Sử dụng thuốc tím trong quản lý chất
lượng nước
Đặc tính hóa học và công dụng:
Thuốc tím có công thức hóa học là KMnO4, được bắt đầu đưa vào trị bệnh
trên cá vào năm 1918. Thuốc tím là một chất oxy hóa mạnh, có thể oxy hóa
vật chất vô cơ lẫn hữu cơ. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi sử dụng thuốc tím,
không có sự tồn lưu Mn trong cơ và gan cá. Thuốc tím mang tính đối kháng
với một số hợp chất như là formaline, cồn, các hợp chất arsenite, bromide,
iodine, phosphorus, axít sulfuric, sulfur, than hoạt tính, và H2O2.
Cơ chế oxy hóa vật chất hữu cơ:
Trong môi trường axit
MnO4- + 4H+ + 3e-  MnO2 + 2H2O
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
Trong môi trường kiềm, MnO4 tác dụng với nhóm OH- tạo thành gốc [OH]
tự do. Gốc [OH] tự do sẽ phản ứng với nhau tạo thành gốc oxy nguyên tử
[O].
2(OH) [O] + H2O
Gốc oxy nguyên tử [O] sẽ oxy hóa vật chất hữu cơ theo phản ứng:
CxHyOz + (2x + y/2 - z) [O] xCO2 + y/2H2O
Cơ chế sát trùng:
Thuốc tím có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, tảo và cả vi rút thông qua
việc oxy hóa trực tiếp màng tế bào của vi sinh vật, phá hủy các enzyme đặc
biệt điều khiển quá trình trao đổi chất của tế bào. Đối với nhóm protozoa,
hiệu quả của thuốc tím kém hơn.
Cơ chế tủa sắt (Fe) và manganese (Mn) trong nước:
Thuốc tím thường được sử dụng để oxy hóa Fe, Mn, các hợp chất gây ra mùi
và vị của nước. Để oxy hóa 1mg Fe và 1mg Mn, cần 0,94 và 1,92mg thuốc
tím tương ứng trong vòng 5-10 phút.
3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O 3Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+
3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O 5MnO2 2K+ + 4H+
Cơ chế làm trong nước:
Thứ nhất, thuốc tím oxy hóa từ đó làm giảm lượng vật chất hữu cơ trong
môi trường. Thứ hai, đối với nước có độ đục do phù sa, các hạt keo khoáng
(tích điện âm) gây ra, Mn2+ sẽ tác dụng lên bề mặt của keo khoáng, làm cho
keo khoáng trở nên trung tính và lắng tụ.
Trong thủy sản, việc sử dụng thuốc tím sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trong
ao, vì thuốc tím sẽ diệt một lượng lớn tảo trong môi trường ao nuôi. Độ độc
của thuốc tím sẽ gia tăng ở môi trường có pH cao, và trong nước cứng (độ
cứng lớn hơn 150mg CaCO3/L). Nếu sử dụng để diệt tảo thì thuốc tím có lợi
thế hơn sulfate đồng (CuSO4) vì trong môi trường có độ kiềm thấp, thuốc
tím sử dụng an toàn hơn.
Thuốc tím được sử dụng trong việc làm giảm lượng hữu trong nước, oxy hóa
chất hữu cơ lắng tụ ở nền đáy, giảm mật độ tảo, xử lý một số bệnh liên quan
đến vi khuẩn, kí sinh trùng ở mang và nấm trên tôm cá. Ngoài ra, thuốc tím
cũng có khả năng oxy hóa các chất diệt cá như rotenone và antimycin và có
thể ngăn chặn quá trình nitrite hóa.
Cách sử dụng:
Thuốc tím thương mại ở dạng tinh thể hoặc bột. Đối với thuốc tím, phải hòa
tan trong nước rồi tạt đều khắp bề mặt ao để tăng hiệu quả sử dụng. Xử lý
thuốc tím sẽ làm giảm lượng PO43- trong nước, cho nên cần thiết phải bón
phân lân sau khi sử dụng thuốc tím. Phải xử lý thuốc tím trước khi bón phân
và không sử dụng thuốc tím cùng lúc với thuốc diệt cá, vì làm như vậy sẽ
làm giảm độc lực của thuốc cá.
Cách ước lượng nhu cầu thuốc tím:
Liều lượng thuốc tím sử dụng phụ thuộc vào lượng vật chất hữu cơ trong
môi trường nước. Vì vậy, việc ước lượng hàm lượng thuốc tím sử dụng là
cực kỳ quan trọng. Nếu không, lượng thuốc tím sẽ phản ứng với vật chất
hữu cơ, trở nên trung tính và không đủ độc lực để tiêu diệt mầm bệnh.
Một phương pháp thông thường khi sử dụng thuốc tím là bắt đầu với liều 2
mg/L. Nếu sau khi xử lý thuốc tím, quá trình chuyển màu của nước từ tím
sang hồng diễn ra trong vòng 8-12 giờ, nghĩa là lượng thuốc tím sử dụng đã
đủ không cần tăng thêm. Tuy nhiên, nếu trong vòng 12 giờ xử lý, màu nước
chuyển sang màu nâu, điều này được xác định là chưa đủ liều, do đó có thể
thêm 1-2 mg/L nữa. Thời gian xử lý thuốc tím thường được bắt đầu vào sáng
sớm để có thể quan sát sự chuyển màu của thuốc tím trong 8-12 giờ.
Một cách khác có thể được sử dụng để xác định lượng thuốc tím cần thiết
khi xử lý. Đầu tiên, lấy một cốc nước cất, cho vào 1g thuốc tím (tạm gọi là
dung dịch chuẩn). Dùng 5 cốc khác, mỗi cốc lấy 1 lít nước ao. Lần lượt cho
vào 5 cốc nước ao: 2, 4, 6, 8, 10 mL dung dịch chuẩn, khuấy đều. Đợi 15
phút, thấy cốc nào còn màu hồng thì lấy số mL của dung dịch chuẩn đã thêm
vào cốc đó nhân với 2, ta sẽ được nồng độ (mg/L) thuốc tím cần dùng đối
với môi trường nước hiện tại.
Liều dùng:
- Khử mùi và vị nước: liều lượng tối đa 20 mg/L.
- Ở liều lượng 2-4 mg/L có khả năng diệt khuẩn. Liều diệt khuẩn phải dựa
vào mức độ chất hữu cơ trong nước. Vì vậy, tốt nhất nên dùng phương pháp
ước lượng được mô tả ở phần trên.
- Liều 50 mg/L hoặc cao hơn có khả năng diệt được virút.
Một số lưu ý khi sử dụng thuốc tím:
- Cần tính toán lượng nước trong ao để tránh lãng phí cũng như là đủ độc lực
tiêu diệt mầm bệnh.
- Thuốc tím là chất oxy hóa mạnh, vì vậy khi bảo quản cần tránh ánh sáng
trực tiếp, nhiệt độ cao.
- Thuốc tím có thể diệt tảo trong ao, thiếu oxy có thể diễn ra, thường tăng
cường quạt nước sau xử lý.
- Không dùng thuốc tím chung với một số loại thuốc sát trùng khác như
formaline, iodine, H2O2,...
- Quá trình xử lý có thể ảnh hưởng đến tôm cá, vì vậy khoảng cách giữa 2
lần xử lý ít nhất là 4 ngày, theo dõi quan sát sức khỏe tôm cá sau khi xử lý.