Bài giảng Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản - CĐ Thủy Sản

Bài giảng Quản lý chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản giúp sinh viên nắm được các quy luật biến động của một số yếu tố môi trường và vận dụng các quy luật đó để tìm ra các phương pháp nuôi thích hợp, sinh viên cũng phân tích được nguyên nhân gây nên các đột biến trong nguồn nước làm cho vật nuôi chậm phát triển và chết hàng loạt. Sinh viên cũng được trang bị cách kiểm tra nguồn nước, biết cách xử lý ổn định một số yếu tố môi trường và quản lý tốt môi trường trong quá trình nuôi. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN

LỜI GIỚI THIỆU

Quản lý chất lượng nước trong NTTS là môn khoa học chuyên nghiên cứu thành phần hóa học của nước thiên nhiên, nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng tới thành phần hóa học và các quá trình chuyển hóa hóa học trong nước Qua đó để phục vụ cho việc nghiên cứu tác động của nước tới vật nuôi

Môn học cũng giúp cho sinh viên nắm được các quy luật biến động của một

số yếu tố môi trường và vận dụng các quy luật đó để tìm ra các phương pháp nuôi thích hợp, sinh viên cũng phân tích được nguyên nhân gây nên các đột biến trong nguồn nước làm cho vật nuôi chậm phát triển và chết hàng loạt

Sinh viên cũng được trang bị cách kiểm tra nguồn nước, biết cách xử lý ổn định một số yếu tố môi trường và quản lý tốt môi trường trong quá trình nuôi Đây là môn cơ sở rất quan trọng, sau khi học xong học sinh có kiến thức cần thiết để tiếp tục tiếp thu kiến thức của các môn học khác như dinh dưỡng và thức

ăn, kỹ thuật sản xuất giống, kỹ thuật nuôi trương phẩm, bệnh cá và nhiều môn chuyên môn khác

Mặc dù các tác giả đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn, song không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những góp ý bổ sung của bạn đọc gần xa để lần sau xuất bản được hoàn thiện hơn

Tác giả

PHẦN A – LÝ THUYẾT

Chương I HOÁ THỔ NHƯỠNG 1.1 Khái niệm về đất

Đất được hình thành và tiến hóa chậm hàng thế kỷ do sự phong hóa đá và sự phân hủy xác thực vật dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường Một số đất được hình thành do bồi lắng phù sa sông biển hay do gió Đất có bản chất khác cơ bản với đá là có độ phì nhiêu, tạo sản phẩm cây trồng

Đất được cấu thành từ các yếu tố khác nhau theo thời gian, có thể khái quát dưới công thức sau:

Đ = f(Đg, Đh, Sv, Kh, Nc, HđN)t

Trong đó:

* Đg: đá gốc (loại đá hình thành nên đất bởi quá trình phong hoá theo thời gian, do đó các loại đá khác nhau về thành phần hoá học sẽ tạo ra các loại đất cũng rất khác nhau về thành phần hoá học chúng ta có đá)

* Đh: Địa hình, Các vùng khác nhau, sự hình thành đất cũng khác nhau Qui luật vận động tự nhiên của trái đất: sự trôi dạt lục địa, động đất, núi lửa hình thành nên các vùng đất có các thành phần và tính chất không giống nhau Vùng núi cao, đá vôi với thành phần chính là can xi và magiê, nhưng sẽ ít đi nitơ, phôt pho, ngược lại vùng thấp, ven biển, lại có sự tích tụ của các chất hữu cơ qua năm tháng, do đó hình thành nên loại đất chua, nghèo sinh vật Chúng ta có đất đỏ Bazan, đất phèn chua mặn, đất cát trắng, đất mùn phù sa rất đặc trưng cho từng vùng với thành phần cấu thành, nên loại đất các vùng đó tương đối ổn định

* Sv: Sinh vật, bao gồm (vi sinh vật, động vật, thực vật) Động, thực vật

là nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất qua chất đào thải và xác chết, vi sinh vật làm nhiệm vụ phân huỷ các chất hữu cơ có sẵn trong đất hoặc tổng hợp ra các chất hữu cơ mới Vi sinh vật cố định đạm sống ký sinh trên các cây họ đậu, một

số bèo, tảo có khả năng đồng hoá được nitơ chuyển thành đạm có lợi cho đất

* Kh: Khí hậu, là nguyên nhên cơ bản của quá trình phong hoá đất Sự thay đổi khớ hậu mạnh sẽ rút ngắn thời gian hình thành và biến đổi đất, trong đó, nhiệt độ và bức xạ nhiệt mặt trời, gió, độ ẩm của không khí, thúc đẩy quá trình phong hoá hình thành nên đất Mưa, kéo theo quá trình rửa trôi sẽ làm biến đổi tính chất đất ở các vùng khác nhau

* HđN: Hoạt động của con người là ảnh hưởng gián tiếp tới thành phần đất Con người có thể làm cho đất phì nhiêu nếu con người biết nâng niu quí trọng

đất trong quá trình khai thác đất phục vụ cho đời sống của mình, song con người cũng có thể làm cho đất bạc mầu, thoái hoá đi, nếu con người khai thác đất một cách vô cảm

* t: Thời gian, tuổi của đất được tính từ khi bắt đầu phong hoá đá

+ Tuổi tuyệt đối là thời gian dài đủ cho phép các quá trình xảy ra làm cho đất đạt đến một sự ổn định nào đó, được tính theo số năm

+ Tuổi tương đối là mức độ phát triển của đất trong những điều kiện ngoại cảnh khác nhau, chứ không tính bằng số năm, ví dụ: Đất bazan mới hình thành nhưng đã có chỗ bị đá ong hoá, chua nhiều

1.2 Thành phần đất

1.2.1 Thành phần chất rắn

Thành phần chính của đất là chất rắn, chiếm 50 % thể tích đất, và chiếm tới 99% trọng lượng đất Chất rắn bao gồm hai loại chất chính là chất vô cơ và chất hữu cơ

Chất vô cơ được hình thành từ sự phong hoá đá gốc, chúng chiếm 38 % thể tích đất và 95 % trọng lượng đất

Chất hữu cơ trong đất do xác các sinh vật phân huỷ tạo thành, chiếm 12 % thể tích đất và gần 5 % trọng lượng đất

Nước chủ yếu từ bên ngoài xâm nhập vào, và nước có thể hoà tan rất nhiều chất vô cơ, hữu cơ trong đất, nên thực chất có thể gọi là dung dịch đất

1.2.3 Thành phần sinh vật

Sinh vật trong đất có nhiều loại như: côn trùng, nguyên sinh động vật, một

số loài tảo, và một số lượng lớn vi sinh vật

Trên đây là các thành phần trong các loại đất cơ bản, tuy nhiên một số loại đất đặc biệt có sự phối trộn có khác, ví dụ như: đất than bùn, hàm lượng chất hữu

cơ lớn tới 70 - 80 % thể tích đất, trong khi đó đất cát chỉ chiếm vài phần ngàn Không khí và nước cũng thay đổi nhiều vì chúng tồn tại trong các khe hở của đất,

nó không những phụ thuộc vào độ chặt, độ xốp của đất, mà còn phụ thuộc vào độ

ẩm của đất, cả hai thành phần này chiếm tới 50 % thể tích đất

Hữu cơ

V o cơ K.khi Nước

1.3.1 Khái niệm về keo đất

Keo đất là những phần tử rất nhỏ bé, đường kính hạt keo khoảng từ 10-6đến 10 -4 mm, có nhân keo và các phần tử mang điện tích xung quanh nhân

Có nhiều cách phân loại keo đất khác nhau, nhưng nếu dựa vào dấu hiệu điện tích, keo đất được chia làm 3 loại: keo âm, keo dương và keo lưỡng tính Keo âm: là những keo có lớp ion tạo điện thế mang dấu âm, keo này có nguồn gốc từ khoáng sét: keo hữu cơ

Keo dương: là những keo đất có lớp ion tạo điện thế mang điện dương

Keo lưỡng tính: là những keo có lớp ion bù, có thể đổi dấu từ điện âm sang điện dương và ngược lại khi pH của môi trường thay đổi

1.3.2 Tính chất của keo đất

* Tính hấp phụ: Bề mặt keo đất luôn tiếp xúc với các chất khí và chất lỏng, qua đó có lực hút của các phần tử chất này với tâm hạt keo, và lực tương tác khác nhau giữa các phần tử hoặc các ion xung quanh chúng, sinh ra năng lượng bề mặt,

từ đó làm tăng khả năng giữ các phần tử khí hoặc các ion trên bề mặt keo đất Khả năng đó chính là tính hấp phụ

