Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản - Chương 4

Vi khu n Thiobacillus c ng có th oxy hoá sulphur thành acid sulphuric: vi khu n này ho t hoá pH 2.0-3.5.

CH NG 4

C TÍNH N N ÁY AO

Ch t l ng n c có liên quan m t thi t đ n tính ch t n n đáy c th y v c, quá trình

h p th và gi i phóng các ch t là bi n đ i ch t l ng n c, đ c bi t là s h p th và

gi i phóng dinh d ng c a n n đáy Trong nuôi tr ng th y s n, m t s đ c tính c a

n n đáy ao sau đây đ c chú ý:

B ng 4-1 Tính ch t đ t đ c ch n nh h ng đ n vi c qu n lý ao nuôi tr ng th y s n

K t c u và kích th c h t Xói mòn và l ng t , đ b n v ng c a b ao, th m

l u, s thích h p c a môi tr ng s ng đáy ao

sinh v t, s c s n xu t c a sinh v t đáy, đ c tính

c a H+

ch t dinh d ng, s thích h p c a môi tr ng s ng đáy ao

d ng s n có

i n th oxy hoá kh S s n sinh đ c t , đ hòa tan c a ch t khoáng sâu c a l p phù sa Gi m th tích ao, s thích h p c a môi tr ng s ng

đáy ao Hàm l ng ch t dinh d ng Ngu n dinh d ng s n có và n ng su t

Trong ao nuôi th y s n, v t ch t l ng t đáy ao bao g m các ch t vô c nh phù sa,

v t ch t h u c nh phân bón, th c n th a, xác ch t c a sinh v t Ngu n g c c a các v t ch t l ng t đáy ao bao g m:

- S xói mòn và n c r a trôi t b ao

- S l ng đ ng c a các sinh v t kích th c nh

- Th c n, ch t th i c a cá

- Ch t r n l l ng t ngu n n c vào

- Ngu n phân bón, đ c bi t là phân chu ng

- B i b m t không khí

2 CÁC Y U T NH H NG N T C L NG T

T c đ l ng t c a v t ch t trong trong ao ph thu c vào m t s nhân t nh kích c

h t, tính ch t hóa h c c a n c, s chuy n đ ng c a n c, và s khu y đ ng n n đáy

- C h t: v t ch t l l ng có c h t khác nhau, v t ch t c h t càng l n (cát) l ng

t nhanh h n nh ng v t ch t có c h t nh (bùn hay sét)

- Tính ch t hóa h c c a n c: n c có đ đ c ng và đ m n cao thì t c đ l ng càng nhanh

- S xáo tr n và chuy n đ ng c a n c: th y v c n c t nh nh ao h thì t c đ

l ng t v t ch t nhanh h n nh ng th y v c n c ch y (sông, su i) Ngoài ra, sóng, gió làm n c chuy n đ ng s làm ch m quá trình l ng t c a v t ch t

- Khu y đ ng n n đáy: s chuy n đ ng c a đ ng v t (tôm, cá nuôi) hay quá trình tìm m i c a sinh v t c ng làm cho ch t l ng t tái l l ng trong t ng

n c

Hình 4.1 Ngu n cung c p và s phân b v t ch t trong th y v c

Hình 4-2 Chuy n đ ng v t lý c a n c và v t ch t hoà tan trong m t ao nuôi tr ng

th y s n

Trong ph n ng ch t b oxy hóa là ch t m t đi n t (e

-) và ch t b kh là ch t nh n

đi n t Vì v y, ch t nh n đi n t đ c g i là ch t oxy hóa và ch t m t đi n t đ c

g i là ch t kh

Fe3+ (ch t oxy hóa) + e- → Fe2+

(ch t kh ) Các ch t kh trong n c ao: H2S, Fe2+, Mn2+ , ch t oxy hóa nh O2 (t nhiên), và các ch t oxy hóa nhân t o dùng trong kh trùng n c nh HOCl hay OCl-, O3

i n th oxy hoá kh c a m t dung d ch là t l thành ph n ch t oxy hoá và ch t kh

đ c bi u th b ng giá tr E = +/-V (volt), or mV (milivolt)

Máy đo đi n c c Platinum đ c dùng đ đo đi n th oxy hóa kh , đ đo giá tr này chính xác t t nh t đ c đo t i hi n tr ng (đo t i ch ) Khi dòng đi n t di chuy n t dung d ch sang đi n c c, dung d ch t n t i ch t kh và giá tr đo đ c là giá tr âm (-)

