Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
256
lượt xem
78
download

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bao quanh hành tinh trái đất gồm: Địa quyển hay thạch quyển (Lithoshpere): Thủy quyển (Hydrosphere) Khí quyển (Atmosphere) Sinh quyển (Bioshphere) Bề mặt trái đất gồm 30% là lục địa và 70% là mặt biển. Địa quyển (lithosphere): môi trường đất bao gồm vỏ trái đất, thành phần hóa học của đất ảnh hưởng cơ bản đến cuộc sống của con người và sự duy trì đời sống hoang dã. Thủy quyển (hydrosphere) là môi trường nước bao gồm tất cả phần nước trên trái đất như nước đại dương, sông, hồ, suối, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

  1. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực CHƯƠNG 1 SỰ ĐA DẠNG CỦA H Ệ S INH THÁI THỦY VỰC 1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÔI TRƯỜNG Bao quanh hành tinh trái đất gồm: Địa quyển hay thạch quyển (Lithoshpere): - Thủy quyển (Hydrosphere) - Khí quyển (Atmosphere) - Sinh quyển (Bioshphere) - Bề mặt trái đất gồm 30% là lục địa và 70% là mặt biển. Địa quyển (lithosphere): môi trường đất bao gồm vỏ trái đất, thành phần hóa học của đất ảnh hưởng cơ bản đến cuộc sống của con người và sự duy trì đời sống hoang dã. Thủy quyển (hydrosphere) là môi trường nước bao gồm tất cả phần nước trên trái đất như nước đại d ương, sông, hồ, suố i, n ước ngầm, băng tuyết, hơ i nước trong đất và trong không khí... Thủy quyển đóng vai trò không thể thiếu được trong việc duy trì sự sống của sinh vật và cân bằng khí hậu toàn cầu. Khí quyển (atmossphere): là lớp không khí bao quanh trái đất và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống và quyết đ ịnh đến tính chất khí hậu, thời tiết của trái đất Sinh quyển (biosphere): là các phần của môi trường vật lý có tồn tạ i sự sống bao gồm phần lớn thủy quyển, phần dưới của khí quyển và phần trên của địa quyển (Hình 1-1 và Bảng 1-1). Những yếu tố môi trường cần thiết cho sự sống gồ m: năng lượng, nước, khí và chất khoáng. Hình 1-1. Thành phần t ự nhiên của hệ thố ng 1
  2. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 1-1. Các thông số môi trường và chức năng tự nhiên 4. Sinh quyển 1. Khí quyển Thực vật: Thành phần hóa học, ô nhiễm Độ cao, mật độ, cấu trúc và tính đa dạng Hạt bụi (hỗn tạp) Ẩm độ Giai đoạn sinh trưởng Lượng mưa/bốc hơi Sinh khối, Chlorophyl-a Mây Độ che phủ, chỉ số diện tích lá Bức xạ mặt trời Sự thoát hơ i nước, hiệu quả sử dụng Nhiệt độ nước Tần suất và cường độ gió Hệ thống rễ và sử dụng dinh dưỡng 2. Thủy quyển Hệ thực, động vật: Thể tích nước bề mặt và nước ngầm Thành phần loài và tính đa dạng Chất lượng nước Kích thước quần thể (độ lớn) Nước sông Khả năng tồn tại/mất đ i của quần thể Tiềm năng thủy năng lượng Động thái của quần thể Đặc điểm thủy triều Sự phân tán/di cư Sóng Các chức năng đặc trưng như giá tr ị d inh 3. Địa quyển dưỡng, đặc tính sinh hóa, vai trò chỉ th ị Địa mạo sinh học... Địa hình Đời sống quần xã: Kiểu đá và cấu trúc Sinh khối, quang hợp Phong hóa, xói lở Tiêu thụ và hô hấp Lắng tụ phù sa Phân hủy Cấu trúc địa chất Quan hệ dinh dưỡng (chuỗi thức ăn) Địa vật lý Chu trình carbon và dinh dưỡng Độ sâu tần đất Bioturbation Độ hạt và cấu trúc 5. Các thông số hệ sinh thái Thành phần khoáng chất Tính tự nhiên, tính toàn vẹn và giá tr ị d i Thành phần sinh học sản Thành phần hóa học Tính khác thường, tính rõ ràng Vật chất hữu cơ, hàm lượng mùn, rác Tính đa dạng, tính phong phú Ẩm độ Khả năng tích lũy và tính bất ổn Địa chất Sự phục hồi và thay thế Đặc tính nền móng Kiến tạo địa chất và đặc trưng địa vật lý Giá tr ị thông tin, liên quan đến tự nhiên, phong cảnh và văn hóa Địa chấn Đặc trưng địa chất 2 HỆ SINH THÁI 2.1 Hệ sinh thái nước ngọt Vùng sinh thái nước ngọt có giớ i hạn của nồng độ muối hòa tan nhỏ hơn 0,5‰. Đây là vùng nước thiên nhiên xa biển dướ i các loại hình thủy vực khác nhau như: sông, suối, hồ, ao, ruộng lúa... Đặc tính chung là trong nước có ít thành phần muối Na+, Cl-, SO42-; nhiều thành phần muối Ca2+, HCO3-, CO32-. 2
