Quản lý chất lượng nuôi trồng thủy sản-Chương 3 ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.12 MB, 31 trang )

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
CH
ƯƠ
NG 3

ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1 THÀNH PH
Ầ
N HÓA H
Ọ
C C
Ủ
A N
Ư
Ớ
C THIÊN NHIÊN

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.

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).

24
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
B
ả
ng 3
-
1. Thành ph
ầ
n các ph
ầ
n t
ử
hòa tan trong n
ư
ớ
c bi
ể
n và n
ư
ớ
c sông trên th

ế
gi
ớ
i

Ph
ầ
n t
ử

N
ư
ớ
c bi
ể
n

Nồng độ (mg/L)
X
ế
p h
ạ
ng

Y
ế
u t
ố

đ
a l
ư
ợ
ng

19.340
10.770
2.712
1.294
412
399
140
65
9
1

2

3

4

5

6

7

8

9

Chloride
Sodium
Sulfate
Magnesium
Calcium
Potassium
Bicarbonate
Bromide
Strontium

Boron
Silicon
Fluoride
Nitrogen
Phosphorus
(K )

-
(Cl )

+
(Na )

2-
(SO )

4

2+
(Mg )

2+
(Ca )

+
(HCO )

-

3
-
(Br )

+
(Sr )

(B)

(Si)

(F)

(N)

(P)

Y

ế
u t
ố
vi l
ư
ợ
ng mg/L

4,500

(5.000)
1.400
(250)
(35)
11
5
3
3
2
2
1
1

2

3

4
5
6

7

8
9

10

11

12

Molybdenum (Mo)
Zinc

Iron
Cooper
Manganese
Nickle
Aluminum
(Zn)

(Fe)
(Cu)
(Mn)
(Ni)
(Al)
N
ư
ớ
c sông

Nồng độ (mg/L)

8
6
11
4
15
2
58
-
-

10
13.100
100
230
20
1
20
670
7
7
0,3
(400)
X
ế
p h
ạ
ng

5
6
4
7
2
8
1
-
-

15
3
12
11
13
18
14
9
17
16
19
10
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 được
chú 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.
+

N
ồng độ ion H trong dung dịch biểu thị bằng trị số pH, pH = - lg[H ]. Khái niệm pH

+

đư
ợ
c phát tri
ể
n t
ừ
quá trình ion hóa c
ủ
a n
ư
ớ
c:

+
2 PH

2.1 Động thái của ion H trong môi trường nước

H O + H O = H O + OH hay
đơ
n gi
ả
n h
ơ
n là H O =H + OH

2 2 3 2

+
-

+ -
(2.1)

Hằng số cân bằng K
w
của quá trình phân ly trên phụ thuộc vào nhiệt độ của nước. Thí
d
ụ
, trong môi tr
ư
ờ
ng n
ư
ớ
c s
ạ
ch
ở
nhi
ệ
t
đ
ộ
25 C K = 10

w

[H ][OH ] = K = 10

w
+ - -14

(2.2)

o

-14

(B
ả
ng 3
-
2).

Từ phương trình (2.1) mỗi phân tử nước phân ly thành 1 ion H và 1 ion OH , nên
[H ]=[OH ]. Thế vào phương trình (2.2) ta được:
+ -
[H ][H ] = K = 10
w
+ + -14

 [H ] = 10 = 0,0000001 mole/L

+ -7

+ -

Để tránh sử dụng giá trị số quá nhỏ, các nhà hóa học đã chuyển đổi giá trị nồng độ
[H ] thành -lg[H ] = pH vào đầu những năm của thế kỷ 1900.
+
+
25
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
-7
pH = lg[10 ] = 7

B
ả
ng 3
-
2. H
ằ
ng s
ố
ion hóa c
ủ
a n
ư
ớ
c, K
w
theo Garrels và Christ (1965)

Nhi
ệt độ

0

10

20

30

40

K
w

0,1139 x 10
-14

-14

0,2920 x 10

-14

0,6809 x 10

-14

1,496 x 10

-14

2,919 x 10

Nhi
ệt độ

5

15

25

35

K
w

0,1846 x 10
-14

-14

0,4505 x 10

-14

1,008 x 10

-14

2,089 x 10

+
Mặc dù pH bằng 7 thường là điểm trung tính (điểm mà nồng độ [H ] bằng nồng độ

[OH ], nhưng không hoàn toàn đúng ngoại trừ trường hợp nhiệt độ là 25 C, khi đó

-

K =10 . Thí d
ụ
,
ở
nhi
ệ
t
đ
ộ
35 C thì
đ
i
ể
m trung tính là:

-14

[H ] = 2,1 x 10

-6,84
[H+] = 10

pH = 6,84

+ 2

o

-13,68
=10

w
-14

o

Thang đo pH thường là 0-14, nhưng giá trị pH có thể cao hơn 14 hoặc nhỏ hơn 0.
+

Dung d
ị
ch ch
ứ

a n
ồ
ng
đ
ộ
[H ] l
ớ
n h
ơ
n 1 mole/L thì pH nh
ỏ
h
ơ
n 0 ho
ặ
c dung d
ị
ch có

-14

nồng độ nhỏ hơn 10

+
mole/L thì giá tr
ị
pH l
ớ
n h
ơ

n 14. Th
í d
ụ
, dung d
ị
ch ch
ứ
a n
ồ
ng

+ -16 -16
thì pH =
-
lg[10 ] = 16.

Ion H có trong môi trường nước chủ yếu là sản phẩm của quá trình thủy phân các ion
Fe và Al trao đổi trong keo đất, quá trình oxy hóa các hợp chất của sắt và lưu
huỳnh (quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng - FeS
2
). Quá trình oxy hóa đất phèn tiềm
tàng thường làm pH giảm thấp (dưới 4,5).
3+

3+
2FeS + 7O + 2H O = 2FeSO + 4H + 2SO
2 2 2 4

4

+
2-

2FeSO
4
+ 1/2O
2
+ H
2
SO
4
= Fe
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O

FeS + 7Fe (SO ) + 8H O = 15FeSO + 18H + 8SO
2 2 4 3 2 4

Fe (SO ) + 6H O = 2Fe(OH) + 6H + 3SO

2 4 3 2 2

+
+

2

4

độ [H ]=10 thì pH = -lg[10] = -1; hay [H ] = 10

+

2-

4

pH của nước còn bị giảm do quá trình phân hủy hữu cơ, hô hấp của thủy sinh vật, hai
quá trình này giải phóng ra nhiều CO , CO phản ứng với nước trạo ra H và
+
2 2
bicarbonate làm giảm pH của nước. Các phương trình phản ứng như sau:

C
6
H
12
O
6
+ O
2
 CO

2
+ H
2
O + Q

CO
2
+ H
2
O = H
2
CO
3

H CO = H + HCO
2 3 +

-

3

26
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
Ng
ư

ợ
c l
ạ
i, quá trình quang h
ợ
p c
ủ
a th
ự
c v
ậ
t h
ấ
p thu CO
2
làm pH
t
ă
ng d
ầ
n, khi CO
2
t
ự

do hòa tan trong nước bị hấp thụ hoàn toàn thì pH tăng lên 8,34. Do thực vật quang

hợp hấp thụ CO
2

nhanh hơn lượng CO
2
tạo ra từ quá trình hô hấp của thủy sinh vật
nên thực vật phải lấy CO từ sự chuyển hóa HCO và sinh ra nhiều carbonate làm
-

2
tăng pH của nước lên trên 8,34.