Ng c l i, dung d ch t n t i ch t oxy hóa dòng đi n t di chuy n t đi n c c sang dung d ch và giá tr đo đ c là giá tr d ng (+)

Hình 4-1 i n th oxy hoá kh cho ao tôm

4 V T CH T H U C TRONG BÙN

V tch t h u c (Organic mater –OM) ro g bùn có ng n g c :

- Th c n th a

- Phân bón (phân chu ng, phân xanh )

- Xác phiêu sinh v t

- Ch t bài tiêt c a cá

Th c n h a,xá p iêu sin v t và ch tbàit tc a sinh v t th ng ch a nhi u N nên làm ch t l ng n c suy h ái nhanh Phân h u c hàm n N h p nên àm ch t

l ng n c suy hoáich m

Trong ao nu i th y s n h ng ích y v t ch t h u c c o h n so v i đ t nông

ng i p.V tch th u c rong bùn bi n hiên rong kho n 1-10% (trung bình k o ng 2-5%),đ tnô g ng i p có hàm ng h u c nh h n 2%

Hàm ng v t ch th u c ng d n heo đ sâu,do ng sâu hàm ng oxy h a an

th p đã h n ch quá rình p ân h y do vi khu n àm ng s ích y v t ch t h u c trong b n Ao có nhi u h c v t l n, ao bón phân chu ng ích y nhi u v t ch t h u

c h n c c ao h ng h ng

Theo Boyd (19 0) v t ch t h u c và đ m h u c có m i t ng q an heo ph n trình sau:

Y = 10,001 + 0,0 5X (R2 = 0,87)

Tron đó, Y:ph n r m OM;X:ph n r m đ m h u c

T C:N ron b n đáy ao h ng n m ron k o ng 6:1 đ n 35:1, ao bón p ân chu ng h ng có C:N à 7:1 đ n 1 :1

M t s đ m y han b n n c h c n c ng t có hàm n v tch th u c c o, kho ng 75% h ích đ t là xá h c v t Tron đi u ki n hi u ox , quá rìn phân

h y ch m và đ t có ính a id c o

5 S PHÂN H Y C A V T CH T H U C

Quá rìn phân h y hi u khí làm gi m ox rong ao,m t s y u nh h n đ n quá trình phân h y h u c g m:

- Nhi t đ : nhi t đ t i u cho vi sinh v t tùy t ng loài T c đ phân h y t ng

d n t 2-35oC Nhi t đ t ng 10o

C thì t c đ phân h y t ng 2 l n và tiêu th oxy g p đôi

- pH: vi khu n th ng ho t đ ng t t môi tr ng trung tính hay ki m y u N m

ho t đ ng t t trong môi tr ng acid V t ch t h u c b phân h y nhanh h n trong môi tr ng trung tính hay ki m y u so v i môi tr ng acid

- DO: Phân h y hi u khí x y ra càng nhanh khi trong môi tr ng hàm l ng oxy hòa tan đ t đ n m c bão hòa

M t s vikhu n có k n ng phân h y c rong đi u ki n hi u khí và y m khí và m t

s ch phân h y y m khíkhioxy hòa an h p T c đ p ân h y y m khíth ng ch m

và không hoàn oàn (s n ph m cu icùng à alco olhay a id h u c ) so v ip ân h y

hi u khí(s n p m cu icùn à CO2)

6.1 K t c u đ t

K t c u đ t ch t l h t t ng đ i v i các c khác nhau nh cát, phù sa và sét trong

đ t K t c u nh h ng đ n kh n ng s d ng đ t, l ng n c và không khí ch a

đ ng trong đ t, t c đ th m qua đ t c a n c

xác đ nh k t c u c a m t m u đ t, tr c h t ph i tách riêng đ t m n có t t c các

h t nh h n 2 mm kh i nh ng h t l n h n nh s i và đá t m n là h n h p c a cát, bùn và sét Dùng sàng v i kích th c m c l i khác nhau đ xác đ nh t l h t t ng

đ i và s d ng s đ tam giác USDA đ phân lo i đ t:

B ng 4-2: Phân lo i c h t đ t theo tiêu chu n qu c t và tiêu chu n đ t nông nghi p

M Theo Buckman và Brady (1960), trích d n b i Boyd (1990)

Gi i h n c h t (mm)

Lo i h t

B ng 4-3 Kích th c l cho các lo i sàng tuân th theo nh ng đ c tính k thu t v

v t li u theo tiêu chu n M (ASTM)

Tiêu chu n USA

ASTM

Kích th c m c

l i (mm)

Tiêu chu n USA ASTM

Kích th c m c l i

(mm)