  3. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực 2.1.1 Sơ lược thành phần hóa học của nước sông Sông là loạ i hình thủy vực nước chảy tiêu biểu nên hàm lượng oxy hòa tan trong nước sông thường cao, ở những đoạn chảy siết, hàm lượng oxy hòa tan có thể lên đến bão hòa. pH tương đối ổn đ ịnh, dao động trong khoảng 6-8. Nhìn chung hàm lượng các muối dinh dưỡng và vậ t chất hữu cơ trong nước sông thường nghèo nàn. Hàm lượng TAN (tổng đạm amôn) ít khi vượ t quá 0,1 ppm. Hàm lượng NO2- ít khi vượt quá 0,02 ppm có khi chỉ có lượng vết. Vì hàm lượng oxy cao nên dạng đạm này dễ dàng bị oxy hóa thành dạng đạm nitrate (NO3-). Hàm lượng NO3- thường gặp trong khoảng 0,1- 0,5ppm. Hàm lượng dạng này trong nước sông thường thay đổi theo mùa: mùa hạ, thực vật phù du phát triển mạnh - quá trình quang hợp của chúng hấp thu nhiều NO3- làm hàm lượng muố i này trong thủy vực giảm xuống đáng kể có khi bằng 0; vào mùa thu hàm lượng muố i này tăng lên hẳn và đạt cực đạ i ở mùa đông và sang mùa xuân bắt đầu giảm xuống. Hàm lượng PO43- dao động trong khoảng 0,03-0,1 ppm và cũng dao động theo mùa, vào mùa nước lũ hàm lượng PO43- thường cao do nước mưa mang vào thủy vực. Hàm lượng SiO32- dao động trong khoảng 2-10 mg/L. Hàm lượng muố i sắt hòa tan trong nước sông thường rất thấp vì hàm lượng oxy hòa tan cao, các muối hòa tan của sắt dễ dàng bị oxy hóa thành dạng keo Fe(OH)3 không hòa tan. Tuy nhiên, hàm lượng sắt tổng sẽ cao đối vớ i những vùng ch ịu ảnh hưởng của đất phèn (Vùng Đồng Băng Sông Cửu Long). COD của nước sông thường rất thấp ch ỉ dao động trong khoảng 2-5mg/L. Thành phần trung bình của các ion khác trong nước sông được trình bày trong bảng sau: Bảng 1-2: Thành phần trung bình của các ion chính trong nước sông ở các lục địa khác nhau. Hàm lượng ion (mg/L) Na+ Ca2+ Mg2+ K+ HCO3- SO42- Cl- NO2 - Lục địa Châu Á 5,6 18,4 9,3 2,3 79,0 8,4 8,7 0,7 Châu Phi 3,8 12,5 11,0 - 43,0 13,5 12,1 0,8 Bắc Mỹ 5,0 21,0 9,0 1,4 68,0 20,0 8,0 1,0 Châu Âu 5,6 31,1 5,5 1,7 95,0 24,0 6,9 3,7 Châu Úc 2,7 3,9 2,9 1,4 31,6 2,0 10,0 0,05 Lượng oxy hòa tan trong nước lớn, CO2 tự do ít, vật chất hữu cơ trong nước sông thấp, độ pH thuộc loại trung bình, dao động từ 6.9 - 7.2. Nhìn chung, thành phần hóa học của nước giữa các khúc trong một dòng sông thì không hoàn toàn giống nhau, nó phụ thuộc vào vị trí địa lý của từng khúc sông và nguồn bổ sung. 3
  4. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản 2.1.2 Sơ lược thành phần của nước ao Ao là loại hình thủy vực nước đứng, nhỏ, nông, được hình thành chủ yếu là do các nguyên nhân nhân tạo. Nhìn chung những tính chất vậ t lý, thành phần hóa học của nước trong ao biến động lớn. Mức độ biến động của các yếu tố phụ thuộc vào độ lớn của thủy vực và phụ thuộc vào chế độ chăm sóc của con người. - Hàm lượng oxy hòa tan trong nước biến động lớn theo ngày đêm, mức độ biến động tùy theo hàm lượng vật chất dinh dưỡng trong ao. - pH dao động từ 6-9,5 tùy theo mật độ của tảo trong ao - Hàm lượng các muối dinh dưỡng thường phong phú hơn nước sông do sự chăm sóc