Ô nhiễm khí quyển ảnh hưởng đến chất lượng nước

Tóm tắt: Các hoạt động của con người đã làm thay đổi nồng độ các chất khí và các hợp chất khác trong khí quyển. Mưa axit thường không ảnh hưởng lớn đến hoạt động nuôi trồng thủy sản và việc sử dụng vôi nông nghiệp có thể đệm cho nước chống lại các tác động của mưa axit ở các cơ sở nuôi sử dụng nước sông / suối. Do nồng độ cacbon dioxit (CO2) cao trong khí quyển, lượng khí cacbon dioxit này vốn sẽ hòa tan trong nước đại dương đã và đang tăng lên. pH giảm có thể làm mỏng vỏ một số động vật thân mềm / động vật có vỏ và giảm tỉ lệ sống.

Tiến sĩ Claude E. Boyd, Trường Thủy sản, Nuôi trồng Thủy sản và Khoa học Thủy sản

Đại học Auburn, Auburn, Alabama 36830, Hoa Kỳ

Các yếu tố ô nhiễm như mưa axit và nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển cao hơn dẫn đến pH giảm ở nước bề mặt và đại dương gây ảnh hưởng xấu đến cá và động vật có vỏ.

Mối quan hệ acid-bazơ rất quan trọng trong chất lượng nước nuôi trồng thủy sản, bởi vì chúng ảnh hưởng đến pH, nồng độ cacbon dioxit và độ kiềm. Theo nguyên tắc chung, hầu hết các dạng nuôi trồng thủy sản có thể tốt nhất được nuôi ở vùng nước có tính bazơ với pH 7,5 – 8,5. Nước trong các ao phải có tổng kiềm đủ để đệm cho nước chống lại sự thay đổi pH trong giai đoạn quang hợp thực vật phù du nhanh.

Mưa axit

Kể từ giữa những năm 1970 đã có sự lo ngại về ô nhiễm khí quyển với dioxit sulphua và oxit nitơ. Phát thải dioxit sulphua do hoạt động của con người trên toàn cầu đã tăng từ khoảng 55 triệu tấn vào năm 1950 lên 120 triệu tấn vào năm 1975. Phát thải oxit nitơ ít hơn so với dioxit sulphua trong thời gian đó, nhưng đã tăng với tốc độ tương tự.

Trong khí quyển, dioxit sulphua và oxit nitơ bị oxy hóa tương ứng thành axit sulfuric và axit nitric, tới trái đất ở dạng bụi khô hoặc mưa – hiện tượng mưa axit.

Bởi vì bị bão hòa với lượng khí cacbon dioxit nên lượng mưa tự nhiên có tính axit với pH khoảng 5,6. Trong và xung quanh các khu vực đông dân cư và công nghiệp hóa cao, lượng mưa có thể có pH trung bình trong khoảng 4,0 và 4,5, nước mưa từ các cơn bão riêng có thể còn có tính axit mạnh hơn. Ở các khu vực có đất chua bị rửa nhiều và nước bề mặt có độ kiềm thấp, mưa axit có thể làm giảm độ kiềm và pH.

Quan sát ở một số hồ ở miền đông Hoa Kỳ và Canada khi pH giảm 1 – 2 đơn vị đã ghi nhận thấy ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, quá trình sinh sản, tỉ lệ sống và mức tăng trưởng của cá.

Các tác động trong nuôi trồng thủy sản

Chưa có nhiều lo ngại về những ảnh hưởng của mưa axit trong ao nuôi trồng thủy sản. Ở những nơi có vùng nước bề mặt dễ bị axit hóa bởi mưa axit, theo cách truyền thống sử dụng vôi nông nghiệp để tăng tổng kiềm. Cách xử lý này để đệm cho nước chống lại các tác động của mưa axit.

Các trại giống và nuôi cá hồi lấy nước sông suối có thể bị ảnh hưởng bởi mưa axit. Sau trận mưa lớn, pH của nước ở một số sông suối phía Đông Hoa Kỳ có thể tụt đáng kể. Ở một số trang trại nuôi cá hồi, nước đầu vào phải được xử lý bằng vôi sau các trận mưa lớn để tránh những tác động xấu của pH thấp trên cá. Mưa axit không được coi là mối đe dọa đối với đại dương, bởi vì nước đại dương có khả năng đệm tốt.

Tin tức qua phương tiện truyền thông về mưa axit ít đi trong những năm gần đây. Mặc dù một phần là do việc thực hiện các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí làm giảm bớt tổng lượng oxit sulphua và nitơ phát thải, đó chủ yếu là do sự chú ý chuyển sang những tác động có thể của việc tăng lượng phát thải cacbon dioxit và khí nhà kính khác vào khí quyển đối với khí hậu trên thế giới. Tất nhiên, với sự nổi lên của Trung Quốc và Ấn Độ là các quốc gia công nghiệp lớn có nền kinh tế cải tiến trong suốt hai thập kỷ qua, lượng phát thải oxit sulphua và nitơ lại một lần nữa tăng lên.