* Keo đất mang điện tích

Keo đất có khả năng tích điện dương (keo dương) hoặc tích điện âm (keo âm), keo đất mang điện tạo cho đất có thể trao đổi ion với các ion trong dung dịch đất một cách chọn lọc

Ví dụ: hạt keo mang điện tích dương có khả năng trao đổi cation như sau:

Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất vẫn tuân theo qui luật bảo toàn điện tích Một cation canxi mang điện tích 2+ (Ca2+) trao đổi với 2 cation amonium mang điện tích 1+ (NH4

Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất xảy ra rất nhanh Quá trình hấp thụ, trao đổi cation thể hiện qua sự hình thành cân bằng ion giữa keo đất và dung dịch đất xảy ra rất nhanh Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào đặc tính cation, vào

tỉ lệ keo đất và dung dịch đất, vào nồng độ cation trong dung dịch đất, và phụ thuộc cả vào nhiệt độ đất

Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất phụ thuộc vào nồng độ cation trong dung dịch đất, nồng độ cation trong dung dịch đất cao thì hấp phụ cation của keo đất càng mạnh ngược lại, khi nồng độ các cation trong dung dịch đất giảm thì các cation từ keo đất sẽ khuếch tán nhanh chúng vào dung dịch đất để đạt trạng thái cân bằng cation của keo đất và dung dịch đất

Dựa vào các đặc tính trên mà có thể thay đổi tính chất keo đất theo mục đích

sử dụng chúng

Ví dụ: Vùng đất chua (keo đất hấp phụ nhiều cation H+ trên bề mặt), có thể bón vôi (tăng Ca2+ vào dung dịch đất) để làm giảm độ chua cho đất Cân bằng sẽ xảy ra như sau:

Keo

đất

Keo đất

SO 2-

NH4 +

Sau khi bón, các cation H+ trên bề mặt keo đất đi vào dung dịch đất, nhường chỗ cho các cation Ca2+ được hấp thụ trên bề mặt keo đất Như vậy keo đất không còn tính chua của H+ nữa

* Tính ngưng tụ và tính phân tán

Trạng thái keo đất (sol keo) là khả năng chống lại sự gắn kết của những phần

tử keo lại với nhau do ảnh hưởng của chất điện phân, phản ứng của môi trường Keo chuyển từ trạng thái phân tán (trạng thái sol) sang trạng thái ngưng tụ (trạng thái gel) gọi là hiện tượng tụ keo

Các hạt keo tích điện trái dấu có thể liên kết với nhau cho đến trung hoà về điện, sự ngưng tụ keo là do tác dụng của các chất điện phân của môi trường xung quanh: (NaCl  Na+ + Cl- )

Nồng độ cần thiết của các chất điện phân để keo chuyển từ trạng thái sol sang trạng thái gel gọi là ngưỡng đông tụ, ngưỡng đông tụ phụ thuộc vào tính chất của keo đất, vào độ lớn của điện tích và vào độ điện li của chất điện phân

1.4 Đất phèn

Đất phèn hay đất phèn tiềm tàng chiếm trên 15 triệu ha ở vùng nhiệt đới, bao gồm gần 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á Chưa tới 2 triệu ha trong số 15 triệu

ha được sử dụng để trồng trọt vì không thích hợp cho nông nghiệp

Tình trạng phèn cũng gây ra nhiều vấn đề được biết đến trong ao nuôi cá: cá tăng trưởng chậm và trong một số trường hợp thì chết hàng loạt Những vấn đề được tóm lược như sau:

- Cá chết do pH thấp (= độ phèn cao)

- Thức ăn tự nhiên kém – cá tăng trưởng chậm

- Phản ứng kém với phân bón

- Ảnh hưởng độc tố của sắt và nhôm

- Nhạy cảm vớ i nước mưa acid

Các quá trình hóa học sinh ra đất phèn:

H2S + Fe2+ FeS + 2H+

FeS + S  FeS2 = PYRITE

Pyrite khi đó được khử bởi quá trình oxy hoá nếu đất không ngập nước và được giữ ẩm

2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4

Keo

đất

Keo đất

SO42- + 2Na+  Na2SO4  Bị ngưng tụ lại

Phản ứng này phóng thích axit sulphuric tạo ra tình trạng pH rất thấp

Dưới những điều kiện pH rất thấp, Fe+2được oxi hoá thành Fe+3 bởi vi

khuẩn Thiobacillus ferroxidans Fe+3 là tác nhân oxy hoá hữu hiệu hơn oxy trong khí quyển:

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

FeS2+ 7Fe2(SO4)3 + 8H2O  12Fe2SO4 + 8H2SO4

Vi khuẩn Thiobacillus cũng có thể oxy hoá sulphur thành acid sulphuric: vi

khuẩn này hoạt hoá ở pH 2.0-3.5

S + 1,5O2 + H2O  H2SO4

Van Breemen (1980) cho rằng đất phèn thực sự và đất phèn tiềm tàng chiếm 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á và 3,77 triệu ha ở Châu Phi Mặc dù tìm thấy trong hầu hết các vùng khí hậu nhưng thường ở vùng ven biển vùng nhiệt đới Thường gắn kết với những đầm phá rừng ngập mặn nhiệt đới ven biển Sulphur and sulphates có từ nước mặn Mặc dù sulphate hầu như trơ đối với quá trình khử vô cơ nhưng nó dễ dàng được khử bằng phương pháp sinh học bởi

vi khuẩn Phản ứng đầy đủ dẫn đến sự hình thành H2S, có thể được tóm tắt như sau:

2C6H12O6 + SO42 + 2H2 2CH3COCOOH + H2S +2H2O

Vi khuẩn khử sulfate kỵ khí đặc biệt hoạt hóa ở pH gần trung tính Vì nước biển thường có pH = 8,2-8,4, và pH đất thường khoảng 6,5-7,5, quá trình khử sulphate xúc tiến rất nhanh dưới những điều kiện như vậy nếu có sự hiện diện của vật chất hữu cơ

Đất phèn phát triển từ trầm tích cửa sông và biển; những trầm tích này bền

và hình thành đất với hàm lượng hữu cơ cao từ rừng ngập mặn Do sự xâm nhập của oxy kém, vi khuẩn sử dụng sulphate gây ra sự hình thành sulfide trong trầm tích Chúng cũng chứa hàm lượng nhôm và sắt trao đổi

Sự phân hủy của hợp chất hữu cơ trong đất (rễ cây rừng…) tiếp tục làm thiếu oxy trong đất và do đó đã hoạt hóa vi khuẩn khử sulfate (những vi khuẩn này phân hủy vật chất hữu cơ cùng một lúc với lấy sulfate từ nước biển cho hô hấp- tạo ra sulfide)

Hình thành trong đất dạng H2S hoặc kết hợp vớ i sắt có sẵn để tạo ra FeS FeS được chuyển hoá thành pyrite là hợp chất khoáng cho việc hình thành phèn trong đất

Khi bị ngập nước hoặc ở điều kiện yếm khí, đất này gần như có pH trung tính nhưng khi được tháo khô hoặc xây dựng ao, sự oxy hóa dẫn đến sự giải phóng acid sulfuric nếu đất được làm ẩm ướt trở lại

Có nhiều đặc điểm nhân dạng đất phèn tiềm tàng và có thể thực hiện tại

hiện trường Tuy nhiên, không đơn giản để biết mức độ phèn của đất sẽ là bao nhiêu nếu sử dụng để nuôi cá Có thể nhân dạng đất phèn bằng cách sau:

Đối với đất phèn tiềm tàng có những đặc điểm sau:

- Mẫu đất hóa chua khi phơi khô

- Bùn nhão với hàm lượng hữu cơ cao

- Mầu đất xám đen tới đen

- Có mùi H2S từ bề mặt bên dưới (khi đất được đào lên)

- Có sự hiện diện của những đốm lưu huỳnh và jarosite (có mầu vàng)

- Cá chết hàng loạt sau khi mưa ( trong những ao mới đào)