bón phân của con người. - Hàm lượng TAN dao động trong khoảng 0,1-1,0 mg/L; NO3- dao động trong khoảng 0,7-1,0 ppm, ở những ao giàu dinh dưỡng có thể lên tới vài mg/L. - COD có thể đạt đến 30 mg/L. 2.2 Hệ sinh thái nước lợ Vùng sinh thái nước lợ có giớ i hạn nồng độ muối hòa tan từ 1-30‰, bao gồm các vùng ven cửa sông, ven biển hoặc có khi cả vùng biển bị nước trong lục địa tràn ra làm nhạt nồng độ muối đ i. Đây là vùng sinh thái có đặc tính thủy lý hóa và thủy sinh vật rất phức tạp và đặc sắc. Nồng độ muối trong các thủy vực ở vùng sinh thái nước lợ rất không ổn định, luôn luôn thay đổi theo mùa, mùa mưa giảm và tăng dần trong mùa khô. Tùy thuộc vào nồng độ muố i hòa tan mà phân chia thành các vùng sinh thái khác nhau: vùng sinh thái n ước lợ nhạt có nồng độ muố i từ 1-5‰, vùng sinh thái nước lợ vừa giớ i hạn nồng độ muố i từ 5-18‰, vùng sinh thái n ước lợ mặn có giớ i hạn nồng độ muố i từ 18-30‰. Nhìn chung, thành phần hóa học của nước trong vùng sinh thái nước lợ rất phức tạp, vừa mang đặc tính của vùng sinh thái nước ngọt, vừa mang đặc tính của vùng sinh thái nước mặn. 2.3 Hệ sinh thái nước mặn Vùng sinh thái nước mặn bao gồm biển và đại dương. Nước biển là nước thiên nhiên rất đặc biệt, có thành phần hóa học rất phức tạp. Hiện nay, đã phát hiện có tất cả 60 nguyên tố hòa tan trong nước biển và phần lớn tồn tạ i dướ i dạng ion, những ion này có biến đổ i theo sự khác nhau của những đ iều kiện lý, hóa, sinh học và đ ịa chất của vùng biển. Trong nước biển, ngoài thành phần hóa học phức tạp ra còn có sinh vật, những thể hữu cơ này rất cần nhiều thành phần hóa học để sống và khi sinh vật chết đi sẽ trả lại thành phần hóa học trong cơ thể của chúng vào trong nước biển. Vì vậy nước biển không ch ỉ là thành phần hóa học phức tạp mà còn là thể tổng hợp của thể hữu cơ. Thành phần hóa học của nước biển có những đặc tính sau đây: Tất cả nước biển đều có thành phần muối hòa tan phong phú, trừ những vùng biển đặc biệt, nói chung là có nồng độ muối tương đố i ổn định, khoảng 35‰. 4
  5. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực Thành phần hóa học của tất cả nước biển đều giống nhau và thành phần tương đố i ổn định, trong đó ion Cl- chiếm 55,25%, ion Na+ chiếm 30,63%, ion SO42- chiếm 7,74%, muối cacbonate chiếm 0,3% tổng số các ion hòa tan, các muối của N, P, Si và vật chất hữu cơ chiếm khoảng 0,3 %. Thành phần ion của tất cả nước biển hầu như không biến đổ i theo thờ i gian và không gian. Trong nước biển có các nguyên tố : Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br, C, Sr, B, F, Si, N, Al, Rb, Li, P, Ba,I As, Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Se, Cs, V, Mo, Th, Ce, Ag, La, Y, Ni, Sc, Hg, Au, Ro, Cd, Co, Sn, O, H, Ar, He, Ne,...11 nguyên tố đầu là những nguyên tố chủ yếu trong thành phần nước biển và hàm lượng trung bình của chúng được trình bày ở bảng sau: Bảng 1-3: Thành phần trung bình của các ion chính trong nước biển (khi nồng độ muối 35%o) Ion (g/kg) Nồng độ Ion (g/kg) Nồng độ Na + Cl- 10,722 19,337 Mg2+ SO42- 1,297 2,708 Ca2+ HCO3- 0,408 0,097 K+ CO32- 0,382 0,006 Sr2+ Br- 0,0138 0,06 F- 0,011 Ở tầng nước mặt của biển và đạ i dương tương đố i giàu oxy: do sự xáo trộn mạnh của sóng làm oxy khuếch tán từ không khí vào nước dễ dàng. Ở tầng đáy các biển, hàm lượng oxy hòa tan rất thấp vì quá trình đố i lưu thẳng đứng yếu không bao quát được toàn bộ khối nước, ở độ sâu 200-1000m hàm lượng oxy hòa tan gần như bằng 0. Hàm lượng TAN ở vùng khơ i đạ i dương đạt 0,03 mg/L, vùng ven bờ có thể lên tớ i 0,2 