Sử Dụng EDTA Trong Nuôi Trồng Thủy Sản

SỬ DỤNG EDTA TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
1. Đặc tính của EDTA và những ứng dụng trong đời sống
EDTA là từ viết tắt của EthyleneDiamineTetraacetic Acid. Đây là một axít hữu cơ mạnh (hơn 1.000 lần so với axít acetic) (EPA, 2004), được tổng hợp vào năm 1935 bởi nhà bác học F. Munz (Oviedo và Rodriguez, 2003). EDTA và các muối của nó thường ở dạng tinh thể màu trắng hoặc bột, không bay hơi và có độ tan cao trong nước. EDTA được tổng hợp từ ethylenediamine (C2H4(NH2)2), formol (HCHO) và gốc cyanide (HCN hoặc NaCN) (Sinax, 2011). Trong cấu trúc của EDTA có 2 nhóm amin (NH2) và 4 gốc carboxyl (COOH). Sản phẩm thương mại đầu tiên được sản xuất vào năm 1948 và bắt đầu sử dụng trong công nghiệp vì đây là một hợp chất giá rẻ, nhu cầu sử dụng toàn cầu hàng năm khoảng 100.000 tấn (Sinax, 2011). Các sản phẩm thương mại thường ở dạng muối như là CaNa2EDTA, Na2EDTA, Na4EDTA, NaFeEDTA…(EPA, 2004).

EDTA được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rữa 33%, xử lý nước 18%, công nghiệp giấy 13% (được sử dụng để phòng những ảnh hưởng của các ion Fe2+, Cu2+, Mg2+ trong quá trình tẩy trắng) và các ngành công nghiệp khác (Oviedo và Rodriguez, 2003). Trong nuôi trồng thủy sản thì được sử dụng để xử lý kim loại nặng và làm giảm độ cứng của nước trong ương giống hoặc nuôi tôm thịt. Đặc tính của EDTA là tạo phức với các kim loại ở tỉ lệ 1:1. Khả năng tạo phức với kim loại phụ thuộc vào pH của nước, chẳng hạn như Ca2+ và Mg2+ yêu cầu pH khoảng 10 (Sinax, 2011). Mặt khác, sự tạo phức với các kim loại còn phụ thuộc vào hằng số hình thành phức, hằng số càng cao thì khả năng tạo phức càng cao. Đối với chì (Pb) hằng số K=1018, nhưng đối với Ca2+, K~108. Do đó, theo Sinax (2011) trong môi trường nước, mặc dù có nhiều Ca2+, nhưng Pb2+ sẽ cạnh tranh với Ca2+.

EDTA di chuyển vào trong đất và tạo phức với các kim loại vết cũng như là các kim loại kiềm thổ (Na+, K+, Ca2+…), từ đó làm tăng độ hòa tan của kim loại. Đặc biệt là trong đất phèn, EDTA sẽ tạo phức kẹp (chelate) Fe-EDTA từ đó làm giảm quá trình hoạt động của Fe3+. Trong môi trường kiềm, EDTA lại tạo phức chủ yếu với Ca2+ và Mg2+ tạo thành CaMg-EDTA (EPA, 2004) làm giảm độ cứng của nước. Một khía cạnh khác là trong phân tử EDTA có 10% là nitơ, vì vậy khi sử dụng EDTA có thể góp phần cung cấp thêm nitơ cho môi trường kích thích tảo phát triển. Mặt khác, theo Sillanpaa (1997) trong nước Ca3(PO4)2 và FePO4 thường là những dạng không hòa tan làm mất đi lượng lớn PO43- trong nước làm hạn chế sự phát triển của tảo, từ đó làm môi trường khó gây màu nước. Khi sử dụng EDTA sẽ tạo phức với Ca, Fe từ đó phóng thích PO43- vào trong nước ở dạng hòa tan, từ đó kích thích tảo phát triển (Oviedo và Rodriguez, 2003).

2. Ảnh hưởng của EDTA đối với môi trường và thủy sinh vật
EDTA tạo phức với kim loại, mức độ ổn đinh của phức sẽ tùy thuộc vào từng kim loại khác nhau. Các muối của EDTA tan trong nước, một số ít sẽ hấp thụ vào lớp bùn đáy ao, không bay hơi và khả năng phân hủy sinh học chậm (EPA, 2003). Sự phân hủy sinh học của EDTA trong môi trường phụ thuộc vào loại đất, nhiệt độ, pH, vật chất hữu cơ và thành phần vi sinh vật (EPA, 2004). Hiện nay, chưa có báo cáo về ảnh hưởng của EDTA lên sức khỏe con người. Tuy nhiên, EDTA được chứng minh là có ảnh hưởng lên sự ức chế sự tổng hợp ADN (Heindorff et al., 1983, trích bởi EPA, 2004) và khi vào cơ thể, EDTA tồn tại trong thận 95%, và 5% còn lại trong túi mật. (EPA, 2004). CaNa2EDTA được cho phép sử dụng trong bảo quản thực phẩm ở các nước Châu Âu và Mỹ ở giới hạn cho phép từ 25-800 ppm (EPA, 2004). WHO qui định về giới hạn hấp thụ tối đa là 2,5 mg/kg. Điều này có nghĩa là đây là giới hạn để theo dõi hàm lượng EDTA trong nước uống.

