trồng thủy sản [4, 2]
Để đánh giá chất lượng nước hay chất lượng nước hồ nuôi thủy sản nói riêng, ta cần dựa vào một số thông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép đối với từng loại nước dùng cho các mục đích khác nhau. Ba chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước là chỉ tiêu vật lý, hóa học và sinh học trong đó
17
thông số các thông số pH, màu sắc, độ đục, DO, CHC, SS, nitrate, photphat, kim loại nặng, các vi sinh vật được xem là quan trọng.
1.3.3.1. Các chỉ tiêu vật lý
a. Nhiệt độ
Yếu tố chi phối và quyết định đến các yếu tố khác như ánh sáng, sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật trong nước. Một loài sẽ chiếm ưu thế ở một khoảng nhiệt độ nhất định nào đó.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến nhiều phương diện đời sống của tôm: hô hấp, tiêu thụ thức ăn, đồng hóa thức ăn, miễn nhiễm đối với bệnh tật, sự tăng trưởng,… Nhiệt độ quá cao hay quá thấp cũng gây chết các loài thủy sinh. Khoảng nhiệt độ thích hợp cho tôm thường 28-300C. Nhiều loài tôm có thể phát triển mạnh khi vượt ra khỏi 300C nhưng rất dễ bị mắc bệnh.
Nhiệt độ được xác định bằng nhiệt kế hoặc các thiết bị đo nhiệt độ hay các thiết bị đo các thông số khác có kèm theo nhiệt độ.
b. Độ màu
Nước nguyên chất không màu. Nước có màu là do các chất hòa tan, chủ yếu là các chất hữu cơ nguồn gốc từ đất đá, thực vật sống trong nước hoặc sự phân hủy xác thực vật. Ngoài ra, màu nước còn có màu nguyên nhân là do sự thải bỏ các chất gây màu có trong chất thải của các nhà máy, cơ sơ sản xuất…
Trong hồ nuôi thủy sản thường có các màu sau:
- Xanh nhạt (đọt chuối non): nước có màu xanh lục là do sự phát triển của tảo lục (Chlorophyta);
- Xanh đậm (màu rêu): do sự phát triển của tảo lam (Cyanophyta);
- Xanh vàng nâu (màu nước trà): do sự phát triển của tảo silic (Bacillaophyta);
- Vàng cam (màu rỉ sắt): thường do ảnh hưởng của nước phèn;
- Màu đỏ gạch (màu đất đỏ): do phù sa đưa từ vùng thượng lưu đến hạ lưu;
18
- Màu nâu đen: nước có màu nâu đen do chứa nhiều chất hữu cơ; - Màu trắng đục: do nước chứa nhiều hạt keo đất;
- Màu trong: do nước nghèo dinh dưỡng hoặc nước bị nhiễm phèn nhôm. Việc xác định độ màu thường có nhiều cách song phương pháp được dùng phổ biến để kiểm soát môi trường là phương pháp so sánh màu của nước với thang màu chuẩn.
c. Độ mùi
Có ba nhóm chất gây mùi cho nước:
- Nguồn gốc vô cơ: NaCl, MgSO4, muối đồng, mùi clo, mùi trứng thối H2S,…;
- Nguồn gốc hữu cơ: dầu mỡ, mùi hắc của phenol, mùi hôi của meraphan: CH3SH, CH3 (CH2)3SH, mùi thịt thối của diamin CH3(CH2)4.NH2, mùi cá ươn của amin: CH2NH2, (CH3)3N;
- Nguồn gốc sinh hóa: hoạt động của vi khuẩn, rong, tảo;
d. Chất rắn
Chất rắn trong nước gồm các chất rắn không hòa tan, hòa tan được và chất rắn bay hơi. Các chỉ số xác định là tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS, chất rắn lơ lửng SS, chất rắn hòa tan DS, chất rắn bay hơi VS.
Chất rắn lơ lửng trong hồ nuôi tôm bao gồm thức ăn thừa, chất bài tiết của tôm, vỏ tôm lọt xác, xác chết của sinh vật thủy sinh, rác sinh hoạt của người dân quanh vùng,… Chất rắn lơ lửng càng nhiều hàm lượng oxy hòa tan càng giảm cũng ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát triển của tôm cũng như tăng hàm lượng chất ô nhiễm trong nước.
1.3.3.2. Các chỉ tiêu hóa học
a. pH
pH trong môi trường nước tự nhiên nằm trong khoảng 5-9. pH có thể cao hơn hoặc thấp hơn do nhiều yếu tố chi phối. Nước mưa thường có pH từ 5-6, nước chứa nhiều bùn cũng làm pH thấp.
19 pH của nước phụ thuộc các yếu tố:
- Tính chất nền đất: đất phèn làm pH của nước thấp, pH dễ biến động. Hoạt động khai thác ở nơi có chứa đất phèn, nơi chứa quặng pyrit sắt hay do phèn từ nơi cao chảy xuống là nguyên nhân làm pH giảm.