mg/L hay lớn hơn. Hàm lượng NO3- cũng rất thấp. Hàm lượng PO43- ít hơn muối nitrate khoảng 10 lần, ở tầng nước mặt hàm lượng PO43- không vượt quá 0.02 ppm. Ở dưới sâu hàm lượng các muối hòa tan của nitơ, phosphor nhiều hơn trên tầng mặt tới hàng chục hay hàng trăm lần. Do đó, ở đâu có sự xáo trộn nước từ tầng đáy lên mạnh thì ở đó sinh vật sẽ phát triển mạnh mẽ, còn nơi không có sự xáo trộn nước thì sinh vật nơi đó rất nghèo nàn. Hàm lượng các muối hòa tan của sắt trong nước biển thường rất thấp, thấp hơn hàng trăm lần so vớ i hàm lượng sắt trong các thủy vực nước ngọt. 5
  6. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản 2.3.1 Hệ sinh thái đất ngập nước Các hệ sinh thái đất ngập nước bao gồm các đầm lầy và rừng ngập mặn (mangroves)... Có 3 dạng đầm lầy: (i) đầm lầy ngập nước sâu và thực vật bậc cao phát triển (swamp), (ii) đầm lầy ngập nước ít vớ i nhiều loài thực vật bậc thấp kích thước lớn phát triển (marsh), (iii) đầm lầy không ngập nước, nhiều bùn nhão và có nhiều than bùn (bog), loài thực vật phát triển chủ yếu là rêu. Trong các hệ sinh thái này thì nước ít lưu thông và tích tụ nhiều vật chất hữu cơ có nguồn gốc thực vậ t nên nước có chất lượng kém. Đối vớ i hệ sinh thái rừng ngập mặn thì môi trường nước mang đặc tính của thủy vực nước lợ giàu dinh dưỡng. Định nghĩ a về đất ngập nước: Theo Cục nghề Cá và Đời sống hoang dã Hoa Kỳ (Cowarddin et al., 1979), đất ngập nước “Là vùng đất chuyển tiếp giữa hệ thủy sinh và trên cạn nơi mực nước thường ở bề mặt hoặc gần bề mặt của đất được ngập một lớp nước khá cạn” Theo Hội ngh ị Rasmar (1971), đất ngập nước “Là những đầm lầy, vùng đầm lầy, đất hoặc nước có than bùn tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên hoặc tạm thời, vớ i nước ngọt, lợ hoặc mặn tĩnh hoặc chảy, bao gồm cả những vùng nước biển có độ sâu mực nước lúc triều thấp không vượt quá 6m » Hệ sinh thái vùng đất ngập nước chủ yếu Các thủy vực và hồ nông cạn - Cửa sông - Vùng duyên hải - Vùng đồng bằng ngập nước (Hình 1-2, 1-3) - Đầm lầy (marsh) - Đầm than bùn (bog) - Rừng đầm lầy (swamp) - 6
  7. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực Hình 1-2. Chu kỳ t ự nhiên của lũ và hạn ở thung lũng sông Senegal. Theo Van Lavieren & Van Wetten (1990). © Euroconsult. Trích dẫn bởi C.K. Lin and Yang Yi (2001) 7
  8. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 1-3: Lũ nhỏ và các giai đoạn tiến triển ở vùng đồng bằ ng ngập lũ do sông theo lý thuyết. 8
  9. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực Chức năng, nguồn lợi và đặc điểm của vùng đất ngập nước Bảng 1-4. Giá trị của vùng đất ngập nước Đồng bằng ngập nước Cửa sông (không có Đầm lầy nước ngọt Vùng ven biển mở rừng ngập mặn) Rừng ngập mặn Vùng than bùn Rừng đầm lầy Các hệ sinh thái đất ngập nước Hồ Chức năng 1. Nước ngầm tái sử dụng 2. Nước ngầm không sử dụng lạ i 3. Kiểm soát lũ 4. Ổn định bờ biển/kiểm soát xói mòn 5. Giữ lạ i cặn lắng/độc chất 6. Giữ lạ i chất dinh dưỡng 7. Cung cấp sinh khối 8. Ngăn chặn bão, chắn gió 9. Ổn định vùng tiểu khí hậu 10. Vận chuyển nước 11. Giả i trí/du lịch Sản phẩm 1. Nguồn lợi cây rừng 2. Nguồn lợi động vật hoang dã 3. Nguồn lợi thủy sản 4. Nguồn lợi thức ăn cho gia súc 5. Nguồn lợi nông nghiệp 6. Cung cấp nước Đặc điểm 1. Đa dạng sinh học 2. Đồng nhất vớ i văn hóa/di sản = không có hoặc hiếm; = hiện diện; = giá trị chung và quan trọng của loại hình đất ngập nước. 9
