Giáo trình Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản - Đặc tính hóa học của môi trường nước

) 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: Cs Cs Ks P = K s x P = sự hoà tan của khí, = hiệu suất hoà tan = áp suất riêng phần của khí Thí dụ, ở 30 oC 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 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 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 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. Đặc 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. Mối quan hệ giữa sự phát triển của thực vật nổi và hàm lượng 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 rất 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: Ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan lên sức khỏe cá. Theo Swingle (1969), trích dẫn bởi Boyd (1990) 38 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đặc 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 2S... 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 2O 4KOH + 4 MnO 2 + 3O2 4 sâu, kim loại nặng... - Sử dụng H 2O2 2H 2O 2 2H 2O + O2 2+ 2 đáy ao với liều lượng 25-100 g/m , CaO 2 phân hủy dần và giải phóng O 2. Với liều lượng 2,7 kg CaO 2 sẽ sinh ra 1 kg O 2. 5 HYDROGEN SULFIDE (H 2S) 5.1 Động thái của khí H 2S trong môi trường nước Khí H 2S 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 2O 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 2O Ca(OH) 2 + O2 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 nơi có nhiều ion SO 2- 4 trong nước. H 2S được hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao và trong thủy vực có nhiều hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh. H 2S có mùi đặc trưng đó là mùi trứng thối. Quá trình phản sulfate hóa xảy ra theo phản ứng sau: SO 2- 4 + H S + 4H 2O + 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 Hằng số cân bằng của các phản ứng 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 2S]     10 10  2,01   0,0098 mole / L  - 2- [H ] 2  7,01  10  7, 01  5  Như vậy, ở pH=5 cứ 1 mole H S thì tồn tại 0,0098 mole HS và tỉ lệ của H S trên tổng 2 sulfide là 99,03%. H S/Tổng sulfide (%) = 2 2 - 1 1 ,0098 100 99,03% Khi pH tăng, tỉ lệ H 2S/Tổng sulfide giảm, thí dụ khi pH bằng 6 thì tỉ lệ này bằng 91,1 và ở pH bằng 7 thì tỉ lệ này là 50,6%. Tỉ lệ của H 2S/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 2S 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. Đặc tính hóa học của môi trường nước Bảng 3.5. Tỉ lệ phần trăm của H 2S/Tổng sulfide theo pH và nhiệt độ 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 2S H 2S là một chất khí cực độc đối với thủy sinh vật, tác dụng độc của nó là liên kết với 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 2S 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 2S 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 2S 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 2S 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 2S 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 2S 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 2S Để tránh sự hình thành nhiều khí H 2S 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 2S 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 6H 10O 5) + nH 2O (nC 6H 12O 6) CH 4 + H 2O + 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. Nhưng 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 2S 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 phần 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. Đặc 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 2O (NH 4) 2CO3 (NH 4 2) C O 3 2 NH 3 + CO 2 + H 2O 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 NH4 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 ] KW  [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 x100 5,2% [TAN ] 118,2 Ngoài pH, tỉ 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 Bảng 3-6. Tỉ lệ phần trăm của NH 3/TAN theo pH và nhiệt độ 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. Đặc tính hóa học của môi trường nước an toàn cho ao nuôi là 0,13 mg/L. Do đó, việc theo dõi hàm lượng 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 nước 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 2O 2H 2 N 2O + H 2O 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 phản ứng này, Fe của hemoglobin bị oxy hóa từ Fe 2+ 3+ thành Fe , kết quả 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 giá