7.2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên.
7.2.1.1. Khí hậu, thời tiết.
Thời tiết là sự biểu hiện của các hiện tượng khí tượng ở một địa phương, trong một thời gian ngắn.
Khí hậu là tình hình lặp đi lặp lại của những kiểu thời tiết riêng biệt ở một địa phương trong một khoảng thời gian dài.
Hàm lượng và sự biến động hàm lượng các chất khí (nhất là O2 và CO2) phụ thuộc rõ rệt vào thời tiết và mùa vụ.
Thời tiết và khí hậu có ảnh hưởng quyết định đến điều kiện khí tượng thủy văn như độ bốc hơi, độ ẩm, thời gian nắng, mưa, chế độ nước. Từ đó ảnh hưởng tới độ khoáng hóa của nước, đến thành phần hóa học của nước theo các mùa trong năm.
7.2.1.2. Sinh vật.
Bao gồm cá thể sinh vật và sản phẩm thải trong quá trình trao đổi chất của nó gây ra. Gây ảnh hưởng đáng kể nhất là bọn sống tầng nổi (phiêu sinh vật – plankton) và bọn sống tầng đáy (benthos)
Trong quá trình sống, sinh vật cần phải quang hợp, hô hấp, dinh dưỡng…nên Ao nuôi
Giảm thấp độ trong Biên độ dao động DO trong ngày rộng thời gian hàm lượng DO thấp kéo dài Giảm sút chất lượng nước Suy thoái nền đáy Tích tụ nhiều chất thải mang tính khử mạnh
Lượng chất hữu cơ tăng
trong ao thường dẫn đến hiện tượng phát triển qua mức của phiêu sinh vật. Sự phát triển quá mức như vậy có thể gây ra hiện tượng pH dao động lớn, gây hiện tượng thấp ôxy vào sáng sớm hay lúc chiều nắng yếu. Rồi tự phân hủy xác chết các tảo đó lại tiêu thụ rất nhiều ôxy. Thiếu ôxy, các chất hữu cơ trong nước lên men và thối, xuất hiện khí độc như NH3 , H2S.
7.2.1.3.Đất bờ và đáy ao.
Chất lượng nước trong ao gắn liền với đặc điểm của đất đáy và bờ ao. Đất là hỗn hợp của rất nhiều chất vô cơ và hữu cơ và hữu cơ-vô cơ, trong đó bao gồm khoảng 45 nguyên tố hóa học.
Lượng cặn lắng trong nước sẽ tăng lên bởi đất ao bị sói mòn do sự chuyển động của nước, do đất bờ ao bị rửa trôi. Các chất lắng và hạt huyền phù giống như kho chứa các chất vô cơ, hữu cơ trong thành phần hóa học của nó bổ sung cho nước.
Khi có sự tiếp xúc ĐẤT – NƯỚC, thành phần hóa học của nước thường biến đổi như sau:
- Hàm lượng các ion tăng lên.
- Hàm lượng các chất hữu cơ tăng lên. - Hàm lượng các chất khí thay đổi.
Ảnh hưởng của đất đối với nước không những chỉ dẫn đến việc tăng thêm thành phần ion, mà còn làm thay đổi thành phần ion sẵn có trong nước nữa. Đó là hiện tượng trao đổi ion giữa đất và nước.
Mối quan hệ giữa đất đáy và bờ ao với khối nước trong ao rất chặt chẽ, nếu mỗi loại đất có những kiểu quan hệ riêng với khối lượng nước. Nói một cách khác, mỗi loại đất đáy ao đã tạo ra một kiểu nước có đặc tính lý – hóa học riêng.
Đất ao nuôi được cấu thành từ lớp đất ban đầu và các chất liệu cùng cặn bã được tích tụ trong thời gian nuôi. Sự xấu đi của nền đáy ao có thể dẫn đến chất lượng nước kém và gây bệnh cho vật nuôi. Khi đó, đất ao và chất thải lắng tụ sinh ra 2 sản phẩm chính có độc tính cao là NH3 và H2S.
