Điều chỉnh chu kỳ dao động pH để duy trì sức khỏe thủy sản

Tóm tắt: Nước mang tính axit có pH thấp hơn và mang tính kiềm có pH cao hơn. Mức pH lý tưởng đối với hầu hết các loài thủy sản nằm trong khoảng 6.0 đến 8.5. Các giá trị pH thấp hơn có thể dẫn đến tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống giảm, dễ bị bệnh nhiều hơn. pH điển hình thấp nhất vào sáng sớm, tăng lên vào buổi trưa và giảm xuống vào ban đêm. Cách đo pH chính xác nhất là tại chỗ bằng dụng cụ đo pH điện tử.

Các mức pH ở ao bị ảnh hưởng do các yếu tố như thời gian trong ngày, thực vật và hoạt động thông khí.

Tiến sĩ Claude E. Boyd, Khoa Thủy sản và Liên minh nuôi trồng thủy sản

Đại học Auburn, Auburn, Alabama 36849 USA

Nước tinh khiết ion hóa thành ion hydro và ion hydroxyl cân bằng nhau. Nếu nồng độ ion hydro cao thì nồng độ ion hydroxyl phải giảm và ngược lại. Nước có tính axit nếu nồng độ ion hydro của nó cao hơn nồng độ hydroxyl và có tính bazơ (kiềm) nếu là ngược lại. Dĩ nhiên, nước tinh khiết là trung tính, không axit không kiềm.

Để tránh biểu thị nống độ rất nhỏ của các ion hydro và hydroxyl, thông thường thay thế bằng cách sử dụng pH hoặc âm logarit nồng độ ion hydro. Âm logarit 10^-7 phân tử gam nồng độ ion hydro của nước tinh khiết là 7. Mức pH này nằm giữa hay còn gọi là trung tính trong thang pH.

Nước có pH thấp hơn là axit và nước có pH cao hơn là bazơ. Nồng độ ion hydro tăng gấp 10 lần cho mỗi đơn vị pH giảm bởi vì tỉ lệ này là logarit. Ví dụ, nồng độ ion hydro ở pH 6, 5 và 4 tương ứng là 10, 100 và 1.000 lần cao hơn ở pH 7. Ngược lại cũng đúng với nồng độ ion hydroxyl.

pH nước thiên nhiên

pH của nước thiên nhiên thường trong khoảng 5.0 đến 9.0, nhưng các giá trị thấp hơn hoặc cao hơn thỉnh thoảng cũng xảy ra. Nước mưa thường có pH khoảng 5.6, bởi vì nó bị bão hòa với carbon dioxide có phản ứng axit trong nước. pH thấp hơn có thể xảy ra trong nước mưa vì ô nhiễm không khí – đặc biệt ô nhiễm bầu khí quyển do hợp chất lưu huỳnh từ sự cháy của nhiên liệu hóa thạch làm oxy hóa hình thành axit sulfuric.

Trong một số loại đất và hệ địa chất, sulfide oxy hóa để tạo ra axit sulfuric dẫn đến tình trạng axit cao hơn (pH 2 đến 4) trong nước khi tiếp xúc với các loại đất này. Các loại đất ngâm chiết cao thiếu bazơ và khi tiếp xúc loại đất này thì nước sẽ có độ kiềm thấp và pH thấp là 5. Nước có hàm lượng cao các chất mùn cũng có thể có pH thấp tương tự.

Các loại đất có thể chứa các chất bazơ như đá vôi, calcium silicate và phen-xpat hòa tan làm tăng độ kiềm và pH nước. pH của nước có chiều hướng tăng độ kiềm và tổng các chất hòa tan cao hơn. Nước ở các khu vực khô cằn hoặc hơi khô cằn có pH điển hình trên 7.5 hoặc 8.0. Nước biển bình thường cũng có pH gần 8.0.

Tính axit và bazơ

Một điều quan trọng để phân biệt tính axit và bazơ hoặc tính kiềm được định nghĩa theo thang pH (Hình 1) và chất lượng nước có thể thay đổi tính axit khoáng, tổng axit và tổng kiềm (Hình 2). Carbon dioxide bình thường không thể làm giảm pH của nước dưới 4.5 và nước có pH thấp hơn mức này được cho là mang tính axit khoáng – thường là axit sulfuric. Carbon dioxide tồn tại trong nước lên đến pH 8.3, như thế nước có pH trong khoảng 7.0 đến 8.3 mang tính axit dù nó là bazơ trong thang pH.

Hình 1. pH lý tưởng đối với hầu hết các loài thủy sản

Hình 2. Chất lượng nước có thể thay đổi và pH.

Hình 3. Sự dao động pH hàng ngày trong các ao nuôi trồng thủy sản.

Độ kiềm của nước là do tritatable bazơ trong 1 trường hợp – chủ yếu là bicarbonate và carbonate. Bicarbonate có thể xuất hiện trong nước làm pH giảm đến 4.5, vì thế nước với mức pH trong khoảng 4,5 đến 7 mang tính kiềm dù thực tế là axit trên thang pH. Carbonate không xuất hiện trong nước cho tới khi pH tăng lên 8.3. Độ kiềm tạo độ đệm cho nước chống lại sự thay đổi pH và phần carbon trong bicarbonate sẵn có cho thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp.

Nuôi trồng thủy sản, các mức pH dao động

Mức pH lý tưởng đối với hầu hết các loài thủy sản nuôi nằm trong khoảng 6.0 đến 8.5 (Hình 1). Các giá trị pH thấp hơn có thể dẫn đến giảm tốc độ tăng trưởng, tỉ lệ sống kém và dễ bị nhiễm bệnh hơn ở các loài thủy sản. Các dao động ngắn hàng ngày của pH trên 8.5 là phổ biến trong các ao và hình như không gây hại cho các loài thủy sản. Tuy nhiên, phơi nhiễm lâu dài ở pH 9.0 hoặc trên đó sẽ có các tác động tương tự như các giới hạn pH dưới mức tối ưu. Các điểm axit và điểm chết đối với hầu hết các loài tương ứng là pH 4 và 10.

Sự dao động pH hàng ngày trong ao là do mất đi tổng lượng carbon dioxide thực do thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp ban ngày và giải phóng carbon dioxide vào trong nước ban đêm do quá trình hô hấp. Bởi vì carbon dioxide có phản ứng axit, pH điển hình thấp nhất vào sáng sớm. pH tăng lên cực điểm trong suốt buổi trưa và giảm vào ban đêm (Hình 3). Sự dao động pH hàng ngày lớn tạo điều kiện cho thực vật phù du nở hoa dày đặc và độ kiềm thấp, làm độ đệm nước yếu. Các ao nuôi trồng thủy sản điển hình có thực vật phù du nở hoa dày, do đó nên được bón vôi nếu tổng kiềm thấp hơn 50 mg/L.

pH ban ngày thường cao nhất khi bề mặt nước được rọi sáng đều, khi đó quá trình quang hợp nhanh hơn so với nước ở dưới sâu. Ngoại lệ là nước trong với quá nhiều rong dưới nước thì pH ở lớp rong đáy cao hơn. Dĩ nhiên, sục khí cơ học ở các ao nuôi trồng thủy sản giúp trộn đều nước và thường ngăn cản sự phân tầng pH nước liên quan đến độ sâu.

Khi pH tăng trên 8,3 thì không có carbon dioxide, nhưng thực vật có thể lấy được carbon vô cơ cho quá trình quang hợp từ bicarbonate. Loại bỏ carbon từ bicarbonate dẫn đến giải phóng các ion cacbonate vào nước và thủy phân cacbonate làm pH tăng thêm.

Ở hầu hết các loại nước khi đủ calcium để hạn chế hàm lượng carbonate qua quá trình kết tủa calcium carbonate làm tăng pH. Tuy nhiên, trong nước có calcium thấp nhưng hàm lượng tổng kiềm cao thì các giá trị pH là 11 hoặc trên nữa có thể xảy ra vào buổi trưa. Các loại nguyên liệu vôi hòa tan không tốt trong các loại nước như thế, nhưng calcium sulfate (thạch cao) có thể dùng để tăng hàm lượng calcium.

Nguyên nhân chính giảm độ kiềm trong một hệ thống nuôi trồng thủy sản là quá trình nitrat hóa. Nitơ amoniac  – chất thải nitơ chủ yếu của động vật thủy sinh – bị oxy hóa thành nitrate do vi khuẩn khử nitrat hóa. Các ion hydro sinh ra trung hòa độ kiềm, giảm khả năng đệm và tăng tình trạng pH thấp hơn buổi sáng. Cần thiết thường xuyên bón vôi để duy trì độ kiềm thích hợp ở các hệ thống nuôi trồng thủy sản thâm canh cao, đặc biệt đối với đáy ao có lót bạt nhựa và không thay nước.

Độ kiềm cũng có thể giảm trong các ao có loại đất axit sulfate chứa quặng pirit, khi quá trình oxy hóa sinh ra axit sulfuric đồng thời giảm độ kiềm và pH. Biện pháp khắc phục các ao làm trên nền đất axit sulfate rất là phức tạp để thảo luận ở đây.

Đo pH

Cách làm chính xác nhất để đo pH là dùng loại đo pH điện tử chuẩn. Giấy quỳ chỉ cho thấy nước có tính axit hay là bazơ, và pH ước định từ dải pH chỉ cung cấp sự biểu thị pH thực. Thiết bị đo pH bỏ túi nhỏ có sẵn từ các nhà cung cấp thiết bị nuôi trồng thủy sản, nhưng các dụng cụ này thường không đáng tin cậy sau một thời gian ngắn sử dụng.

Cách tin cậy hơn là đo pH tại chỗ, bởi vì sự biến thiên này thay đổi nhanh chóng trong suốt lúc lưu trữ mẫu. Thời gian trong ngày rõ ràng ảnh hưởng đến pH với các giá trị thấp nhất điển hình nhận thấy vào buổi sáng và cao nhất vào trưa và giữa trưa.

BioAqua dịch

Nguồn: Theo Advocate Global Aquaculture – Tháng 7-8/2013