Chuyên đề sẽ nêu sơ lược về các yếu tố vật lý trong môi trường ao nuôi thuỷ sản như: ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn, độ trong, màu, mùi, vị....Một phần của nôi dung như sau: Nước sạch sẽ không có màu, chỉ có 1ớp nước dày mới có màu xanh lơ. Trên thực tế, nước thiên nhiên các thủy vực thường có màu do sự xuất hiện của các hợp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan hay không hòa tan, hay sự phát triển của tảo. Màu của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học và tạp chất có trong nước. Trong ao nuôi thủy sả n thường có các màu sau: Nước cứng có màu xanh nhạt, nước chứa Fe và H2S có màu lục nhạt; nước chứa chất hữu cơ thường có màu vàng nhạt. Nước màu xanh nhạt (đọt chuối non): nước có màu xanh nhạt do sự phát triển của tảo lục (Chlorophyta), loài tảo này thường phát triển mạnh trong môi trường nước ngọt hoặc nước lợ nhạt (nhỏ hơn 10‰). Màu xanh đậm (xanh rêu): nước có màu xanh đậm do sự phát triển của tảo lam (Cyanophyta), loài tảo này phát triển mạnh cả trong môi trường nước ngọt, lợ lẫn nước mặn. Màu vàng nâu (màu nước trà): nước có màu vàng nâu do sự phát triển của tảo silic (Bacillariophyta), loài tảo này thường phát triển mạnh ở môi trường nước lợ, mặn vào đầu vụ nuôi. Màu vàng cam (màu rỉ sắt): màu này thường xuất hiện ở các ao nuôi mới xây dựng trên vùng đất phèn. Màu vàng cam là do đất phèn tiềm tàng (FeS2) bị oxy hóa tạo thành các váng sắt. Màu đỏ gạch (màu đất đỏ ): nước có nhiều phù sa do đất cát bị xói mòn từ vùng thượng nguồn được dòng nước mang đến vùng hạ lưu. Màu nâu đen: nước có màu nâu đen do trong nước có chứa nhiều vật chất hữu cơ . Trường hợp này hàm lượng oxy hòa tan rất thấp. Màu trắng đục: nước có màu trắng đục do trong nước có chứa nhiều hạt sét (keo đất), trườ ng hợp này thường do nước mưa rửa trôi từ đất từ trên bờ ao. Nước trong: do nước nghèo dinh dưỡng hoặc nước bị nhiễm phèn. Màu thực của nước là màu do các hợp chất hòa tan trong nước gây ra, màu giả là màu của các hợp chất không hòa tan (lơ lưng) ra. Trong ngành nuôi trồng thủy sản ta chú ý đến màu giả của nước nhiều hơn, vì qua đó có thể đánh giá sơ bộ môi trường nước đó giàu hay nghèo dinh dưỡng. Màu nước thích hợp cho các ao nuôi là màu xanh lá chuối non (nước ngọt) và màu vàng nâu (nước lợ , mặn).
CÁC YẾU TỐ VẬT LÝ TRONG MÔI TRƯỜNG AO NUÔI THỦY SẢN 1. ÁNH SÁNG 1.1 Phân phối năng lượng mặt trời: Năng lượng mặt trời giảm dần khi truyền từ khí quyển vào mặt đất do sự hấp thụ của khí quyển và bề mặt trái đất. Năng lượng mặt trời được truyền ở hai dạng sóng ánh sáng: ánh sáng khả kiến và ánh sáng bất khả kiến (cực tím, hồng ngoại). 