Đăc tính hóa học

c 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: đườ ng, acid béo, amino acid, acid humic,
tanin, vitamine, peptid, protein, urea, sắc tố thực vật và và i 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 nồ 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).







Đặc tính hóa học của m ôi t r ườ ng nướ c

25
Bảng 3-1. Thành phần các phần tử hòa tan trong nước biển và nước sông trên thế giớ i

Nước biển Nước sông
Phần tử
Nồng độ (mg/L) Xếp hạng Nồng độ (mg/L) Xếp hạng
Yếu tố đa l ượng
Chloride (Cl
-
) 19.340 1 8 5
Sodium (Na
+
) 10.770 2 6 6
Sulfate (SO
4
2-
) 2.712 3 11 4
Magne sium (Mg
2+
) 1.294 4 4 7
Calcium (Ca
2+
) 412 5 15 2
Potassium (K
+
) 399 6 2 8
Bicarbonate (HCO
3
-
) 140 7 58 1
Bromide (Br
-
) 65 8 - -

Strontiu m (Sr
+
) 9 9 - -
Yếu tố v i l ượng mg/L
Boron (B) 4,500 1 10 15
Silicon (Si) (5.000) 2 13.100 3
Fluoride (F) 1.400 3 100 12
Nitrogen (N) (250) 4 230 11
Phosphorus (P) (35) 5 20 13
Molybdenum (Mo) 11 6 1 18
Zinc (Zn) 5 7 20 14
Iron (Fe) 3 8 670 9
Cooper (Cu) 3 9 7 17
Manganese (Mn) 2 10 7 16
Nickle (Ni) 2 11 0,3 19
Quản lý chất l ượng nước nuôi trồng thủy sản




26
pH = lg[10
-7
] = 7
Bảng 3-2. Hằng số ion hóa của nước, K
w
theo Garrels và Christ (1965)
Nhiệt độ K
w
Nhiệt độ K

w

0 0,1139 x 10
-14
5 0,1846 x 10
-14

10 0,2920 x 10
-14
15 0,4505 x 10
-14

20 0,6809 x 10
-14
25 1,008 x 10
-14

30 1,496 x 10
-14
35 2,089 x 10
-14

40 2,919 x 10
-14

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
o
C, khi đó
K
w
=10
-14
. Thí dụ, ở nhiệt độ 35
o
C thì điểm trung tính là:
[H
+
]
2
= 2, 1 x 10
-14
=10
-13,68

[H+] = 10
-6,84

pH = 6,84
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
nồng độ nhỏ hơn 10
-14
mole/L thì giá trị pH lớn hơn 14. Thí dụ, dung dịch chứa nồng

độ [H
+
]=10 thì pH = -lg[10] = -1; hay [H
+
] = 10
-16
thì pH = -lg[10
-16
] = 16.
Ion H
+
có trong môi trường nước chủ yếu là sản phẩm của quá trình thủy phân các ion
Fe
3+
và A l
3+
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).
2FeS
2
+ 7O
2
+ 2H
2
O = 2FeSO
4
+ 4H

+
+ 2SO
4
2-

2FeSO
4
+ 1/2O
2
+ H
2
SO
4
= Fe
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O
FeS
2
+ 7Fe
2
(SO
4
)
3

+ 8H
2
O = 15FeSO
4
+ 18H
+
+ 8SO
4
2-

Fe
2
(SO
4
)
3
+ 6H
2
O = 2Fe(OH)
2
+ 6H
+
+ 3SO
4
2
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
2
, CO
2

phản ứng với nước trạo ra H
+
và
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
2
CO
3

= H
+
+ HCO
3
-

Đặc tính hóa học của m ôi t r ườ ng nướ c

27
Ngược lạ i, 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
2
từ sự chuyển hóa HCO
3
-
và s inh ra nhiều carbonate làm
tăng pH của nước lên trên 8,34.
2HCO
3
-

→ CO
2
+ CO
3
2-
+ 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 vậ