7.2.1.3.Ảnh hưởng bởi kỹ thuật nuôi và các hoạt động kinh tế của con người.
Hầu hết ao nuôi nước lợ đều được xây dựng từ việc chuyển đổi các vùng đất kém màu mỡ, vùng rừng ngập mặn. Các ao được khai hoang ở đây thể hiện một cách đặc trưng các dạng đất phèn.
Trong kỹ thuật nuôi, vôi thường được dùng để trung hòa phèn. Việc sử dụng vôi kết hợp với phân bón làm nền đáy ao bị chai cứng do sự hình thành phôtphat canxi Ca3(PO4)2 không tan.
Thuốc diệt côn trùng được sử dụng rộng rãi trong ao nuôi với mục đích diệt tạp. Những loại thuốc diệt tạp này bao gồm cả các diệt côn trùng có khả năng
phân hủy sinh học (tự phân hủy) nguồn gốc thực vật như tro cây thuốc lá (nicôtin), bánh hạt chè (sapônin) và dịch chiết rễ cây Derris (rotenone); cũng như các chất diệt tạp hữu cơ với nhiều tên thương mại khác như Andrin, Thiodan, Organotins…
Các chất diệt tạp hữu cơ hầu hết chỉ được sử dụng duy nhất trong các ao nuôi cá, đặc biệt diệt ốc Cerithid. Các hoạt chất sinh học có nguồn gốc thực vật lại thường được sử dụng trong các ao nuôi tôm để diệt cá tạp.
Cá phế phẩm, thức ăn chế biến và thức ăn công nghiệp là những loại được dùng trong hệ thống ao nuôi thâm canh và bán thâm canh. Sự thay đổi chất lượng nước nhanh hay chậm là câu trả lời về chủng loại, số lượng và chất lượng thức ăn được sử dụng. Ô nhiễm ở các ao nuôi thủy sản có quan hệ trực tiếp với việc dùng thừa thức ăn.
Bên cạnh đó, các ao nuôi thủy sản còn phải chịu tác động của sự ô nhiễm nước ven bờ do các hoạt động kinh tế của con người.
Các vung ven bờ vẫn được coi như những nguồn hấp thụ không giới hạn các loại chất thải khác nhau những nguồn gây ô nhiễm ở các vùng ven bờ có thể phân làm 2 loại :
1. Các nguồn do những hoạt động trong vùng lân cận tạo ra. Ví dụ : Chất thải từ các khu dân cư và vùng nghỉ mát ; các kim loại nặng hoặc các chất rắn lơ lửng từ các khu công nghiệp ; sự rò rỉ và chảy dầu do hoạt động vận tải thủy ở các vùng cảng.
2. Những nguồn ô nhiễm do các hoạt động sử dụng đất đai khác khá xa vùng ven biển, ví dụ như các thuốc bảo vệ thực vật và phân bón trong nước thải nông nghiệp.
Chương 8. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NUÔI THỦY SẢN
Nước nuôi thủy sản có thể gặp phải các vấn đề về ô nhiễm có thể xuất phát từ chất lượng nước của nguồn nước tự nhiên ở một địa điểm cụ thể không được tốt, từ các quá trình phát sinh trong ao hay từ do các chất ô nhiễm xâm nhập vào ao nuôi từ các vùng phụ cận
Xử lý nước trước khi đưa vào ao nuôi và sau khi thải ra trong hệ thống nuôi thủy sản có ý nghĩa quan trọng giúp cho quá trình sản xuất phát triển mà vẫn đảm bảo môi trường bền vững.
