i
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. SỰ ĐA DẠNG CỦA HỆ SINH THÁI THỦY VỰC...............................1
1 CÁC THÀNH PHẤN CỦA MÔI TRƯỜNG ...............................................................1
2 HỆ SINH THÁI...................................................................................................2
2.1 Hệ sinh thái nước ngọt .....................................................................................2
2.1.1 Sơ lược thành phần hóa học của nước sông......................................................3
2.1.2 Sơ lược thành phần của nước ao......................................................................4
2.2 Hệ sinh thái nước lợ.........................................................................................4
2.3 Hệ sinh thái nước mặn......................................................................................4
2.3.1 Hệ sinh thái đất ngập nước..............................................................................6
2.3.2 Các thủy vực lớn của thế giới........................................................................11
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC..........................13
1 ÁNH SÁNG VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC.................................................................13
1.1 Phân phối năng lượng mặt trời........................................................................13
1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước .........................................................13
1.3 Năng lượng nhiệt ...........................................................................................15
1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vực ................................................15
1.3.2 Tỉ trọng nước ...............................................................................................16
1.4 Sự phân tầng nhiệt độ.....................................................................................17
1.4.1 Nguyên nhân và quá trình phân tầng..............................................................17
1.4.2 Kiểu phân tầng.............................................................................................17
1.4.3 Hệ quả của sự phân tầng...............................................................................18
1.4.4 Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng (overturn)...................................18
1.4.5 Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng....................................................................18
1.5 Sự phân chia các vùng trong thủy vực.............................................................19
1.5.1 Theo chiều thẳng đứng .................................................................................19
1.5.2 Ngang..........................................................................................................19
1.6 Chuyển động của nước...................................................................................20
2 ĐỘ ĐỤC, ĐỘ TRONG........................................................................................21
2.1 Tính chất của độ đục, độ trong........................................................................21
2.2 Nguồn gốc độ đục..........................................................................................21
2.3 Ảnh hưởng của độ đục ...................................................................................21
2.4 Kiểm soát và quản lý độ đục...........................................................................22
2.4.1 Quản lý độ đục từ nguồn nước ......................................................................22
2.4.2 Quản lý độ đục bên trong ao .........................................................................22
3 MÀU NƯỚC....................................................................................................22
ii
4 MÙI .............................................................................................................. 23
5 VỊ................................................................................................................. 23
CHƯƠNG 3. ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC.........................24
1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC THIÊN NHIÊN ........................................... 24
2 pH .....................................................................................................................................25
2.1 Động thái của ion H+ trong môi trường nước .................................................. 25
2.2 Ý nghĩa sinh thái học của ion H+ trong môi trường nước ................................ 27
2.3 Biện pháp quản lý pH.................................................................................... 28
2.3.1 Biện pháp khắc phục tránh pH thấp .............................................................. 28
2.3.2 Biện pháp khắc phục khi pH cao................................................................... 28
3 CACBON DIOXIDE (CO2)................................................................................. 29
3.1 Động thái của CO2 trong môi trường nước..................................................... 29
3.2 Ý nghĩa sinh thái học của CO2 trong môi trường nước ..................................... 32
3.3 Biện pháp tránh tích lũy CO2 gây độc hại trong cá ao nuôi cá........................... 33
4 OXYGEN (O2)................................................................................................. 34
4.1 Động thái của oxy hòa tan trong môi trường nước........................................... 34
4.2 Ý nghĩa sinh thái học của oxy hòa tan trong môi trường nước.......................... 38
4.3 Biện pháp tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi cá.......... 39
5 HYDROGEN SULFIDE (H2S) ............................................................................. 39
5.1 Động thái của khí H2S trong môi trường nước................................................ 39
5.2 Ý nghĩa sinh thái học của khí H2S................................................................... 41
5.3 Biện pháp tránh tích lũy nhiều khí H2S............................................................ 41
6 METHANE (CH4) ..............................................................................................................42
7 NITROGEN (N).................................................................................................................42
7.1 Ammonia (NH3) và ammonium (NH4+) ............................................................ 43
7.1.1 Động thái của ammonia va ammonium ......................................................... 43
7.1.2 Ý nghĩa sinh thái học của ammonia và ammonium ........................................ 44
7.1.3 Biện pháp duy trì hàm lượng ammonia thích hợp .......................................... 45