5 4,75 80 0,18

10 2,00 100 0,15

60 0,25

Hình 4-1 Quá trình tách lo i các c h t đ t

Hình 4-2 S đ tam giác c a các l p k t c u đ t c b n theo kích th c h t USDA

B ng 4-4 Các l p k t c u USDA c a đ t: K t c u đ t (ph n tr m, tr ng l ng khô)

Tên ng quátc a đ tt Cátt Bù Sétt Lo iđ t t

8 -1 0 0 0-144 0-100 Cátt

t c t (k tc u h ) )

70-86 0-300 0-155 Cát p a ht t

t tht (k t c u h i h ) ) 50-70 0-500 0-200 Thtpha c t t

23-52 28-500 70-277 Tht t 20-50 74-888 0-277 Thtpha bùn

t tht (k t c u rung bình))

0-200 88-1000 0-122 Bùnn

20-45 15-522 27-400 Thtpha sétt

45-80 0-88 20-355 Thtpha sét và c tt

t tht (k t c u h im n))

0-200 40-733 27-400 Thtpha sét và bùnn

45-65 0-200 35-555 Sétpha c tt

0-200 40-600 40-600 Sétpha bùnn

t sét(k tc u mn))

0-455 0-400 40-1000 Sétt

B ng 4-5 S thích h p t ng đ i nh là v t li u đ xây b c a các lo i đ t khác

nhau

K tc uu h m n c c H s nénn k tch tt Dù g đ p đê ê Sétt Kh ng h m Trung bìnhh R tt t t R t t t t

Sétpha c tt Kh ng h m m Th pp T t t T t t

Tht t Ít th m đ n

khôn h m m

Caoo Thay đ it khá t

đ n k ông t t

Khá t t

Thtpha c t t Ít th m đ n

khôn h m m

Trung bình đ n

c o o

Thay đ it tđ n

kh ng t t

Kh ng t t

Cátt Th m n c c Khô g đáng kk T t t Kh ng t t

6.2 t phèn (Acid Sulfat Soil)

pH n c ao th p h n 4,5 v i nhôm, magiê và s t hoà tan Tính acid gây ra b i s oxy hóa bùn mang h p ch t có ch a l u hu nh, mà ch a l ng acid ti m tàng l n h n nhi u l n bùn trao đ i acid bình th ng t phèn ti m tàng có th đ c xác đ nh b i

vi c đo acid sulfuric qua s oxy hoá kh b i H2O2

6.2.1 Trao đ i acid trong bùn

Kh n ng trao đ i cation (CEC): s l ng cation h p th trên các h t keo c a bùn và

đ c bi u th b ng meq cation/100g bùn khô

Hình 4-3 Trao đ i acid trong bùn

Ví d : CEC = 5 meq/100g

Ca2+ - 1 meq

K+ - 0,5 meq

Na+ - 0,25 meq

Al3+ - 3,25 meq

b o hoà baz (Al3+) = 3.25/5 = 0.65

Cation keo đ t ⇔ Cation trong d ch đ t

Kh n ng trao đ i cation (Cation Exchange Capacity - CEC)

Cation acid = Al3+, Fe3+, H+

Cation baz = Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+

bão hòa baz : T l cation acid/t ng cation

S đ sau đây trình bày s cân b ng gi a các cation b hút trên các h t keo bùn và các cation hoà tan trong k n c

Hình 4-4 S cân b ng gi a các cation b hút trên các h t keo bùn và các cation hoà tan

trong k n c Theo C E Boyd (1990)

Trao đ i acid có th là ngu n gây acid nh k t qu c a các đi m trao đ i các cation acid (Al3+, Fe3+, H+) Bùn v i CEC l n h n có s l ng cation acid l n h n

L c đ sau đây tình bày s trung hòa s trao đ i acid b i CaCO3

Hình 4-5 S trao đ i acid và quá trình trung hòa b i CaCO 3 Theo C E Boyd (1990)

t phèn hay đ t phèn ti m tàng chi m trên 15 tri u ha vùng nhi t đ i, bao g m g n

5 tri u ha Nam và ông Nam Á Ch a t i 2 tri u ha trong s 15 tri u ha đ c s

d ng đ tr ng tr t vì không thích h p cho nông nghi p

Tình tr ng phèn c ng gây ra nhi u v n đ đ c bi t đ n trong ao nuôi cá: cá t ng

tr ng ch m và trong m t s tr ng h p thì ch t hàng lo t Nh ng v n đ đ c tóm

l c nh sau:

- Cá ch t do pH th p (= đ phèn cao)

- Th c n t nhiên kém – cá t ng tr ng ch m

- Ph n ng kém v i phân bón

- nh h ng đ c t c a s t và nhôm

- Nh y c m v i n c m a acid

Các quá trình hóa h c sinh ra đ t phèn:

H2S + Fe2+ å FeS + 2H+

FeS + S å FeS2 = PYRITE

Pyrite khi đó đ c kh b i quá trình oxy hoá n u đ t không ng p n c và đ c gi

m

2FeS2 + 7O2 + 2H2O å2FeSO4 + 2H2SO4

Ph n ng này phóng thích axit sulphuric t o ra tình tr ng pH r t th p

D i nh ng đi u ki n pH r t th p, Fe+2 đ c oxi hoá thành Fe+3

b i vi khu n

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 å 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

FeS2 + 7Fe2(SO4)3 + 8H2O å 12Fe2SO4 + 8H2SO4

Vi khu n Thiobacillus c ng có th oxy hoá sulphur thành acid sulphuric: vi khu n này

ho t hoá pH 2.0-3.5

S + 1,5O2 + H2O å H2SO4

Van Breemen (1980) cho r ng đ t phèn th c s và đ t phèn ti m tàng chi m 5 tri u ha Nam và ông Nam Á và 3,77 tri u ha Châu Phi M c dù tìm th y trong h u h t các vùng khí h u nh ng th ng vùng ven bi n vùng nhi t đ i Th ng g n k t v i

nh ng đ m phá r ng ng p m n nhi t đ i ven bi n

Sulphur and sulphates có t n c m n M c dù sulphate h u nh tr đ i v i quá trình

kh vô c nh ng nó d dàng đ c kh b ng ph ng pháp sinh h c b i vi khu n

Ph n ng đ y đ d n đ n s hình thành H2S, có th đ c tóm t t nh sau:

2C6H12O6 + SO42 + 2H2 å 2CH3COCOOH + H2S +2H2O

Vi khu n kh sulfate k khí đ c bi t ho t hóa pH g n trung tính Vì n c bi n

th ng có pH = 8,2-8,4, và pH đ t th ng kho ng 6,5-7,5, quá trình kh sulphate xúc

ti n r t nhanh d i nh ng đi u ki n nh v y n u có s hi n di n c a v t ch t h u c

t phèn phát tri n t tr m tích c a sông và bi n; nh ng tr m tích này b n và hình thành đ t v i hàm l ng h u c cao t r ng ng p m n Do s xâm nh p c a oxy kém,

vi khu n s d ng sulphate gây ra s hình thành sulfide trong tr m tích Chúng c ng

ch a hàm l ng nhôm và s t trao đ i

S phân h y c a h p ch t h u c trong đ t (r cây r ng…) ti p t c làm thi u oxy trong đ t và do đó đã ho t hóa vi khu n kh sulfate (nh ng vi khu n này phân h y v t

ch t h u c cùng m t lúc v i l y sulfate t n c bi n cho hô h p- t o ra sulfide) Hình thành trong đ t d ng H2S ho c k t h p v i s t có s n đ t o ra FeS

FeS đ c chuy n hoá thành pyrite là h p ch t khoáng cho vi c hình thành phèn trong

đ t

Khi b ng p n c ho c đi u ki n y m khí, đ t này g n nh có pH trung tính nh ng khi đ c tháo khô ho c xây d ng ao, s oxy hóa d n đ n s gi i phóng acid sulfuric

n u đ t đ c làm m t tr l i

Có nhi u đ c đi m nhân d ng đ t phèn ti m tàng và có th th c hi n t i hi n tr ng Tuy nhiên, không đ n gi n đ bi t m c đ phèn c a đ t s là bao nhiêu n u s d ng

đ nuôi cá Có th nhân d ng đ t phèn b ng cách sau:

- pH th p

- Có s hi n di n c a nh ng v t l m đ m màu vàng (jarosite - m t lo i khoáng sulfat s t baz ) = KFe3(SO4)2(OH)6

- Tr m tích s t (màu h i đ /nâu)

- Có mùi hôi

i v i đ t phèn ti m tàng có nh ng đ c đi m sau:

- M u đ t hóa chua khi ph i khô

- Bùn nhão v i hàm l ng h u c cao

- Màu đ t xám đen t i đen

- Có mùi H2S t b m t bên d i (khi đ t đ c đào lên)

- Có s hi n di n c a nh ng đ m l u hu nh và jarosite (có màu vàng)

- Cá ch t hàng lo t sau khi m a ( trong nh ng ao m i đào)