Bài giảng Quản lý môi trường nước thủy sản
LỜI GIỚI THIỆU
Quản lý chất lượng nước trong NTTS là môn khoa học chuyên nghiên cứu
thành phần hóa học của nước thiên nhiên, nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng tới
thành phần hóa học và các quá trình chuyển hóa hóa học trong nước. Qua đó để
phục vụ cho việc nghiên cứu tác động của nước tới vật nuôi.
Môn học cũng giúp cho sinh viên nắm được các quy luật biến động của một
số yếu tố môi trường và vận dụng các quy luật đó để tìm ra các phương pháp nuôi
thích hợp, sinh viên cũng phân tích được nguyên nhân gây nên các đột biến trong
nguồn nước làm cho vật nuôi chậm phát triển và chết hàng loạt.
Sinh viên cũng được trang bị cách kiểm tra nguồn nước, biết cách xử lý ổn
định một số yếu tố môi trường và quản lý tốt môi trường trong quá trình nuôi.
Đây là môn cơ sở rất quan trọng, sau khi học xong học sinh có kiến thức cần
thiết để tiếp tục tiếp thu kiến thức của các môn học khác như dinh dưỡng và thức
ăn, kỹ thuật sản xuất giống, kỹ thuật nuôi trương phẩm, bệnh cá... và nhiều môn
chuyên môn khác.
Mặc dù các tác giả đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn, song
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những góp ý bổ sung của
bạn đọc gần xa để lần sau xuất bản được hoàn thiện hơn.
Tác giả
1
MỤC LỤC
Phần A LÝ THUYẾT
Chương I. Hoá thổ nhưỡng .................................................................
1.1. Khái niệm về đất ..............................................................................
1.2. Thành phần đất.................................................................................
1.2.1. Thành phần chất rắn......................................................................
1.2.2. Thành phần chất khí và nước.........................................................
1.2.3. Thành phần sinh vật ......................................................................
1.3. Keo đất.............................................................................................
1.4. Đất phèn...........................................................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương II. Nước thiên nhiên ...............................................................
2.1. Cấu tạo nước....................................................................................
2.2. Một số tính chất của nước ................................................................
2.3. Ô nhiễm môi trường nước ................................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương III. Các tính chất vật lý của nước tự nhiên
3.1. Nhiệt độ ...........................................................................................
3.2. Màu nước.........................................................................................
3.3. Độ đục .............................................................................................
3.4. Mùi nước..........................................................................................
3.3. Vị nước ............................................................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương IV: Các chất khí hoà tan trong nước.....................................
4.1. Oxy hòa tan .....................................................................................
4.2. Khí Cacbonic ...................................................................................
4.3. Khí Sulfuahidro ...............................................................................
4.3. Khí Methane ..................................................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
2
Chương V: Các muối khoáng hoà tan .................................................
5.1. Độ pH .............................................................................................
5.2. Độ mặn ..........................................................................................
5.3. Độ kiềm ........................................................................................
5.4. Độ cứng .........................................................................................
5.5. Sắt và mangan .................................................................................
5.6. Silic .................................................................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương VI. Chất hữu cơ, nitơ, phốtpho
6.1. Chất hữu cơ......................................................................................
6.2. Các hợp chất nitơ .............................................................................
6.3. Phốt pho.…………………………………………………………………
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương VII: Tiến trình suy thoái ao nuôi và các yếu tố ảnh hưởng
7.1. Tiến trình suy thoái ao nuôi..............................................................
7.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới tiến trình suy thoái ao nuôi..................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương VIII. Các phương pháp xử lý nước nuôi thủy sản
8.1. Phương pháp vật lý ..........................................................................
8.2. Phương pháp sinh học ......................................................................
8.3. Phương pháp hóa học.......................................................................
8.4. Khả năng kết hợp các phương pháp .................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương IX: Giới thiệu một số hoá chất và chế phẩm sinh học trong
nuôi trồng thủy sản
9.1. Hoá chất ..........................................................................................
9.2. Chế phẩm sinh học thông dụng ........................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
3
Phần B THỰC HÀNH
Chương I: Phương pháp thu và bảo quản mẫu
1.1. Chuẩn bị thu mẫu.............................................................................
1.2. Cách bảo quản mẫu .........................................................................
1.3. Phương pháp thu mẫu ......................................................................
1.4. Phương pháp ghi chép kết quả phân tích ........................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Chương II: Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu môi trường
2.1. Đo nhiệt độ ......................................................................................
2.2. Đo pH .............................................................................................
2.3. Đo độ trong .....................................................................................
2.4. Đo oxy hòa tan ................................................................................
2.5. Phân tích carbon dioxide .................................................................
2.6. Phân tích độ kiềm tồng cộng ..........................................................
2.7. Phân tích sắt tổng số ........................................................................
3-
2.8. Phân tích PO4 ................................................................................
+
2.9. Phân tích NH4 ..............................................................................
2.10. Phân tích nitrat ..............................................................................
2.11. Xác định nhu cầu ôxy sinh hoá - BOD ..........................................
2.12. Phân tích độ cứng tổng cộng ........................................................
Câu hỏi thảo luận....................................................................................
Tài liệu tham khảo ................................................................................