  10. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Nguyên nhân làm mất đi đất ngập nước Bảng 1-5. Những nguyên nhân làm mất đi đất ngập nước Đồng bằng ngập Vùng cửa sông Vùng ven biển Rừng đầm lầy Đầm lầy nước Đất than bùn Tác động bởi con người trũng t Hồ Trực tiếp Tháo cạn cho mục đích quản lý nông nghiệp, lâm nghiệp và khống chế muỗi Sên vét và đào kênh dẫn nước và phòng chống lũ lụt. San lấp nhằm chôn rác thải rắn, làm đường và phát triển những khu công nghiệp, thương mại và dân cư. Chuyển đổi cho mục đích nuôi trồng thủy hải sản Xây dựng bờ bao, đập ngăn nước, đê điều nhằm kiểm soát lũ lụt, cung cấp nước, tưới tiêu và phòng chống bão lụt. Thải bỏ nông dược, chất dinh dưỡng từ chất thải sinh hoạt, nông nghiệp và cặn lắng. Khai thác khoáng sản vùng ngập nước như chì, than đá, sỏi, phospho và những vật liệu khác. Khai thác nước ngầm Gián tiếp Sự tích tụ của cặn lắng do đê đập, kênh mương sâu và những cấu trúc khác. Sự thay đổi các yếu tố thủy lực học do kênh mương, đường xá và những cấu trúc khác. Mực nước rút dần do khai thác nguồn nước ngầm, dầu khí và những khoáng sản khác. Nguyên nhân tự nhiên Nước rút dần Mực thủy triều tăng Hạn hán Bão tố Xói mòn Các tác động hữu sinh Ghi chú: = Không hiện diện hoặc hiếm; = hiện diện nhưng không phải là nguyên nhân chính = nguyên nhân quan trọng và phổ biến tạo ra sự suy thoái và mất đi đất ngập nước. 10
  11. Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực Bảo vệ vùng đất ngập nước - Qui hoạch chung việc sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên đất ngập nước - Xây dựng những hướng dẫn về chính sách vùng đất ngập nước - Cải tiến thông tin và nhận thức Hình 1-4: Chu kỳ t hủy học ở hệ sinh thái ngậ p lũ 2.3.2 Các thủy vực lớn của thế giới Đại dương - Biển nội đ ịa - Hồ - Sông - Khối băng ở Bắc cực - Khối băng Nam cực - 11
  12. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Bảng 1-4: Nguồn nước của thế giớ i Diện tích Thể tích % trên tổng (km x 10 ) (km3 x 106) 2 6 thể tích Thủy vực nước mặn Đại tây dương 106,46 354,70 25,2 Thái bình dương 179,68 723,70 51,4 Ấn độ dương 74,92 291,90 20,7 Tổng khối nước ở đại dương trên thế giớ i 361,06 1370,30 97,3 Biển nội đ ịa và hồ nước mặn 0,70 0,10 -- Tổng khố i nước thủy vực nước mặn 361,76 1370,40 97,3 Thủy vực nước ngọt Hồ nước ngọt 0,86 0,13 -- Sông 0,001 -- Khối băng nam cực 15,54 27,09 1,9 Khối băng bắc cực và sông băng 2,33 2,08 0,1 Nước trong không khí 512,82 0,01 -- Nước ngầm cách bề mặt 0,8 km -- 4,24 0,3 Nước ngầm tầng sâu -- 4,17 0,3 Tổng khố i nước ngọt 531,55 37,72 2,6 Tổng khố i nước 893,31 1408,12 99,9 Nguồn dữ liệu: Encyclopedia Britannica and Information Please Almanac (1974) và theo Wheaton ,1977. Trích dẫn bởi C.K. Lin and Yang Yi (2001). 12
  13. Tính chất vật lý của môi trường nước CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1 ÁNH SÁNG VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC 1.1 Phân phối năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trờ i khi truyền qua khí quyển đến mặt đất thì năng lượng giảm dần do sự hấp thụ của khí quyển và vật chất trên bề mặt quả đất. Năng lượng mặt trời được truyền ở hai dạng sóng ánh sáng, ánh sáng khả k iến và bất khả k iến. Sự phân bố năng lượng được trình bày qua hình 2-1. Hình 2-1. Năng lượng mặt trời truyền vào khí quyển và mặt đất. 1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước Ở một ngày trong lành, cường độ bức xạ mặt trời gia tăng từ 0 trước lúc bình minh và đạt cực đại vào lúc giữa trưa (14:00-16:00). Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ mặt trời giảm. Khi chiếu tới mặt nước ánh sáng không hoàn toàn xâm nhập vào cột nước mà một phần b ị phản xạ lạ i không khí. Khả năng xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước phụ thuộc vào tính phẳng lặng của mặt nước và góc tới của tia sáng so vớ i mặt nước. Những tia sáng chiếu gần thẳng góc vớ i mặt nước sẽ xâm nhập vào nước nhiều 13
