Tóm tắt tài liệu "Quản lý Chất lượng Nước ao nuôi thủy sản"

Tài liệu "Quản lý chất lượng nước nuôi trồng hải sản" của Claude E. Boyd (lược dịch bởi Trương Quốc Phú và Vũ Ngọc Út) là một hướng dẫn toàn diện về các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học ảnh hưởng đến chất lượng nước trong ao nuôi thủy sản. Mục tiêu chính của tài liệu là cung cấp kiến thức cho người nuôi để họ có thể hiểu và kiểm soát các yếu tố này nhằm tối ưu hóa năng suất và sức khỏe của vật nuôi.

Tài liệu nhấn mạnh rằng chất lượng nước tốt dẫn đến năng suất cao hơn và vật nuôi khỏe mạnh hơn. Việc hiểu biết các nguyên tắc về chất lượng nước giúp người nuôi xác định tiềm năng của thủy vực, cải thiện điều kiện môi trường, tránh sốc bệnh tật và ký sinh trùng, từ đó sản xuất hiệu quả hơn.
 

I. Các quá trình biến đổi chất lượng nước

Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước trong ao nuôi bao gồm:

• Nhiệt độ: Ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng hóa học và sinh học. Các loài nước ấm phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 25-32°C. Nhiệt độ tăng 10°C có thể làm tăng gấp đôi tốc độ tiêu thụ O2 của thủy sinh vật và tốc độ phản ứng hóa học. Sự phân tầng nhiệt độ (epilimnion, hypolimnion, thermocline) là hiện tượng phổ biến trong ao, đặc biệt là ao sâu hoặc ao cạn trong chu kỳ ngày đêm. Thay đổi nhiệt độ đột ngột (3-4°C) có thể gây sốc hoặc chết vật nuôi.
• Quang hợp và hô hấp:Quang hợp: Quá trình thực vật sử dụng CO2, nước, dinh dưỡng và ánh sáng để tạo ra vật chất hữu cơ (đường) và O2. "Năng lượng mặt trời + 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2". Thực vật phù du (tảo) là nguồn vật chất hữu cơ chính trong ao, tạo nên "tảo nở hoa" hay "phiêu sinh nở hoa".
• Hô hấp: Quá trình vật chất hữu cơ kết hợp với O2 để giải phóng CO2, nước và năng lượng. "C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Năng lượng nhiệt".
• Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp quyết định sự biến động oxy và CO2 trong ao. Ban ngày, quang hợp trội hơn hô hấp làm O2 tăng và CO2 giảm. Ban đêm, quang hợp ngừng, hô hấp diễn ra làm O2 giảm và CO2 tăng.
• Sự nở hoa của thực vật phù du quá mức có thể dẫn đến cạn kiệt oxy vào ban đêm và quá bão hòa oxy vào ban ngày.
• Vật chất trong nước:Chất vô cơ hòa tan: Bao gồm các ion như Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3-. Nitơ và phốt-pho là các nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất, thường giới hạn sự sinh trưởng của thực vật. Bảng 2 cung cấp khoảng hàm lượng thích hợp của các chất vô cơ hòa tan.
• Chất hữu cơ: Bao gồm đường, tinh bột, axit amin, protein, axit béo, v.v. và các hạt hữu cơ đang phân hủy (detritus). Hàm lượng chất hữu cơ trong nước ao thường dưới 50 mg/L. Độ đục do sinh vật phù du là có lợi (độ trong 20-40 cm là tối ưu), trong khi độ đục do hạt sét lơ lửng là có hại, cản trở ánh sáng và giới hạn sự phát triển của thực vật.
• Nồng độ muối và tổng chất rắn hòa tan: Nồng độ muối là tổng hàm lượng tất cả các ion hòa tan. Trong nước ngọt, thường là 50-250 mg/L, trong khi nước lợ có thể lên đến 1-40 phần ngàn (ppt). Tôm biển có thể nuôi thành công trong khoảng nồng độ muối rộng, nhưng nông dân thường ưa thích 20-25 ppt. Tổng chất rắn hòa tan thường tương tự nồng độ muối.
• Tổng độ kiềm và tổng độ cứng:Tổng độ kiềm: Tổng hàm lượng bazơ trong nước (tính bằng mg/L CaCO3), chủ yếu là bicarbonate và carbonate. Độ kiềm ảnh hưởng đến pH và khả năng đệm của nước. Ao có độ kiềm trên 20 mg/L có năng suất cao.
• Tổng độ cứng: Tổng hàm lượng tất cả ion dương hóa trị 2 (Ca2+, Mg2+), tính bằng mg/L CaCO3. Thường tương đương với độ kiềm.
• Độ axit: Nước có pH thấp chứa axit khoáng mạnh (thường là axit sulfuric), không thích hợp cho nuôi thủy sản. "Độ axit khoáng" được xem là độ kiềm âm.