1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước: Trong 1 ngày, cường độ năng lượng mặt trời tăng dần từ lúc sang sớm cho đến khi đạt cực đại vào giữa trưa (14h – 16h). Điều này ảnh hưởng đến sự quang hợp của thực vật thủy sinh: khi cường độ bức xạ mặt trời tăng thì cường độ quang hợp tăng và ngược lại cường độ bức xạ mặt trời giảm thì cường độ quang hợp giảm. Khi cường độ ánh sáng thấp hơn 1% thì thực vật không thể quang hợp. Tầng nước nhận được hơn 1% cường độ ánh sáng được gọi là tầng ánh sáng hay tầng quang hợp 1 (photic layer). Nước trong ao nuôi tôm, cá thường đục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. Khi chiếu tới mặt nước, một phần ánh sáng bị phản xạ lại không khí. Khả năng xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước phụ thuộc vào tính phẳng lặng của mặt nước và góc tới của tia sáng so với mặt nước. Những tia sáng chiếu gần thẳng góc với mặt nước sẽ xâm nhập vào nước nhiều. Cường độ ánh sáng sẽ giảm khi xuyên qua cột nước vì bị phân tán và hấp thu bởi cột nước. Các tia sáng có bước sóng dài (đỏ, cam) và ngắn (hồng ngoại, tím) thì bị triệt tiêu nhanh hơn các tia sáng có bước sóng trung bình (lục, lam và vàng). Nước thiên nhiên có nhiều tạp chất ngăn cản quá trình xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước. Mức độ hấp thụ ánh sáng của nước ở độ sâu z được tính theo công thức sau: Trong đó IO = Bức xạ xâm nhập vào mặt nước IZ = Bức xạ ở độ sâu Z. 1.3 Năng lượng nhiệt 1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vực Nguồn nhiệt làm cho nước trong các thủy vực ấm lên là do năng lượng ánh sáng mặt trời, năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước và nền đáy của thủy vực, nhưng nguồn nhiệt chính cung cấp cho thủy vực là năng lượng mặt trời. Do đó, nhiệt độ của nước thay đổi theo vị trí địa lý của thủy vực, theo mùa, theo thời tiết và theo ngày đêm. 2 Nhiệt độ của nước trong các thủy vực thay đổi theo ngày đêm gắn liền với cường độ chiếu sáng của mặt trời trong ngày: thấp nhất vào buổi sáng lúc 2:00-5:00, cao nhất vào buổi chiều lúc 14:00-16:00 giờ và lúc 10:00 giờ nhiệt độ của nước trong thủy vực gần tới nhiệt độ trung bình ngày đêm. Biên độ dao động nhiệt độ trong ngày đêm lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tính chất của thủy vực: các thủy vực nhỏ và nông có biên độ dao động nhiệt độ ngày đêm lớn hơn các thủy vực lớn và sâu. Sự thay đổi nhiệt độ theo ngày đêm ở các ao nông có thể rất đáng kể: ở tầng mặt sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm có thể tới 10 o C, ở độ sâu 20 cm là 5 o C còn ở đáy ao là 2 o C. Trong thủy vực năng lượng nhiệt có thể bị mất đi do nước bốc hơi, phát xạ nhiệt, hấp thụ vào nền đáy hoặc dòng chảy ra khỏi thủy vực. 1.3.2 Tỉ trọng nước Nước ở 4 o C có tỉ trọng lớn nhất, khi nhiệt độ tăng hay giảm một độ phân tử nước bị giảm làm nước trở nên nhẹ hơn. 1.4 Sự phân tầng nhiệt độ 1.4.1 Nguyên nhân và quá trình phân tầng 3 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. Do tác động của gió và sóng, nhiệt độ từ mặt nước được truyền xuống sâu 1m đến vài trăm mét thành một tầng nước có nhiệt độ đồng nhất, tầng này gọi là tầng mặt (surface mixed layer). Từ độ sâu 200-300m, nhiệt độ bắt đầu giảm rất mạnh đến độ sâu 1000m. Tầng nước này gọi là o tầng giữa (thermocline). Nhiệt độ có thể giảm đi 20 C qua tầng nước này. Dưới tầng "thermocline", nhiệt độ nước giảm chậm lại và ổn định ở vùng đáy sâu. Khi nhiệt độ nước ở tầng mặt thay đổi (giảm dần đến 4 C hoặc tăng lên đến 4 C), 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. Có thể chia sự phân tầng thành các kiểu sau: 1.4.2 Kiểu phân tầng - Amictic - bị phủ bởi lớp băng vĩnh cửu trên bề mặt, không có hiện tượng phá vỡ phân tầng. - Oligomictic - các hồ cạn ở vùng xích đạo hầu như ít xảy ra hiện tượng phân tầng hoặc thủy vực lạnh nước - Monomictic - phân tầng và phá vỡ phân tầng một lần trong năm vào mùa lạnh ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới vào mùa ấm ở vùng cực - Dimictic - phân tầng và phá vỡ phân tầng đều đặn hai lần trong năm ở các hồ vùng ôn đối vào mùa xuân và mùa thu 4 - Polymictic - các thủy vực cạn thường xuyên xảy ra sự phân tầng và phá vỡ phân tầng (thường xảy ra theo chu kỳ ngày đêm). 1.4.3 Hệ quả của sự phân tầng - Vật lý - ngăn cản quá trình hòa trộn và trao đổi nhiệt trong cột nước - Hóa học - giảm hàm lượng dinh dưỡng trên tầng mặt; ngăn cản sự trao đổi vật chất trong cột nước - Sinh học - giới hạn không gian của sự sống; giảm năng suất sinh học 1.4.4 Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng (overturn) - Nhiệt độ thay đổi - Gió/bão - Mưa to - Dòng chảy - Sự di chuyển của sinh vật 1.4.5 Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng - Vật lý: Cân bằng nhiệt, xáo trộn tầng nước, tăng sự xâm nhập của ánh sáng - Hóa học: Xáo trộn các vật chất hòa tan hay lơ lửng, cung cấp dinh dưỡng cho tầng mặt, giảm oxy hòa tan và tăng hàm lượng các chất độc (NH 3, CH 4, H 2S) ở tầng mặt 5 - Sinh học: Ảnh hưởng xấu đến động vật trong thời gian phá vỡ phân tầng. Tăng năng suất sinh học sau khi quá trình phá vỡ phân tầng xảy ra. 1.5 Sự phân chia các vùng trong thủy vực Trong các thủy vực lớn tùy theo độ sâu và tùy theo khoảng cách với vùng bờ mà môi trường có đặc tính khác nhau. Dựa vào đặc tính vật lý của môi trường nước, có thể chia thủy vực thành các vùng sau: 1.5.1 Theo chiều thẳng đứng - Tầng mặt hay còn gọi là tầng đối lưu, đây là vùng có sự chuyển động của nước theo chiều thẳng đứng. - Tầng giữa hay là tầng biến nhiệt (thermocline), đây là ranh giới giữa tầng nước mặt có nhiệt độ cao và tầng đáy có nhiệt độ thấp. Vì vậy, nhiệt độ trong tầng biến nhiệt giảm rất nhanh theo độ sâu (Hình 2-5). - Tầng dưới là tầng nước có nhiệt độ thấp và ổn định - Vùng sáng được giới hạn từ mặt nước đến độ sâu có cường độ ánh sáng 1%, vùng này còn được gọi là vùng quang hợp (photic zone) vì thực phù du phát triển và hiện tương quang hợp xảy ra. - Vùng tối được giới hạn từ độ sâu có cường độ ánh sáng 1% đến đáy thủy vực. - Độ sâu cân bằng giữa quang hợp và hô hấp (compensation depth) chính là ranh giới giữa vùng sáng và vùng tối. 1.5.2 Ngang - Vùng trên triều (Supralittoral): là phần đất phía trên cao hơn mức triều cực đại, bao gồm đất canh tác, đất tự nhiên phủ bởi hệ thực vật hoang dại, các đầm nuôi trồng thủy sản. Hoạt động của con người lên tiểu vùng này rất mãnh