  14. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản nhất. Cường độ ánh sáng sẽ giảm khi xuyên qua cột nước vì b ị phân tán và hấp thu bởi cột nước. Đối vớ i nước tinh khiết, chỉ 53% cường độ ánh sáng biến đổ i thành nhiệt và triệt tiêu khi xuyên qua một mét n ước đầu tiên của cột nước. Các tia sáng có bước sóng dài (đỏ, cam) và ngắn (hồng ngoạ i, tím) thì b ị triệt tiêu nhanh hơn các tia sáng có bước sóng trung bình (lục, lam và vàng). Nước thiên nhiên có nhiều tạp chất ngăn cản quá trình xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước. Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh không thể thực hiện được khi cường độ ánh sáng thấp hơn 1%. Tầng n ước nhận được hơn 1% cường độ ánh sáng được gọ i là tầng ánh sáng hay tầng quang hợp (photic layer). Nước trong ao nuôi tôm, cá thường đục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. Theo Boyd (1990) thì tầng ánh sáng thường gấp đôi độ trong của nước đo bằng đĩa Secchi. Hình 2-2. Sự xâm nhậ p của ánh sáng vào 3 ao cá có bón phân Mức độ hấp thụ ánh sáng của nước ở độ sâu z được tính theo công thức sau: Trong đó IO = Bức xạ xâm nhập vào mặt nước IZ = Bức xạ ở độ sâu Z. Độ hấp thụ khởi đầu được sử dụng để nghiên cứu sự xâm nhập của ánh sáng đơn sắc, nhưng khái niệm này được mở rộng cho tổng bức xạ. Lượng ánh sáng xâm nhập vào độ sâu Z nào đó được tính bằng phương trình Lambert: 14
  15. Tính chất vật lý của môi trường nước IZ = IOe-kz hoặc LnIO = LnIz - Kz Trong đó: E= Cơ số của logarithms tự nhiên (cơ số e) K= Hệ số mất đi In = Logarithm tự nhiên. 1.3 Năng lượng nhi ệt 1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vực Nguồn nhiệt chính làm cho nước trong các thủy vực ấm lên là do năng lượng ánh sáng mặt trời cung cấp. Ngoài ra, còn có thể do năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước và nền đáy của thủy vực, nhưng năng lượng sinh ra bở i các quá trình oxy này không đáng kể so vớ i năng lượng mặt trờ i cung cấp. Do đó, nhiệt độ của nước thay đổ i theo vị trí đ ịa lý của thủy vực, theo mùa, theo thờ i tiết và theo ngày đêm. Sự thay đổi nhiệt độ của nước trong các thủy vực theo ngày đêm gắn liền vớ i cường độ chiếu sáng của mặt trời trong ngày. Thường nhiệt độ của nước trong các thủy vực thấp nhất vào buổ i sáng lúc 2:00-5:00, cao nhất vào buổ i chiều lúc 14:00-16:00 giờ và lúc 10:00 giờ nhiệt độ của nước trong thủy vực gần tớ i nhiệt độ trung bình ngày đêm. Biên độ dao động nhiệt độ trong ngày đêm lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tính chất của thủy vực: các thủy vực nhỏ và nông có biên độ dao động nhiệt độ ngày đêm lớn hơn các thủy vực lớn và sâu. Sự thay đổi nhiệt độ theo ngày đêm ở các ao nông có thể rất đáng kể: ở tầng mặt sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm có thể tới 10oC, ở độ sâu 20 cm là 5oC còn ở đáy ao là 2oC. Trong thủy vực năng lượng nhiệt có thể b ị mất đ i do nước bốc hơi, phát xạ nhiệt, hấp thụ vào nền đáy hoặc dòng chảy ra khỏi thủy vực. Hình 2-3. Năng lượng nhiệt chảy vào và ra khỏi thủy vực nước ngọt. (Số liệu từ F. W. Wheaton, 1977). Trích dẫn bởi C.K. Lin & Yang Yi (2001) 15