• Tiêu hao oxy sinh hóa học (BOD) và hóa học (COD):BOD: Lượng oxy tiêu thụ bởi vi sinh vật trong 5 ngày ở 20°C. Ao nuôi điển hình có BOD từ 5-20 mg/L. BOD càng cao khi vật chất hữu cơ càng lớn.
• COD: Lượng oxy cần để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ. COD của nước ao biến động từ dưới 10 đến 200 mg/L, thường là 40-80 mg/L.
• Mặc dù ít dùng trong quản lý ao hàng ngày, BOD và COD quan trọng trong đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải.
• Độ trong: Đo bằng đĩa Secchi. Mối quan hệ giữa độ trong và mật độ sinh vật phù du được trình bày trong Bảng 4. Độ trong tối ưu do phiêu sinh vật là 30-45 cm.
• Chlorophyll-a và năng suất sinh học sơ cấp: Chlorophyll-a là chỉ số về mức độ phong phú của thực vật phù du (ao nuôi tốt thường có 50-200 µg/L). Năng suất sinh học sơ cấp là lượng vật chất hữu cơ cố định bởi quang hợp. Đo độ trong là cách đơn giản để đánh giá phiêu sinh vật.
• Chất rắn lơ lửng, độ đục và màu nước:Độ đục do phiêu sinh vật là có lợi, do hạt sét là có hại.
• Màu nước có thể do chất chiết từ xác thực vật (humate) làm nước có màu trà/cà phê nhạt, thường đi kèm với nước axit và độ kiềm thấp. Màu nước không trực tiếp gây hại nhưng hạn chế ánh sáng.
• Các hiện tượng khác: váng (tảo nổi), bọt (protein), bong bóng (khí quá bão hòa).
• pH: Biểu thị tính axit hoặc bazơ của nước. pH tối ưu cho cá và giáp xác là 6-9 (Bảng 5). pH biến động theo chu kỳ ngày đêm do quang hợp và hô hấp. Độ kiềm cao giúp ổn định pH. Đất phèn (chứa pyrite) khi phơi khô có thể tạo axit sulfuric, làm giảm pH ao nghiêm trọng.
• Oxy hòa tan (DO): Yếu tố quan trọng nhất.
• Khả năng hòa tan: Giảm khi nhiệt độ và nồng độ muối tăng, và khi áp lực không khí giảm (Bảng 6). Độ sâu cũng ảnh hưởng đến độ bão hòa oxy.
• Ảnh hưởng lên đối tượng nuôi: Hàm lượng DO thấp gây giảm sinh trưởng, tăng nhạy cảm với bệnh, thậm chí gây chết. Quá bão hòa khí cũng có thể gây bệnh bọt khí.
• Phiêu sinh vật và DO: Nở hoa phiêu sinh vật quá mức có thể làm DO giảm xuống 0 mg/L ở độ sâu nhất định (Hình 7) và biến động mạnh theo chu kỳ ngày đêm (Hình 8). Thời tiết nhiều mây làm giảm DO (Hình 9).
• Tàn tảo: Tảo tàn đột ngột (đặc biệt là tảo lam) làm cạn kiệt DO nghiêm trọng (Hình 10, 11).
• Trầm tích đáy và DO: Trầm tích đáy giàu hữu cơ tiêu thụ lượng lớn oxy (2-3 mg/L trong 24 giờ).
• Thức ăn và DO: Tỉ lệ cho ăn cao làm tăng vật chất hữu cơ, gây ô nhiễm nước và làm giảm DO vào ban đêm (Hình 12). Tỉ lệ chuyển hóa thức ăn (FCR) cho biết hiệu quả sử dụng thức ăn. FCR thấp là hiệu quả cao.
• Nitơ:Đi vào ao từ không khí (N2), nước mưa, cấp nước, phân bón và thức ăn.
• Hấp thu của thực vật: Thực vật phù du hấp thu nitrate và ammonium. Tảo lam có thể cố định N2.
• Phân hủy hữu cơ: Vi sinh vật phân hủy vật chất hữu cơ chết, giải phóng ammonia. Tốc độ phân hủy tăng theo nhiệt độ và pH (tối ưu pH 7-8).
• Nitrate hóa: Vi khuẩn hóa tự dưỡng oxy hóa ammonium thành nitrite, rồi thành nitrate. "NH4+ + 1 ½ O2 → NO2- + 2H+ + H2O" và "NO2- + 1½ O2 → NO3-". Quá trình này giúp giảm ammonia nhưng cũng là nguồn axit và tiêu thụ oxy.
• Phản nitrate hóa (khử nitơ): Trong điều kiện thiếu oxy, vi sinh vật sử dụng nitrate làm chất nhận điện tử cuối cùng, giải phóng N2. Xảy ra ở đất ao yếm khí.
• Bay hơi ammonia: Xảy ra ở pH cao (>9), ammonia trực tiếp thoát vào không khí.
• Tích lũy ammonia quá mức là mối quan tâm lớn trong nuôi thâm canh.
• Phốt-pho:Hàm lượng thấp trong nước ao, thường được bổ sung qua phân bón hoặc thức ăn.
• Phân hủy: Phốt-pho được thực vật và vi khuẩn hấp thụ, sau đó khoáng hóa và lắng đọng vào đất.
• Phản ứng với bùn: Phốt-pho vô cơ trong đất tồn tại dưới dạng phốt-phát can-xi, sắt, nhôm. Trong đất phèn, phốt-phát phản ứng với nhôm. Khi bùn yếm khí, phốt-phát sắt hòa tan, giải phóng phốt-phát vào nước. Đất ao là nơi giữ lại phần lớn phốt-pho (khoảng 70%).
• Phốt-pho phải được cung cấp định kỳ để duy trì mật độ tảo mong muốn. Đất hấp thụ phốt-pho là mong muốn để kiểm soát tảo nở hoa quá mức.

