Bài giảng "Quản lý môi trường ao nuôi thủy sản - Chương 4: Tính chất hóa học của nước" cung cấp cho người học các kiến thức: Đặc tính vật lý của môi trường nước, CO2 hòa tan và đời sống thủy tinh vật, oxy hòa tan và đời sống thủy sinh vật,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nước biển
Nước sông
Yếu tố
Xếp hạng Nồng độ (mg/l) Xếp hạng
Cl- Na+ 2- SO4 Mg2+ Ca2+ K+ - HCO3 Br-
Nồng độ (mg/l) 19.340 10.770 2.712 1.294 412 399 140 65
1 2 3 4 5 6 7 8
8 6 11 4 15 2 58 -
5 6 4 7 2 8 1 -
H2O =H+ + OH- [H+][OH-] = Kw = 10-14 (ở nhiệt độ 25oC)
[H+][H+] = Kw = 10-14 [H+] = 10-7 = 0,0000001 mole/L Để tránh sử dụng giá trị quá nhỏ, các nhà khoa học
chuyển thành giá trị pH
pH = - log10[H+] = - lg[H+] pH = -lg[10-7] = 7
Hằng số ion hóa của nước, Kw theo Garrels và Christ (1965)
Nhiệt độ
Nhiệt độ
0
5
10
15
20
25
30
Kw 0,1846 x 10-14 0,4505 x 10-14 1,008 x 10-14 2,089 x 10-14
35
Kw 0,1139 x 10-14 0,2920 x 10-14 0,6809 x 10-14 1,496 x 10-14 2,919 x 10-14
40
Môi trường trung tính thì pH = ?
Môi trường trung tính ([H+][OH-]) khi pH=7, ở ĐK 25oC
Khi nhiệt độ 25oC thì môi trường trung tính có pH7
Thí dụ:
Ở nhiệt độ 35oC, Kw = 2,1 x 10-14 [H+]2 = 2,1 x 10-14 =10-13,68 (2,1=100,32)
[H+] = 10-6,84
pH = 6,84
Thang đo pH?
Thông thường pH nằm trong khoảng 0 - 14
pH có thể < 0 và > 14
[H+] > 1 pH < 0 [H+] < 10-14 pH > 14
vd: [H+] = 10 thì pH = -lg[10] = -1
hay [H+] = 10-16 thì pH = -lg[10-16] = 16
2-
2-
2-
Quá trình oxy hóa đất phèn 2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 4H+ + 2SO4 2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2O FeS2 + 7Fe2(SO4)3 + 8H2O = 15FeSO4 + 16H+ + 8SO4 Fe2(SO4)3 + 4H2O = 2Fe(OH)2 + 4H+ + 3SO4 Quá trình phân hủy hữu cơ
2-
- H+ + CO3
Hô hấp của thủy sinh vật CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
Ion H+ sinh ra từ đâu?
2-
-
Nguyên nhân làm pH tăng? Quá trình quang hợp Làm giảm CO2 hoặc làm tăng CO3 Bón vôi
CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3 - CaO + 2CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3 - Ca(OH)2 + 2CO2 Ca2+ + 2HCO3
Tăng tiết dịch nhờn trên bề mặt mang Giảm trao đổi khí và ion Mất cân bằng acid-base, giảm NaCl
trong máu, rối loạn điều hòa áp suất thẩm thấu
Tế bào máu trương phồng, mất khả
năng điều hòa chất điện giải
Làm giảm khả năng vận chuyển oxy
Biểu bì phiến mang bị sưng phồng Tổn thương thủy tinh thể và giác mạc Mất cân bằng acid-base
Ảnh hưởng lên NH3 và H2S Ảnh hưởng hoạt tính của hoá chất
Không sinh sản Không sinh sản
Không sinh sản Không sinh sản
Chết Chết
Chết Chết Chết
Sinh trưởng chậm Sinh trưởng tốt Sinh trưởng chậm Sinh trưởng tốt Sinh trưởng chậm Sinh trưởng tốt
Sinh trưởng Sinh trưởng Sinh trưởng chậm chậm chậm
4 4 4
5 5 5
6 6 6
7 7 7
8 8 8
9 9 9
10 10 10
11 11 11
pH
6:00
14:00
18:00
t
Nghèo dinh dưỡng Nghèo dinh dưỡng (tảo ít phát triển) (tảo ít phát triển)
Giàu dinh dưỡng (tảo Giàu dinh dưỡng (tảo phát triển mạnh) phát triển mạnh)
Dinh dưỡng TB Dinh dưỡng TB (tảo phát triển vừa) (tảo phát triển vừa)
Sự biến động pH theo ngày đêm
Biện pháp tránh pH thấp: Ở vùng đất phèn không phơi đáy ao nứt nẻ Tránh trường hợp đất phèn tiếp xúc với không khí (đất
Trước những cơn mưa đầu mùa cần bón vôi xung
đào ao bị phơi khô)
quanh bờ ao (đối với ao mới đào)
Biện pháp tránh khi pH cao Cải tạo ao tốt ở đầu vụ nuôi Không cho thức ăn quá thừa và bón phân quá liều
Simazine: ức chế mạnh quá
trình quang hợp của tảo, đặc biệt là tảo lam.
Liều lượng: 0.25 - 0,5 mg/L Simazine không độc đối với
tôm cá
Tên khác: Aquazine (80%
simazine)
Liều lượng: 0,63 - 1,25 mg/L
Thực vật lớn: Sử dụng thực vất lớn sống nổi như lục bình,
bèo hay rau muống.
Tác dụng: hạn chế ánh sáng đi vào ao nuôi và làm giảm muối dinh dưỡng trong ao Mật độ thả: không vượt quá 1/3 diện tích
mặt nước ao
Chú ý: Thực vật lớn có thể gây tích tụ hữu cơ trong ao và gây nên hiện tượng oxy thấp.
Nguồn CO2 trong thủy vực có nguồn gốc từ một số quá trình:
1. Hòa tan từ CO2 của không khí theo quy luật Henry
Ở 1 atm, 30oC Cs= 665mL/L x 0,03% = 0,2 mL/L hoặc 0,4 mg/L trong điều kiện nước sạch
2. Sản phẩm hô hấp từ sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng
C6H12O6 + O2 CO2 + H2O
-
-
3. Hòa tan từ đá trầm tích (đá vôi, dolomite...)
H2CO3 + CaCO3 Ca(HCO3)2 Ca2+ + HCO3 CaMg(CO3)2 + CO2 + H2O Ca2+ + Mg2+ + HCO3
1. Hàm lượng CO2 thường nhỏ hơn 5 mg/L, chúng biến động theo không gian và thời gian. CO2 có thể ảnh hưởng đến hô hấp của cá khi hàm lượng lớn hơn 10 mg/L, đặc biệt khi hàm lượng oxy thấp.
2. Hàm lượng CO2 thấp có thể giới hạn năng
suất sinh học sơ cấp.
3. Hàm lượng CO2 quá cao có thể dẫn đến
pH của nước thấp.
Khắc phục CO2 cao Thay nước
Ca(HCO3)2
Sử dụng Ca(OH)2 2CO2 + Ca(OH)2 88 mg : 74.08 mg
1 mg/L : ? mg
? = 0.84 mg
Chú ý: Dùng Ca(OH)2 quá nhiều có thể làm tăng
nhanh pH đến mức gây chết cá; khí NH3 cũng tăng theo sự gia tăng pH.
Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 105. 98 mg : 44 mg ? mg/L : 1 mg/L Dùng NaCO3 thì an toàn hơn Ca(OH)2, nhưng chi phí cao.
Nhiều loại khí hòa tan có liên quan đến nuôi trồng thủy sản: N2, O2, CO2, NH3, H2S and CH4.
Độ hòa tan của mỗi loại khí trong nước bị chi
phối bởi các nhân tố sau:
Có mối quan hệ nghịch với nhiệt độ và độ
mặn
Độ hòa tan của một loại khí trong nước phụ
thuộc vào áp lực không khí - quy luật Henry.
Hệ số hòa tan (Ks) của O2, CO2 và N2 ở 1 atm (ml/L)
Nhiệt độ
0
20
30
48,9
31,0
26,1
1713
878
665
23,5
15,4
13,4
O2 CO2 N2
thay đổi theo nhiệt độ
Độ hòa tan của CO2, O2, N2 từ không khí ở 1 atm có thể được tính thep phương trình sau:
Cs = Ks x P
Trong đó:
Cs là độ hòa tan của khí
Ks là hệ số hòa tan
P là áp lực của khí
Thí dụ độ hòa tan oxy ở 30oC và 1atm
Hàm lượng DO = 26,1 mL/L x 0,209 = 5,5 mL/L
Oxy hòa tan trong nước từ hai nguồn chính: Khuếch tán từ không khí (các thủy vực nước
chảy)
Quá trình quang hợp (các thủy vực nước
tĩnh)
Oxy hòa tan trong nước bị mất đi: Quá trình hô hấp của thủy sinh vật Quá trình phân hủy hữu cơ
DO (mg/L)
8
Mức bão hòa
3
Giới hạn dưới
14:00
6:00
6:00
Dinh dưỡng TB (tảo Dinh dưỡng TB (tảo Dinh dưỡng TB (tảo phát triển vừa phải) phát triển vừa phải) phát triển vừa phải)
Nghèo dinh dưỡng Nghèo dinh dưỡng Nghèo dinh dưỡng (tảo ít phát triển (tảo ít phát triển (tảo ít phát triển
Giàu dinh dưỡng (tảo Giàu dinh dưỡng (tảo Giàu dinh dưỡng (tảo phát triển quá mức) phát triển quá mức) phát triển quá mức)
Oxy rất cần thiết cho hoạt động sống của thủy sinh vật : cá có thể sống nếu nhiệt độ thấp 0,0 - 0,3ppm : cá có thể sống nếu nhiệt độ cao 0,3 - 1,0 ppm : cá sống nhưng phát triển chậm 1,0 - 5,0 ppm : nồng độ lý tưởng cho tôm cá > 5,0 - bão hòa : bệnh bọt khí Quá bão hòa Hệ số khuếch tán của oxy thấp nên trong ao thường
xảy ra hiện tượng thiếu oxy cục bộ gây chết cá tôm.
Nhóm cá đồng có cơ quan hô hấp phụ nên không bị
thiếu oxy
Biện pháp hạn chế hiện tượng thiếu oxy
Ao nuôi cần thoáng
Không bón phân quá liều lượng hoặc cho ăn thức ăn quá dư thừa
Ao nuôi cần có hệ thống trao đổi nước
Biện pháp khắc phục hiện tượng thiếu oxy Thay nước với nguồn nước có chất lượng tốt. Sử dụng sục khí. Sử dụng chất oxy hóa như KMnO4 (2-6 mg/L), nhưng hiệu quả không cao bởi vì phải dùng 6.58 mg/L để tạo ra 1 mgO2/L.
– –
–
4 KMnO4 + 2H2O 4 KOH + 4 MnO2 + 6 O Hàm lượng KMnO4 quá mức sẽ gây độc cho vi khuẩn, cá, vài mg/L thì gây chết vi khuẩn và phiêu sinh vật. KMnO4 có tác dụng làm giảm các chất như H2S, Fe2+...
(O + O O2)
Sử dụng H2O2 2H2O2 2H2O + O Theo lý thuyết, 0,05mL (1 giọt) của 6% H2O2 cho vào 1 lít nước sẽ sản sinh ra 1,5 mg O2. Sử dụng CaO2 dạng hạt CaO2 + H2O Ca(OH)2 + O2 Theo Chamberlian (1988) bón CaO2 (60%) bón vào đáy ao với liều lượng 25-100g/m2, CaO2 phân hủy dần và giải phóng O2. 2,7 kg CaO2 sẽ sinh ra 1 kg O2
Cần phân biệt các trường hợp cá bị nổi đầu
trong ao nuôi Do oxy trong nước quá thấp Bình thường:, nổi đầu 1-2 giờ, cá phản ứng với tiếng động, bắt mồi (DO> 2 mg/L) Nghiêm trọng: nổi đầu hơn 2 giờ, không phản ứng với tiếng động, không bắt mồi (DO < 2 mg/L)
-, CO2
Oxy trong nước không thấp (DO > 3 mg/L) Hệ hô hấp của cá bị tổn thương Chất độc H2S, NO2 Nhiều phù sa
Cá có cơ quan hô hấp phụ không bị thiếu oxy
+)
Amomnia (NH3 và NH4
NH3 sinh ra từ quá trình phân hủy chất chất hữu cơ có chứa N
+
+ + OH-
Sản phẩm bài tiết hay từ phân bón:
(NH2)2CO + H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O NH3 hòa tan trong nước tạo thành NH4 NH3 + H2O NH4
Ammonia ở dạng tự do (NH3) rất độc đối với tôm cá Nồng độ của NH3 tăng khi pH và nhiệt độ tăng Khi NH3 trong nước cao, NH3 bị tích lũy trong máu dẫn đến rối loạn trao đổi chất, có thể dẫu đến chết cá.
Hàm lượng NH3 thích hợp cho cá, tôm là nhỏ hơn 0,1
NH4
+ không độc nhưng hàm lượng quá cao (>2 mg/L) dẫn đến tảo phát triển gây biến động pH, DO và CO2
mg/L
NH3 dước mức gây chết cũng gây ra một số tác
hại như:
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 và sinh sản
Giảm khả năng chống bệnh.
Biện pháp duy trì hàm lượng ammonia thích hợp
Cải tạo ao tốt trước mỗi vụ nuôi
Duy trì mật độ nuôi thích hợp
Không bón phân quá liều và cho thức ăn quá thừa
Khống chế mức dao động pH nước ao theo ngày đêm không vượt quá 1.
Thay nước khi hàm lượng amnonia vượt quá mức cho phép
Bón phân khi hàm lượng ammonia quá thấp
H2S sinh ra từ đâu?
Phân hủy vật chất hữu cơ yếm khí hay phản sulfat hóa yếm khí
Quá trình này thường diễn ra ở đáy thủy vực H2S là chất khí cực độc đối với thủy sinh vật, làm mất khả năng vận chuyển O2 của Hemoglobin làm cá chết ngạt Hàm lượng H2S phụ thuộc vào pH và nhiệt độ nước, H2S tăng khi nhiệt độ giảm và pH giảm
Không đào ao quá sâu
- sinh ra từ đâu?
+ + 3/2 O2 NO2
- + 2H+ + H2O + 76kcal
NO2 Nitrite hóa
NH4 Nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrite hóa gồm Nitrosomonas (nước ngọt) Nitrosococcus (nước lợ)
- ?
- kết hợp với Hb tạo thành Methemoglobin làm máu
Tác dụng độc của NO2 NO2
- phụ thuộc vào độ mặn, độ mặn càng
Độ độc của NO2
có màu nâu và mất khả năng kết hợp với oxy, hiện tượng này được gọi là bệnh thiếu máu hay máu màu nâu
- thích hợp?
- thích hợp là nhỏ hơn 0,1 mg/L
- thích hợp tương tự
cao độc tính càng giảm.►?
Biện duy trì hàm lượng NO2 Hàm lượng NO2 Biện pháp duy trì hàm lượng NO2
như duy trì ammonia.
- trong nước được cung cấp bởi quá trình nitrate hóa (oxy
NO3
- + 24 kcal
hóa nitrite) theo phản ứng: NO2
- + O2 NO3
Các nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình này gồm Nitrobacter
(nước ngọt), Nitrospina, Nitrosococcus (nước lợ)
Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra trong điều kiện có oxy, trong điều
-, NO, N2O, NH3 và N2.
kiện yếm khí nitrate bị khử thành NO2 Quá trình này có sự tham gia của các nhóm vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas
NO3
- cũng được cung cấp từ quá trình oxy hóa N2 trong khí
quyển do sấm sét N2+ O2 NO2 - NO2 + H2O HNO3 H+ + NO3
Nitrate không độc đối với tôm cá và rất cần thiết đối với thủy vực cho sự phát triển của các sinh vật là thức ăn tự nhiên cho tôm cá.
Hàm lượng nitrate trong nước quá cao cũng làm cho tảo phát triển quá mức dẫn đến một số tác hại cho tôm cá.
Hàm lượng nitrate cho phép dao động 0,1-10 ppm
Để duy trì nitrate ở mức thích hợp cũng thực hiện một số biện pháp như để duy trì hàm lượng Ammonia
-,
Orthophosphate hòa tan: H2PO4 3-
4-
2- và PO4 Pyrophosphate: P2O7 - Metaphosphate: PO3
Muối hòa tan của Phosphore trong nước bị lớp bùn đáy của thủy vực hấp thụ,do lớp bùn đáy chứa nhiều acid hữu cơ hay CaCO3 dễ hấp thu mạnh các muối orthophosphate hòa tan trong nước.
Ở môi trường có pH cao có nhiều ion
Giống như đạm, lân là nhân tố giới hạn đối với đời sống thực vật thủy sinh, là một nguyên tố dinh dưỡng rất cần thiết, thiếu nó thì không những thực vật bật cao mà cả nguyên sinh động vật cũng không sống được.
Các quá trình trao đổi chất , đặc biệt là quá trình
tổng hợp protein chỉ tiến hành được khi có sự tham gia của H3PO4 và sự thiếu hụt nó trong thủy vực còn hạn chế quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật
Trong nước thiên nhiên sắt tồn tại ở các dạng Fe2+ ,
+ và trong các hợp chất hữu cơ hòa tan hay không
Dạng Fe2+ thường gây độc đối với thủy sinh vật.
Fe3 hòa tan.
Sắt rất cần thiết cho đời sống thủy sinh vật, sắt là thành phần cấu tạo của Hemoglobin chứa trong hồng cầu, đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển oxy trong máu
► vì quá trình oxy hóa thành Fe3+ làm tiêu hao nhiều oxy và tạo thành các rỉ sắt bám trên mang cá làm cá không hô hấp được.
Sắt có vai trò quan trọng trong quá trình tạo diệp lục tố
Hàm lượng sắt thích hợp cho ao nuôi tôm cá khoảng
ở thực vật (xúc tác)
Hàm lượng sắt trong nước biển thấp, trong nước ngọt
0,1 - 0,2 ppm
Mangan trong nước tồn tại ở hai dạng ion và keo, dạng ion có hoạt tính cao. Ở nồng độ thấp (0,001-0,002ppm) chúng kích thích sự tăng trưởng của thực vật nhưng ở nồng độ cao (0,1ppm) sẽ gây độc cho thủy sinh vật.
hàm lượng sắt có lên đến hàng chục ppm.
Bảng 13. Độc tính của kim loại nặng đối với sinh vật
nước ngọt và biển
Kim loại
Khoảng LC50-96h (µg/l)
Hàm lượng an toàn được khuyến cáo bởi Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ
80-420 2.000-20.000 300-1.000 1.000-40.000 10-40 1.000-10.000 10 100 25 100 0.10 100 Cadmium Chronium Đồng Chì Thủy ngân Kẽm
![Giáo trình Động và Thực vật Thuỷ sinh (Nghề Bệnh học Thuỷ sản - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp [Mới nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2022/20221012/troinangxanh10/135x160/9441665565969.jpg)