4
PHẦN A – LÝ THUYẾT
Chương I
HOÁ THỔ NHƯỠNG
1.1. Khái niệm về đất
Đất được hình thành và tiến hóa chậm hàng thế kỷ do sự phong hóa đá và sự
phân hủy xác thực vật dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Một số đất
được hình thành do bồi lắng phù sa sông biển hay do gió. Đất có bản chất khác cơ
bản với đá là có độ phì nhiêu, tạo sản phẩm cây trồng.
Đất được cấu thành từ các yếu tố khác nhau theo thời gian, có thể khái quát
dưới công thức sau:
Đ = f(Đg, Đh, Sv, Kh, Nc, HđN)t
Trong đó:
* Đg:
đá gốc (loại đá hình thành nên đất bởi quá trình phong hoá theo
thời gian, do đó các loại đá khác nhau về thành phần hoá học sẽ tạo ra các loại đất
cũng rất khác nhau về thành phần hoá học. chúng ta có đá)
* Đh:
Địa hình, Các vùng khác nhau, sự hình thành đất cũng khác nhau.
Qui luật vận động tự nhiên của trái đất: sự trôi dạt lục địa, động đất, núi lửa... hình
thành nên các vùng đất có các thành phần và tính chất không giống nhau. Vùng
núi cao, đá vôi với thành phần chính là can xi và magiê, nhưng sẽ ít đi nitơ, phôt
pho, ngược lại vùng thấp, ven biển, lại có sự tích tụ của các chất hữu cơ qua năm
tháng, do đó hình thành nên loại đất chua, nghèo sinh vật. Chúng ta có đất đỏ
Bazan, đất phèn chua mặn, đất cát trắng, đất mùn phù sa...rất đặc trưng cho từng
vùng với thành phần cấu thành, nên loại đất các vùng đó tương đối ổn định.
* Sv:
Sinh vật, bao gồm (vi sinh vật, động vật, thực vật). Động, thực vật
là nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất qua chất đào thải và xác chết, vi sinh vật
làm nhiệm vụ phân huỷ các chất hữu cơ có sẵn trong đất hoặc tổng hợp ra các
chất hữu cơ mới. Vi sinh vật cố định đạm sống ký sinh trên các cây họ đậu, một
số bèo, tảo... có khả năng đồng hoá được nitơ chuyển thành đạm có lợi cho đất.
* Kh:
Khí hậu, là nguyên nhên cơ bản của quá trình phong hoá đất. Sự
thay đổi khớ hậu mạnh sẽ rút ngắn thời gian hình thành và biến đổi đất, trong đó,
nhiệt độ và bức xạ nhiệt mặt trời, gió, độ ẩm của không khí, thúc đẩy quá trình
phong hoá hình thành nên đất. Mưa, kéo theo quá trình rửa trôi sẽ làm biến đổi
tính chất đất ở các vùng khác nhau.
* HđN: Hoạt động của con người là ảnh hưởng gián tiếp tới thành phần
đất. Con người có thể làm cho đất phì nhiêu nếu con người biết nâng niu quí trọng
đất trong quá trình khai thác đất phục vụ cho đời sống của mình, song con người
5
cũng có thể làm cho đất bạc mầu, thoái hoá đi, nếu con người khai thác đất một
cách vô cảm
* t: Thời gian, tuổi của đất được tính từ khi bắt đầu phong hoá đá.
+ Tuổi tuyệt đối là thời gian dài đủ cho phép các quá trình xảy ra làm
cho đất đạt đến một sự ổn định nào đó, được tính theo số năm
+ Tuổi tương đối là mức độ phát triển của đất trong những điều kiện
ngoại cảnh khác nhau, chứ không tính bằng số năm, ví dụ: Đất bazan mới hình
thành nhưng đã có chỗ bị đá ong hoá, chua nhiều
1.2. Thành phần đất
1.2.1. Thành phần chất rắn
Thành phần chính của đất là chất rắn, chiếm 50 % thể tích đất, và chiếm tới
99% trọng lượng đất. Chất rắn bao gồm hai loại chất chính là chất vô cơ và chất
hữu cơ
Chất vô cơ được hình thành từ sự phong hoá đá gốc, chúng chiếm 38 % thể
tích đất và 95 % trọng lượng đất
Chất hữu cơ trong đất do xác các sinh vật phân huỷ tạo thành, chiếm 12 %
thể tích đất và gần 5 % trọng lượng đất
1.2.2. Thành phần chất khí, và nước
Giữa các hạt keo đất có các khe hở, đây là nơi thích hợp cho không khí xâm
nhập vào đất và chứa đựng một lượng nước nhất định
Không khí từ khí quyển xâm nhập vào, và từ sự phân huỷ các chất hữu cơ
trong đất sinh ra, bao gồm các khí như: oxy, nitơ, hiđro, cacbonic, mêtan,
sulfuahiđro v.v
Nước chủ yếu từ bên ngoài xâm nhập vào, và nước có thể hoà tan rất nhiều
chất vô cơ, hữu cơ trong đất, nên thực chất có thể gọi là dung dịch đất
1.2.3. Thành phần sinh vật
Sinh vật trong đất có nhiều loại như: côn trùng, nguyên sinh động vật, một
số loài tảo, và một số lượng lớn vi sinh vật.
Trên đây là các thành phần trong các loại đất cơ bản, tuy nhiên một số loại
đất đặc biệt có sự phối trộn có khác, ví dụ như: đất than bùn, hàm lượng chất hữu
cơ lớn tới 70 - 80 % thể tích đất, trong khi đó đất cát chỉ chiếm vài phần ngàn.
Không khí và nước cũng thay đổi nhiều vì chúng tồn tại trong các khe hở của đất,
nó không những phụ thuộc vào độ chặt, độ xốp của đất, mà còn phụ thuộc vào độ
ẩm của đất, cả hai thành phần này chiếm tới 50 % thể tích đất.
Dưới đây là biểu đồ mô tả thành phần cấu thành nên đất với các tỉ lệ thể tích
tương đối
6
ữ
ơ
H u c
ơ
Vo c
K.khi
ướ
N
c
Hình 1.1: Tỉ lệ các thành phần đất
1.3. Keo đất
1.3.1. Khái niệm về keo đất
Keo đất là những phần tử rất nhỏ bé, đường kính hạt keo khoảng từ 10-6
đến 10 -4 mm, có nhân keo và các phần tử mang điện tích xung quanh nhân.
Có nhiều cách phân loại keo đất khác nhau, nhưng nếu dựa vào dấu hiệu
điện tích, keo đất được chia làm 3 loại: keo âm, keo dương và keo lưỡng tính
Keo âm: là những keo có lớp ion tạo điện thế mang dấu âm, keo này có
nguồn gốc từ khoáng sét: keo hữu cơ
Keo dương: là những keo đất có lớp ion tạo điện thế mang điện dương
Keo lưỡng tính: là những keo có lớp ion bù, có thể đổi dấu từ điện âm sang
điện dương và ngược lại khi pH của môi trường thay đổi
1.3.2. Tính chất của keo đất
* Tính hấp phụ: Bề mặt keo đất luôn tiếp xúc với các chất khí và chất lỏng,
qua đó có lực hút của các phần tử chất này với tâm hạt keo, và lực tương tác khác
nhau giữa các phần tử hoặc các ion xung quanh chúng, sinh ra năng lượng bề mặt,
từ đó làm tăng khả năng giữ các phần tử khí hoặc các ion trên bề mặt keo đất. Khả
năng đó chính là tính hấp phụ
* Keo đất mang điện tích
Keo đất có khả năng tích điện dương (keo dương) hoặc tích điện âm (keo
âm), keo đất mang điện tạo cho đất có thể trao đổi ion với các ion trong dung dịch
đất một cách chọn lọc
Ví dụ: hạt keo mang điện tích dương có khả năng trao đổi cation như sau:
7
+
NH4
Keo
đất
Keo
đất
+
2-
Ca2+
+
2 NH4 + SO4
+
Ca2+
+
+
NH4
Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất vẫn tuân theo qui luật bảo toàn điện
tích. Một cation canxi mang điện tích 2+ (Ca2+) trao đổi với 2 cation amonium
+
mang điện tích 1+ (NH4 ), tổng các cation, anion trước và sau phản ứng là như
nhau.
Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất mang tính thuận nghịch, khi nồng độ
các cation thay đổi, cân bằng trên sẽ thay đổi để đạt trạng thái cân bằng mới phù
hợp với sự thay đổi về nồng độ đó, nên tuỳ theo nồng độ cation nào thay đổi mà
cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận hay nghịch
Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất xảy ra rất nhanh. Quá trình hấp thụ,
trao đổi cation thể hiện qua sự hình thành cân bằng ion giữa keo đất và dung dịch
đất xảy ra rất nhanh.
Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào đặc tính cation, vào
tỉ lệ keo đất và dung dịch đất, vào nồng độ cation trong dung dịch đất, và phụ
thuộc cả vào nhiệt độ đất
Sự hấp phụ, trao đổi cation của keo đất phụ thuộc vào nồng độ cation trong
dung dịch đất, nồng độ cation trong dung dịch đất cao thì hấp phụ cation của keo
đất càng mạnh. ngược lại, khi nồng độ các cation trong dung dịch đất giảm thì các
cation từ keo đất sẽ khuếch tán nhanh chúng vào dung dịch đất để đạt trạng thái
cân bằng cation của keo đất và dung dịch đất.
Dựa vào các đặc tính trên mà có thể thay đổi tính chất keo đất theo mục đích
sử dụng chúng.
Ví dụ: Vùng đất chua (keo đất hấp phụ nhiều cation H+ trên bề mặt), có thể
bón vôi (tăng Ca2+ vào dung dịch đất) để làm giảm độ chua cho đất. Cân bằng sẽ
xảy ra như sau:
H+
H+
Keo
đất
Keo
đất
Ca2+
2 H2O
+
+
Ca(OH)2
Sau khi bón, các cation H+ trên bề mặt keo đất đi vào dung dịch đất, nhường
chỗ cho các cation Ca2+ được hấp thụ trên bề mặt keo đất. Như vậy keo đất không
còn tính chua của H+ nữa
* Tính ngưng tụ và tính phân tán
Trạng thái keo đất (sol keo) là khả năng chống lại sự gắn kết của những phần
tử keo lại với nhau do ảnh hưởng của chất điện phân, phản ứng của môi trường.