EDTA và muối của nó thường không gây độc cho động vật trên cạn (EPA, 2004). Hàm lượng EDTA tìm thấy trong nước mặt tự nhiên ở nồng độ rất thấp (0-1,0 ppm) và không ảnh hưởng cho động vật thủy sinh (EAC, 2012). Tuy nhiên, khi sử dụng nhiều có thể thúc đẩy quá trình phát tán ô nhiễm kim loại. Do đó, Hoa Kỳ khuyến cáo không nên sử dụng EDTA pha chế với chất tẩy rửa, xà phòng (Bedsworth và Sedlak, 2000). Tảo và động vật không xương sống nhạy cảm với EDTA nhiều nhất vì chúng ảnh hưởng lên sự phân chia tế bào, sắc tố quang hợp chlorophyll-a (Dufkova (1984) (trích bởi Oviedo và Rodriguez (2003)). Tuy nhiên, một điều thú vị là trong môi trường có hàm lượng dinh dưỡng bằng với lượng EDTA thì EDTA không thể hiện tính độc (Oviedo và Rodriguez, 2003). Zhao et al. (2011) cảnh báo các phức với kim loại có tính tự phân hủy sinh học chậm trong nước nhưng lại tan nhanh trong đất, điều này có thể dẫn đến sự tích lũy kim loại và tồn tại lâu trong đất.

Nghiên cứu của Licop (1988) trên ấu trùng tôm sú Penaeus monodon cho thấy khi bổ sung Na-EDTA ở nồng độ 5,0 và 10 ppm và trong nước ương vào ngày thứ 1, 4 và 7 có tác dụng nâng cao tỉ lệ sống của ấu trùng. Với cường độ sử dụng hàng ngày ở hàm lượng 10 ppm cho tỉ lệ sống tốt nhất.

LC50 96 giờ của EDTA trên cá là 430 ppm, LC50 48 giờ Daphnia là 100 ppm, EC trên tảo lam là 3 ppm. Nồng độ gây độc mãn tính trên cá là 10 ppm, Daphnia là 23 và tảo là 0,88 ppm (EPA, 2004). Hiện nay các nghiên cứu về LC50 của EDTA trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus), tôm sú (P. monodon) và tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) chưa được nghiên cứu.

Khi thí nghiệm Cd trên cá Hồi (Salmo gairdnen), Part và Wikmark (1984) cho rằng Cd2+ di chuyển trực tiếp vào trong mang và cao gấp 1.000 lần so với phức Cd-EDTA. Như vậy, EDTA có tác dụng rất tốt khi làm giảm ảnh hưởng của kim loại năng lên thủy sinh vật.

Trong xử lý nước thải, nghiên cứu của Mayenkar và Lagvankar (1983) cho thấy EDTA có khả năng loại bỏ Niken (Ni) hơn 60%, đồng (Cu) là 100% và đối với sắt (Fe) khoảng 85%. pH thích hợp dao động từ 7,5-9,5.

EDTA cũng có tác động lên vi khuẩn gram âm vì có khả năng phá vở màng tế bào thông qua xâm nhập và làm mất nhóm acetyl (COCH3), từ đó làm giảm thiểu lượng Ca và Mg trong tế bào và làm mất chức năng của vách lipopolysarcharide (Oviedo và Rodriguez, 2003).

3. Phương pháp sử dụng
EDTA có thể được sử dụng trong xử lý nước cấp trong sản xuất giống cũng như như là nuôi tôm thịt. Đối với xử lý nước trong trại giống, liều thường áp dụng từ 5-10 ppm. Trong khi xử lý nước trong nuôi tôm thịt, đối với những ao nuôi trong vùng có độ mặn thấp và đất nhiễm phèn. Khi cấp nước vào ao khoảng 0,8-1 m, nếu độ kiềm thấp, nước có màu vàng nhạt, có thể sử dụng EDTA ở liều 2-5 kg/1.000 m2 để xử lý trước khi bón vôi để nâng độ kiềm trong ao. Tùy theo tình huống cụ thể mà người nuôi có thể tư vấn thêm cán bộ kỹ thuật. Trong quá trình nuôi có thể sử dụng EDTA với liều thấp hơn 0,5-1 ppm. Trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm phối chế có chứa thành phần EDTA, người nuôi có thể chọn lựa và sử dụng theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.