CÂU HỎI THẢO LUẬN

1 Tại sao phải thu mẫu ở các tầng nước khác nhau, và các vị trí khác nhau?

2 Phân tích sự cần thiết của việc ghi chép kết quả phân tích mẫu

3 Viết các phương trình phản ứng cơ chế sinh phèn của quá trình phân huỷ đất

4 Trên đất nước Việt Nam vùng nào là vùng đất phèn? Tại sao? Cách cải tạo loại đất này

5 Phân tích các tính chất của keo đất

6 Hoàn thành phương trình phản ứng trao đổi ion của keo đất sau

-l

-H+

+ (NH4)2 SO4

=

Chương II NƯỚC THIÊN NHIÊN 2.1 Cấu tạo nước

Nước nguyên chất được cấu tạo bởi hai nguyên tố là oxy và hidro, phân tử nước là sự liên kết của hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy, theo liên kết cộng hoá trị phân cực, góc liên kết là 104028”, độ dài liên kết 0,94 Ǻ Độ phân cực lệch về nguyên tử oxy, tạo nên sự dư điện tích về phía oxy và thiếu điện tích

về phía hiđro Có thể biểu diễn cấu tạo phân tử nước theo mô hình dưới đây:

Hình 2.1 : Cấu tạo phân tử nước

Hình 2.2: Sự phân cực của phân tử nước

Hình 2.3 Sự liên kết giữa các phân tử nước

Các phân tử nước liên kết với nhau qua liên kêt hidro ngoại phân tử, do mỗi phân tử nước có cấu tạo đặc biệt như trên nên khi liên kết chúng được chồng khít lên nhau tạo thành một khối và ở dạng sollvat hoá Tuy nhiên giữa các phân tử nước vẫn có những khoảng trống, đó là nơi cho các chất khí dễ dàng xâm nhập

2.2 Một số tính chất của nước

2.2.1 Nước – dung môi tốt cho nhiều chất tan

Do cấu tạo đặc biệt của nước như đã nêu ở trên, nên nước có thể hoà tan được rất nhiều chất khác nhau

Các loại khí, có chất tan nhiều, có chất tan ít, thậm chí có chất tồn tại dưới dạng phân tử luồn vào giữa những khoảng trống giữa các phân tử nước

Ví dụ: Khí cacbonic tan nhiều trong nước, khi tan khí cacbonic tồn tại dưới

ba dạng, đó là CO2, HCO3

-, CO3 2-

Một trong ba dạng này nhiều hay it phụ thuộc rất nhiều vào độ pH Khi độ pH < 7,00 dạng CO2 có mặt với hàm lượng lớn trong nước ao, ngược lại khi pH > 7,00 hàm lượng CO2 sẽ giảm dần và chuyển sang dạng HCO3- và CO32- ở pH> 9,00

Các chất rắn tan trong nước được thực hiện theo cơ chế sau:

Các chất rắn khi hoà tan trong nước tạo thành dung dịch Trong dung dịch những chất này điện ly thành các ion, ví dụ như: muối NaCl

NaCl → Na+ + Cl- Gặp các phân tử nước, các phân tử nước bủa vây các ion trên theo lực hút tĩnh điện giữa các ion Quá trình đo gọi là quá trình solvat hoá (hay hydrat hoá)

Hình 2.4 Quá trình solvat hóa

Khi quá trình hydrat hoá tạo ra lực đủ mạnh, liên kết phân tử NaCl bị đứt ra

và như vậy các ion Na+ và Cl- sẽ đi vào dung dịch

2.2.2 Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp

Ở 40C nước tinh khiết có khối lượng riêng lớn nhất là 1g/cm3, ở khoảng trên hoặc dưới nhiệt độ này không lượng riêng nước giảm đi

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

Na+

+ +

+ +

-

+ + + + +

-+

Na+

+ +

+ + + +

+ - - - -

-Cl-

-

-

+ + + + + +

-+

Độ nhớt của nước thấp so với nhiều chất lỏng khác, ở 100C là 1,41 đơn vị, trong khi đó độ nhớt của glyxerin là 3950 đơn vị

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

2.2.3 Nhiệt dung cao và độ dẫn nhiệt kém

Để nâng 1kg nước nước từ 140C lên 150C cần cung cấp nhiệt lượng là 1kcal Cũng một lượng nhiệt 1 kcal như vậy có thể nâng 2 lít cồn C2H5OH , hoặc 5 kg cát, hoặc 10 kg sắt lên 10C Điều này có nghĩa là nước chậm nóng hơn so với nhiều loại vật chất khác

Độ dẫn nhiệt của nước kém Nước có khả năng tích lũy nhiệt năng từ khí quyển, nhưng do nhiệt dung riêng lớn nên quá trình tích lũy đó diễn ra chậm chạp, bên cạnh đó, độ dẫn nhiệt kém, nên sự truyền nhiệt từ tầng nước này sang tầng nước khác rất lâu Hai đặc tính này làm khối nước trong thủy vực tăng nhiệt chậm, giữ nhiệt tốt, đảm bảo điều kiện nhiệt độ ôn hòa cho đời sống thủy sinh vật

2.2.4 Ẩn nhiệt nóng chảy lớn và độ thu nhiệt lớn

Để làm 1 kg nước đá thành nước lỏng, mà không cần làm thay đổi nhiệt độ cần tiêu thụ 80 calo, có nghĩa là nước lỏng và nước đá (ở 00C) chứa một năng lượng chênh lệch nhau là 80 calo

Một kg nước lỏng khi bị đóng băng sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 80 calo, do

đó ở các thủy vực xứ lạnh vào mùa đông khi nước trên mặt đóng băng, sẽ tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó nó giữ cho lớp nước bên dưới còn ở thể lỏng (trên

00C), đảm bảo cho hoạt động sống liên tục của thủy sinh vật trong thủy vực

Khi bốc hơi nước, nước thu một lượng nhiệt lên tới 539 calo/g Do đó, trong thủy vực khi lớp nước tầng trên bốc hơi, thu mất nhiệt của lớp nước tầng dưới Đặc điểm này rất quan trọng đối với thủy vực nước nóng: Khi nước trên bề mặt bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời, độ thu nhiệt lớn của nước giữ cho nước thủy vực không quá nóng, ảnh hưởng xấu đến thủy sinh vật

2.2.5 Khối lượng nước luôn luôn chuyển động

Nước trong thủy vực luôn luôn chuyển động dưới dạng sóng và dòng chảy Sóng là do gió gây nên, tạo ra sự chuyển động dao động của khối nước trên mặt, nhiều khi rất lớn Ngoài sóng trên mặt còn có sóng ngầm do những nguyên nhân khác

Dòng chảy là sự chuyển động của khối nước theo một hướng nhất định trong thủy vực Dòng chảy có thể là dòng chảy ngang, dòng chảy thẳng đứng hay hỗn hợp Dòng chảy có thể được gây nên do sự chênh lệch về nhiệt độ và độ mặn, hoặc do nhiêu nguyên nhân khác

Nước chuyển động giúp cho sự di chuyển của thủy sinh vật, cung cấp nhu cầu ôxy và thức ăn trong nước, phân tán chất thải, điều hòa nhiệt độ, độ mặn, khí hòa tan trong nước

2.3 Nguồn nước thiên nhiên

2.2.1 Nguồn cung nước trên thế giới

Trong các hành tinh, nơi nào có nước thì nơi đó mới có sự sống, điều đó cho thấy, nước vô cùng quan trọng trong đời sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất, qua nghiên cứu, người ta đã tính được tổng trữ lượng nước trên toàn thế giới

Bảng tổng hợp nguồn cung cấp nước trên thế giới dưới đây sẽ cho chúng ta thấy rõ

Bảng 2.1 Nguồn cung cấp nước trên thế giới Tên loại nước Diện tích

bề mặt (km 2 10 6 )

Thể tích (km 3 10 6 )

% tổng thể tích

Nước biển

Tổng đại dương của thế giới 361.06 1370.30 97.3

Biển ở các đảo và hồ nước lợ .70 10

Ngày nay, do dân số tăng nhanh, công nghiệp hoá và các quá trình đô thị hoá phát triển… con người cần rất nhiều nước để đáp ứng cho các nhu cầu của mình, như cho: nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản và các nhu cầu về văn hoá giải trí Dẫn đến tình trạng con người đang đứng trước nguy cơ thiếu nước

sạch Do đó, để phát triển bền vững chúng ta cần phải tham gia tích cực vào việc khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý

2.2.2 Một số dạng nước thiên nhiên

2.2.2.1 Nước ngầm

Nước ngầm là nước khí quyển thấm sâu xuống đất cho tới khi gặp một lớp đất đá không thấm giữ lại, trở thành nước ngầm Chúng di chuyển tự do dưới tác dụng của trọng lực

Chất lượng nước ngầm phụ thuộc và một loạt các yếu tố như: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại của nước trong lòng đất, bản chất lớp đất đá mà nước thấm qua, bản chất lớp đất đá chứa tầng nước Bởi vậy ở các khu vực khác nhau

có chất lượng nước ngầm khác nhau Tuy nhiên nó có một số đặc điểm chung như sau:

