Bài giảng quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản nguyễn đình trung

Nội dung giáo trình được biên soạn theo đề cương môn học “ Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản” của trường Đại học Nha Trang nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

LỜI MỞ ĐẦU

Lịch sử nghề nuôi cá và các loài thủy sản đã có từ rất lâu Những tài liệu sớm nhất

đã ghi chép về hoạt động nuôi trồng thủy sản ở Trung Quốc vào thế kỷ XII trước công nguyên Vào thế kỷ XV, cá Măng và các loài thủy sản khác bao gồm cả tôm biển đươc

nuôi phổ biến trong những đầm nước lợ diện tích lớn tại Indonexia

Nuôi trồng thủy sản trong ao là một nghề truyền thống ở nước ta Từ chỗ chủ yếu dựa vào việc sử dụng hợp lý các điều kiện tự nhiên của mặt nước, người nuôi đã áp dụng nhiều biện pháp tác động đến môi trường hay đối tượng nuôi để nâng cao năng suất cá,

tôm nuôi trong ao

Mục tiêu của việc nuôi trồng thủy sản là lợi nhuận Hiệu quả của nó được xác định bằng năng suất và sản lượng thu hoạch Hai chỉ tiêu đó đặc trưng cho hiệu quả của quá trình nuôi: Trình độ kỹ thuât, quản lý ao, chế độ cung cấp dinh dưỡng, chất lượng con giống - khả năng phòng và chống bệnh, tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của vật nuôi

Cũng như trong tự nhiên, trong các ao nuôi sinh vật phát triển trong giới hạn của

hệ sinh thái và phụ thuộc vào sự vận động của chính hệ đó Chất lượng nước đóng vai trồ rất quan trọng trong nuôi trồng thủy sản Sự sống sót, sinh sản và tăng trưởng của cá, tôm nuôi phụ thuộc rất lớn vào các yếu tố môi trường Do đó, để tăng năng suất, nâng cao sản lượng cá, tôm nuôi, con người cần phải can thiệp , quản lý duy trì và nâng cao chất lượng nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản trong quá trình nuôi

Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản được định lượng bằng các đặc trưng vật lý, hoá học, sinh học có ảnh hưởng đến sản xuất thủy sản

Chất lượng môi trường là đặc điểm cơ bản để xác định tiềm năng của sự phát triển nuôi trồng thủy sản Duy trì chất lượng nước tốt và ổn định suốt chu kỳ nuôi trong ao nuôi được xem là một trong những yếu tố then chốt phát triển bền vững nghề nuôi trồng thủy sản Để đạt được mục đích này, nghề nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi tôm công nghiệp nói riêng đã không ngừng nhận được sự hỗ trợ của tiến bộ khoa học kỹ thuật như: Cải tiến kết cấu ao nuôi, thiết bị hệ thống quạt nước, sục khí, công nghệ men vi sinh… để nhằm tăng cường sức chứa sinh học của ao nuôi phù hợp với mật độ nuôi cao

Ý nghĩa thành công trong việc nuôi một đối tượng thủy sản không chỉ ở chỗ sản xuất được duy trì tốt, mà còn ở sự sản xuất bền vững, không phá huỷ hệ sinh thái tại chỗ Bởi vậy, những tri thức về quản lý chất lượng nước trong các hệ thống nuôi thủy sản cần được trang bị để đảm bảo sự thành công trong nuôi trồng thủy sản

Giáo trình “ Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản” sẽ đề cập tới

các nguồn nước, thông số đánh giá chất lượng nước và tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Đồng thời cũng đề cập tới các biện pháp xử lý nâng cao chất lượng nước trong quá trình nuôi thủy sản

Nội dung giáo trình được biên soạn theo đề cương môn học “ Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản” của trường Đại học Nha Trang nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản và mối quan

hệ về duy trì tốt chất lượng nước trong hệ thống nuôi trồng thủy sản trong quá trình nuôi thủy sản với đảm bảo nuôi trồng thủy sản bền vững, thân thiện với môi trường Qua đó hình thành tư duy sáng tạo trong kỹ thuật xử lý nâng cao và quản lý chất lượng nước nhằm nâng cao năng suất nuôi trồng thủy sản Thông qua thực tiễn sản xuất, cùng với một số kiến thức mới được bổ sung và cập nhật, lần tái bản này chúng tôi đã lồng ghép thêm những hiểu biết mới, tuy nhiên để đạt được sự hoàn thiện vẫn không thể thiếu những chỗ chừa cần được phủ kín Chúng tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và người nuôi cũng như bạn đọc để tài liệu ngày càng hoàn chỉnh hơn

Chúng tôi chân thành cảm ơn

Tác giả

CHƯƠNG I CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

1.1 NGUỒN NƯỚC TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

1.1.1 Nước mặt

Khoảng 3/4 diện tích bề mặt trái đất được che phủ bởi nước, dựa vào hàm lượng các muối hoà tan (độ mặn ) người ta chia: Nước biển (ở các đại dương ), nước lợ (ở các cửa sông và ven biển ), nước ngọt (Ở các sông ngòi, ao hồ…) Sự khác biệt về hàm lượng muối trong nước ảnh hưởng mạnh tới các quá trình sinh học và hóa học xảy ra trong thủy vực

1.1.1.1 Nước biển

1 Tính ổn định về thành phần muối của nước biển

Thành phần chủ yếu của nước biển là các anion như Cl-, SO42-, CO32-, Br-… và các cation như Na+, K+, Ca2+, Mg2+… ( do sự hoà tan của các muối NaCl, MgCl2, MgSO4, CaSO4, K2SO4, CaCO3, MgBr2 …) Vì biển và các đại dương thông nhau nên thành phần các chất trong nước tương đối đồng nhất Hàm lượng muối (độ mặn ) ở các vùng biển khác nhau có thể khác biệt, nhưng tương quan tỷ lệ giữa các chất hoà tan trong nước biển tương đối ổn định Tính ổn định về thành phần muối của nước biển được gọi là định luật tỷ lệ tương đối, do V Dittmar phát minh năm 1884, được biểu diễn theo bảng tóm tắt của Dittmar như sau:

Bảng 1 Thành phần muối của nước biển

( Theo V Dittmar, 1884 )

Nồng độ Muối

77,76 hợp chất Cl-88,65 10,89

4,73 hợp chất SO42- 10,79 3,60

2,46 0,34 hợp chất CO320,22 hợp chất khác

Đối với thủy sinh vật, đặc tính tác động về mặt sinh lý của các muối hòa tan được quyết định bởi các cation, chứ không phải là các anion Tỷ lệ tổng của Na+ và K+ (hóa trị

1+ ) đối với tổng của Ca2+ và Mg2+ ( hóa trị 2+ ) hay tỷ số M / D ( Mono / Di ) có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống thủy sinh vật Khi độ mặn của nước tự nhiên giảm, thì chỉ số ion cũng giảm theo do giá trị tương đối của Ca2+tăng lên(do tăng hàm lượng muối cacbonat ), còn Na+ lại giảm ( do giảm hàm lượng muối clorua ) Sinh vật biển thích nghi kém với sự biến đổi này khi được môi trường sinh sống từ một thủy vực này sang một thủy vực khác, nhất là ở giai đoạn phát triển phôi và ấu trùng mới nở Đây là một cản trở lớn về chất lượng nước trong sinh sản nhân tạo các loài sinh vật biển ở các trại sản xuất giống hải sản

2 Cân bằng trong nước biển

pH nước biển dao động ổn định trong khoảng 8,1 ± 0,2 có thể được giải thích như sau :

a Do có sự tồn tại của hệ cân bằng cacbonat H2CO3 – HCO3- - CO32- qua các quá trình phản ứng sau :

pH < 5 pH > 5 pH > 8,3

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- H+ + CO3

2-b Do có sự tồn tại của hệ cân bằng borat B(OH)3 – B(OH)4- qua phản ứng sau: B(OH)3 + H2O B(OH)4- + H+

c Do có sự tồn tại của hệ rắn trầm tích dưới đáy biển, các cation hòa tan tác dụng với silicat trong chất lắng cặn của biển:

3Al2Si2O5(OH)4( r ) + SiO2( r ) + 2K+ + 2Ca2+ + 9H2O → 2KCaAl2Si5O16(H2O)6( r ) + 6H+

Sự tồn tại của các hệ trên chính là yếu tố đệm chủ yếu trong nước

Nước biển với đặc thù pH khoảng 8,1 hệ đệm có tính vượt trội được quyết định bởi hệ cân bằng cacbonat Tại giá trị pH = 8,1 tỷ lệ % của các thành phần CO2 – HCO3-CO32- trong hệ cân bằng cacbonat là: CO2 - HCO3- - CO32-

3,21 - 96,31 - 0,48 ( % ) Như vậy, khi có mặt một nồng độ ( lớn ) nhất định của ion HCO3- thì pH của môi trường sẽ ít bị thay đổi khi đưa thêm vào nước một lượng kiềm hay axit Có nghĩa là khả năng đệm phụ thuộc vào nồng độ của bicacbonat ( HCO3- )trong nước, tức là độ kiềm của nước

1.1.1.2 Nước sông, hồ

1 Thành phần của nước sông, hồ

Trong nước sông, hồ có thể tìm thấy các thành phần sau:

 Các chất hoà tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ

 Các chất rắn lơ lửng, trong có cả chất vô cơ và hữu cơ

 Các phức chất, ví dụ các hợp chất humic ( mùn )

Thành phần hóa học trung bình của nước sông, hồ được trình bày ở bảng 2

Bảng 2 Thành phần hóa học trung bình của nước sông, hồ

( Nguồn: Principles of Aquatic Chemistry, 1983 )

Ca2+

Mg2+

Na+

K+(FeAl2)O3

20,4 3,4 5,8 2,1 2,7 Nước sông,suối ở dạng nước chảy; còn nước ao, hồ ở dạng nước tĩnh

Nước sông, hồ có nguồn gốc từ nguồn nước chảy tràn từ các lưu vực do mưa đến các nguồn nước, hoặc do mưa trực tiếp xuống nguồn, hoặc có nguồn gốc từ nước ngầm

do nguồn dư thừa độ ẩm trong đất, hoặc do sự thải nước ngầm từ các tầng nước có áp suất cao hơn sức chứa của nó

2 Chất lượng nước sông, hồ

Chất lượng nước sông, hồ bị tác động bởi 2 giai đoạn là chảy tới nguồn và thời gian lưu giữ tại nguồn đó, ở các dòng chảy và nguồn lặng nước cũng có sự biến động không giống nhau Chất lượng nước sông, hồ phụ thuộc vào yếu tố khí hậu, địa lý và hoạt động sản xuất của con người

a Chất lượng nước sông

Chất lượng nước sông phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong khu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông

Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển, mà công tác quản lý các dòng thải công nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không đượcchú trọng thì nước sông thường bị

ô nhiễm bởi các hóa chấtt độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm…

Nơi có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hóa dễ dàng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòa tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn có trong nguồn nước

Chất lượng nước sông cũng phụ thuộc vào tính chất lưu vực: Các vùng chứa nhiều đất đá có tính thấm kém thì nước đục và mềm do các hạt mịn (vô cơ, hữu cơ) bị cuốn theo và khó sa lắng Vùng lưu vực chứa nhiều đá vôi CaCO3, đá phấn CaSO4 thì nước trong và cứng Nước chảy qua các vùng đồi trọc không cây cối rửa trôi, cuốn theo

hầu hết các thành phần trong đất ; qua rừng rậm thì nước trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan

b Chất lượng nước hồ

Nước trong các đầm, hồ là loại nước lặng được bổ sung thêm và chảy ra, nên về mặt nguyên tắc được coi là nguồn nước có dòng chảy chậm, thời gian lưu giữ lớn Các nguồn nước lặng thường chịu hậu quả của hai tác động chủ yéu là: Sự phát triển của thực vật thủy sinh như rong, tảo và đối với nguồn nước lặng cố độ sâu lớn còn chịu sự phân tầng nhiệt

Chất lượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu, vào các điều kiện thời tiết và chất lượng các nguồn nước chảy vào hồ, trong đó có cả nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp

Ở những hồ mà điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ sẽ có hàm lượng ôxy hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước có mùi khó chịu

Ở những hồ các chất dinh dưỡng tích tụ nhiều sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng, cũng gây tác hại đến chất lượng nước hồ

Tuy nhiên, trong nước sông và nước hồ vẫn thường xuyên xảy ra quá trình tự làm sạch như quá trình lắng các huyền phù trong thời gian lưu, quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ, quá trình nitrat hóa các hợp chất chứa nitơ…

1.1.1.3 Sự khác biệt giữ nước biển và nước sông,hồ

1 Khác biệt về hàm lượng các ion hòa tan

Bảng 3 Các ion đa lượng ( mg / L )

( Nguồn: Môi trưòng - Tập I, Lê Huy Bá, 1997 )

Bảng 4 Các ion vi lượng ( mg / L )

( Nguồn: Môi trường - Tập I, Lê Huy Bá,1997

2 Khác biệt về độ hòa tan của các chất khí

Trong nước biển do hàm lượng muối cao nên độ hòa tan của các chất khí vào trong nước kém hơn đối với sông, hồ Ở cùng nhiệt độ, độ hoà tan của O2 trong nước mặn (S‰ = 35‰) chỉ bằng 80% trong nước ngọt (S‰ = 0‰)

kiện cho chúng kết nối được với nhau, thực hiện được quá trình sa lắng Trong nước biển, tốc độ lắng chìm của phù sa nhanh hơn trong nước ngọt

từ đó được phun lên

Tầng không giới hạn là lớp đá xốp không bị phủ trên nó lớp đất đá không thấm nước Trong tầng không giới hạn có hai vùng: Vùng bão hoà nước và vùng không bão hòa., được phân chia ranh giới bởi mực nước trong đó Lớp không bão hòa chứa nhiều ôxy hòa tan

1.1.2.1 Thành phần nước ngầm

Thành phần hoá học của nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nước ngầm, cấu trúc địa chất của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác

1 Các chất khí hòa tan trong nước ngầm

a Khí ôxy hòa tan

Dựa vào nồng độ của ôxy trong nước ngầm, có thể chia nước ngầm thành 2 loại:

i Nước ngầm yếm khí:

Trong quá trình lọc qua các tầng đất đá, ôxy trong nước sẽ bị tiêu thụ, khi lượng ôxy bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan mhư Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành Thêm vào đó, các quá trình khử sau tiếp tục xảy ra:

NO3- → NH4+ ; SO42- → H2S ; CO2 → CH4

ii Nước dư lượng ôxy hòa tan:

Trong nước có sự hiện diện của ôxy sẽ không có các chất khử như NH4+, H2S, CH4…thường khi nước có dư lượng ôxy là nước có chất lượng tốt

b Khí hydro sunphua H 2 S hòa tan

Khí H2S trong nước ngầm được tạo ra trong điều kiện yếm khí từ ion sunphat SO42- với sự có mặt của vi khuẩn phản sunphat hóa

Vi khuẩn

2SO42- + 14 H+ + 8e- 2H2S + 2H2O + 6OH

-c Khí mêtan CH 4 và khí cacbonic CO 2

Mê tan CH4 và cacbonic CO2 được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham gia của vi khuẩn:

Vi khuẩn

4C10H18O10 + 2H2O 21CO2 + CH4

Có những nguồn nước ngầm chứa tới 40 mg CH4/L

2 Các ion hoà tan trong nước ngầm

a Ion canxi Ca 2+

Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao Trong đất thường chứa nhiều CO2

do các quá trình trao đổi chất của rễ cây và các quá trình phân hủy tạp chất hữu cơ nhờ visinhvật tạo ra khí CO2, khí CO2 hòa tan trong nước mưa khi thấm xuống đất tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nồng độ ion Ca2+ theo quá trình sau:

Mưa xuống Mặt đất

Quá trình ngấm xuống của axit yếu H2CO3

CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 Đá vôi

⌠ Nước ngầm với nồng độ canxi Ca2+ cao ⌡

Do tác động của nước mưa và với hàm lượng CO2 sẵn có, trong đất sẽ gia tăng hàm lượng H2CO3 qua phản ứng:

H2O + CO2 → H2CO3

Lượng axit này sẽ phản ứng với các khoáng đá vôi có trong khu vực theo phản ứng:

H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2

Sản phẩm của quá trình này dễ hòa tan và dẫn đến làm tăng hàm lượng ion Ca2+trong nước ngầm, tức làm tăng độ cứng của nước

b Ion Mg 2+

Nguồn gốc của ion Mg2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat MgSiO3 và dolomit CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2 Sự có mặt của Ca2+ và Mg2+ tạo nên độ cứng của nước

c Ion natri Na +

Sự hình thành của Na+ trong nước ngầm chủ yếu theo phương trình sau:

2NaAlSi3O3 + 10H2O → Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SIO3

Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có hàm lượng lớn trong nước biển

f Ion bicacbonat HCO 3

-Các ion bicacbonat HCO3- được tạo ra trong nước nhờ quá trình hòa tan của đá vôi CaCO3 khi có mặt khí CO2

g Ion sunphat SO 4

2-Các ion sunphat SO42- có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình ôxy hóa pyrit FeS2 trong điều kiện ẩm với sự mặt của ôxy O2 như sau:

2FeS2 + 2H2O + 7O2 → 2Fe2+ + 4SO42 + 4H+

h Ion clorua Cl

-Các ion clorua Cl- có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc từ trong nước thải sinh hoạt

Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các ion chủ yếu là Ca2+, Mg2+, Fe2+, NH4+,

Na+ và các anion chủ yếu là HCO3-, SO42-, Cl- Điêu quan trọng cần chú ý là tổng đương lượng của các cation bằng tổng đương luợng của các anion

Bảng 5 Chất lượng nước ngầm ở 4 giếng khoan khác nhau

( Theo Claude E Boyd, 1990 )

Giếng Thành phần

1.2 ĐẶC TÍNH MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHÙ HỢP CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Nước có nhiều đặc tính lý – hóa – cơ học thuận lợi cho đời sống và sự phát triển của thủy sinh vật

1.2.1 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 khối lượng riêng giảm đi

Nước tự nhiên, do sỵư có mặt của các chất hoà tan, ở 40C khối lượng riêng của nước có thể tới 1,347 g/cm3

Độ nhớt của nước thấp so với nhiều chất lỏng khác, ở 100C là 1,31 đơn vị, trong khi đó độ nhớt của glixerin là 3950 đơn vị

Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp ảnh hưởng lớn tới sự di động của thủy sinh vật: Lực đẩy lớn sẽ làm vật dễ nổi, sức cản nhỏ vật bơi sẽ nhanh hơn và tiêu hao ít năng lượng

1.2.2 Khối lượng nước luôn luôn chuyển động

Nước trong thủy vực chuyển động dưới dạng sóng và dòng chảy Sóng là do gió gây nên, tạo ra 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 nhiều nguyên nhân khác

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 độ mặn, nhiệt độ, khí hòa tan trong nước được thuận lợi dễ dàng

1.2.3 Nhiệt dung riêng cao và độ dẫn nhiệt kém

Để nâng 1 kg nước từ 1405 C lên 1505C cần cung cấp nhiệt lượng là 1 kcal

Cũng một lượng nhiệt 1 kcal như vậy có thể đun nóng 2 lít cồn C2H5OH hoặc 5

kg cát, hoặc10 kg sắt lên 10C Điều này có nghĩa là nước chậm nóng hơn nhiều so với nhiều chất khác

Độ dẫn nhiệt của nước kém Nước có khả năng tích juỹ nhiệt từ khí quyển, nhưng

do nhiệt dung riêng lớn nên quá trình tích luỹ đó diễn ra chậm chạp, bên cạnh đó, do 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, bảo đảm điều kiện nhiệt ôn hòa cho đời sống thủy sinh vật

1.2.4 Ẩn nhiệt nóng chảy lớn và độ thu nhiệt lớn

Để chuyển 1 gam nước đá thành nước lỏng, mà không làm thay đổi nhiệt độ cần tiêu thụ 80 calo, có nghĩa là nước lỏng và nước đá (ở 0oC) chứa một năng lượng lệch nhau là 80 calo

Một gam nước lỏng khi bị đóng băng 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, giữ cho lớp nước bên dưới còn ở thể lỏng (trên 00C), đảm bảo hoạt động sống liên tục của thủy sinh vật trong thủy vực

Khi bốc hơi, nước thu một lượng nhiệt lớn tới 539 calo/g Do đó, trong thủy vực khi lớp nước tầng trên bốc hơi, thu nhiều nhiệt của lớp nước tầng dưới Đặc điểm này rất

quan trọng đối với thủy vực xứ 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 đời sống thủy sinh vật

1.2.5 Độ hòa tan lớn

Nước là một dung môi hòa tan tốt Nhờ vậy, mà môi trường nước đã trở thành một môi trường dinh dưỡng cung cấp các muối dinh dưỡng và các chất khí cho thủy sinh vật, đồng thời phân tán dễ dàng các chất thải (khí CO2, sản phẩm thải ở dạng hòa tan và dạng rắn) do chúng thải ra trong quá trình hô hấp và trao đổi chất, đảm bảo đời sống bình thường trong thủy vực

