Bài giảng Quản lý chất lượng nước trong nuôi trong thủy sản - Trường Cao đẳng thủy sản

Nội dung text: Bài giảng Quản lý chất lượng nước trong nuôi trong thủy sản - Trường Cao đẳng thủy sản

1. BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN o0o BÀI GIẢNG Môn học: Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản Ngành: Nuôi trồng thủy sản Trình độ: Cao đẳng Năm 2016 1
2. LỜI GIỚI THIỆU Quản lý chất lượng nước trong NTTS là môn khoa học chuyên nghiên cứu thành phần hóa học của nước thiên nhiên, nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng tới thành phần hóa học và các quá trình chuyển hóa hóa học trong nước. Qua đó để phục vụ cho việc nghiên cứu tác động của nước tới vật nuôi. Môn học cũng giúp cho sinh viên nắm được các quy luật biến động của một số yếu tố môi trường và vận dụng các quy luật đó để tìm ra các phương pháp nuôi thích hợp, sinh viên cũng phân tích được nguyên nhân gây nên các đột biến trong nguồn nước làm cho vật nuôi chậm phát triển và chết hàng loạt. Sinh viên cũng được trang bị cách kiểm tra nguồn nước, biết cách xử lý ổn định một số yếu tố môi trường và quản lý tốt môi trường trong quá trình nuôi. Đây là môn cơ sở rất quan trọng, sau khi học xong học sinh có kiến thức cần thiết để tiếp tục tiếp thu kiến thức của các môn học khác như dinh dưỡng và thức ăn, kỹ thuật sản xuất giống, kỹ thuật nuôi trương phẩm, bệnh cá và nhiều môn chuyên môn khác. Mặc dù các tác giả đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn, song không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những góp ý bổ sung của bạn đọc gần xa để lần sau xuất bản được hoàn thiện hơn. Tác giả 2
3. PHẦN A – LÝ THUYẾT Chương I HOÁ THỔ NHƯỠNG 1.1. Khái niệm về đất Đất được hình thành và tiến hóa chậm hàng thế kỷ do sự phong hóa đá và sự phân hủy xác thực vật dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Một số đất được hình thành do bồi lắng phù sa sông biển hay do gió. Đất có bản chất khác cơ bản với đá là có độ phì nhiêu, tạo sản phẩm cây trồng. Đất được cấu thành từ các yếu tố khác nhau theo thời gian, có thể khái quát dưới công thức sau: Đ = f(Đg, Đh, Sv, Kh, Nc, HđN)t Trong đó: * Đg: đá gốc (loại đá hình thành nên đất bởi quá trình phong hoá theo thời gian, do đó các loại đá khác nhau về thành phần hoá học sẽ tạo ra các loại đất cũng rất khác nhau về thành phần hoá học. chúng ta có đá) * Đh: Địa hình, Các vùng khác nhau, sự hình thành đất cũng khác nhau. Qui luật vận động tự nhiên của trái đất: sự trôi dạt lục địa, động đất, núi lửa hình thành nên các vùng đất có các thành phần và tính chất không giống nhau. Vùng núi cao, đá vôi với thành phần chính là can xi và magiê, nhưng sẽ ít đi nitơ, phôt pho, ngược lại vùng thấp, ven biển, lại có sự tích tụ của các chất hữu cơ qua năm tháng, do đó hình thành nên loại đất chua, nghèo sinh vật. Chúng ta có đất đỏ Bazan, đất phèn chua mặn, đất cát trắng, đất mùn phù sa rất đặc trưng cho từng vùng với thành phần cấu thành, nên loại đất các vùng đó tương đối ổn định. * Sv: Sinh vật, bao gồm (vi sinh vật, động vật, thực vật). Động, thực vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất qua chất đào thải và xác chết, vi sinh vật làm nhiệm vụ phân huỷ các chất hữu cơ có sẵn trong đất hoặc tổng hợp ra các chất hữu cơ mới. Vi sinh vật cố định đạm sống ký sinh trên các cây họ đậu, một số bèo, tảo có khả năng đồng hoá được nitơ chuyển thành đạm có lợi cho đất. * Kh: Khí hậu, là nguyên nhên cơ bản của quá trình phong hoá đất. Sự thay đổi khớ hậu mạnh sẽ rút ngắn thời gian hình thành và biến đổi đất, trong đó, nhiệt độ và bức xạ nhiệt mặt trời, gió, độ ẩm của không khí, thúc đẩy quá trình phong hoá hình thành nên đất. Mưa, kéo theo quá trình rửa trôi sẽ làm biến đổi tính chất đất ở các vùng khác nhau. * HđN: Hoạt động của con người là ảnh hưởng gián tiếp tới thành phần đất. Con người có thể làm cho đất phì nhiêu nếu con người biết nâng niu quí trọng 3
4. đất trong quá trình khai thác đất phục vụ cho đời sống của mình, song con người cũng có thể làm cho đất bạc mầu, thoái hoá đi, nếu con người khai thác đất một cách vô cảm * t: Thời gian, tuổi của đất được tính từ khi bắt đầu phong hoá đá. + Tuổi tuyệt đối là thời gian dài đủ cho phép các quá trình xảy ra làm cho đất đạt đến một sự ổn định nào đó, được tính theo số năm + Tuổi tương đối là mức độ phát triển của đất trong những điều kiện ngoại cảnh khác nhau, chứ không tính bằng số năm, ví dụ: Đất bazan mới hình thành nhưng đã có chỗ bị đá ong hoá, chua nhiều 1.2. Thành phần đất 1.2.1. Thành phần chất rắn Thành phần chính của đất là chất rắn, chiếm 50 % thể tích đất, và chiếm tới 99% trọng lượng đất. Chất rắn bao gồm hai loại chất chính là chất vô cơ và chất hữu cơ Chất vô cơ được hình thành từ sự phong hoá đá gốc, chúng chiếm 38 % thể tích đất và 95 % trọng lượng đất Chất hữu cơ trong đất do xác các sinh vật phân huỷ tạo thành, chiếm 12 % thể tích đất và gần 5 % trọng lượng đất 1.2.2. Thành phần chất khí, và nước Giữa các hạt keo đất có các khe hở, đây là nơi thích hợp cho không khí xâm nhập vào đất và chứa đựng một lượng nước nhất định Không khí từ khí quyển xâm nhập vào, và từ sự phân huỷ các chất hữu cơ trong đất sinh ra, bao gồm các khí như: oxy, nitơ, hiđro, cacbonic, mêtan, sulfuahiđro v.v Nước chủ yếu từ bên ngoài xâm nhập vào, và nước có thể hoà tan rất nhiều chất vô cơ, hữu cơ trong đất, nên thực chất có thể gọi là dung dịch đất 1.2.3. Thành phần sinh vật Sinh vật trong đất có nhiều loại như: côn trùng, nguyên sinh động vật, một số loài tảo, và một số lượng lớn vi sinh vật. Trên đây là các thành phần trong các loại đất cơ bản, tuy nhiên một số loại đất đặc biệt có sự phối trộn có khác, ví dụ như: đất than bùn, hàm lượng chất hữu cơ lớn tới 70 - 80 % thể tích đất, trong khi đó đất cát chỉ chiếm vài phần ngàn. Không khí và nước cũng thay đổi nhiều vì chúng tồn tại trong các khe hở của đất, nó không những phụ thuộc vào độ chặt, độ xốp của đất, mà còn phụ thuộc vào độ ẩm của đất, cả hai thành phần này chiếm tới 50 % thể tích đất. 4
5. Dưới đây là biểu đồ mô tả thành phần cấu thành nên đất với các tỉ lệ thể tích tương đối Hữu cơ Vo cơ K.khi Nước Hình 1.1: Tỉ lệ các thành phần đất 1.3. Keo đất 1.3.1. Khái niệm về keo đất Keo đất là những phần tử rất nhỏ bé, đường kính hạt keo khoảng từ 10-6 đến 10 -4 mm, có nhân keo và các phần tử mang điện tích xung quanh nhân. Có nhiều cách phân loại keo đất khác nhau, nhưng nếu dựa vào dấu hiệu điện tích, keo đất được chia làm 3 loại: keo âm, keo dương và keo lưỡng tính Keo âm: là những keo có lớp ion tạo điện thế mang dấu âm, keo này có nguồn gốc từ khoáng sét: keo hữu cơ Keo dương: là những keo đất có lớp ion tạo điện thế mang điện dương Keo lưỡng tính: là những keo có lớp ion bù, có thể đổi dấu từ điện âm sang điện dương và ngược lại khi pH của môi trường thay đổi 1.3.2. Tính chất của keo đất * Tính hấp phụ: Bề mặt keo đất luôn tiếp xúc với các chất khí và chất lỏng, qua đó có lực hút của các phần tử chất này với tâm hạt keo, và lực tương tác khác nhau giữa các phần tử hoặc các ion xung quanh chúng, sinh ra năng lượng bề mặt, từ đó làm tăng khả năng giữ các phần tử khí hoặc các ion trên bề mặt keo đất. Khả năng đó chính là tính hấp phụ * Keo đất mang điện tích 5
6. Keo đất có khả năng tích điện dương (keo dương) hoặc tích điện âm (keo âm), keo đất mang điện tạo cho đất có thể trao đổi ion với các ion trong dung dịch đất một cách chọn lọc Ví dụ: hạt keo mang điện tích dương có khả năng trao đổi cation như sau: NH + Keo 2+ + 2- Keo 4 2+ đất Ca + 2 NH4 + SO4 đất + Ca + 2+- NHSO 4 Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất vẫn tuân theo qui luật bảo toàn điện tích. Một cation canxi mang điện tích 2+ (Ca2+) trao đổi với 2 cation amonium + mang điện tích 1+ (NH4 ), tổng các cation, anion trước và sau phản ứng là như nhau. Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất mang tính thuận nghịch, khi nồng độ các cation thay đổi, cân bằng trên sẽ thay đổi để đạt trạng thái cân bằng mới phù hợp với sự thay đổi về nồng độ đó, nên tuỳ theo nồng độ cation nào thay đổi mà cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận hay nghịch Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất xảy ra rất nhanh. Quá trình hấp thụ, trao đổi cation thể hiện qua sự hình thành cân bằng ion giữa keo đất và dung dịch đất xảy ra rất nhanh. Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào đặc tính cation, vào tỉ lệ keo đất và dung dịch đất, vào nồng độ cation trong dung dịch đất, và phụ thuộc cả vào nhiệt độ đất Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất phụ thuộc vào nồng độ cation trong dung dịch đất, nồng độ cation trong dung dịch đất cao thì hấp phụ cation của keo đất càng mạnh. ngược lại, khi nồng độ các cation trong dung dịch đất giảm thì các cation từ keo đất sẽ khuếch tán nhanh chúng vào dung dịch đất để đạt trạng thái cân bằng cation của keo đất và dung dịch đất. Dựa vào các đặc tính trên mà có thể thay đổi tính chất keo đất theo mục đích sử dụng chúng. Ví dụ: Vùng đất chua (keo đất hấp phụ nhiều cation H+ trên bề mặt), có thể bón vôi (tăng Ca2+ vào dung dịch đất) để làm giảm độ chua cho đất. Cân bằng sẽ xảy ra như sau: + Keo H Keo 2+ đất + Ca(OH)2 đất Ca + 2 H2O + H 6
7. Sau khi bón, các cation H+ trên bề mặt keo đất đi vào dung dịch đất, nhường chỗ cho các cation Ca2+ được hấp thụ trên bề mặt keo đất. Như vậy keo đất không còn tính chua của H+ nữa * Tính ngưng tụ và tính phân tán Trạng thái keo đất (sol keo) là khả năng chống lại sự gắn kết của những phần tử keo lại với nhau do ảnh hưởng của chất điện phân, phản ứng của môi trường. Keo chuyển từ trạng thái phân tán (trạng thái sol) sang trạng thái ngưng tụ (trạng thái gel) gọi là hiện tượng tụ keo Các hạt keo tích điện trái dấu có thể liên kết với nhau cho đến trung hoà về điện, sự ngưng tụ keo là do tác dụng của các chất điện phân của môi trường xung quanh: (NaCl Na+ + Cl- ) Keo Keo 2- + Bị ngưng tụ lại đất SO4 + 2Na đất Na2SO4 Nồng độ cần thiết của các chất điện phân để keo chuyển từ trạng thái sol sang trạng thái gel gọi là ngưỡng đông tụ, ngưỡng đông tụ phụ thuộc vào tính chất của keo đất, vào độ lớn của điện tích và vào độ điện li của chất điện phân. 1.4. Đất phèn Đất phèn hay đất phèn tiềm tàng chiếm trên 15 triệu ha ở vùng nhiệt đới, bao gồm gần 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á. Chưa tới 2 triệu ha trong số 15 triệu ha được sử dụng để trồng trọt vì không thích hợp cho nông nghiệp. Tình trạng phèn cũng gây ra nhiều vấn đề được biết đến trong ao nuôi cá: cá tăng trưởng chậm và trong một số trường hợp thì chết hàng loạt. Những vấn đề được tóm lược như sau: - Cá chết do pH thấp (= độ phèn cao) - Thức ăn tự nhiên kém – cá tăng trưởng chậm - Phản ứng kém với phân bón - Ảnh hưởng độc tố của sắt và nhôm - Nhạy cảm vớ i nước mưa acid Các quá trình hóa học sinh ra đất phèn: 2+ + H2S + Fe FeS + 2H FeS + S FeS2 = PYRITE Pyrite khi đó được khử bởi quá trình oxy hoá nếu đất không ngập nước và được giữ ẩm. 2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 7
8. Phản ứng này phóng thích axit sulphuric tạo ra tình trạng pH rất thấp. +2 +3 Dưới những điều kiện pH rất thấp, Fe được oxi hoá thành Fe bởi vi +3 khuẩn Thiobacillus ferroxidans. Fe là tác nhân oxy hoá hữu hiệu hơn oxy trong khí quyển: 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O FeS2+ 7Fe2(SO4)3 + 8H2O 12Fe2SO4 + 8H2SO4 Vi khuẩn Thiobacillus cũng có thể oxy hoá sulphur thành acid sulphuric: vi khuẩn này hoạt hoá ở pH 2.0-3.5. S + 1,5O2 + H2O H2SO4 Van Breemen (1980) cho rằng đất phèn thực sự và đất phèn tiềm tàng chiếm 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á và 3,77 triệu ha ở Châu Phi. Mặc dù tìm thấy trong hầu hết các vùng khí hậu nhưng thường ở vùng ven biển vùng nhiệt đới. Thường gắn kết với những đầm phá rừng ngập mặn nhiệt đới ven biển. Sulphur and sulphates có từ nước mặn. Mặc dù sulphate hầu như trơ đối với quá trình khử vô cơ nhưng nó dễ dàng được khử bằng phương pháp sinh học bởi vi khuẩn. Phản ứng đầy đủ dẫn đến sự hình thành H2S, có thể được tóm tắt như sau: 2 2C6H12O6 + SO42 + 2H 2CH3COCOOH + H2S +2H2O Vi khuẩn khử sulfate kỵ khí đặc biệt hoạt hóa ở pH gần trung tính. Vì nước biển thường có pH = 8,2-8,4, và pH đất thường khoảng 6,5-7,5, quá trình khử sulphate xúc tiến rất nhanh dưới những điều kiện như vậy nếu có sự hiện diện của vật chất hữu cơ. Đất phèn phát triển từ trầm tích cửa sông và biển; những trầm tích này bền và hình thành đất với hàm lượng hữu cơ cao từ rừng ngập mặn. Do sự xâm nhập của oxy kém, vi khuẩn sử dụng sulphate gây ra sự hình thành sulfide trong trầm tích. Chúng cũng chứa hàm lượng nhôm và sắt trao đổi. Sự phân hủy của hợp chất hữu cơ trong đất (rễ cây rừng ) tiếp tục làm thiếu oxy trong đất và do đó đã hoạt hóa vi khuẩn khử sulfate (những vi khuẩn này phân hủy vật chất hữu cơ cùng một lúc với lấy sulfate từ nước biển cho hô hấp- tạo ra sulfide). Hình thành trong đất dạng H2S hoặc kết hợp vớ i sắt có sẵn để tạo ra FeS . FeS được chuyển hoá thành pyrite là hợp chất khoáng cho việc hình thành phèn trong đất. Khi bị ngập nước hoặc ở điều kiện yếm khí, đất này gần như có pH trung tính nhưng khi được tháo khô hoặc xây dựng ao, sự oxy hóa dẫn đến sự giải phóng acid sulfuric nếu đất được làm ẩm ướt trở lại. Có nhiều đặc điểm nhân dạng đất phèn tiềm tàng và có thể thực hiện tại 8