8
Keo chuyển từ trạng thái phân tán (trạng thái sol) sang trạng thái ngưng tụ
(trạng thái gel) gọi là hiện tượng tụ keo
Các hạt keo tích điện trái dấu có thể liên kết với nhau cho đến trung hoà về
điện, sự ngưng tụ keo là do tác dụng của các chất điện phân của môi trường xung
quanh: (NaCl
Na+ + Cl- )
Keo
đất
Keo
đất
2-
+ 2Na+
Bị ngưng tụ lại
Na2SO4
SO4
Nồng độ cần thiết của các chất điện phân để keo chuyển từ trạng thái sol
sang trạng thái gel gọi là ngưỡng đông tụ, ngưỡng đông tụ phụ thuộc vào tính chất
của keo đất, vào độ lớn của điện tích và vào độ điện li của chất điện phân.
1.4. Đất phèn
Đất phèn hay đất phèn tiềm tàng chiếm trên 15 triệu ha ở vùng nhiệt đới, bao
gồm gần 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á. Chưa tới 2 triệu ha trong số 15 triệu
ha được sử dụng để trồng trọt vì không thích hợp cho nông nghiệp.
Tình trạng phèn cũng gây ra nhiều vấn đề được biết đến trong ao nuôi cá: cá
tăng trưởng chậm và trong một số trường hợp thì chết hàng loạt. Những vấn đề
được tóm lược như sau:
-
-
-
-
-
Cá chết do pH thấp (= độ phèn cao)
Thức ăn tự nhiên kém – cá tăng trưởng chậm
Phản ứng kém với phân bón
Ảnh hưởng độc tố của sắt và nhôm
Nhạy cảm vớ i nước mưa acid
Các quá trình hóa học sinh ra đất phèn:
H2S + Fe2+ FeS + 2H+
FeS + S FeS2 = PYRITE
Pyrite khi đó được khử bởi quá trình oxy hoá nếu đất không ngập nước và
được giữ ẩm.
2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4
Phản ứng này phóng thích axit sulphuric tạo ra tình trạng pH rất thấp.
Dưới những điều kiện pH rất thấp, Fe+2được oxi hoá thành Fe+3 bởi vi
khuẩn Thiobacillus ferroxidans. Fe+3 là tác nhân oxy hoá hữu hiệu hơn oxy trong
khí quyển:
4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O
FeS2+ 7Fe2(SO4)3 + 8H2O 12Fe2SO4 + 8H2SO4
9
Vi khuẩn Thiobacillus cũng có thể oxy hoá sulphur thành acid sulphuric: vi
khuẩn này hoạt hoá ở pH 2.0-3.5.
S + 1,5O2 + H2O H2SO4
Van Breemen (1980) cho rằng đất phèn thực sự và đất phèn tiềm tàng
chiếm 5 triệu ha ở Nam và Đông Nam Á và 3,77 triệu ha ở Châu Phi. Mặc dù
tìm thấy trong hầu hết các vùng khí hậu nhưng thường ở vùng ven biển vùng
nhiệt đới. Thường gắn kết với những đầm phá rừng ngập mặn nhiệt đới ven biển.
Sulphur and sulphates có từ nước mặn. Mặc dù sulphate hầu như trơ đối với
quá trình khử vô cơ nhưng nó dễ dàng được khử bằng phương pháp sinh học bởi
vi khuẩn. Phản ứng đầy đủ dẫn đến sự hình thành H2S, có thể được tóm tắt như
sau:
2C6H12O6 + SO42 + 2H2 2CH3COCOOH + H2S +2H2O
Vi khuẩn khử sulfate kỵ khí đặc biệt hoạt hóa ở pH gần trung tính. Vì nước
biển thường có pH = 8,2-8,4, và pH đất thường khoảng 6,5-7,5, quá trình khử
sulphate xúc tiến rất nhanh dưới những điều kiện như vậy nếu có sự hiện diện
của vật chất hữu cơ.
Đất phèn phát triển từ trầm tích cửa sông và biển; những trầm tích này bền
và hình thành đất với hàm lượng hữu cơ cao từ rừng ngập mặn. Do sự xâm nhập
của oxy kém, vi khuẩn sử dụng sulphate gây ra sự hình thành sulfide trong trầm
tích. Chúng cũng chứa hàm lượng nhôm và sắt trao đổi.
Sự phân hủy của hợp chất hữu cơ trong đất (rễ cây rừng…) tiếp tục làm
thiếu oxy trong đất và do đó đã hoạt hóa vi khuẩn khử sulfate (những vi khuẩn
này phân hủy vật chất hữu cơ cùng một lúc với lấy sulfate từ nước biển cho hô
hấp- tạo ra sulfide).
Hình thành trong đất dạng H2S hoặc kết hợp vớ i sắt có sẵn để tạo ra FeS .
FeS được chuyển hoá thành pyrite là hợp chất khoáng cho việc hình thành
phèn trong đất.
Khi bị ngập nước hoặc ở điều kiện yếm khí, đất này gần như có pH trung
tính nhưng khi được tháo khô hoặc xây dựng ao, sự oxy hóa dẫn đến sự giải
phóng acid sulfuric nếu đất được làm ẩm ướt trở lại.