2HCO

-

3


CO
2
+ CO
3

2-

3

+ H
2
O

Do quá trình quang hợp diễn ra theo chu kỳ ngày đêm nên dẫn đến sự biến động pH

theo ngày đêm. Ban ngày có ánh sáng, thực vật quang hợp làm pH của nước tăng dần,
pH đạt đến mức cao nhất vào lúc 14:00-16:00 giờ vì lúc này cường độ ánh sáng cao
nhất. Ban đêm chỉ có quá trình hô hấp xảy ra làm tăng hàm lượng CO
2
làm pH giảm,
pH giảm đến mức thấp nhất vào lúc binh minh (6:00 giờ). Biên độ biến động pH theo
ngày đêm phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của môi trường nườc vì dinh dưỡng
quyết định đến mật độ của thực vật.

pH

Giàu dinh dưỡng

Nghèo dinh dưỡng

6:00

14:00 6:00

t
Hình 3
-
1. Bi
ế
n
đ
ộ
ng pH theo ngày
đ

êm

N
ước thiên nhiên trong các thủy vực, pH của môi trường được tự điều chỉnh nhờ hệ

đệm carbonic-bicarbonate (xem mục 3.1)

+

2.2 Ý nghĩa sinh thái học của ion H trong môi trường nước

pH là một trong những nhân tố môi trường có ảnh hưởng rất lớn trực tiếp và gián tiếp

đối với đời sống thủy sinh vật như: sinh trưởng, tỉ lệ sống, sinh sản và dinh dưỡng. pH

thích hợp cho thủy sinh vật là 6,5-9. 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 quá thấp là 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. Do đó, pH là

nhân tố quyết định giới hạn phân bố của các loài thủy sinh vật.

pH có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của phôi, quá trình dinh dưỡng, sinh trưởng

và sinh sản của cá. Cá sống trong môi trường có pH thấp sẽ chậm phát dục, nếu pH

quá thấp sẽ không đẻ hay đẻ rất ít.

27
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Không sinh sản
Chết Sinh trưởng chậm
Sinh trưởng tốt
Không sinh sản

Sinh trưởng
chậm
Chết
4
5
6 7
8
9 10

11

pH

Hình 3-2. Ảnh hưởng của pH đến đời sống của cá

2.3 Biện pháp quản lý pH

2.3.1 Biện pháp khắc phục tránh pH thấp

Trong ao nuôi thủy sản pH thường giảm mạnh (dưới 4,5) gây chết cá thường là do

nguyên nhên oxy hóa của đất phèn, do đó để quản lý pH thấp trong vùng chịu ảnh

hưởng của đất phèn cần chú ý một số vấn đề sau:

- Ở vùng đất phèn không phơi đáy ao nứt nẻ

- Tránh trường hợp đất phèn tiếp xúc với không khí (đất đào ao bị phơi khô)

- Trước những cơn mưa đầu mùa cần bón vôi xung quanh bờ ao (đối với ao mới

đào)

- Ao mới đào nên trao đổi nước nhiều, bón vôi (CaCO
3
, hay Dolomite) và bón

phân
- Thay nước, cấp nước mới khi pH giảm thấp
Trong tr
ư
ờ
ng h
ợ
p pH gi
ả

m do CO
2
sinh ra t
ừ
quá trình hô h
ấ
p c
ủ
a th
ủ
y sinh v
ậ
t hay

phân hủy hữu cơ thường không gây chết cá nhưng pH thấp (dưới 6,5) cũng không có
lợi cho cá. Cần hạn chế sự tích lũy vật chất hữu cơ từ phân bón và thức ăn thừa trong
ao, nếu mật độ nuôi cao cần áp dụng biện pháp sục khí để làm giảm CO
2
và làm tăng
hàm lượng oxy hòa tan.

2.3.2 Biện pháp khắc phục khi pH cao
Để hạn chế pH tăng cao trong ao nuôi thủy sản cần áp dụng một số biện pháp tránh
tích lũy dinh dưỡng trong ao để hạn chế sự phát triển quá mức của thực vật.
- Cải tạo ao tốt ở đầu vụ nuôi
- Không cho thức ăn quá thừa và bón phân quá liều
- Áp dụng các biện pháp khống chế sự phát triển của thực vật.
Khi độ pH của nước tăng cao trên 9 có thể áp dụng biện pháp hóa học là dùng phèn

nhôm Al

2
(SO
4
)
3
.14H
2
O để hạ pH xuống 8,34.

A 2l ( SO 4 3) . 14H 2O + H 2O 2Al(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 + 14H 2O

28

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
A 2l ( SO 4 3) . 14H 2O



6H+
594,

x
1 4 mg

=

6CaCO3
600, 4
8 mg
1 mg/L
x=0,

9 9 mg/L

Nh
ư vậy, dùng khoảng 1 mg phèn có thể loại bỏ 1 mg độ kiềm carbonate. Ngoài phèn

nhôm, thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O) cũng được dùng để điều hòa pH vì Ca kết tủa
carbonate.

3 CACBON DIOXIDE (CO
2
)

3.1 Động thái của CO
2
trong môi trường nước

CO
2
là nguồn carbon ban đầu cho các quá trình sinh học trong thủy vực. CO
2

hòa tan
trong nước được cung cấp từ một số quá trình sau:

- Khuếch tán từ không khí theo quy luật Henry. Thí dụ, độ hòa tan của CO
2
ở áp
o

suất không khí là 1 atm (760 mm Hg) và 30 C trong nước tinh khiết là C
s
=665
mL/L x 0,03% = 0,2 mL/L CO
2
(hoặc 0,4 mg/L). Độ hòa tan của CO
2
có thể
được xác định theo bảng sau:

Bảng 3-3. Độ hòa tan của CO
2
(mg/L) trong nước có nhiệt độ và nồng độ muối khác
nhau từ không khí ẩm ở áp suất 1 atm.
Nhi
ệt độ
o

( C)
0
5
10

15
20
25
30
35
40
N
ồ
ng
đ
ộ
mu
ố
i (
‰
)

15
1,00

0,83

0,69

0,59

0,50

0,43

0,38

0,33

0,29

20
0,98

0,81

0,68

0,57

0,49

0,42

0,37

0,33

0,29

25
0,95

0,79

0,66

0,56

0,48

0,41

0,35

0,31

0,28

0
1,09

0,89

0,75

0,63

0,54

0,46

0,40

0,35

0,31

5
1,06

0,87

0,73

0,62

0,53

0,45

0,39

0,35

0,30

10
1,03

0,85

0,71

0,60

0,51

0,44

0,39

0,34

0,30

30
0,93

0,77

0,64

0,54

0,47

0,41

0,35

0,31

0,28

35
0,90

0,75

0,63

0,53

0,46

0,40

0,35

0,31

0,27

40
0,88

0,73

0,61

0,52

0,45

0,39

0,34

0,30

0,27

-
Sản phẩm hô hấp của thủy sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng vtheo phản ứng:

C
6
H
12
O
6
+ O
2
 CO
2
+ H
2
O

-
Sự hòa tan của đá nền đáy (đá vôi, đá vôi đen )

H CO + CaCO


Ca(HCO )

Ca + 2HCO
-

CaMg(CO ) + 2CO + 2H O

Ca + Mg
2+
+ 4HCO
- Quá trình chuyển hóa từ HCO , quá trình này chỉ xảy ra khi có sự quang hợp

của thực vật phù du, lúc đó thực vật hấp thu mạnh CO
2
.

2+

2 3
3
3
3
2+

3 2 2 2
3
-

-

3

2HCO
3


CO
2
+ CO
3

-

2-

+ H
2
O

29
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Hàm l
ư
ợ
ng CO
2

hòa tan trong n
ư
ớ
c thiên nhiên
ở
các th
ủ
y v
ự
c th
ư
ờ
ng gia t
ă
ng vào

ban đêm và giảm thấp vào ban ngày, nghĩa là nó niến thiên hoàn toàn ngược lại với
oxy hòa tan.

Khi hòa tan trong nước, một phần nhỏ CO
2
sẽ liên kết với nước hình thành H
2
CO
3
,
phần lớn bị phân ly thành ion HCO và CO
3
hình thành một hệ thống cân bằng

động: CO
2
trong không khí, CO
2
trong nước, H
2
CO
3
, Ca(HCO
3
)
2
, CaCO
3
hòa tan
trong nước và CaCO
3
kết tủa. Tỷ lệ của các thành phần trên trong muối phụ thuộc vào

nhiệt độ và pH của nước. Sự phân ly của H
2
CO
3
và hằng số cân bằng (K
1
) được trình
bày như sau:

CO
2

+ H
2
O


H
2
CO
3

3

-

2-

H CO H + HCO
2 3 + 3

-

K
1

-6,35

= 10

H
2

CO
3
là một chất phân ly mạnh nên chúng luôn tồn tại trong nước với tỉ lệ dưới 1%,

đo đó hàm lượng của H
2
CO
3
và CO
2
được gộp chung gọi là tổng CO
2
(Total CO
2
):
CO + H O

 H + HCO
2 2
+
-
3

(3.1)

Nh
ư
v
ậ
y, có

th
ể
trình bày ph
ươ
ng trình cân b
ằ
ng
đ
ộ
ng c
ủ
a ph
ả
n
ứ
ng (3.1) nh
ư
sau:

[
H
][
HCO
3
]

[Tông CO ]
2






 K
1
10 

6,35

(3.2)

N
ước sạch bão hòa CO ở 25 C và áp suất khí quyển (760 mm Hg) có hàm lượng tổng
CO
2
là 0,46 mg/L (Bảng 3-3) và theo lý thuyết nếu tính toán dựa trên phương trình
cân bằng (3.2) thì độ pH của nước là 5,68. Ở hàm lượng tổng CO
2
cao hơn thì pH sẽ
thấp hơn. Thí dụ, hàm lượng tổng CO
2
là 30 mg/L thì độ pH khoảng 4,8. CO
2
hòa tan
trong nước không thể làm giảm pH xuống dưới 4,5.