9. hiện trường. Tuy nhiên, không đơn giản để biết mức độ phèn của đất sẽ là bao nhiêu nếu sử dụng để nuôi cá. Có thể nhân dạng đất phèn bằng cách sau: - pH thấp - Có sự hiện diện của những vết lốm đốm mầu vàng (jarosite - một loại khoáng sulfat sắt bazơ) = KFe3(SO4)2(OH)6 - Trầm tích sắt (mầu hơi đỏ/nâu) - Không có thực vật - Có mùi hôi Đối với đất phèn tiềm tàng có những đặc điểm sau: - Mẫu đất hóa chua khi phơi khô - Bùn nhão với hàm lượng hữu cơ cao - Mầu đất xám đen tới đen - Có mùi H2S từ bề mặt bên dưới (khi đất được đào lên) - Có sự hiện diện của những đốm lưu huỳnh và jarosite (có mầu vàng) - Cá chết hàng loạt sau khi mưa ( trong những ao mới đào) CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Tại sao phải thu mẫu ở các tầng nước khác nhau, và các vị trí khác nhau? 2. Phân tích sự cần thiết của việc ghi chép kết quả phân tích mẫu 3. Viết các phương trình phản ứng cơ chế sinh phèn của quá trình phân huỷ đất 4. Trên đất nước Việt Nam vùng nào là vùng đất phèn? Tại sao? Cách cải tạo loại đất này 5. Phân tích các tính chất của keo đất 6. Hoàn thành phương trình phản ứng trao đổi ion của keo đất sau Keo H+ + Ca(OH) đ ất 2 H+ = Keo C - đất l + (NH4)2 SO4 C l- = 9
10. Chương II NƯỚC THIÊN NHIÊN 2.1. Cấu tạo nước Nước nguyên chất được cấu tạo bởi hai nguyên tố là oxy và hidro, phân tử nước là sự liên kết của hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy, theo liên kết cộng hoá trị phân cực, góc liên kết là 104028”, độ dài liên kết 0,94 Ǻ. Độ phân cực lệch về nguyên tử oxy, tạo nên sự dư điện tích về phía oxy và thiếu điện tích về phía hiđro Có thể biểu diễn cấu tạo phân tử nước theo mô hình dưới đây: Hình 2.1 : Cấu tạo phân tử nước Hình 2.2: Sự phân cực của phân tử nước Hình 2.3. Sự liên kết giữa các phân tử nước 10
11. Các phân tử nước liên kết với nhau qua liên kêt hidro ngoại phân tử, do mỗi phân tử nước có cấu tạo đặc biệt như trên nên khi liên kết chúng được chồng khít lên nhau tạo thành một khối và ở dạng sollvat hoá. Tuy nhiên giữa các phân tử nước vẫn có những khoảng trống, đó là nơi cho các chất khí dễ dàng xâm nhập 2.2. Một số tính chất của nước 2.2.1. Nước – dung môi tốt cho nhiều chất tan Do cấu tạo đặc biệt của nước như đã nêu ở trên, nên nước có thể hoà tan được rất nhiều chất khác nhau Các loại khí, có chất tan nhiều, có chất tan ít, thậm chí có chất tồn tại dưới dạng phân tử luồn vào giữa những khoảng trống giữa các phân tử nước Ví dụ: Khí cacbonic tan nhiều trong nước, khi tan khí cacbonic tồn tại dưới - 2- ba dạng, đó là CO2, HCO3 , CO3 . Một trong ba dạng này nhiều hay it phụ thuộc rất nhiều vào độ pH. Khi độ pH 7,00 hàm lượng CO2 sẽ giảm dần và chuyển sang - 2- dạng HCO3 và CO3 ở pH> 9,00 Các chất rắn tan trong nước được thực hiện theo cơ chế sau: Các chất rắn khi hoà tan trong nước tạo thành dung dịch. Trong dung dịch những chất này điện ly thành các ion, ví dụ như: muối NaCl NaCl → Na+ + Cl- Gặp các phân tử nước, các phân tử nước bủa vây các ion trên theo lực hút tĩnh điện giữa các ion. Quá trình đo gọi là quá trình solvat hoá (hay hydrat hoá) - - + + + - + - - - + + - - - + + - - + + + + + - + - - + - Na Cl + - Na + Cl - + + - + + - + - - - - + - + + + - + - + - + - Hình 2.4. Quá trình solvat hóa Khi quá trình hydrat hoá tạo ra lực đủ mạnh, liên kết phân tử NaCl bị đứt ra và như vậy các ion Na+ và Cl- sẽ đi vào dung dịch 2.2.2. Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp Ở 40C nước tinh khiết có khối lượng riêng lớn nhất là 1g/cm3, ở khoảng trên hoặc dưới nhiệt độ này không lượng riêng nước giảm đi. Nước tự nhiên, do sự có mặt của các chất hòa tan, ở 40C khối lượng riêng của nước có thể tới 1,347g/cm3. 11
12. Độ nhớt của nước thấp so với nhiều chất lỏng khác, ở 100C là 1,41 đơn vị, trong khi đó độ nhớt của glyxerin là 3950 đơn vị. Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp ảnh hưởng lớn tới sự di chuyển của thủy sinh vật: lực đẩy lớn sẽ làm vật dễ nổi, sức cản nhỏ vật sẽ bơi nhanh hơn và tiêu hao ít năng lượng. 2.2.3. Nhiệt dung cao và độ dẫn nhiệt kém Để nâng 1kg nước nước từ 140C lên 150C cần cung cấp nhiệt lượng là 1kcal. Cũng một lượng nhiệt 1 kcal như vậy có thể nâng 2 lít cồn C2H5OH , hoặc 5 kg cát, hoặc 10 kg sắt lên 10C. Điều này có nghĩa là nước chậm nóng hơn so với nhiều loại vật chất khác. Độ dẫn nhiệt của nước kém. Nước có khả năng tích lũy nhiệt năng từ khí quyển, nhưng do nhiệt dung riêng lớn nên quá trình tích lũy đó diễn ra chậm chạp, bên cạnh đó, độ dẫn nhiệt kém, nên sự truyền nhiệt từ tầng nước này sang tầng nước khác rất lâu. Hai đặc tính này làm khối nước trong thủy vực tăng nhiệt chậm, giữ nhiệt tốt, đảm bảo điều kiện nhiệt độ ôn hòa cho đời sống thủy sinh vật. 2.2.4. Ẩn nhiệt nóng chảy lớn và độ thu nhiệt lớn. Để làm 1 kg nước đá thành nước lỏng, mà không cần làm thay đổi nhiệt độ cần tiêu thụ 80 calo, có nghĩa là nước lỏng và nước đá (ở 00C) chứa một năng lượng chênh lệch nhau là 80 calo. Một kg nước lỏng khi bị đóng băng sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 80 calo, do đó ở các thủy vực xứ lạnh vào mùa đông khi nước trên mặt đóng băng, sẽ tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó nó giữ cho lớp nước bên dưới còn ở thể lỏng (trên 00C), đảm bảo cho hoạt động sống liên tục của thủy sinh vật trong thủy vực. Khi bốc hơi nước, nước thu một lượng nhiệt lên tới 539 calo/g. Do đó, trong thủy vực khi lớp nước tầng trên bốc hơi, thu mất nhiệt của lớp nước tầng dưới. Đặc điểm này rất quan trọng đối với thủy vực nước nóng: Khi nước trên bề mặt bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời, độ thu nhiệt lớn của nước giữ cho nước thủy vực không quá nóng, ảnh hưởng xấu đến thủy sinh vật. 2.2.5. Khối lượng nước luôn luôn chuyển động Nước trong thủy vực luôn luôn chuyển động dưới dạng sóng và dòng chảy. Sóng là do gió gây nên, tạo ra sự chuyển động dao động của khối nước trên mặt, nhiều khi rất lớn. Ngoài sóng trên mặt còn có sóng ngầm do những nguyên nhân khác. Dòng chảy là sự chuyển động của khối nước theo một hướng nhất định trong thủy vực. Dòng chảy có thể là dòng chảy ngang, dòng chảy thẳng đứng hay hỗn hợp. Dòng chảy có thể được gây nên do sự chênh lệch về nhiệt độ và độ mặn, hoặc do nhiêu nguyên nhân khác. 12
13. Nước chuyển động giúp cho sự di chuyển của thủy sinh vật, cung cấp nhu cầu ôxy và thức ăn trong nước, phân tán chất thải, điều hòa nhiệt độ, độ mặn, khí hòa tan trong nước. 2.3. Nguồn nước thiên nhiên 2.2.1. Nguồn cung nước trên thế giới Trong các hành tinh, nơi nào có nước thì nơi đó mới có sự sống, điều đó cho thấy, nước vô cùng quan trọng trong đời sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất, qua nghiên cứu, người ta đã tính được tổng trữ lượng nước trên toàn thế giới Bảng tổng hợp nguồn cung cấp nước trên thế giới dưới đây sẽ cho chúng ta thấy rõ Bảng 2.1. Nguồn cung cấp nước trên thế giới Tên loại nước Diện tích Thể tích % tổng bề mặt (km3.106 ) thể tích (km2.106 ) Nước biển Đại tây dương 106.46 354.70 25.2 Thái bình dương 179.68 723.70 51.4 Ân độ dương 74.92 291.90 20.7 Tổng đại dương của thế giới 361.06 1370.30 97.3 Biển ở các đảo và hồ nước lợ .70 .10 Tổng nước biển 361.76 1370.40 97.3 Nước ngọt Các hồ nước ngọt .86 .13 Tất cả các con sông(mức TB) 15.54 .001 Nước băng ở nam cực 2.33 27.09 1.9 Nước băng ở bắc cực 512.82 2.08 .1 Nước mưa .01 Nước sâu cách mặt đất 0.8 km 4.24 .3 Nước ngầm sâu hơn 4.1 .3 Tổng nước ngọt 531.55 37.72 2.6 Tổng toàn bộ nước 893.31 1408.12 99.9 Qua bảng tổng hợp chúng ta thấy lượng nước chủ yếu nằm ở các đại dương, đó là nguồn nước mặn, chỉ còn lại 2,6 % là nước ngọt cung cấp cho sinh hoạt của con người và sinh vật trên trái đất. Ngày nay, do dân số tăng nhanh, công nghiệp hoá và các quá trình đô thị hoá phát triển con người cần rất nhiều nước để đáp ứng cho các nhu cầu của mình, như cho: nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản và các nhu cầu về văn hoá giải trí. Dẫn đến tình trạng con người đang đứng trước nguy cơ thiếu nước 13
14. sạch. Do đó, để phát triển bền vững chúng ta cần phải tham gia tích cực vào việc khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý. 2.2.2. Một số dạng nước thiên nhiên 2.2.2.1. Nước ngầm Nước ngầm là nước khí quyển thấm sâu xuống đất cho tới khi gặp một lớp đất đá không thấm giữ lại, trở thành nước ngầm. Chúng di chuyển tự do dưới tác dụng của trọng lực. Chất lượng nước ngầm phụ thuộc và một loạt các yếu tố như: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại của nước trong lòng đất, bản chất lớp đất đá mà nước thấm qua, bản chất lớp đất đá chứa tầng nước. Bởi vậy ở các khu vực khác nhau có chất lượng nước ngầm khác nhau. Tuy nhiên nó có một số đặc điểm chung như sau: - Nó chứa nhiều khoáng chất và hàm lượng khoáng chất khá cao do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất nên nó có sự tiếp xúc với môi trường xung quanh là các lớp đất đá. - Nước ngầm thường rất trong do nó được lọc qua nhiều lớp đất đá. - Do nằm sâu nên nguy cơ bị ô nhiễm bởi các nguồn ô nhiễm từ tầng mặt là rất thấp, tuy nhiên khi đã bị ô nhiễm thì việc xử lý rất tốn kém - Nhiệt độ ổn định. - Oxy hoà tan thấp. - Do điều kiện môi trường yếm khí nên các khí độc như : CH4, H2S và các kim loại nặng cao hơn nước mặt. Với những đặc điểm trên nên khi khai thác sử dụng nước ngầm cho mục đích nuôi trồng thuỷ sản cần phải có bể chứa nhằm tăng oxy hoà tan, giảm bớt hàm lượng các khí độc và các ion kim loại nặng có ảnh hưởng không tốt cho đời sống của thuỷ sinh vật. Nếu có điều kiện có thể làm giàn phun sau đó lọc qua cát, sỏi hoặc dùng các biện pháp hoá học để khử bớt các thành phần này. Đặc biệt lưu ý không nên dùng nước ngầm mới bơm để đưa vào nuôi giống hay dùng trong sinh sản nhân tạo 2.2.2.2. Nước biển Hàm lượng muối tan trong nước biển thường dao động từ 32‰ dến 37‰. Sự dao động này phản ánh ảnh hưởng sự pha loãng bởi nước mưa và sự cô đặc do bay hơi. Các ion clorua, sunfat, Natri, kali, canxi và magie chiếm vị trí chủ yếu trong nước biển và luôn có mặt theo tỉ lệ cố định ở tất cả các đại dương (trừ canxi). - 2- Do nước biển chứa một lượng tương đối lớn ion HCO3 , CO3 nên nó có tính đệm tốt, pH thường nằm trong khoảng 7,7 – 8,4. 14
15. Bảng 2.2. Hàm lượng các ion đa lượng trong nước biển Thành phần Nồng độ (mg/lít) Tỉ lệ % Cl- 19340 55 Na+ 10770 30,64 2- SO4 2712 7,72 Mg2+ 1294 3,68 Ca2+ 412 1,17 K+ 399 1,14 - HCO3 140 0,40 Br- 65 0,18 Sr2+ 9 0,03 2.2.2.3. Nước sông, hồ, suối Nước sông, hồ là hỗn hợp của nước ngầm, nước bề mặt và nước mưa nên thành phần của nó rất phức tạp và phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng vùng. Ngày nay, do do sự phát triển của công nghiệp, nông nghiệp chất lượng nước sông, hồ còn phụ thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số, hiệu quả công tác quản lý các dòng thải vào sông, hồ. Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển nếu công tác quản lý dòng thải công nghiệp, dòng thải sinh hoạt mà không được chú trọng thì nước sông, hồ thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại. Nước sông chảy qua các vùng núi đá vôi thường giàu canxi và magie. Nước sông chảy qua các vùng đồi trọc nước sông thường đục và nhiều chất vô cơ lơ lửng, nước sông chảy qua các vùng rừng rậm thì nước thường trong và nhiều chất hữu cơ hơn. Ở những hồ mà điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ sẽ có hàm lượng oxy hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước có mùi khó chịu Khi quy hoạch cho nuôi trồng thuỷ sản, như nuôi cá lồng bè thì phải tránh quy hoạch nuôi trồng tại những nơi có nhiều dòng thải đổ vào, đặc biệt là nước thải của các ngành công nghiệp độc hại như: mạ, dệt nhuộm 2.2.2.4. Nước mưa Trong các nguồn nước thiên nhiên thì nước mưa được xem là “sạch” nhất, hàm lượng tổng cộng của các ion hoà tan trong nước thường thấp hơn 5mg/l. Khi rơi trong khí quyển nước mưa hoà tan các chất khí trong đó có khí CO2 để tạo 15