II. Đất ao

Đất ao đóng vai trò quan trọng trong việc chứa nước, giữ và phóng thích chất dinh dưỡng, là môi trường cho sinh vật đáy và vi khuẩn.

• Kết cấu của đất: Tỉ lệ sỏi, cát, bùn, sét. Đất sét cần khoảng 10-20% để chống thẩm lậu, nhưng quá nhiều sét (>25%) sẽ khó quản lý.
• Sự trao đổi cation (CEC): Hạt keo (chất hữu cơ, khoáng sét) trong đất có cực âm, hấp dẫn các cation dương. CEC là số lượng cation có thể được hấp thụ trên đất (tính bằng meq/100g). CEC càng lớn, khả năng giữ ion càng lớn. Đất ao có CEC từ 10-40 meq/100g là tốt nhất.
• Độ phèn (độ axit): Đất phèn tiềm tàng (chứa pyrite sắt) khi phơi khô và oxy hóa sẽ tạo ra axit sulfuric, làm giảm pH đất xuống dưới 4. Đất phèn thường gặp ở các vùng đầm lầy nước lợ cũ. Vôi hóa là biện pháp kiểm soát.
• Chất hữu cơ và quá trình oxy hóa-khử:Chất hữu cơ tích tụ ở bề mặt đất-nước, nơi hoạt động vi khuẩn mạnh. Điều kiện hiếu khí chỉ xảy ra ở vài mm lớp trên cùng của nền đáy.
• Khi oxy giảm, điện thế oxy hóa-khử giảm, các hợp chất bị khử (NO3- thành NO2-, Fe3+ thành Fe2+, SO42- thành H2S, CO2 thành CH4).
• Tích tụ chất hữu cơ quá mức dẫn đến tình trạng yếm khí, giải phóng các hợp chất khử và khí độc hại (nitrite, ammonia, Fe2+, Mn2+, H2S, metan).
• Màu đen của bùn đáy cho thấy tình trạng yếm khí. Nên duy trì oxy hòa tan ở tầng trên cùng của lớp bùn đáy.

