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
Quang tổng hợp Nước
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 Cá Hô hấp CO2 + H2O (+) (-) (-) (-) (+) (-) (-)
- Biến động theo chu kỳ ngày đêm
Trong các thủy vực hàm lượng oxy có sự biến động lớn theo ngày đêm, mức độ biến động phụ thuộc vào sự phát triển của thực vật phù du và cường độ ánh sáng mặt trời. Trong thủy vực nuôi nghèo dinh dưỡng, thực vật kém phát triển biên độ dao động của oxy nhỏ. Ngược lại, trong thủy vực giàu dinh dưỡng thực vật phát triển mạnh, ban ngày chúng quang hợp mạnh làm hàm lượng oxy tăng cao, có thể đạt mức quá bão hoà và mức cao nhất vào khoảng từ 14 – 16 giờ. Ban đêm quá trình quang hợp không diễn ra, các quá trình tiêu hao oxy từ sự hô hấp của thuỷ sinh vật và từ các phản ứng hoá học làm oxy giảm dần và đạt mức thấp nhất vào sáng sớm (trước khi có ánh sáng mặt trời - khoảng từ 4 – 6 giờ).
Trong một ao nuôi hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du có khuynh hướng tăng dần vào cuối vụ nuôi, do đó sự biến động hàm lượng oxy theo ngày đêm cũng tăng dần. Đầu vụ nuôi, hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật phù du thấp nên sự biến động oxy theo ngày thấp. Càng về cuối vụ nuôi, thực vật phù du phát triển quá mức thì hàm lượng oxy hoà tan lúc thấp nhất (sáng sớm) sẽ thấp hơn nhu cầu của vật nuôi nên cần phải có biện pháp khắc phục.
- Biến động theo tầng nước
Ở các thuỷ vực nước tĩnh diện tích rộng và độ sâu lớn, oxy hoà tan biến động rất rõ theo tầng nước. Tầng mặt do tiếp xúc trực tiếp với không khí và được cung cấp đầy đủ ánh sáng mặt trời, tảo phù du phát triển mạnh nên hàm lượng oxy thường lớn và biến động mạnh. Ngược lại, tầng đáy có hàm lượng oxy hoà tan thấp và ổn định do tầng đáy có cường độ chiếu sáng yếu, tảo phù du kém phát triển và oxy bị tiêu hao nhiều từ các phản ứng hoá học, các quá trình phân huỷ chất hữu cơ.
Mức độ chênh lệch oxy tầng mặt và tầng đáy phụ thuộc vào mức độ xáo trộn của nước, độ sâu và bùn đáy ao. Ao sâu, chất hữu cơ lắng tụ ở tầng đáy lớn, độ đục cao và nước ít được xáo trộn thì hàm lượng oxy tầng đáy sẽ rất thấp.
Ví dụ về một nghiên cứu về quan hệ giữa độ sâu nước với oxy hoà tan và thực vật phù du:
Độ sâu (m) Thực vật phù du (tế bào/l) O2 (mg/l)
1 390.000 7
2 70.000 4
3 5.000 0,5