- Thực vật: Thực vật phù du và các loại thực vật khác hấp thụ CO2 làm tăng pH vào ban ngày và giảm vào ban đêm:
CO2 + H2O → HCO3- + H+
Sự biến động pH theo ngày và đêm phụ thuộc vào số lượng của các loài thực vật. Sự biến động pH theo ngày-đêm là kết quả của sự thay đổi tỉ lệ quang hợp của thực vật phù du và các loài thực vật khác trong chu kỳ sáng vào ban ngày. Nhiều loài tảo thực vật thích hợp với pH từ 8.0-8.2. Tảo quá nhiều sẽ làm pH rất cao (8,8-9,1) nhưng khi tảo tàn lại thì làm giảm pH trong ao.
Hình 1.1. Sự biến động pH theo ngày-đêm
Trong nuôi trồng thủy sản, pH môi trường nước thay đổi sẽ ảnh hưởng đến các yếu tố lý, hóa, sinh của môi trường và hoạt động của thủy sản. Khi pH môi trường quá cao hay quá thấp đều không thuận lợi cho quá trình phát triển của thủy sinh vật. Tác động chủ yếu của pH khi quá cao hay qua thấp sẽ làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào dẫn đến làm rối loạn quá trình trao đổi muối - nước giữa cơ thể và môi trường ngoài.
20
b. Oxy hòa tan
Oxy hòa tan trong nước chủ yếu là do khuếch tán từ không khí vào, đặc biệt là các thủy vực nước chảy.
Oxi 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.
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.
Trong các hồ nuôi thủy sản, hàm lượng oxy có sự biến động lớn theo ngày đêm, mức độ biến động phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng và sự phát triển của thực vật.
Khi lượng oxy hòa tan trong nước thấp nó sẽ ảnh hưởng bất lợi đến sinh vật, thường gây giảm sinh trưởng và sự nhạy cảm với bệnh lớn hơn, rối loạn trong chuyển hóa thức ăn.
c. Chất hữu cơ
Đối với hồ nuôi tôm, hàm lượng chất hữu cơ trong nước bị ô nhiễm cao là một đặc trưng. Nước nuôi tôm bị nhiễm hữu cơ do thức ăn dư thừa, hóa chất, thuốc, xác chết của tôm, sinh vật phù dù,…
Các hợp chất hữu cơ hòa tan bao gồm đường, tinh bột, a-xít amin, polypeptide, protein, a-xít béo, annin, a-xít humic, vitamin,... Ngoài ra, sinh vật phù du và vi khuẩn cũng góp phần tạo nên chất hữu cơ trong nước.
Chất hữu cơ trong nước do sinh vật phù du sinh ra sẽ gây đục cho nước hồ. Với độ trong của nước nằm trong khoảng 20-40 cm, thức ăn tự nhiên đầy đủ, oxy hòa tan cho động vật thủy sinh dồi dào và ánh sáng không xâm nhập tới đáy hồ , không gây ra sự phát triển của thực vật lớn. Tuy nhiên, nhiều loài thực vật lớn thủy sinh sống nổi như lục bình (Eichhomia crassipes), rau diếp (Pistia stratiodes), bèo tấm (Lemna sp.),... vẫn phát triển bình thường khi nước đục từ sinh vật phù du.
21
Đối với chất hữu cơ trong bùn, sự phân hủy chất hữu cơ gây ra điều kiện oxy hòa tan thấp và sự phân hủy liên tục chất hữu cơ sẽ tạo ra sự khử của các hợp chất vô cơ.
Các quá trình sinh, hóa, lý diễn ra ở môi trường bề mặt lớp đất đáy hồ đan xen lẫn vào nhau, phức tạp liên quan đến chất lượng nước và năng suất nuôi. Tại đây, quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ như thức ăn thừa, phân tôm, xác của các vi sinh vật dưới nước và đất lắng xuống có thể làm giảm hoặc tụt mức oxy hòa tan. Ở mặt phân giới giữa đất và nước, do dòng chảy của nước yếu nhất nên lượng oxy hòa tan để phân hủy chất hữu cơ bị tiêu hao nhanh hơn dễ dẫn đến tình trạng yếm khí.
Trong đất và bùn, ở điều kiện yếm khí, vi sinh vật có thể sản sinh ra nitrite, sắt hóa trị II, hydrogen sulfide, metan và giải phóng các hỗn hợp khác có thể gây hại cho tôm. Sự phân hủy yếm khí dẫn đến giảm quá trình oxy hóa khử nitrite, hydrogen sulfide tiềm tàng ở hàm lượng cao và có thể sản sinh ra các chất khử khác.
