Tài liệu tham khảo về quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Trang 1MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 SỰ ĐA DẠNG CỦA HỆ SINH THÁI THỦY VỰC 1
1 CÁC THÀNH PHẤN CỦA MÔI TRƯỜNG 1
2 HỆ SINH THÁI 2
2.1 Hệ sinh thái nước ngọt 2
2.1.1 Sơ lược thành phần hóa học của nước sông 3
2.1.2 Sơ lược thành phần của nước ao 4
2.2 Hệ sinh thái nước lợ 4
2.3 Hệ sinh thái nước mặn 4
2.3.1 Hệ sinh thái đất ngập nước 6
2.3.2 Các thủy vực lớn của thế giới 11
CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 13
1 ÁNH SÁNG VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC 13
1.1 Phân phối năng lượng mặt trời 13
1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước 13
1.3 Năng lượng nhiệt 15
1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vực 15
1.3.2 Tỉ trọng nước 16
1.4 Sự phân tầng nhiệt độ 17
1.4.1 Nguyên nhân và quá trình phân tầng 17
1.4.2 Kiểu phân tầng 17
1.4.3 Hệ quả của sự phân tầng 18
1.4.4 Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng (overturn) 18
1.4.5 Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng 18
1.5 Sự phân chia các vùng trong thủy vực 19
1.5.1 Theo chiều thẳng đứng 19
1.5.2 Ngang 19
1.6 Chuyển động của nước 20
2 ĐỘ ĐỤC, ĐỘ TRONG 21
2.1 Tính chất của độ đục, độ trong 21
2.2 Nguồn gốc độ đục 21
2.3 Ảnh hưởng của độ đục 21
2.4 Kiểm soát và quản lý độ đục 22
2.4.1 Quản lý độ đục từ nguồn nước 22
2.4.2 Quản lý độ đục bên trong ao 22
3 MÀU NƯỚC 22
Trang 24 MÙI 23
5 VỊ 23
CHƯƠNG 3 ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC 24
1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC THIÊN NHIÊN 24
2 pH 25
2.1 Động thái của ion H+ trong môi trường nước 25
2.2 Ý nghĩa sinh thái học của ion H+ trong môi trường nước 27
2.3 Biện pháp quản lý pH 28
2.3.1 Biện pháp khắc phục tránh pH thấp 28
2.3.2 Biện pháp khắc phục khi pH cao 28
3 CACBON DIOXIDE (CO 2 ) 29
3.1 Động thái của CO2 trong môi trường nước 29
3.2 Ý nghĩa sinh thái học của CO2 trong môi trường nước 32
3.3 Biện pháp tránh tích lũy CO2 gây độc hại trong cá ao nuôi cá 33
4 OXYGEN (O 2 ) 34
4.1 Động thái của oxy hòa tan trong môi trường nước 34
4.2 Ý nghĩa sinh thái học của oxy hòa tan trong môi trường nước 38
4.3 Biện pháp tránh và khắc phục hiện tượng thiếu oxy trong các ao nuôi cá 39
5 HYDROGEN SULFIDE (H 2 S) 39
5.1 Động thái của khí H2S trong môi trường nước 39
5.2 Ý nghĩa sinh thái học của khí H2S 41
5.3 Biện pháp tránh tích lũy nhiều khí H2S 41
6 METHANE (CH 4 ) 42
7 NITROGEN (N) 42
7.1 Ammonia (NH 3) và ammonium (NH 4+) 43
7.1.1 Động thái của ammonia va ammonium 43
7.1.2 Ý nghĩa sinh thái học của ammonia và ammonium 44
7.1.3 Biện pháp duy trì hàm lượng ammonia thích hợp 45
7.2 Nitrite (NO 2 -) và Nitrate (NO3-) 45
7.2.1 Nitrite 45
7.2.2 Nitrate 47
8 LÂN (PHOSPHORUS) 47