- Nó chứa nhiều khoáng chất và hàm lượng khoáng chất khá cao do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất nên nó có sự tiếp xúc với môi trường xung quanh là các lớp đất đá

- Nước ngầm thường rất trong do nó được lọc qua nhiều lớp đất đá

- Do nằm sâu nên nguy cơ bị ô nhiễm bởi các nguồn ô nhiễm từ tầng mặt là rất thấp, tuy nhiên khi đã bị ô nhiễm thì việc xử lý rất tốn kém

- Nhiệt độ ổn định

- Oxy hoà tan thấp

- Do điều kiện môi trường yếm khí nên các khí độc như : CH4, H2S… và các kim loại nặng cao hơn nước mặt

Với những đặc điểm trên nên khi khai thác sử dụng nước ngầm cho mục đích nuôi trồng thuỷ sản cần phải có bể chứa nhằm tăng oxy hoà tan, giảm bớt hàm lượng các khí độc và các ion kim loại nặng có ảnh hưởng không tốt cho đời sống của thuỷ sinh vật Nếu có điều kiện có thể làm giàn phun sau đó lọc qua cát, sỏi hoặc dùng các biện pháp hoá học để khử bớt các thành phần này Đặc biệt lưu ý không nên dùng nước ngầm mới bơm để đưa vào nuôi giống hay dùng trong sinh sản nhân tạo

2.2.2.2 Nước biển

Hàm lượng muối tan trong nước biển thường dao động từ 32‰ dến 37‰ Sự dao động này phản ánh ảnh hưởng sự pha loãng bởi nước mưa và sự cô đặc do bay hơi

Các ion clorua, sunfat, Natri, kali, canxi và magie chiếm vị trí chủ yếu trong nước biển và luôn có mặt theo tỉ lệ cố định ở tất cả các đại dương (trừ canxi)

Do nước biển chứa một lượng tương đối lớn ion HCO3

-

, CO3 2-

nên nó có tính đệm tốt, pH thường nằm trong khoảng 7,7 – 8,4

Bảng 2.2 Hàm lượng các ion đa lượng trong nước biển

2.2.2.3 Nước sông, hồ, suối

Nước sông, hồ là hỗn hợp của nước ngầm, nước bề mặt và nước mưa nên thành phần của nó rất phức tạp và phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng vùng Ngày nay, do do sự phát triển của công nghiệp, nông nghiệp chất lượng nước sông, hồ còn phụ thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số, hiệu quả công tác quản lý các dòng thải vào sông, hồ

Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển nếu công tác quản lý dòng thải công nghiệp, dòng thải sinh hoạt mà không được chú trọng thì nước sông, hồ thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại

Nước sông chảy qua các vùng núi đá vôi thường giàu canxi và magie Nước sông chảy qua các vùng đồi trọc nước sông thường đục và nhiều chất vô cơ lơ lửng, nước sông chảy qua các vùng rừng rậm thì nước thường trong và nhiều chất hữu cơ hơn

Ở những hồ mà điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ

sẽ có hàm lượng oxy hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước có mùi khó chịu Khi quy hoạch cho nuôi trồng thuỷ sản, như nuôi cá lồng bè thì phải tránh quy hoạch nuôi trồng tại những nơi có nhiều dòng thải đổ vào, đặc biệt là nước thải của các ngành công nghiệp độc hại như: mạ, dệt nhuộm

2.2.2.4 Nước mưa

Trong các nguồn nước thiên nhiên thì nước mưa được xem là “sạch” nhất, hàm lượng tổng cộng của các ion hoà tan trong nước thường thấp hơn 5mg/l Khi rơi trong khí quyển nước mưa hoà tan các chất khí trong đó có khí CO2 để tạo

thành axit cacbonic (H2CO3) Sự có mặt đồng thời của oxy tự do và axit cacbonic làm nước mưa trở thành một môi trường ăn mòn mạnh Nhưng điều quan trọng ảnh hưởng nhiều đến ngành nuôi trồng thuỷ sản là nước mưa có độ pH thấp, nên sau các cơn mưa lớn nó sẽ làm giảm rất nhiều độ pH trong ao nuôi Ở các vùng công nghiệp phát triển nồng độ hơi axit và các oxít của nitơ và lưu huỳnh rất cao trong khí quyển nên nước mưa thường có độ pH thấp hơn mức 5,7

Do vậy việc đề phòng diễn biến môi trường xấu hay việc theo dõi chặt chẽ diến biến môi trường trong khi và sau khi mưa có ý nghĩa hết sức quan trọng

2.2.3 Tiêu chuẩn nguồn nước

Dưới đây là các thông số tiêu chuẩn một số nguồn nước có liên quan trong nuôi thuỷ sản từ cục tiêu chuẩn nước của Bộ khoa học và môi trường Việt Nam,

đã tham khảo tiêu chuẩn nguồn nước trên thế giới

QUY CHUẨN QCVN 08 : 2008/BTNMT QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT

National technical regulation on surface water quality

1 QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Phạm vi áp dụng

1.1.1 Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt

1.1.2 Quy chuẩn này áp dụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ và sử dụng nước một cách phù hợp

Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt

TT

Thông số

Đơn

9 Nitrit (NO-2) (tính theo N) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05

10 Nitrat (NO-3) (tính theo N) mg/l 2 5 10 15

11 Phosphat (PO4

3-)(tính theo P)

DDT mg/l 0,001 0,002 0,004 0,005 Endosunfan (Thiodan) mg/l 0,005 0,01 0,01 0,02

0,1 0,1

0,2 0,32

0,4 0,32

0,5 0,4

Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát

chất lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau:

A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2

A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ

xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2

B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác

có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng

thấp

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA

VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ

National technical regulation on coastal water quality

Bảng 1 Giá trị giới hạn của các thông số trong nước biển ven bờ

TT Thông số Đơnvị Giá trị giới hạn

Vùng nuôi trồng thuỷ sản, bảo tồn thủy sinh

Vùng bãi tắm, thể thao dưới nước

Các nơi khác

20 Váng dầu, mỡ mg/l Không có Không có -

21 Dầu mỡ khoáng mg/l Không phát

2.2.4 Thành phần của nước thiên nhiên

Nước tinh khiết không có màu sắc và mùi vị còn nước thiên nhiên có nhiều màu sắc và mùi vị khác nhau là do trong nước thiên nhiên có các thành phần rất phức tạp Trong nước thiên nhiên có các cơ thể sống như vi khuẩn, virut, nấm, tảo, cây cỏ, động vật nguyên sinh, động vật đa bào, nhuyễn thể và các động vật có xương sống Thành phần và mật độ các loại cơ thể sống trong nguồn nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm thành phần hoá học nguồn nước, chế độ thuỷ văn và địa hình nơi cư trú

Ngoài ra trong nước thiên nhiên còn có các hợp chất vô cơ và hữu cơ, chúng

có thể tồn tại ở dạng ion hoà tan, khí hoà tan, dạng rắn hoặc lỏng Các hợp chất vô

cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan hoặc rắn hoặc lỏng Chính sự phân bố của các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hay nước mặn; giàu dinh dưỡng hay nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng hay nhẹ Chúng

ta có gặp trong nước thiên nhiên hầu hết các nguyên tố có trong vỏ trái đất và trong khí quyển, song chỉ có một số nguyên tố có số lượng đáng kể, nhiều nguyên

tố này ta gọi là thành phần chính của nước thiên nhiên (nguyên tố đa lượng) Những nguyên tố là thành phần chính của nước thiên nhiên là: H, O, N, C, Na,

Ca, Mg, I, Cl, S , K, Fe, Mn, Br, Si, P Ngoài ra, còn có nhiều nguyên tố khác với

số lượng ít hơn (nguyên tố vi lượng): Al, Zn, Cu, Mo, Co, B, F, Nước tự nhiên

là dung môi tốt để tan hầu hết các acid, baz và muối vô cơ

- Các hợp chất hữu cơ hòa tan như: đường, acid béo, amino acid, acid humic, tanin, vitamine, peptid, protein, urea, sắc tố thực vật và vài hợp chất sinh hóa khác

- Các chất vẩn hữu cơ như: keo hay các sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ, động thực vật phù du, vi sinh vật