Độ hòa tan của CO
2
trình bày ở Bảng 3-3 chỉ áp dụng cho điều kiện nước sạch. Trong
nước có chứa hàm lượng bicarbonate (HCO ) cao hơn thì hàm lượng CO ở trạng thái

cân bằng sẽ cao hơn nhiều. Thí dụ, ở pH bằng 7 và hàm lượng bicarbonate là 61 mg/L
thì hàm lượng tổng CO
2
ở trạng thái cân bằng được tính như sau:
2

-

3

2

[
H
][
HCO
3
] (10 )(10 )

[
Tông CO
2
]

10

Tông


(10

(10


6,35




)

)







7


3


10


6,35


o


10

(
Tông CO
2
)

 3, 65


9 8,m g /
L

Bicarbonate được hình thành từ sự phân ly của acid carbonic có thể tiếp tục bị phân ly
với hàng số cân bằng (K
2
) theo phương trình:
HCO

 H + CO
3

-

+
2-

3

K
2

-10,33
= 10

(3.3)

Phương trình cân bằng động của phản ứng (3.3) như sau:
30

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
[
H
][
CO
3
]


[HCO ]
3



2




K
2

10


10,33

Bởi vì K rất nhỏ nên hàm lượng CO
2

2-

3

không
đ
áng k
ể
ngay c
ả
trong n
ư

ớ
c s
ạ
ch v
ớ
i

hàm lượng CO cao. Tuy nhiên, nếu pH tăng thì hàm lượng CO
2

để duy trì hằng số cân bằng K
1
và K
2
.
Hàm lượng của tổng CO và CO
2

2-

3

2-

3

và t
ổ
ng CO
2

gi
ả
m

rất thấp khi [CO
3
] = [Tổng CO
2
] (xem hình 3-3).
2-

Giá trị pH lúc đó bằng 8,34 và được tính như sau:
[H ][HCO
3
] [H ][CO
3
])
x

[
Tông CO
]
2

 2 2

[H ] [CO
3

]

[Tông CO
2
]



[
HCO
3
]








2




K
1
x K
2


10


6,35

10


10,33


10


16,68

[CO ] = [Tổng CO ] [H ] = 10
3

2

2-

+ 2

-10,68 +

[H ] = 10

-8,34

 pH = 8,34

Hình 3-3. Ảnh hưởng của pH lên tỉ lệ của các dạng Tổng CO , HCO , CO .
2 3 3

Khi pH cao h
ơ
n 8,34 thì trong n
ư
ớ
c không t
ồ
n t
ạ
i CO
2
t
ự
do và khi pH th
ấ
p h
ơ
n 8,34

thì không tồn tại
CO
3
2-

trong n
ư
ớ
c.

Nh
ư
v
ậ
y, s
ự
t
ồ
n t
ạ
i c
ủ
a các d
ạ
ng CO ,
HCO , CO

2 3
-

2-

-

2-

3

có liên quan
đ
ế
n
đ
ộ
ki
ề
m và pH

c
ủ
a n
ư
ớ
c. Trong n
ư
ớ
c các ion HCO , CO , NH , OH , PO , SIO

3 3 4 4

-

2-

+
-

3-

2-

3

đ
ề
u có tính

baz
ơ
gây nên
đ
ộ
ki
ề
m c
ủ
a
n
ư
ớ
c. Tuy nhiên, n
ư
ớ
c dùng trong nuôi tr

ồ
ng th
ủ
y s
ả
n thì

HCO , CO

3

-

2-

3
t
ạ
o nên
đ
ộ
ki
ề
m c
ủ
a n
ư
ớ
c là chính. Có th
ể

phân bi
ệ
t làm 2 lo
ạ
i
đ
ộ
ki
ề
m:

31
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
- Độ kiềm tổng cộng: tổng hàm lượng bazơ chuẩn độ trong nước thể hiện bằng
đơn vị mg CaCO
3
/L pH>4,5
- Độ kiềm phenoltalein hay độ kiềm carbonate, pH>8,34
N
ước thiên nhiên thường có độ kiềm biến động trong khoảng 5-500 mg/L. Theo Boyd
& Walley (1975) (trích dẫn bởi Boyd, 1990), ao có độ kiềm thấp thường ở vùng đất
cát, trong khi ao có độ kiềm cao thường ở vùng đất thịt và sét, nơi có chứa nhiều

CaCO
3
. Hàm lượng kiềm lớn hơn 20 mg CaCO
3

/L là thích hợp cho ao nuôi giúp ổn
định pH và tăng lượng khoáng.

CO và HCO tồn tại trong nước sẽ giúp ổn định pH, CO -HCO được gọi là hệ đệm
của nước. Khả năng đệm của nước dùng để chỉ khả năng chống lại sự thay đổi pH khi
môi trường tăng tính acid hay bazơ nhờ khả năng trung hòa acid của HCO và khả
năng trung hòa bazơ của CO
2
.
-

-

2

3

2

3

-

3

H

+
+ HCO



H O + CO
3 2

-

2

OH + CO


HCO
2

CO

2-

3

-

-

3

+ CO
2
+ H
2

O


2HCO
3

-

N
ếu ion H tăng (pH giảm) thì HCO sẽ phản ứng với H+ tạo ra CO , hằng số cân

bằng K
1
được duy trì và pH ít thay đổi. Ngược lại, khi ion bazơ tăng, CO
2
sẽ phản ứng
+

nước sinh ra H để trung hòa bazơ ngăn cản quá trình tăng pH.

3.2 Ý nghĩa sinh thái học của CO
2
trong môi trường nước

CO
2
đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của vùng nước, CO
2
là một bộ phận cơ
bản tham gia vào việc tạo thành chất hữu cơ trong quá trình quang hợp. CO

2
gắn liền
với vòng tuần hoàn của các chất trong thủy vực, trong đó có việc tạo thành và phân
hủy các hợp chất hữu cơ trao đổi Ca, Mg và các muối bicacbonate, cacbonate trong
nước. Vì vậy, nếu hàm lượng CO
2
hòa tan trong nước thấp sẽ hạn chế năng suất sinh
học sơ cấp.

Tuy nhiên, CO
2
tồn tại dưới dạng tự do ở nồng độ cao cũng không có lợi cho đời sống
của thủy sinh vật. Nếu áp suất của CO
2
trong nước lớn hơn áp suất của CO
2
trong máu
cá sẽ làm cản trở quá trình bài tiết CO
2
từ máu cá ra môi trường ngoài, đưa đến sự tích
tụ CO
2
trong máu cá dẫn đến những sự thay đổi mạnh mẽ các phản ứng sinh lý của cơ
thể cá (Hình 3-4)
- Làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu.
- Làm tăng ngưỡng oxy của cá.
- Làm tăng độ acid của máu (pH giảm sẽ ảnh hưởng đến các trạng thái tồn tại
của protid trong máu ).
3

2

+
-

32
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
Hình 3-4. Ảnh hưởng của hàm lượng CO
2
lên độ bão hòa oxy của hemoglobin
Theo Hart (1944), Haskel & Davies (1958) thì hầu hết loài cá có thể tồn tại trong

nước có hàm lượng CO
2
tự do khoảng 60 mg/L. Theo Ellis (1937) thì quần thể cá phát

triển tốt khi môi trường nước chứa đựng hàm lượng CO
2
tự do nhỏ hơn hoặc bằng

5ppm. Trong ao nuôi thủy sản hàm lượng CO
2
biến động từ 0 (giữa trưa) đến 5 hay 10

mg/L (ban đêm) là không ành hưởng xấu đến sức khỏe của cá (trích dẫn bởi Boyd,

1990).