16. thành axit cacbonic (H2CO3). Sự có mặt đồng thời của oxy tự do và axit cacbonic làm nước mưa trở thành một môi trường ăn mòn mạnh. Nhưng điều quan trọng ảnh hưởng nhiều đến ngành nuôi trồng thuỷ sản là nước mưa có độ pH thấp, nên sau các cơn mưa lớn nó sẽ làm giảm rất nhiều độ pH trong ao nuôi. Ở các vùng công nghiệp phát triển nồng độ hơi axit và các oxít của nitơ và lưu huỳnh rất cao trong khí quyển nên nước mưa thường có độ pH thấp hơn mức 5,7. Do vậy việc đề phòng diễn biến môi trường xấu hay việc theo dõi chặt chẽ diến biến môi trường trong khi và sau khi mưa có ý nghĩa hết sức quan trọng. 2.2.3. Tiêu chuẩn nguồn nước Dưới đây là các thông số tiêu chuẩn một số nguồn nước có liên quan trong nuôi thuỷ sản từ cục tiêu chuẩn nước của Bộ khoa học và môi trường Việt Nam, đã tham khảo tiêu chuẩn nguồn nước trên thế giới QUY CHUẨN QCVN 08 : 2008/BTNMT QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT National technical regulation on surface water quality 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Phạm vi áp dụng 1.1.1. Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt. 1.1.2. Quy chuẩn này áp dụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ và sử dụng nước một cách phù hợp. 1.2. Giải thích từ ngữ Nước mặt nói trong Qui chuẩn này là nước chảy qua hoặc đọng lại trên mặt đất: sông, suối, kênh, mương, khe, rạch, hồ, ao, đầm, . 2. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước mặt được quy định tại Bảng 1. 16
17. Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt Giá trị giới hạn A B TT Thông số Đơn A1 A2 B1 B2 vị 1 pH 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9 2 Ôxy hoà tan (DO) mg/l ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 3 Tổng chất rắn lơ lửng mg/l 20 30 50 100 (TSS) 4 COD mg/l 10 15 30 50 o 5 BOD5 (20 C) mg/l 4 6 15 25 + 6 Amoni (NH 4) (tính theo N) mg/l 0,1 0,2 0,5 1 7 Clorua (Cl-) mg/l 250 400 600 - 8 Florua (F-) mg/l 1 1,5 1,5 2 - 9 Nitrit (NO 2) (tính theo N) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05 - 10 Nitrat (NO 3) (tính theo N) mg/l 2 5 10 15 3- 11 Phosphat (PO4 )(tính theo mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5 P) 12 Xianua (CN-) mg/l 0,005 0,01 0,02 0,02 13 Asen (As) mg/l 0,01 0,02 0,05 0,1 14 Cadimi (Cd) mg/l 0,005 0,005 0,01 0,01 15 Chì (Pb) mg/l 0,02 0,02 0,05 0,05 16 Crom III (Cr3+) mg/l 0,05 0,1 0,5 1 17 Crom VI (Cr6+) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05 18 Đồng (Cu) mg/l 0,1 0,2 0,5 1 19 Kẽm (Zn) mg/l 0,5 1,0 1,5 2 20 Niken (Ni) mg/l 0,1 0,1 0,1 0,1 21 Sắt (Fe) mg/l 0,5 1 1,5 2 22 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0,001 0,001 0,001 0,002 23 Chất hoạt động bề mặt mg/l 0,1 0,2 0,4 0,5 24 Tổng dầu, mỡ (oils & mg/l 0,01 0,02 0,1 0,3 grease) 25 Phenol (tổng số) mg/l 0,005 0,005 0,01 0,02 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ 26 Aldrin+Dieldrin mg/l 0,002 0,004 0,008 0,01 Endrin mg/l 0,01 0,012 0,014 0,02 BHC mg/l 0,05 0,1 0,13 0,015 17
18. DDT mg/l 0,001 0,002 0,004 0,005 Endosunfan (Thiodan) mg/l 0,005 0,01 0,01 0,02 Lindan mg/l 0,3 0,35 0,38 0,4 Chlordane mg/l 0,01 0,02 0,02 0,03 Heptachlor mg/l 0,01 0,02 0,02 0,05 27 Hoá chất bảo vệ thực vật phospho hữu cơ Paration mg/l 0,1 0,2 0,4 0,5 Malation mg/l 0,1 0,32 0,32 0,4 28 Hóa chất trừ cỏ 2,4D mg/l 100 200 450 500 2,4,5T mg/l 80 100 160 200 Paraquat mg/l 900 1200 1800 2000 29 Tổng hoạt độ phóng xạ a Bq/l 0,1 0,1 0,1 0,1 30 Tổng hoạt độ phóng xạ b Bq/l 1,0 1,0 1,0 1,0 31 E. Coli MPN/ 20 50 100 200 100ml 32 Coliform MPN/ 2500 5000 7500 10000 100ml Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau: A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2. A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2. B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp. 18
19. QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ National technical regulation on coastal water quality 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Phạm vi áp dụng 1.1.1. Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước biển ven bờ. 1.1.2. Quy chuẩn này áp dụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của vùng nước biển ven bờ, phục vụ mục đích thể thao, giải trí dưới nước, nuôi trồng thủy sản và các mục đích khác. 1.2. Giải thích thuật ngữ Nước biển ven bờ là nước biển ở vùng vịnh, cảng và những nơi cách bờ trong vòng 03 hải lý (khoảng 5,5 km). 2. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước biển ven bờ được quy định tại Bảng 1. Bảng 1. Giá trị giới hạn của các thông số trong nước biển ven bờ TT Thông số Đơnvị Giá trị giới hạn Vùng nuôi Vùng bãi Các nơi trồng thuỷ tắm, thể khác sản, bảo tồn thao dưới thủy sinh nước 1 Nhiệt độ 0C 30 30 - 2 pH 6,5 – 8,5 6,5 – 8,5 6,5 – 8,5 3 Tổng chất rắn lơ lửng mg/l 50 50 - (TSS) 4 Ôxy hoà tan (DO) mg/l ≥ 5 ≥ 4 - 5 COD (KMnO4) mg/l 3 4 - + 6 Amôni (NH 4) (tính theo mg/l 0,1 0,5 0,5 N) 19
20. 7 Florua (F-) mg/l 1,5 1,5 1,5 8 Sulfua (S2-) mg/l 0,005 0,01 0,01 9 Xianua (CN-) mg/l 0,005 0,005 0,01 10 Asen (As) mg/l 0,01 0,04 0,05 11 Cadimi (Cd) mg/l 0,005 0,005 0,005 12 Chì (Pb) mg/l 0,05 0,02 0,1 13 Crom III (Cr3+) mg/l 0,1 0,1 0,2 14 Crom VI (Cr6+) mg/l 0,02 0,05 0,05 15 Đồng (Cu) mg/l 0,03 0,5 1 16 Kẽm (Zn) mg/l 0,05 1,0 2,0 17 Mangan (Mn) mg/l 0,1 0,1 0,1 18 Sắt (Fe) mg/l 0,1 0,1 0,3 19 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0,001 0,002 0,005 20 Váng dầu, mỡ mg/l Không có Không có - 21 Dầu mỡ khoáng mg/l Không phát 0,1 0,2 hiện thấy 22 Phenol tổng số mg/l 0,001 0,001 0,002 23 Hoá chất bảo vệ thực vật clo hữu cơ Aldrin/Diedrin mg/l 0,008 0,008 - Endrin mg/l 0,014 0,014 - B.H.C mg/l 0,13 0,13 - DDT mg/l 0,004 0,004 - Endosulfan mg/l 0,01 0,01 - Lindan mg/l 0,38 0,38 - Clordan mg/l 0,02 0,02 - Heptaclo mg/l 0,06 0,06 - 24 Hoá chất bảo vệ thực vật mg/lmg/l 0,400,32 0,400,32 phospho hữu cơParation Malation 25 Hóa chất trừ cỏ 2,4D mg/l 0,45 0,45 - 2,4,5T mg/l 0,16 0,16 - Paraquat mg/l 1,80 1,80 - 26 Tổng hoạt độ phóng xạ a Bq/l 0,1 0,1 0,1 27 Tổng hoạt độ phóng xạ b Bq/l 1,0 1,0 1,0 28 Coliform MPN/100m 1000 1000 1000 l Ghi chú: Dấu (-) là không quy định. 20
21. 2.2.4. Thành phần của nước thiên nhiên Nước tinh khiết không có màu sắc và mùi vị còn nước thiên nhiên có nhiều màu sắc và mùi vị khác nhau là do trong nước thiên nhiên có các thành phần rất phức tạp. Trong nước thiên nhiên có các cơ thể sống như vi khuẩn, virut, nấm, tảo, cây cỏ, động vật nguyên sinh, động vật đa bào, nhuyễn thể và các động vật có xương sống. Thành phần và mật độ các loại cơ thể sống trong nguồn nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm thành phần hoá học nguồn nước, chế độ thuỷ văn và địa hình nơi cư trú. Ngoài ra trong nước thiên nhiên còn có các hợp chất vô cơ và hữu cơ, chúng có thể tồn tại ở dạng ion hoà tan, khí hoà tan, dạng rắn hoặc lỏng. Các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan hoặc rắn hoặc lỏng. Chính sự phân bố của các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hay nước mặn; giàu dinh dưỡng hay nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng hay nhẹ Chúng ta có gặp trong nước thiên nhiên hầu hết các nguyên tố có trong vỏ trái đất và trong khí quyển, song chỉ có một số nguyên tố có số lượng đáng kể, nhiều nguyên tố này ta gọi là thành phần chính của nước thiên nhiên (nguyên tố đa lượng). Những nguyên tố là thành phần chính của nước thiên nhiên là: H, O, N, C, Na, Ca, Mg, I, Cl, S , K, Fe, Mn, Br, Si, P. Ngoài ra, còn có nhiều nguyên tố khác với số lượng ít hơn (nguyên tố vi lượng): Al, Zn, Cu, Mo, Co, B, F, Nước tự nhiên là dung môi tốt để tan hầu hết các acid, baz và muối vô cơ. - Các hợp chất hữu cơ hòa tan như: đường, acid béo, amino acid, acid humic, tanin, vitamine, peptid, protein, urea, sắc tố thực vật và vài hợp chất sinh hóa khác - Các chất vẩn hữu cơ như: keo hay các sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ, động thực vật phù du, vi sinh vật - Các chất vẩn vô cơ như: keo sét hay các loại hạt sét thô. 21
22. Bảng 2.6. Thành phần các phần tử hòa tan trong nước biển và nước sông trên thế giới Ta nhận thấy rằng tổng nồng độ các ion hòa tan trong nước biển cao hơn so với trong nước sông. Sự hòa tan các chất rắn (ion) trong nước chính là yếu tố quyết định độ mặn của nguồn nước. Nồng độ các ion hòa tan càng cao độ dẫn điện (EC) của nước càng cao. Độ mặn được định nghĩa là tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước. Do vậy độ mặn có thể được xác định qua độ dẫn điện. Độ dẫn điện (EC) được đo bằng qua đơn vị micro Siemen/cm (S/cm). Theo Nicol 1960, Burton 1976, and Liss 1976 (Trích dẫn bởi C.K. Lin & Yang Yi, 2001). Xếp hạng và các yếu tố vi lượng ở nước biển đượcchú ý và sắp hạng riêng biệt trong khi ở nước ngọt các yếu tô được xếp hạng chung. Giá trị trong dấu ngoặc là giá trị trung bình. 22
23. 2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thiên thiên. 2.2.5.1. Môi trường tiếp xúc - Nước ngầm không tiếp xúc với bầu khí quyển do vậy các khí hòa tan rất thấp, nhưng nó chứa nhiều khoáng chất và hàm lượng khoáng chất khá cao do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và môi trường xung quanh là các lớp đất đá. - Tính chất nước tầng mặt cũng phụ thuộc vào lớp thổ nhưỡng mà nó tiếp xúc. Ví dụ: loại đất sulfat hay còn gọi là đất phèn chua thường ở vùng ven biển, 2- thường có ion chủ đạo là SO4 . Do vậy, nước ở các vùng này thường chua (có độ pH thấp) do vậy rất khó khăn cho việc nuôi trồng thuỷ sản Nước tầng mặt còn tiếp xúc với bề mặt khí quyển, nên nó có sự trao đổi hai chiều với môi trường không khí, ngoài ra còn thêm sự hoạt động của sinh vật thủy sinh nên trong nước tầng mặt thường có nhiều khí hòa tan như: oxy, cacbon dioxyt 2.2.5.2. Bức xạ mặt trời Bức xạ mặt trời đi tới bề mặt trái đất làm tăng nhiệt độ bề mặt trái đất và cung cấp ánh sáng cho phản ứng quang hợp của sinh vật. + Nhiệt độ tăng dẫn tới làm tăng độ hòa tan của các chất rắn, cộng với sự tăng cường của quá trình bay hơi làm cho nồng độ của các chất trong ao tăng lên (đặc biệt thể hiện rõ ở các vùng nước mặn, nước lợ). Khi nhiệt độ tăng một số các muối khoáng khó tan cũng có thể tan ra (như CaCO3, FeCO3 ) hoặc nó sẽ thúc đẩy sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước như các loại phân hữu cơ, các loại cỏ, lá dư thừa khi cho cá ăn dẫn đến tăng hàm lượng các chất trong nước. Do vậy khi trời nắng to kéo dài ta phải thêm nước để bù lượng nươc tiêu hao do bốc hơi, và cũng đồng thời làm giảm độ muối, khi thêm nước còn có tác dụng giúp cho ao nuôi tránh được sự dao động nhiệt độ quá lớn theo ngày. + Vào ban ngày khi cường độ ánh sáng mặt trời lớn làm cho quá trình quang hợp xảy ra mạnh, hàm lượng khí O2 tăng lên bên cạnh đó thì hàm lượng khí CO2 sẽ bị giảm xuống. 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 Tuy nhiên, khi ao nuôi thiếu ánh sáng do trời nhiều mây hay do độ đục cao, đặc biệt là khi nước ít được xáo trộn một số loài tảo sẽ bị thiếu ánh sáng cho quá trình quang hợp có thể dẫn đến hiện tượng tảo chết hàng loạt ảnh hưởng xấu tới môi trường ao nuôi. 2.2.5.3. Mưa 23
24. Đã có nhiều trường hợp trong quá trình nuôi gặp hiện tượng cá, tôm chết hàng loạt sau các trận mưa lớn. Do nước mưa chứa rất ít các chất hòa tan nên sau khi mưa nước mưa sẽ tác động rất lớn đến tính chất nước. Các tác động chủ yếu là: + Mưa làm rửa trôi và cuốn theo nhiều loại chất lạ vào nguồn nước, thậm chí cả vi khuẩn gây bệnh + Mưa làm cho các chất sẵn có trong nguồn nước bị loãng ra, rất có hại cho quá trình nuôi nước lợ. Khi nồng độ muối thay đổi đột ngột cũng làm tôm, cua nước lợ bị sốc dẫn tới chết hàng loạt. Do vậy, đối với nuôi nước lợ sau mưa nên thêm nước mặn nhằm tăng cường nồng độ muối. + Do độ pH của nước mưa thấp, nên sau các trận mưa lớn cũng làm cho độ pH của nước ao nuôi giảm thấp. Ở nhiều vùng xì phèn sau mưa cũng làm nhiều axit thẩm lậu vào nước làm giảm độ pH nước trong ao nuôi. 2.3. Ô nhiễm môi trường nước 2.5.1. Định nghĩa ô nhiễm môi trường Theo định nghĩa trong Luật bảo vệ môi trường của nước Cộng hoà Xã hội chủ nghĩa Việt Nam thì: “Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuẩn môi trường”. 2.5.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm Nguyên nhân khách quan Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm nước, trong đó có các nguyên nhân do điều kiện thiên nhiên gây ra như: quá trình vận động của lòng đât, hiện tượng núi lửa, động đất, bão những nguyên nhân này vượt ngoài sự kiểm soát cuả con người, do đó được coi là những nguyên nhân khách quan. Nguyên nhân chủ quan * Sự ô nhiễm gây ra do Công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, dân số phát triển, chiến tranh đều có nguồn gốc phát sinh từ con người nên được coi là nguyên nhân chủ quan. Có nhiều nguyên nhân chủ quan gay ô nhiễm nguồn nước, nhưng có thể tạm đưa ra một số nhóm tác nhân dễ gây ô nhiễm nguồn nước dưới đây * Nhóm tác nhân axit - Bazơ Đây là nhóm tác nhân hoà tan trong nước rất mạnh. chúng ta đã từng nghe nói "mưa a xit", đặc biệt các cơn mưa đầu mùa. Khi không khí chứa nhiều các khí thải: cacbonic, sulfurơ, nitro oxyt, các khí này chuyển hoá thành các khí sulfurit, nitro dioxyt và chúng hoà tan trong nước mưa tạo ra các axit. Quá trình tạo ra các axit này được mô tả qua các phản ứng sau: 24
25. Không khí bị ô nhiễm bởi các khí thải: NO, CO, SO2, các khí này bị oxy hoá bởi oxy tạo ra các đioxyt 2CO + O2 = 2CO2 2NO + O2 = 2NO2 2SO2 + O2 = 2SO3 Khi gặp hơi nước ngưng tụ trong các đám mây, các khí CO2, NO2, SO3 hoà tan trong nước tạo ra các axít: cacbonic, nitric, sulfuric, nguồn nước mưa chứa các axit mới hình thành rơi xuống làm chết thực và các thuỷ sinh vật + 2- CO2 + H2O = H2CO3 = 2H + CO3 + - NO2 + H2O = HNO3 = 2H + NO3 + 2- SO3 + H2O = H2SO4 = 2H + SO4 Hình 3.4: Sự ô nhiễm không khí 2- 2- - * Nhóm anion (SO4 , SO3 , CN ) * Các chất tẩy rửa * Nước thải sinh hoạt, nước thải từ chuồng trại chăn nuôi Hình 3.5: Sự ô nhiễm nước từ nguồn nước thải * Chất thải công nghiệp chế biến thực phẩm * Các chất khí: Cl2, NH3, CO2, NO2, SO2 - 3- * Các chất dinh dưỡng: NO3 , PO4 * Dầu, mỡ * Nhóm chất hữu cơ có độc tính và độ bền cao: Phenol, Chất Dioxin, Policlobiphenyl (PCB) v.v * Thuốc bảo vệ thực vật: thuốc trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm mốc v. v * Các chất phóng xạ * Các tác nhân gây bệnh giun, sán, động vật đơn bào, vi trùng, siêu vi trùng. 25
26. 2.5.3. Tác hại của ô nhiễm nước Tác hại của sự ô nhiễm nước đối với nguồn lợi thuỷ sản Nếu nguồn nước nuôi thuỷ sản bị ô nhiễm sẽ gây hậu quả khó có thể cứu vãn. Nguồn nước bị ô nhiễm nặng sẽ làm cho các sinh vật thuỷ sinh chết hàng loạt, thậm chí có nguy cơ diệt chủng, nếu ô nhiễm nhẹ, sinh vật thuỷ sinh sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp, gây ra hiện tượng chậm phát triển hoặc các loại bệnh. Khi đó sản lượng sẽ rất thấp, đồng thời gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người mà cũng có thể có những biểu hiện ngay tức thời, cũng có thể có những diễn biến kéo dài mà chúng ta không nhận ra ngay. Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu trong môi trường Thuốc trừ sâu Môi trường Không khí Đất Thực vật M.trường nước Động vật T.vật nổi Đ.vật phù du Đ.vật đáy Con người Cá tôm Hình 3.6. Sơ đồ về sự ô nhiễm của thuốc trừ sâu Ngày nay, trong xu thế phát triển của ngành nuôi trồng thuỷ sản, việc nuôi trồng thuỷ sản đã giúp cho người nông dân chúng ta nâng cao được đời sống kinh tế, tiến tới làm giàu cho gia đình và xã hội, tuy nhiên, song song với sự phát triển nuôi thuỷ, hải sản tồn tại một hậu quả là sự ô nhiễm nguồn nước cần được cảnh 26
27. báo, nếu sau nuôi không có biện pháp phòng tránh ô nhiễm thì hậu quả của quá trình ô nhiễm nước gây ra khó có thể lường hết. Do vậy sau nuôi chúng ta cần xử lí ô nhiễm nước nuôi một cách triệt để trước khi đưa chúng trở về nguồn nước tự nhiên CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Tại sao nói nước là dung môi tốt cho nhiều chất tan? 2. Phân loại nước và phân tích các đặc điểm của từng loại nước 3. Trình bày ý kiến của mình qua các tác nhân dễ gây ô nhiễm nước 4. Bạn hãy cho biết tên các trang web về xử lý nước và tiêu chuẩn các nguồn nước 27
28. Chương 3. QUẢN LÝ CÁC YẾU TỐ THỦY LÝ 3.1. Nhiệt độ 3.1.1. Năng lượng nhiệt tích lũy trong thủy vực. Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới nuôi trồng thủy sản. Nhiệt độ ảnh hưởng đến năng suất tự nhiên của hệ sinh thái ao hồ, ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến hầu hết các thông số khác đặc trưng cho chất lượng nước. Nhiệt độ đóng vai trò rất lớn đối với chu trình chuyển hoá vật chất trong nước, đối với đời sống của động, thực vật thuỷ sinh trong nước thiên nhiên nói chung và trong ao nuôi nói riêng. Vì việc điều chỉnh nhiệt độ của nước trong nuôi trồng thủy sản mang tính khả thi không cao nên khi xác định được vị trí nuôi trồng thì cần phải xác định đối tượng nuôi cho phù hợp với nhiệt độ nơi đó. Nguồn nhiệt chính làm cho nước trong các thuỷ vực ấm lên là do năng lượng ánh sáng mặt trời cung cấp. Ngoài ra, nguồn nhiệt còn được sinh ra do quá trình biến đổi hóa học trong nước. Trong thuỷ vực năng lượng nhiệt có thể bị mất đi do nước bốc hơi, phát xạ nhiệt, hấp thụ vào nền đáy hoặc do dòng chảy ra khỏi thuỷ vực Bức xạ Bức xạ nhiệt mặt trời Bốc hơi nước Nước cấp vào Nước thoát đi Nước ao hồ Nhiệt trao đổi với nền đáy Hình 3.1. Năng lượng nhiệt vào và ra khỏi thuỷ vực Nhiệt độ nước dao động chậm hơn so với nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất trong cùng một điều kiện. Nhiệt độ trong nước ổn định và điều hoà hơn ở trên cạn, có thể thấy rõ ở mùa đông càng xuống sâu thì càng ấm, về mùa hè nước ở tầng sâu mát hơn ở tầng mặt. Ở những hồ lớn, nhiệt độ nước vào mùa đông khoảng 120C trong khi nhiệt độ không khí có thể xuống 7 – 80C. Mùa hè nhiệt độ không khí có thể lên đến 36 – 370C nhưng nhiệt độ trong nước chỉ 33 – 340C. Và nhiệt độ ban ngày chỉ nóng hơn ban đêm từ 1 – 20C. 28
29. Sự thay đổi nhiệt độ của nước ít là một điều kiện rất thuận lợi cho đời sống của thuỷ sinh vật. Trong một ngày thì nhiệt độ thường thấp nhất trong khoảng 2 - 5 giờ sáng, cao nhất trong khoảng 14 -16 giờ, và nhiệt độ thường đạt giá trị trung bình vào lúc 10 giờ. Biên độ dao động nhiệt theo ngày đêm lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tính chất của ao nuôi: các ao nhỏ và nông có biên độ dao động lớn hơn các ao lớn và sâu. 3.1.2. Sự phân tầng nhiệt độ Các thủy vực tự nhiên, đặc biệt là các thủy vực nước tĩnh, sự phân tầng thường xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy. Hình 3.2. Sự phân tầng nhiệt điển hình trong ao cá Khi nhiệt độ nước ở tầng mặt thay đổi (giảm dần đến 4oC hoặc tăng lên đến 4oC), lúc này tỉ trọng nước tầng mặt cao chúng sẽ chìm xuống và nước ở tầng dước nhẹ hơn sẽ nổi lên gây nên hiện tượng phá vỡ phân tầng. Tùy theo từng vùng trên trái đất mà sự phân tầng và phá vỡ phân tầng diễn 1 lần hay nhiều lần trong năm. 3.1.3. Nhiệt độ và tỉ trọng nước Nước ở 40C có tỉ trọng lớn nhất, khi nhiệt độ tăng hay giảm thì tỉ trọng nước sẽ giảm xuống làm nước nhẹ hơn Tỉ trọng nước ở các mức nhiệt độ khác nhau được thể hiện ở Bảng 3.1 và Hình 3.3. 29
30. Bảng 3-1: Tỉ trọng nước (g/cm3) ở các nhiệt độ khác nhau g/cm3 °C g/cm3 °C g/cm3 0 0,9998679 11 0,9996328 22 0,9977993 1 0,9999267 12 0,9995247 23 0,9975674 2 0,9999679 13 0,9994040 24 0,997325 3 0,9999922 14 0,9992712 25 0,9970739 4 1,0000000 15 0,9991265 26 0,9968128 5 0,9999919 16 0,9989701 27 0,9965421 6 0,9999681 17 0,9988022 28 0,9962623 7 0,9999295 18 0,9986232 29 0,9959735 8 0,9998762 19 0,9984331 30 0,9956756 9 0,9998088 20 0,9982323 10 0,9997277 21 0,9980210 Hình 3.3. Sự thay đổi tỉ trọng nước theo nhiệt độ 30
31. 3.1.4. Ý nghĩa của nhiệt độ Tôm, cá và các loại nhuyễn thể hai mảnh vỏ thuộc loại động vật máu lạnh, tức là nhiệt độ của cơ thể chúng xấp xỉ nhiệt độ môi trường xung quanh và do nhiệt độ môi trường luôn thay đổi nên nhiệt độ cơ thể chúng cũng thay đổi theo. Khoảng nhiệt độ để vật nuôi sống và phát triển thông thường rất rộng nhưng khoảng nhiệt độ để vật nuôi sinh trưởng và phát triển tốt nhất cho đại đa số các loài tôm cá là từ 20- 300C. Khi nhiệt độ quá thấp hay quá cao sẽ làm cho vật nuôi mất cân bằng sinh lý cơ thể, giảm quá trình tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng, dẫn đến nó làm cho vật nuôi kém ăn, chậm lớn. Ngược lại, tại khoảng nhiệt độ tối ưu thì quá trình tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng ở mức tối ưu. vật nuôi sẽ phát triển nhanh, khỏe mạnh. Đa phần vật nuôi chỉ có thể chịu đựng được sự thay đổi nhiệt độ 0,20C / phút, nhưng nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột 30C đến 40C / phút (kể cả khi nhiệt độ thay đổi trong vùng cực thuận) sẽ làm cho vật nuôi bị sốc, thậm chí có thể gây chết đối với tôm và cá. Ngoài ra khi nhiệt độ tăng cao còn gây ra một số ảnh hưởng như sau: - Làm giảm quá trình hòa tan của O2 trong nước, làm cá hô hấp mạnh, ảnh hưởng đến sức khỏe của tôm cá - Khi nhiệt độ cao làm tăng các chất hòa tan trong ao cũng như làm thay đổi thành phần các chất trong ao nuôi, do khi nhiệt độ tăng sự tăng cường các quá trình phân huỷ chất hữu cơ và làm tăng khả năng hoà tan của nhiều chất. - Ảnh hưởng đến khả năng gây bệnh của mầm bệnh (tăng mức nhậy cảm của tôm cá đối với mầm bệnh) 3.1.5. Các biện pháp quản lý nhiệt độ trong ao nuôi Nhiệt độ có vai trò rất quan trọng trong quá trình nuôi. Do vậy, để ổn định nhiệt độ trong ao nuôi ta phải tuân thủ chặt chẽ các kỹ thuật ao hồ - Luôn luôn duy trì ổn định mực nước trong ao. Khi biên độ biến động nhiệt độ trong ngày quá 30C cần phải nâng cao mực nước. - Với những ao chưa đủ độ sâu hoặc đầm nông, ruộng ta có thể kết hợp giữa nuôi và trồng lúa hoặc có thể đào hào xung quanh để khi cần tôm, cá có nơi trú nóng hoặc lạnh. - Cũng có thể khoanh chuồng thả bèo vào những thời điểm quá nóng hoặc quá lạnh. Nhưng sau đó cần phải vớt bỏ để tránh bèo làm mất dinh dưỡng ao nuôi hoặc làm giảm O2 hòa tan. - Ngoài ra khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp người nuôi cũng có thể thay nước hoặc cấp thêm nước trong phạm vi cho phép (mực nước cao nhất phải cách bờ ít nhất là 50 cm để tránh hiện tượng tôm cá thoát ra ngoài) 31
32. - Khi nuôi sinh sản : phải nuôi qua đông cần phải giữ nhiệt độ cho tôm bố mẹ bằng cách dùng mái che bằng nilong trong suốt, xung quanh phủ bạt. 3.2. Màu nước Nước nguyên chất không có màu, còn nước thiên nhiên thường có nhiều màu khác nhau do sự xuất hiện của các hợp chất vô cơ và hữu cơ hoà tan hay không hoà tan, hay sự phát triển của tảo. Trên thực tế trong các ao nuôi thuỷ sản có thể có các màu sau: - Màu xanh nhạt (xanh nõn chuối): nước có màu xanh nhạt chứng tỏ nước có thành phần và mật độ tảo thích hợp. Ao đầy đủ oxy, ít khí độc và nhiều thức ăn tự nhiên giúp tôm cá lớn nhanh - Màu xanh đậm (xanh rêu): tảo phát triển quá mức, thiếu oxy vào sáng sớm. Tảo phát triển quá mức do trong ao có quá nhiều chất dinh dưỡng, ao nhiều chất dinh dưỡng thường xảy ra vào thời điểm cuối mùa vụ nuôi. Khi nước có màu xanh đậm. Nên dừng bón phân, giảm cho ăn, thay nước. - Màu nâu đen hoặc màu đen: ao nhiều chất hữu cơ đang phân huỷ, thiếu oxy và nhiều khí độc. Nước ao nuôi chứa nhiều chất hữu cơ có nguồn gốc từ thức ăn dư thừa trong quá trình nuôi, lượng các chất đào thải của đối tượng nuôi, hay từ nguồn nước thải sinh hoạt của con người hoặc từ các chuồng trại chăn nuôi gia cầm, gia súc Đây là biểu hiện của nguồn nước bị ô nhiễm. Khi nước có màu nâu đen hoặc màu đen. Nên dừng bón phân, giảm cho ăn, thay nước, điều chỉnh độ kiềm về giá trị thích hợp và kết hợp bón men vi sinh có thể cải thiện được tình hình - Màu vàng cam: nước nhiều sắt, độc cho vật nuôi. Ví dụ : Nước ngầm khi bơm lên, nước rất trong, nhưng chỉ sau 1-2 giờ nước chuyển sang màu vàng và có mùi tanh, thì nguồn nước ngầm đó chứa một hàm lượng sắt cao . Nước nhiễm sắt làm cho tảo chết và rất khó gây màu cho nước. - Màu trắng đục (màu nước hến): nước ao chứa nhiều hạt sét, trường hợp này thường do nước mưa rửa trôi đất từ trên bờ ao. - Màu bùn phù sa do nước ao chứa nhiều hạt phù sa. Phù sa sa lắng làm giảm thể tích ao, nước ít thức ăn tự nhiên và bùn phù sa mắc vào mang làm ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của vật nuôi. Khi nước có màu vàng cam, trắng đục hay màu bùn phù sa. Nên thay nước nếu có nguồn nước thích hợp hoặc có thể bón vôi sa lắng sau đó bón phân gây lại màu nước. * Vai trò, tác dụng của màu nước trong đời sống thuỷ sinh vật 32
33. Màu nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống thuỷ sinh vật - Màu nước cho phép chúng ta biết một cách định tính nguồn dinh dưỡng trong ao. Màu nước xanh biểu hiện nguồn nước có tảo phát triển tốt, ao giàu dinh dưỡng, màu nước vàng biểu hiện nước nghèo dinh dưỡng - Màu nước cho ta biết một cách định tính hàm lượng oxy trong nguồn nước nhiều hay ít. Trong ao nuôi, màu nước xanh biểu hiện nguồn nước giàu oxi, do sự quang hợp của tảo, màu nước vàng, độ trong cao biểu hiện nước nghèo oxi, với nguồn nước này tảo trong ao hầu như không có - Màu nước được xem như một “mái che”, hạn chế được ánh sáng mặt trời xuyên đáy gây bất lợi cho động vật. Đồng thời trong quá trình nuôi, nước có màu xanh có nghĩa mật độ tảo trong nước cao, do vậy chúng góp phần điều hoà nhiệt cho nguổn nước ao nuôi, giữ ấm vào mùa đông, làm mát vào mùa hè * Nguyên tắc gây màu nước ao nuôi và quản lí màu nước - Đo và điều chỉnh độ pH về giá trị thích hợp. Để điều chỉnh độ pH nên dùng vôi dolomite, bột đá vôi hoặc vôi bột Trong nước ngọt pH cần đạt được là pH = 7 đến 8 Trong nước lợ pH cần đạt được là pH = 8 đến 8,5 - Bón phân gây màu nước 33