liệt nhằm cải tạo đất, phát triển nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản. - Vùng triều là vùng ngập nước theo chu kỳ, nơi tập trung của các cây rừng ngập mặn hoặc các bãi bùn, bãi cát bằng phẳng. Đây là nơi sinh sống của các sinh vật thích nghi với lối sống nửa nước nửa cạn. Điều kiện sống vùng này tương đối khắc nghiệt nhưng do đa dạng về môi trường sống nên sinh vật vùng triều rất đa dạng, đặc biệt đa dạng về kiểu gen. 6 - Vùng khơi là vùng ngập nước thường xuyên, vùng này chiếm diện tích lớn nhất. Khối nước và nền đáy là nơi sinh sống và phát triển của các loài sinh vật biển. Hình trên trình bày một hồ nhỏ điển hình ở vùng ôn đới vào mùa hè. Phân vùng thường không chính xác, ở hồ nước đục hoặc vào thời điểm gần bình minh hay hoàng hôn ở hầu hết các hồ thì tầng quang hợp (photic) chỉ đạt đến một phần của tầng đối lưu (mixed layer). Vào mùa Đông tầng đối lưu thường mở rộng đến nền đáy hồ. Hoạt động của sóng to thuận lợi cho sự xác định giới hạn của vùng triều. Thuật ngữ tầng biến nhiệt (thermocline) đôi khi được định nghĩa một cách nghiêm nhặt là vùng có sự thay đổi nhiệt độ ít nhất 1 o C/m sâu. Đối với vùng nhiệt đới không nhất thiết phải tuân theo giá trị như trong định nghĩa trên 1.6 Chuyển động của nước - Nguyên nhân gây chuyển động: Do nhiều nguyên nhân như sự chênh lệch nhiệt độ, độ mặn, sóng gió thủy triều, sự di chuyển của thủy sinh vật, khối nước trong thủy vực luôn luôn chuyển động, ngay cả trong các thủy vực không có sự trao đổi nước. Nước chuyển giúp cho sự chuyển động của thủy sinh vật, sự khuếch tán oxy từ không khí vào môi trường nước, sự điều hòa nhiệt độ, độ mặn, các khí hòa tan và việc phân tán các sản phẩm bài tiết của thủy sinh vật được thực hiện một cách dễ dàng, tránh được hiện tượng nhiễm bẩn hay thiếu oxy cục bộ. - Kiểu chuyển động của nước: Đối lưu, dòng chảy, song, sự nhiễu loạn (Turbulence), nước trồi (Upwelling), nước chìm (Downwelling) 7 Hình 2-8. Nêm nước mặn, một dạng nước trồi vùng cửa sông. Dòng nước ngọt trải trên lớp nước biển có tỉ trọng cao hơn tạo thành nêm nước mặn. Nơi này cũng là nơi "nước mặn ra" hoặc là nơi kết tụ của các hạt phù sa. 2. ĐỘ ĐỤC, ĐỘ TRONG 2.1 Tính chất của độ đục, độ trong - Độ đục là khả năng cản những tia nắng mặt trời. Độ trong là khả năng ánh sáng mặt trời xuyên qua nước. Hai tính chất này tỉ lệ nghịch với nhau. - Phụ thuộc: • Lượng keo khoáng • Vật chất hữu cơ lơ lửng • Sự phát triển của các vi tảo • Sóng gió thủy triều • Lượng nước mưa đổ và thủy vực Ở các thủy vực khác nhau thì nguyên nhân dẫn đến độ vẫn đục cũng khác nhau. Vd: • Ở sông, độ đục của nước là do các chất hòa tan có nguồn gốc từ vô cơ và hữu cơ như phù sa ( kích thước khoảng 2-50µm), các chất keo (kích thước nhỏ hơn 2µm). Độ vẫn đục thay đổi theo mùa, mùa mưa độ đục của nước sông cao hơn thường thấy sau những trận mưa lớn do nước mưa chảy vào sông cuốn theo các tạp chất trên mặt đất và độ đục giảm dần theo mùa khô. 8 • Ở ao, ngoài các nguyên nhân trên còn do các vật chất