- Các chất vẩn vô cơ như: keo sét hay các loại hạt sét thô

Bảng 2.6 Thành phần các phần tử hòa tan trong nước biển và nước

sông trên thế giới

Ta nhận thấy rằng tổng nồng độ các ion hòa tan trong nước biển cao hơn so với trong nước sông Sự hòa tan các chất rắn (ion) trong nước chính là yếu tố quyết định độ mặn của nguồn nước Nồng độ các ion hòa tan càng cao độ dẫn điện (EC) của nước càng cao Độ mặn được định nghĩa là tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước Do vậy độ mặn có thể được xác định qua độ dẫn điện Độ dẫn điện (EC) được đo bằng qua đơn vị micro Siemen/cm (S/cm)

Theo Nicol 1960, Burton 1976, and Liss 1976 (Trích dẫn bởi C.K Lin & Yang Yi, 2001) Xếp hạng và các yếu tố vi lượng ở nước biển đượcchú ý và sắp hạng riêng biệt trong khi ở nước ngọt các yếu tô được xếp hạng chung Giá trị trong dấu ngoặc là giá trị trung bình

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thiên thiên

2.2.5.1 Môi trường tiếp xúc

- Nước ngầm không tiếp xúc với bầu khí quyển do vậy các khí hòa tan rất thấp, nhưng nó chứa nhiều khoáng chất và hàm lượng khoáng chất khá cao do nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và môi trường xung quanh là các lớp đất đá

- Tính chất nước tầng mặt cũng phụ thuộc vào lớp thổ nhưỡng mà nó tiếp xúc

Ví dụ: loại đất sulfat hay còn gọi là đất phèn chua thường ở vùng ven biển, thường có ion chủ đạo là SO42- Do vậy, nước ở các vùng này thường chua (có độ

pH thấp) do vậy rất khó khăn cho việc nuôi trồng thuỷ sản

Nước tầng mặt còn tiếp xúc với bề mặt khí quyển, nên nó có sự trao đổi hai chiều với môi trường không khí, ngoài ra còn thêm sự hoạt động của sinh vật thủy sinh nên trong nước tầng mặt thường có nhiều khí hòa tan như: oxy, cacbon dioxyt

Do vậy khi trời nắng to kéo dài ta phải thêm nước để bù lượng nươc tiêu hao

do bốc hơi, và cũng đồng thời làm giảm độ muối, khi thêm nước còn có tác dụng giúp cho ao nuôi tránh được sự dao động nhiệt độ quá lớn theo ngày

+ Vào ban ngày khi cường độ ánh sáng mặt trời lớn làm cho quá trình quang hợp xảy ra mạnh, hàm lượng khí O2 tăng lên bên cạnh đó thì hàm lượng khí CO2

sẽ bị giảm xuống

6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Tuy nhiên, khi ao nuôi thiếu ánh sáng do trời nhiều mây hay do độ đục cao, đặc biệt là khi nước ít được xáo trộn một số loài tảo sẽ bị thiếu ánh sáng cho quá trình quang hợp có thể dẫn đến hiện tượng tảo chết hàng loạt ảnh hưởng xấu tới môi trường ao nuôi

2.2.5.3 Mưa

Đã có nhiều trường hợp trong quá trình nuôi gặp hiện tượng cá, tôm chết hàng loạt sau các trận mưa lớn Do nước mưa chứa rất ít các chất hòa tan nên sau khi mưa nước mưa sẽ tác động rất lớn đến tính chất nước Các tác động chủ yếu là:

+ Mưa làm rửa trôi và cuốn theo nhiều loại chất lạ vào nguồn nước, thậm chí

cả vi khuẩn gây bệnh

+ Mưa làm cho các chất sẵn có trong nguồn nước bị loãng ra, rất có hại cho quá trình nuôi nước lợ Khi nồng độ muối thay đổi đột ngột cũng làm tôm, cua nước lợ bị sốc dẫn tới chết hàng loạt Do vậy, đối với nuôi nước lợ sau mưa nên thêm nước mặn nhằm tăng cường nồng độ muối

+ Do độ pH của nước mưa thấp, nên sau các trận mưa lớn cũng làm cho độ

pH của nước ao nuôi giảm thấp Ở nhiều vùng xì phèn sau mưa cũng làm nhiều axit thẩm lậu vào nước làm giảm độ pH nước trong ao nuôi

2.3 Ô nhiễm môi trường nước

2.5.1 Định nghĩa ô nhiễm môi trường

Theo định nghĩa trong Luật bảo vệ môi trường của nước Cộng hoà Xã hội

chủ nghĩa Việt Nam thì: “Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuẩn môi trường”

2.5.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm

Nguyên nhân khách quan

Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm nước, trong đó có các nguyên nhân do điều kiện thiên nhiên gây ra như: quá trình vận động của lòng đât, hiện tượng núi lửa, động đất, bão những nguyên nhân này vượt ngoài sự kiểm soát cuả con người, do đó được coi là những nguyên nhân khách quan

Nguyên nhân chủ quan

* Sự ô nhiễm gây ra do Công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, dân số phát triển, chiến tranh đều có nguồn gốc phát sinh từ con người nên được coi là nguyên nhân chủ quan

Có nhiều nguyên nhân chủ quan gay ô nhiễm nguồn nước, nhưng có thể tạm đưa ra một số nhóm tác nhân dễ gây ô nhiễm nguồn nước dưới đây

* Nhóm tác nhân axit - Bazơ

Đây là nhóm tác nhân hoà tan trong nước rất mạnh chúng ta đã từng nghe nói "mưa a xit", đặc biệt các cơn mưa đầu mùa Khi không khí chứa nhiều các khí thải: cacbonic, sulfurơ, nitro oxyt, các khí này chuyển hoá thành các khí sulfurit, nitro dioxyt và chúng hoà tan trong nước mưa tạo ra các axit Quá trình tạo ra các axit này được mô tả qua các phản ứng sau:

Không khí bị ô nhiễm bởi các khí thải: NO, CO, SO2, các khí này bị oxy hoá bởi oxy tạo ra các đioxyt

, CN- )

* Các chất tẩy rửa

* Nước thải sinh hoạt, nước thải từ chuồng trại chăn nuôi

Hình 3.5: Sự ô nhiễm nước từ nguồn nước thải

* Chất thải công nghiệp chế biến thực phẩm

* Các chất khí: Cl2, NH3, CO2, NO2, SO2

* Các chất dinh dưỡng: NO3

-, PO4 3-

2.5.3 Tác hại của ô nhiễm nước

Tác hại của sự ô nhiễm nước đối với nguồn lợi thuỷ sản

Nếu nguồn nước nuôi thuỷ sản bị ô nhiễm sẽ gây hậu quả khó có thể cứu vãn Nguồn nước bị ô nhiễm nặng sẽ làm cho các sinh vật thuỷ sinh chết hàng loạt, thậm chí có nguy cơ diệt chủng, nếu ô nhiễm nhẹ, sinh vật thuỷ sinh sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp, gây ra hiện tượng chậm phát triển hoặc các loại bệnh Khi đó sản lượng sẽ rất thấp, đồng thời gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người

mà cũng có thể có những biểu hiện ngay tức thời, cũng có thể có những diễn biến kéo dài mà chúng ta không nhận ra ngay

Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu trong môi trường

Hình 3.6 Sơ đồ về sự ô nhiễm của thuốc trừ sâu

Ngày nay, trong xu thế phát triển của ngành nuôi trồng thuỷ sản, việc nuôi trồng thuỷ sản đã giúp cho người nông dân chúng ta nâng cao được đời sống kinh

tế, tiến tới làm giàu cho gia đình và xã hội, tuy nhiên, song song với sự phát triển nuôi thuỷ, hải sản tồn tại một hậu quả là sự ô nhiễm nguồn nước cần được cảnh

báo, nếu sau nuôi không có biện pháp phòng tránh ô nhiễm thì hậu quả của quá trình ô nhiễm nước gây ra khó có thể lường hết Do vậy sau nuôi chúng ta cần xử

lí ô nhiễm nước nuôi một cách triệt để trước khi đưa chúng trở về nguồn nước tự nhiên

CÂU HỎI THẢO LUẬN

1 Tại sao nói nước là dung môi tốt cho nhiều chất tan?

2 Phân loại nước và phân tích các đặc điểm của từng loại nước

3 Trình bày ý kiến của mình qua các tác nhân dễ gây ô nhiễm nước

4 Bạn hãy cho biết tên các trang web về xử lý nước và tiêu chuẩn các nguồn nước

Chương 3 QUẢN LÝ CÁC YẾU TỐ THỦY LÝ 3.1 Nhiệt độ

3.1.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong thủy vực

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới nuôi trồng thủy sản Nhiệt

độ ảnh hưởng đến năng suất tự nhiên của hệ sinh thái ao hồ, ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến hầu hết các thông số khác đặc trưng cho chất lượng nước Nhiệt