34. Màu vàng của sắt trong quá trình cải tạo Hình 4.5: Các loại màu nước trong nuôi 3.3. Độ đục Độ đục là khả năng cản những tia nắng mặt trời và độ trong của nước là khả năng ánh sáng mặt trời xuyên qua nước. Hai tính chất này của nước tỉ lệ nghịch với nhau và phụ thuộc vào lượng keo khoáng, vật chất hữu cơ lơ lững, sự phát triển của các vi tảo, sóng gió thủy triều và lượng nước mưa đổ vào thủy vực. Ở những thủy vực khác nhau nguyên nhân gây ra độ vẫn đục khác nhau. Ở sông, độ đục của nước là do sự có mặt của các chất không hòa tan như phù sa (kích thước khoảng 2-50µm), các chất keo (kích thước nhỏ hơn 2µm) có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ. Do đó độ vẫn đục thay đổi theo mùa rõ rệt. Mùa mưa, nước 34
35. mưa chảy vào sông cuốn theo các tạp chất trên mặt đất nên độ đục của nước sông cao (thường thấy sau trận mưa lớn) và độ đục giảm dần theo mùa khô. Ở ao, ngoài các nguyên trên gây ra độ đục còn do vật chất hữu cơ từ phân bón, thức ăn sự phát triển của tảo. Độ đục của nước có ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng của mặt trời vào thủy vực nên có ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật phù du. Khi độ đục cao, lượng ánh sáng xâm nhập vào thủy vực ít - cường độ quang hợp của thực vật phù du giảm. Đối với cá, khi độ trong thấp cá khó hô hấp cường độ bắt mới giảm. Nhưng độ đục quá thấp, nước nghèo dinh dưỡng, sinh vật phù du phát triển kém, hạn chế thành phần thức ăn tự nhiên của vật nuôi, năng suất giảm. Như vậy nước quá đục hoặc quá trong đều không tốt đến chất lượng nguồn nước nuôi. Độ đục được đo bằng đĩa Secchi có đường kính bằng 20 cm Độ đục thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 20-30 cm, đối với các ao nuôi tôm là 30-45 cm. Khi nước có độ đục cao cần thay nước, độ đục thấp cần bón phân vô cơ hoặc hữu cơ gây mầu cho ao. Ví dụ, khi nước trong ao nuôi tôm có độ đục thấp ta có thể dùng công thức sau + Phân gà đã ủ mục: 10 – 15 kg hoà ra nước, gạn bỏ bã, té đều cho 1000 m3 nước. Hoặc: + (Bột cám 2 kg + bột đậu nành 2 kg + bột cá khô, nhạt 1 kg) ủ ẩm, kín trong túi nilon 24 giờ (hoặc nấu chín) sau đó hoà ra nước té đều cho 1000 m3 nước ao, Công thức trên, cứ 3 ngày té một lần cho tới khi đạt độ trong thì dừng 3.4. Mùi nước Nước tinh khiết không có mùi, trong khi nước tự nhiên do có thành phần rất phức tạp nên nó có rất nhiều mùi khác nhau, như: - Mùi tanh hôi do có vi khuẩn phát triển. - Mùi tanh do nước có nhiều sắt. - Mùi chlorine do quá trình khử khuẩn. - Mùi trứng thối do có nhiều khí H2S - Mùi bùn do tảo lục phát triển mạnh. Ngoài ra, các loài tảo lam như Anabaena, Nostoc thường tiết ra nhiều độc tố thuộc loại polypeptite, polysacharit, axit hữu cơ, làm cho nước có mùi rất tanh và độc hại đối với thuỷ sinh vật, nhiều loài sinh vật không xương sống ở nước chết hay không sinh sản do bị nhiễm độc bởi các chất thải của tảo 35
36. 3.5. Vị nước Nước tinh khiết không có vị, trong khi nước thiên nhiên có vị là do sự có mặt của một số muối hay các khí hoà tan trong nước gây ra. Vị của nước phụ thuộc vào số lượng và thành phần hoá học của các chất chứa trong nước. Căn cứ vào vị nước có thể biết được mức độ của một số thành phần hoà tan trong nước. Vị mặn : do muối NaCl (muối ăn) hoà tan > 500 mg/l Vị nhạt : do nhiều khí CO2 hoà tan Vị chát: do Na2CO3, MgSO4 và MgCl Vị chua: do muối nhôm và sắt gây ra Vị đắng: do hàm lượng Mg2+ > 1g/l. Nước trong nuôi trồng thuỷ sản phải không có mùi vị lạ, khi nước có mùi vị lạ cần phải thay nước ngay. Trường hợp không thay được nước, tùy theo từng loại mùi có thể sử dụng một số hoá chất và chế phẩm sinh học khử mùi sau: Thuốc tím KMnO4 khử được mùi tanh của sắt, Sulfuahidro Zeolite khử được mùi Sulfuahidrat Sunfat đồng khử được mùi tanh do tảo chết phân huỷ Chế phẩm sinh học Microphot hoặc De - Odorase khử được mùi Sulfuahidro và mùi Amoniac, các chế phẩm sinh học này bón vào các buổi chiều tối sẽ có hiệu quả hơn CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Khai thác nước ngầm và nước mặt vào nuôi thuỷ sản cần chú ý các đặc tính khác biệt giữa chúng như thế nào?. Tại sao 2. So sánh sự khác nhau giữa thành phần nước ngọt và thành phần nước biển 3. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng gián tiếp tới thành phần hoá học của nước tự nhiên 4. Nêu các nguyên tắc gây màu nước ao nuôi 5. Phân tích vai trò của độ đục, màu nước ao nuôi. Các chỉ tiêu cho phép động vật thuỷ sinh phát triển tốt nhất của các yếu tố này 6. Nhiệt độ nước quan trọng như thế nào đối với sự chuyển hoá vật chất trong ao nuôi và đối với vật nuôi 36
37. Chương 4. CÁC KHÍ HÒA TAN TRONG NƯỚC 4.1. Oxy hòa tan (DO) 4.1.1. Động thái ô xy hòa tan trong nước Oxy hòa tan trong nước là do khuếch tán từ không khí vào, đặc biệt là các thủy vực nước chảy. Phần trăm bão hòa của oxy trong nước phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và nồng độ muối nhất định (Bảng 3-1). Nước hòa tan nhiều hơn hay ít hơn nồng độ bão hòa được gọi là quá bão hòa hay dưới bão hòa. Hiện tượng oxy hòa tan quá bão hòa thường xảy ra do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất. Oxy hòa tan trong nước còn do sự quang hợp của thực vật trong nước, quá trình này thường diễn ra mạnh trong các thủy vực nước tĩnh. Bảng 4.1. Độ hòa tan của oxy (mg/l) dưới tác dụng của nhiệt độ, độ mặn 0-30‰ 37
38. Trong quá trình nuôi việc thay nước cũng làm tăng đáng kể lượng ôxy hòa tan Trong nước hàm lượng oxy hòa tan có thể mất đi do quá trình hô hấp của thủy sinh vật hay quá trình oxy hóa vật chất hữu cơ trong nước và trong nền đáy ao. Nguồn cung cấp và tiêu thụ oxy trong thủy vực được trình bày ở Hình 4-1 Trong thủy vực nước chảy hàm lượng oxy hòa tan thường ít khi vượt quá bão hòa. Trong khi đó, ở các thủy vực nước tĩnh thực vật quang hợp tạo ra oxy lớn hơn gấp nhiều lần so với quá trình hô hấp của thủy sinh vật, do đó hàm lượng oxy hòa tan có thể vượt quá mức bão hòa trên 200% Oxy trong khí quyển Quang tổng hợp Nước (+) (-) Hô hấp Thực vật Oxy (-) Thực vật (+) hoà tan (-) Vi khuẩn Động vật nổi Cá CO2 + H2O Oxy hoá hoá học (-) (-) Bùn đáy Hô hấp Oxy hoá Vi khuẩn hoá học Sinh vật đáy Hình 4.1. Nguồn cung cấp và tiêu hao oxy trong thuỷ vực Trong nước tự nhiên hàm lượng oxy thường có biên độ biến động rất lớn, ở các thuỷ vực khác nhau khoảng dao động thường không giống nhau. Biến động của oxy hoà tan trong nước thường tuân theo các quy luật sau: 38
39. - Biến động theo chu kỳ ngày đêm Trong các thủy vực hàm lượng oxy có sự biến động lớn theo ngày đêm, mức độ biến động phụ thuộc vào sự phát triển của thực vật phù du và cường độ ánh sáng mặt trời. Trong thủy vực nuôi nghèo dinh dưỡng, thực vật kém phát triển biên độ dao động của oxy nhỏ. Ngược lại, trong thủy vực giàu dinh dưỡng thực vật phát triển mạnh, ban ngày chúng quang hợp mạnh làm hàm lượng oxy tăng cao, có thể đạt mức quá bão hoà và mức cao nhất vào khoảng từ 14 – 16 giờ. Ban đêm quá trình quang hợp không diễn ra, các quá trình tiêu hao oxy từ sự hô hấp của thuỷ sinh vật và từ các phản ứng hoá học làm oxy giảm dần và đạt mức thấp nhất vào sáng sớm (trước khi có ánh sáng mặt trời - khoảng từ 4 – 6 giờ). Trong một ao nuôi hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du có khuynh hướng tăng dần vào cuối vụ nuôi, do đó sự biến động hàm lượng oxy theo ngày đêm cũng tăng dần. Đầu vụ nuôi, hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du thấp nên sự biến động oxy theo ngày thấp. Càng về cuối vụ nuôi, thực vật phù du phát triển quá mức thì hàm lượng oxy hoà tan lúc thấp nhất (sáng sớm) sẽ thấp hơn nhu cầu của vật nuôi nên cần phải có biện pháp khắc phục. - Biến động theo tầng nước Ở các thuỷ vực nước tĩnh diện tích rộng và độ sâu lớn, oxy hoà tan biến động rất rõ theo tầng nước. Tầng mặt do tiếp xúc trực tiếp với không khí và được cung cấp đầy đủ ánh sáng mặt trời, tảo phù du phát triển mạnh nên hàm lượng oxy thường lớn và biến động mạnh. Ngược lại, tầng đáy có hàm lượng oxy hoà tan thấp và ổn định do tầng đáy có cường độ chiếu sáng yếu, tảo phù du kém phát triển và oxy bị tiêu hao nhiều từ các phản ứng hoá học, các quá trình phân huỷ chất hữu cơ. Mức độ chênh lệch oxy tầng mặt và tầng đáy phụ thuộc vào mức độ xáo trộn của nước, độ sâu và bùn đáy ao. Ao sâu, chất hữu cơ lắng tụ ở tầng đáy lớn, độ đục cao và nước ít được xáo trộn thì hàm lượng oxy tầng đáy sẽ rất thấp. Ví dụ về một nghiên cứu về quan hệ giữa độ sâu nước với oxy hoà tan và thực vật phù du: Độ sâu (m) Thực vật phù du (tế bào/l) O2 (mg/l) 1 390.000 7 2 70.000 4 3 5.000 0,5 4.1.2. Vai trò của oxy trong nuôi thuỷ sản. Oxy là chất khí quan trọng nhất trong số các chất khí hoà tan trong nước. Oxy phong phú là dấu hiệu của một vùng nước trong sạch, thuận lợi cho đời sống của thuỷ sinh vật. Khi hàm lượng oxy hoà tan thấp làm vật nuôi bị ngạt bên cạnh 39
40. đó nó còn làm các chất phân huỷ trong điều kiện yếm khí thường tạo ra nhiều loại chất độc không tốt cho vật nuôi. Mức độ chịu đựng với hàm lượng oxy thấp thường phụ thuộc vào từng loài, từng giai đoạn phát triển, nhiều loài không những hô hấp qua mang mà còn hô hấp qua các cơ quan hô hấp phụ như: cá rô, cá quả, cá trê nên chúng có thể sống trong nước có hàm lượng oxy thấp, thậm chí có thể sống trên cạn được nhiều giờ, nếu giữ được độ ẩm. Các loài như cá mè trắng và mè hoa đòi hỏi môi trường oxy > 3 mg/l khi hàm lượng thấp chúng dễ nổi đầu hoặc chết ngạt. Hàm lượng oxy thấp sẽ ảnh hưởng tới tôm cá do: - Xuất hiện nhiều độc tố như: H2S, NH3, NO2, các ion kim loại nặng - Vật nuôi bị ngạt, vật nuôi có thể vẫn bắt mồi nhưng sử dụng thức ăn không hiệu quả, hệ số chuyển hóa thức ăn giảm làm kìm hãm tốc độ tăng trưởng của vật nuôi. - Vật nuôi có thể bị sốc dẫn đến tăng tính cảm nhiễm bệnh, khả năng xuất hiện bệnh tăng. Thiếu O2 và bệnh tật là hai nguyên nhân làm hao hụt tôm, cá nuôi trong ao. Khi nuôi tôm, cá ở mật độ dầy (nuôi thâm canh) giữa mật độ nuôi và hàm lượng O2 có mối quan hệ qua lại. Vì tôm, cá không chỉ làm giảm O2 do trực tiếp sử dụng vào hô hấp, mà còn làm giảm gián tiếp bằng cách thúc đẩy sự tiêu thụ O2 bởi lượng lớn các chất thải ra và lượng thức ăn dư thừa mà chúng không dùng hết tích tụ lại trong ao. Một số biểu hiện khi tôm cá thiếu oxy: - Tôm : mang có màu hồng, sự thay đổi màu sắc thể hiện trước hết ở những con tôm sống ở đáy nếu bị nặng hơn chúng thường tập trung trên mặt nước, gần nơi nước chảy vào, dọc theo thành hồ nuôi, gia tăng nhịp thở, giảm hoạt động mệt mỏi, và nếu trầm trọng hơn thì tôm sẽ nổi đầu lên mặt nước và chết. - Đối với cá: chúng nổi đầu từ 2 – 3 giờ sáng, bơi tản mạn, mệt mỏi không theo đàn, kém phản ứng với tiếng động, tôm tép chết dạt vào ven bờ. Khi mặt trời lên cao, cá chưa lặn. - Tuy nhiên khi hàm lượng oxy hòa tan trong ao quá cao có thể gây ra bệnh bọt khí làm tắc mạch máu và nổ mắt ở tôm cá, phồng mang tôm. Oxy hòa tan có thể xác định bằng phương pháp phân tích hóa học, bằng các bộ test kit xác định oxy hoặc có thể dùng máy đo oxy hòa tan cầm tay, khi đo nhúng đầu điện cực vào nước, mở máy (bật công tắc), đợi cho số ổn định rồi đọc kết quả. 4.1.3. Các biện pháp quản lý oxy trong ao nuôi thuỷ sản Để tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi, khi nuôi ta cần chú ý các điểm sau: 40
41. - Ao nuôi cần thoáng khí, không cớm rợp Muốn vậy nên phát quang bờ bụi xung quanh ao, tạo điều kiện cho ao có nhiều ánh sáng để thực vật thủy sinh quang hợp mạnh. 2. Quá trình chăm sóc không nên cho quá nhiều thức ăn dẫn đến dư thừa gây ô nhiễm nguồn nước làm giảm oxy tan 4. Bón phân phải đúng kỹ thuật, bón theo nguyên tắc: lượng ít lần nhiều và đặc biệt đối với phân hữu cơ phải xác định rõ thời gian nào trong ngày bón phân là tốt nhất để đảm bảo oxy không bị giảm đột ngột trong ao nuôi (bón vào 9-10 sáng là tốt hơn cả), trời mưa không nên bón - Kiểm soát sự phát triển của tảo, duy trì ổn định độ trong. - Thay nước với nguồn nước có chất lượng tốt nhằm giảm mật độ của tảo và các chất thối rữa trong nước. - Giảm thiểu chất thải ở đáy ao. Những ao nuôi cá thịt lâu năm, thường có lớp bùn dày, trước vụ nuôi cần phải cải tạo ao, vét bớt bùn đáy ao, chỉ để lớp bùn từ 10 - 15 cm đối với ao nuôi tôm và 20 -25 cm đối với ao nuôi cá. - Dùng máy sục khí hoặc máy đập nước Khi thấy có hiện tượng xấu như cá nổi đầu hàng loạt và hoạt động yếu (không phản ứng với tiếng động) thì phải: + Ngừng bón phân, ngừng cho ăn, thay nước mới vào ao, thu vớt cỏ rác rau bèo che phủ mặt ao. + Trong ao nuôi thương phẩm thì phải cho máy đập nước hoạt động. Hình 4.2. Máy đập nước Máy đập nước, máy sục khí, đóng vai trò lớn trong việc tăng oxy cho nguồn nước. Một khi trong ao có hiện tượng động vật thuỷ sinh bị ngạt do thiếu oxy người ta thường cho máy hoạt động. Đặc biệt ở các ao nuôi tôm thương phẩm, về mùa hè, khi tôm còn nhỏ (dưới 2 tháng tuổi), máy được hoạt động chủ yếu về ban đêm, gần sáng, lúc mà oxy ít nhất trong ao. Khi tôm đã 3 tháng tuổi trở ra, máy gần như hoạt động hầu hết thời gian trong ngày, trừ những lúc cho ăn 41
