Xác định phạm vi các biến số chất lượng nước hiển thị quá trình phức tạp và thách thức

Quay lại

Xác định phạm vi các biến số chất lượng nước hiển thị quá trình phức tạp và thách thức

: 5473

Tóm tắt: Việc tạo ra và áp dụng các bảng tham chiếu phạm vi nồng độ các biến số lý và hóa của chất lượng nước có thể chịu được đối với các sinh vật nuôi đang là thách thức do nhận thấy sức chịu đựng khác nhau giữa nhiều loài nuôi. Các yếu tố như nhiệt độ nước, tính chất hóa học của nước (pH, các mức oxy hòa tan và cacbon dioxide), thời gian phơi nhiễm, tình trạng sinh lý và kích cỡ của động vật thí nghiệm có thể ảnh hưởng toàn bộ đến khả năng chịu đựng. Đặc biệt ở các ao, nhiệt độ và các biến số khác dao động về cường độ hoặc nồng độ trên cơ sở hàng ngày.

Đặc biệt ở các ao, nhiệt độ và biến số chất lượng nước khác dao động hàng ngày, cũng như qua những khoảng thời gian dài hơn.

Bảng phạm vi nồng độ các biến số lý và hóa có thể chịu được tác động đến tỉ lệ sống và tăng trưởng của sinh vật nuôi sẽ là một công cụ tham chiếu hữu ích cho các nhà quản lý sản xuất nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, một bảng phạm vi như vậy sẽ khó để thực hiện và giải thích.

Bảng tham chiếu phải cụ thể cho từng loài hoặc ít nhất nhóm loài, vì các nhóm động vật thủy sinh khác nhau có khả năng chịu đựng khác nhau với các biến số chất lượng nước khác nhau. Người ta đều biết rằng các loài nước lạnh thường có sức chịu đựng kém hơn các loài nước ấm đối với các biến số chất lượng nước tiềm tàng gây độc nhất. Điều này đặc biệt rõ rệt về các khác biệt trong các quá trình phản ứng của hai nhóm sinh vật với nhiệt độ, oxy hòa tan và amoniac.

Như ngụ ý tên của hai nhóm loài, loài nước lạnh cần nhiệt độ thấp hơn so với các loài nước ấm, tuy nhiên các loài nước lạnh cũng đòi hỏi nồng độ oxy hòa tan cao hơn. Ngoài ra, chúng không chịu được nồng độ nitơ amoniac tăng cao như các loài nước ấm.

Các thí nghiệm độc tính

Các phản ứng của sinh vật thủy sinh đối với các biến số chất lượng nước cụ thể thường được xác định bằng cách thực hiện các thí nghiệm độc tính trong đó sinh vật được phơi nhiễm với nồng độ cụ thể của các chất độc hại trong một khoảng thời gian nhất định. Các kết quả của những thí nghiệm như vậy thường được báo cáo theo thuật ngữ LC50, hoặc nồng độ của một chất độc gây chết 50% sinh vật thí nghiệm.

Các giá trị LC50 thực sự không hữu dụng trong nuôi trồng thủy sản. Các nhà sản xuất mong muốn nồng độ của các chất độc không chỉ duy trì dưới mức gây chết với bất kỳ động vật nuôi nào, mà còn phải dưới nồng độ có thể gây tác động xấu đến tỷ lệ sống và tăng trưởng. Một số ít số liệu thí nghiệm độc tính sẵn có chứng minh tác động của các chất độc ở các nồng độ dưới LC50 và đặc biệt dưới nồng độ gây chết một số.

Để minh họa, LC50 của nitơ amoniac (NH3-N) đối với cá da trơn đã được báo cáo trong khoảng 1,50 – 3,30 mg/L. Tuy nhiên, một nghiên cứu được tiến hành bởi John Colt và George Tchobanoglous nhận thấy mức “tác động không quan sát được” ở trong khoảng 0,05 mg/L và nồng độ 0,22 mg/L làm giảm tăng trưởng 17%.

Một số nghiên cứu đã cho thấy 0,05 lần giá trị LC50 của các độc tố thông thường như nitơ amoniac đưa ra ước tính hợp lý về các mức tác động không quan sát được – 0,05 lần giá trị LC50 thấp nhất và cao nhất đối với cá da trơn cho thấy nồng độ không gây tác động ở trong khoảng 0,08 – 0,17 mg/L.