3.3 Biện pháp tránh tích lũy CO
2
gây độc hại trong cá ao nuôi cá

Hàm lượng khí CO
2
vượt quá mức (>10 mg/L) và hàm lượng oxy hòa tan thấp trong

nước có thể gây hại cho cá do CO
2
làm cản trở sự hấp thụ O
2
của cá. Nguyên nhân

dẫn đến CO
2
cao là do hoạt động dị dưỡng lớn hơn hoạt động tự dưỡng, nước ao tích

lũy nhiều vật chất hữu cơ hay tảo tàn Để tránh hiện tượng tích lũy CO
2
gây độc cho

cá, khi nuôi cá cần chú ý những điểm sau đây:

- Sau mỗi chu kỳ cần vét đáy ao, để lại lớp bùn đáy không quá 20 cm và phơi

đáy ao từ 2-3 ngày để các hợp chất hữu cơ trong đáy ao bị phân hủy hoàn toàn.

- Trong quá trình nuôi, không được cho nhiều cỏ rác, mùn bã hữu cơ vào ao,

nhất là bón phân hữu cơ cần chú ý liều lượng thích hợp.

- Khi nuôi cá với mật độ cao cần phải sục khí để làm tăng sự khuếch tán của

CO
2
ra không khí và tăng hàm lượng oxy hòa tan.

Khi CO
2
trong nước quá cao có thể áp dụng các biện pháp làm giảm CO
2
như sau:

-
Dùng Ca(OH)
2

2CO
2
+ Ca(OH)
2
 Ca(HCO
3
)

2

Để làm giảm 88 mg CO
2
cần gùng 74,08 mg Ca(OH)
2

Vậy muốn làm giảm 1 mg CO
2
cần dùng 0,84 mg Ca(OH)
2

Chú ý: dùng Ca(OH)
2
quá nhiều (thừa) có thể làm tăng pH nhanh chóng đến mức

nguy hiểm, hàm lượng NH
3
cũng sẽ tăng khi pH tăng.

33
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
-
Dùng Na
2
CO
3

2CO
2
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O NaHCO
3

Để làm giảm 44 mg CO
2
cần gùng 105,98 mg Na
2
CO
3

Vậy muốn làm giảm 1 mg CO
2
cần dùng 2,4 mg Na
2
CO
3

Dùng Na
2
CO

3
thì an toàn hơn Ca(OH)
2
, nhưng tốn kém hơn

4 OXYGEN (O
2
)

4.1 Động thái của oxy hòa tan trong môi trường nước
Oxy hòa tan trong nước chủ yếu là do khuếch tán từ không khí vào, đặc biệt là các
thủy vực nước chảy. Sự hòa tan của oxy cũng tuân theo quy luật Henry và có thể được
tính theo công thức sau đây:
Trong
đ
ó:

C
s

C
s

K
s

P
= K

s
x P

= sự hoà tan của khí,

= hiệu suất hoà tan

= áp su
ấ
t riêng ph
ầ
n c
ủ
a khí

Thí d
ụ
,
ở
30
o
C và 1 atm (760 mm Hg) hàm l
ư
ợ
ng oxy hòa tan = 26,1 mL/L x 0,209 =

5,5 mL/L hoặc = 5,5 mL/L x 1,4 = 7,7 mg/L (32.000mg/22.400 mL = 1,4). Phần trăm
bão hòa của oxy trong nước phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và nồng độ muối nhất
định (Bảng 3-4). 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.

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 3-5.

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% (Hình 3-6)
34
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
Bảng 3-4. Độ hòa tan của oxy (mg/L) dưới tác dụng của nhiệt độ, độ mặn 0-40‰
(không khí ẩm, khí áp = 760 mm Hg). Theo Colt (1984). Trích dẫn bởi
Boyd (1990)
Nhi
ệ
t
đ
ộ

(°C)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Đ
ộ
m
ặ
n, ph
ầ
n ngàn (ppt)

15

13,180
12,825
12,487
12,163
11,853
11,557
11,274
11,002
10,742

10,492
10,252
10,022
9,801
9,589
9,384
9,188
8,998
8,816
8,640
8,471
8,307
8,149
7,997
7,849
7,707
7,569
7,436
7,307
7,182
7,060
6,943
6,829
6,718
6,611
6,506
6,405
6,306
6,210
6,117

6,025
5,937
20

12,737
12,398
12,073
11,763
11,467
11,183
10,911
10,651
10,401
10,162
9,932
9,711
9,499
9,295
9,099
8,911
8,729
8,554
8,385
8,222
8,065
7,914
7,767
7,626
7,489
7,357

7,229
7,105
6,984
6,868
6,755
6,645
6,539
6,435
6,335
6,237
6,142
6,050
5,960
5,872
5,787
25

12,309
11,984
11,674
11,376
11,092
10,820
10,560
10,311
10,071
9,842
9,621
9,410
9,207

9,011
8,823
8,642
8,468
8,300
8,138
7,982
7,831
7,685
7,545
7,409
7,277
7,150
7,027
6,908
6,792
6,680
6,572
6,466
6,364
6,265
6,168
6,074
5,983
5,894
5,807
5,723
5,641
0

5

14,602 14,112

14,198 13,725
13,813 13,356
13,445 13,004
13,094 12,667
12,757 12,344
12,436 12,036
12,127 11,740
11,832 11,457
11,549 11,185
11,277 10,925
11,016 10,674
10,766 10,434
10,525 10,203
10,294

10,072
9,858
9,651
9,453
9,261
9,077
8,898
8,726
8,560
8,400
8,244

8,094
7,949
7,808
7,671
7,539
7,411
7,287
7,166
7,049
6,935
6,824
6,716
6,612
6,509
6,410
9,981

9,768
9,562
9,364
9,174
8,990
8,812
8,641
8,476
8,316
8,162
8,013
7,868
7,729

7,593
7,462
7,335
7,212
7,092
6,976
6,863
6,753
6,647
6,543
6,442
6,344
6,248
10

13,638
13,268
12,914
12,576
12,253
11,944
11,648
11,365
11,093
10,833
10,583
10,343
10,113
9,891
9,678

9,473
9,276
9,086
8,903
8,726
8,556
8,392
8,233
8,080
7,931
7,788
7,649
7,515
7,385
7,259
7,136
7,018
6,903
6,791
6,682
6,577
6,474
6,374
6,277
6,183
6,091
30

11,896
11,585

11,287
11,003
10,730
10,470
10,220
9,981
9,752
9,532
9,321
9,118
8,923
8,735
8,555
8,381
8,214
8,053
7,898
7,798
7,603
7,463
7,328
7,198
7,072
6,950
6,831
6,717
6,606
6,498
6,394
6,293

6,194
6,099
6,006
5,915
5,828
5,742
5,659
5,577
5,498
35

11,497
11,198
10,913
10,641
10,380
10,131
9,892
9,662
9,414
9,232
9,029
8,835
8,648
8,468
8,295
8,129
7,968
7,814
7,664

7,521
7,382
7,248
7,118
6,993
6,872
6,754
6,641
6,531
6,424
6,321
6,221
6,123
6,029
5,937
5,848
5,761
5,676
5,594
5,514
5,436
5,360
40

11,111
10,815
10,552
10,291
10,042
9,802

9,573
9,354
9,143
8,941
8,747
8,561
8,381
8,209
8,043
7,883
7,730
7,581
7,438
7,300
7,167
7,038
6,914
6,794
6,677
6,565
6,456
6,350
6,248
6,148
6,052
5,959
5,868
5,779
5,694
5,610

5,529
5,450
5,373
5,297
5,224
35
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Hình 3-5. Nguồn cung cấp và tiêu thụ oxy trong thủy vực.
Hình 3-6. Sự gia tăng (quang hợp) và giảm hàm lượng oxy hòa tan (hô hấp) trong ao cá
giàu dinh dưỡng.