Các loại khí nhà kính

Không nghi ngờ gì về những hoạt động của con người đã và đang làm tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển. Nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển vào khoảng 280 ppm ở thời kỳ đầu của cuộc cách mạng công nghiệp vào giữa những năm 1700. Nồng độ khí cacbon dioxit trong khí quyển hàng năm trung bình đo tại trạm tham chiếu ở Hawaii, Hoa Kỳ đã tăng từ 316 ppm vào năm 1959 lên 396 ppm vào năm 2013. Trong suốt 200 năm đầu của thời đại công nghiệp hóa, nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển tăng thêm 36 ppm – đã tăng 80 ppm 50 năm trước.

Các tác động có thể của sự gia tăng các loại khí cacbon dioxit và khí nhà kính khác đến biến đổi khí hậu toàn cầu và mực nước biển được công bố công khai rộng rãi và chính trị hóa. Mặc dù chúng ta ít nghe về quá trình axit hóa đại dương, tuy nhiên điều đó chắc chắn đang xảy ra.

Do nồng độ cacbon dioxit cao hơn trong khí quyển, lượng khí cacbon dioxit sẽ hòa tan trong nước bề mặt này tăng lên. Bảng tính hòa tan đối với cacbon dioxit trong nước đã sử dụng trong nhiều năm được dựa trên nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển là 320 ppm. Nồng độ khí cacbon dioxit bão hòa ở 20 °C trước đây được đưa ra là 0,537 mg/L đối với nước ngọt và 0,457 mg/L đối với nước biển bình thường. Nồng độ tương ứng với các mức độ cacbon dioxit trong khí quyển hiện nay tương ứng là 0,653 mg/L và 0,555 mg/L.

Cacbon dioxit có tính axit trong nước và khi nồng độ của nó tăng thì sẽ làm pH giảm. pH của đại dương đã giảm từ khoảng 8,12 vào cuối những năm 1980 xuống 8,09 vào năm 2008. Dự kiến ​​sẽ tiếp tục sụt giảm khi cacbon dioxit trong khí quyển tăng.

pH đại dương giảm sẽ làm tăng khả năng hòa tan các khoáng chất canxi cacbonat như aragonit và canxit vốn cấu thành nên vỏ của nhiều loài sinh vật biển. Đã có nhiều báo cáo về quá trình làm mỏng vỏ mà cuối cùng có thể đe dọa đến sự tồn tại của chúng và đa dạng sinh học của đại dương. Tất nhiên, nuôi trồng thủy sản động vật có vỏ / động vật thân mềm sẽ bị tác động tiêu cực bởi quá trình axit hóa đại dương cùng với các loài sinh vật hoang dã.

Những dự báo về ô nhiễm

Thật thú vị làm sao khi một số dự đoán về ô nhiễm không xảy ra như dự đoán của nhiều nhà khoa học và bảo vệ môi trường. Hiện tượng mưa axit là một ví dụ điển hình.

Mưa axit không dẫn tới quá trình axit hóa của các dòng suối ở miền đông Hoa Kỳ như dự đoán. Trong thực tế, nghiên cứu khoa học gần đây báo cáo rằng nhiều suối trong khu vực pH đang tăng và độ kiềm của một số sông đã tăng gấp đôi kể từ năm 1960. Lý do đưa ra là sự gia tăng phong hóa của cấu tạo khoáng và đất do mưa axit, đặc biệt ở những vùng có cấu tạo đá vôi. Tuy nhiên, cách giải thích này không có ý nghĩa, bởi vì đầu vào của độ axit trong nước mưa sẽ trung hòa độ kiềm.

Nguyên nhân có thể là sự gia tăng phong hóa của các loại khoáng cacbonat và silicat do nồng độ cacbon dioxit lớn hơn. Ví dụ, nồng độ cân bằng đối với tổng kiềm trong một bình chứa nước tinh khiết có cacbonat canxi rắn và để mở với không khí đã được báo cáo là 55 mg/L ở nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển 320 ppm. Độ kiềm cân bằng nên tăng đến khoảng 70 mg/L ở nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển hiện nay – mức tăng tương tự như đã quan sát ở một số dòng suối.

Tác giả đã từng nghiên cứu nhiều năm về các ao thuộc Trung tâm Thủy sản E. W. Shell tại Đại học Auburn được lấy nước từ một dòng suối nhỏ tháo nước ở một lưu vực có đất chua của cao nguyên Piedmont. Vào những năm 1970, dòng suối này liên tục có tổng kiềm là 14 – 18 mg/l. Ngày nay, dòng suối này có độ kiềm là 25 – 35 mg/l. Vì không có cấu tạo đá vôi trên lưu vực của dòng suối nên rõ ràng nguốc gốc của độ kiềm tăng là do sự phong hóa các khoáng chất silicat.

Các báo cáo về quá trình kiềm hóa các dòng suối ở miền đông Hoa Kỳ và nơi khác xem đó là một hiện tượng không mong muốn. Độ kiềm tăng thường sẽ không gây bất lợi cho nuôi trồng thủy sản. Ví dụ, tại Trạm Thủy sản E. W. Shell, theo truyền thống các ao cần sử dụng đá vôi cách quãng từ một đến ba năm để duy trì độ kiềm có thể chấp nhận được. Việc tăng độ kiềm trong nguồn nước từ dòng suối làm giảm nhu cầu đá vôi.

BioAqua dịch

Nguồn: Theo Advocate Global Aquaculture – Tháng 9-10/2014