  16. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản 1.3.2 Tỉ trọng nước Nước ở 4oC có tỉ trọng lớn nhất, khi nhiệt độ tăng hay giảm một độ phân tử nước b ị giảm làm nước trở nên nhẹ hơn. Tỉ trọng nước ở các mức nhiệt độ khác nhau được thể hiện ở Bảng 2-1 và Hình 2-4. Bảng 2-1: T ỉ trọng nước (g/cm3) ở các nhiệt độ khác nhau g/cm3 g/cm3 g/cm3 °C °C °C 0 0,9998679 11 0,9996328 22 0,9977993 1 0,9999267 12 0,9995247 23 0,9975674 2 0,9999679 13 0,9994040 24 0,9973256 3 0,9999922 14 0,9992712 25 0,9970739 4 1,0000000 15 0,9991265 26 0,9968128 5 0,9999919 16 0,9989701 27 0,9965421 6 0,9999681 17 0,9988022 28 0,9962623 7 0,9999295 18 0,9986232 29 0,9959735 8 0,9998762 19 0,9984331 30 0,9956756 9 0,9998088 20 0,9982323 10 0,9997277 21 0,9980210 Hình 2-4. Sự thay đổi tỉ trọng nước theo nhiệt độ 16
  17. Tính chất vật lý của môi trường nước 1.4 Sự phân tầng nhi ệt độ 1.4.1 Nguyên nhân và quá trình phân tầng Các thủy vực tự nhiên, đặc biệt là các thủy vực nước tĩnh, sự phân tầng thường xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy. Do tác động của gió và sóng, nhiệt độ từ mặt nước được truyền xuống sâu 1m đến vài trăm mét thành một tầng nước có nhiệt độ đồng nhất, tầng này gọ i là tầng mặt (surface mixed layer). Từ độ sâu 200-300m, nhiệt độ bắt đầu giảm rất mạnh đến độ sâu 1000m. Tầng nước này gọ i là tầng giữa (thermocline). Nhiệt độ có thể giảm đ i 20oC qua tầng nước này. Dướ i tầng “thermocline”, nhiệt độ nước giảm chậm lại và ổn đ ịnh ở vùng đáy sâu (Hình 2-5). Hình 2-5. Sự phân tầng nhiệt điển hình trong ao cá Khi nhiệt độ nước ở tầng mặt thay đổ i (giảm dần đến 4oC hoặc tăng lên đến 4oC), lúc này tỉ trọng nước tầng mặt cao chúng sẽ chìm xuống và nước ở tầng dước nhẹ hơn sẽ nổi lên gây nên hiện tượng phá vỡ phân tầng. Tùy theo từng vùng trên trái đất mà sự phân tầng và phá vỡ phân tầng diễn 1 lần hay nhiều lần trong năm. Có thể chia sự phân tầng thành các kiểu sau: 1.4.2 Kiểu phân tầng - Amictic - b ị phủ bở i lớp băng vĩnh cửu trên bề mặt, không có hiện tượng phá vỡ phân tầng. - Oligomictic – các hồ cạn ở vùng xích đạo hầu như ít xảy ra hiện tượng phân tầng hoặc thủy vực lạnh nước - Monomictic – phân tầng và phá vỡ phân tầng mộ t lần trong năm vào mùa lạnh ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới vào mùa ấm ở vùng cực - Dimictic – phân tầng và phá vỡ phân tầng đều đặn hai lần trong năm ở các hồ vùng ôn đối vào mùa xuân và mùa thu - Polymictic – các thủy vực cạn thường xuyên xảy ra sự phân tầng và phá vỡ phân tầng (thường xảy ra theo chu kỳ ngày đêm). 17
  18. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình 2-6. Polymictic trong ao cạn 1.4.3 Hệ quả của sự phân tầng - Vật lý - ngăn cản quá trình hòa trộn và trao đổi nhiệt trong cột nước - Hóa học - giảm hàm lượng dinh dưỡng trên tầng mặt; ngăn cản sự trao đổ i vật chất trong cột nước - Sinh học - giớ i hạn không gian của sự sống; giảm năng suất sinh học 1.4.4 Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng (overturn) Nhiệt độ thay đổi - Gió/bão - Mưa to - Dòng chảy - Sự di chuyển của sinh vật - 1.4.5 Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng - Vật lý Cân bằng nhiệt Xáo trộn tầng nước Tăng sự xâm nhập của ánh sáng - Hóa học Xáo trộn các vật chất hòa tan hay lơ lửng Cung cấp dinh dưỡng cho tầng mặt Giảm oxy hòa tan và tăng hàm lượng các chất độc (NH3, CH4, H2S) ở tầng mặt - Sinh học Ảnh hưởng xấu đến động vật trong thờ i gian phá vỡ phân tầng Tăng năng suất sinh học sau khi hiện tượng phá vỡ phân tầng xảy ra 18