7.2 Nitrite (NO2-) và Nitrate (NO3-) ....................................................................... 45
7.2.1 Nitrite ......................................................................................................... 45
7.2.2 Nitrate......................................................................................................... 47
8 LÂN (PHOSPHORUS) ....................................................................................... 47
9 SILIC.................................................................................................................................49
10 SẮT VÀ MANGAN...........................................................................................................51
11 CÁC ION THAM GIA QUÁ TRÌNH ĐIỀU HÒA ÁP SUẤT THẨM THẤU .........................52
11.1 Ion sodium (Na+) ........................................................................................... 52
11.2 Ion Potassium (K+)........................................................................................ 52
11.3 Ion Magnesium (Mg2+).................................................................................. 53
iii
11.4 Ion Calcium (Ca2+).........................................................................................53
11.5 Chloride ( Cl- )...............................................................................................54
CHƯƠNG 4. DẶC TÍNH NỀN ĐÁY AO...................................................................55
1 NGUỒN GỐC BÙN AO/PHÙ SA TRONG AO ĐẤT..................................................55
2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ LẮNG TỤ.............................................56
3 ĐIỆN THẾ OXY HOÁ KHỬ (REDOX) ..................................................................57
4 VẬT CHẤT HỮU CƠ TRONG BÙN......................................................................58
5 SỰ PHÂN HỦY CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ...........................................................59
6 ĐẤT ĐÁY AO..................................................................................................59
6.1 Kết cấu đất ....................................................................................................59
6.2 Đất phèn (Acid Sulfat Soil) ............................................................................62
6.2.1 Trao đổi acid trong bùn.................................................................................62
6.2.2 Đất phèn......................................................................................................64
CHƯƠNG 5. DINH DƯỠNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC...........................67
1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG THỰC VẬT Ở BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT............67
2 NGUỒN VÀ QUÁ TRÌNH CUNG CẤP DINH DƯỠNG CHO MÔI TRƯỜNG NƯỚC......67
3 CHU TRÌNH DINH DƯỠNG TRONG THỦY VỰC...................................................68
3.1 Chu trình carbon............................................................................................68
3.1.1 Quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ trong thủy vực..................................68
3.1.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong thủy vực .................................69
3.2 Chu trình nitrogen..........................................................................................71
3.2.1 Quá trình cố định nitơ phân tử.......................................................................71
3.2.2 Quá trình amôn hóa......................................................................................72
3.2.3 Quá trình nitrate hóa và phản nitrate hóa........................................................72
3.2.4 Chu trình Nitrogen........................................................................................73
3.3 Chu trình phospho..........................................................................................74
3.4 Chu trình lưu huỳnh.......................................................................................76
4 CHU KỲ SINH HỌC VÀ CÁC QUÁ TRÌNH ...........................................................77
4.1 Hệ sinh thái (ecosystem) ................................................................................77
4.2 Quần xã sinh vật (community hay biocenosis).................................................77
4.3 Vùng chuyển tiếp sinh thái .............................................................................78
4.4 Sự phân bố của thủy sinh vật ..........................................................................78
4.4.1 Phân bố thẳng đứng......................................................................................78
4.4.2 Phân bố theo chiều ngang .............................................................................78
4.5 Sự ổn định.....................................................................................................78
5 BẬC DINH DƯỠNG VÀ CHUỔI/LƯỚI THỨC ĂN.................................................79
5.1 Sinh vật sản xuất (producer) ...........................................................................79
5.2 Sinh vật tiêu thụ (consumer)...........................................................................79
iv
5.3 Sinh vật phân hủy (decomposer) .................................................................... 79
5.4 Chuyển hóa năng lượng................................................................................. 81
5.5 Tháp sinh học................................................................................................ 81
5.6 Hiệu suất quần xã.......................................................................................... 82
5.7 So sánh năng suất sinh học của các hệ sinh thái và loài thực vật khác nhau ...... 83
6 GIÀU DINH DƯỠNG HÓA VÀ NHIỄM BẨN THỦY VỰC....................................... 84
6.1 Các trạng thái dinh dưỡng.............................................................................. 84
6.2 Tương tác giữa hệ sinh thái trên cạn và dưới nước .......................................... 87
6.3 Ô nhiễm nước ............................................................................................... 88
6.3.1 Nguồn ô nhiễm............................................................................................ 88
6.3.2 Các dạng ô nhiễm ........................................................................................ 89
6.4 Ô nhiễm hữu cơ và quá trình tự lọc sạch trong thủy vực .................................. 89
6.5 Ảnh hưởng của quá trình giàu dinh dưỡng hóa và ô nhiễm thủy vực ................ 91
CHƯƠNG 6. QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC......................................................93
1 TIÊU CHUẨN CHỌN ĐIỂM, CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐẤT.................................. 93
1.1 Các yếu tố sinh lý học quan trọng trong việc chọn điểm nuôi thủy sản ............ 93
1.1.1 Môi trường sinh học..................................................................................... 93
1.1.2 Các yếu tố về địa điểm................................................................................. 93
1.1.3 Các yếu tố về đất ......................................................................................... 93
1.1.4 Các yếu tố khí tượng.................................................................................... 94
1.2 Các thông số quan trọng trong việc quản lý chất lượng nước ......................... 94
1.2.1 Các thông số lý học...................................................................................... 94
1.2.2 Các thông số hoá học................................................................................... 94
1.2.3 Các thông số sinh học .................................................................................. 95
1.3 Tiêu chuẩn về đất và nước để lựa chọn vùng nuôi thích hợp ............................ 96
2 pH thấp và bón vôi ........................................................................................ 98
2.1 Tác dụng của vôi........................................................................................... 98
2.2 Thời gian bón vôi.......................................................................................... 99
2.3 Cơ sở hoá học cho nhu cầu vôi sử dụng.......................................................... 99
2.3.1 Mức độ hiệu quả của vôi.............................................................................. 99
2.3.2 Giá trị trung hoà của vôi..............................................................................100
2.4 Sản xuất vôi và phản ứng của vôi..................................................................100
2.4.1 Quá trình sản xuất vôi .................................................................................100
2.4.2 Phản ứng của vôi trong ao...........................................................................101
3 Bón phân.....................................................................................................101
3.1 Mục đích bón phân.......................................................................................101
3.2 Các loại chất dinh dưỡng..............................................................................101
3.3 Nguồn chất dinh dưỡng ................................................................................101
v
3.4 Chất dinh dưỡng cơ bản ...............................................................................102
3.5 Phân bón .....................................................................................................103
3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của phân bón........................................103
3.5.2 Phân bón vô cơ...........................................................................................104
3.5.3 Phân hữu cơ...............................................................................................105
3.6 Phương pháp bón phân.................................................................................107
3.6.1 Phương pháp bón phân ...............................................................................107
3.6.2 Tỉ lệ và tần số bón phân..............................................................................108
3.7 Mùi hôi .......................................................................................................108
3.7.1 Hợp chất hoá học gây ra mùi hôi.................................................................109
3.7.2 Vi sinh vật sản sinh ra các hợp chất có mùi hôi: ...........................................109
3.7.3 Điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật tạo ra mùi hôi ................109
3.7.4 Các biện pháp phòng ngừa vấn đề về mùi hôi:` ............................................110
3.7.5 Loại bỏ mùi hôi khỏi cá:.............................................................................110
4 SỤC KHÍ VÀ LUÂN CHUYỀN NƯỚC................................................................110
4.1 Nguyên lý của quá trình sục khí....................................................................110
4.1.1 Mục đích....................................................................................................110
4.1.2 Cơ chế chủ yếu của quá trình sục khí...........................................................110
4.1.3 Phương pháp kiểm tra máy sục khí cơ học...................................................110
4.2 Loại và hiệu quả máy sục khí........................................................................113
4.2.1 Sục khí tự chảy...........................................................................................113
4.2.2 Sục khí bề mặt............................................................................................118
4.2.3 Sục khí khuếch tán .....................................................................................120
4.3 Luân chuyển và xáo trộn nước......................................................................122
5 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC......................................................................125
5.1 Xử lý và tái sử dụng nước.............................................................................125
5.2 Hệ thống tuần hoàn......................................................................................126
5.2.1 Loại thải chất rắn lơ lửng............................................................................126
5.2.2 Loại thải chất hữu cơ hoà tan ......................................................................128
5.2.3 Lọc sinh học...............................................................................................131
6 KHỬ TRÙNG.................................................................................................134
6.1 Khử trùng bằng chlorine...............................................................................134
6.2 Khử trùng bằng tia cục tím (UV) ..................................................................137
CHƯƠNG 7. PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC.................................................139
1 ỨNG DỤNG THUYẾT PHÂN TỬ UV–VIS TRONG PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ CHẤT
LƯỢNG NƯỚC.............................................................................................139
1.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu về quang phổ......................................................139
1.2 Đại cương về quang phổ...............................................................................140
1.2.1 Các đại lượng đo bức xạ điện từ..................................................................141