Chất hữu cơ có khoảng biến động lớn trong nước. Hàm lượng chất hữu cơ trong nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hàm lượng oxy hòa tan, vật chất hữu cơ đầu vào, sự sinh trưởng, phát triển của sinh vật phù du, quá trình xử lý…
d. Amoni
Amoni tồn tại trong nước dưới 2 dạng: NH3, NH4+, NH3 là chất rất độc đối với tôm, cá do xâm nhập trực tiếp vào cơ thể qua đường mang và tấn công thẳng vào tế bào của động vật thủy sản.
Ảnh hưởng của các hàm lượng NH3 đối với tôm như sau: -Hàm lượng NH3 > 1 mg/l: có thể gây chết tôm;
-Hàm lượng NH3 < 1 mg/l và > 1 mg/l: tôm tăng trưởng kém; -Hàm lượng NH3 < 0,1 mg/l: tôm phát triển tốt.
22
NH3 chịu ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và độ mặn. Khi pH thấp, NH3 chuyển hóa thành NH4+.
NH4+ chỉ gây độc khi ở hàm lượng cao. Tuy ít gây ảnh hưởng đến sinh vật nhưng NH4+ là một trong những chất gây ô nhiễm cho nước, kết hợp với hàm lượng phosphat gây nên hiện tượng phú dưỡng.
e. Nitrate
Nitrate là một trong những dạng đạm được thực vật hấp thu dễ dàng, không độc trực tiếp nhưng lại gây chết hoặc làm giảm khả năng sinh trưởng, phát triển cho sinh vật thủy sinh do gây ra hiện tượng phú dưỡng.
Nitrate trong thủy vực là sản phẩm của quá trình nitrite hóa nhờ hoạt động của một số vi khuẩn hóa tự dưỡng Nitrobacter (nước lợ) hay Nitrospina, Nitrosococus (nước lợ, nước mặn).
Qúa trình nitrate hóa trong nước diễn ra qua 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Amoni được tích tụ trong nước bị oxy tạo thành nitrite nhờ vi khuẩn Nitrosomonas:
NH4+ + 3/2O2 → NO2- + 2H+ + H2O
Giai đoạn 2: Nitrite bị oxy hóa bởi vi khuấn giống Nitrobacter:
NO2- + 1/2O2 → NO3-
Hình 1.2. Chu trình của nitơ trong hồ nuôi
Quá trình nitrate hóa trong hồ làm giảm hàm lượng amoni có lợi cho thực vật thủy sinh nhưng nó là nguyên nhân làm giảm hàm lượng oxy đồng
23
thời quá trình này sinh ra H+ ảnh hưởng đến chất lượng nước.
f. Photpho
Trong nước, photpho hay lân tồn tại ở các dạng muối orthophosphate hòa tan như H2PO4-
, HPO42-, PO43- hay ở dạng phophate hòa tan. Dạng phopho hòa tan dễ chuyển hóa lẫn nhau và chuyển thành dạng muối orthophosphate hòa tan nhờ hoạt động của vi sinh vật. Chu trình photpho được minh họa như hình 1.3:
Hình 1.3. Chu trình phopho hóa trong hồ nuôi
Nguồn vào của photpho trong nước từ phân hóa học, xác hữu cơ, thức ăn cung cấp vào hồ nuôi, lân trong đất,… Sau khi phân hủy thành photpho hữu cơ hòa tan, photpho hữu cơ hòa tan sẽ được chuyển hóa thành photphat rồi được vi khuẩn và thực vật phù du hấp thụ. Phần lớn sẽ bị hấp thụ trong đất.
Thực vật phù du có thế hấp thụ nhanh photphat từ trong nước, vì vậy một tỉ lệ lớn của phốtpho cung cấp cho hồ có thể đi vào tế bào thục vật phù du và thúc đẩy sinh trưởng gây hiện tượng phú dưỡng, tảo nở hoa, gây ô nhiễm môi trường nước và gây chết hoặc giảm chất lượng nuôi trồng.
g. Clo
Ion clo chiếm hàm lượng cao trong nước thiên nhiên, trong nước ngọt Cl- có thế lên tới 10 mg/1, trong nước biển chiếm khoảng 19 g/1.
24
Nguồn cung cấp ion Cl- cho nước thiên nhiên có thể bao gồm: sự hòa tan của các mỏ muối, nguồn cung cấp từ khí quyển đặc biệt là trong các vùng gần bờ biển và hoạt động của sinh vật. Do đó, hàm luợng Cl- trong nước thiên nhiên sẽ tăng lên nếu như thủy vực nằm trong vùng đất mặn, hoặc chảy qua vùng đất mặn hay bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt. Trong cơ thể sinh vật, cũng như ion Na+
, ion Cl- giúp điều hòa cân bằng acid - base, cân bằng áp suất thẩm thấu giữa máu, các mô và dịch tế bào. Hàm lượng Cl- thích hợp cho nuôi thủy sản nước ngọt là 1-100 mg/1, đối với hồ nuôi thủy sản nước lợ, mặn hàm lượng Cl-
phải nhỏ hơn 20.000 mg/1 (Boyd, 1990).