42. Ngoài tác dụng tăng hàm lượng oxy trong nguồn nước ao nuôi, máy đập nước và sục khí còn có tác dụng đảo nước, phá vỡ sự phân tầng các yếu tố môi trường trong nước ao nhằm giữ thế cân bằng môi trường giúp vật nuôi phát triển tốt 4.2. Khí cacbonic (CO2) 4.2.1. Quá trình tự cân bằng của khí cacbonic 4.2.1.1. Quá trình tăng hàm lượng cacbonic Hàm lượng khí CO2 hoà tan trong nước tăng từ một số quá trình sau: + Khuếch tán từ không khí theo quy luật Henry. Thí dụ, độ hòa tan của CO2 ở áp suất không khí là 1 atm (760 mm Hg) và 30oC trong nước tinh khiết là 0,4 mg/L. Độ hòa tan của CO2 có thể được xác định theo bảng sau: Bảng 4.3. Độ hòa tan của CO2 (mg/L) trong nước có nhiệt độ và nồng độ muối khác nhau từ không khí ẩm ở áp suất 1 atm + Quá trình hô hấp của thủy sinh vật theo phản ứng C6H12O6 + O2  CO2 + H2O + Q + Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước và nền đáy ao Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + Q + Từ quá trình chuyển dịch của hệ cacbonat: - 2 - 2HCO3 CO2 + CO3 + H2O 42
43. 4.3.1.2. Quá trình giảm hàm lượng Cacbonic Quá trình làm giảm hàm lượng khí CO2 hoà tan trong nước bởi sử quang hợp của thực vật thủy sinh có mặt trong môi trường nước, do quá bão hòa thoát ra khỏi nước vào không khí và quá trình chuyển dịch của hệ cacbonat. 4.2.2. Biến động của khí Cacbonic 4.2.2.1. Biến động theo ngày đêm Ở sông, hồ, nước biển không ô nhiễm, sinh vật thuỷ sinh thường kém phát triển do đó các hoạt động sinh học xảy ra yếu ớt, hàm lượng khí CO2 chủ yếu bị chi phối bởi sự khuyếch tán từ khí quyển. Nồng độ thường < 5mg/l và những biến động theo mùa nhỏ. Các ao nuôi thường giàu dinh dưỡng và sinh vật thuỷ sinh phát triển mạnh nên nguồn gốc của khí CO2 chủ yếu từ các hoạt động sinh học, tỷ lệ khí CO2 khuyếch tán từ không khí chiếm một tỷ lệ không đáng kể và chu kỳ biến động của nồng độ khí CO2 theo ngày thì hoàn toàn ngược lại với khí oxy, nồng độ khí CO2 cao nhất vào rạng sáng (4 – 6 giờ) và thấp nhất vào lúc 14-16 giờ. Biên độ dao động phụ thuộc vào cường độ hoạt động của các quá trình quang hợp và hô hấp. Ao giàu dinh dưỡng tảo phát triển mạnh và cường độ chiếu sáng lớn thì sự dao động khí CO2 theo ngày mạnh và ngược lại. Nồng độ CO2 trong nước ao nuôi thông thường có phạm vi biến đổi rộng từ 0 mg/l vào buổi chiều đến 5 – 10 mg/l hoặc lớn hơn vào lúc rạng sáng. Vào những ngày thời tiết nhiều mây kéo dài, tốc độ quang hợp của tảo giảm thì nồng độ CO2 vẫn có thể tiếp tục tăng lên từ lúc rạng sáng. Hàm lượng khí CO2 cao nhất trong ao nuôi xảy ra khi tảo chết đột ngột (tảo chết đột ngột sau các quá trình nở hoa hoặc do ảnh hưởng của các hoá chất diệt cỏ hay các hóa chất diệt tảo khác- khi dùng không đúng liều lượng). Lúc này hàm lượng khí CO2 tăng cao do hoạt động quang hợp diễn ra thấp và 1 phần lớn khí CO2 được tạo ra từ các quá trình phân huỷ xác tảo. Hàm lượng khí CO2 có thể vượt quá 20 mg/l trong một vài ngày sau khi tảo tàn. Mùa hè có cường độ ánh sáng lớn, nhiệt độ cao, lượng các chất dinh dưỡng hòa tan lớn đây là các điều kiện thuận lợi cho sinh vật thủy sinh phát triển mạnh, làm các quá trình quang hợp và hô hấp diễn ra mạnh. Do đó, tại các thuỷ vực tự nhiên vào mùa hè thì sự biến động khí CO2 trong ngày lớn hơn các mùa còn lại. 4.2.2.2. Biến động theo tầng nước Nước ở tầng đáy có hàm lượng khí CO2 cao hơn tầng mặt do CO2 được tạo ra nhiều từ các quá trình phân huỷ chất hữu cơ ở lớp bùn đáy và do thiếu ánh sáng nên sự quang hợp làm tiêu hao CO2 xảy ra yếu ớt. Ao càng sâu và bùn càng dày thì hàm lượng khí CO2 ở tầng đáy càng cao và ngược lại. 43
44. 4.2.3. Vai trò của khí cacbonic trong nuôi thuỷ sản Khí CO2 đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống sinh vật thuỷ sinh, nó là một yếu tố chi phối sự biến động của độ pH theo ngày trong ao nuôi. CO2 còn cung cấp cacbon cho thực vật thông qua quá trình quang hợp. Tuy nhiên, CO2 tồn tại dưới dạng tự do ở nồng độ cao cũng không có lợi cho đời sống của thuỷ sinh vật. Khi hàm lượng CO2 tồn tại trong nước cao hơn trong máu cá sẽ làm cho áp suất CO2 trong nước cao hơn áp suất CO2 trong máu cá, làm cản trở quá trình bài tiết CO2 qua mang, dẫn đến khí CO2 tích tụ nhiều trong huyết tương, làm máu bị axit hoá, điều này sẽ làm giảm khả năng hấp thụ oxy của hemoglobin, làm giảm lượng oxy hấp thụ vào máu qua mang, ngay cả khi hàm lượng oxy hoà tan cao. Khi quá cao gây ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình nuôi như: - Làm tăng ngưỡng oxy của cá: Ví dụ đối với cá mè hoa bột: CO2 (mg/l) Ngưỡng O2 (mg/l) 7,40 0,56 92,00 10,50 - Vật nuôi kém hoạt động, nặng có thể chết vì khí CO2 khi cơ thể động vật thiếu oxy do sự hấp thu kém sẽ dẫn đến cá thiếu oxy cho quá trình hô hấp, thiếu năng lượng (ATP) cho các hoạt động sống của mình sẽ dẫn đến các tình trạng kém hoạt động, mê man cụ thể như sau: Nồng độ CO2 (mg/l) Tình trạng cá 30 – 40 Cá kém hoạt động 40 – 80 Cá mất cảm giác 150 Cá bị mê man - Làm giảm pH nước 4.2.4. Quản lý khí cacbonic trong ao nuôi thuỷ sản Hàm lượng khí CO2 vượt quá mức (>10 mg/l) và hàm lượng oxy hoà tan thấp trong nước có thể gây hại cho vật nuôi do CO2 làm cản trở sự hấp thụ O2 của vật nuôi. Nguyên nhân dẫn đến CO2 cao là do quá trình hô hấp của sinh vật thuỷ sinh, nước ao tích luỹ nhiều vật chất hữu cơ khi chất hữu cơ phân huỷ sẽ tạo ra khí CO2 Để tránh hiện tượng tích luỹ CO2 gây độc cho vật nuôi cần chú ý những điểm sau đây: - Sau mỗi chu kỳ nuôi cần vét bơt bùn đáy ao và phơi đáy ao từ 2-3 ngày để phân huỷ một phần các hợp chất hữu cơ trong đáy ao. - Trong quá trình nuôi, không được cho nhiều cỏ rác, mùn bã hữu cơ vào ao, nhất là bón phân hữu cơ cần chú ý liều lượng thích hợp. - Duy trì ổn định độ kiềm và sự phát triển của tảo 44
45. - Khi nuôi với mật độ cao cần phải sục khí để làm tăng sự khuếch tán của CO2 ra không khí và làm tăng lượng oxy hoà tan. Khi CO2 trong nước quá cao có thể áp dụng các biện pháp làm giảm CO2 như sau: - Thay nước ao từ 20-30% - Dùng vôi tôi [Ca(OH)2] Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 Chú ý: dùng Ca(OH)2 quá nhiều có thể làm tăng pH nhanh chóng đến mức nguy hiểm (hàm lượng NH3 tăng khi pH tăng) - Dùng Na2CO3 . Na2CO3 + 2CO2 + H2O = NaHCO3 Dùng Na2CO3 an toàn hơn Ca(OH)2, nhưng tốn kém hơn. 4.3. Khí sulfuahydro (H2S) 4.3.1. Động thái của khí H2S trong môi trường nước Khí H2S tích tụ dưới nền đáy các thủy vực chủ yếu là do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh hay quá trình phản sulfate hóa với sự tham gia của các vi khuẩn yếm khí. Trường hợp thứ nhất thường hay gặp ở hầu hết các thủy vực, trường hợp thứ hai thường gặp ở thủy vực nước lợ, mặn như 2- biển và đại dương, nơi có nhiều ion SO4 trong nước. H2S được hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao và trong thủy vực có nhiều hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh. H2S có mùi đặc trưng đó là mùi trứng thối. Quá trình phản sulfate hóa xảy ra theo phản ứng sau: 2- + 2- SO4 + H → S + 4H2O Sản phảm của quá trình phản sulfate hóa sẽ chuyển hóa tạo thành HS- và H2S theo các phản ứng sau: + - H2S ↔ H + HS HS- ↔ H+ + S2- Hằng số cân bằng của các phản ứng trên là: (3.1) (3.2) - 2- pH có liên quan đến sự tồn tại của các dạng sulfide (H2S, HS , S ), dạng tự 45
46. - 2- do (H2S) thì rất độc đối với cá nhưng phân ly thành các ion (HS , S ) thì chúng không độc, do đó tỉ lệ giữa dạng ion và dạng tự do được chú ý trong nuôi trồng thủy sản. Chúng ta có thể tính được tỉ lệ của dạng tự do ở bất kỳ giá trị pH dựa vào phương trình (3.1). - + -5 Thí dụ, tỉ lệ HS /H2S ở pH = 5 ([H ]=10 ) được tính như sau: - Như vậy, ở pH=5 cứ 1 mole H2S thì tồn tại 0,0098 mole HS và tỉ lệ của H2S trên tổng sulfide là 99,03%. H2S/Tổng sulfide (%) = 100/1,0098 = 99,3% Khi pH tăng, tỉ lệ H2S/Tổng sulfide giảm, thí dụ khi pH bằng 6 thì tỉ lệ này bằng 91,1 và ở pH bằng 7 thì tỉ lệ này là 50,6%. Tỉ lệ của H2S/Tổng sulfide còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì tỉ lệ này giảm. Chúng ta có thể tính được hàm lượng H2S ở điều kiện nhiệt độ và pH xác định dựa vào bảng số sau: Bảng 4-4. Tỉ lệ phần trăm của H2S/Tổng sulfide theo pH và nhiệt độ Hàm lượng H2S (mg/L) = Tổng sulfide x tỉ lệ % của H2S (giá trị tra trong bảng trên) 4.3.2. Tác hại của khí sulfuahydro đến nuôi thuỷ sản H2S là một chất khí cực độc đối với thủy sinh vật, tác dụng độc của nó là liên kết với sắt trong thành phần của hemoglobine, không có sắt thì hemoglobine không có khả năng vận chuyển oxy cung cấp cho các tế bào, thủy sinh vật sẽ chết vì thiếu oxy. Độ độc của H2S đối với cá phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ của nước. Theo Bonn và Follis (1957) (trích dẫn bởi Boyd, 1990) thì ở nhiệt o độ 25-30 C, pH nước bằng 6,8 thì nồng độ H2S gây chết 50% cá sau 3 giờ thí nghiệm (LC50-3 giờ) là 0,8 mg/L. Còn pH bằng 7 thì LC50-3 giờ của khí H2S đối 46
47. với cá Nheo bột Mỹ là 1mg/L, 1,3 mg/L đối với cá tiền trưởng thành và 1,4 mg/L đối với cá trưởng thành. Ở những nồng độ thấp hơn, khí H2S không gây độc hại trực tiếp nhiều đối với cá mà làm tiêu hao nhiều oxy của môi trường (để oxy hóa 2- hoàn toàn 1mg khí H2S thành SO4 phải tiêu tốn đến 1,3 mg oxy của môi trường. Trong mùa hè, khí H2S thường được hình thành nhiều ở nến đáy thủy vực, hạn chế sự phát triển của nhiều loại động vật đáy, hạn chế thức ăn tự nhiên của một số loài cá, năng suất cá nuôi bị giảm. Vào mùa đông, sự tích lũy khí H2S ở đáy ao nhiều bùn gây nên hiện tượng thiếu oxy có thể dẫn đến cá chết, nhất là các ao nước tù. Như vậy H2S có trong ao nuôi dù ở bất kỳ nồng độ nào đều không tốt cho vật nuôi, do vậy tốt nhất là khống chế hàm lượng khí H2S bằng 0 mg/l 4.3.3. Các biện pháp hạn chế hàm lượng khí sulfuahydro trong ao nuôi. Để tránh sự hình thành và tích luỹ nhiều khí H2S gây độc cho các ao nuôi cần hạn chế sự tích luỹ chất hữu cơ ở đáy ao và tình trạng yếm khí. - Phải luôn duy trì ổn định độ pH và oxy hoà tan trong ao. - Sau một chu kỳ nuôi, ao cần được tát cạn, vét bớt bùn đáy, phơi khô. - Quản lý tốt thức ăn và hạn chế thức ăn thừa. - Khi sử dụng phân bón, nhất là phân hữu cơ nên hoà thành dung dịch tưới khắp mặt ao. Lá dầm (phân xanh) trong ao phải được giữ ở tầng mặt và thường xuyên đảo trộn để chúng phân huỷ nhanh. - Ao nuôi đúng quy chuẩn kỹ thuật, không sâu quá, không bị cớm rợp. - Các ao nuôi thâm canh nên có sục khí tăng cường oxy - Định kỳ bón khoáng zeolite hoặc thuốc tím cũng góp phần làm giảm khí H2S trong ao nuôi. Zeolite là hỗn hợp của các oxyt kim loại, mà thành phần chính là SiO2 (được trình bày kỹ trong trương VIII). Các oxyt kim loại sẽ hấp phụ Sulfuahidro làm giảm tính độc của khí này theo các phương trình phản ứng sau: Hấp phụ: Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + 3H2O ZnO + H2S ZnS + H20 Kalipemangannat (KMnO4) là chất oxy hoá rất mạnh, nếu đưa xuống ao nuôi, chúng sẽ oxy hoá H2S làm giảm tính độc của Sulfuahidro theo phương trình phản ứng dưới đây: 2KMnO4 + H2S MnO2 + MnO + K2S + H2O 47
48. 4.4. Methane (CH4) Khí methane tích tụ ở nền đáy thủy vực chủ yếu là do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. (C6H10O5) + nH2O → (nC6H12O6) → CH4 + H2O + Q Vi khuẩn tham gia vào các quá trình này có các loài vi khuẩn yếm khí: Bacillus cellulosa metanicus và Bacillus celulosa hydronicus. Hàm lượng khí CH4 ở nền đáy thủy vực nhiều hay ít phụ thuộc vào số lượng mùn bã hữu cơ có trong thủy vực: ở các ao hồ sâu, nước tĩnh, bón phân hữu cơ như phân xanh, phân chuồng hay lá cây rụng nhiều, tích tụ dưới đáy ao sẽ hình thành nhiều khí CH4 ở nền đáy. Có nhiều ý kiến khác nhau nói về sự ảnh hưởng của khí CH4 đối với đời sống của thủy sinh vật, một số cho rằng khí CH4 không độc hoặc ít độc đối với thủy sinh vật. Nhưng có điều chắc chắn là khi khí CH4 có nhiều trong nước chứng tỏ quá trình phân hủy hửu cơ yếm khí đã xảy ra, H2S cũng được sinh ra đồng thời với CH4 và đây chính là môi trường nước đó không thuận lợi cho đời sống cuả thủy sinh vật. Ngoài ra, khi hàm lượng khí CH4 trong nước quá nhiều khi nó khuếch tán ra ngoài khí quyển sẽ kéo theo một lượng oxy của môi trường nước làm thất thoát oxy của thủy vực. CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Vai trò của thực vật phù du đối với sự biến đổi DO và CO2 trong nước ao nuôi 2. Phân tích mối quan hệ của sự biến đổi hàm lượng DO và CO2 trong ao nuôi 3. Phân tích các điều kiện làm gia tăng khí H2S trong ao nuôi 4 Sử dụng các hóa chất nào để có thể làm giảm khí H2S trong ao nuôi, phân tích ưu nhược điểm của từng loại 48