hữu cơ từ phân bón, thức ăn và sự phát triển của tảo. - Độ đục và độ trong ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng nên ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật phù du. Khi độ trong thấp ánh sáng xâm nhập vào thủy vực ít kéo theo cường độ quang hợp của thực vậ phù du cũng giảm. Đối với cá, nếu độ trong thấp thì cường độ hô hấp của cá sẽ giảm, còn độ trong cao, nước nghèo dinh dưỡng (sinh vật phù du phát triển kém, hạn chế thữa ăn tự nhiên của cá) làm cho năng suất cá nuôi giảm. - Độ trong thích hợp cho ao nuôi cá là 20-30 cm, ao nuôi tôm là 30-45 cm. - Độ trong được đo bằng đĩa Secchi có đường kính 20 cm, độ đục được đo bằng độ hấp thụ ánh sáng hoặc hàm lượng tổng chât răng lơ lửng. 2.2 Nguồn gốc độ đục: - Bên ngoài: nguồn nước, nước rửa trôi, bụi phóng xạ từ khoog khí. - Bên trong: chất lơ lửng dòng đáy tạo ra do chuyển động của dòng nước và cá; thức ăn thừa chất thải của tôm, cá nuôi. 2.3 Ảnh hưởng của độ đục: - Giảm sự xâm nhập của ánh sáng, làm giảm sự phát triển của thực vật nổi và thực vật bậc cao. - Ít tác động trực tiếp lên cá, nhưng nếu đọ đục quá cao thì có thể ảnh hưởng đến mang cá. - Gây ra sự lắng tụ phù sa bao phủ trứng cá. - Hấp thụ và nhả chất dinh dưỡng. 2.4 Kiểm soát và quản lí độ đục: a) Quản lí độ đục từ nguồn nước: Chứa nước đục trong ao để lắng có thể làm giảm độ đục. Khoanh lại nguồn nước đọng tránh gây xói mòn bờ ao. b) Quản lí độ đục bên trong ao: 9 - Loại bỏ hạt sét bằng muối vô cơ: Kết tủa độ đục sét bằng các quá trình đông kết, trung hòa những hạt sét trao đổi ngược với các cation, hiệu quả gia tăng với các cation trao đổi lớn hơn ( Al3+ >Fe3+ >Ca2+ >H+ >Na+) Keo + cation -> phức hợp cation I - Loại bỏ hạt sét với thực vật phù du: Thực vật phù du được sử dụng như hạt nhân cho sự kết đông, phân bón kích thích sự phát triển của thực vật nổi -> các tế bào lấy đi những hạt sét. Nên tạ sự phát triển của phiêu sinh vật trước khi thả cá vì cá đói sẽ khoáy động nền đáy làm đục nước. - Chất hữu cơ vô sinh: Vật chất hữu cơ, phân xanh phân hủy sẽ làm giàu CO 2 , pH giảm giúp cho quá trình kết tụ của các hạt sét. 3. MÀU NƯỚC Nước sạch sẽ không có màu, chỉ có 1ớp nước dày mới có màu xanh lơ. Trên thực tế, nước thiên nhiên các thủy vực thường có màu do sự xuất hiện của các hợp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan hay không hòa tan, hay sự phát triển của tảo. Màu của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học và tạp chất có trong nước. Trong ao nuôi thủy sả n thường có các màu sau: - Nước cứng có màu xanh nhạt, nước chứa Fe và H2S có màu lục nhạt; nước chứa chất hữu cơ thường có màu vàng nhạt. - Nước màu xanh nhạt (đọt chuối non): nước có màu xanh nhạt do sự phát triển của tảo lục (Chlorophyta), loài tảo này thường phát triển mạnh trong môi trường nước ngọt hoặc nước lợ nhạt (nhỏ hơn 10‰). - Màu xanh đậm (xanh rêu): nước có màu xanh đậm do sự phát triển của tảo lam (Cyanophyta), loài tảo này phát triển mạnh cả trong môi trường nước ngọt, lợ lẫn nước mặn. - Màu vàng nâu (màu nước trà): nước có màu vàng nâu do sự phát triển của tảo silic (Bacillariophyta), loài tảo này thường phát triển mạnh ở môi trường nước lợ, mặn vào đầu vụ nuôi. 10 [...]... dưỡng Màu nước thích hợp cho các ao nuôi là màu xanh lá chuối non (nước ngọt) và màu vàng nâu (nước lợ , mặn) 4 MÙI Mùi của nước có liên quan đến hoạt động của vi khuẩn trong các chất hữu cơ có trong nước Nước thường không có mùi, nước thiên nhiên trong các thủy vực thường có mùi do có sự hiệ n diện của các vi khuẩn, các hợp chất vô cơ , hữu cơ hòa tan hay không hòa tan gây ra Các hợp chất hữu cơ đang... Màu trắng đục: nước có màu trắng đục do trong nước có chứa nhiều hạt sét (keo đất), trườ ng hợp này thường do nước mưa rửa trôi từ đất từ trên bờ ao - Nước trong: do nước nghèo dinh dưỡng hoặc nước bị nhiễm phèn Màu thực của nước là màu do các hợp chất hòa tan trong nước gây ra, màu giả là màu của các hợp chất không hòa tan (lơ lưng) ra Trong ngành nuôi trồng thủy sản ta chú ý đến màu giả của nước nhiều... làm cho nước có mùi rất tanh và độc hại đối với thủy 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 11 5 VỊ Nước thiên nhiên có vị là do sự có mặt một số muối hay các khí hòa tan trong nước gây ra Vị của nước phụ thuộc vào số lượng và thành phần hóa học của các chất chứa trong nước, nhiệt độ của nước (nhiệt độ thấp vị khó phát... cam (màu rỉ sắt): màu này thường xuất hiện ở các ao nuôi mới xây dựng trên vùng đất phèn Màu vàng cam là do đất phèn tiềm tàng (FeS2) bị oxy hóa tạo thành các váng sắt - Màu đỏ gạch (màu đất đỏ ): nước có nhiều phù sa do đất cát bị xói mòn từ vùng thượng nguồn được dòng nước mang đến vùng hạ lưu - Màu nâu đen: nước có màu nâu đen do trong nước có chứa nhiều vật chất hữu cơ Trường hợp này hàm lượng oxy... gây ra Các hợp chất hữu cơ đang bị phân hủy sẽ hình thành các hợp chất có mùi rất khó chịu - Mùi tanh và hôi: có vi khuẩn phát triển - Mùi tanh: nước có nhiều sắt - M ùi 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 tảo lam như Anabaena, Nostoc thường tiết ra nhiều độc tố thuộc loại polypeptite, polysacharit, acid hữu cơ, nhất... Mg2+ (lớn hơn 1g/L), Na2CO3, MgSO4, MgCl2 - Vị chua: do muối nhôm và nước chứa sắt có vị lợ, tanh 6 TÍNH DẪN ĐIỆN: - Tính dẫn điện của nước phụ thuộc vào tổng lượng muối trong nước, tính chất các muối và nhiệt độ của nước Nước khoáng hoá cao thường có tính dẫn điện mạnh 12 . triển của thực vật nổi và thực vật bậc cao. - Ít tác động trực tiếp lên cá, nhưng nếu đọ đục quá cao thì có thể ảnh hưởng đến mang cá. - Gây ra sự lắng tụ phù sa bao phủ trứng cá. - Hấp thụ và nhả. và vùng tối. 1.5.2 Ngang - Vùng trên triều (Supralittoral): là phần đất phía trên cao hơn mức triều cực đại, bao gồm đất canh tác, đất tự nhiên phủ bởi hệ thực vật hoang dại, các đầm nuôi trồng. Tầng giữa hay là tầng biến nhiệt (thermocline), đây là ranh giới giữa tầng nước mặt có nhiệt độ cao và tầng đáy có nhiệt độ thấp. Vì vậy, nhiệt độ trong tầng biến nhiệt giảm rất nhanh theo độ