Xử lý nâng cao chất lượng nước về thực chất là loại bỏ các chất vẩn vô cơ, các chất hữu cơ, các loài sinh vật và các loài tảo đơn bào, các loài nguyên sinh động vật… vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây hại đối với nguồn mục đích sử dụng nguồn nước sản xuất
Để cải thiện chất lượng nước, một mặt chúng ta phải xử lý nước trước khi đưa vào nuôi thuỷ sản, và thiết lập hệ thống xử lý nước sau khi nuôi thải ra ngoài vực nước tự nhiên.
Một số phương pháp xử lý nước thường được áp dụng trong NTTS hiện nay là:
8.1. Các phương pháp vật lý
8.1.1. Phương pháp lắng
Lắng là pp tách chất rắn dạng huyền phù ra khỏi nước do tác dụng của lực hấp dẫn. Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng bao quanh nó sẽ lắng xuống.
Lý do: nước tự nhiên thường có các chất lơ lửng (bùn, cát, chất hữu cơ…) nếu không qua xử lý mà đưa ngay nước vào ao nuôi sẽ dẫn đến quá trình sa lắng trong ao nuôi, nhất là ao nuôi ở vùng thuỷ sản nước lợ, vùng cửa sông (nơi nguồn nước cấp cho ao thường bị nhiễm đục bởi các chất bẩn vô cơ, nhất là vào mùa mưa. Các chất lơ lửng này cũng tiêu hao một lượng đáng kể O2, do đó khi phù sa ứ đọng trong ao nuôi không những làm giảm thể tích ao mà còn góp phần tiêu hao oxy trong nước.
Trong NTTS người ta thường dùng ao lắng để loại bỏ các chất lơ lửng trước khi đưa vào ao nuôi.
Để đảm bảo tốt chức năng xử lý cơ học và hoá học thì diện tích ao lắng chiếm khoảng 10-20% tổng diện tích hệ thống ao. Ao lắng nên được đào sâu để có sức chứa lớn. Nếu mức nước trong ao lắng cao hơn ao nuôi 40- 50 cm thì sẽ thuận lợi cho việc cấp nước cho ao nuôi.
Ao lắng ngoài các tác dụng xử lý các chất lơ lửng và xử lý các tác nhân độc hại (mầm bệnh, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kim loại nặng…) bằng các chất hoá học (thuốc tím, chlorine…) nó còn có tác dụng điều hoà độ mặn, nhiệt độ, O2 oxy hoá các khí độc, kim loại nặng, và nhiều phản ứng tự làm sạch môi trường khác. Do đó để đảm bảo có chất lượng nước tốt trước khi đưa vào ao nuôi người ta thường lưu nước trong ao lắng ít nhất 10- 15 ngày. Nước qua ao lắng sẽ làm tăng hệ số an toàn khi nuôi. Nhờ vai trò của ao lắng, môi trường nước tốt hơn, tăng mật độ thả, tăng năng suất.
8.1.2. Phương pháp lọc cơ học.
Lọc là quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và cả vi sinh vật trong nước.
Để loài bỏ các hạt vật chất lơ lửng trong nước có thể áp dụng biện pháp lắng hay lọc cơ học như: lọc qua lưới, lọc cát...
Hình 8.1. Lọc cát chảy theo trọng lực.
8.1.3. Phương pháp tuyển nổi
Để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan có thể dùng biện pháp tuyển nổi. Tuyển nổi là phương pháp tập trung lượng chất hữu cơ hoà tan (DOC) bằng quá trình hấp thu xảy ra giữa bề mặt tiếp xúc giữa chất rắn-chất lỏng hay bề mặt chất khí- chất lỏng. Hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ hòa tan được áp dụng để loại bỏ những chất không phân hủy sinh học hoặc khó loại bỏ bởi lọc sinh học hoặc lọc cơ học thông thường. Những chất này bao gồm các sản phẩm tự nhiên như chất mùn và hợp chất phenolic, các chất gây ô nhiễm nhân tạo như các
hydrocacbon khử chclorine (dầu và thuốc trừ sâu). Bề mặt khí - chất lỏng: làm sủi bọt
Cơ chế liên quan đến sự hấp thụ các hợp chất sulfat hữu cơ (hữu cơ phân cực) trên bề mặt bọt khí nổi lên qua cột nước và hình thành bọt váng trên mặt nước (được minh họa theo sơ đồ sau).