Có nhiều đặc điểm nhân dạng đất phèn tiềm tàng và có thể thực hiện tại
hiện trường. Tuy nhiên, không đơn giản để biết mức độ phèn của đất sẽ là bao
nhiêu nếu sử dụng để nuôi cá. Có thể nhân dạng đất phèn bằng cách sau:
-
pH thấp
-
Có sự hiện diện của những vết lốm đốm mầu vàng (jarosite - một loại
khoáng sulfat sắt bazơ) = KFe3(SO4)2(OH)6
-
Trầm tích sắt (mầu hơi đỏ/nâu)
10
-
-
Không có thực vật
Có mùi hôi
Đối với đất phèn tiềm tàng có những đặc điểm sau:
-
-
-
-
-
-
Mẫu đất hóa chua khi phơi khô
Bùn nhão với hàm lượng hữu cơ cao
Mầu đất xám đen tới đen
Có mùi H2S từ bề mặt bên dưới (khi đất được đào lên)
Có sự hiện diện của những đốm lưu huỳnh và jarosite (có mầu vàng)
Cá chết hàng loạt sau khi mưa ( trong những ao mới đào)
CÂU HỎI THẢO LUẬN
1. Tại sao phải thu mẫu ở các tầng nước khác nhau, và các vị trí khác nhau?
2. Phân tích sự cần thiết của việc ghi chép kết quả phân tích mẫu
3. Viết các phương trình phản ứng cơ chế sinh phèn của quá trình phân
huỷ đất
4. Trên đất nước Việt Nam vùng nào là vùng đất phèn? Tại sao? Cách cải tạo
loại đất này
5. Phân tích các tính chất của keo đất
6. Hoàn thành phương trình phản ứng trao đổi ion của keo đất sau
H+
Keo
đất
+
Ca(OH)2
H+
C
Keo
đất
C
+
(NH4)2 SO4
11
Chương II
NƯỚC THIÊN NHIÊN
2.1. Cấu tạo nước
Nước nguyên chất được cấu tạo bởi hai nguyên tố là oxy và hidro, phân tử
nước là sự liên kết của hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy, theo liên kết
cộng hoá trị phân cực, góc liên kết là 104028”, độ dài liên kết 0,94 Ǻ. Độ phân
cực lệch về nguyên tử oxy, tạo nên sự dư điện tích về phía oxy và thiếu điện tích
về phía hiđro Có thể biểu diễn cấu tạo phân tử nước theo mô hình dưới đây:
Hình 2.3. Sự liên kết giữa các phân tử nước
12
Các phân tử nước liên kết với nhau qua liên kêt hidro ngoại phân tử, do mỗi
phân tử nước có cấu tạo đặc biệt như trên nên khi liên kết chúng được chồng khít
lên nhau tạo thành một khối và ở dạng sollvat hoá. Tuy nhiên giữa các phân tử
nước vẫn có những khoảng trống, đó là nơi cho các chất khí dễ dàng xâm nhập
2.2. Một số tính chất của nước
2.2.1. Nước – dung môi tốt cho nhiều chất tan
Do cấu tạo đặc biệt của nước như đã nêu ở trên, nên nước có thể hoà tan
được rất nhiều chất khác nhau
Các loại khí, có chất tan nhiều, có chất tan ít, thậm chí có chất tồn tại dưới
dạng phân tử luồn vào giữa những khoảng trống giữa các phân tử nước
Ví dụ: Khí cacbonic tan nhiều trong nước, khi tan khí cacbonic tồn tại dưới
-
2-
ba dạng, đó là CO2, HCO3 , CO3 . Một trong ba dạng này nhiều hay it phụ thuộc
rất nhiều vào độ pH. Khi độ pH < 7,00 dạng CO2 có mặt với hàm lượng lớn trong
nước ao, ngược lại khi pH > 7,00 hàm lượng CO2 sẽ giảm dần và chuyển sang
-
2-
dạng HCO3 và CO3 ở pH> 9,00
Các chất rắn tan trong nước được thực hiện theo cơ chế sau:
Các chất rắn khi hoà tan trong nước tạo thành dung dịch. Trong dung dịch
những chất này điện ly thành các ion, ví dụ như: muối NaCl
NaCl → Na+ + Cl-
Gặp các phân tử nước, các phân tử nước bủa vây các ion trên theo lực hút
tĩnh điện giữa các ion. Quá trình đo gọi là quá trình solvat hoá (hay hydrat hoá)
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
-
Na+
-
-
Na+
-
+Cl-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
Cl-
+
-
-
+
+
-
-
+
-
+
-
-
-
-
+
+
-
+
+
Hình 2.4. Quá trình solvat hóa
Khi quá trình hydrat hoá tạo ra lực đủ mạnh, liên kết phân tử NaCl bị đứt ra
và như vậy các ion Na+ và Cl- sẽ đi vào dung dịch
2.2.2. Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp
Ở 40C nước tinh khiết có khối lượng riêng lớn nhất là 1g/cm3, ở khoảng trên
hoặc dưới nhiệt độ này không lượng riêng nước giảm đi.
Nước tự nhiên, do sự có mặt của các chất hòa tan, ở 40C khối lượng riêng
của nước có thể tới 1,347g/cm3.
13
Độ nhớt của nước thấp so với nhiều chất lỏng khác, ở 100C là 1,41 đơn vị,
trong khi đó độ nhớt của glyxerin là 3950 đơn vị.
Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp ảnh hưởng lớn tới sự di chuyển của
thủy sinh vật: lực đẩy lớn sẽ làm vật dễ nổi, sức cản nhỏ vật sẽ bơi nhanh hơn và
tiêu hao ít năng lượng.
2.2.3. Nhiệt dung cao và độ dẫn nhiệt kém
Để nâng 1kg nước nước từ 140C lên 150C cần cung cấp nhiệt lượng là 1kcal.
Cũng một lượng nhiệt 1 kcal như vậy có thể nâng 2 lít cồn C2H5OH , hoặc 5 kg
cát, hoặc 10 kg sắt lên 10C. Điều này có nghĩa là nước chậm nóng hơn so với
nhiều loại vật chất khác.
Độ dẫn nhiệt của nước kém. Nước có khả năng tích lũy nhiệt năng từ khí
quyển, nhưng do nhiệt dung riêng lớn nên quá trình tích lũy đó diễn ra chậm chạp,
bên cạnh đó, độ dẫn nhiệt kém, nên sự truyền nhiệt từ tầng nước này sang tầng
nước khác rất lâu. Hai đặc tính này làm khối nước trong thủy vực tăng nhiệt
chậm, giữ nhiệt tốt, đảm bảo điều kiện nhiệt độ ôn hòa cho đời sống thủy sinh vật.
2.2.4. Ẩn nhiệt nóng chảy lớn và độ thu nhiệt lớn.
Để làm 1 kg nước đá thành nước lỏng, mà không cần làm thay đổi nhiệt độ
cần tiêu thụ 80 calo, có nghĩa là nước lỏng và nước đá (ở 00C) chứa một năng
lượng chênh lệch nhau là 80 calo.
Một kg nước lỏng khi bị đóng băng sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 80 calo, do
đó ở các thủy vực xứ lạnh vào mùa đông khi nước trên mặt đóng băng, sẽ tỏa ra
một lượng nhiệt đáng kể, do đó nó giữ cho lớp nước bên dưới còn ở thể lỏng (trên
00C), đảm bảo cho hoạt động sống liên tục của thủy sinh vật trong thủy vực.
Khi bốc hơi nước, nước thu một lượng nhiệt lên tới 539 calo/g. Do đó, trong
thủy vực khi lớp nước tầng trên bốc hơi, thu mất nhiệt của lớp nước tầng dưới.
Đặc điểm này rất quan trọng đối với thủy vực nước nóng: Khi nước trên bề mặt
bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời, độ thu nhiệt lớn của nước giữ cho nước thủy vực
không quá nóng, ảnh hưởng xấu đến thủy sinh vật.
2.2.5. Khối lượng nước luôn luôn chuyển động
Nước trong thủy vực luôn luôn chuyển động dưới dạng sóng và dòng chảy.
Sóng là do gió gây nên, tạo ra sự chuyển động dao động của khối nước trên mặt,
nhiều khi rất lớn. Ngoài sóng trên mặt còn có sóng ngầm do những nguyên nhân
khác.
Dòng chảy là sự chuyển động của khối nước theo một hướng nhất định trong
thủy vực. Dòng chảy có thể là dòng chảy ngang, dòng chảy thẳng đứng hay hỗn
hợp. Dòng chảy có thể được gây nên do sự chênh lệch về nhiệt độ và độ mặn,
hoặc do nhiêu nguyên nhân khác.
14
Nước chuyển động giúp cho sự di chuyển của thủy sinh vật, cung cấp nhu
cầu ôxy và thức ăn trong nước, phân tán chất thải, điều hòa nhiệt độ, độ mặn, khí
hòa tan trong nước.
2.3. nguồn nước thiên nhiên
2.2.1. Nguồn cung nước trên thế giới
Trong các hành tinh, nơi nào có nước thì nơi đó mới có sự sống, điều đó cho
thấy, nước vô cùng quan trọng trong đời sống của con người và mọi sinh vật trên
trái đất, qua nghiên cứu, người ta đã tính được tổng trữ lượng nước trên toàn thế
giới
Bảng tổng hợp nguồn cung cấp nước trên thế giới dưới đây sẽ cho chúng ta
thấy rõ
Bảng 2.1. Nguồn cung cấp nước trên thế giới
Tên loại nước
Diện tích
bề mặt
Thể tích
% tổng
thể tích
(km3.106 )
(km2.106 )
Nước biển
Đại tây dương
Thái bình dương
Ân độ dương
Tổng đại dương của thế giới
Biển ở các đảo và hồ nước lợ
Tổng nước biển
106.46
354.70
25.2
51.4
20.7
97.3
--
179.68
74.92
361.06
.70
723.70
291.90
1370.30
.10
361.76
1370.40
97.3
Nước ngọt
Các hồ nước ngọt
.86
15.54
2.33
.13
.001
27.09
2.08
--
--
1.9
.1
Tất cả các con sông(mức TB)
Nước băng ở nam cực
Nước băng ở bắc cực
Nước mưa
512.82
.01
--
Nước sâu cách mặt đất 0.8 km
Nước ngầm sâu hơn
Tổng nước ngọt
--
--
4.24
4.1
37.72
1408.12
.3
.3
2.6
99.9
531.55
893.31
Tổng toàn bộ nước
Qua bảng tổng hợp chúng ta thấy lượng nước chủ yếu nằm ở các đại
dương, đó là nguồn nước mặn, chỉ còn lại 2,6 % là nước ngọt cung cấp cho sinh
hoạt của con người và sinh vật trên trái đất.
Ngày nay, do dân số tăng nhanh, công nghiệp hoá và các quá trình đô thị hoá
phát triển… con người cần rất nhiều nước để đáp ứng cho các nhu cầu của mình,
như cho: nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản và các nhu cầu về văn
hoá giải trí. Dẫn đến tình trạng con người đang đứng trước nguy cơ thiếu nước
sạch. Do đó, để phát triển bền vững chúng ta cần phải tham gia tích cực vào việc
khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý.
15
2.2.2. Một số dạng nước thiên nhiên
2.2.2.1. Nước ngầm
Nước ngầm là nước khí quyển thấm sâu xuống đất cho tới khi gặp một lớp
đất đá không thấm giữ lại, trở thành nước ngầm. Chúng di chuyển tự do dưới tác
dụng của trọng lực.
Chất lượng nước ngầm phụ thuộc và một loạt các yếu tố như: chất lượng
nước mưa, thời gian tồn tại của nước trong lòng đất, bản chất lớp đất đá mà nước
thấm qua, bản chất lớp đất đá chứa tầng nước. Bởi vậy ở các khu vực khác nhau
có chất lượng nước ngầm khác nhau. Tuy nhiên nó có một số đặc điểm chung như
sau:
- Nó chứa nhiều khoáng chất và hàm lượng khoáng chất khá cao do nước
ngầm nằm sâu trong lòng đất nên nó có sự tiếp xúc với môi trường xung quanh là
các lớp đất đá.
- Nước ngầm thường rất trong do nó được lọc qua nhiều lớp đất đá.
- Do nằm sâu nên nguy cơ bị ô nhiễm bởi các nguồn ô nhiễm từ tầng mặt là
rất thấp, tuy nhiên khi đã bị ô nhiễm thì việc xử lý rất tốn kém
- Nhiệt độ ổn định.
- Oxy hoà tan thấp.
- Do điều kiện môi trường yếm khí nên các khí độc như : CH4, H2S… và các
kim loại nặng cao hơn nước mặt.
Với những đặc điểm trên nên khi khai thác sử dụng nước ngầm cho mục đích
nuôi trồng thuỷ sản cần phải có bể chứa nhằm tăng oxy hoà tan, giảm bớt hàm
lượng các khí độc và các ion kim loại nặng có ảnh hưởng không tốt cho đời sống
của thuỷ sinh vật. Nếu có điều kiện có thể làm giàn phun sau đó lọc qua cát, sỏi
hoặc dùng các biện pháp hoá học để khử bớt các thành phần này. Đặc biệt lưu ý
không nên dùng nước ngầm mới bơm để đưa vào nuôi giống hay dùng trong sinh
sản nhân tạo
2.2.2.2. Nước biển
Hàm lượng muối tan trong nước biển thường dao động từ 32‰ dến 37‰. Sự
dao động này phản ánh ảnh hưởng sự pha loãng bởi nước mưa và sự cô đặc do
bay hơi.
Các ion clorua, sunfat, Natri, kali, canxi và magie chiếm vị trí chủ yếu trong
nước biển và luôn có mặt theo tỉ lệ cố định ở tất cả các đại dương (trừ canxi).
-
2-
Do nước biển chứa một lượng tương đối lớn ion HCO3 , CO3 nên nó có
tính đệm tốt, pH thường nằm trong khoảng 7,7 – 8,4.
16
Bảng 2.2. Hàm lượng các ion đa lượng trong nước biển
Thành phần Nồng độ (mg/lít) Tỉ lệ %
19340
Cl-
55
Na+
SO4
10770
2712
1294
412
399
140
65
30,64
7,72
3,68
1,17
1,14
0,40
0,18
0,03
2-
Mg2+
Ca2+
K+
-
HCO3
Br-
Sr2+
9
2.2.2.3. Nước sông, hồ, suối
Nước sông, hồ là hỗn hợp của nước ngầm, nước bề mặt và nước mưa nên
thành phần của nó rất phức tạp và phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng vùng.
Ngày nay, do do sự phát triển của công nghiệp, nông nghiệp chất lượng nước
sông, hồ còn phụ thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số, hiệu
quả công tác quản lý các dòng thải vào sông, hồ.
Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển nếu công tác quản lý dòng
thải công nghiệp, dòng thải sinh hoạt mà không được chú trọng thì nước sông, hồ
thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại.
Nước sông chảy qua các vùng núi đá vôi thường giàu canxi và magie. Nước
sông chảy qua các vùng đồi trọc nước sông thường đục và nhiều chất vô cơ lơ
lửng, nước sông chảy qua các vùng rừng rậm thì nước thường trong và nhiều chất
hữu cơ hơn.
Ở những hồ mà điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ
sẽ có hàm lượng oxy hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước có mùi khó chịu
Khi quy hoạch cho nuôi trồng thuỷ sản, như nuôi cá lồng bè thì phải tránh
quy hoạch nuôi trồng tại những nơi có nhiều dòng thải đổ vào, đặc biệt là nước
thải của các ngành công nghiệp độc hại như: mạ, dệt nhuộm...
2.2.2.4. Nước mưa
Trong các nguồn nước thiên nhiên thì nước mưa được xem là “sạch” nhất,
hàm lượng tổng cộng của các ion hoà tan trong nước thường thấp hơn 5mg/l. Khi
rơi trong khí quyển nước mưa hoà tan các chất khí trong đó có khí CO2 để tạo
thành axit cacbonic (H2CO3). Sự có mặt đồng thời của oxy tự do và axit cacbonic
làm nước mưa trở thành một môi trường ăn mòn mạnh. Nhưng điều quan trọng
ảnh hưởng nhiều đến ngành nuôi trồng thuỷ sản là nước mưa có độ pH thấp, nên
17
sau các cơn mưa lớn nó sẽ làm giảm rất nhiều độ pH trong ao nuôi. Ở các vùng
công nghiệp phát triển nồng độ hơi axit và các oxít của nitơ và lưu huỳnh rất cao
trong khí quyển nên nước mưa thường có độ pH thấp hơn mức 5,7.
Do vậy việc đề phòng diễn biến môi trường xấu hay việc theo dõi chặt chẽ
diến biến môi trường trong khi và sau khi mưa có ý nghĩa hết sức quan trọng.
2.2.3. Tiêu chuẩn nguồn nước
Dưới đây là các thông số tiêu chuẩn một số nguồn nước có liên quan trong
nuôi thuỷ sản từ cục tiêu chuẩn nước của Bộ khoa học và môi trường Việt Nam,
đã tham khảo tiêu chuẩn nguồn nước trên thế giới
QUY CHUẨN QCVN 08 : 2008/BTNMT
QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT
National technical regulation on surface water quality
1. QUY ĐỊNH CHUNG
1.1. Phạm vi áp dụng
1.1.1. Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn các thông số chất lượng
nước mặt.
1.1.2. Quy chuẩn này áp dụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của
nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ và sử dụng nước một cách
phù hợp.
1.2. Giải thích từ ngữ
Nước mặt nói trong Qui chuẩn này là nước chảy qua hoặc đọng lại trên mặt
đất: sông, suối, kênh, mương, khe, rạch, hồ, ao, đầm,….
2. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT
Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước mặt được quy định tại
Bảng 1.
18
Bảng 1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt
Giá trị giới hạn
A
B
TT
Thông số
Đơn
vị
A1
A2
B1
B2
1 pH
6-8,5 6-8,5
5,5-9
≥ 4
50
5,5-9
≥ 2
100
2 Ôxy hoà tan (DO)
3 Tổng chất rắn lơ lửng
(TSS)
mg/l
mg/l
≥ 6
20
≥ 5
30
4 COD
mg/l
mg/l
10
4
0,1
250
1
0,01
2
0,1
15
6
30
15
50
25
1
-
2
0,05
15
0,5
5 BOD5 (20oC)
6 Amoni (NH+ ) (tính theo N) mg/l
7 Clorua (Cl-)
0,2
400
1,5
0,02
5
0,5
600
1,5
0,04
10
4
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
8 Florua (F-)
9 Nitrit (NO-2) (tính theo N)
10 Nitrat (NO-3) (tính theo N)
3-
11 Phosphat (PO4 )(tính theo
0,2
0,3
P)
12 Xianua (CN-)
13 Asen (As)
mg/l 0,005 0,01
mg/l 0,01 0,02
mg/l 0,005 0,005
0,02
0,05
0,01
0,05
0,5
0,04
0,5
1,5
0,02
0,1
0,01
0,05
1
0,05
1
2
14 Cadimi (Cd)
15 Chì (Pb)
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
0,02
0,05
0,01
0,1
0,5
0,1
0,02
0,1
0,02
0,2
1,0
0,1
1
16 Crom III (Cr3+)
17 Crom VI (Cr6+)
18 Đồng (Cu)
19 Kẽm (Zn)
20 Niken (Ni)
21 Sắt (Fe)
0,1
1,5
0,1
2
0,5
22 Thuỷ ngân (Hg)
23 Chất hoạt động bề mặt
24 Tổng dầu, mỡ (oils &
grease)
mg/l 0,001 0,001 0,001 0,002
mg/l
mg/l
0,1
0,01
0,2
0,02
0,4
0,1
0,5
0,3
25 Phenol (tổng số)
mg/l 0,005 0,005
0,01
0,02
Hoá chất bảo vệ thực vật
Clo hữu cơ
26
Aldrin+Dieldrin
Endrin
BHC
mg/l 0,002 0,004 0,008
0,01
0,02
0,015
mg/l
mg/l
0,01 0,012 0,014
0,05 0,1 0,13
DDT
mg/l 0,001 0,002 0,004 0,005
mg/l 0,005 0,01 0,01 0,02
Endosunfan (Thiodan)
19
Lindan
Chlordane
Heptachlor
mg/l
mg/l
mg/l
0,3
0,01
0,01
0,35
0,02
0,02
0,38
0,02
0,02
0,4
0,03
0,05
27 Hoá chất bảo vệ thực vật
phospho hữu cơ
Paration
Malation
mg/l
mg/l
0,1
0,1
0,2
0,4
0,5
0,4
0,32
0,32
28 Hóa chất trừ cỏ
2,4D
mg/l
mg/l
100
80
200
100
450
160
500
200
2,4,5T
Paraquat
mg/l
Bq/l
Bq/l
900
0,1
1,0
20
1200
0,1
1,0
50
1800
0,1
1,0
2000
0,1
1,0
29 Tổng hoạt độ phóng xạ a
30 Tổng hoạt độ phóng xạ b
31 E. Coli
MPN/
100
200
100ml
32 Coliform
MPN/ 2500 5000
7500 10000
100ml
Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát
chất lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau:
A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác
như loại A2, B1 và B2.
A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ
xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng
như loại B1 và B2.
B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác
có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại
B2.
B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng
thấp.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Quản lý môi trường nước thủy sản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_quan_ly_moi_truong_nuoc_thuy_san.pdf