36

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
Trong các ao 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. Trong
ao nuôi nghèo dinh dưỡng, thực vật kém phát triển nên biên độ dao động của oxy nhỏ.
Trong ao giàu dinh dưỡng thực vật phát triển mạnh, vào ban ngày chúng quang hợp
làm hàm lượng oxy hòa tan tăng cao vượt quá mức bão hòa và đạt mức cao nhất vào
khoảng 14:00-16:00 giờ. Ngược lại, ban đêm quá trình hô hấp của thủy sinh vật tiêu
thụ nhiều oxy làm hàm lượng oxy hòa tan giảm dần và đạt mức thấp nhất vào sáng
sớm. Những ao quá giàu dinh dưỡng, hàm lượng oxy hòa tan vào sáng sớm có thể
giảm đếm mức 0 mg/L và đạt đến mức quá bão hòa 200% vào giữa trưa (Hình 3-7).

Hình 3-7. Những thay đổi ngày đêm về hàm lượng oxy hoà tan (mg/L) trong ao nghèo
dinh dưỡng (đường chấm), ao giàu dinh dưỡng (đường gạch) và quá giàu
dinh dưỡng (đường liền).
Trong một ao nuôi thủy sản 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 hòa tan

theo ngày đêm cũng tăng dần. Đầu vụ nuôi, hàm lượng dinh dưỡng và mật độ thực vật

phù du thấp nên hàm lượng oxy hòa tan thường thấp hơn mức bão hòa và ít biến

động. Càng về cuối vụ nuôi, thực vật phù du phát triển làm hàm lượng oxy hòa tan

biến động mạnh, khi thực vật phù du phát triển quá mức thì hàm lượng oxy hòa tan

lúc thấp nhất (sáng sớm) sẽ thấp hơn nhu cầu của cá, cần phải có biện pháp khắc phục

(Hình 3-8).

37
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Hình 3
-
8. M
ố
i quan h
ệ

gi
ữ
a s
ự
phát tri
ể
n c
ủ
a th
ự
c v
ậ
t n
ổ
i và hàm l
ư
ợ
ng oxy hoà tan

trong chu kỳ nuôi thịt tôm càng xanh (Theo C.W. Lin & Yang Yi, 2001)
4.2 Ý nghĩa sinh thái học của oxy hòa tan trong môi trường nước

Oxy là chất khí quan trọng nhất trong số các chất khí hòa tan trong môi trường nước.

Nó r
ất cần đối với đời sống sinh vật đặc biệt đối với thủy sinh vật, vì hệ số khuếch tán

của oxy trong nước nhỏ hơn rất nhiều so với trong không khí. Theo Krogh (1919)

(trích dẫn bởi

Boyd, 1990)
thì hệ số khuếch tán của oxy trong không khí là 11 còn

-6.

trong nước chỉ là 34.10 Do đó, dễ đưa đến hiện tượng thiếu oxy cục bộ trong thủy

vực. Hơn nữa, trong thủy quyển oxy hòa tan chỉ chiếm 3,4% thể tích, còn trong khí

quyển nó chiếm tới 20,98% thể tích.

Hình 3
-
9:
Ả
nh h
ư
ở
ng c
ủ
a hàm l
ư
ợ
ng oxy hòa tan lên s
ứ
c kh
ỏ
e cá. Theo Swingle (1969),

trích dẫn bởi Boyd (1990)

38

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
Theo Swingle (1969) thì nồng độ oxy hòa tan trong nước lý tưởng cho tôm, cá là trên
5 ppm. Tuy nhiên, nếu hàm lượng oxy hòa tan vượt quá mức độ bão hòa cá sẽ bị bệnh
bọt khí trong máu, làm tắt nghẽn các mạch máu dẫn đến não và tim đưa đến sự xuất
huyết ở các vây, hậu môn.

4.3 Biện pháp tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi cá
Để tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi cá, khi nuôi ta cần chú
ý các
điểm sau:
- Ao nuôi cần thoáng khí, nếu cần thả lục bình, rau muống hay bèo để làm nơi
trú ẩn cho cá khi nhiệt độ nước quá cao thì nên gom chúng lại ở một góc ao và
không được thả quá 1/3 diện tích mặt ao.
- Không cho ăn thức ăn quá dư thừa hoặc bón phân quá liều lượng, vì như vậy sẽ
dễ dàng đưa đến hiện tượng thực vật phù du nở hoa làm nồng độ oxy hòa tan
giảm thấp vào ban đêm (có khi hết hẳn), có thể cả trong ban ngày khi thực vật
phù du chết đi quá trình phân hủy của chúng tiêu hao nhiều oxy của môi trường
và phóng thích nhiều CO
2
, tích lũy nhiều NH
3
, H
2

S không có lợi cho đời
sống thủy sinh vật trong ao.
- Thay nước với nguồn nước có chất lượng tốt.
- Khi thấy có hiện tượng xấu như cá nổi đầu hàng loạt và hoạt động yếu (không
phản ứng với tiếng động) thì phải tiến hành sục khí hay cấp nước mới.
- Sử dụng chất oxy hóa như KMnO
4
(2-6 mg/L), nhưng hiệu quả không cao bởi
vì phải dùng 6,58 mg/L để tạo ra 1 mg O
2
/L. Hàm lượng KMnO
4
quá mức sẽ
gây độc cho cá.

KMnO có tác dụng oxy hóa làm giảm các chất độc như H S, Fe , thuốc trừ
4KMnO
4
+ 2H
2
O


4KOH + 4 MnO
2
+ 3O
2

4

sâu, kim loại nặng

- Sử dụng H
2
O
2

2H
2
O
2


2H
2
O + O
2

2+

2

đ
áy ao v
ớ
i li
ề
u l
ư

ợ
ng 25
-
100 g/m , CaO
2
phân h
ủ
y d
ầ
n và gi
ả
i phóng O
2
. V
ớ
i

liều lượng 2,7 kg CaO
2
sẽ sinh ra 1 kg O
2
.

5 HYDROGEN SULFIDE (H
2
S)

5.1 Động thái của khí H
2
S trong môi trường nước

Khí H
2
S tích tụ dưới nền đáy các thủy vực chủ yếu là do quá trình (i) phân hủy các
hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh hay (ii) quá trình phản sulfate hóa với sự tham gia
của các vi khuẩn yếm khí. Trường hợp thứ nhất thường hay gặp ở hầu hết các thủy
vực, trường hợp thứ hai thường gặp ở thủy vực nước lợ, mặn như biển và đại dương,
Theo lý thuyết, 0,05 mL (1 giọt) H
2
O
2
6% cho vào 1 lít nước sẽ sản sinh ra 1,5
mg O
2
.
- Sử dụng CaO
2
dạng hạt

CaO
2
+ H
2
O Ca(OH)
2
+ O
2

Theo Chamberlian (1988) (trích dẫn bởi Boyd, 1990), bón CaO
2
(60%) vào

2

39
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
n
ơ
i có nhi
ề
u ion SO

2-

4

trong n
ư
ớ
c. H
2
S
đư
ợ
c hình thành trong
đ
i
ề
u ki

ệ
n nhi
ệ
t
đ
ộ
cao

và trong thủy vực có nhiều hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh. H
2
S có mùi đặc trưng đó
là mùi trứng thối.

Quá trình ph
ả
n sulfate hóa x
ả
y ra theo ph
ả
n
ứ
ng sau:

SO

2-

4

+ H



S + 4H
2
O
+ 2-

Sản phảm của quá trình phản sulfate hóa sẽ chuyển hóa tạo thành HS và H S theo các
phản ứng sau:

H S H + HS

HS H + S

H
ằ
ng s
ố
cân b
ằ
ng c
ủ
a các ph
ả
n
ứ
ng trên là:

2

-

2

-

+

+

2-

[
H
][
HS
]
[H S]
2


2



[
H
][

S
]



[
HS
]



 K
1
10 

7,01

(5.1)

-


K
2

10


13,89


(5.2)

pH có liên quan đến sự tồn tại của các dạng sulfide (H S, HS , S ), dạng tự do (H S)
thì rất độc đối với cá nhưng phân ly thành các ion (HS , S ) thì chúng không độc, do
đó tỉ lệ giữa dạng ion và dạng tự do được chú ý trong nuôi trồng thủy sản. Chúng ta
có thể tính được tỉ lệ của dạng tự do ở bất kỳ giá trị pH dựa vào phương trình (5.1).
Thí dụ, tỉ lệ HS :H S ở pH = 5 ([H ]=10 ) được tính như sau:
2

2

-

2-

-

+ -5

[
HS
] 10


[
H
2
S
]





10


10


2,01


0,0098 mole / L

-

2-

[
H
]

2

 7,01



10


7, 01


5 
Nh
ư
v
ậ
y,
ở
pH=5 c
ứ
1 mole H S thì t
ồ
n t
ạ
i 0,0098 mole HS và t
ỉ
l
ệ
c
ủ
a H S trên t
ổ
ng

2

sulfide là 99,03%.