độ đóng vai trò rất lớn đối với chu trình chuyển hoá vật chất trong nước, đối với đời sống của động, thực vật thuỷ sinh trong nước thiên nhiên nói chung và trong

ao nuôi nói riêng Vì việc điều chỉnh nhiệt độ của nước trong nuôi trồng thủy sản mang tính khả thi không cao nên khi xác định được vị trí nuôi trồng thì cần phải xác định đối tượng nuôi cho phù hợp với nhiệt độ nơi đó

Nguồn nhiệt chính làm cho nước trong các thuỷ vực ấm lên là do năng lượng ánh sáng mặt trời cung cấp Ngoài ra, nguồn nhiệt còn được sinh ra do quá trình biến đổi hóa học trong nước

Trong thuỷ vực năng lượng nhiệt có thể bị mất đi do nước bốc hơi, phát xạ nhiệt, hấp thụ vào nền đáy hoặc do dòng chảy ra khỏi thuỷ vực

Nhiệt độ nước dao động chậm hơn so với nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất trong cùng một điều kiện Nhiệt độ trong nước ổn định và điều hoà hơn ở trên cạn, có thể thấy rõ ở mùa đông càng xuống sâu thì càng ấm, về mùa hè nước ở tầng sâu mát hơn ở tầng mặt Ở những hồ lớn, nhiệt độ nước vào mùa đông khoảng 120C trong khi nhiệt độ không khí có thể xuống 7 – 80C Mùa hè nhiệt độ không khí có thể lên đến 36 – 370C nhưng nhiệt độ trong nước chỉ 33 – 340C Và nhiệt độ ban ngày chỉ nóng hơn ban đêm từ 1 – 20C

Nước ao hồ

Bức xạ mặt trời

Bức xạ nhiệt Bốc hơi nước

Nhiệt trao đổi với nền đáy

Hình 3.1 Năng lượng nhiệt vào và ra khỏi thuỷ vực

Sự thay đổi nhiệt độ của nước ít là một điều kiện rất thuận lợi cho đời sống của thuỷ sinh vật

Trong một ngày thì nhiệt độ thường thấp nhất trong khoảng 2 - 5 giờ sáng, cao nhất trong khoảng 14 -16 giờ, và nhiệt độ thường đạt giá trị trung bình vào lúc

10 giờ Biên độ dao động nhiệt theo ngày đêm lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tính chất của ao nuôi: các ao nhỏ và nông có biên độ dao động lớn hơn các ao lớn và sâu

3.1.2 Sự phân tầng nhiệt độ

Các thủy vực tự nhiên, đặc biệt là các thủy vực nước tĩnh, sự phân tầng thường xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy

Hình 3.2 Sự phân tầng nhiệt điển hình trong ao cá

Khi nhiệt độ nước ở tầng mặt thay đổi (giảm dần đến 4oC hoặc tăng lên đến

4oC), lúc này tỉ trọng nước tầng mặt cao chúng sẽ chìm xuống và nước ở tầng dước nhẹ hơn sẽ nổi lên gây nên hiện tượng phá vỡ phân tầng Tùy theo từng vùng trên trái đất mà sự phân tầng và phá vỡ phân tầng diễn 1 lần hay nhiều lần trong năm

3.1.3 Nhiệt độ và tỉ trọng nước

Nước ở 40C có tỉ trọng lớn nhất, khi nhiệt độ tăng hay giảm thì tỉ trọng nước

sẽ giảm xuống làm nước nhẹ hơn Tỉ trọng nước ở các mức nhiệt độ khác nhau được thể hiện ở Bảng 3.1 và Hình 3.3

Bảng 3-1: Tỉ trọng nước (g/cm3) ở các nhiệt độ khác nhau

3.1.4 Ý nghĩa của nhiệt độ

Tôm, cá và các loại nhuyễn thể hai mảnh vỏ thuộc loại động vật máu lạnh, tức là nhiệt độ của cơ thể chúng xấp xỉ nhiệt độ môi trường xung quanh và do nhiệt độ môi trường luôn thay đổi nên nhiệt độ cơ thể chúng cũng thay đổi theo Khoảng nhiệt độ để vật nuôi sống và phát triển thông thường rất rộng nhưng khoảng nhiệt độ để vật nuôi sinh trưởng và phát triển tốt nhất cho đại đa số các loài tôm cá là từ 20- 300C

Khi nhiệt độ quá thấp hay quá cao sẽ làm cho vật nuôi mất cân bằng sinh lý

cơ thể, giảm quá trình tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng, dẫn đến nó làm cho vật nuôi kém ăn, chậm lớn Ngược lại, tại khoảng nhiệt độ tối ưu thì quá trình tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng ở mức tối ưu vật nuôi sẽ phát triển nhanh, khỏe mạnh

Đa phần vật nuôi chỉ có thể chịu đựng được sự thay đổi nhiệt độ 0,20C / phút, nhưng nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột 30C đến 40C / phút (kể cả khi nhiệt độ thay đổi trong vùng cực thuận) sẽ làm cho vật nuôi bị sốc, thậm chí có thể gây chết đối với tôm và cá

Ngoài ra khi nhiệt độ tăng cao còn gây ra một số ảnh hưởng như sau:

- Làm giảm quá trình hòa tan của O2 trong nước, làm cá hô hấp mạnh, ảnh hưởng đến sức khỏe của tôm cá

- Khi nhiệt độ cao làm tăng các chất hòa tan trong ao cũng như làm thay đổi thành phần các chất trong ao nuôi, do khi nhiệt độ tăng sự tăng cường các quá trình phân huỷ chất hữu cơ và làm tăng khả năng hoà tan của nhiều chất

- Ảnh hưởng đến khả năng gây bệnh của mầm bệnh (tăng mức nhậy cảm của tôm cá đối với mầm bệnh)

3.1.5 Các biện pháp quản lý nhiệt độ trong ao nuôi

Nhiệt độ có vai trò rất quan trọng trong quá trình nuôi Do vậy, để ổn định nhiệt độ trong ao nuôi ta phải tuân thủ chặt chẽ các kỹ thuật ao hồ

- Luôn luôn duy trì ổn định mực nước trong ao Khi biên độ biến động nhiệt

độ trong ngày quá 30C cần phải nâng cao mực nước

- Với những ao chưa đủ độ sâu hoặc đầm nông, ruộng ta có thể kết hợp giữa nuôi và trồng lúa hoặc có thể đào hào xung quanh để khi cần tôm, cá có nơi trú nóng hoặc lạnh

- Cũng có thể khoanh chuồng thả bèo vào những thời điểm quá nóng hoặc quá lạnh Nhưng sau đó cần phải vớt bỏ để tránh bèo làm mất dinh dưỡng ao nuôi hoặc làm giảm O2 hòa tan

- Ngoài ra khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp người nuôi cũng có thể thay nước hoặc cấp thêm nước trong phạm vi cho phép (mực nước cao nhất phải cách

bờ ít nhất là 50 cm để tránh hiện tượng tôm cá thoát ra ngoài)

- Khi nuôi sinh sản : phải nuôi qua đông cần phải giữ nhiệt độ cho tôm bố

mẹ bằng cách dùng mái che bằng nilong trong suốt, xung quanh phủ bạt

3.2 Màu nước

Nước nguyên chất không có màu, còn nước thiên nhiên thường có nhiều màu khác nhau do sự xuất hiện của các hợp chất vô cơ và hữu cơ hoà tan hay không hoà tan, hay sự phát triển của tảo

Trên thực tế trong các ao nuôi thuỷ sản có thể có các màu sau:

- Màu xanh nhạt (xanh nõn chuối): nước có màu xanh nhạt chứng tỏ nước có thành phần và mật độ tảo thích hợp Ao đầy đủ oxy, ít khí độc và nhiều thức ăn tự nhiên giúp tôm cá lớn nhanh

- Màu xanh đậm (xanh rêu): tảo phát triển quá mức, thiếu oxy vào sáng sớm Tảo phát triển quá mức do trong ao có quá nhiều chất dinh dưỡng, ao nhiều chất dinh dưỡng thường xảy ra vào thời điểm cuối mùa vụ nuôi

Khi nước có màu xanh đậm Nên dừng bón phân, giảm cho ăn, thay nước

- Màu nâu đen hoặc màu đen: ao nhiều chất hữu cơ đang phân huỷ, thiếu oxy

và nhiều khí độc

Nước ao nuôi chứa nhiều chất hữu cơ có nguồn gốc từ thức ăn dư thừa trong quá trình nuôi, lượng các chất đào thải của đối tượng nuôi, hay từ nguồn nước thải sinh hoạt của con người hoặc từ các chuồng trại chăn nuôi gia cầm, gia súc Đây

là biểu hiện của nguồn nước bị ô nhiễm

Khi nước có màu nâu đen hoặc màu đen Nên dừng bón phân, giảm cho ăn, thay nước, điều chỉnh độ kiềm về giá trị thích hợp và kết hợp bón men vi sinh có thể cải thiện được tình hình

