Các yếu tố của môi trường là điều kiện quan trọng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật. Theo Dierberg và Kiattisimkul (1996) thì sự thay đổi các đặc tính lý hóa học của của môi trường nước ao nuôi tôm là thông số hữu dụng biểu hiện cho yếu tố môi trường.
2.5.3.1 pH
Theo Chanratchakool et al., (1995) cho rằng pH nước rất quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến tôm nuôi và phiêu sinh vật. Giá trị pH ở mức thích hợp cho sự sinh trưởng tối ưu của tôm Sú từ 7,5 - 8,5 và dao động hằng ngày không được vượt quá 0.5 độ pH. Theo Phạm Văn Tình (2001) tìm thấy pH trong ao thường thấp vào buổi sáng và cao vào buổi chiều, pH của nước trong ao tốt nhất là 7,5 - 8,9. Theo Kungvankij et al., (1986); Nguyễn Trọng Nho et al., (2002) thì giá trị pH từ 7,5 - 8,5 là thích hợp cho nuôi tôm Sú và biến thiên trong ngày không quá 0,5 đơn vị, pH từ 4 - 6,5 và 9 - 11 làm cho tôm chậm phát triển và thấp dưới 4 hoặc cao quá 11 là giới hạn cho tôm chết. Theo Tất Anh Thư và Võ Thị Gương (2010) nghiên cứu chất lượng môi trường đất, nước và sự tích lũy dưỡng chất trong các ao nuôi thủy sản tại huyện Vĩnh Châu và Mỹ Xuyên tỉnh Sóc Trăng cho thấy hàm lượng pH trong ao nuôi thủy sản dao động trong khoảng 8,42 - 9,03 thì thích hợp cho sự sinh trưởng của các loài thủy sản.
Theo George (1989) pH của nước thường không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của tôm, tuy nhiên pH ảnh hưởng lớn đến ammonia (NH3 khi pH cao) và hydrogen sulfide (H2S khi pH thấp). Theo Pekar (2002) khi pH cao môi trường nước có hàm lượng NH3 cao gây hại cho tôm. Khi pH giảm từ 7,9 đến 6,7 sẽ làm cho vỏ tôm, mai rùa, mai cua bị giảm khối lượng, tăng thành phần magnesium và giảm thành phần strontium (Wickins, 1984). Khoảng pH nước thích hợp cho tôm Sú là 7 - 9 (Kungvankij and Chua, 1986; Nguyễn Trọng Nho và ctv., 2002; Whetston et al., 2002; Boyd et al., 2002). Giá trị pH môi trường nước thường phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tính chất của đất đáy ao; Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh, hấp thụ CO2 làm tăng pH; Quá trình hô hấp của thủy sinh vật, quá trình phân hủy của các hợp chất hữu cơ sẽ phóng thích CO2 làm giảm pH; Sự biến động pH trong ao nuôi thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào mật độ tảo có trong ao nuôi (Primary industries and resources South Australia, 1999).
2.5.3.2 Độ mặn
Độ mặn nước ao thể hiện qua tổng số các ion vô cơ hòa tan trong nước chủ yếu là Na+
, K+, Ca2+, Mn2+, Cl-, SO4 2-
và HCO3 -
vì các ion này thường chiếm hơn 95% trong tổng số các ion hòa tan trong nước. EC nước biển khoảng 28 - 35‰ (Peter Van Wyk and John Scarpa, 1999). Trong ao nuôi thủy sản, độ mặn thường ảnh hưởng đến việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của các loài thủy sản và nồng độ NH3 (Joseph et al., 1993). Nồng độ muối tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của tôm Sú là 15 - 25‰ và tôm Sú có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở nồng độ muối từ 15 - 35‰ (Whetston et al., 2002). Nồng độ muối trong ao nuôi tôm cao hơn 30‰ tôm thường bị bệnh đặc biệt là bệnh đốm trắng và bệnh đầu vàng. Nếu nồng độ muối trong ao thấp hơn 7‰ nhất là giai đoạn tôm còn nhỏ sẽ đưa đến tình trạng tôm bị còi, vỏ mềm, tỷ lệ sống thấp (Chanratchakool, 2003).