  19. Tính chất vật lý của môi trường nước 1.5 Sự phân chia các vùng trong thủy vực Trong các thủy vực lớn tùy theo độ sâu và tùy theo khoảng cách vớ i vùng bờ mà môi trường có đặc tính khác nhau. Dựa vào đặc tính vật lý của môi trường nước, có thể chia thủy vực thành các vùng sau: 1.5.1 Theo chiều thẳng đứng - Tầng mặt hay còn gọi là tầng đố i lưu, đây là vùng có sự chuyển động của nước theo chiều thẳng đứng. - Tầng giữa hay là tầng biến nhiệt (thermocline), đây là ranh giớ i giữa tầng nước mặt có nhiệt độ cao và tầng đáy có nhiệt độ thấp. Vì vậy, nhiệt độ trong tầng biến nhiệt giảm rất nhanh theo độ sâu (Hình 2-5). - Tầng dưới là tầng nước có nhiệt độ thấp và ổn định - Vùng sáng được giớ i hạn từ mặt nước đến độ sâu có cường độ ánh sáng 1%, vùng này còn được gọi là vùng quang hợp (photic zone) vì thực phù du phát triển và hiện tương quang hợp xảy ra. - Vùng tố i được giớ i hạn từ độ sâu có cường độ ánh sáng 1% đến đáy thủy vực. - Độ sâu cân bằng giữa quang hợp và hô hấp (compensation depth) chính là ranh giớ i giữa vùng sáng và vùng tố i. 1.5.2 Ngang - Vùng trên triều (Supralittoral): là phần đất phía trên cao hơn mức triều cực đại, bao gồm đất canh tác, đất tự nhiên phủ bởi hệ thực vật hoang dại, các đầm nuôi trồng thủy sản. Hoạt động của con ngườ i lên tiểu vùng này rất mãnh liệt nhằm cải tạo đất, phát triển nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản. - Vùng triều là là vùng ngập nước theo chu kỳ, nơi tập trung của các cây rừng ngập mặn hoặc các bãi bùn, bãi cát bằng phẳng. Đây là nơi sinh sống của các sinh vật thích nghi vớ i lố i sống nửa nước nửa cạn. Điều kiện sống vùng này tương đố i khắc nghiệt nhưng do đa dạng về môi trường sống nên sinh vật vùng triều rất đa dạng, đặc biệt đa dạng về kiểu gen. - Vùng khơ i là vùng ngập nước thường xuyên, vùng này chiếm diện tích lớn nhất. Khối nước và nền đáy là nơ i sinh sống và phát triển của các loài sinh vật biển. Hình 2-7. Ảnh hưởng của sự phân bố ánh sáng và nhiệt độ lên cấu trúc vật lý của ao hồ. 19
  20. Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản Hình trên trình bày một hồ nhỏ điển hình ở vùng ôn đới vào mùa hè. Phân vùng thường không chính xác, ở hồ nước đục hoặc vào thời đ iểm gần bình minh hay hoàng hôn ở hầu hết các hồ thì tầng quang hợp (photic) chỉ đạt đến một phần của tầng đối lưu (mixed layer). Vào mùa Đông tầng đố i lưu thường mở rộng đến nền đáy hồ. Hoạt động của sóng to thuận lợi cho sự xác định giớ i hạn của vùng triều. Thuật ngữ tầng biến nhiệt (thermocline) đôi khi được đ ịnh ngh ĩa một cách nghiêm nhặt là vùng có sự thay đổi nhiệt độ ít nhất 1oC/m sâu. Đố i vớ i vùng nhiệt đớ i không nhất thiết phả i tuân theo giá tr ị như trong định ngh ĩa trên. 1.6 Chuyển động của nước - Nguyên nhân gây chuyển động: Do nhiều nguyên nhân như sự chênh lệch nhiệt độ, độ mặn, sóng gió thủy triều, sự d i chuyển của thủy sinh vật, khố i nước trong thủy vực luôn luôn chuyển động, ngay cả trong các thủy vực không có sự trao đổi nước. Nước chuyển giúp cho sự chuyển động của thủy sinh vật, sự khuếch tán oxy từ không khí vào môi trường nước, sự điều hòa nhiệt độ, độ mặn, các khí hòa tan và việc phân tán các sản phẩm bài tiết của thủy sinh vật được thực hiện một cách dễ dàng, tránh được hiện tượng nhiễm bẩn hay thiếu oxy cục bộ. - Kiểu chuyển động của nước: Đối lưu Dòng chảy Sóng Sự nhiễu loạn (Turbulence) Nước trồi (Upwelling) Nước chìm (Downwelling) Hình 2-8. Nêm nước mặn, một dạ ng nước trồi vùng cửa sông. Dòng nước ngọt trải trên lớp nước biển có tỉ trọng cao hơn tạo thành nêm nước mặn. Nơi này cũng là nơi “nước mặn ra” hoặc là nơi kết tụ của các hạt phù sa. 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản