Tài liệu tham khảo về quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
i MỤC LỤC CHƯƠNG 1. SỰ ĐA DẠNG CỦA HỆ SINH THÁI THỦY VỰC .1 1 CÁC THÀNH PHẤN CỦA MÔI TRƯỜNG .1 2 HỆ SINH THÁI .2 2.1 Hệ sinh thái nước ngọt .2 2.1.1 Sơ lược thành phần hóa học của nước sông 3 2.1.2 Sơ lược thành phần của nước ao 4 2.2 Hệ sinh thái nước lợ .4 2.3 Hệ sinh thái nước mặn 4 2.3.1 Hệ sinh thái đất ngập nước 6 2.3.2 Các thủy vực lớn của thế giới 11 CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 13 1 ÁNH SÁNG VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC .13 1.1 Phân phối năng lượng mặt trời 13 1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước .13 1.3 Năng lượng nhiệt .15 1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vực 15 1.3.2 Tỉ trọng nước .16 1.4 Sự phân tầng nhiệt độ .17 1.4.1 Nguyên nhân và quá trình phân tầng 17 1.4.2 Kiểu phân tầng .17 1.4.3 Hệ quả của sự phân tầng .18 1.4.4 Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng (overturn) .18 1.4.5 Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng 18 1.5 Sự phân chia các vùng trong thủy vực .19 1.5.1 Theo chiều thẳng đứng .19 1.5.2 Ngang 19 1.6 Chuyển động của nước .20 2 ĐỘ ĐỤC, ĐỘ TRONG 21 2.1 Tính chất của độ đục, độ trong 21 2.2 Nguồn gốc độ đục 21 2.3 Ảnh hưởng của độ đục .21 2.4 Kiểm soát và quản lý độ đục .22 2.4.1 Quản lý độ đục từ nguồn nước 22 2.4.2 Quản lý độ đục bên trong ao .22 3 MÀU NƯỚC 22 ii 4 MÙI 23 5 VỊ . 23 CHƯƠNG 3. ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC .24 1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC THIÊN NHIÊN . 24 2 pH .25 2.1 Động thái của ion H + trong môi trường nước 25 2.2 Ý nghĩa sinh thái học của ion H + trong môi trường nước 27 2.3 Biện pháp quản lý pH 28 2.3.1 Biện pháp khắc phục tránh pH thấp 28 2.3.2 Biện pháp khắc phục khi pH cao . 28 3 CACBON DIOXIDE (CO 2 ) . 29 3.1 Động thái của CO2 trong môi trường nước . 29 3.2 Ý nghĩa sinh thái học của CO 2 trong môi trường nước . 32 3.3 Biện pháp tránh tích lũy CO 2 gây độc hại trong cá ao nuôi cá . 33 4 OXYGEN (O 2 ) . 34 4.1 Động thái của oxy hòa tan trong môi trường nước . 34 4.2 Ý nghĩa sinh thái học của oxy hòa tan trong môi trường nước 38 4.3 Biện pháp tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi cá 39 5 HYDROGEN SULFIDE (H 2 S) . 39 5.1 Động thái của khí H2S trong môi trường nước 39 5.2 Ý nghĩa sinh thái học của khí H 2 S . 41 5.3 Biện pháp tránh tích lũy nhiều khí H 2 S 41 6 METHANE (CH 4 ) 42 7 NITROGEN (N) .42 7.1 Ammonia ( NH 3 ) và ammonium ( NH 4 + ) 43 7.1.1 Động thái của ammonia va ammonium . 43 7.1.2 Ý nghĩa sinh thái học của ammonia và ammonium 44 7.1.3 Biện pháp duy trì hàm lượng ammonia thích hợp 45 7.2 Nitrite ( NO 2 - ) và Nitrate ( NO 3 - ) . 45 7.2.1 Nitrite . 45 7.2.2 Nitrate . 47 8 LÂN (PHOSPHORUS) . 47 9 SILIC .49 10 SẮT VÀ MANGAN .51 11 CÁC ION THAM GIA QUÁ TRÌNH ĐIỀU HÒA ÁP SUẤT THẨM THẤU .52 11.1 Ion sodium (Na +) . 52 11.2 Ion Potassium (K + ) 52 11.3 Ion Magnesium (Mg 2+ ) 53 iii 11.4 Ion Calcium (Ca 2+ ) .53 11.5 Chloride ( Cl - ) .54 CHƯƠNG 4. DẶC TÍNH NỀN ĐÁY AO .55 1 NGUỒN GỐC BÙN AO/PHÙ SA TRONG AO ĐẤT 55 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ LẮNG TỤ .56 3 ĐIỆN THẾ OXY HOÁ KHỬ (REDOX) 57 4 VẬT CHẤT HỮU CƠ TRONG BÙN 58 5 SỰ PHÂN HỦY CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ .59 6 ĐẤT ĐÁY AO 59 6.1 Kết cấu đất 59 6.2 Đất phèn (Acid Sulfat Soil) 62 6.2.1 Trao đổi acid trong bùn .62 6.2.2 Đất phèn 64 CHƯƠNG 5. DINH DƯỠNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC .67 1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG THỰC VẬT Ở BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT 67 2 NGUỒN VÀ QUÁ TRÌNH CUNG CẤP DINH DƯỠNG CHO MÔI TRƯỜNG NƯỚC 67 3 CHU TRÌNH DINH DƯỠNG TRONG THỦY VỰC .68 3.1 Chu trình carbon 68 3.1.1 Quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ trong thủy vực 68 3.1.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong thủy vực .69 3.2 Chu trình nitrogen 71 3.2.1 Quá trình cố định nitơ phân tử .71 3.2.2 Quá trình amôn hóa 72 3.2.3 Quá trình nitrate hóa và phản nitrate hóa 72 3.2.4 Chu trình Nitrogen 73 3.3 Chu trình phospho 74 3.4 Chu trình lưu huỳnh .76 4 CHU KỲ SINH HỌC VÀ CÁC QUÁ TRÌNH .77 4.1 Hệ sinh thái (ecosystem) 77 4.2 Quần xã sinh vật (community hay biocenosis) .77 4.3 Vùng chuyển tiếp sinh thái .78 4.4 Sự phân bố của thủy sinh vật 78 4.4.1 Phân bố thẳng đứng 78 4.4.2 Phân bố theo chiều ngang .78 4.5 Sự ổn định .78 5 BẬC DINH DƯỠNG VÀ CHUỔI/LƯỚI THỨC ĂN .79 5.1 Sinh vật sản xuất (producer) .79 5.2 Sinh vật tiêu thụ (consumer) .79 iv 5.3 Sinh vật phân hủy (decomposer) 79 5.4 Chuyển hóa năng lượng . 81 5.5 Tháp sinh học 81 5.6 Hiệu suất quần xã 82 5.7 So sánh năng suất sinh học của các hệ sinh thái và loài thực vật khác nhau 83 6 GIÀU DINH DƯỠNG HÓA VÀ NHIỄM BẨN THỦY VỰC . 84 6.1 Các trạng thái dinh dưỡng 84 6.2 Tương tác giữa hệ sinh thái trên cạn và dưới nước 87 6.3 Ô nhiễm nước . 88 6.3.1 Nguồn ô nhiễm 88 6.3.2 Các dạng ô nhiễm 89 6.4 Ô nhiễm hữu cơ và quá trình tự lọc sạch trong thủy vực 89 6.5 Ảnh hưởng của quá trình giàu dinh dưỡng hóa và ô nhiễm thủy vực 91 CHƯƠNG 6. QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 93 1 TIÊU CHUẨN CHỌN ĐIỂM, CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐẤT 93 1.1 Các yếu tố sinh lý học quan trọng trong việc chọn điểm nuôi thủy sản 93 1.1.1 Môi trường sinh học . 93 1.1.2 Các yếu tố về địa điểm . 93 1.1.3 Các yếu tố về đất . 93 1.1.4 Các yếu tố khí tượng 94 1.2 Các thông số quan trọng trong việc quản lý chất lượng nước . 94 1.2.1 Các thông số lý học 94 1.2.2 Các thông số hoá học . 94 1.2.3 Các thông số sinh học 95 1.3 Tiêu chuẩn về đất và nước để lựa chọn vùng nuôi thích hợp 96 2 pH thấp và bón vôi 98 2.1 Tác dụng của vôi . 98 2.2 Thời gian bón vôi 99 2.3 Cơ sở hoá học cho nhu cầu vôi sử dụng 99 2.3.1 Mức độ hiệu quả của vôi 99 2.3.2 Giá trị trung hoà của vôi 100 2.4 Sản xuất vôi và phản ứng của vôi 100 2.4.1 Quá trình sản xuất vôi .100 2.4.2 Phản ứng của vôi trong ao .101 3 Bón phân .101 3.1 Mục đích bón phân .101 3.2 Các loại chất dinh dưỡng 101 3.3 Nguồn chất dinh dưỡng 101 v 3.4 Chất dinh dưỡng cơ bản .102 3.5 Phân bón .103 3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của phân bón 103 3.5.2 Phân bón vô cơ .104 3.5.3 Phân hữu cơ .105 3.6 Phương pháp bón phân .107 3.6.1 Phương pháp bón phân .107 3.6.2 Tỉ lệ và tần số bón phân 108 3.7 Mùi hôi .108 3.7.1 Hợp chất hoá học gây ra mùi hôi .109 3.7.2 Vi sinh vật sản sinh ra các hợp chất có mùi hôi: .109 3.7.3 Điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật tạo ra mùi hôi 109 3.7.4 Các biện pháp phòng ngừa vấn đề về mùi hôi:` 110 3.7.5 Loại bỏ mùi hôi khỏi cá: .110 4 SỤC KHÍ VÀ LUÂN CHUYỀN NƯỚC 110 4.1 Nguyên lý của quá trình sục khí 110 4.1.1 Mục đích 110 4.1.2 Cơ chế chủ yếu của quá trình sục khí .110 4.1.3 Phương pháp kiểm tra máy sục khí cơ học .110 4.2 Loại và hiệu quả máy sục khí 113 4.2.1 Sục khí tự chảy .113 4.2.2 Sục khí bề mặt 118 4.2.3 Sục khí khuếch tán .120 4.3 Luân chuyển và xáo trộn nước 122 5 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC 125 5.1 Xử lý và tái sử dụng nước .125 5.2 Hệ thống tuần hoàn 126 5.2.1 Loại thải chất rắn lơ lửng 126 5.2.2 Loại thải chất hữu cơ hoà tan 128 5.2.3 Lọc sinh học .131 6 KHỬ TRÙNG .134 6.1 Khử trùng bằng chlorine .134 6.2 Khử trùng bằng tia cục tím (UV) 137 CHƯƠNG 7. PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC .139 1 ỨNG DỤNG THUYẾT PHÂN TỬ UV–VIS TRONG PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC .139 1.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu về quang phổ 139 1.2 Đại cương về quang phổ .140 1.2.1 Các đại lượng đo bức xạ điện từ 141 vi 1.2.2 Các dạng bức xạ .141 1.2.3 Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ 142 1.2.4 Sự hấp thụ bức xạ và màu sắc của các chất .143 1.2.5 Định luật Lambert – Beer 145 1.2.6 Nguyên lý cấu tạo của máy quang phổ .148 1.3 Sử dụng phương pháp trắc quang trong định lượng hóa học 149 1.3.1 Phương pháp so sánh 150 1.3.2 Phương pháp thêm chuẩn 150 1.3.3 Phương pháp đường chuẩn 152 1.4 Độ chính xác trong phương pháp trắc quang: .153 1.5 Một số ví dụ áp dụng phương pháp định lượng trắc quang 154 2 PHƯƠNG PHÁP THU VÀ BẢO QUẢN MẪU 156 2.1 Chuẩn bị thu mẫu .156 2.1.1 Nhận định sự thay đổi chất lượng nước 156 2.1.2 Các điều cần lưu ý khi thu mẫu 156 2.2 Các bảo quản mẫu 156 2.2.1 Mẫu nước .156 2.2.2 Mẫu đất 156 2.3 Phương pháp thu mẫu .157 2.3.1 Nguyên tắc chung .157 2.3.2 Dụng cụ thu mẫu và cách thu .157 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG NƯỚC .158 3.1 Nhiệt độ .158 3.2 pH .158 3.2.1 Bằng hộp giấy so màu .158 3.2.2 Phương pháp điện thế-máy đo pH 158 3.3 Độ trong (Transparency), Độ Đục (Turbidity) 159 3.3.1 Đo độ trong bằng đĩa Secchi 159 3.3.2 Đo độ đục bằng phương pháp Nephelometric .159 3.4 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) và tổng chất rắn lơ lửng (TSS) .159 3.4.1 Tổng chất rắn hòa tan TDS (Total Dissolved Solid) 160 3.4.2 Tổng chất rắn lơ lửng - TSS (Total Suspended Solid) 160 3.5 Độ dẫn điện (EC) .161 3.6 Nồng độ muối 161 3.7 Oxy hòa tan (DO) .162 3.7.1 Phương pháp Winkler .162 3.7.2 Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy 163 3.8 Carbon dioxide (CO 2 ) .164 3.8.1 Nguyên tắc .164 vii 3.8.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu 165 3.8.3 Chuẩn bị hóa chất .165 3.8.4 Tiến hành .165 3.8.5 Tính kết quả .166 3.9 Tiêu hao oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) 166 3.9.1 Phương pháp oxy hóa bằng KMnO4 trong môi trường kiềm .166 3.9.2 Phương pháp Dichromate 168 3.10 Năng suất sinh học sơ cấp 169 3.10.1 Nguyên tắc .169 3.10.2 Dụng cụ và hóa chất .169 3.10.3 Tiến hành .170 3.10.4 Tính kết quả .170 3.11 Chlorophyll-a 170 3.11.1 Nguyên tắc .170 3.11.2 Tiến hành .171 3.12 Hydrogen sulfide (H 2 S) .171 3.12.1 Phương pháp Iodine 171 3.12.2 Phương pháp Methylene blue 173 3.13 Độ cứng tổng cộng 175 3.13.1 Nguyên tắc .175 3.13.2 Thu và bảo quản mẫu 175 3.13.3 Thuốc thử .175 3.13.4 Tiến hành .176 3.13.5 Tính kết quả .177 3.14 Độ kiềm tồng cộng 177 3.14.1 Độ kiềm carbonate hay độ kiềm phenolphthalein 177 3.14.2 Độ kiềm tổng cộng .177 3.15 Độ acid (Acidity) .178 3.15.1 Nguyên tắc .179 3.15.2 Dụng cụ và thiết bị .179 3.15.3 Chuẩn bị hóa chất .179 3.15.4 Tiến hành phân tích 179 3.15.5 Tính kết quả .180 3.16 Sắt tổng số (Fe 2+ và Fe 3+ ) 180 3.16.1 Phương pháp so màu Thiocianate 180 3.16.2 Phương pháp o-phenantroline 182 3.17 Silicate (SiO 2 ) .183 3.17.1 Nguyên tắc .183 3.17.2 Thu mẫu và bảo quản 183 viii 3.17.3 Chuẩn bị thuốc thử 183 3.17.4 Tiến hành .183 3.17.5 Tính kết quả .184 3.18 Ammonia (NH 3 ) và Ammonium (NH 4 + ) .184 3.18.1 Phương pháp Nessler (American Public Health Association, 1989) .184 3.18.2 Phương pháp Indophenol Blue .186 3.19 Nitrite (NO 2 - ) .189 3.19.1 Nguyên tắc .189 3.19.2 Các bước phân tích .189 3.20 Nitrate (NO 3 - ) 191 3.20.1 Phương pháp khử Cadmium 191 3.20.2 Phương pháp phenoldisulfonic acid .191 3.20.3 Phương pháp salycilate .192 3.21 Orthophosphate (PO 4 3- ) 194 3.21.1 Phương pháp xanh molybden .194 3.21.2 Phương pháp Acid ascorbic (4500-P E: Standard methods, 1998) 195 3.22 Tổng đạm (TN) và tổng lân (TP) 196 3.22.1 Phương pháp Kjeldahl .196 3.22.2 Phương pháp công phá persulfate 199 . ................ 91 CHƯƠNG 6. QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC......................................................93 1 TIÊU CHUẨN CHỌN ĐIỂM, CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐẤT ................................... 1.2 Các thông số quan trọng trong việc quản lý chất lượng nước ......................... 94 1.2.1 Các thông số lý học......................................................................................