốn đến sáu tuần là bình thường. Có thể nhanh hơn, nhất là nếu có thêm nguồn vi khuẩn ngay từ đầu, nhưng cũng có trường hợp chu trình kéo dài đến tám tuần.

Đây là thời điểm lý tưởng để lên kế hoạch cho đàn cá sau này, vì vậy hãy ghé cửa hàng cá gần nhà xem họ có gì, ghi lại những loài bạn thích rồi tìm hiểu về các loài đó trong Knowledge Base. Hãy hỏi trên diễn đàn về những loài cá bạn đang cân nhắc, chúng tôi có thể tư vấn về độ phù hợp và chia sẻ kinh nghiệm với bạn.

Chu trình hoàn tất khi cả amoniac và nitrit đều về 0 trong hơn vài ngày liên tiếp. Lúc này bạn có thể kiểm tra nitrat, mức sẽ rất cao. Tiếp tục bổ sung amoniac lên 2 ppm sau lần kiểm tra hằng ngày cho đến khi bạn sẵn sàng mua cá. Khi đó hãy thay một lượng nước rất lớn (80-90%) để loại bỏ lượng nitrat dư, và nhớ khử clo cho nước mới trước khi cho vào. Không được cho thêm amoniac khi đã có cá.

Lúc này bể đã có các quần thể đủ lớn của đúng loại vi khuẩn để nuôi cá và bạn có thể thả đủ số lượng ngay lập tức. Hãy nhớ rằng mọi mật độ nuôi đều nên dựa trên kích thước trưởng thành sau này, và không có quy tắc cứng nhắc nào về mật độ thả (ví dụ 25 mm cá trên mỗi gallon) do yêu cầu của mỗi loài khác nhau (điều kiện nước, tính xã hội, tính lãnh thổ, săn mồi, mức độ hoạt động, v.v.), những điều này được nêu trong Knowledge Base.

4. Phần khoa học

Trong giới chơi cá có câu nói cũ rằng chúng ta không nuôi cá, chúng ta nuôi nước. Vậy điều đó có nghĩa là gì?

Nói đơn giản, nghĩa là chúng ta thường xuyên kiểm tra nước để theo dõi nồng độ các chất khác nhau, nhờ đó phát hiện mọi vấn đề từ sớm, trước khi chúng ảnh hưởng đến sức khỏe của cá. Nước sạch đối với cá cũng như không khí trong lành đối với chúng ta.

Các chất chính cần theo dõi là:

Amoniac (NH3)/Amoni (NH4) – bộ thử không phân biệt được hai chất này, nhưng theo nguyên tắc chung, trong bể có pH trên 7,0 sẽ có nhiều amoniac hơn, còn nếu pH dưới 7,0 thì sẽ có nhiều amoni hơn. Amoniac nguy hiểm với cá hơn amoni, nhưng vì bộ thử không phân biệt nên phải tránh các chỉ số cao (tức là >0,5 ppm). Khi có ở lượng lớn, da, vây, mắt và/hoặc mang có thể bị tổn thương khá nhanh, hiện tượng này được gọi là "bỏng amoniac" (ammonia burn). Cả hai đều độc hơn ở pH thấp hơn và nhiệt độ thấp hơn. Cả amoniac và amoni đều là sản phẩm cuối của quá trình trao đổi chất tự nhiên của cá nên không thể ngăn chặn, và cũng phát sinh từ chất hữu cơ phân hủy như phân, sinh vật nuôi chết hoặc cây.
Nitrit (NO2) – chất này cũng có hại cho cá. Cá hấp thụ nitrit từ nước và nó kết hợp với hemoglobin trong máu để tạo thành methemoglobin. Điều này khiến máu cá kém khả năng vận chuyển oxy và cũng gây chết ở mức cao. Nitrit sinh ra khi amoniac/amoni có trong nước bị vi khuẩn Nitrosomonas sp. tiêu thụ.
Nitrat (NO3) – đây là giai đoạn cuối của quá trình chu trình và được tạo ra khi vi khuẩn Nitrospira sp. tiêu thụ nitrit. Nó chỉ có hại cho cá ở nồng độ rất cao (200 ppm trở lên) nhưng thay nước định kỳ sẽ giúp mức này không bao giờ cao đến mức đáng lo. Không cần kiểm tra nitrat trong quá trình chu trình không dùng cá vì nó sẽ được loại bỏ khi thay nước lớn lúc hoàn tất, và chỉ số có thể bị nhiễu bởi mức nitrit cao. Mức bình thường trong bể đã ổn định không nên cao hơn nước máy quá 20 ppm, và nếu cao hơn thì bạn cần tăng cả lượng nước lẫn tần suất thay nước định kỳ. Cây thủy sinh tiêu thụ nitrat và giúp giữ chỉ số thấp.
pH, độ cứng carbonat (KH) – hai thông số này cần được xem xét cùng nhau vì chúng liên quan. pH của bể ít quan trọng với cá hơn là với vi khuẩn, vì chúng ngủ đông nếu pH xuống dưới 5,5, lúc đó amoniac và nitrit sẽ bắt đầu tích tụ. Trừ khi bạn sống ở vùng nước cứng, bạn sẽ thấy pH giảm dần theo thời gian. Đó là vì quá trình chuyển amoniac thành nitrit tạo ra ion hydro tự do làm giảm pH. Miễn là có đủ carbonat thì nó sẽ phản ứng với ion hydro tự do tạo thành CO2 và nước, làm giảm đáng kể mức sụt pH. Vì vậy cần theo dõi độ cứng carbonat để bảo đảm có đủ carbonat đệm cho các ion hydro tự do.

Ảnh: Khi bể đã chạy xong chu trình thì có thể thả sinh vật nuôi, nhưng bạn vẫn nên tiếp tục kiểm tra nước thường xuyên © Ryan O'Donnel

Độ cứng tổng (GH) – GH ổn định rất quan trọng với cá vì thay đổi GH sẽ làm thay đổi cân bằng thẩm thấu, khiến khoáng chất rời khỏi cá hoặc được cá hấp thụ, tùy theo hàm lượng trong nước thấp hơn hay cao hơn so với cơ thể cá. Vì vậy mọi thay đổi nên thực hiện từ từ, vì thay đổi GH lớn sẽ gây sốc thẩm thấu có thể gây chết do cá không kịp thích nghi với điều kiện mới. Điều này đặc biệt quan trọng khi thay nước cho bể bị bỏ bê, nên thực hiện nhiều lần thay nhỏ thay vì một lần lớn. Cũng nhớ rằng bể bị bỏ bê thường có pH thấp khiến vi khuẩn ngủ đông, và amoni có thể tích tụ do đó. Một lần thay nước lớn như vậy sẽ làm pH tăng và qua đó chuyển amoni thành amoniac độc hơn – một lý do nữa để nên thay nhiều lần nhỏ.