Lưu ý rằng phạm vi giá trị LC50 của NH3-N cho cá da trơn là khá rộng. Các khác biệt về một số yếu tố có thể là nguyên nhân: nhiệt độ nước, tính chất hóa học của nước, thời gian phơi nhiễm, nguồn nước, tình trạng sinh lý và kích cỡ của các loài động vật thí nghiệm, vv… Các yếu tố cũng khác nhau giữa các vùng nước và động vật nuôi tại các cơ sở nuôi trồng thủy sản khác nhau.

Thời gian phơi nhiễm

Một vấn đề quan trọng khác trong việc đánh giá các số liệu từ các thí nghiệm độc tính là thời gian phơi nhiễm. Các thí nghiệm độc tính thường được vận hành ở một nhiệt độ cố định trong điều kiện chất lượng nước không thay đổi. Tuy nhiên, trong các hệ thống nuôi – đặc biệt là các ao – nhiệt độ và các biến số khác của chất lượng nước dao động ở cường độ hoặc nồng độ trên cơ sở hàng ngày, cũng như qua những khoảng thời gian dài hơn.

Ví dụ, nhiệt độ, pH và nồng độ oxy hòa tan tăng từ các giá trị thấp nhất vào buổi sáng lên các giá trị cao nhất vào giữa ngày hoặc đầu giờ chiều. Ở trường hợp nitơ amoniac, tỷ lệ của tổng nitơ amoniac ở dạng độc NH3-N lớn nhất khi nhiệt độ nước và pH cao nhất. Tuy nhiên, các đỉnh nồng độ cao này kéo dài chỉ một vài giờ.

Một nghiên cứu của John Hargreaves và Semra Kucuk phát hiện thấy việc phơi nhiễm với nồng độ NH3-N cao hơn đáng kể trong một thời gian ngắn so với mức không có tác động (được xác định trong các thí nghiệm độc tính vận hành ở nồng độ NH3-N không thay đổi) đã không ảnh hưởng đến tỉ lệ sống hoặc mức tăng trưởng của ba loài nuôi: cá rô phi xanh, cá da trơn và cá chẽm sọc lai. Hơn nữa, nồng độ tổng nitơ amoniac trong các ao biến động theo thời gian, và nồng độ cao hơn hiếm khi kéo dài hơn một vài ngày.

Hargreaves và Kucuk đã kết luận là tổng nồng độ nitơ amoniac trong ao lên tới 4 hoặc 5 mg/L không có hại, mặc dù thỉnh thoảng vào lúc chiều khi mà nồng độ NH3-N đã vượt quá mức không gây tác động được xác định trong các thí nghiệm độc tính vận hành ở nồng độ NH3-N không thay đổi.

Các biến số khác bao gồm nhiệt độ nước, pH, các mức oxy hòa tan và cacbon dioxide dao động về nồng độ theo căn bản hàng ngày có thể tiềm tàng gây hại cho các loài thủy sản.

Một số biến số khác của chất lượng nước không thay đổi về nồng độ theo một chu kỳ hàng ngày, và các kết quả từ thí nghiệm độc tính có thể được áp dụng với độ tin cậy hơn – cho thấy chất lượng nước trong các hệ thống nuôi khá tương đương với các điều kiện trong các thí nghiệm độc tính. Nhưng không phải luôn luôn như vậy.

Kim loại nặng

Các kim loại nặng như đồng và kẽm tiềm tàng gây độc cho cá, tôm và các loài sinh vật thủy sinh khác. Độc tính của chúng, tuy nhiên, thay đổi đáng kể theo pH, tổng độ cứng và tổng kiềm của nước. Ví dụ, một nghiên cứu của David Straus và Craig Tucker phát hiện thấy LC50 đối với đồng là 0,05 mg/L ở độ kiềm 16,00 mg/L, nhưng lại là 0,95 mg/L ở độ kiềm 127,00 mg/L. Mức độ an toàn sử dụng đồng sunfat được nhận thấy để xử lý diệt tảo trong ao vào khoảng 0,01 lần tổng kiềm.

Các kim loại hình thành chelate với chất hữu cơ hòa tan trong nước, và các dạng chelate tương đối không độc so các dạng tự do, dạng ion. Các kim loại ít độc hại cho các sinh vật thủy sinh ở những vùng nước có nồng độ các chất mùn từ trung bình đến cao – chẳng hạn như nước sông chảy từ rừng nhiệt đới hoặc rừng rậm – hơn là ở các vùng nước khác.