49. Chương 5. CÁC MUỐI KHOÁNG HÒA TAN 5.1. Độ pH 5.1.1. Khái niệm độ pH Nồng độ ion H+ trong dung dịch biểu thị bằng trị số pH, pH = - lg[H+]. Khái niệm pH được phát triển từ quá trình ion hóa của nước: + - H2O =H + OH [5.1] Trong môi trường nước sạch ở nhiệt độ 25oC. Hằng số cân bằng Kw = 10-14 [H+][OH-] = Kw = 10-14 (5.2) Từ phương trình (5.1) mỗi phân tử nước phân ly thành 1 ion H+ và 1 ion OH- nên [H+]=[OH-]. Thế vào phương trình (5.2) ta tính được: [H+] = 10-7 mole/L Để tránh sử dụng giá trị số quá nhỏ, các nhà hóa học đã chuyển đổi giá trị nồng độ [H+] thành –lg[H+] = pH Như vậy, độ pH là đại lượng biểu thị cho nồng độ ion H+ có ở trong dung dịch, nó có giá trị bằng - lg[H+] (pH =- lg[H+]). Độ pH có giá trị từ 0 - 14. Nguồn nước mang tính axit, trung tính hay kiềm phụ thuộc vào độ pH, cụ thể như sau: pH 7 : Môi trường bazơ 5.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ pH của nước ao nuôi 5.1.2.1. Chất đất Chất đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ pH của nước ao nuôi như đất sét, đất đồi đỏ nâu, đất phèn có độ pH thấp làm cho nước có tính axit (nước có vị chua, độ trong cao, độ pH có thể <4). Đất phèn chứa các phân tử : FeS2; FeSO4 ; Fe2(SO4)3 ; Al2(SO4)3 khi tiếp xúc với oxy không khí sẽ bị oxy hóa, hoặc thủy phân tạo ra axit H2SO4 làm pH giảm thấp. 5.1.2.2. Hoạt động sống của thuỷ sinh vật Hô hấp của thuỷ sinh vật, giải phóng ra nhiều CO2, CO2 phản ứng với nước tạo ra axit carbonic làm độ pH của nước giảm xuống. Ngược lại, ban ngày quá trình quang hợp của thực vật hấp thu CO2 nhanh hơn quá trình tạo ra CO2 từ quá trình hô hấp và phân huỷ chất hữu cơ làm cho khí - CO2 giảm dần, khi đó thực vật phải lấy CO2 từ sự chuyển hoá HCO3 và sinh ra 2- nhiều CO3 (cacbonate) làm pH tăng lên. 49
50. 5.1.2.3. Sự phân huỷ chất hữu cơ: Sự tích tụ các chất hữu cơ có thể là do cho ăn dư thừa, bón quá nhiều phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh Khi chúng phân huỷ tạo ra nhiều axit hữu cơ và axit cacbonic khiến cho môi trường nước bị chua, làm giảm độ pH. 5.1.2.4. Nước mưa Nước mưa có độ pH thấp do sự có mặt của axit nên nó là một trong những yếu tố làm giảm độ pH của nước ao sau khi mưa. Ngoài ra độ pH của nước trong ao nuôi còn phụ thuộc vào chất lượng nước cấp vào ao, hay từ các quá trình bón phân đạm cho ao. Các loại phân đạm như: NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3 khi hoà tan trong nước sẽ làm giảm độ pH 5.1.3. Biến động của độ pH trong nước ao nuôi 5.1.3.1. Biến động theo chu kỳ ngày đêm Trong một ngày pH thường cao nhất vào khoảng từ 14-16h và thấp nhất vào rạng sáng từ 4 – 6h. Bản chất của hiện tượng này là do các quá trình sinh học xảy ra trong nước. Vào ban ngày, thực vật thuỷ sinh thực hiện quá trình quang hợp đã hấp thụ khí CO2 làm hàm lượng khí CO2 trong nước giảm thấp dẫn đến độ pH tăng. Ban đêm thực vật thuỷ sinh thực hiện quá trình hô hấp thải ra khí CO2, khí CO2 phản ứng với nước tạo ra axit carbonic làm nước chua. Cùng một điều kiện (độ kiềm, chất đáy ) nếu ao có mật độ tảo càng dầy thì mức độ dao động pH theo ngày càng lớn. Vào mùa hè, do các yếu tố môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, các chất hoà tan ) thuận lợi nên thực vật thuỷ sinh phát triển mạnh làm độ pH của nước biến đổi mạnh. Vào mùa đông thì ngược lại do nhiệt độ thấp và cường độ chiếu sáng yếu nên thực vật thuỷ sinh kém phát triển, pH của nước thường ổn định hơn. Những vùng nước giàu dinh dưỡng và hệ đệm kém, độ pH có thể giảm xuống 6 vào rạng sáng và có thể lên đến 11 vào buổi chiều (theo Boyd) 5.1.3.2. Biến động theo tầng nước Trong các thuỷ vực nước ngọt nói chung và trong ao nuôi nói riêng pH tầng mặt thường cao hơn tầng đáy. Mức độ chênh lệch giữa pH tầng mặt và pH tầng đáy phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ tích tụ ở đáy ao, tính chất của đất đáy. Chất hữu cơ tích tụ nhiều do bón quá nhiều phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh), cho ăn không hợp lý khi phân huỷ sẽ tạo ra axit cacbonic, các axit hữu cơ như axit humic, axit fulvic; H2S làm pH của nước giảm thấp. Ở các vùng đất phèn nếu ao không được cải tạo tốt axit có thể thẩm lậu vào nước làm pH tầng đáy rất thấp. 50
51. Một ao nuôi tốt cho đối tượng nuôi cần đảm bảo tính ổn định của pH. Độ chênh lệch pH giữa sáng, chiều, giữa tầng mặt, tầng đáy không được vượt quá 0,5 đơn vị 5.1.4. Ảnh hưởng của độ pH đến đời sống động vật thủy sản Độ pH là một trong những nhân tố môi trường có ảnh hưởng rất lớn trực tiếp và gián tiếp đến đời sống của thuỷ sinh vật như: sinh trưởng, sinh sản, tỉ lệ sống và dinh dưỡng. pH thích hợp cho thuỷ sinh vật thường nằm trong khoảng từ 6,5-9. Đối với cá nước ngọt thì khoảng pH tối ưu thường nằm trong khoảng từ 7 - 8. Tôm nước lợ thì khoảng pH tối ưu thường nằm trong khoảng từ 8 - 8,5 Khi pH môi trường nước quá cao hay quá thấp đều không thuận lợi cho quá trình phát triển của thuỷ sinh vật. Mức độ ảnh hưởng của pH đối với tôm cá được thể hiện theo bảng dưới đây: Bảng 5.1. Ảnh hưởng của pH đối với tôm cá TT pH dao động Tác động ảnh hưởng 1 9 – 11 Chậm phát triển 5 > 11 Tôm, cá chết Tác động chủ yếu của pH khi quá cao hay quá thấp là làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào dẫn đến làm rối loạn quá trình trao đổi muối - nước giữa cơ thể và môi trường ngoài. Độ pH có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của phôi, quá trình dinh dưỡng, sinh trưởng và sinh sản của cá. Cá sống trong môi trường có pH thấp sẽ chậm phát dục, nếu pH quá thấp sẽ không đẻ hay đẻ rất ít. Khi pH cao làm phá huỷ mang và da cá, làm tôm bị tổn thương phụ bộ, mang cũng như gây trở ngại cho việc lột xác và tôm bị mềm vỏ. Các ảnh hưởng sinh hoá của pH đến vật nuôi cũng là nguyên nhân làm tăng ngưỡng oxy của vật nuôi khi pH giảm. Ví dụ: cá chép cỡ 0,5 kg/con, khi pH = 7 ngưỡng oxy của nó là 0,11 mg/l; nhưng nếu pH = 6 thì ngưỡng oxy của nó là 0,22 mg/l. pH cũng là nguyên nhân ảnh hưởng tới nhiều các quá trình chuyển hoá các chất trong nước, như làm ảnh hưởng tới độ kiềm, hoà tan hay làm kết tủa nhiều kim loại. Tuy nhiên, tác động chủ yếu của chúng đối với môi trường nước chủ yếu là làm ảnh hưởng đến sự chuyển hoá các loại khí độc như NH3, H2S trong nước. Hàm lượng khí NH3 tăng dần khi pH tăng và hàm lượng khí H2S tăng dần khi pH giảm. 51
52. Để hạn chế độc tính của các loại khí độc này trong ao nuôi thuỷ sản phải luôn duy trì pH ổn định trong khoảng từ 7 - 8,5. 5.1.5. Các biện pháp quản lý độ pH. - Để duy trì ổn định pH ta cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Cải tạo ao tốt trước khi nuôi thả. + Định kỳ bón vôi ổn đinh hệ đệm trong ao. + Kiểm soát sự phát triển của tảo. + Giảm thiểu sự gia tăng tích luỹ các chất hữu cơ trong môi trường ao nuôi - Khi pH thay đổi bất thường tuỳ theo tình hình thực tế có thể áp dụng các biện pháp sau: + Khi pH thấp pH thấp trong ao nuôi thường do axit thẩm lậu từ đất phèn, axit bị rửa trôi sau các trận mưa giông, do tích luỹ quá nhiều chất hữu cơ hoặc do tảo tàn. Tuỳ theo nguyên nhân làm giảm pH và theo tình hình thực tế ta có thể áp dụng các biện pháp xử lý như sau: * Đối với các ao nuôi vùng đất phèn độ pH có thể giảm mạnh (<4,5) gây chết tôm cá, do đó để quản lý pH thấp vùng chịu ảnh hưởng của đất phèn cần chú ý: khi cải tạo không phơi đáy ao nứt nẻ (tránh đất tiếp xúc với oxy không khí), trước những cơn mưa đầu mùa cần bón vôi xung quanh bờ ao * Ao mới đào nên thường xuyên trao đổi nước, bón vôi (CaCO3 hay Dolomite) và bón phân. * Khi pH thấp tuỳ theo điều kiện cụ thể có thể bón vôi, thay nước hay cấp nước mới. * Khi pH thấp do tảo tàn, có thể thay nước rồi bón vôi nhằm đảm bảo độ pH và hệ đệm, vớt bỏ bọt không tan, sục khí liên tục và giảm cho ăn. + Khi pH cao Tuỳ theo nguyên nhân làm tăng pH và theo tình hình thực tế ta có thể áp dụng các biện pháp xử lý như sau: * Thay nước : thay nước sạch với 20% thể tích nước ao/ngày. * Các ao nuôi tảo phát triển mạnh (nước có màu xanh đậm, độ trong thấp) vào những ngày nắng to độ pH có thể tăng cao vào buổi trưa. Có thể làm giảm mật độ tảo bằng các cách như thay nước, cấp thêm nước mới, sử dụng các hoá chất diệt tảo như CuSO4, FGC Mycin, BKC hoặc dùng formol phun xuống ao với nồng độ 3 – 4 ml/m3. 52
53. * Khi pH tăng cao có thể dùng men vi sinh hoặc đường cát (2-5 kg/1000m3) dải xống ao nhằm tăng cường hoạt động của hệ vi sinh vật có lợi để phân huỷ mùn bã hữu cơ, sản sinh ra khí CO2, các axit hữu cơ làm giảm pH xuống. * Có thể dùng phèn chua [Al2(SO4)3.14H2O] hoà tan ra nước và vẩy đều khắp mặt ao. * Ngoài ra khi pH tăng cao, do việc sử dụng vôi không hợp lý, cần phải giảm sử dụng các loại vôi và đặc biệt là không sử dụng vôi tôi và vôi sống. 5.2. Độ mặn 5.2.1. Khái niệm 2+ 2+ + + - - Các ion vô cơ chủ yếu trong nước là Ca , Mg , Na , K , HCO3 , Cl và 2- SO4 , hàm lượng các ion này thay đổi tuỳ theo các loại nước khác nhau. Độ mặn được định nghĩa là hàm lượng tổng cộng của các chất rắn vô cơ hoà tan (tính theo gam) có trong 1 kg nước. Được ký hiệu là S‰. Ví dụ: Độ mặn của nước biển là S‰ = 30‰, có nghĩa trong 1 kg nước biển có 30g các loại muối. Công thức tính tính độ mặn S g/l = 0,03 + [ 1,805 x Cl- (g/l) ] 5.2.2. Phân loại nước theo độ mặn, cách xác định độ mặn Dựa vào vị trí tồn tại người ta phân thành các loại nước ngầm, nước mặt. Ngoài ra dựa vào độ mặn người ta còn phân ra thành các loại nước ngọt, nước lợ, nước mặn. Dựa vào độ muối Zernop (1934) đã phân chia nước tự nhiên như sau: 0 0 Nước ngọt: S /00 : 0,2 – 0,5 /00 0 0 Nước lợ: S /00 : 0,5 – 16 /00 0 0 Nước mặn: S /00 : 16 – 47 /00 0 0 Nước quá mặn: S /00 : > 47 /00 Độ mặn có thể xác định bằng máy đo độ mặn cầm tay, máy đo độ dẫn điện hoặc bằng khúc xạ kế. Khúc xạ kế 53
54. 5.2.3. Ảnh hưởng của độ mặn đến sinh vật thuỷ sinh - Mỗi loài sinh vật chỉ phân bố trong giới hạn độ muối xác định. Căn cứ vào khả năng thích nghi với độ muối, người ta chia thủy sinh vật thành 2 nhóm: * Nhóm sinh vật hẹp muối: là nhóm sinh vật chỉ sống được trong khoảng độ mặn hẹp. 0 Ví dụ: Tôm hùm bông 30 - 35 /00 0 Cá cam: 25 - 35 /00 0 Ốc hương : 30 - 35 /00 0 Rong sụn : 25 - 35 /00 * Nhóm sinh vật rộng muối: là nhóm sinh vật có thể sống được trong khoảng độ mặn rộng. 0 Ví dụ: Artemia : 8- 250 /00 0 Cá rô phi : 0- 30 /00 0 Cá mú: 14- 41 /00 0 Cá chẽm : 0.5- 35 /00 - Ở một số loài cụ thể, ở từng giai đoạn phát triển thì sự thích nghi của chúng với nồng độ muối cũng khác nhau. - Độ mặn ảnh hưởng trực tiếp đến sự điều hoà áp suất thẩm thấu của cơ thể sinh vật. Các thay đổi độ mặn vượt ra ngoài giới hạn thích ứng của loài đều gây ra các phản ứng sốc của cơ thể, làm giảm sức đề kháng của cơ thể với bệnh. 5.2.4. Quản lý độ mặn Một trong những tiêu chuẩn quan trọng về chất lượng nước nuôi các đối tượng hải sản là phải duy trì ổn định thường xuyên độ mặn cần thiết. - Cách tốt nhất để quản lý độ mặn nước ao nuôi là là nên chọn địa điểm nuôi thích hợp, nơi có nguồn nước đạt yêu cầu. Trường hợp nguồn nước có độ mặn cao hơn yêu cầu, có thể khắc phục bằng cách dùng nước có độ mặn thấp hơn pha thêm nhằm hạ thấp độ mặn. - Bức xạ mặt trời là một trong những nguyên nhân làm ảnh hưởng tới độ mặn trong ao. Khi bức xạ mặt trời lớn, nhiệt độ nước tăng dẫn đến tăng quá trình bốc hơi, làm độ mặn tăng cao. Ở các ao nuôi bán thâm canh thường có các phần trảng cạn, nếu không giữ được mực nước cao sẽ làm tăng nhanh độ mặn khi nắng. Do vậy giải pháp ở đây là phải giữ mực nước ổn định (giảm ảnh hưởng của quá trình bốc hơi) - Một nguyên nhân nữa làm ảnh hưởng tới độ mặn của nước trong ao nuôi đó chính là mưa vì nước mưa là nước ngọt có độ mặn nhỏ hơn 0,005 ‰. Do đó sau khi mưa thường làm cho độ mặn nước ao nuôi giảm thấp, đặc biệt là nước tầng 54
55. mặt. Do vậy giải pháp khắc phục vấn đề độ mặn giảm thấp sau khi mưa là thay nước hoặc tháo nước tầng mặt sau khi mưa. 5.3. Độ kiềm Các thành phần mang tính bazơ có tính chất trung hoà các axit. Được gọi là - 2- độ kiềm của nước. Trong hầu hết các loại nước thì hai ion HCO3 và CO3 là thành phần cơ bản của độ kiềm. Độ kiềm của nước được tính theo mg/l CaCO3. Độ kiềm có tác dụng quan trọng trong nước thông qua khả năng làm giảm sự biến động của độ pH. Nước có độ kiềm tổng cao thì pH ổn định và ngược lại. pH Độ kiềm thấp Độ kiềm thích hợp 6:00 14:00 6:00 thời gian Hình 5.2. Ảnh hưởng của độ kiềm đến sự biến động độ pH theo ngày - Nước biển tự nhiên thường có độ kiềm cao vì nguồn cung cấp HCO3 và 2- CO3 dồi dào. Trong nuôi nước lợ độ kiềm giảm thấp có thể do những lý do sau: - Độ mặn nước ao thấp - Đất phèn - Thay nước ít - Phiêu sinh thực vật phát triển quá dày. Độ kiềm giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì hệ đệm của môi trường nước, đây được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng duy trì được sự biến động pH thấp của nước ao nuôi, hạn chế các tác hại của các độc chất sẵn có trong ao nhằm không tạo ra các sốc bất lợi cho tôm, cá nuôi. Đối với ao nuôi cá độ kiềm cần phải cao hơn 20mg CaCO3/lit Đối với ao nuôi tôm độ kiềm cần phải cao hơn 50mg CaCO3/lit. Bón vôi CaCO3 và CaMg(CO3)2 được xem là biện pháp hữu hiệu để duy trì và làm tăng độ kiềm trong nước. Tuy nhiên khi độ kiềm > 200 mg/l thì độ pH sẽ tăng cao với độ pH như vậy nó sẽ làm tăng độc tính của NH3 và có thể gây trở ngại cho việc lột vỏ của tôm, làm tôm chậm lớn và nghiêm trọng hơn có thể làm tôm chết hàng loạt. 55