1.3 CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

1.3.1 Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:

a) Các chỉ tiêu vật lý cơ bản (các thông số thủy lý) như: Nhiệt độ nước, màu nước, độ trong, mùi nước, vị nước

b) Các chỉ tiêu hóa học của nước (các thông số thủy hóa) như: Các chất khí hòa tan, các ion, các muối dinh dưỡng, các chất hữu cơ

c) Các chỉ tiêu sinh học: Virus, vi khuẩn, vi tảo

1.3.1.1 Các chỉ tiêu vật lý (các thông số thủy lý)

1 Nhiệt độ nước

Nhiệt độ nước là đại lượng biểu thị trạng thái nhiệt của nước

Nước trong các ao nuôi được cung cấp nhiệt từ các nguồn sau:

 Bức xạ nhiệt của mặt trời

nước trong ngày rộng hay hẹp phụ thuộc vào tính chất của ao: Các ao nhỏ và nông có biên độ dao động nhiệt độ ngày đêm rộng hơn các ao lớn và sâu

Khi phải chịu sự thay đổi nhiệt độ nước quá nhanh thì tôm, cá nuôi bị ức chế mạnh do không kịp thích nghi sinh lý Tôm, cá có thể chịu đựng sự thay đổi nhiệt độ 0,20C/phút miễn là tổng thể nhiệt độ thay đổi không quá 50C Nhưng nếu nhiệt độ nước thay đổi đột ngột (trên 0,50C/phút trong khoảng 50C) dẫn tới sốc nhiệt và chết Sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ là nguyên nhân chính làm thay đổi tốc độ trao đổi chất, rối loạn

hô hấp, làm mất cân bằng pH máu, làm thay đổi chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu và làm tổn thương bóng hơi của cá Tôm, cá giống khi đem thả vào cá ao nuôi thường được vận chuyển trong các túi kín có bơm ôxy, ở nhiệt độ khoảng 220 – 240C Trước khi thả tôm, cá ra ao nên thả cả túi xuống nước để cân bằng nhiệt độ nước trong túi và nước ao Nếu vận chuyển giống bằng thùng, trước khi thả nên pha loãng dần với nước ao để cân bằng nhiệt độ

Rowland (1986) cho rằng: Khoảng nhiệt độ thích hợp cho sống sót và sinh sản của các loài tôm, cá nuôi tương đối rộng, nhưng khoảng nhiệt độ cho tăng trưởng cực đại thì rất hẹp

Ví dụ: Dải nhiệt độ giới hạn của tôm sú từ 12 – 37,50C, nhưng khoảng nhiệt độ thích hợp nhất cho tăng trưởng của nó chỉ từ 25 – 300C

Đối với các loài tôm, cá nhiệt đới sẽ không phát triển tốt khi nhiệt độ dưới 250C

và có thể bị chết khi nhiệt độ thấp hơn 10 hoặc 150C

Nhiệt độ là một yếu tố điều chỉnh năng suất vật nuôi trong ao Tốc độ tiêu hóa thức ăn của tôm, cá tăng lên rất mạnh cùng khi nhiệt độ tăng (trong khoảng thích hợp) và

hệ số tác dụng hữu ích của thức ăn cũng tăng lên một cách tương ứng

Đối với cá chép: Thang nhiệt cá thích ăn: 12 – 330C

Đối với tôm sú: Nếu nhiệt độ nước thấp hơn 250C hoặc cao hơn 320C nhu cầu lượng thức ăn giảm từ 30 – 50% so với lượng thức ăn ở khoảng nhiệt độ thích hợp

Cho tôm, cá ăn , nói như F.G Martưsep, cần phải “ theo nhiệt kế”

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng gián tiếp tới sức khoẻ của vật nuôi về phương diện bệnh truyền nhiễm và khả năng gây bệnh của mầm bệnh Ví dụ: Bệnh gây ra do nhóm vi khuẩn Aeromonas, khi nhiệt nước 4oC chỉ có 14% cá bị chết, nhưng khi nhiệt độ tăng lên 21oC thì 100% cá mắc bệnh bị chết

Vì việc điều chỉnh nhiệt độ nước trong nuôi trồng thủy sản là không khả thi, nên khi đã xác định được vị trí nuôi trồng thì cần tiếp tục xác định loài nuôi phù hợp với nhiệt độ nước tại nơi đó, ví dụ: Đưa cá Hồi vào nuôi ở Sapa, cá Tầm vào nuôi ở Lâm Đồng

Nhiệt độ nước luôn tác động đến động thái của hầu hết tất cả các thông số đặc trưng về chất lượng nước: Đến tốc độ và trạng thái cân bằng của phản ứng hóa học, đến khả năng hòa tan và bốc hơi của các loại khí Nhiệt độ cũng tác động lên các quá trình sinh hóa của động, thực vật thủy sinh và chúng tác động lại vào môi trường nước

2 Độ trong

Nước tinh khiết - H2O – là chất lỏng trong suốt Nhưng nước trong các ao nuôi thì không phải như vậy, mà có một giá trị nào đó của độ trong Độ trong của nước là khả năng truyền sáng của ánh sáng mặt trời khi xuyên qua nước Khi độ trong của nước rất thấp, thì lúc đó người ta thường gọi là nước bị đục Gây nên độ đục của nước là do các chất rắn không tan, khó lắng, làm chùm ánh sáng một phần bị hấp thụ, phần bị tán xạ khi gặp chúng trên đường đi

Từ các khái niệm đó, có thể thấy ý nghĩa đầu tiên của độ trong khi đánh giá chất lượng nước là: Độ trong là chỉ tiêu đánh giá cường độ chiếu sáng trong tầng nước

Độ trong của nước trong các ao nuôi chủ yếu phụ thuộc vào số lượng và đặc tính khối chất cái (seston) trong nước, đó là tập hợp các sinh vật sống trong tầng nước và thể vẩn lơ lửng trong nước

Seston gồm 3 hợp phần sau:

(1) Chất vẩn vô cơ được đưa vào thủy vực từ đất

(2) Mùn bã hữu cơ

(3) Sinh vật phù du (kể cả động vật phù du và thực vật phù du)

Độ trong của nước ao được đo dựa vào độ sâu còn nhìn thấy được nhờ một dụng

cụ gọi là đĩa Secchi Còn hàm lượng seston thường được xác định theo phương pháp trọng lượng Càng nhiều seston và kích thước của chúng càng lớn thì độ trong càng giảm

Trong các ao nuôi thủy sản tồn tại một mối quan hệ độ trong và thực trạng ao nuôi Cụ thể:

Giá trị độ trong Chú giải

< 20 cm Ao đục

Nếu ao đục do phytoplankton, sẽ nảy sinh vấn đề thiếu O2

vào sáng sớm, độ pH nước ao sẽ tăng cao (pH > 9) vào buổi trưa nắng

Nếu do đục vô cơ (đục phù sa), năng suất ao sẽ không cao

30 – 40 cm Nếu độ trong do phytoplankton, tình trạng ao tốt

45 – 60 cm Phytoplankton nghèo nàn

> 60 cm Nước quá trong, năng suất ao giảm và nảy sinh vấn đề tảo đáy

Độ trong là một chỉ tiêu đơn giản, dễ xác định, thông qua chỉ tiêu này người nuôi

có thể đánh giá tình trạng ao nuôi mà có biện pháp xử lý thích đáng

Độ đục của nước do các phần tử phù sa (đất sét và bùn) gây nên được gọi là độ đục vô cơ Độ đục vô cơ làm giảm khả năng truyền sáng trong nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, giảm sinh khối tảo, thương tổn mang tôm, cá, cản trở hô hấp, ngợp thở sinh vật đáy, cản trở lọc thức ăn động vật thân mềm, từ đó dẫn đến hiện tượng tương đối thấp về năng suất

Tuy nhiên nên nhớ rằng : Nước đục không có nghĩa là ô nhiễm Nhưng trong ao nuôi độ đục gây ra bởi các hạt sét, bùn được coi là chất gây đục mang tính hại

Còn nếu độ đục của nước do sinh vật phù du gây nên thì khi đó giá trị của độ trong sẽ trở thành chỉ số năng suất và trong trường hợp này người ta gọi đó là độ trong mong muốn

3 Màu sắc nước

Nước nguyên chất - H2O – là chất lỏng không màu, trong suốt Còn nước trong các ao nuôi thường mang các màu khác nhau Sự cấu thành của màu nước là hiện tượng hội tụ đủ 3 yếu tố:

* Ánh sáng

* Các vật thể trong nước, chủ yếu là các chất cái (seston)

* Hệ thống tiếp thu màu (như mắt)

Mặt trời là nguồn chiếu sáng cho các vùng nước Các tia sáng là những dao động điện từ có độ dài sóng xác định Ánh sáng mặt trời được phân tích thành những tia không nhìn thấy được gồm tia hồng ngoại và tia tử ngoại và những tia mắt người nhìn thấy được

ÁNH SÁNG MẶT TRỜI

Tia sáng Hồng ngoại Tử ngoại

Đỏ Da cam Vàng Lục Lam Tím Bước sóng : 7.000 6.200 5.800 5.300 4.700 4.200 ( Ao )

Dưới cùng một luồng sáng, các ao nuôi có màu khác nhau, do khác nhau về thành phần và số lượng các chất cái (seston) Mỗi chất cái đó có chứa những hoá chất gọi là phẩm màu khác nhau Đặc tính cơ bản của các phẩm màu là có khả năng cộng hưởng khi

bị kích thích, tức là khi ánh sáng chiếu xuống nước một số tia đơn bị nước và các chất lơ lửng trong nước hấp thụ, còn một số tia đơn khác bị tán xạ Sự cộng hưởng này có 2 đặc điểm :

* Xảy ra ở vùng ánh sáng thấy được, nghĩa là các bức xạ phát ra có bước sóng từ 4.200 – 7.000 Ao

* Mỗi phẩm màu chỉ có khả năng hấp thụ một số tia đơn và tán xạ các tia khác Khi mặt trời chiếu sáng các vực nước, nếu tất cả các tia sáng được hấp thụ, mặt nước sẽ có màu đen

Hầu hết các loài tảo đều có chứa các sắc tố Khi sắc tố của tảo hấp thụ một số tia đơn đập vào và tán xạ những tia khác thì ta thấy có màu Như vậy, màu sắc là kết quả của

sự hấp thụ có chọn lọc những miền xác định trong phổ liên tục của ánh sáng trắng đập vào vật thể

Khi tảo sinh sản nhanh tạo thành những vùng có mật độ cực cao Hiện tượng đó gọi là nước nở hoa Thường nở hoa là do nhiều loài tảo hoặc chỉ một loài Kết quả là có thể làm cho nước đổi màu Chu kỳ nở hoa của tảo trong ao nuôi cách nhau mỗi chu kỳ từ

7 đến 10 ngày Khi tảo tàn lụi đồng loạt nước có màu trắng sữa và tăng nhanh độ trong