III. Quản lý chất lượng nước

Các biện pháp quản lý chất lượng nước bao gồm:

• Bón phân:Phân hóa học (vô cơ): Chứa N, P, K. Phân amôn poly-phốt-phát dạng dung dịch (10-34-0 đến 13-27-0) hoặc di-amôn phốt-phát dạng hạt (18-48-0) được khuyến cáo. Bón định kỳ 2-4 tuần/lần. Phân bón nên được hòa tan hoặc đặt trong túi để tránh chìm xuống đáy.
• Phân hữu cơ (phân chuồng): Chất lượng không ổn định, hàm lượng dinh dưỡng thấp, nhu cầu oxy cao, có thể chứa kháng sinh và kim loại nặng. Ít được khuyến khích hơn phân hóa học.
• Cải tạo ao: Bột thực vật (đậu nành, cám gạo) hoặc bột cá có thể dùng để kích thích động vật nổi phát triển nhanh cho cá bột/ấu trùng giáp xác.
• Bón vôi: Dùng để trung hòa axit, tăng pH đất và nước, tăng độ kiềm và độ cứng. Vôi nông nghiệp (CaCO3) là loại tốt nhất, không độc hại. Bón vôi có lợi cho ao pH thấp (<6) hoặc độ kiềm thấp (<20 mg/L, hoặc <50 mg/L cho cá rô phi/tôm cua). Liều lượng thường 1000 kg/ha, duy trì hiệu quả 3-5 năm.
• Các chất độc:Dioxyt carbon (CO2): Thủy sinh vật có thể chịu được CO2 cao nếu oxy cao. CO2 thường cao khi DO thấp. Loại bỏ CO2 khỏi nước ao thường không cần thiết.
• Ammonia (NH3/NH4+): Sản phẩm phụ từ trao đổi chất và phân hủy hữu cơ. NH3 tự do là dạng độc. Độc tính tăng theo pH và nhiệt độ. "Nồng độ gây chết đối với các và giáp xác vùng nhiệt đới ở thời gian tiếp xúc ngắn (24-96 giờ) khoảng giữa 0,4 và 2 mg/L NH3." Nồng độ NH3 cao nhất thường ở ao cho ăn nhiều. Thay nước là cách duy nhất để giảm ammonia.
• Nitrite (NO2-): Có thể tích lũy gây độc. Nitrite phản ứng với hemoglobin tạo methemoglobin ("bệnh máu nâu"), làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu. Hàm lượng nitrite > 0,3 mg/L (N-NO2) cần lưu ý. Xử lý bằng NaCl hoặc CaCl2 giúp giảm độc tính của nitrite.
• Hydro sun-phua (H2S): Rất độc ở dạng tự do (H2S). Có mùi "trứng thối". Nồng độ 0,01-0,05 mg/L có thể gây chết. Thay nước hoặc bón vôi tăng pH sẽ giảm H2S.
• Sục khí cơ học: Tăng hàm lượng oxy hòa tan.
• Các kiểu máy: Kiểu nước tung tóe (bơm đứng, bơm phun, quạt nước) và kiểu sủi bọt (khuếch tán khí, bơm hút chân vịt). Máy quạt nước được sử dụng rộng rãi nhất.
• Mục đích:Sục khí cấp cứu: Ngăn ngừa sốc và chết khi thiếu oxy (thường vào ban đêm hoặc khi tảo tàn).
• Sục khí liên tục: Tăng năng suất vật nuôi. Tuy nhiên, sục khí cường độ cao có thể đòi hỏi thay nước để loại bỏ chất độc. Sục khí vào ban đêm ở mật độ thả vừa phải được chứng minh là có lợi nhuận cao.
• Sự luân chuyển của nước: Giúp tránh phân tầng nhiệt độ và hóa học, giảm thiếu oxy ở tầng đáy. Một số loại sục khí (bơm hút chân vịt, cánh quạt, sục khí kéo nước) tạo ra sự luân chuyển hiệu quả.
• Xử lý khác:Chế phẩm vi sinh: Chưa có bằng chứng khoa học rõ ràng về hiệu quả.
• Thuốc tím (KMnO4): Xử lý bệnh, nhưng không có bằng chứng tăng DO hay cải thiện chất lượng nước. Cần xác định nhu cầu thuốc tím để tránh gây độc.
• Chất kết tủa: Dùng phèn nhôm hoặc thạch cao để làm trong nước đục do hạt sét.
• Khử trùng: Sử dụng vôi sống, vôi tôi, hoặc hypochlorite can-xi (HTH) để diệt mầm bệnh và sinh vật tự nhiên trước khi thả giống. Rotenone hoặc bánh hạt trà để diệt cá tạp.
• Xử lý nền đáy ao: Phơi khô đáy ao giữa các vụ nuôi để tăng cường oxy hóa chất hữu cơ. Bón vôi hoặc cày xới đất cũng có tác dụng.
• Kiểm soát thực vật thủy sinh:Bón phân tạo độ đục tảo để che ánh sáng.
• Thả cá trắm cỏ để kiểm soát sinh học.
• Cắt bỏ hoặc vớt bằng tay/lưới.
• Sử dụng thuốc diệt cỏ: Cần xử lý từng phần nhỏ để tránh thiếu oxy do xác thực vật phân hủy.
• Sử dụng thuốc diệt tảo (sulfat đồng, Diuron, Simazine). Sulfat đồng cần lưu ý liều lượng theo độ kiềm, có thể gây thiếu oxy.
• Kim loại nặng: Hàm lượng cao gây độc cho thủy sinh vật (Bảng 13). Độc tính chủ yếu liên quan đến dạng ion hòa tan.
• Thuốc trừ sâu: Có thể nhiễm vào ao nuôi từ hoạt động nông nghiệp. Nhiều loại độc hại cho thủy sinh vật. Cần tránh xây dựng ao gần khu vực sử dụng thuốc trừ sâu, sử dụng các biện pháp ngăn chặn (trồng cây chắn, bờ bao) và quản lý thuốc đúng cách.