Hình 8.2. Minh họa bằng lược đồ một bọt khí hút bám các đầu hoạt tính bề mặt của các phân tử DOC
Hình 8.4. Các hệ thống tạo bọt tách chất hữu cơ hòa tan (protein skimmer)
Giao diện giữa chất rắn - chất lỏng:
Cacbon hoạt tính được tạo ra từ chất có cacbon xốp (than đá, xương, vỏ đậu… sau quá trình nén ở nhiệt độ cao). Diện tích bề mặt của than hoạt tính lớn cỡ 1 km2/kg, ở dạng bột hoặc hạt, loại hạt lớn hơn 0, 1 mm thì rẻ hơn và dễ thao tác hơn.
Than hoạt tính và lọc nên được áp dụng sau lọc sinh học và cơ học. Phẫu diện ngang và phương pháp sử dụng than hoạt tính được trình bày dưới đây:
Hình 8.5. Phẫu diện cắt ngang của than hoạt tính được phóng đại
8.1.4. Trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình mà các ion được trao đổi giữa dung dịch và vật chất trao đổi ion (thường ở dạng rắn hay dạng gel). Chất trao đổi ion thường là nhựa thông, zeolite, montmorillonite, keo đất hay đất mùn. Chất trao đổi ion gồm các chất mang ion dương gọi là cation và chất mang ion âm gọi là anion. Chất trao đổi ion có thể thực hiện 2 quá trình ngược nhau là phóng thích hoặc hấp thụ ion tùy thuộc nồng độ của các ion trong dung dịch. Trao đổi ion là phương pháp được áp dụng rộng rải trong công nghiệp và trong đời sống như làm sạnh nước, làm mềm nước cứng...
8.1.5. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Hiệu quả của xử lý UV lên quá trình diệt khuẩn thay đổi theo bước song tia cực tím như được trình bày sau đây:
Hình 8.7. Hiệu quả của tia cực tím lên quá trình diệt khuẩn thay đổi theo bước sóng.
Đèn UV dùng tiệt trùng (kiểu treo hoặc chìm) đều có sẵn trên thị trường với nhiều kích cỡ khác nhau.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng: - Kích thước và giai đoạn của sinh vật
- Độ sâu của tầng nước mà tia phóng xạ đi qua.
8.2. Phương pháp hóa học
8.2.1. Dùng chlorine
Chlorine gồm dạng khí chorine (Cl2), HOCl, OCl- hoà tan trong nước (20°C) 7160 mg/L. Chlorine, HOCl hoặc OCl- , là các tác nhân oxy hóa mạnh. ROCl phản ứng với NH3 hình thành chloramine (NH2C1, NHCl2 hoặc NCl3) có thời gian lưu tồn lâu và cũng độc đối với sinh vật.
NH3 + HOCI → NH2C1 + H2O NH2C1 + HOCI → NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl → NC13 + H2O
Để khử chlorine sau khi xử lý nước với thiosufat natri. C12 + 2 Na2S2O3·5H2O → Na2S4O6 + 2NaCl + 10H2O
Do đó, để loại bỏ 1 mg/L C12 đòi hởi 6,99 mg/L thiosulfat natri
Đối xử lý với vi sinh vật nước ngọt có thể dùng 1,5 ppm C12, có thể được chuẩn bị từ 6 ppm thuốc tẩy hoặc 60 ppm chlorox. Để nước đã được xử lý chlorine trong 5 ngày sau đó loại bỏ chlorine dư thừa bằng việc thêm 10 ppm thiosufate natri trong thời gian 1 ngày là có thể sử dụng.