Màu nước là một thành phần hợp thành chất lượng nước trong ao nuôi Màu nước

và chất lượng nước trong ao có mối quan hệ mật thiết với nhau Màu nước là vẻ biểu hiện bên ngoài nói lên diễn biến chất lượng nước bên trong Bởi vậy trong nuôi trồng thủy sản trước tiên nên quan sát màu nước, sau đó mới giám định chất lượng nước

Mối quan hệ Màu nước Chất lượng nước là mối quan hệ “Trong” – “Ngoài”

: chất lượng nước là “bên trong” , màu nước là “bên ngoài” Thông qua hiện tượng để thấy được bản chất Qua quan sát màu nước có thể suy đoán được điều gì đã và đang xảy

ra trong ao nuôi Tình trạng chất lượng nước được duy trì tốt hoặc đang biểu hiện suy thoái đều thể hiện qua sự thay đổi của màu nước

Nước biển có độ trong rất cao (tới 30 m) và mang màu xanh là do khi vào sâu trong nước các tia màu của ánh sáng lần lượt bị tắt:

Tia đỏ và da cam ở độ sâu : 100 m

Tia vàng : 300 m

Tia lục, lam, tím : 500 – 600 m

Khối nước biển như một màng lọc hấp thụ các tia sáng có bước sóng dài, các tia sáng xanh mạnh nhất, xuống sâu nhất trong nước, đồng thời tán xạ và phản chiếu dễ dàng lại mắt ta

Việc xác định màu nước được mô tả về sắc thái và cường độ màu bằng lời chứ không phải bằng con số định lượng

4 Mùi nước

Nước tinh khiết - H2O – không có mùi Mùi của nước tự nhiên được tạo nên bởi các chất có trong nước có khả năng bay hơi Khi những chất bay hơi này tiếp xúc với mũi chúng ta, thì ta cảm thấy mùi

Các chất gây mùi trong nước có thể chia làm 3 nhóm:

a Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ:

* Mùi Clo : Do quá trình diệt khuẩn bằng hợp chất clo

* Mùi trứng thối : Do nhiều khí H2S

b Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ:

Trong chất thải công nghiệp, xăng dầu, thuốc bảo vệ thực vật, formalin …

c Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hóa, cáchoạt động của vi khuẩn, rong tảo:

* Mùi tanh hôi: Do có nhiều vi khuẩn phát triển

* Mùi bùn: Do tảo lục phát triển

* Mùi tanh cá: Do tảo lam phát triển, các chất tiết của tảo lam là các aldehyt và axit hữu cơ dễ bay hơi làm cho nước có mùi tanh và rất độc hại đối với thủy sinh vật

Bởi vậy, có thể coi mùi là một tín hiệu hóa học, một ngôn ngữ biết nói, một chỉ tiêu cho biết mức độ nhiễm bẩn của thủy vực

Mùi của nước cho biết mối đe doạ tôm, cá nuôi trong ao

Để biểu thị cường độ mùi người ta dùng các thuật ngữ: Không mùi, thoang thoảng, rõ rệt, nặng mùi

5 Vị nước

Nước tinh khiết – H2O – không có vị

Vị của nước tự nhiên phụ thuộc vào nồng độ các khoáng chất và các chất tan trong đó quyết định

Tính chất có vị của nước ao nuôi là nguyên nhân bởi sự có mặt của các chất vốn

là thành phần tự nhiên của nước nguồn hoặc do các chất thâm nhập vào trong nước theo con đường nhiễm bẩn hoặc nhiễm mặn

Căn cứ vào vị có thể biết được mức độ và đặc điểm hòa tan của muối trong nước:

* Vị mặn : Do muối NaCl hòa tan > 500mg/L

* Vị nhạt : Do nhiều khí CO2 hòa tan

* Vị chua : Do muối Al và Fe gây ra

* Vị chát : Do Na2CO3, MgSO4, và MgCl2

* Vị đắng : Do hàm lượng Mg2+> 1g/L

Tất cả các cảm giác vị khác được gọi là dư vị phản ứng, như sắt gây ra dư vị tanh Các chất gây vị có mặt trong nước lảnh hưởng đến giá trị thương phẩm của thủy đặc sản, ví dụ: Khi trong nước có mặt Chloramphenicol , chất này đựoc tôm, cá hấp thụ mạnh ở ruột, tồn lưu lại nhiều trong mô, cơ quan nội tạng, làm giảm giá trị thương phẩm, gây hại ,cho người tiêu dùng

Tiêu chuẩn về thành phần và tính chất nước để nuôi thủy sản là phải không có màu, mùi, vị lạ

1.3.1.2.Các chỉ tiêu hóa học ( các thông số thủy hóa )

A Nhóm các ion hòa tan

Bằng thực nghiệm, người ta đo được hằng số điện ly của nước bằng 1,86x 1016

Vì mức độ phân ly của nước rất yếu , khó nhận thấy, nếu giả thiết rằng nồng độ phân tử không phân ly của nước [H2O] là không đổi và đem nhân [H2O] với hằng số phân ly KH2O thì biểu thức trên sẽ có dạng:

KB : được gọi là tích số ion của nước

Ở nhiệt độ không đổi, tích số ion của nước là một hằng số

Cụ thể: ở 25oC : KH2O = 1,86 x 10-16 ; còn nồng độ phân tử không phân ly của nước [H2O] là một đại lượng có trị số không đổi (vì không có khả năng phân ly) và bằng toàn bộ số phân tử nước có trong một lít nước, có nghĩa là bằng : 1000 : 18 = 55,56 (phân tử) Như vậy, giá trị của KB là : KB = 1,86 x 10-16 x 55,56 = 1.10-14 (ion gam / lít)

Trong thực tế, nồng độ ion H+ là đại lượng có số mũ âm, sử dụng không tiện lợi bằng đại lượng đối logarit ( - lg ) Serenxen (1909) gọi đại lượng -lg[H+ ] là chỉ số hydro (potential of Hydrogen ions) và ký hiệu pH

-lg [H+ ] = pH = -lg [ 10-7 ] = 7

Nước nguyên chất là một chất lỏng trung tính, có pH = 7

Trong nước tự nhiên, chỉ số pH là một trong những chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước pH là chỉ số đo đặc trưng về độ axit hoặc độ kiềm của nước, pH thấp chứa nhiều axit, pH cao chứa nhiều kiềm, pH = 7 được coi là mức trung tính ; sự thay đổi chỉ

số pH của nước trong ao nuôi gắn liền với chế độ khí trong nước

b Biến động pH của nước tự nhiên

Ở các vùng nước tự nhiên, phạm vi biến động của pH rất rộng, từ 4,5 – 9,5 ; thường gặp nhất là trong khoảng 6,5 – 9,0

Tuy nhiên, từng loại hình thủy vực, lại có những đặc thù riêng

Nước biển khơi, do chứa nhiều các ion kiềm và kiềm thổ Na+, K+, Ca2+, Mg2+, nên nước biển là dung dịch kiềm yếu Do có một hàm lượng thích hợp ion HCO3-, CO32-, H2BO3- nên pH nước biển rất ổn định trong khoảng giá trị hẹp 7,7 – 8,4 , được coi như dung dịch đệm

Ngược lại, ở các sông, hồ nước ngọt, nước có thể là trung tính, kiềm, thậm chí có khi lại mang tính axit Khi nước mang tính axit, pH thường ít biến đổi, vì có rất ít thủy sinh vật phân bố, nước thường trong suốt Khi nước là trung tính hoặc kiềm yếu , thì pH biến đổi rõ rệt theo mùa vụ và theo ngày đêm Nhất là mùa hè, biến động ngày đêm của

pH rất lớn Khi nước nở hoa, pH có thể đạt giá trị 9 vào buổi trưa, nhưng về đêm pH lại

hạ xuống thấp, còn 6,5 – 7,0 Vào mùa đông, do nhiệt độ thấp, độ chiếu sáng yếu, thực

vật thủy sinh kém phát triển, pH của nước thường ổn định trong khoảng 7,0 – 7,5 , ít có

sự chênh lệch như mùa hè

c Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi pH của nước trong ao nuôi:

Chỉ số hydro – pH là một chỉ tiêu cho biết các quá trình sinh học và hóa học xảy

ra trong ao nuôi Sự thay đổi của pH trong ngày hoặc theo mùa ở trong các ao nuôi vào thời kỳ tảo phát triển mạnh, thể hiện ở đặc điểm hiện tượng là: Sự tồn tại các trạng thái khác nhau của cacbonic : Khi có mặt trong nước ở trạng khí tự do CO2 hòa tan trong nước, cacbonic làm cho nước mang tính axit yếu, do khả năng tác dụng tương hỗ với nước:

CO2 + H2O H2CO3

Còn ở trạng thái ion HCO3- và CO32- thì nó lại làm cho nước mang tính kiềm, vì

sự tích lũy CO32- sẽ bị thủy phân thành kiềm mạnh:

CO32- + H2O = OH- + CO2

Còn đặc điểm bản chất của hiện tượng đó là quá trình sinh học xảy trong nước, đó

là sự hô hấp và quang hợp của thủy sinh vật Khi động vật, thực vật thủy sinh hô hấp nhiều, khí CO2 được thải ra làm pH của nước giảm xuống; còn khi quá trình quang hợp của tảo xảy ra mạnh, thì khi đó CO2 trạng khí tự do sẽ bị biến mất khỏi thủy vực Để duy trì hệ cân bằng cacbonat, khi đó sẽ có sự tự phân hủy của ion HCO3- :

HCO3- H2O + CO2 + CO3

2-Phân tử CO2 được tạo ra lại bị sử dụng cho quang hợp Theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng của Lơstalie, cân bằng của phương trình sẽ chuyển mạnh sang phía phải ( ) để chống lại sự giảm nồng độ CO2, kết quả là ion CO32- được tích luỹ lại ngày càng nhiều ; sự tích lũy đó đã kiềm hóa môi trường nước Như vậy, biến động pH nước

ao nuôi chịu sự chi phối bởi hoạt động sinh hóa xảy ra trong ao: do hao hụt (quang hợp) hay sinh ra (hô hấp của độngvật, thực vật thủy sinh) của khí CO2 Biên độ dao động pH trong ngày phụ thuộc vào độ kiềm (chủ yếu là ion HCO3-) tức là khả năng đệm của nước:

* Độ kiềm cao ( 80 – 100 mg CaCO3 /L ) tính đệm tốt : pH dao động hẹp (0,5 đơn vị)

* Độ kiềm thấp ( 20 – 40 mg CaCO3/L ) và nếu kèm theo giàu dinh dưỡng : pH dao động rộng ( có thể = 6 vào sáng sớm = 10 lúc trưa chiều )