Tôm Sú có thể chịu được sự biến thiên của độ mặn 3 - 45‰ nhưng độ mặn lý tưởng cho tôm Sú có ngưỡng độ muối là 18 - 20‰. Độ mặn của nước là nhân tố rất quan trọng ảnh hưởng tới sự phân bố và mức độ phong phú của các loài thủy sinh. Tùy theo khả năng chịu đựng sự biến đổi của độ mặn mà người ta chia sinh vật ở nước thành hai nhóm: nhóm chịu muối rộng và nhóm chịu muối hẹp. Nhiều sinh vật chịu muối hẹp khi độ mặn của môi trường tăng lên một ít hoặc làm giảm đi một ít là chúng không thể phát triển bình thường. Thông thường tôm Sú có ngưỡng độ muối từ 0 - 40‰, chịu đựng tốt với sự thay đổi đột ngột của độ muối, cụ thể tôm Sú giống và tôm Sú trưởng thành ưa thích độ muối từ 10 - 25‰. Theo Tạ Văn Phương (2006), các ao nuôi thủy sản thường có độ mặn tăng dần theo thời gian trong mùa khô và ngược lại độ mặn sẽ giảm dần trong mùa mưa.
2.5.3.3 Độ kiềm
Đó là tổng số những kết tinh của titratable bases mà chính yếu là bicarbonate và carbonate được tính bằng mg/l calcium carbonate tương đương. Bicarbonate thường được hình thành do tác dụng của CO2 với các chất bases trong đá và đất. Ao hồ có độ kiềm cao có thể chế ngự được sự thay đổi pH. Ao hồ có độ kiềm khoảng 20 - 150 mg/l thì thích hợp cho phiêu sinh vật (plankton) cũng như tôm cá. Theo Trần Văn Hòa và ctv., (2002) cho rằng độ kiềm để tôm Sú sống được là phải cao hơn 60 mg/l, độ kiềm tối ưu để tôm Sú phát triển là từ 80 - 120 mg/l. Môi trường nước có độ kiềm cao sẽ làm giảm bớt sự thay đổi pH, mặt nước có lượng kiềm tổng cộng 20 - 150 mg/l thì thích hợp cho sự phát triển của phiêu sinh, các loại thủy sản và mức độ dinh dưỡng của ao tăng lên đồng nghĩa với lượng kiềm tổng cộng tăng (Boyd, 1998b).
Theo Tất Anh Thư và Võ Thị Gương (2010) nghiên cứu về chất lượng đất, nước và sự tích tụ các dưỡng chất trong các ao nuôi thủy sản tại hai huyện Vĩnh Châu và Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng thì độ kiềm trong nước thích hợp cho canh tác cua, tôm, cá,… dao động trong khoảng 95 - 147 mg/l và có khuynh hướng giảm vào cuối vụ nuôi do độ mặn vào cuối vụ giảm. Theo Nguyễn Tuấn Anh (2010) nghiên cứu tại Sóc Trăng thì độ kiềm trong nước của mô hình hai vụ lúa và ba vụ lúa thấp, dao động trong khoảng 78,5 - 80 mg/l nhưng độ kiềm ở mô hình nuôi tôm biến động trong khoảng 78 - 182 mg/l và thích hợp cho sự phát triển của tôm.
Độ kiềm của nước là tổng lượng carbonate và bicarbonate. Trong thủy vực, độ kiềm được biểu hiện bằng nồng độ của các ion HCO3
-
, CO3 2-
, OH- trong nước (Chanratchkool et al., 1995; Andrew Lazur, 2007). Độ kiềm ảnh hưởng đến pH nước và các tiến trình thủy hóa khác. Độ kiềm trong ao giảm vì các lý do sau: Độ mặn của nước ao thấp, thường có độ kiềm thấp do carbonate và bicarbonate; Phiêu sinh thực vật kém phát triển, vì hàm lượng muối carbonate (CO3
2-
) và bicarbonate (HCO3
-) có quan hệ thuận với sức sản xuất sơ cấp của ao (thực vật phù du), ao có độ kiềm cao thường cho năng suất cao hơn. Độ kiềm cao đưa đến giảm sự biến động của pH. Nhờ có hệ đệm HCO3
-
và CO3 2-
giúp cho độ pH của môi trường nước không biến động lớn. Theo Chanratchakool et al., (2003) độ kiềm thích hợp cho sự sinh trưởng của tôm trong khoảng 80 - 120 mg/l. Độ kiềm mong muốn trong ao nuôi thủy sản nên đạt 50 mg/l hoặc cao hơn ở dạng bicarbonate, dạng này có thể giữ pH ổn định. Nếu độ kiềm của ao lớn hơn 150 mg/l và pH cao hơn 8,3 calcium sẽ tích lũy trong vỏ tôm làm tôm bị còi, chậm lớn, giảm pH dưới 8,3 bằng cách thay nước có thể khắc phục được bất lợi này (Wurst and Durborow, 1992).
