Đặc tính hóa học của môi trường nước ppt

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
CHƯƠNG 3
ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC
1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC 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
Đặc tính hóa học của môi trường nước

Bảng 3-1. Thành phần các phần tử hòa tan trong nước biển và nước sông trên thế giới
Phần tử
Nước biển
Nồng độ (mg/L)
Xếp hạng
Yếu tố đa lượng
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)
Yếu tố vi lượng 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)
Nước 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)
Xếp hạng
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.
+
Nồng độ ion H trong dung dịch biểu thị bằng trị số pH, pH = - lg[H ]. Khái niệm pH

+
được phát triển từ quá trình ion hóa của nước:
+
2 PH
2.1 Động thái của ion H trong môi trường nước
H O + H O = H O + OH hay đơn giản hơn 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
dụ, trong môi trường nước sạch ở nhiệt độ 25 C K = 10
w
[H ][OH ] = K = 10
w
+ - -14
(2.2)
o -14
(Bảng 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
Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
-7
pH = lg[10 ] = 7
Bảng 3-2. Hằng số ion hóa của nước, K
w
theo Garrels và Christ (1965)
Nhiệt độ
0
10
20
30
40
Kw
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
Nhiệt độ
5
15

25
35
Kw
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 dụ, ở nhiệt độ 35 C thì điểm 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 dịch chứa nồng độ [H ] lớn hơn 1 mole/L thì pH nhỏ hơn 0 hoặc dung dịch có
-14
nồng độ nhỏ hơn 10
+
mole/L thì giá trị pH lớn hơn 14. Thí dụ, dung dịch chứa nồng
+ -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 2O
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 2O + Q
CO
2
+ H
2
O = H
2
CO
3

H CO = H + HCO
2 3 +
-
3
26
Đặc tính hóa học của môi trường nước
Ngược lại, quá trình quang hợp của thực vật hấp thu CO
2
làm pH tăng dần, khi CO
2
tự
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. Biến động pH theo ngày đêm
Nước 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
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 trường hợp pH giảm do CO

2
sinh ra từ quá trình hô hấp của thủy sinh vật 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
Đặc 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
Như 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.
Nhiệt độ
o
( C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Nồng độ muối (‰)
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 2O
- 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
Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Hàm lượng CO
2
hòa tan trong nước thiên nhiên ở các thủy vực thường gia tăng 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
-
K1
-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)
Như vậy, có thể trình bày phương trình cân bằng động của phản ứng (3.1) như sau:
[H ][HCO
3
]
[Tông CO ]
2
+


= K
1
=10
6,35
(3.2)
Nước 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
K2

-10,33
= 10
(3.3)
Phương trình cân bằng động của phản ứng (3.3) như sau:
30
Đặc 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 đáng kể ngay cả trong nước sạch với
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 tổng CO
2
giảm
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 hơn 8,34 thì trong nước không tồn tại CO
2
tự do và khi pH thấp hơn 8,34
thì không tồn tại CO
3
2-
trong nước.
Như vậy, sự tồn tại của các dạng CO , HCO , CO
2 3
- 2-
- 2-
3
có liên quan đến độ kiềm và pH
của nước. Trong nước các ion HCO , CO , NH , OH , PO , SIO
3 3 4 4
- 2- + - 3- 2-
3
đều có tính
bazơ gây nên độ kiềm của nước. Tuy nhiên, nước dùng trong nuôi trồng thủy sản thì
HCO , CO
3
- 2-
3
tạo nên độ kiềm của nước là chính. Có thể phân biệt làm 2 loại độ kiềm:
31
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
Nước 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
-
Nếu 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
Đặc 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
Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
- Dùng Na
2
CO
3
2CO
2
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O NaHCO3
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 đó:
C
s
Cs
K
s
P
= K
s

x P
= sự hoà tan của khí,
= hiệu suất hoà tan
= áp suất riêng phần của khí
Thí dụ, ở 30
o
C và 1 atm (760 mm Hg) hàm lượng 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
Đặc 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)
Nhiệt độ
(°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
Độ mặn, phần 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