Thành phần của nước trong nuôi trồng thủy sản: các chất rắn vô cơ hòa tan

Tóm tắt: Một số các ion âm, ion dương và axit silicic không phân ly đại diện cho phần lớn nhất các chất rắn vô cơ hòa tan trong nước. Tổng nồng độ các ion được gọi là độ mặn. Tổng nồng độ các chất rắn hòa tan thường tương đương với độ mặn trong nước ngọt. Khác với nước biển, nước ngọt biến đổi về độ mặn và tỷ lệ các ion riêng lẻ rất lớn. Canxi và bicarbonat là các ion chiếm ưu thế trong nước sông, nhưng natri và clorua chiếm ưu thế trong nước biển. Nước chứa nhiều các chất vô cơ khác, cũng như nhiều nguyên tố vi lượng.

Mối quan tâm về nuôi trồng thủy sản trong nội địa đang tăng lên, nhưng vùng nước trong nội địa có thể mất cân bằng ion ảnh hưởng đến sự phát triển và tồn tại của các loài nuôi.

Mặc dù theo thông thường, nước có độ phức tạp về mặt hóa học mà hiếm khi được đánh giá đầy đủ. Nước tinh khiết có lẽ chỉ tồn tại trong hơi nước – thậm chí nước mưa chứa các chất hòa tan. Nước cho nuôi trồng thủy sản xuất phát từ dòng chảy bề mặt, sông suối, nước ngầm dưới đất, các hồ chứa, các cửa sông và biển.

Nước ngọt tiếp xúc với đất và các hệ tầng địa chất khác, chịu ảnh hưởng của khí hậu, vì vậy nước ngọt phức tạp về mặt hóa học nhiều hơn so với nước mưa. Nước ngọt cũng khác nhau về thành phần hóa học giữa vùng này với vùng khác. Tất nhiên, thành phần nước biển đã phát triển qua hàng triệu năm, đại dương quá rộng lớn nhưng thành phần của nó từ nơi này đến nơi khác đều tương tự nhau.

Nước sử dụng trong nuôi trồng thủy sản có chứa một loạt các khí hoà tan, các chất rắn hòa tan vô cơ và hữu cơ, các chất rắn hạt vô cơ và hữu cơ. Các chất rắn hữu cơ dạng hạt bao gồm cả các sinh vật sống và phần còn lại của chúng đang phân hủy.

Tất cả các chất này ảnh hưởng đến chất lượng nước sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, nhưng bài viết này tập trung vào các chất rắn vô cơ hòa tan.

Độ mặn

Một số ít ion âm, bicarbonat, carbonate, sulfate và clorua; một số ít ion dương, canxi, magiê, natri và kali; phần lớn axit silicic không phân ly đại diện cho phần lớn nhất các chất rắn vô cơ hòa tan trong nước.

Tổng nồng độ của các ion trong nước được gọi là độ mặn và được báo cáo điển hình dưới dạng miligam trên lít hoặc phần nghìn. Không thuận tiện khi đo nồng độ ion chính và tăng nồng độ để đạt độ mặn.

Độ mặn cũng có thể được đo bằng tỷ trọng kế, bởi vì mật độ của nước tăng lên khi độ mặn lớn hơn. Độ mặn ảnh hưởng đến chỉ số khúc xạ của nước, một hiệu ứng cho phép độ mặn đo được bằng một khúc xạ kế cầm tay. Khả năng dẫn điện của nước tăng lên khi nồng độ ion lớn hơn, do đó độ dẫn điện của nước đưa ra một cách khác để ước lượng độ mặn.

Độ mặn của nước ngọt khác nhau từ gần 0 đến 1.000 mg/L. Nước biển trung bình có độ mặn 34.500 mg/L. Nước mặn trong nội địa và nước cửa sông có thể có độ mặn thấp hơn hoặc cao hơn so với nước đại dương. Độ dẫn điện của nước biển khoảng 50.000 μmhos/cm, và trong nước biển và nước cửa sông, nhân hệ số 0,69 lần độ dẫn điện cho ra ước tính độ mặn hợp lý bằng miligam trên lít.

Nước biển có tỷ lệ các ion chính tương đối bất biến, nhưng nước ngọt và nước mặn trong nội địa thì không có. Hệ số liên quan đến độ dẫn điện với độ mặn ở các vùng nước này nằm trong khoảng từ 0,55 – 0,80. Như vậy, độ dẫn điện để ước lượng độ mặn trong nước ngọt là không chính xác như trong nước biển.

Tổng các chất rắn hòa tan

Tổng nồng độ các chất rắn hòa tan-(TDS) thường được đo trong nước ngọt bằng cách lọc nước qua một bộ lọc 0,45 μ, cho bốc hơi phần nước lọc và cân trọng lượng chất cặn. Nồng độ chất hữu cơ hòa tan và các chất không bị ion hóa thường thấp, và trọng lượng của các chất này có xu hướng được bù trừ bởi mất carbon dioxide khỏi bicarbonat khi nước bay hơi.

Vì vậy, nồng độ TDS thường tương đương với độ mặn trong nước ngọt. Muối kị nước, và nồng độ TDS không thể đo lường một cách chính xác từ trọng lượng của cặn sau khi bay hơi đối với các vùng nước có nồng độ cao hơn 2.000 hoặc 3.000 mg/L.

Các ion chính/chủ yếu

Nồng độ trung bình trên toàn cầu của các ion chính trong nước sông và nước biển được thể hiện ở Bảng 1. Canxi và bicarbonat là các ion chiếm ưu thế trong nước sông, nhưng natri và clorua là các ion chiếm ưu thế trong nước biển. Magiê cũng thừa thãi hơn canxi trong nước biển, trong khi ở nước ngọt thì ngược lại.

Không giống như nước biển, nước ngọt rất đa dạng cả về độ mặn và tỷ lệ các ion riêng lẻ. Độ mặn thấp nhất được tìm thấy ở các khu vực ẩm ướt có đất rửa trôi, đất chua, trong khi độ mặn lớn nhất được tìm thấy trong các khu vực có mỏ đá vôi và vùng khô hạn. Trong các khu vực khô cằn, sunfat và clorua thường ở các nồng độ lớn hơn bicarbonat. Điều này đặc biệt đúng ở các vùng nước nội địa mặn là nơi natri thường ở nồng độ cao hơn so với canxi, magiê và kali thường ở nồng độ thấp.

Bảng 1. Nồng độ của các ion chính và silicat trong nước sông trung bình và nước đại dương bình thường trên thế giới.

Bicarbonat và cacbonat trong nước thường được chuẩn độ bằng acid sulfuric tiêu chuẩn và thể hiện là tổng kiềm tính bằng miligam trên lít canxi carbonate. Nồng độ canxi và magiê thường được chuẩn độ chung cùng với tác nhân chelate axit ethylenediaminetetraacetic và thể hiện là tổng độ cứng, cũng tính bằng miligam trên lít calcium carbonate.

Cá nước ngọt có xu hướng phát triển tốt nhất ở độ mặn 1.000 mg/L hoặc thấp hơn, nhưng một số loài phát triển tốt trong nước có độ mặn 5.000 mg/L hoặc thậm chí cao hơn. Các loài ở cửa sông như tôm biển có thể tăng trưởng tốt ở một phạm vi độ mặn rộng – từ 1.000 mg/L lên đến nước biển đủ độ mặn hoặc cao hơn. Tất nhiên, các loài biển phát triển tốt nhất ở nước biển đủ mặn.

Có một sự quan tâm đáng kể đến việc phát triển các loài sinh vật biển và cửa sông ở nước mặn trong nội địa là một nguồn tài nguyên chưa được sử dụng ở nhiều vùng. Đôi khi, các vùng nước nội địa có sự mất cân bằng ion làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và tồn tại của các loài nuôi, đặc biệt là tôm.

Sự mất cân bằng ion phổ biến nhất là tình trạng thiếu kali dẫn đến tỉ lệ natri:kali dư thừa. Ngoài ra, nồng độ magiê đôi khi có thể quá thấp. Bổ sung khoáng như muriate of potash (kali clorua) và kali magiê sunfat có thể được sử dụng để điều chỉnh sự mất cân bằng ion.

Độ kiềm và độ cứng thấp có liên quan với nước có tính axit, và bón vôi thường được thực hiện để tăng giá trị của chúng. Độ kiềm nên trên 60 mg/L trong nuôi cá nước ngọt và 100 mg/L trong các ao nuôi tôm và giáp xác khác. Độ cứng nên bằng độ kiềm, nhưng nồng độ lớn hơn vẫn chấp nhận được.

Các chất vô cơ khác

Nước chứa nhiều các chất vô cơ khác. Các chất dinh dưỡng cho thực vật như phosphat, amoni và nitrat thường hiện hữu ở nồng độ thấp, dưới 0,5 mg L phosphat-photpho, 2,0 mg/L amoni-nitơ và 0,5 mg/L nitrat-nitơ, nhưng các chất dinh dưỡng này vô cùng quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến năng suất của thực vật phù du. Nồng độ silic, một yếu tố quan trọng cho sự phát triển của tảo cát, thường vào khoảng giữa 2,0 và 10,0 mg/L.

Các loại phân bón nitơ và photpho thường được sử dụng để thúc đẩy tăng trưởng thực vật phù du trong ao không cho thức ăn hoặc ở các giai đoạn nuôi ban đầu trong ao nuôi có cho thức ăn. Quá trình bón phân silic đôi khi được thực hành trong các ao nuôi tôm để thúc đẩy tảo cát tăng trưởng, nhưng lợi ích của cách thực hành này không rõ ràng.

Các nguyên tố vi lượng

Nước cũng chứa vô số các nguyên tố vi lượng. Một số, chẳng hạn như sắt, mangan, kẽm, đồng, bo, coban, molypden và iốt là các chất dinh dưỡng. Những nguyên tố khác, như chì, crôm và cadmium không phải là các chất dinh dưỡng và có thể gây độc.

Tất nhiên, ngay cả các nguyên tố vi lượng có dinh dưỡng có thể gây độc khi ở nồng độ quá mức. Các nguyên tố vi lượng, đặc biệt là sắt, đôi khi được thêm vào phân bón cho các ao nước mặn, vì thiếu sắt được cho là để hạn chế sự tăng trưởng thực vật phù du trong đại dương.

pH

Nước phân ly không đáng kể thành các ion hydro và hydroxyl. Hai ion này không góp phần đáng kể vào độ mặn, nhưng pH – cực kỳ quan trọng trong nuôi trồng thủy sản – có liên quan đến nồng độ của các ion này.

pH được định nghĩa là logarit âm của nồng độ ion hydro. Nước tinh khiết có pH là 7.0 và được xem là trung tính. Tính axit của nước tăng lên khi pH giảm dưới 7, và tính kiềm tăng lên cùng với pH tăng trên 7.0. Hầu hết các loài nuôi trồng thủy sản thích hợp nhất ở pH trong khoảng 6,0 và 8,5.

Các quan điểm

Tính chất hóa học của một nguồn nước có ảnh hưởng mạnh đến sự phù hợp của nước sử dụng cho nuôi trồng thủy sản. Vì vậy, các thành phần hóa học của nguồn nước cho nuôi trồng thủy sản nên được biết và theo dõi những thay đổi theo từng thời kỳ để có thể thực hiện được các biện pháp thích hợp nhằm khắc phục nếu cần thiết.

BioAqua.vn

Nguồn: Tiến sĩ Claude E. Boyd, Trường Thủy sản, Nuôi trồng Thủy sản và Khoa học Thủy sản, Đại học Auburn, Auburn, Alabama 36830 USA – Theo Advocate Global Aquaculture – Tháng 7-8/2015.