Chlorine được sử dụng rộng rãi để khử trùng nước, các hợp chất chlorine là những tác nhân oxy hoá mạnh và độc đối với thực vật, động vật và vi sinh vật. Do đó khử trùng trực tiếp bằng chlorine trong ao nuôi những loài thủy sản có giá trị là một biện pháp nguy hiểm. Tuy nhiên, chlorine được sử dụng đáng kể trong ao nuôi tôm, cho nên các quá trình phản ứng của các hợp chất chlorin sẽ được thảo luận.
Các nguồn chlorine thương mại phổ biến là chlorin (Cl2), hypochlorite canxi [Ca(OCl)2] (HTH) và hypochlorite natri (NaOCl) hoặc thuốc tẩy.
Chlorine thì tan trong nước và nó phản ứng để tạo ra acid hypochlorous và acid hydrochiodte:
Cl2 + H2O = HOCl + H+ + Cl-
Acid hypochlorous ion hoá tạo ra ion hypochiodte (OCl-): HOCl = OCl- + H+
Hypochlorite canxi và hypochlorite natri hoà tan trong nước tạo ra OCl-, các nhóm chlorine hòa tan đều phụ thuộc vào pH (Hình 6-36). Dạng Cl2_ không hiện diện trên pH 2; HOCl là dạng phổ biến nhất khi pH 1-7,48; HOCl = OCl- khi pH=7,48; OCl- thì cao hơn HOCl khi pH trên 7,48. Bột HOCl có tính sát trùng mạnh hơn khoảng 100 lần OCl- và tổng nồng độ chlorine phải sử dụng để khử
Hình 8.8. Ảnh hưởng của pH lên tỉ lệ tương đối của HOCl và OCl-. Theo Boyd (1990)
Để sát trùng nước đối với các ao cá nước ngọt, thường người ta sử dụng chlorine với liều lượng 1 mg/l. Nếu pH của nước >7, hoặc nước chứa nhiều chất hữu cơ hoặc ammonia thì phải tăng cao liều lượng hơn 1 mg/l.
Còn đối với ao nuôi tôm ven biển, do nước thường mang tính kiềm yếu, nên chlorine thường được dùng với nồng độ cao từ 20-30 mg/l.
Dư lượng chlorine là độc tố đối với tôm, cá nuôi. Khi dùng nước đã xử lý bằng chlorine để nuôi tôm cá cần phải loại bỏ dư lượng chlorine ra khỏi nước.
Các phương pháp loại bỏ dư lượng chlorine:
- Ánh sáng mặt trời có tác dụng làm tiêu biến đi dư lượng chlorine - Sục khí mạnh loại bỏ dư lượng chlorine
- Dùng thiosunphat natri Na2S2O3.5H2O
Cl2 + 2Na2S2O3.5H2ONa2S2O3 + 2NaCl + 10H2O
Như vậy cần 6,99 mg thiosunphat natri để phản ứng hết với 1mg chlorine
8.2.2. Dùng Kalipermangannat KMnO4.
Kalipermangannat KMnO4 (thuốc tím) là tinh thể màu tím sẫm, tan vừa phải trong nước. KMnO4 là chất ôxi hóa mạnh. Khi tham gia vào phản ứng ôxi hóa-
khử KMnO4(MnO2-4) có thể bị khử ở các mức độ khác nhau. Trong môi trường nước (PH trung tính hoặc kiểm yếu) sản phẩm của sự khử là MnO2.
KMnO4 được sử dụng rộng rãi để xử lý nước trong nuôi trồng thủy sản, với các mục đích :
* Ôxi hóa các chất khử vô cơ như H2S, Fe+2 :
4KMnO4 + 3H2S 2K2SO4 + S + 3MnO + MnO2 + 3H2O (1) KMnO4 + 3Fe(HCO3)2 + 7H2O MnO2 + 3Fe(OH)3 + KHCO3 + 5H2CO3 (2)