Ngoài ra, các chất thải hữu cơ tích tụ trong ao cũng là một yếu tố gián tiếp ảnh hưởng đến trị số pH của nước Khi các chất hữu cơ bị phân hủy, hàm lượng CO2 tăng lên, làm pH của nước giảm thấp

Chất đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ pH của nước ao nuôi Những ao xây dựng ở vùng đất phèn do đất bị axit hoá nên dẫn đến sự hóa axit của nước trong ao, làm nước bị chua, độ pH thấp

d Ảnh hưởng của pH đến tôm, cá nuôi trong ao:

Theo Swingle (1969), sự ảnh hưởng của pH đến tôm, cá nuôi được trình bày như sau:

Giới hạn mong muốn

8 đối với tôm, cá nuôi

Hình 1 Ảnh hưởng của pH đến tôm, cá nuôi trong ao

* pH thấp (pH < 5) : sẽ làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hemoglobin, hậu quả là mang tiết ra nhiều chất nhầy, da và phần ngoài cơ thể tiết ra nhiều nhớt, một số vùng da trở nên đỏ, đồng thời làm giảm khả năng đề kháng của cá, tôm đối với bệnh , nhất là bệnh vi khuẩn

* pH cao (pH > 9) : ức chế quá trình bài tiết chất thải chứa nitơ, do ammonia phía ngoài mang (trong nước) tồn tại ở trạng thái trung hòa ( NH3 ) làm giảm thế năng khuếch

4,5

5,5

tán của ammonia từ trong cơ thể ra ngoài Từ đó ức chế quá trình sinh năng lượng trong

hệ thần kinh trung ương, làm vật nuôi hoạt động chậm, bỏ ăn, chậm lớn

Trong ao nuôi thủy sản, rất hiếm khi pH < 5 và pH >9 Bởi vậy ảnh hưởng trực tiếp của pH quá cao hoăc quá thấp như thế không đáng kể bằng ảnh hưởng gián tiếp của pH:

* Trong các ao có độ kiềm thấp, pH không đủ thấp để gây hại đến tôm, cá nuôi nhưng nó đủ thấp để thiếu CO2 cho tảo quang hợp

* Trong các ao nuôi thâm canh, hàm lượng ammonia thường cao, pH cao sẽ làm tăng độc tính của NH3 đối với tôm, cá nuôi

Nếu tôm, cá được chuyển từ vùng nước này tới vùng nước khác có sự khác biệt lớn về pH, tôm cá sẽ bị sốc pH và chết

Witschi và Ziebell (1979) thông báo: Khi chuyển cá hồi từ vùng nước có pH = 7,2 đến các vùng nước có pH 7,2 ; 8,5 ; 9,0 ; 9,5 ; 10,0 tỷ lệ sống của cá sau 48 giờ như sau:

Vì độ mặn được định nghĩa là tổng lượng (tính theo gam) các chất hòa tan trong 1

kg nước biển , cho nên các nhà hải dương học tính độ mặn bằng phần nghìn và ký hiệu S‰ Độ mặn 35‰ có nghĩa là trong 1 kg nước biển có 35 gam các loại muối chủ yếu trong nước biển là:

Muối NaCl MgCl2 MgSO4 CaSO4 K2SO4 CaCO3 MgBr2 Nồng độ (g/kg) 27,21 3,81 1,66 1,26 0,86 0,12 0,08 Tổng số 35 g/kg

Việc đo độ mặnổtực tiếp bằng các phương pháp hóa học rất khó khăn, nên các nhà hải dương học khi xác định độ mặn đã chọn ion Cl- làm thành phần định tính cơ bản

để tính toán độ mặn của nước biển.Bởi vì trong nước biển ion Cl- là ion có tính điển hình nhất và là một cáu tử có tính bảo thủ Nó điển hình vì trong nước biển có đọ mặn 35‰ nghĩa là có 35 g chất tan trong 1 kg nước biển, thì ion Cl- đã chiếm tới 18,98 g Còn tính bảo thủ của nó thì được thể hioên ở chỗ: Dù ở các vùng biển có độ mặn khác nhau, ion

Cl- bao giờ cũng chiếm tỷ lệ 55,04% trong tổng số các ion tạo muối trong nước biển, không bao giờ thay đổi

Độ Clo được định nghĩa là tổng khối lượng ion Cl- chứa trong 1 kg nước biển Lượng ion Cl- trong nước biển được đo theo lượng AgNO3 cần đổ vào mẫu nước biển để tạo ra AgCl kết tủa

Giữa độ mặn S‰ và độ clo Cl‰ có mối tương quan được biểu diễn bằng phương trình Knhutsen:

Và sau này được A.F.Karpevits bổ sung và chi tiết hóa như sau:

Bảng 6 PHÂN LOẠI NƯỚC THEO ĐỘ MẶN

5 - 18

18 - 30

30 - 40

40 - 300

Các sông, hồ, hồ chứa nước

Các hồ, biển nội địa, cửa sông

Đại dương, các biển hở và biển nội địa, các vịnh, vũng, cửa sông

+ Các chất đưa vào trong thức ăn

+ Tiến trình thay nước trong ao

Độ mặn thích hợp cho mỗi loài động vật thủy sản khác nhau ; cho mỗi giai đoạn phát triển của một loài khác nhau ; nằm trong một khoảng tối ưu nào đó Ảnh hưởng của

độ mặn lên hoạt động sống của động vật thủy sản ở chỗ tác động đến quá trình điều hòa

áp suất thẩm thấu của chúng Vượt ra khỏi vùng tối ưu chúng phải điều chỉnh sự thay đổi nước trong cơ thể khi độ mặn thay đổi:

* Khi độ mặn tăng: điều chỉnh nhược trương (giảm nước trong tế bào)

* Khi độ mặn giảm: điều chỉnh ưu trương (tăng nước trong tế bào)

Như vậy, các thay đổi độ mặn vượt ra ngoài giới hạn thích ứng đều gây ra các phản sốc của cơ thể, làm giảm khả năng đề kháng bệnh của tôm, cá nuôi

Khi thay đổi độ mặn đột ngột, ví dụ trên 10 ‰ trong một giờ thì tôm,cá nuôi chịu một áp lực rất lớn, có thể không tự điều chỉnh được và có thể chết Bởi vậy, khi thả giống xuống ao, biện pháp thuần hóa độ mặn là một điều bắt buộc nếu nước ao nuôi có độ mặn quá thấp so với yêu cầu

3 Độ kiềm

a.Khái niệm:

Độ kiềm của nước tự nhiên được hiểu là khả năng thu nhận axit (ionH+) của nước

do sự có mặt của các bazơ trong đó

Bazơ chủ yếu trong nước thuộc nhiều thành phần khác nhau: OH-, HCO3-, CO32-, PO43-, HSiO3-

Đối với nước biển, với giá trị trung bình của pH = 8,1 thành phần bazơ chủ yếu là các ion HCO3- và CO32-, tr0ng đó ion HCO3- chiếm thành phần quyết định (chiếm 97,4%

so với 0,6% thành phần ion CO32-) Bởi vậy, khi nói đến độ kiềm của nước biển, thường hiểu là sự có mặt của ion HCO3- có trong đó

Phương pháp xác định độ kiềm của nước tự nhiên dựa trên cơ sở chuẩn độ trực tiếp nước nghiên cứu bằng dung dịch HCl theo phương trình:

RHCO3 + HCl RCl + H2O + CO2

Trong đó: R : cation kim loại kiềm và kiềm thổ nào đó

Độ kiềm được biểu thị bằng mili đương lượng gam (meq) , có nghĩa là bằng số

mL dung dịch HCl 0,1 N cần thiết để trung hòa 100 mL mẫu nước

Đối với nước tự nhiên độ kiềm tổng số (total alkalinity) thực tế trùng với độ cứng cacbonat và tương đương với hàm lượng ion HCO3- ; bởi vậy trong tính toán người

ta thường biểu thị đơn vị tính độ kiềm từ số mili đương lượng gam / L thành mg CaCO3/L theo hệ số chuyển đổi: 1 meq / L = 50 mg CaCO3 / L

b Vai trò của độ kiềm trong nuôi trồng thủy sản:

Động vật thủy sinh (nói chung) và động vật thủy sản (nói riêng) - trừ các loài giáp xác (nhất là tôm nuôi) – phát triển bình thường trong một khoảng rộng về độ kiềm Tức là mức độ tác đông trực tiếp của độ kiềm không lớn Sự tác động của độ kiềm lên đời sống vật nuôi và hiệu quả nuôi trồng thủy sản mang tính gián tiếp, như:

(1) Tăng (hoặc giảm) tính đệm của nước (ít biến động pH)

(2) Sự phát triển của tảo

(3) Ảnh hưởng tới độc tính của kim loại nặng

Cụ thể:

(1) Độ kiềm quyết định “tính đệm” của nước:

Độ kiềm của nước biển khá ổn định, khoảng 120 mg CaCO3 / L, giữ cho cho nước biển có tính kiềm yếu, pH dao đông trong khoảng 8,1 ± 0,2

Trong nước biển, hệ cân bằng cacbonat duy trì theo cân bằng sau:

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- H+ + CO3

2-* Khi thêm axit (bổ sung một lượng H+), thì:

H+ + HCO3- H2CO3

Do ion H+ bị tiêu hao trong phản ứng này, nên pH chỉ biến động nhẹ

* Khi thêm bazơ (bổ sung một lượng OH-), thì:

OH- + H+ H2O

Lượng ion H+ ở phía bên phải của hệ cân bằng cacbonat mất đi sẽ được “bù” từ các cấu tử ở phía bên trái để duy trì thế cân bằng của phản ứng, giữ cho pH của môi trường ít thay đổi

Đó chính là tính “đệm” của độ kiềm, khi độ kiềm của nước càng lớn (như nước biển) tính đệm của nước càng cao

Trong ao nuôi tôm (thâm canh) độ kiềm của nước ao thường không ổn định Có thể độ kiềm giảm thấp do:

+ Đất ao bị xì phèn

+ Mùa mưa, lượng nước mưa trong ao nhiều, độ mặn nước ao giảm thấp + Trong những tháng đầu vụ nuôi tôm, tôm thường xuyên lột vỏ (vỏ kitin cứng cáp nhờ ngấm thêm CaCO3) và bên cạnh đó do hạn chế thay nước

+ Trong ao nuôi có nhiều ốc

Để duy trì độ kiềm nước ao nuôi tôm ở giá trị thích hợp 80 – 100 mg CaCO3 / L, thường sử dụng vôi CaCO3 hoặc CaMg(CO3)2, liều lượng tuỳ thuộc vào giá trị độ kiềm cần nâng lên

(2) Độ kiềm và sự phát triển của tảo:

CO2 hòa tan là nguồn cacbon để tổng hợp chất hữu cơ trong tế bào tảo

Trong ao nuôi tôm, CO2 hoà tan thường có nồng độ thấp (do nước biển mang tính kiềm yếu) Ở các ao nuôi có mật độ tảo dày, khi tảo quang hợp mạnh, tiêu thụ nhiều CO2, lượng CO2 được bổ sung bù đắp cho sự thiếu hụt đó sẽ được cung cấp từ sự tự hủy của ion HCO3- :

2HCO3- CO2 + H2O + CO32-

Do đó, trong các ao nuôi thâm canh, khi độ kiềm giảm thấp là nguyên nhân dẫn đến sự thiếu CO2 cho tảo quang hợp, làm tảo kém phát triển

(3) Độ kiềm và độc tính của kim loại:

Các ion kim loại Al3+, Fe2+, Fe3+ tồn tại nhiều trong các ao nuôi tôm vùng đất phèn Tuỳ thuộc pH nước mà chúng hiện diện ở các dạng khác nhau và thể hiện độc tính

ở các mức độ khác nhau

Trong môi trường axit, nhôm tồn tại trạng thái ion Al3+, là một độc chất (phá hủy mang tôm) gây chết tôm Khi pH tăng, ion Al3+ sẽ bị thủy phân từng bậc nằm ở các dạng Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3 gọi là các phức chất hydroxyl không gây hại cho tôm

Ion Fe2+ tồn tại trạng thái hòa tan trong môi trường axit, là yếu tố thường xuyên gây độc cho tôm nếu ở nồng độ cao (nồng độ giới hạn cho phép là dưới 500 ppm) Trong môi trường kiềm và giàu ôxy, ion Fe2+, lần lượt bị ôxyhoá thành Fe3+, rồi bị thủy phân thành Fe(OH)3 không tan, bám vào mang tôm, cản trở quá trình hô hấp, làm tôm chết ngạt

Qua (1) Độ kiềm quyết định “tính đệm” của nước

(2) Độ kiềm và sự phát triển của tảo

(3) Độ kiềm và độc tính của kim loại

Chúng ta thấy rằng độ kiềm giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì hệ đệm của môi trường nước, là một chỉ tiêu có vị trí giữ được sự biến động thấp nhất của pH nước ao nuôi, hạn chế tác hại của các chất độc sẵn có trong ao, nhằm không tạo ra các sốc bất lợi cho tôm

Bón vôi CaCO3, CaMg(CO3)2 được xem là biện pháp hữu hioêụ duy trì và làm tăng độ kiềm trong nước

Bartchi (1954) đã xác định rằng độc tính của CuSO4 lên tảo giảm với sự gia tăng của pH và độ kiềm Khi nước có độ kiềm nhỏ hơn 50 mg CaCO3 / L nồng độ CuSO4 dùng để diệt tảo là 0,5 – 1,0 mg /L ; khi nước có độ kiềm lớn hơn 50 mg /CaCO3 / L thì CuSO4 được dùng ở nông độ 2,0 mg / L

Kleinholz (1990) đề nghị xác định lượng CuSO4 cần sử dụng theo công thức:

Người ta gọi độ cứng do các ion Ca2+ và Mg2+ trong các muối cacbonat gây nên là

độ cứng tạm thời , vì chúng dễ bị loại ra khỏi nước bằng cách đun nóng :

to

Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2 + H2O

to

Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + CO2 + H2O

Những ion Ca2+ và Mg2+ trong các muối clorua và sunphat rất khó loại khỏi nước, nên độ cứng do các ion này gây nên gọi là độ cứng vĩnh viễn

Các cation Ca2+ và Mg2+ liên kết với các anion khác nhau trong nước tự nhiên, vì thế người ta chia:

- Độ cứng cacbonat: Liên kết với các ion của axit H2CO3

- Độ cứng không cacbonat: Liên kết với các ion Cl-, NO3-, SO42-, SiO32-, PO4

3 Độ cứng chung: Liên kết với tất cả các anion

Trong thành phần độ cứng , về mặt giá trị tính theo đương lượng (tỷ lượng của phản ứng) cao hơn độ kiềm cacbonat (CO32- + HCO3-) thì phần tương ứng với độ kiềm cacbonat gọi là độ cứng cacbonat, phần dư ra gọi là độ cứng không cacbonat

Độ Anh 10Clark = 1 g CaO/70 lít nước

Độ Mỹ 10 = 1 g CaCO3/ 1000 lít nước = 1ppm CaCO3

c.Vai trò của các ion Ca 2+ , Mg 2+ đối với động vật thủy sản:

- Ion Ca2+ cần thiết cho cá tạo khung xương, giáp xác và nhuyễn thể tạo vỏ cứng Ion Mg2+ cần thiết cho thực vật thủy sinhtạo chất diệp lục để quang hợp

- Phôi và ấu trùng cá nước ngọt phát triển tốt khi độ cứng của nước cao hơn

có sự thay đổi đột ngột về S‰, pH, nhiệt độ, hay nồng độ NH3

- Ion Ca2+, Mg2+, trong nước có tác dụng hạn chế độc tính của một số ion kim loại nặng như đồng, kẽm, cadmi, crôm, nickel, do chúng (Ca2+, Mg2+) tạo ra liên kết (phức chất) với biểu mô của tế bào mang, có tác dụng bảo vệ chống sự xâm nhập của ion kim loại nặng vào cơ thể vật nuôi

5 Sắt

Các muối sắt có trong đất có thể hòa tan vào nước, độ hòa tan của các muối sắt tăng khi môi trường có tính axit Trong nước tự nhiên, sắt tồn tại dưới hai dạng: Fe2+(ferrous) và Fe3+ (ferric) Dạng Fe2+ thường gây độc hại cho thủy sinh vật, vì quá trình ôxyhosa nó thành Fe3+ làm tiêu hao nhiều ôxy hòa tan và tạo thành Fe(OH)3 bám trên mang cá làm cản trở hô hấp của cá.Dạng Fe2+ không gây độc như cơ chế trên, nhưng nếu hàm lượng của chúng quá cao cũng không có lợi cho thủy sinh vật Ví dụ: Ở hàm lượng 1,5 – 2,0 ppm nó sẽ ức chế sinh trưởng của một số loài tảo

Trong các hồ vùng đầm lầy thường có mặt bọn sắt – vi khuẩn (feri – bacteria) Hô hấp của sắt – vi khuẩn là phản ứng :

2FeCO3 + 3H2O + 1/2O2 2Fe(OH)3 + 2CO2 + 29,8 calo Fe(OH)3 kết tủa, không tan tạo thành các váng màu đỏ gạch nổi trên mặt nước

Hàm lượng sắt trong nước biển rất thấp, chỉ khoảng vài phần trăm đến vài phần mười ppm Trong nước ngọt hàm lượng của chúng cao hơn, có khi lên đến hàng chục ppm Nếu nước giàu Ca2+ thì hàm lượng sắt thường thấp, do sự giàu tương ứng của CO32-

và HCO3-, chuyển sắt sang dạng muối cacbonat khó tan

B.Nhóm các muối dinh dưỡng

1 Hợp chất nitơ vô cơ

Hợp chất vô cơ của nitơ là các ion NH4+, NO2-, NO3- - cùng với các hợp chất photpho, silic, chúng có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với sinh vật

Sự phân bố các hợp chất nitơ, photpho, silic quyế định sức sản xuất của thủy sinh vật nói chung và cơ sở thức ăn của cá nói riêng Vì thế người ta gọi các cấu tử N, P, Si trong các hợp chất đó là các nguyên tố tạo sinh (biogen)

Chu trình các nguyên tố tạo sinh bắt đầu từ quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh và được kêt thúc bằng sự phân hủy xác động thực vật thủy sinh Theo chu trình đó các nguyên tố tạo sinh chuyển từ thể hữu cơ phức tạp sang hợp chất vô cơ đơn giản Quá trình chuyển các nghuyên tố tạo sinh từ hợp chất hữu cơ phức tạp sang các dạng vô cơ đơn giản được gọi là sự hoàn sinh Nhờ có quá trình hoàn sinh này mà các muối dinh dưỡng được bổ sung liên tục cho thủy vực

a Ammonia NH 4 +

Trong hệ thống nuôi trồng thủy sản ammonia NH4+ đươc cung cấp từ:

- Phân bón vô cơ và hữu cơ:

vi sinh vật

(NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O

- Sản phẩm bài tiết của vật nuôi

- Quá trình phân hủy protein trong thức ăn thừa, chất thải của vật nuôi ở điều kiện bình thường (có ôxy) và điều kiện yếm khí (thiếu ôxy)

- Quá trình amôn hoá nitrat:

pH Nhiệt độ

12 20 24 28 7,0 0,2 0,4 0,5 0,7 8,0 2,1 3,8 5,0 6,6 8,2 3,3 5,9 7,7 10,0 8,4 5,2 9,1 11,6 15,0 8,6 9,7 13,7 17,3 21,8 8,8 12,0 20,1 24,9 30,7 9,0 17,8 28,5 34,4 41,2 9,2 25,8 38,7 45,4 52,6 9,4 35,5 50,0 56,9 63,8 9,6 46,5 61,3 67,6 73,6

Trong cân bằng trên, dạng NH3 gọi là ammonia không ion hóa (hoặc ammonia trung hòa), dạng NH4+ gọi là ammonia ion hóa ; trong đó ammonia không ion hóa là chất độc đối với thủy sinh vật Ammonia không ion hóa NH3 có độc tính cao hơn ammonia NH4+ từ 300 đến 400 lần Thông thường khi phân tích ammonia trong nước , giá trị nhận được là tổng của NH4+ + NH3 (gọi là ammonia tổng số) Bởi vậy, nồng độ NH3 được quyết định bởi ∑ ammonia tổng số, nhiệt độ và pH môi trường Với một nồng độ tổng nhất định trong một ngày do các yếu tố nhiệt độ, pH thay đổi nên nồng độ NH3 cũng thay đổi theo (xu hướng là tăng cao vào buổi chiều khi mà nhiệt độ nước và pH tăng)

Độc tính của NH3 trước hết có liên quan đến khả năng khuếch tán của NH3 từ trong cơ thể ra môi trường ngoài Cơ chế gây độc cấp tính của NH3 đối với vật nuôi là ức chế quá trình sinh ra năng lượng trong hệ thần kinh trung ương Quá trình ức chế xảy ra khi tôm, cá sống trong môi trường nước có nồng độ NH3 cao hơn 1 – 2 mg/L trong thời gian vài giờ

Theo Colt và Amstrong (1979) thì tác động độc hại của NH3 đối với vật nuôi là: Khi hàm lượng NH3 trong nước quá cao làm cho NH3 trong dịch máu khó bài tiết ra môi trường ngoài, làm lượng NH3 trong máu và các mô gia tăng, dẫn đến làm tăng pH máu

Từ đó làm rối loạn chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu của màng tế bào, phá hủy lớp nhớt ở mang, giảm khả năng vận chuyển ôxy của hemoglobin

Tôm, cá nuôi hiếm khi bị chết do NH3, nhưng một điều chắc chắn rằng NH3 là một yếu tố ảnh hưởng rõ rệt đến sức khỏe và sinh trưởng của vật nuôi trong các hình thức nuôi bán thâm canh và thâm canh

Thông thường thì ammonia NH4+ sẽ được tảo sử dụng, khi ao có ít tảo, ammonia NH4+ sẽ được tích luỹ lại.Nồng độ ammonia tổng số cao là đặc trưng cho những ao có

lượng chất hữu cơ lớn, mật độ thả cao và tảo phát triển không bình thường Trong hệ thống nuôi được gọi là ổn định và chất lượng nước tốt khi nồng độ ammonia tổng số nhỏ hơn 0,1 mg/L

Kết quả theo dõi ammonia tổng số ở các ao nuôi tôm công nghiệp ở Tiền Giang

và Bà Rịa – Vũng Tàu (năm 1999) cho thấy: Giá trị bắt đầu tăng từ cuối tháng nuôi thứ 2

và tăng mạnh từ tháng nuôi thứ 3 trở đi ( từ hàm lượng 0,18 ppm ở ngày nuôi thứ 60 lên 1,58 ppm ở ngày nuôi thứ 80 và đạt tới 2,70 ppm ở ngày nuôi thứ 98) Nguyên nhân do lượng chất hữu cơ được tích luỹ lại nhiều, và số lượng tảo trong ao giảm do mưa hoặc hoá chất xử lý nước

Đối với ao nuôi tôm hàm lượng ammonia tổng số phải được duy trì ở mức nhỏ hơn 0,1 mg/L và ao nuôi cá nhỏ hơn 2 mg/L

b Nitrite – NO 2 -

Ammonia NH4+ chuyển sang nitrite NO2- dưới tác dụng của vi khuẩn cố định nitrite (nitrosomonas) với sự có mặt của ôxy:

nitrosomonas NH4+ + O2 NO2- + H2O Khi NO2- được cá hấp thu, nó kết hợp với hemoglobin thành methemoglobin:

4HbFe2+O2 + 4NO2- + 2H2O 4HbFe3+OH + 4NO3- + O2

Methemoglobin không có khả năng kết hợp với O2 Máu chứa nhiều methemoglobin có màu nâu, vì vậy thuật ngữ cho nhiễm độc NO2- là “bệnh máu nâu” Giáp xác chứa hemocyanin với phức hợp của đồng (Cu) trong hồng cầu, phản ứng của

NO2- với hemocyanin còn được hiểu biết ít, nhưng dù sao NO2- cũng là độc tố với giáp xác

Nitrite NO2- được cá hấp thu nhanh qua tế bào clo ở tơ mang Tế bào clo lọc không phân biệt NO2- và Cl- Cho nên lượng NO2- hấp thu được điều chỉnh thông qua tỷ

số NO2- : Cl- trong môi trường nước

Thử nghiệm với cá nheo nuôi trong ao:

Ở tỷ số NO2- : Cl- = 1 : 1 trong máu cá có 80% methemoglobin

NO2- : Cl- = 1 : 3 trong máu cá có 25% methemoglobin

Qua đó thấy rằng: tăng nồng độ clorua trong môi trường sẽ làm giảm methemoglobin trong máu Đó chính là cơ sở của giải pháp xử lý rẻ tiền khi môi trường tích tụ nhiều nitrite – đưa thêm muối ăn vào môi trường

Bên cạnh đó, nitrite NO2- còn làm tăng tính mẫn cảm của cá đói với các bệnh do

vi khuẩn

Trong các ao nuôi ven biển, các ion Ca2+ và Cl- có mặt trong nước với hàm lượng cao, nên độc tính của NO2- giảm Nồng độ “an toàn” của NO2- trong các ao nuôi ven biển cao hơn 2 – 3 lần so với trong ao nuôi thủy sản nước ngọt

Schwedler (1985) đã xác định được rằng các yếu tố sau ảnh hưởng đến độc tính của NO2-: pH, nồng độ ion Cl-, kích cỡ vật nuôi, tình trạng nuôi dưỡng mức độ nhiễm bẩn

và nồng độ ôxy hòa tan Bởi vậy, đó là một cản trở để đưa ra lời khuyến cáo về nồng độ gây chết hoặc nồng độ an toàn của NO2- trong ao nuôi thủy sản

Khi hàm lượng NO3- < 1 mg / L thì tảo lam sẽ phát triển mạnh NO3- > 2 mg / L thì tảo lục và tảo khuê sẽ phát triển mạnh

Hàm lượng thích hợp của NO3- trong các ao nuôi tôm, cá là từ 2 – 3 mg / L

1 Hợp chất photpho vô cơ

Photpho nằm trong nước tự nhiên ở các dạng PO43-, HPO42-, H2PO42- của axit H3PO4 do có sự phân ly:

Trong các nguồn nước tự nhiên, hàm lượng các ion PO43-, HPO42-, H2PO4- thường rất thấp, ít khi nào hàm lượng PO43- vượt quá 1 mg/L, ngay cả trong thủy vực giàu dinh dưỡng Nhưng hàm lượng PO43- thích hợp cho mcác ao nuôi cá là từ 1 – 3 mg/L, nên việc bón phân lân cho các ao nuôi cá là cần thiết

3 Silic

Silic có mặt trong nước tự nhiên do sự tiếp xúc của nước với khoáng vật có chứa muối silicat hòa tan, hay quá trình phân hủy xác tảo khuê, một số mhóm rong biển, động vật hạ đẳng ở biển có bộ xương bằng SiO2, trả lại SiO2 cho môi trường

SiO2 hòa tan trong nước tạo thành axit silic H2SiO3 Axit silic tồn tại trong nước ở dạng ion hòa tan hay dạng keo có độ phân tán cao Axit silic là một loại hợp chất tương đối phức tạp, nó có thể tồn tại ở nhiều dạng công thức hóa học khác nhau, ký hiệu chung

là xSiO2.yH2O, các axit silic khác nhau bởi độ chứa nước

Độ hòa tan của SiO2 trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước Khi nhiệt độ cao, độ hòa tan của SiO2 tăng, pH của nước giảm thấp axit silic tồn tại ở trạng thái keo nhiều, ở trạng thái ion ít hơn

Các ion Ca2+ kết hợp với axit silic tạo thành muối silicat khó hòa tan, do đó ở nền đáy thủy vực hàm lượng muối silicat cao hơn ở tầng mặt Trong tầng mặt nước biển hàm lượng SiO2 dao động trong khoảng 1 mg/L, ở tầng đáy có thể vài mg/L Hàm lượng SiO2 trong nước ngọt cao hơn trong nước biển Các thủy vực giàu dinh dưỡng hàm lượng SiO2

có thể lên hàng chục mg/L Sựcó mặt một lượng lớn SiO2 làm cho nước có dạng quánh nhớt

Silic rất cần cho sự hình thành vỏ tảo khuê, rong biển, nhưng nhu cầu về silic của chúng không lớn lắm Hàm lượng SiO2 trong nước cần thiết cho sự phát triển của tảo khuê là 0,13mg/L, mà trong nước hàm lượng SiO2 thường vượt quá con số này Do đó không cần bón phân silic cho ao nuôi thủy sản, ngay cả khi tảo khuê phát triển mạnh, làm giảm đáng kể hàm lượng SiO2 trong nước Nhưng SiO2 sẽ được bổ sung nhờ sự chu chuyển nước từ tầng đáy lên

c Các nguyên tố vi lượng

Nguyên tố vi lượng là các nghuyên tố có hàm lượng rất nhỏ trong nước tự nhiên Hàm lượng của các nguyên tố vi lượng này thường biến đổi từ 1.10-3 – 1.10-2 mg/L , rất ít khi đạt tới 1 mg/L Tổng hàm lượng các nguyên tố vi lượng rất bé, ít hơn 0,002% tổng số các chất hòa tan trong nước Các nguyên tố vi lượng đóng một vai trò rất quan trọng trong các quá trình sinh lý của động vật thủy sinh, chúng tham gia trong thành phần hemocyanin của động vật không xương sống, trong thành phần máu, men, hormon của động vật thủy sinh

Động thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ có chọn lọc các nguyên tố này, ví dụ:

Mollusca hấp thụ đồng (Cu) Sứa hấp thụ kẽm (Zn), thiếc (Sn), chì (Pb) Rong hấp thụ iot (I2)

Tảo hấp thụ vàng (Au)

Các nguyên tố vi lượng có mặt trong nước ở dạng ion, phân tử, keo và thể vẩn Các dạng keo và thể vẩn có chứa các nguyên tố vi lượng sau một thời gian bị sa lắng xuống đáy vực nước

Chế độ các nguyên tố vi lượng, sự biến đổi của chúng theo không gian và thời gian ít được nghiên cứu, vì việc xác định chúng rất khó khăn và đòi hỏi rất nhiều về ntài chính, thiết bị, dụng cụ và công sức

d Nhóm các khí hòa tan

1 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan của các chất khí trong nước

a Phụ thuộc vào loại khí tự nhiên

Các chất khí tự nhiên mhòa tan trong nước có thể chia làm 2 nhóm:

(1) Nhóm thứ nhất: Là các chất khí mà phân tử có cực, những chất khí này tan được rất nhiều trong nước, vì chúng có khả năng tác dụng tương hỗ với nước, làm cho nước mang tính axit, như khí cacbonic CO2:

H2O + CO2 = H2CO3 Một thể tích nước có thể hòa tan được một thể tích khí CO2 Hoặc làm cho nước mang tính kiềm như khí amoniac NH3:

H2O + NH3 = NH4OH Một thể tích nước có thể hòa tan được 700 thể tích khí NH3

(2) Nhóm thứ hai: Bao gồm các chất khí mà phân tử không phân cực, như ôxy

O2, nitơ N2 Những chất khí này không có khả năng tác dụng tương hỗ với nước, mà độ hòa tan của chúng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và áp suất: Độ hòa tan giảm khi nhiệt

Một thể tích nước ở 200C chỉ có thể hòa tan được 0,35 thể tích khí O2

b Ảnh hưởng của các muối hòa tan trong nước

Nước là một dung môi có khả năng hòa tan được rất nhiều chất tan Độ tan của các chất khí thường giảm rất nhiều khi có mặt các chất điện ly (các muối hòa tan) trong nước

Ở điều kiện bình thường, nhiệt độ 200C độ hòa tan của O2 theo độ mặn như sau:

Bảng 8 ĐỘ HÒA TAN CỦA O2 TRONG NƯỚC THEO ĐỘ MẶN

Ở NHIỆT ĐỘ 200C (tính theo ml/L)

Độ mặn S‰ 0 5 10 15 20

O2 6,57 6,26 5,95 5,63 5,31

Ảnh hưởng này được gọi là hiệu ứng muối, nội dung của hiệu ứng được phát biểu như sau: “Đối với những chất khí có cấu tạo phân tử không phân cực, trong môi trường nước càng phân cực thì độ hòa tan càng kém ngược lại”

Về cơ bản, có thể giải thích hiệu ứng đó dựa vào sự hydrat hóa các ion Như chúng ta đã biết: 1 phân tử gam H2O = 18 gam ; 1 lít H2O (ở 4oC) nặng 1 kg = 1.000 g Vậy trong 1 lít H2O có 55,56 phân tử H2O (1.000 : 18 = 55,56) Khi có các chất điện ly,

ví dụ NaCl, một số phân tử H2O hóa hợp với NaCl, trở thành hợp phần của nó, do đó số phân tử H2O tự do còn lại đóng vai trò là dung môi để hấp thụ khí bị giảm đi, làm giảm

độ hòa tan khí vào trong nước

c Ảnh hưởng của áp suất

Áp suất có ảnh hưởng lớn đến độ hòa tan của các chất khí vào trong nước Năm

1803, bằng thực nghiệm Henry và Danton đã tìm ra quy luật sau: “Ở nhiệt độ không đổi,

độ tan của mỗi chất khí trong hỗn hợp khí vào trong chất lỏng nào đó, tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của nó trên chất lỏng mà không phụ thuộc đến áp suất tổng cộng của hỗn hợp khí và hàm lượng của các chất khí khác”

Chẳng hạn, khi cho nước tiếp xúc với khí quyển, thì lượng O2 hòa tan vào trong nước cũng sẽ bằng lượng O2 tinh khiết tiếp xúc với nước dưới áp suất 0,21 atm (áp suất riêng phần của O2 trong khí quyển)

Độ hòa tan của N2, O2, CO2 trong khí quyển ở áp suất 1atm được tính theo công thức sau:

Cs = Ks x P Trong đó:

Cs: độ hòa tan của chất khí

Ks: hệ số hòa tan

P : áp suất riêng phần của chất khí

Ví dụ: Độ hòa tan của O2 ở 30oC, áp suất 1 atm là:

Cs = KsxP = 26,1ml/Lx0,209

= 5,5 ml/L Khi áp suất thay đổi, độ hòa tan của các chất khí trong nước bị thay đổi rất mạnh Trong nghề nuôi thủy sản, định luật Henry – Danton đã được áp dụng vào các khâu kỹ thuật sau:

(1) Trong quá trình vận chuyển tôm, cá sống bằng túi kín có bơm ôxy người ta

đã làm tăng hàm lượng ôxy trong nước chứa trong các thiết bị vận chuyển tôm, cá (túi nilon, can nhựa) bằng cách bơm thẳng O2 tunh khiết từ các bình nén O2 vào trong các thiết bị này

(2) Trong quá trình sản xuất tôm giống bằng hình thức bắt tôm cái đã thành thục ngoài môi trường tự nhiên về cho đẻ trong môi trường điều khiển, người ta đã duy trì hàm lượng O2 trong bể ương nuôi luôn ổn diịnh trong điều kiện to,pH, S‰ ít thay đổi bằng cách sục khí vào trong nước từ các bình nén khí

Các thí nghiệm về tốc độ sục khí cho thấy:

- Bọt khí có đường kính 0,5 mm chuyển động với tốc độ 4 cm/s

- Bọt khí có đường kính 1 mm chuyển động với tốc độ 12 cm/s

- Bọt khí có đường kính 2 mm chuyển động với tốc độ 24 cm/s

Với các tốc độ ấy, thời gian nằm lại trong cột nước cao 1 m là:

- Bọt khí có đường kính 0,5 mm là 25 giây

- Bọt khí có đường kính 1 mm là 8 giây

- Bọt khí có đường kính 2 mm là 4 giây

Như vậy, bọt khí có đường kính càng nhỏ thì càng dễ hòa tan trong nước , do tốc

độ chuyển động trong nước chậm, thời gian nằm trong nước lâu Thiết bị tạo bọt khí được gọi là bộ khuếch tán khí (hoặc viên đá bọt) Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, O2 chỉ hòa tan được

2 – 3 % của lượng khí được sục, nên quá trình sục khí phải được thực hiện liên tục

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Quá trình hòa tan khí vào trong nước là một quá trình tỏa nhiệt:

Khí tự do khí hòa tan + Q calo

Do đó khi nhiệt độ tăng, thì theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng củaLơStalie, độ hòa tan của các chất khí sẽ giảm xuống, vì cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch Và đây cũng chính là nội dung thứ hai của định luạt Henry – Danton : “Độ hòa tan của chất khí vào trong nước giảm đi khi nhiệt độ tăng”

Bảng 9 ĐỘ HÒA TAN CỦA O2 TRONG NƯỚC SẠCH Ở ÁP SUẤT 1 ATM

Tất cả các quá trình sống của sinh vật (trừ vi khuẩn kị khí) được đảm bảo bởi sự trao đổi năng lượng, mà đối với sinh vật, chất duy nhất và không thay thế là ôxy

V.I Vednaski (1960) đã nói về tầm quan trọng của ôxy hòa tan trong nước như sau: “Thực chất của cuộc đấu tranh sinh tồn trong thủy quyển là cuộc đấu tranh giành ôxy”

a Quá trình tăng và giảm ôxy trong nước

Ôxy hòa tan trong nước là một yếu tố giới hạn, hàm lượng O2 thường không ổn định, phụ thuộc đến hai quá trình diễn ra trong thủy vực:

- Quá trình làm giàu ôxy cho nước

- Quá trình làm giảm hàm lượng ôxy trong nước

Ôxy được làm giàu cho nước ở các thủy vực bởi hai nguồn cơ bản sau:

- Do hòa tan trực tiếp từ khí quyển Sự khuếch tán O2 từ không khí vào nước phụ thuộc vào diện tích mặt thoáng và áp suất không khí

- Do quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh thải ra

Bên cạnh các nguồn tự nhiên trên, trong hệ thống nuôi trồng thủy sản ôxy còn được cung cấp thêm từ các hóa chất giàu ôxy như nước ôxy già H2O2, viên tạo ôxy Na2CO3.2H2O2 trong các trường hợp khẩn cấp

Theo C.E.Boyd (1978): Hàm lượng O2 trong ao nước tĩnh có thể ước tính theo đẳng thức sau:

DOt = DOi ± DOdf + DOps - DOpr - DOfr - DObr

Trong đó:

DOt : O2 hòa tan ở thời điểm t

DOi : O2 đầu

DOdf : O2 tăng (+) hoặc giảm (-) do khuếch tán

DOps : O2 tăng do quang hợp

DOpr : O2 bị yiêu thụ do hô hấp của plankton

DOfr : O2 bị tiêu thụ do cá (hoặc tôm) hô hấp

DObr : O2 bị tiêu thụ dưới đáy ao

Đồng thời với quá trình làm giàu O2, trong nước còn diễn ra sự tiêu hao hàm lượng O2 do các quá trình ôxy hóa khác nhau: Hô hấp của sinh vật, sự lên men và phân hủy các chất hữu cơ trong và trên nền đáy ao, ôxy hóa các chất khử vô cơ như Mn2+,

Fe2+, H2S và các hợp chất nitơ

Ôxy bị tiêu hao do các quá trình trên xảy ra mạnh trong các ao nuôi tôm, cá là loại vực nước có diện tích nhỏ, nuôi tôm, cá với mật độ dày, bổ sung nhiều thức ăn Trong

những sáng sớm mùa hè, cá trong các ao nuôi thường bị nổi đầu, do hàm lượng O2 thấp, làm cá bị ngạt

b Biến động của ôxy hòa tan trong nước

Trong các ao nuôi thủy sản, hàm lượng O2 thường biến động từ 2 – 12 mg/L, rất ít khi vượt quá trị số này Ở các ao khác nhau, tuỳ thuộc vào thời gian nuôi khác nhau, khoảng dao động của hàm lượng O2 không giống nhau, phụ thuộc vào mật độ tảo, chế độ quản lý ao, mùa khí hậu

Biến động của O2 hòa tan trong nước , nhìn chung tuân các quy luật:

- Theo chu kỳ ngày đêm, chi phối quy luật này là thời tiết và mật độ tảo trong ao nuôi

- Theo thời gian nuôi, chi phối quy luật này là mật độ tảo trong ao nuôi, sự tích

tụ các chất thải (thông qua bổ sung thức ăn trong thời gian nuôi) và chế độ quản lý ao

Tiêu chuẩn về chất lượng nước để nuôi thủy sản, xet riêng về ôxy, hàm lượng của

nó đo trước 12 h phải không dưới 4 mg/L

c Ý nghĩa của ôxy trong nước

Ôxy là một yếu tố quan trọng trong vực nước, có tác dụng quyết định đến các quá trình hoá học và sinh học xảy ra trong ao nuôi

Về mặt chất lượng nước: ôxy phong phú là dấu hiệu của một vùng nước trong sạch, thuận lợi cho đời sống thủy sinh vật Khi hàm lượng O2 giảm thấp là một dữ kiện tương ứng đồng thời dẫn tới hai quá trình:

(1) Kìm hãm tốc độ tăng trưởng của vật nuôi: Vật nuôi hoạt động yếu, lượng thức ăn do chúng sử dụng giảm (mức độ tiêu thụ thức ăn của tôm, cá phụ thuộc vào hàm lượng O2 hòa tan trong nước), thậm chí có khả năng bị chết ngạt (khi O2 ≤ 0,5 mg/L)

(2) Thúc đẩy sự xuất hiện độc tố với thủy sinh vật trong môi trường nước: Là yếu

tố quyết định dạng tồn tại và điều kiện chuyển dịch của một số hợp chất trong môi trường nước qua điện thế ôxyhóa - khử của nó Khi hàm lượng ôxy hòa tan càng thấp thì điện thế ôxyhóa - khử của nước càng giảm

Theo Hutchinson (1957) khi pH của nước = 7, O2 bão hòa, thì điện thế ôxy hóa - khử của nước ở 25oC (Eh 25oC) = 0,8 V Trong các thủy vực, phụ thuộc vào hàm lượng

O2 mà Eh 25oC thay đổi từ 0,45 – 0,52 V

Theo Reid (1962) thì:

NO2- xuất hiện ở Eh = 0,4 V

Fe2+ xuất hiện ở Eh = 0,2 V H2S xuất hiện ở Eh = 0,1 V