H S/Tổng sulfide (%) =

2

2

-

1
1 ,0098

100

99,03%
Khi pH t
ă
ng, t
ỉ
l
ệ
H
2
S/T
ổ
ng sulfide gi
ả
m, thí d

ụ
khi pH b
ằ
ng 6 thì t
ỉ
l
ệ
này b
ằ
ng 91,1

và ở pH bằng 7 thì tỉ lệ này là 50,6%. Tỉ lệ của H
2
S/Tổng sulfide còn bị ảnh hưởng
bởi nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì tỉ lệ này giảm. Chúng ta có thể tính được hàm lượng
H
2
S ở điều kiện nhiệt độ và pH xác định dựa vào bảng số sau:
40

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
B
ả
ng 3.5. T
ỉ
l

ệ
ph
ầ
n tr
ă
m c
ủ
a H
2
S/T
ổ
ng sulfide theo pH và nhi
ệ
t
đ
ộ

o

Nhiệt độ nước ( C)
16
99,3

97,7

93,2

81,2

57,7

30,1

12,0

4,1
1,3
18
99,2

97,6

92,8

80,2

56,2

28,9

11,4

3,9
1,3
20
99,2

97,4

92,3

79,2

54,6

27,5

10,7

3,7
1,2
pH

5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
22
99,1

97,3

92,0

78,1

53,0

26,3

10,1

3,4
1,1
24
99,1

97,1

91,4

77,0

51,4

25,0

9,6
3,2
1,0
26
99,0

96,9

90,8

75,7

49,7

23,8

9,0
3,0
1,0
28
98,9

96,7

90,3

74,6

48,2

22,7

8,5
2,9
0,9
30

98,9

96,5

89,7

73,4

46,6

21,6

8,0
2,7
0,9
32
98,9

96,3

89,1

72,1

45,0

20,6

7,5
2,5

0,8
Hàm lượng H
2
S (mg/L) = Tổng sulfide x tỉ lệ % của H
2
S (giá trị tra trong bảng trên)
5.2 Ý nghĩa sinh thái học của khí H
2
S

H
2
S là m
ộ
t ch
ấ
t khí c
ự
c
đ
ộ
c
đ
ố
i v
ớ
i th
ủ
y sinh v

ậ
t, tác d
ụ
ng
đ
ộ
c c
ủ
a nó là liên k
ế
t v
ớ
i

sắt trong thành phần của hemoglobine, không có sắt thì hemoglobine không có khả
năng vận chuyển oxy cung cấp cho các tế bào, thủy sinh vật sẽ chết vì thiếu oxy. Độ
độc của H
2
S đối với cá phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ của nước. Theo
o

Bonn và Follis (1957) (trích dẫn bởi Boyd, 1990) thì ở nhiệt độ 25-30 C, pH nước

bằng 6,8 thì nồng độ H
2
S gây chết 50% cá sau 3 giờ thí nghiệm (LC
50
-3 giờ) là 0,8
mg/L. Còn pH bằng 7 thì LC
50

-3 giờ của khí H
2
S đối với cá Nheo bột Mỹ là 1mg/L,
1,3 mg/L đối với cá tiền trưởng thành và 1,4 mg/L đối với cá trưởng thành. Ở những
nồng độ thấp hơn, khí H
2
S không gây độc hại trực tiếp nhiều đối với cá mà làm tiêu
hao nhiều oxy của môi trường (để oxy hóa hoàn toàn 1mg khí H S thành SO
4
phải
tiêu tốn đến 1,3 mg oxy của môi trường. Trong mùa hè, khí H
2
S thường được hình
thành nhiều ở nến đáy thủy vực, hạn chế sự phát triển của nhiều loại động vật đáy,
hạn chế thức ăn tự nhiên của một số loài cá, năng suất cá nuôi bị giảm. Vào mùa
đông, sự tích lũy khí H
2
S ở đáy ao nhiều bùn gây nên hiện tượng thiếu oxy có thể dẫn
đến cá chết, nhất là các ao nước tù.

5.3 Biện pháp tránh tích lũy nhiều khí H
2
S

Để tránh sự hình thành nhiều khí H
2
S gây độc cho các ao nuôi cần hạn chế sự tích lũy
hữu cơ ở đáy ao và tình trạng yếm khí.
- Cải tạo ao tốt đầu vụ nuôi
- Quản lý tốt thức ăn và hạn chế thức ăn thừa

- Khi sử dụng phân bón, nhất là phân hữu cơ nên hóa thành dung dịch tưới khắp
mặt ao. Lá dầm (phân xanh ) trong ao phải được giữ ở tầng mặt và thường
xuyên đảo trộn để chúng phân hủy nhanh.
2
2-

41
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
- Ao phải thoáng để làm tăng oxy hòa tan của nước nhằm tránh hiện tượng yếm
khí.
- Các ao nuôi thâm canh nên có sục khí để làm H
2
S thoát ra không khí nhanh
hơn.

6 METHANE (CH
4
)

Khí methane tích tụ ở nền đáy thủy vực chủ yếu là do quá trình phân hủy các hợp chất
hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí.

(C
6
H
10
O

5
) + nH
2
O (nC
6
H
12
O
6
) CH
4
+ H
2
O + Q
Vi khuẩn tham gia vào các quá trình này có các loài vi khuẩn yếm khí: Bacillus
cellulosa metanicus và Bacillus celulosa hydronicus.

Hàm lượng khí CH
4
ở nền đáy thủy vực nhiều hay ít phụ thuộc vào số lượng mùn bã
hữu cơ có trong thủy vực: ở các ao hồ sâu, nước tĩnh, bón phân hữu cơ như phân
xanh, phân chuồng hay lá cây rụng nhiều, tích tụ dưới đáy ao sẽ hình thành nhiều khí
CH
4
ở nền đáy.

Có nhiều ý kiến khác nhau nói về sự ảnh hưởng của khí CH
4
đối với đời sống của
thủy sinh vật, một số cho rằng khí CH

4
không độc hoặc ít độc đối với thủy sinh vật.
Nh
ưng có điều chắc chắn là khi khí CH
4
có nhiều trong nước chứng tỏ quá trình phân
hủy hửu cơ yếm khí đã xảy ra, H
2
S cũng được sinh ra đồng thời với CH
4
và đây chính
là môi trường nước đó không thuận lợi cho đời sống cuả thủy sinh vật. Ngoài ra, khi
hàm lượng khí CH
4
trong nước quá nhiều khi nó khuếch tán ra ngoài khí quyển sẽ kéo
theo một lượng oxy của môi trường nước làm thất thoát oxy của thủy vực.

7 NITROGEN (N)

Nitrogen là thành ph
ần cấu thành protein, N là một trong những nguyên tố quan trọng
đối với đời sống sinh vật. Nó được thực vật xanh hấp thụ trước hế là dạng ammonium
(NH ) và dạng nitrate (NO ), nhưng các hợp chất này thường có rất ít trong các thủy
vực. Do đó, trong các thủy vực N thường là nhân tố giới hạn cho đời sống của thực
vật. Sự tạo thành các hợp chất hữu cơ trong thủy vực phụ thuộc đáng kể vào hàm
lượng NH
4
và NO
3
trong thủy vực. Trong các thủy vực hầu như toàn bộ N được liên

kết trong các protein của cơ thể sống. Tuy nhiên, các hoạt động của động vật thủy
sinh ammonia (NH
3
) luôn được bài tiết ra hoặc sau khi chúng chết đi bị các vi sinh vật
phân hủy giải phóng NH
3
, trả lại N cho thủy vực. Đây chính là nguồn cung cấp dinh
dưỡng trực tiếp cho thực vật hay gián tiếp sau khi NH
3
bị oxy hóa thành nitrate (xem
chu trình N ở Chương 5).
+
4

-

3

+
-

42
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
7.1 Ammonia (NH ) và ammonium (NH )
7.1.1 Động thái của ammonia va ammonium

NH
3
trong các thủy vực được cung cấp từ quá trình phân hủy bình thường các protein,
xác bã động thực vật phù du, sản phẩm bài tiết của động vật hay từ phân bón vô cơ,
hữu cơ.

(NH
2 2)
C O + 2H
2
O (NH
4
)
2
CO
3

(NH
4 2)
C O
3
 2 NH
3
+ CO
2
+ H
2
O

NH
3
là loại khí độc đối với cá, khi được tạo thành sẽ phản ứng với nước sinh ra ion
NH
4
cho đến khi cân bằng được thiết lập. Tổng hàm lượng của NH
3
và NH
4

gọi là Tổng đạm amôn (Total Ammonia Nitrogen - TAN).
3 4

+
+
được
NH + H O+

 NH + OH
3 2 4

+ -

+
Tỉ lệ giữa NH :NH sẽ tăng khi pH giảm và giảm khi pH tăng, tỉ lệ này tại một giá trị
4 3

pH xác định (thí dụ pH=8) có thể được tính từ sự cân bằng sau:
[

NH
][
OH

]

4

[NH ]
3

[NH
4

]
K
NH




K
NH


4,74

+



10

3
[
NH
3
] [
OH
] [
OH
]




[
OH
]


K
W



[
H
]




10


4 ,74




3
[NH
4

]


[NH
3
]

[NH
4

]


K

NH

3


K
W
/[H ]


 4,74 
10


10


,12
6 

18,2

[
NH
3
] 10


14


/10


8

Vì vậy, ở pH=8 mỗi mole NH thì có 18,2 mole NH và tỉ lệ phần trăm của NH trên
3

4

4

TAN là 5,2%.

[NH
3
]

+
1

x
100

5,2%
[TAN ] 118,2
Ngoài pH, t
ỉ lệ của NH
3
/TAN trong nước còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ và

pH của nước gia tăng thì hàm lượng NH
3
trong nước sẽ gia tăng và ngược lại.
43
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
B
ả
ng
3
-
6. T
ỉ
l
ệ
ph
ầ
n tr
ă
m c
ủ
a NH
3
/TAN theo pH và nhi
ệ
t
đ
ộ

o

pH

7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8
9,0
9,2
9,4
9,6
9,8
10,0
10,2
16
0,30
0,47
0,74
1,17
1,84
2,88

4,49
6,93
10,56

15,76

22,87

31,97

42,68

54,14

65,17

74,78

82,45

18
0,34
0,54
0,86
1,35
2,12
3,32
5,16
7,94
12,03

17,82

25,57

35,25

46,32

57,77

68,43

77,46

84,48

20
0,40
0,63
0,99
1,56
2,45
3,83
5,94
9,09
13,68

20,08

28,47

38,69

50,00

61,31

71,53

79,92

86,32

22
0,46
0,72
1,14
1,79
2,80
4,37
6,76
10,30

14,40

22,38

31,37

42,01

53,45

64,54

74,25

82,05

87,87

Nhiệt độ ( C)
24
0,52
0,82
1,30
2,05
3,21
4,99
7,68
11,65
17,28
24,88
34,42
45,41
56,86
67,63
76,81
84,00

89,27
26
60,00

0,95
1,50
2,35
3,68
5,71
8,75
13,20

19,42

27,64

37,71

48,96

60,33

70,67

79,25

85,82

90,56

28
0,70
1,10
1,73
2,72
4,24
6,55
10,00

14,98

21,83

30,68

41,23

52,65

63,79

73,63

81,57

87,52

91,75

30

0,81
1,27
2,00
3,13
4,88
7,52
11,41

16,96

24,45

33,90

44,84

56,30

67,12

76,29

83,68

89,05

92,80

32
0,95

1,50
2,36
3,69
5,72
8,77
13,22

19,46

27,68

37,76

49,02

60,38

70,72

79,29

85,85

90,58

93,84

7.1.2 Ý nghĩa sinh thái học của ammonia và ammonium

NH

3
là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ sống, sinh trưởng đối với thủy
sinh vật. NH là khí độc đối với thủy sinh vật còn ion NH không độc và nồng độ N-
NH
3
gây độc đối với cá là 0,6-2,0 ppm (Downing và Markins, 1975; trích dẫn bởi
Boyd, 1990). Theo Colt và Armstrong (1979) (trích dẫn bởi Boyd, 1990) tác dụng độc

hại của NH
3
đối với cá là khi hàm lượng NH
3
trong nước cao, cá khó được bài tiết
NH
3
từ máu ra môi trường ngoài. NH
3
trong máu và các mô tăng làm pH máu tăng
dẫn đến rối loạn những phản ứng xúc tác của enzyme và độ bền vững của màng tế
bào, làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào đưa đến cá chết vì không điều khiển
được quá trình trao đổi muối giữa cơ thể và môi trường ngoài. NH
3
cao cũng làm tăng
tiêu hao oxy của mô, làm tổn thương mang và làm giảm khả năng vận chuyển oxy của
máu. Độ độc của NH
3
đối với một số loài giáp xác cũng đã được ngiên cứu, ở nồng độ
0,09 mg/L NH
3
làm giảm sự sinh trưởng của tôm càng xanh (Macrobrachium

rosenbergii), ở nồng độ 0,45 mg/L làm giảm 50% sự sinh trưởng của các loài tôm he.

Ngoài ra, LC
50
-24 giờ và LC
50
-96 giờ của NH
3
đối với tôm sú hậu ấu trùng (Penaeus
monodon) là 5,71 mg/L và 1,26 mg/L(Chin và Chen, 1987). Nồng độ NH
3
được coi là

44

+
3

4

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
an toàn cho ao nuôi là 0,13 mg/L. Do
đ
ó, vi
ệ
c theo dõi hàm l

ư
ợ
ng NH
3
trong ao nuôi

thủy sản là rất cần thiết để nâng cao năng suất nuôi.

Ở hàm lượng dưới mức gây chết NH
3
cũng có ảnh hưởng xấu đến thủy sinh vật:
- Nó gia tăng tính mẫn cảm của động vật đối với những điều kiện không thuận
lợi của môi trường như sự dao động của nhiệt độ, thiếu oxy.
- Ức chế sự sinh trưởng bình thường.
- Giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng chống bệnh
NH trong n
ước rất cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật làm thức ăn tự nhiên,
nhưng nếu hàm lượng NH
4
quá cao sẽ làm cho thực vật phù du phát triển quá mức
không có lợi cho cá (thiếu oxy vào sáng sớm, pH dao động ). Theo Boyd (1990) hàm
lượng NH thích hợp cho ao nuôi thủy sản là 0,2-2 mg/L.

7.1.3 Biện pháp duy trì hàm lượng ammonia thích hợp

NH
3
sinh ra từ quá trình phân hủy protein và bài tiết của động vật cho nên để quản lý
hàm lượng NH
3

cần chú ý đến một số vấn đề sau:
- Cải tạo ao tốt trước mỗi vụ nuôi (loại bỏ vật chất hữu cơ tích tụ trong ao)
- Duy trì mật độ nuôi thích hợp
- Không cho thức ăn quá thừa và bón phân quá liều.
- Khống chế mức dao động pH nước ao theo ngày đêm không quá 1.
- Thay nước khi hàm lượng amnonia vượt quá mức cho phép
- Bón phân khi hàm lượng ammonia quá thấp
7.2 Nitrite (NO ) và Nitrate (NO )
7.2.1 Nitrite
Trong các thủy vực nitrite được tạo thành từ quá trình oxy hóa ammonia và
ammonium nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn hóa tổng hợp Nitrosomonas theo phản
ứng sau:
NH + 3/2 O NO + 2H + H O + 76kcal

Trong điều kiện không có oxy, nhiều loài vi sinh vật có thể sử dụng nitrate hoặc một
dạng oxy hóa khác của nitrogen (thay vì oxy) như một chất nhận điện tử trong quá
trình hô hấp. Quá trình dị dưỡng này được gọi là khử nitrate hay hô hấp nitrate, khi đó
nitrate bị khử thành nitrite, hyponitric, hydroxylamine, ammonia hay khí N
2
.
2HNO + H
 HNO + H O

2HNO + 4H N O H + 2H O

N O H + NH 2NH OH

2NH OH + 4H 2NH + 2H O

N O H +2H N + H O

+
4

+
+
4

-

-

3

2

+

-

+
4
2
2
2
+
3

2
2
+

2
2
2
2
2
+
2 2 2
2
+
2
3
2
+

2 2 2
2
2
45
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
N
2
O
2

H
2


N
2
O + H
2
O
N O + 2H N + H O
Quá trình này còn được gọi là quá trình phản nitrate hóa, các hợp chất trung gian

trong quá trình chuyển hóa thường là những dạng độc nên không có lợi cho thủy sinh

vật.