Các biến số khác

Các biến số như tổng chất rắn hòa tan (độ mặn hoặc độ dẫn điện), tổng kiềm, tổng độ cứng, các ion dương và ion âm chủ yếu riêng lẻ có ảnh hưởng đến các loài nuôi trồng thủy sản, nhưng hầu hết các loài có thể chịu đựng một phạm vi nồng độ khá rộng của các biến số này. Ngoài trừ tổng chất rắn hòa tan, các biến số này thường không ảnh hưởng trực tiếp đến các loài nuôi, nhưng ảnh hưởng đến điều kiện nuôi và tác động gián tiếp đến mức tăng trưởng và tỉ lệ sống.

Ví dụ, tổng kiềm thấp là điều không mong muốn ở các ao đã được bón phân, bởi vì có ít carbon vô cơ cho quá trình quang hợp của thực vật phù du so với tổng kiềm cao hơn. Hơn nữa, khả năng đệm thấp hơn để chống lại sự thay đổi của pH ở các vùng nước có độ kiềm thấp, và độ kiềm thấp là điều không mong muốn trong các ao dùng cho nuôi trồng thủy sản dựa vào nguồn thức ăn.

Các thí nghiệm độc tính đôi khi được tiến hành để xác định ảnh hưởng của tổng các chất rắn hòa tan (độ mặn thường xuyên hơn) đến các loài khác nhau. Kết quả từ một nghiên cứu như vậy năm 1997 trên cá chép của JQ Wang và các đồng nghiệp được đưa ra tại Bảng 1. Tỷ lệ chết đã không xảy ra ở bất kỳ nồng độ mặn nào trong khoảng thời gian nghiên cứu, nhưng độ mặn tăng lên đã có tác động tiêu cực đến tăng trưởng.

Bảng 1. Ảnh hưởng của độ mặn đến mức tăng trưởng của cá chép.

Hầu hết thông tin về ảnh hưởng của các nồng độ khác nhau của các biến số chung về chất lượng nước đến tỉ lệ sống và tăng trưởng của các loài nuôi là do những người nuôi thủy sản quan sát được trong các hệ thống sản xuất. Tuy nhiên, một vài nghiên cứu, chẳng hạn như một nghiên cứu thực hiện tại Đại học Auburn những năm trước đây về tác động của tổng kiềm đến nuôi cá thái dương bluegill và cá da trơn, đã được công bố (Bảng 2). Lưu ý việc nuôi cá thái dương bluegill sẽ tốt hơn khi độ kiềm cao hơn trong ao mà ở đó quá trình quang hợp của thực vật phù du dựa vào mạng lưới thức ăn, nhưng trong các ao nuôi cá da trơn có cho ăn thì tổng kiềm không có ảnh hưởng gì đến năng suất.

Bảng 2. Ảnh hưởng của độ kiềm đến nuôi cá da trơn và cá thái dương trong ao.

Nên lưu ý tổng kiềm cao hơn tạo độ đệm cho nước ao – một yếu tố có thể quan trọng trong một số trường hợp khi tổng nitơ amoniac cao, và tốc độ quang hợp cao làm cho pH tăng lên. Trong các ao nuôi tôm, cần tổng kiềm thích hợp để tôm lột vỏ. Như vậy, các khác biệt loài và điều kiện nuôi trồng phải được xem xét để thiết lập một nồng độ tối thiểu hoặc tối đa cho bất kỳ biến số nào.

Các triển vọng

Dù bài viết này không đưa ra nhiều hướng dẫn liên quan đến các nồng độ chấp nhận được của các biến số chất lượng nước để áp dụng trong nuôi trồng thủy sản, nhưng lý giải tại sao các bảng như vậy không sẵn có phổ biến. Các bảng tham chiếu này có thể làm được, miễn là có chú thích đầy đủ để cho phép người nuôi điều chỉnh nồng độ mong muốn của một biến số cụ thể đối với các điều kiện thực tế tại một cơ sở nuôi đặc thù. Tôi sẽ cố gắng để thực hiện thêm một hoặc nhiều bảng tham chiếu như vậy và trình bày trong bài viết sau này.

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 3 – 4/2015

Chia sẻ

Quay lại