56. Theo tài liệu: “Quản lý sức khỏe tôm trong ao nuôi “ thì để duy trì ổn định độ kiềm trong ao nuôi tôm thì: giai đoạn 60 ngày đầu thường xuyên bón bột đá vôi, hay vôi đolomit hai tuần một lần với liều lượng 100-300 kg/ha. Giai đoạn sau 60 ngày sau một tuần một lần bón 100-300 kg/ha và khi độ kiềm trong ao nuôi thấp cần phải bón bột đá vôi hoặc vôi đolomit xuống ao với liều lượng 30 – 50 kg/ha/ ngày để tăng hàm lượng độ kiềm của nước duy trì ổn định độ pH. Trong nuôi cá việc định kỳ bón vôi bột là biện pháp duy trì ổn định độ kiềm của nước ao nuôi. Độ kiềm có thể xác định bằng phương pháp phân tích hóa học hoặc có thể xác định nhanh bằng các bộ test kit xác định độ kiềm. 5.4. Độ cứng Sự có mặt của can-xi và ma-giê trong nước gây ra độ cứng cho nước. Nước cứng được nhận biết dễ dàng như: pha trà mất ngon, giặt quần áo tốn xà phòng nhưng vẫn ít bọt, đóng cặn trong các dụng cụ đun nấu - Độ cứng được xác định và biểu diễn theo mg CaCO3/lit hoặc theo độ Đức (0H). Dựa vào độ cứng, người ta chia nước thành các loại sau: Bảng 5.2. Phân loại nước theo độ cứng Tính chất nước Độ cứng Độ Đức (0H) Meg/l Rất mềm 0-4 0-1,5 Mềm 4-8 1,5-3,0 Cứng trung bình 8-12 3,0-4,5 Tương đối cứng 12-18 4,5-6,0 Cứng 18-30 6,0-10,0 Rất cứng > 30 >10 - Sự biến động về độ cứng trong nước thiên nhiên có thể từ 0 – 20 0H, nguồn nước ở các vùng đồi núi đất đỏ hầu như không có Canxi và Magiê, nên độ cứng xấp xỉ bằng không. Các vùng đồng bằng hoặc nước ao nuôi cá được bón vôi, độ cứng lớn có thể > 40 0H. Độ cứng của nước ảnh hưởng đến tôm, cá nuôi ở vai trò thay đổi áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến điều hoà hàm lượng Ca2+ trong máu. Canxi có vai trò 56
57. trong việc cấu tạo bộ xương hoặc vỏ cứng của động vật thuỷ sinh. Magiê cần cho thực vật cấu tạo chất diệp lục của lá xanh để quang hợp. Tuy nhiên, khi độ cứng quá cao cũng không tốt do nó tạo thành màng mỏng trên mặt nước, làm ngăn cản các quá trình trao đổi khí giữa nước ao nuôi với không khí. Đối với tôm nước quá cứng sẽ lảm giảm sự lột xác và mức tăng trưởng của chúng, Do vậy, độ cứng cao quá hay thấp quá thì đều có ảnh hưởng không tốt đến NTTS. Độ cứng thích 0 hợp trong ao nuôi là từ 5 – 10 H (90 – 180 mg CaCO3/lit), khi độ cứng thấp cần bón vôi để tăng độ cứng . Độ cứng có thể xác định bằng phương pháp phân tích hoá học hoặc có thể xác định nhanh bằng các bộ test kit xác định độ cứng. 5.5. Sắt và mangan Trong nước thiên nhiên sắt có thể tồn tại dưới dạng Fe2+ (Ferrous), Fe3+ (Ferric), các hợp chất hữu cơ hòa tan hay không hòa tan. Dạng Fe2+ thường gây độc đối với thủy sinh vật, vì quá trình oxy hóa nó thành Fe3+ làm tiêu hao nhiều oxy của môi trường và tạo thành các gỉ sắt bám trên mang cá làm cá không hô hấp được. Dạng Fe3+ không có những độc tính như trên nhưng nếu hàm lượng quá cao cũng không có lợi cho đời sống của thủy sinh vật. Thí dụ, ở hàm lượng 1,5-2 mg/L nó sẽ ức chế sự phát triển của một số loài thực vật phù du. Sắt là một trong những nguyên tố rất cần thiết cho đời sống của thủy sinh vật mặc dù nhu cầu về nó không lớn lắm. Sắt có trong thành hemoglonine của máu sinh vật bậc cao và tham gia vào sự vận chuyển oxy vì có khả năng chuyển từ dạng có hóa trị 3 sang dạng có hoá trị 2 và ngược lại. Sự hô hấp của động thực vật được thực hiện nhờ có xúc tác, trong đó sắt đóng vai trò quan trọng. Chất diệp lục của cây xanh không thể tạo thành được nếu không có sắt mặc dù trong thành phần diệp lục không có sắt. Sắt có mặt thường xuyên trong cơ thể sinh vật và hàm lượng của nó có thể thay đổi từ vài phần vạn đến vài phần nghìn trọng lượng của cơ thể sinh vật. Khi thiếu sắt làm cản trở sự tạo thành hemoglobine của máu động vật, thể diệp lục của thực vật, hạn chế sự phát triển của tảo. Hàm lượng sắt tổng số (Fe2+ và Fe3+) thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 0,1-0,2 mg/L, giới hạn cho phép là nhỏ hơn hay bằng 0,5 mg/L. Hàm lượng sắt trong nước biển rất thấp, trong nước ngọt hàm lượng của nó cao hơn có khi lên đến hàng chục mg/L. Hàm lượng các muối sắt hòa tan trong nước tỉ lệ nghịch với pH. pH càng cao các muối hòa tan của sắt càng thấp, do đó khi quá trình quang hợp của thực vật phù du trong ao xảy ra mạnh làm pH của nước tăng các muối hòa tan của sắt trong nước hầu như hết hẳn. Trong nước biển, Mn có hàm lượng rất thấp chỉ dao động trong khoảng 0,01 mg/L. Ở nước ngọt hàm lượng của nó cao hơn trong nước biển khoảng 10 lần. Mn trong nước có thể tồn tại ở 2 dạng: ion ở tầng đáy, dạng keo hydroxyde ở tầng mặt. Dạng ion có hoạt tính cao hơn dạng keo. Mn ở hàm lượng thấp (0,001- 0,002ppm) có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của thực vật. Hàm lượng Mn 57
58. thích hợp cho ao nuôi cá là 0,05-0,2mg/L (Boyd, 1990). 5.6. Silic Silic tìm thấy trong nước thiên nhiên là do nước tiếp xúc với nham thạch có chứa muối silicate hòa tan hay quá trình phân hủy xác tảo silic (Diatoms), một số nhóm rong biển. Người ta tìm thấy vỏ các thực vật đơn bào này được cấu tạo bởi dioxide silicium (SiO2). Ở nền đáy thủy vực hàm lượng SiO2 cao hơn ở tầng mặt. Trong tầng nước mặt của biển đại dương hàm lượng SiO2 dao động trong khoảng 1mg/l ở tầng đáy có thể lên đến vài mg/l, trong nước ngọt hàm lượng SiO2 cao hơn trong nước biển. Các thủy vực giàu dinh dưỡng hàm lượng SiO2 có thể lên đến hàng chục mg/l. Sự có mặt một lượng lớn SiO2 làm cho nước có dạng nhầy. Silic rất cần cho sự hình thành vỏ tảo silic. Lớp vỏ này không những có chức năng bảo vệ mà còn cung cấp các dưỡng chất cần thiết cho các tế bào nhờ vào khả năng hấp thu của nó. Hàm lượng SiO2 trong nước cần thiết cho sự phát triển của tảo silic là 0,13mg/l, SiO2 trong nước thiên nhiên thường vượt xa nồng độ này. Do đó không cần bón phân silic cho ao nuôi cá, ngay cả tảo khuê trong ao phát triển mạnh. Hàm lượng SiO2 trong nước giảm đáng kể khi tảo silic phát triển nhưng SiO2 sẽ được bổ sung nhờ chu chuyển nước từ tầng đáy. Đối với các cơ thể động vật, silic cần thiết cho sự vận động bình thường của các mô bì, mô liên kết, giúp chúng có sự chịu đựng tính đàn hồi, tính thẩm thấu thích hợp. Silic còn giúp cho sự tạo thành các mô xương, tham dự trong hiện tượng hóa cốt của các xương non. Sự tham gia quan trọng nhất của silic vào tiến trình sống cũng được xác nhận bởi sự hiện diện của nó trong bộ máy di truyền, nghĩa là trong các acid nucleic. CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Vai trò của tảo và hệ đệm cacbonnat đối với sự biến đổi đô pH trong ao nuôi? 2. Các nguyên nhân làm pH trong ao nuôi giảm? các giải pháp khắc phục? 3. Vai trò của độ kiềm trong nước ao nuôi? 4. Độ mặn trong ao nuôi thường bị biến động mạnh khi nào? Giải pháp khắc phục? 58
59. Chương 6. CHẤT HỮU CƠ, NITO, PHÔT PHO 6.1. Chất hữu cơ 6.1.1. Nguồn gốc - Các loại vật chất trong ao như các loại phân hữu cơ, thức ăn dư thừa, xác động thực vật đều là các hợp chất hữu cơ. - Nguồn gốc: + Nước cấp vào ao nuôi. + Phân chuồng, phân xanh bón vào ao. + Thức ăn dư thừa. + Sản phẩm đào thải của động vật thủy sinh + Xác chết động thực vật trong nước. 6.1.2. Vai trò và tác hại - Vai trò: + Thức ăn trực tiếp cho một số loài cá nuôi và động vật đáy, + Chất hữu cơ phân huỷ tạo ra các muối dinh dưỡng cho môi trường nước, thúc đẩy sinh vật phù du phát triển làm cơ sở thức ăn tự nhiên cho cá. Khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thấp chứng tỏ môi trường nghèo dinh dưỡng, cơ sở thức ăn tự nhiên ít - Tác hại: Khi hàm lượng chất hữu cơ quá cao + Phân hủy sẽ tiêu hao nhiều oxy tan trong nước, làm môi trường thiếu oxy, gây ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của vật nuôi, thậm chí làm cho vật nuôi bị chết ngạt. + Khi môi trường nước thiếu oxy thì quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra không hoàn toàn: * Tạo ra nhiều chất lơ lửng, các chất lơ lửng này bám lên mang cá cản trở quá trình trao đổi khí ở mang và làm cho cá bị chết. * Sản phẩm của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy là các chất độc với vật nuôi như H2S, NH3, CH4 6.1.3. Thông số đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong nước Để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước nói chung và nước ao nuôi nói riêng người ta dùng chỉ số BOD và COD. + Chỉ số BOD - Nhu cầu ôxy sinh hoá là lượng ôxy cần thiết sử dụng trong quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật. 59
60. Trong nước, khi xảy ra quá trình ôxy hoá sinh học thì các vi sinh vật sử dụng ôxy hoà tan. Vì vậy, việc xác định tổng lượng ôxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong ao. Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng ôxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ mà chỉ cần xác định xác định lượng ôxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20oC trong tủ kín để tránh quá trình quang hợp, chỉ tiêu này kí hiệu là BOD5. (hiệu quả phân huỷ sau 5 ngày đạt 70%) + Chỉ số COD – Nhu cầu oxy hoá học là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ bị oxy hoá và được xác định bằng việc sử dụng một tác nhân oxy hoá mạnh trong môi trường kiềm (tác nhân oxy hoá là KMnO4) hoặc trong môi trường axit (tác nhân oxy hoá là K2Cr2O7). Trong ao nuôi chỉ số BOD không được vượt quá 10 mg/l và chỉ số COD không được vượt quá 70 mg/l. 6.1.4. Các biện pháp quản lý chất hữu cơ Để giảm thiểu chất thải trong ao có thể thông qua việc điều hành và quản lý như sau: - Cho ăn vừa đủ, hạn chế thức ăn dư thừa trong ao. Có thể sử dụng sàng cho ăn để điều chỉnh lượng thức ăn và theo dõi hoạt động bắt mồi của vật nuôi. Sử dụng các loại thức ăn ít tan, thức ăn nổi trong nước, và phù hợp với khẩu phần của từng loài về số lượng, chất lượng, thời gian và số lần cho ăn - Cuối mỗi vụ nuôi cần vét bớt bùn đáy, trong quá trình nuôi không để dư thừa thức ăn, phân bón. - Định kỳ bón men vi sinh để xử lý chất thải lắng tụ trên nền đáy ao. - Sử dụng máy đập nước, sục khí nhằm lưu thông khí, tăng cường các quá trình oxy hoá chất hữu cơ và để gom tụ cặn bã vào giữa ao. - Trong nuôi cá nước ngọt có thể tiến hành nuôi ghép một số loài cá ăn các loại thức ăn khác nhau vừa nâng cao sản lượng thu hoạch vừa quản lý tốt chất thải tự nhiên. 6.2. Các hợp chất nitơ - - Nitơ tồn tại ở các dạng hợp chất khác nhau như nitrit (NO2 ), nitrat (NO3 ), + ammonia ion hoá (NH4 ) , ammonia không ion hoá (NH3) và các dạng hữu cơ. - - + - + Trong các loại hợp chất NO2 , NO3 , NH4 , NH3 thì chỉ có NO3 , NH4 là được thực vật hấp thụ trực tiếp, 2 dạng còn lại gây độc cho sinh vật thuỷ sinh. Các dạng hợp chất này khi ở trong môi trường nước chúng luôn luôn có sự chuyển hoá cho nhau theo một chu trình khép kín như minh hoạ tại hình 5.1 dưới dây: 60
61. Chất hữu cơ VSV Amon hoá Thực vật Động vật Bài tiết N VSV + 2 (rong tảo ) (tôm, cá ) NH4 ; NH3 Phản nitrat Nitrit hoá NO - NO - 3 2 Nitrat hoá Hình 6.1. Sơ đồ quá trình chuyển hoá các dạng hợp chất nitơ Như vậy, các dạng hợp chất nitơ trên đều có mối quan hệ hữu cơ liên quan tới nhau. 6.2.1. Ammonia + 6.2.1.1 . Động thái của ammoniac (NH3) và ammoni (NH4 ) NH3 trong các thủy vực được cung cấp từ quá trình phân hủy bình thường các protein, xác bã động thực vật phù du, sản phẩm bài tiết của động vật hay từ phân bón vô cơ, hữu cơ. (NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 → 2 NH3 + CO2 + H2O NH3 là loại khí độc đối với cá, khi được tạo thành sẽ phản ứng với nước sinh + ra ion NH4 cho đến khi cân bằng được thiết lập. Tổng hàm lượng của NH3 và + NH4 được gọi là tổng đạm amôn (Total Ammonia Nitrogen - TAN). + - NH3 + H2O → NH4 + OH + Tỉ lệ giữa NH4 :NH3 sẽ tăng khi pH giảm và giảm khi pH tăng, tỉ lệ này tại một giá trị pH xác định (thí dụ pH=8) có thể được tính từ sự cân bằng sau: 61
62. + Vì vậy, ở pH=8 mỗi mole NH3 thì có 18,2 mole NH4 và tỉ lệ phần trăm của + NH4 trên TAN là 5,2%. Ngoài pH, tỉ lệ của NH3/TAN trong nước còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ và pH của nước gia tăng thì hàm lượng NH3 trong nước sẽ gia tăng và ngược lại. 62