Khi hàm lượng nitrite trong nước cao, nitrite sẽ kết hợp với hemoglobin tạo thành

methemoglobin:

Hb + NO = Met
-
Hb

+
2
2
2

-

2

Trong ph
ả
n
ứ
ng này, Fe c
ủ
a hemoglobin b
ị
oxy hóa t
ừ
Fe

2+

3+
thành Fe , k
ế
t qu
ả

hemoglobin không thể kết hợp với oxy. Với lý do này, tính độc của nitrite là làm giảm
hoạt tính của hemoglobin hay có thể gọi là thiếu máu. Máu có chứa methemoglobin
thường có màu nâu nên có được gọi là "bệnh máu màu nâu". Đối với giáp xác, máu
có chứa hemocyanin có Cu trong thành phần cấu tạo thay vì Fe như ở hemoglobin.
Phản ứng giữa nitrite với hemocyanin chưa được nghiên cứu nhiều nhưng người ta

cũng xác nhận rằng nitrite cũng gây độc cho giáp xác.

Schwedler & Tucker (1983) (trích dẫn bởi Boyd, 1990) tìm thấy hàm lượng
methemoglobin trong máu của loài cá nheo (chennel catfish) nuôi trong ao biến động
từ 5-90%. Máu có màu nâu nhạt khi hàm lượng methemoglobin trong máu đạt 25-
30% và máu có màu chocolate khi hàm lượng methemoglobin trong máu cao hơn
50%.

Một số loài cá có thể khử methemoglobin thành hemoglobin khi hàm lượng nitrite
trong nước giảm hoặc cá di chuyển đến nơi có hàm lượng nitrite thấp (Huey &
Beitinger, 1982; Freeman et al., 1983. Trích dẫn bởi Boyd, 1990).

Nitrite
đi vào máu qua mang, mức độ hấp thụ nitrite phụ thuộc vào tỉ lệ
nitrite:chloride trong môi trường nước (Schwedler et al., 1980. Trích dẫn bởi Boyd,
-

1990) và khả năng chịu đựng nitrite có liên quan đến hàm lượng chloride (Cl ) trong
môi trường nước. Cá nheo sống trong môi trường có tỉ lệ nitrite:chloride 1:1 thì
methemoglobin chiếm 80% trong máu, trong khi môi trường có tỉ lệ nitrite:chloride
1:3 thì hàm lượng methemoglobin chỉ chiếm 25%. Đối với cá măng (Chanos chanos),
trong môi trường nước ngọt nitrite độc gấp 55 lần so với môi trường có độ mặn 16‰.
Giá trị LC
50
-96 giờ của nitrite đối với các loài cá nước ngọt từ 0,66-200 mg/L, đối với
giáp xác nước ngọt từ 8,5-14,5 mg/L. Sinh trưởng của tôm càng xanh giảm đáng kể
khi nồng độ nitrite là 1,8 và 6,2 mg/L (Colt & Armstrong, 1979. Trích dẫn bởi Boyd,
1990).

Ở các thủy vực nước lợ có hàm lượng Ca và Cl có khuynh hướng làm giảm tính độc

của nitrite (Crawford & Allen, 1977; Perron & Meade, 1977; Russo et al., 1981. Trích

46

2+ -
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Đ
ặc tính hóa học của môi trường nước
d
ẫ
n b
ở
i Boyd, 1990). Giá tr
ị
LC
50
-
24 gi
ờ
và 96 gi
ờ
c
ủ
a nitrite
đ
ố
i v
ớ

i tôm sú và h
ậ
u

ấu trùng là 204 và 45 mg/L (Chen &Chin, 1988). Nồng độ an toàn của nitrie đối với
hậu ấu trùng tôm sú là 4,5 mg/L. Tuy nhiên, nồng độ ammonia cao sẽ làm tăng tính
độc của nitrite đối với tôm sú. Theo Schwedler et al. (1985) những nhân tố sau đây có
ảnh hưởng đến độ độc của nitrite: hàm lượng chloride, pH, kích cỡ cá, tình trạng dinh
dưỡng, sự nhiễm bệnh, hàm lượng oxy hòa tan do đó, không thể xác định được nồng
độ gây chết, nồng độ an toàn của nitrite trong nuôi trồng thủy sản.

7.2.2 Nitrate
Nitrate trong th
ủy vực là sản phẩm của quá trình nitrate hóa nhờ hoạt động của một số
vi khuẩn hóa tự dưỡng như Nitrobacter (nước ngọt) hay Nitrospina, nitrosococcus
(nước lợ, mặn).
NO + 1/2 O NO + 24kcal

Nitrate còn
được cung cấp từ nước mưa khi có sấm chớp, phản ứng tạo thành nitrate
như sau:

N
2
+2O
2
 2NO
2

2NO
2
+ H
2
O HNO
2
+ HNO
3

Theo Eriksson (1952) thì nước mưa cung cấp đạm cho bề mặt trái đốt từ 1-60
kg/ha/năm, phần lớn dưới 10 kg/ha/năm.

Nitrate là m
ột trong những dạng đạm được thực vật hấp thụ dễ nhất, không độc với
thủy sinh vật. Hàm lượng nitrate trong nước biển thường dao động từ 0,2-0,4 mg/L,
trong khi ở các thủy vực nước ngọt hàm lượng nitrate có thể lên đến hàng chục mg/L.
Hàm lượng thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 0,1-10 mg/L. Hàm nitrate cao không
gây độc cho cá nhưng có thể làm thực vật phù du nở hoa gây những biến đổi chất
lượng nước không có lợi cho tôm cá nuôi.

8 LÂN (PHOSPHORUS)

Trong nước thiên nhiên lân tồn tại dưới các dạng muối orthophosphate hòa tan như
H PO , HPO hay dưới dạng phosphate ngưng tụ (Pyrophosphate, P
2
O
7
,
Metaphosphate PO và polyphosphate). Dạng phosphate ngưng tụ dễ bị thủy phân
3

thành orthophosphate hòa tan. Dạng lân hữu cơ hòa tan dễ dàng chuyển hóa lẫn nhau
và chuyển thành dạng muối orthophos phate hòa tan nhờ hoạt động của vi sinh vật.

Orthophosphate hòa tan là những ion phân ly từ acid phosphoric(H
3
PO
4
) theo phương
trình sau:
-

-

2
2
3
2 4 4
- 2-

3-

4-

và PO
4

-

H PO = H + H PO

3 4
2
HPO

2

H PO = H + HPO

4

2-

4

+

= H
+
+ P
O
4

-
+
-

4

2

-

4

3-

(8.1)

(8.2)

(8.3)

47
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Hằng số cân bằng của quá trình phân ly như sau:

[
H
][
H PO

]




2 
[H PO ]

3 4 
4


K
1

10


2,13

(8.4)

[
H

][
HPO
]

4



[

H PO
]

2

[
H

][
PO
]

4

2

[HPO ]
4

4

3

2



 K
2

10 

7,21

(8.5)


K
3

10


12,36

(8.6)

Hình 3
-
10.
Ả
nh h
ư
ở
ng c
ủ
a pH lên t
ỉ
l
ệ

các ion c
ủ
a orthophosphate

Từ phương trình (8.4)

 [H PO ] = [H PO ] khi [H ] = 10
3

2

-

+
-2,13
, pH = 2,13

Từ phương trình (8.5)

 [H PO ] = [HPO ] khi [H ] = 10
2

Từ phương trình (8.6)

 [HPO ] = [PO ] khi [H ] = 10
4

4

4