- Màu vàng cam: nước nhiều sắt, độc cho vật nuôi

Ví dụ : Nước ngầm khi bơm lên, nước rất trong, nhưng chỉ sau 1-2 giờ nước chuyển sang màu vàng và có mùi tanh, thì nguồn nước ngầm đó chứa một hàm lượng sắt cao Nước nhiễm sắt làm cho tảo chết và rất khó gây màu cho nước

- Màu trắng đục (màu nước hến): nước ao chứa nhiều hạt sét, trường hợp này thường do nước mưa rửa trôi đất từ trên bờ ao

- Màu bùn phù sa do nước ao chứa nhiều hạt phù sa Phù sa sa lắng làm giảm thể tích ao, nước ít thức ăn tự nhiên và bùn phù sa mắc vào mang làm ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của vật nuôi

Khi nước có màu vàng cam, trắng đục hay màu bùn phù sa Nên thay nước nếu có nguồn nước thích hợp hoặc có thể bón vôi sa lắng sau đó bón phân gây lại màu nước

* Vai trò, tác dụng của màu nước trong đời sống thuỷ sinh vật

Màu nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống thuỷ sinh vật

- Màu nước cho phép chúng ta biết một cách định tính nguồn dinh dưỡng trong ao Màu nước xanh biểu hiện nguồn nước có tảo phát triển tốt, ao giàu dinh dưỡng, màu nước vàng biểu hiện nước nghèo dinh dưỡng

- Màu nước cho ta biết một cách định tính hàm lượng oxy trong nguồn nước nhiều hay ít Trong ao nuôi, màu nước xanh biểu hiện nguồn nước giàu oxi, do sự quang hợp của tảo, màu nước vàng, độ trong cao biểu hiện nước nghèo oxi, với nguồn nước này tảo trong ao hầu như không có

- Màu nước được xem như một “mái che”, hạn chế được ánh sáng mặt trời xuyên đáy gây bất lợi cho động vật Đồng thời trong quá trình nuôi, nước có màu xanh có nghĩa mật độ tảo trong nước cao, do vậy chúng góp phần điều hoà nhiệt cho nguổn nước ao nuôi, giữ ấm vào mùa đông, làm mát vào mùa hè

* Nguyên tắc gây màu nước ao nuôi và quản lí màu nước

- Đo và điều chỉnh độ pH về giá trị thích hợp Để điều chỉnh độ pH nên dùng vôi dolomite, bột đá vôi hoặc vôi bột

Trong nước ngọt pH cần đạt được là pH = 7 đến 8

Trong nước lợ pH cần đạt được là pH = 8 đến 8,5

- Bón phân gây màu nước

Màu vàng của sắt trong quá trình cải tạo

Hình 4.5: Các loại màu nước trong nuôi

3.3 Độ đục

Độ đục là khả năng cản những tia nắng mặt trời và độ trong của nước là khả năng ánh sáng mặt trời xuyên qua nước Hai tính chất này của nước tỉ lệ nghịch với nhau và phụ thuộc vào lượng keo khoáng, vật chất hữu cơ lơ lững, sự phát triển của các vi tảo, sóng gió thủy triều và lượng nước mưa đổ vào thủy vực Ở những thủy vực khác nhau nguyên nhân gây ra độ vẫn đục khác nhau

Ở sông, độ đục của nước là do sự có mặt của các chất không hòa tan như phù

sa (kích thước khoảng 2-50µm), các chất keo (kích thước nhỏ hơn 2µm) có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ Do đó độ vẫn đục thay đổi theo mùa rõ rệt Mùa mưa, nước

mưa chảy vào sông cuốn theo các tạp chất trên mặt đất nên độ đục của nước sông cao (thường thấy sau trận mưa lớn) và độ đục giảm dần theo mùa khô Ở ao, ngoài các nguyên trên gây ra độ đục còn do vật chất hữu cơ từ phân bón, thức ăn sự phát triển của tảo Độ đục của nước có ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng của mặt trời vào thủy vực nên có ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật phù du Khi độ đục cao, lượng ánh sáng xâm nhập vào thủy vực ít - cường độ quang hợp của thực vật phù du giảm Đối với cá, khi độ trong thấp cá khó hô hấp cường độ bắt mới giảm Nhưng độ đục quá thấp, nước nghèo dinh dưỡng, sinh vật phù du phát triển kém, hạn chế thành phần thức ăn tự nhiên của vật nuôi, năng suất giảm Như vậy nước quá đục hoặc quá trong đều không tốt đến chất lượng nguồn nước nuôi Độ đục được đo bằng đĩa Secchi có đường kính bằng 20 cm

Độ đục thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 20-30 cm, đối với các ao nuôi tôm

3.4 Mùi nước

Nước tinh khiết không có mùi, trong khi nước tự nhiên do có thành phần rất phức tạp nên nó có rất nhiều mùi khác nhau, như:

- Mùi tanh hôi do có vi khuẩn phát triển

- Mùi tanh do nước có nhiều sắt

- Mùi chlorine do quá trình khử khuẩn

- Mùi trứng thối do có nhiều khí H2S

- Mùi bùn do tảo lục phát triển mạnh

Ngoài ra, các loài tảo lam như Anabaena, Nostoc thường tiết ra nhiều độc tố thuộc loại polypeptite, polysacharit, axit hữu cơ, làm cho nước có mùi rất tanh

và độc hại đối với thuỷ sinh vật, nhiều loài sinh vật không xương sống ở nước chết hay không sinh sản do bị nhiễm độc bởi các chất thải của tảo

3.5 Vị nước

Nước tinh khiết không có vị, trong khi nước thiên nhiên có vị là do sự có mặt của một số muối hay các khí hoà tan trong nước gây ra Vị của nước phụ thuộc vào số lượng và thành phần hoá học của các chất chứa trong nước

Căn cứ vào vị nước có thể biết được mức độ của một số thành phần hoà tan trong nước

Vị mặn : do muối NaCl (muối ăn) hoà tan > 500 mg/l

Vị nhạt : do nhiều khí CO2 hoà tan

Vị chát: do Na2CO3, MgSO4 và MgCl

Vị chua: do muối nhôm và sắt gây ra

Vị đắng: do hàm lượng Mg2+ > 1g/l

Nước trong nuôi trồng thuỷ sản phải không có mùi vị lạ, khi nước có mùi vị

lạ cần phải thay nước ngay Trường hợp không thay được nước, tùy theo từng loại mùi có thể sử dụng một số hoá chất và chế phẩm sinh học khử mùi sau:

Thuốc tím KMnO4 khử được mùi tanh của sắt, Sulfuahidro

Zeolite khử được mùi Sulfuahidrat

Sunfat đồng khử được mùi tanh do tảo chết phân huỷ

Chế phẩm sinh học Microphot hoặc De - Odorase khử được mùi Sulfuahidro

và mùi Amoniac, các chế phẩm sinh học này bón vào các buổi chiều tối sẽ có hiệu quả hơn

CÂU HỎI THẢO LUẬN

1 Khai thác nước ngầm và nước mặt vào nuôi thuỷ sản cần chú ý các đặc tính khác biệt giữa chúng như thế nào? Tại sao

2 So sánh sự khác nhau giữa thành phần nước ngọt và thành phần nước biển

3 Phân tích các nhân tố ảnh hưởng gián tiếp tới thành phần hoá học của nước tự nhiên

4 Nêu các nguyên tắc gây màu nước ao nuôi

5 Phân tích vai trò của độ đục, màu nước ao nuôi Các chỉ tiêu cho phép động vật thuỷ sinh phát triển tốt nhất của các yếu tố này

6 Nhiệt độ nước quan trọng như thế nào đối với sự chuyển hoá vật chất trong ao nuôi và đối với vật nuôi

Chương 4 CÁC KHÍ HÒA TAN TRONG NƯỚC 4.1 Oxy hòa tan (DO)

4.1.1 Động thái ô xy hòa tan trong nước

Oxy hòa tan trong nước là do khuếch tán từ không khí vào, đặc biệt là các

thủy vực nước chảy Phần trăm bão hòa của oxy trong nước phụ thuộc vào áp

suất, nhiệt độ và nồng độ muối nhất định (Bảng 3-1) Nước hòa tan nhiều hơn hay

ít hơn nồng độ bão hòa được gọi là quá bão hòa hay dưới bão hòa Hiện tượng

oxy hòa tan quá bão hòa thường xảy ra do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất

Oxy hòa tan trong nước còn do sự quang hợp của thực vật trong nước, quá

trình này thường diễn ra mạnh trong các thủy vực nước tĩnh

Bảng 4.1 Độ hòa tan của oxy (mg/l) dưới tác dụng của nhiệt độ,

độ mặn 0-30‰

Trong quá trình nuôi việc thay nước cũng làm tăng đáng kể lượng ôxy hòa tan

Trong nước hàm lượng oxy hòa tan có thể mất đi do quá trình hô hấp của thủy sinh vật hay quá trình oxy hóa vật chất hữu cơ trong nước và trong nền đáy

ao Nguồn cung cấp và tiêu thụ oxy trong thủy vực được trình bày ở Hình 4-1 Trong thủy vực nước chảy hàm lượng oxy hòa tan thường ít khi vượt quá bão hòa Trong khi đó, ở các thủy vực nước tĩnh thực vật quang hợp tạo ra oxy lớn hơn gấp nhiều lần so với quá trình hô hấp của thủy sinh vật, do đó hàm lượng oxy hòa tan có thể vượt quá mức bão hòa trên 200%

Trong nước tự nhiên hàm lượng oxy thường có biên độ biến động rất lớn, ở các thuỷ vực khác nhau khoảng dao động thường không giống nhau Biến động của oxy hoà tan trong nước thường tuân theo các quy luật sau:

Oxy trong khí quyển

Oxy hoà tan

Thực vật

Oxy hoá hoá học

Vi khuẩn Sinh vật đáy

Oxy hoá hoá học

Hô hấp Bùn đáy

Thực vật

Vi khuẩn Động vật nổi

(-) (-)

Hình 4.1 Nguồn cung cấp và tiêu hao oxy trong thuỷ vực

- Biến động theo chu kỳ ngày đêm

Trong các thủy vực hàm lượng oxy có sự biến động lớn theo ngày đêm, mức

độ biến động phụ thuộc vào sự phát triển của thực vật phù du và cường độ ánh sáng mặt trời Trong thủy vực nuôi nghèo dinh dưỡng, thực vật kém phát triển biên độ dao động của oxy nhỏ Ngược lại, trong thủy vực giàu dinh dưỡng thực vật phát triển mạnh, ban ngày chúng quang hợp mạnh làm hàm lượng oxy tăng cao, có thể đạt mức quá bão hoà và mức cao nhất vào khoảng từ 14 – 16 giờ Ban đêm quá trình quang hợp không diễn ra, các quá trình tiêu hao oxy từ sự hô hấp của thuỷ sinh vật và từ các phản ứng hoá học làm oxy giảm dần và đạt mức thấp nhất vào sáng sớm (trước khi có ánh sáng mặt trời - khoảng từ 4 – 6 giờ)

Trong một ao nuôi hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du có khuynh hướng tăng dần vào cuối vụ nuôi, do đó sự biến động hàm lượng oxy theo ngày đêm cũng tăng dần Đầu vụ nuôi, hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du thấp nên sự biến động oxy theo ngày thấp Càng về cuối vụ nuôi, thực vật phù du phát triển quá mức thì hàm lượng oxy hoà tan lúc thấp nhất (sáng sớm) sẽ thấp hơn nhu cầu của vật nuôi nên cần phải có biện pháp khắc phục

- Biến động theo tầng nước

Ở các thuỷ vực nước tĩnh diện tích rộng và độ sâu lớn, oxy hoà tan biến động rất rõ theo tầng nước Tầng mặt do tiếp xúc trực tiếp với không khí và được cung cấp đầy đủ ánh sáng mặt trời, tảo phù du phát triển mạnh nên hàm lượng oxy thường lớn và biến động mạnh Ngược lại, tầng đáy có hàm lượng oxy hoà tan thấp và ổn định do tầng đáy có cường độ chiếu sáng yếu, tảo phù du kém phát triển và oxy bị tiêu hao nhiều từ các phản ứng hoá học, các quá trình phân huỷ chất hữu cơ

Mức độ chênh lệch oxy tầng mặt và tầng đáy phụ thuộc vào mức độ xáo trộn của nước, độ sâu và bùn đáy ao Ao sâu, chất hữu cơ lắng tụ ở tầng đáy lớn, độ đục cao và nước ít được xáo trộn thì hàm lượng oxy tầng đáy sẽ rất thấp

Ví dụ về một nghiên cứu về quan hệ giữa độ sâu nước với oxy hoà tan và thực vật phù du:

Độ sâu (m) Thực vật phù du (tế bào/l) O2 (mg/l)

4.1.2 Vai trò của oxy trong nuôi thuỷ sản

Oxy là chất khí quan trọng nhất trong số các chất khí hoà tan trong nước Oxy phong phú là dấu hiệu của một vùng nước trong sạch, thuận lợi cho đời sống của thuỷ sinh vật Khi hàm lượng oxy hoà tan thấp làm vật nuôi bị ngạt bên cạnh

đó nó còn làm các chất phân huỷ trong điều kiện yếm khí thường tạo ra nhiều loại chất độc không tốt cho vật nuôi

Mức độ chịu đựng với hàm lượng oxy thấp thường phụ thuộc vào từng loài, từng giai đoạn phát triển, nhiều loài không những hô hấp qua mang mà còn hô hấp qua các cơ quan hô hấp phụ như: cá rô, cá quả, cá trê nên chúng có thể sống trong nước có hàm lượng oxy thấp, thậm chí có thể sống trên cạn được nhiều giờ, nếu giữ được độ ẩm Các loài như cá mè trắng và mè hoa đòi hỏi môi trường oxy > 3 mg/l khi hàm lượng thấp chúng dễ nổi đầu hoặc chết ngạt

Hàm lượng oxy thấp sẽ ảnh hưởng tới tôm cá do:

- Xuất hiện nhiều độc tố như: H2S, NH3, NO2, các ion kim loại nặng

- Vật nuôi bị ngạt, vật nuôi có thể vẫn bắt mồi nhưng sử dụng thức ăn không hiệu quả, hệ số chuyển hóa thức ăn giảm làm kìm hãm tốc độ tăng trưởng của vật nuôi

- Vật nuôi có thể bị sốc dẫn đến tăng tính cảm nhiễm bệnh, khả năng xuất hiện bệnh tăng

Thiếu O2 và bệnh tật là hai nguyên nhân làm hao hụt tôm, cá nuôi trong ao Khi nuôi tôm, cá ở mật độ dầy (nuôi thâm canh) giữa mật độ nuôi và hàm lượng

O2 có mối quan hệ qua lại Vì tôm, cá không chỉ làm giảm O2 do trực tiếp sử dụng vào hô hấp, mà còn làm giảm gián tiếp bằng cách thúc đẩy sự tiêu thụ O2 bởi lượng lớn các chất thải ra và lượng thức ăn dư thừa mà chúng không dùng hết tích

tụ lại trong ao

Một số biểu hiện khi tôm cá thiếu oxy:

- Tôm : mang có màu hồng, sự thay đổi màu sắc thể hiện trước hết ở những con tôm sống ở đáy nếu bị nặng hơn chúng thường tập trung trên mặt nước, gần nơi nước chảy vào, dọc theo thành hồ nuôi, gia tăng nhịp thở, giảm hoạt động mệt mỏi, và nếu trầm trọng hơn thì tôm sẽ nổi đầu lên mặt nước và chết

- Đối với cá: chúng nổi đầu từ 2 – 3 giờ sáng, bơi tản mạn, mệt mỏi không theo đàn, kém phản ứng với tiếng động, tôm tép chết dạt vào ven bờ Khi mặt trời lên cao, cá chưa lặn

- Tuy nhiên khi hàm lượng oxy hòa tan trong ao quá cao có thể gây ra bệnh bọt khí làm tắc mạch máu và nổ mắt ở tôm cá, phồng mang tôm

Oxy hòa tan có thể xác định bằng phương pháp phân tích hóa học, bằng các

bộ test kit xác định oxy hoặc có thể dùng máy đo oxy hòa tan cầm tay, khi đo nhúng đầu điện cực vào nước, mở máy (bật công tắc), đợi cho số ổn định rồi đọc kết quả

4.1.3 Các biện pháp quản lý oxy trong ao nuôi thuỷ sản

Để tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi, khi nuôi ta cần chú ý các điểm sau: