Kiểm soát chất lượng nước và đáy ao nuôi tôm thông qua chỉ số pH và chỉ số Tiềm năng oxi hóa khử ORP

Bài viết này bàn về việc kiểm soát chất lượng nước – kiểm soát biến động pH (thông qua kiểm soát mật độ tảo và Kiềm) và quản lý đáy ao (thông qua kiểm soát tiềm năng oxi hóa khử ORP - Oxidation Reduction Potential).

Phần 1: Kiểm soát chất lượng nước (kiểm soát biến động pH nước)

Chất lượng môi trường ao nuôi không ổn định sẽ ảnh hưởng đế hoạt động trao đổi chất và tiến trình sinh lý khác của vật nuôi – làm gia tăng stress (sốc) đối với vật nuôi đưa đến dễ mẫn cảm với bệnh tật gây chết vật nuôi và làm chậm tăng trưởng, ảnh hưởng đến năng suất – sản lượng.

pH là một trong các yếu tố cơ bản ảnh hưởng chất lượng nước ao nuôi – pH hay Hydrogen tiềm năng phản ánh độ axít hoặc ba zơ của dung dịch nước – Khoảng đo pH có giá trị từ 0 đến 14 và tùy theo giá trị đo pH dung dịch nước được gọi là trung tính, axít hay bazơ.

Khoảng pH thích hợp cho nuôi trồng thủy sản là 6 đến 9 – tối ưu là 7,5 đến 8,5.

pH thấp làm giảm quá trình trích trữ khoáng trong cơ thể tôm làm tôm mềm vỏ hoặc lột xác không hoàn toàn, ngăn cản quá trình tạo các mô của sinh vật.

pH phụ thuộc rất lớn quá trình quang hợp và hô hấp. Vì vậy, kiểm soát pH cần thông qua kiểm soát mật độ tảo trong ao và lượng CO2 tạo ra do quá trình hô hấp.

Nước có pH thấp thì tảo kém phát triển, ngoài ra các loài động vật phù du làm thức ăn tôm cá thường phát triển tốt trong nước có pH hơi kiềm.

Mật độ tảo càng cao thì biến động pH trong ngày càng lớn – Vì vậy cần kiểm soát mật độ tảo vừa phải. Kiểm soát được pH trong khoảng 7,8 đến 8,2 và biến động trong ngày của pH

Hình 1. Quan hệ giữa mật độ tảo và biến độ pH trong ngày (pH ít biến động khi mật độ tảo vừa phải)

Chú thích: Dense bloom: mật độ tảo cao; Sparse bloom : mật độ tảo vừa phải; Sunrise: sang sớm; Sunset: chiều tối.

Lượng CO2 tạo ra do quá trình hô hấp phụ thuộc sinh lượng của sinh vật trong ao. pH càng thấp thì càng tăng tính hòa tan của CO2 trong nước – làm a xít hóa nước.

Hình 2. Cân bằng giữa pH và CO2

Tổng độ kiềm của nước là năng lực của nước trong việc trung hòa các a xít  (bởi các ba zơ HCO3-, CO3- và OH-) hay còn gọi là năng lực hệ đệm của nước. Tổng độ kiềm thường được đo dưới dạng mg/l Cancium Carbonate (CaCo3).

Độ kiềm nước càng thấp thì biến động độ pH càng lớn – Trong nước nuôi tôm phải duy trì được độ kiềm cao (100-120) đễ ổn định được pH vì nếu đệ độ kiềm xuống thấp sẽ làm pH biến động lớn trong ngày làm gia tăng stress (sốc) cho tôm, làm giảm tăng trưởng và gây chết tôm.

Hình 3. Quan hệ giữa độ kiềm và biến động pH trong ngày

Chú thích: Low alkalinity water induces broad pH fluctuations inducing shrimp stress, reduced growth and even mortality: độ kiềm thấp làm tăng biến động pH trong ngày, gây sốc tôm, giảm tăng trưởng và gây chết tôm; High alkalinity levels with high pH affect shrimp molting as well (excess salt lose): độ kiềm cao và pH cao cũng ảnh hưởng lột xác của tôm (làm mất muôi trong cơ thể tôm); Early morning: sáng sớm; Mid afternoon: giữa chiều.

Giữ pH ổn định cao vừa phải (7,8 đến 8,2) và độ kiềm cao vừa phải (khoảng 100-120 mg/l) là tối ưu nhất cho nuôi tôm biển.

Quá trình quang hợp bẻ gãy O xít carbon (CO2) chuyển hóa năng lượng mặt trời và carbon vào vật chất hữu cơ dưới dạng đường – quá trình quang hợp xảy ra ở thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Khí o xít carbon từ không khí có độ hòa tan vào nước cao hơn độ hòa tan của khí oxi. Khi hòa tan khí o xít carbon tạo a xít carbonic.

Hình 4. Khoảng pH kiểm soát quá trình đồng hóa khí CO2 của tảo,cần thiết cho quá trình quang hợp và sự tăng trưởng của tảo

Chú thích: ở pH thấp chủ yếu tồn tại a xít carbonic và khí CO2, ở pH vừa phải chủ yếu tồn tại HCO3- và ở pH quá cao chủ yếu tồn tại CO32-. Nghĩa là tùy thuộc pH, phản ứng hóa học sau đây sẽ nghiêng về sản phẩm nào:

Ngược lại quá trình quang hợp, quá trình hô hấp lại tạo ra khí O xít carbonic và giải phóng nhiệt:  

Quá trình hô hấp sản sinh ra khí CO2 vì thế làm giảm pH làm cho ao nuôi ngày càng axít. Quá trình hô hấp của sinh vật tiêu thụ oxi hòa tan vì vậy nếu ao nuôi thiếu hụt oxi hòa tan sẽ gây nên hội chứng “Lão hóa ao nuôi” vì:

- Đất ao sẽ bị a xít hóa

- Điều kiện iếm khí đáy ao đựa đến quá trình lên men kị khí và khử sulfate hình thành sulfide (H2S) gây độc cho tôm.

pH còn ảnh hưởng đến hoạt tính chất xử lý nước Chlorine vì ở pH thấp đa số Chlorine khi hòa tan sẽ tồn tại ở dạng Hypochlorous (HOCl) trong khi pH cao khi hòa tan vào nước Chorine cho sản phẩm Hypoclorite. Hypochlorous (HOCl) mới là dạng hoạt tính có độc lực diệt khuẩn cao, nghĩa là Chlorine chỉ hiệu quả ở pH thấp.

Làm thế nào để ổn định pH của nước :

1. Cung cấp khoáng sinh học

2. Kiểm soát tỉ lệ N:P thông qua kiểm soát cân bằng dinh dưỡng và cân bằng tảo, kiểm soát tốt mật độ tảo và ngăn ngừa tảo bị chết, ngăn ngừa sự phát triển tảo lam

3. Kiểm soát vi sinh thông qua ứng dụng vi sinh có lợi (probiotics) để phân giải hợp chất hữu cơ trong ao, kiểm soát pH đất nền đáy, kiểm soát tăng trưởng tảo

4. Duy trì độ kiềm cao vừa phải (100-120 mg/l CaCO3)

Phần 2: Quản lý đáy ao và chất lượng nước thong qua kiểm soát ORP

Quản lý tốt đáy ao và chất lượng nước thông qua chỉ số Tiềm năng oxi hóa khử ORP (Oxidation – Reduction – Potential).

Tiềm năng oxi hóa khử phả ánh độ sạch của nước và khả năng phân giải các chất ô nhiễm trong ao, đặc biệt đáy ao.

ORP được đo bằng millivolts (mV) và dao động từ -2000 đến +2000 mV. Tiềm năng oxi hóa khử cũng phản ánh gián tiếp hàm lượng oxi hòa tan.

ORP có giá trị âm phản ánh ao nuôi ở điều kiện bị iếm khí (thích hợp cho quá trình lên men kị khí), ORP giá trị dương phản ánh ao nuôi có điều kiện hiếu khí. ORP có giá trị âm và điều kiện iếm khí sẽ kích thích sự phát triển của tảo lam, gây độc cho ao tôm. Ngoài ra, khi iếm khí sẽ kích thích các vi khuẩn Vibrio khử sulfate (DesulfoVibrio) phát triển để oxi hóa vật chất hữu cơ và sản sinh khí H2S.

Hình 5. Quá trình khử sulfate của vi khuẩn tạo sulfide

Khí H2S không màu và rất độc dù hàm lượng thấp. Tùy thuộc pH của nước và đáy ao, phản ứng khử sulfate của vi khuẩn sẽ tạo thành HS- hay H2S, hay S2-. Ở pH thấp sẽ gia tăng dạng độc trong khi ở pH cao sẽ gia tăng hàm lượng sulfide tự do (HS-) là dạng không độc. Vì vậy, cần phải duy trì pH cao ổn định trong ao nuôi tôm.

Ao nuôi ở điều kiện oxi hóa sẽ có ORP mang giá trị dương và nước nuôi trồng thủy sản cần có giá trị ORP trong khoảng +150 đến +250mV.

Ở khoảng ORP từ +100 đến + 350mV là khoảng thích hợp cho hoạt động của các Vi khuẩn nitrate hóa (Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.) và các vi khuẩn dị dưỡng có lợi, thúc đẩy quá trình phân giải hiếu khí các hợp chất hữu cơ tốt hơn – làm cho chất lượng nước ao nuôi tốt hơn và đáy ao sạch hơn.

Kiểm soát ORP bằng việc gia tăng oxy hòa tan với các sản phẩm tạo oxi hòa tan trong nước (oxygenator), sản phẩm oxi hóa khử chất hữu cơ (khoáng, chlorine hoạt tính ở nồng độ thấp,...), cung cấp ao nuôi sản phẩm phân bón chứa nitrate và silic kích thích tảo khuê phát triển (NO3 và silicate – SiO2),  và kiểm soát sinh học đáy ao (Bio-regulator).

Sự có mặt của phân bón chứa Nitrate (NO3) trong ao nuôi sẽ ngăn ngừa việc giảm tiềm năng khử và tăng tiềm năng oxi hóa cũng như ngăn ngừa sự thành lập sulfides (Avnimelech, 2012).

 Tags: nuoi tom, tom, thuy san, nuoi trong thuy san, ky thuat nuoi tom, ao nuoi tom