2.5.3.4 Hydrogen sulfide
H2S là sản phẩm của sự phân hủy các vật chất hữu cơ chủ yếu trong điều kiện yếm khí, gây ảnh hưởng bất lợi cho môi trường nước. Đất có hàm lượng hữu cơ từ trung bình đến cao và trong tình trạng yếm khí sẽ phóng thích ra nhiều H2S ra môi trường nước. H2S gây độc đối với đời sống sinh vật, gây chết trực tiếp cho thủy sinh vật, H2S làm tiêu hao lượng oxy trong nước dẫn đến hiện tượng thiếu oxy, gây cản trở quá trình hô hấp của các loài thủy sản, do đó tốt nhất không có hàm lượng H2S hiện diện trong môi trường nước (Andrew Lazur, 2007). Theo Chanratchakool et al,. (2003), hàm lượng H2S thích hợp cho ao tôm phải nhỏ hơn 0,03 mg/l, nếu hàm lượng H2S cao trên 0,03 mg/l sẽ gây hại cho tôm, cá. Hydro sulfide chia làm 2 nhóm: H2S (un - ionized) và HS- (ionized). Chỉ có dạng un - ionized của hydro sulfide là chất độc, pH rất có ảnh hưởng tới độ độc của hydro sulfide, ví dụ: Với ao hồ pH =
5 và nhiệt độ 240
C người ta thấy 99,1% hydro sulfide dưới dạng H2S (un - ionized), trong khi đó pH = 8 với cùng nhiệt độ 240
C lại chỉ có 0,8% lượng hydro sulfide dưới dạng chất độc. Theo Nguyễn Phương Hùng (2012), hàm lượng H2S nhỏ hơn 0,03 mg/l phù hợp cho sự phát triển của tôm Sú.
H2S là sản phẩm của sự phân hủy các vật chất hữu cơ chủ yếu trong điều kiện yếm khí, gây ảnh hưởng bất lợi đến môi trường nước. Đất có hàm lượng chất hữu cơ từ trung bình đến cao và trong tình trạng yếm khí sẽ phóng thích rất nhiều H2S ra ngoài môi trường nước. H2S gây hại cho tôm ngay cả khi môi trường nước có nồng độ rất thấp (Andrew Lazur, 2007). H2S gây độc đối với đời sống sinh vật, gây chết trực tiếp cho thủy sinh vật, H2S làm tiêu hao oxy trong nước dẫn đến hiện tượng thiếu oxy, gây cản trở quá trình hô hấp của các loài thủy sản, do đó tốt nhất là không có hàm lượng H2S hiện diện trong môi trường nước (Andrew Lazur, 2007). Theo Boyd (1998) hàm lượng H2S trong khoảng 0,01 - 0,05 mg/l có thể gây bất lợi cho cá. Dù hàm lượng H2S trong ao rất nhỏ (0,001 mg/l) nhưng nếu hiện diện trong thời gian dài cũng làm giảm sự sinh trưởng và phát triển của tôm, cá. Tôm sẽ chết đột ngột khi trong nước có hàm lượng H2S ở mức độ 0,037 - 0,093 mg/l. Theo Chanratchakool (2002) hàm lượng H2S trong ao nuôi tôm, cá không được vượt 0,03 mg/l. H2S trong nước cao làm hạn chế sự phát triển loài động vật đáy.
2.5.3.5 Ammonium
Là sản phẩm của sự phân giải do vi khuẩn đối với các vật chất hữu cơ, thức ăn thừa, xác chết của tảo hoặc của các chất thải và sự bài tiết của tôm, cá. Trong hầu hết môi trường nước, NH4
+
-N chiếm ưu thế, mặc dầu sự hiện diện của đạm này phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ mặn. Hàm lượng NH4
+
trong môi trường nước thường rất thấp, nhỏ hơn 0,5 mg/l. Ở các vùng nuôi tôm, cá hàm lượng này dao động trong khoảng từ 0 - 6 mg/l. Nếu trong nước có hàm lượng đạm NH4
+
lớn hơn 2,0 mg/l được xem là giàu dinh dưỡng, hàm lượng NH4
+
dao động trong khoảng 0,2 - 2,0 mg/l là thích hợp cho ao nuôi tôm.
2.5.3.6 Nitrate
Là sản phẩm của sự oxy hóa ammonia, nitrate không gây độc cho tôm, cá và nồng độ nitrate trong ao nuôi có thể lên đến 3,0 mg/l. Nitrate giúp tảo phát triển mạnh gây nên hiện tượng hoa tảo, hàm lượng N-NO3
-
ở các ao nuôi cá thâm canh thường khoảng 0,25 mg/l (Boyd, 1990). Herpher và Pruginin (1981) quan sát các ao nuôi cá ở Israel nhận thấy khi hàm lượng nitrate cao hơn 1,4 mg/l không ảnh hưởng đến năng suất cá.
Là hợp chất lân hòa tan trong nước dưới dạng muối hòa tan (PO4 3-
, HPO4
2-
, H2PO4), lân trong nước thường xác định dưới dạng PO4 3-
. Lân trong nước do sự khuyếch tán từ đất, từ sự phân hủy các mùn bã hữu cơ và do phân bón đưa vào ao nuôi. Sự biến động của PO4
3-
trong môi trường nước ao từ 0 - 1,0 mg/l và có thể cao hơn (Nguyễn Đức Hội, 2000). Theo Boyd (1990) hàm lượng lân hòa tan trong ao nuôi thủy sản thường cao hơn 0,02 mg/l và ít khi vượt quá 0,1 mg/l. Một trong những vấn đề trở ngại trong các ao nuôi tôm thâm canh là sự hiện diện các chất dinh dưỡng với nồng độ cao, đặc biệt là lân hòa tan, ammonia và nitrate, yếu tố gây nên hiện tượng hoa tảo, giảm chất lượng nước ao nuôi. Hàm lượng lân thích hợp cho nuôi tôm, cá được khuyến cáo là 0,5 mg/l (Nguyễn Đức Hội, 2000).
Theo Nguyễn Tác An (2010) khảo sát hàm lượng lân ở các vùng ao nuôi tôm tại Đồng bằng sông Cửu Long cho thấy mùa mưa hàm lượng lân hòa tan trung bình khoảng 0,04 mg/l. Theo Tạ Văn Phương (2006) hàm lượng lân hòa tan ở các ao nuôi tôm thâm canh vào mùa mưa là 0,08 mg/l và mùa nắng là 0,22 mg/l. Tăng độ kiềm, bón vôi để ổn định pH có thể là nguyên nhân làm giảm hàm lượng lân hòa tan trong nước. Phơi nắng nền đáy ao, cải tạo ao đầu vụ nuôi là những yếu tố giúp quá trình khoáng hóa xảy ra nhanh hơn, lân tích lũy trong đất từ vụ trước được khoáng hóa đưa đến hàm lượng lân hòa tan đầu vụ cao (Boyd, 1998).
2.5.3.7 Nhu cầu oxy hóa học
Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. COD của nước tăng cùng với sự tăng của các chất hữu cơ, theo Boyd (1998) và Smith et al., (2002) khuyến cáo nhu cầu oxy hóa học trong ao nuôi khoảng 20 mg/l. Theo Trương Quốc Phú (2004) COD thích hợp cho các ao nuôi ở ĐBSCL từ 15 - 30 mg/l, ngưỡng giới hạn từ 15 - 40 mg/l. Hàm lượng COD trong mùa mưa thường cao hơn trong mùa nắng vì hàm lượng chất hữu cơ trong mùa mưa cao hơn và tốc độ khoáng hóa chậm hơn trong mùa nắng (Sansanayuth et al., 1998; Latt, 2002; Tạ Văn Phương, 2006). Kết quả thí nghiệm của Briggs và Fungs-Smith (1994) hàm lượng COD trong nước nên thay đổi tùy theo mật độ tôm. Khi nuôi tôm ở mật độ 20 con/m2
, 30 con/m2 và 75 con/m2 thì hàm lượng COD lần lượt sẽ là 18 mg/l, 27 mg/l và 39 mg/l. Mật độ nuôi càng cao thì hàm lượng COD trong nước càng cao.
Tóm lại, các chỉ tiêu môi trường pH, độ mặn, độ kiềm, đạm hòa tan, lân hòa tan, COD, H2S,…là điều kiện quan trọng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật. Các loài sinh vật đều có giới hạn môi trường thích nghi. Do đó, khi thả nuôi các loại thủy sản cần nghiên cứu đánh giá chất lượng môi trường đất, nước; quản lý chặt chẽ môi trường nuôi để tạo điều kiện tối ưu cho tôm nuôi sinh trưởng và phát triển tốt.