9 SILIC 49
10 SẮT VÀ MANGAN 51
11 CÁC ION THAM GIA QUÁ TRÌNH ĐIỀU HÒA ÁP SUẤT THẨM THẤU 52
11.1 Ion sodium (Na+) 52
11.2 Ion Potassium (K+) 52
11.3 Ion Magnesium (Mg2+) 53
Trang 311.4 Ion Calcium (Ca2+) 53
11.5 Chloride ( Cl- ) 54
CHƯƠNG 4 DẶC TÍNH NỀN ĐÁY AO 55
1 NGUỒN GỐC BÙN AO/PHÙ SA TRONG AO ĐẤT 55
2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ LẮNG TỤ 56
3 ĐIỆN THẾ OXY HOÁ KHỬ (REDOX) 57
4 VẬT CHẤT HỮU CƠ TRONG BÙN 58
5 SỰ PHÂN HỦY CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ 59
6 ĐẤT ĐÁY AO 59
6.1 Kết cấu đất 59
6.2 Đất phèn (Acid Sulfat Soil) 62
6.2.1 Trao đổi acid trong bùn 62
6.2.2 Đất phèn 64
CHƯƠNG 5 DINH DƯỠNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC 67
1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG THỰC VẬT Ở BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT 67
2 NGUỒN VÀ QUÁ TRÌNH CUNG CẤP DINH DƯỠNG CHO MÔI TRƯỜNG NƯỚC 67
3 CHU TRÌNH DINH DƯỠNG TRONG THỦY VỰC 68
3.1 Chu trình carbon 68
3.1.1 Quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ trong thủy vực 68
3.1.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong thủy vực 69
3.2 Chu trình nitrogen 71
3.2.1 Quá trình cố định nitơ phân tử 71
3.2.2 Quá trình amôn hóa 72
3.2.3 Quá trình nitrate hóa và phản nitrate hóa 72
3.2.4 Chu trình Nitrogen 73
3.3 Chu trình phospho 74
3.4 Chu trình lưu huỳnh 76
4 CHU KỲ SINH HỌC VÀ CÁC QUÁ TRÌNH 77
4.1 Hệ sinh thái (ecosystem) 77
4.2 Quần xã sinh vật (community hay biocenosis) 77
4.3 Vùng chuyển tiếp sinh thái 78
4.4 Sự phân bố của thủy sinh vật 78
4.4.1 Phân bố thẳng đứng 78
4.4.2 Phân bố theo chiều ngang 78
4.5 Sự ổn định 78
5 BẬC DINH DƯỠNG VÀ CHUỔI/LƯỚI THỨC ĂN 79
5.1 Sinh vật sản xuất (producer) 79
5.2 Sinh vật tiêu thụ (consumer) 79
Trang 45.3 Sinh vật phân hủy (decomposer) 79
5.4 Chuyển hóa năng lượng 81
5.5 Tháp sinh học 81
5.6 Hiệu suất quần xã 82
5.7 So sánh năng suất sinh học của các hệ sinh thái và loài thực vật khác nhau 83
6 GIÀU DINH DƯỠNG HÓA VÀ NHIỄM BẨN THỦY VỰC 84
6.1 Các trạng thái dinh dưỡng 84
6.2 Tương tác giữa hệ sinh thái trên cạn và dưới nước 87
6.3 Ô nhiễm nước 88
6.3.1 Nguồn ô nhiễm 88
6.3.2 Các dạng ô nhiễm 89
6.4 Ô nhiễm hữu cơ và quá trình tự lọc sạch trong thủy vực 89
6.5 Ảnh hưởng của quá trình giàu dinh dưỡng hóa và ô nhiễm thủy vực 91
CHƯƠNG 6 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 93
1 TIÊU CHUẨN CHỌN ĐIỂM, CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐẤT 93
1.1 Các yếu tố sinh lý học quan trọng trong việc chọn điểm nuôi thủy sản 93
1.1.1 Môi trường sinh học 93
1.1.2 Các yếu tố về địa điểm 93
1.1.3 Các yếu tố về đất 93
1.1.4 Các yếu tố khí tượng 94
1.2 Các thông số quan trọng trong việc quản lý chất lượng nước 94
1.2.1 Các thông số lý học 94
1.2.2 Các thông số hoá học 94
1.2.3 Các thông số sinh học 95
1.3 Tiêu chuẩn về đất và nước để lựa chọn vùng nuôi thích hợp 96
2 pH thấp và bón vôi 98
2.1 Tác dụng của vôi 98
2.2 Thời gian bón vôi 99
2.3 Cơ sở hoá học cho nhu cầu vôi sử dụng 99
2.3.1 Mức độ hiệu quả của vôi 99
2.3.2 Giá trị trung hoà của vôi 100
2.4 Sản xuất vôi và phản ứng của vôi 100
2.4.1 Quá trình sản xuất vôi 100
2.4.2 Phản ứng của vôi trong ao 101
3 Bón phân 101
3.1 Mục đích bón phân 101
3.2 Các loại chất dinh dưỡng 101
3.3 Nguồn chất dinh dưỡng 101
Trang 53.4 Chất dinh dưỡng cơ bản 102
3.5 Phân bón 103
3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của phân bón 103
3.5.2 Phân bón vô cơ 104
3.5.3 Phân hữu cơ 105
3.6 Phương pháp bón phân 107
3.6.1 Phương pháp bón phân 107
3.6.2 Tỉ lệ và tần số bón phân 108
3.7 Mùi hôi 108
3.7.1 Hợp chất hoá học gây ra mùi hôi 109
3.7.2 Vi sinh vật sản sinh ra các hợp chất có mùi hôi: 109
3.7.3 Điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật tạo ra mùi hôi 109
3.7.4 Các biện pháp phòng ngừa vấn đề về mùi hôi:` 110
3.7.5 Loại bỏ mùi hôi khỏi cá: 110
4 SỤC KHÍ VÀ LUÂN CHUYỀN NƯỚC 110
4.1 Nguyên lý của quá trình sục khí 110
4.1.1 Mục đích 110
4.1.2 Cơ chế chủ yếu của quá trình sục khí 110
4.1.3 Phương pháp kiểm tra máy sục khí cơ học 110
4.2 Loại và hiệu quả máy sục khí 113
4.2.1 Sục khí tự chảy 113
4.2.2 Sục khí bề mặt 118
4.2.3 Sục khí khuếch tán 120
4.3 Luân chuyển và xáo trộn nước 122
5 XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC 125
5.1 Xử lý và tái sử dụng nước 125
5.2 Hệ thống tuần hoàn 126
5.2.1 Loại thải chất rắn lơ lửng 126
5.2.2 Loại thải chất hữu cơ hoà tan 128
5.2.3 Lọc sinh học 131
6 KHỬ TRÙNG 134
6.1 Khử trùng bằng chlorine 134
6.2 Khử trùng bằng tia cục tím (UV) 137
CHƯƠNG 7 PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG NƯỚC 139
1 ỨNG DỤNG THUYẾT PHÂN TỬ UV–VIS TRONG PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 139
1.1 Sơ lược lịch sử nghiên cứu về quang phổ 139
1.2 Đại cương về quang phổ 140
1.2.1 Các đại lượng đo bức xạ điện từ 141
Trang 61.2.2 Các dạng bức xạ 141
1.2.3 Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ 142
1.2.4 Sự hấp thụ bức xạ và màu sắc của các chất 143
1.2.5 Định luật Lambert – Beer 145
1.2.6 Nguyên lý cấu tạo của máy quang phổ 148
1.3 Sử dụng phương pháp trắc quang trong định lượng hóa học 149
1.3.1 Phương pháp so sánh 150
1.3.2 Phương pháp thêm chuẩn 150
1.3.3 Phương pháp đường chuẩn 152
1.4 Độ chính xác trong phương pháp trắc quang: 153
1.5 Một số ví dụ áp dụng phương pháp định lượng trắc quang 154
2 PHƯƠNG PHÁP THU VÀ BẢO QUẢN MẪU 156
2.1 Chuẩn bị thu mẫu 156
2.1.1 Nhận định sự thay đổi chất lượng nước 156
2.1.2 Các điều cần lưu ý khi thu mẫu 156
2.2 Các bảo quản mẫu 156
2.2.1 Mẫu nước 156
2.2.2 Mẫu đất 156
2.3 Phương pháp thu mẫu 157
2.3.1 Nguyên tắc chung 157
2.3.2 Dụng cụ thu mẫu và cách thu 157
3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG NƯỚC 158
3.1 Nhiệt độ 158
3.2 pH 158
3.2.1 Bằng hộp giấy so màu 158
3.2.2 Phương pháp điện thế-máy đo pH 158
3.3 Độ trong (Transparency), Độ Đục (Turbidity) 159
3.3.1 Đo độ trong bằng đĩa Secchi 159
3.3.2 Đo độ đục bằng phương pháp Nephelometric 159
3.4 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) và tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 159
3.4.1 Tổng chất rắn hòa tan TDS (Total Dissolved Solid) 160
3.4.2 Tổng chất rắn lơ lửng - TSS (Total Suspended Solid) 160
3.5 Độ dẫn điện (EC) 161
3.6 Nồng độ muối 161
3.7 Oxy hòa tan (DO) 162
3.7.1 Phương pháp Winkler 162
3.7.2 Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy 163
3.8 Carbon dioxide (CO2) 164
3.8.1 Nguyên tắc 164
Trang 73.8.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu 165
3.8.3 Chuẩn bị hóa chất 165
3.8.4 Tiến hành 165
3.8.5 Tính kết quả 166
3.9 Tiêu hao oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) 166
3.9.1 Phương pháp oxy hóa bằng KMnO4 trong môi trường kiềm 166
3.9.2 Phương pháp Dichromate 168
3.10 Năng suất sinh học sơ cấp 169
3.10.1 Nguyên tắc 169
3.10.2 Dụng cụ và hóa chất 169
3.10.3 Tiến hành 170
3.10.4 Tính kết quả 170
3.11 Chlorophyll-a 170
3.11.1 Nguyên tắc 170
3.11.2 Tiến hành 171
3.12 Hydrogen sulfide (H2S) 171
3.12.1 Phương pháp Iodine 171
3.12.2 Phương pháp Methylene blue 173
3.13 Độ cứng tổng cộng 175
3.13.1 Nguyên tắc 175
3.13.2 Thu và bảo quản mẫu 175
3.13.3 Thuốc thử 175
3.13.4 Tiến hành 176
3.13.5 Tính kết quả 177
3.14 Độ kiềm tồng cộng 177
3.14.1 Độ kiềm carbonate hay độ kiềm phenolphthalein 177
3.14.2 Độ kiềm tổng cộng 177
3.15 Độ acid (Acidity) 178
3.15.1 Nguyên tắc 179
3.15.2 Dụng cụ và thiết bị 179
3.15.3 Chuẩn bị hóa chất 179
3.15.4 Tiến hành phân tích 179
3.15.5 Tính kết quả 180
3.16 Sắt tổng số (Fe2+ và Fe3+ ) 180
3.16.1 Phương pháp so màu Thiocianate 180
3.16.2 Phương pháp o-phenantroline 182
3.17 Silicate (SiO2) 183
3.17.1 Nguyên tắc 183
3.17.2 Thu mẫu và bảo quản 183
Trang 83.17.3 Chuẩn bị thuốc thử 183
3.17.4 Tiến hành 183
3.17.5 Tính kết quả 184
3.18 Ammonia (NH3) và Ammonium (NH4+) 184
3.18.1 Phương pháp Nessler (American Public Health Association, 1989) 184
3.18.2 Phương pháp Indophenol Blue 186
3.19 Nitrite (NO2-) 189
3.19.1 Nguyên tắc 189
3.19.2 Các bước phân tích 189
3.20 Nitrate (NO3-) 191
3.20.1 Phương pháp khử Cadmium 191
3.20.2 Phương pháp phenoldisulfonic acid 191
3.20.3 Phương pháp salycilate 192
3.21 Orthophosphate (PO43-) 194
3.21.1 Phương pháp xanh molybden 194
3.21.2 Phương pháp Acid ascorbic (4500-P E: Standard methods, 1998) 195
3.22 Tổng đạm (TN) và tổng lân (TP) 196
3.22.1 Phương pháp Kjeldahl 196
3.22.2 Phương pháp công phá persulfate 199