IV. Phân tích môi trường nước

• Thu mẫu nước: Quan trọng là thu mẫu đúng cách, đặc biệt với DO và CO2 để tránh sai số.
• Các loại kit phân tích: Dễ sử dụng và giá phải chăng cho các chỉ tiêu quan trọng như pH, tổng độ kiềm, tổng độ cứng, DO, CO2 và mật độ tảo. Mặc dù có hạn chế về độ chính xác so với phương pháp chuẩn phòng thí nghiệm, chúng đủ để đưa ra quyết định quản lý.
• Độ trong: Đo bằng đĩa Secchi. Cần chuẩn hóa điều kiện đo (thời gian, ánh sáng, vị trí). Người quan sát có kinh nghiệm có thể phân biệt độ đục do tảo hay hạt sét.

Tóm lại, tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng thể về các yếu tố chất lượng nước trong ao nuôi và các phương pháp quản lý cần thiết để duy trì một môi trường ao khỏe mạnh, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất thủy sản. Việc theo dõi và điều chỉnh các yếu tố này là chìa khóa để đạt được năng suất bền vững và giảm thiểu rủi ro.
Link download full tiếng Việt: https://drive.google.com/file/d/1n6ah872juvR4awU-fxs36jaAVRXBz9gr/view?usp=sharing