Đặc điểm lý, hóa học của mặt nước lớn

ĐẶC ĐIỂM LÝ, HÓA HỌC CỦA MẶT NƯỚC LỚN 1- Nhiệt độ nước Nhiệt độ nước là một yếu tố sinh thái quan trọng và có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống và các hoạt động của cá và các thủy sinh vật trong nước. (Xem bài giảng về sinh lý, sinh thái, thủy sinh học.). 1.1- Nhiệt độ trung bình trong năm và sự biến đổi nhiệt độ nước trong năm Nhiệt độ nước phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và sự đối lưu về nhiệt ở trong nước. Ở các vùng lãnh thổ khác nhau nhiệt độ trong từng thời điểm tùy thuộc vào vĩ độ. Qua các tháng trong năm có sự thay đổi về sự chênh lệch giữa nhiệt độ nước và không khí. 1.2- Phân bố nhiệt độ theo chiều ngang và theo chiều sâu Giữa các khu vực khác nhau trong một hồ nhiệt độ nước có thể có sự sai khác nhất định. Rõ rệt nhất là ở các vùng nước nông ven bờ và vùng sâu, vùng nước chảy và vùng nước tĩnh. (Trong những ngày thời tiết vừa mới chuyển từ bình thường chuyển sang lạnh nhất hoặc nóng nhất). Nhưng sự sai khác này không có ảnh hưởng lớn lắm đến nhiệt độ trung bình của toàn bộ khối nước của sông, hồ. Thông thường ở sông có nước chảy thì nhiệt độ của nước đồng đều hơn ở những sông hồ nước tĩnh, ít lưu động. Nhiệt độ hồ chứa nước Cấm Sơn ở tầng mặt (0,5m) dao động trong cả năm là 12-310C; tầng giữa (8-15m) là từ 18-250C và tầng đáy (>15m) từ 13,5- 180C. Nhiệt độ nước tháng 4 và 5 ở hồ Ba Bể ở tầng mặt là 25-270C; tầng đáy (18-21m) là 23-240C. Tóm lại: ở các mặt nước lớn ở nước ta nhiệt độ trung bình hàng năm khá cao. Tuy vẫn có sự biến đổi theo mùa nhưng biên độ biến đổi không lớn như nhiệt độ không khí và ở các ao, ruộng nhỏ. Đồng thời một số đặc điểm về sự thay đổi nhiệt độ nước theo tầng là những đặc điểm đầu tiên có lợi về mặt sinh thái học đối với sinh vật và cá. Đối với những hồ cỡ lớn như Cấm Sơn, Thác Bà quanh năm luôn có những tầng nước ổn định thích hợp cho sự sinh sống của các loài thủy sinh vật và cá. 2- Độ trong và tình hình phù xa Trong giới hạn thích hợp độ trong càng nhỏ chứng tỏ vùng nước càng giàu dinh dưỡng. Lượng phù xa càng lớn chứng tỏ nguồn dự trữ dinh dưỡng trong vùng nước càng dồi dào. Ở các hồ chứa nước độ trong do đặc điểm thủy văn và địa hình quyết định, độ trong của các hồ chứa nước ở nước ta nhìn chung lớn hơn ở các hồ thiên nhiên và sông (trung bình khoảng 80-120cm) Do ảnh hưởng của chất hữu cơ, phù xa và sự phát triển của sinh vật phù du, độ trong của hồ chứa nước thời kỳ mới ngập nước thường lớn hơn khi đã ngập nước lâu năm, mùa lũ độ trong thấp hơn mùa cạn. Trong cùng một hồ độ trong thường ổn định nhất ở vùng trung tâm hồ, sau đến hạ lưu và biến động lớn nhất ở vùng thượng lưu. Những năm lũ lớn, sau những thời kỳ nắng hạn lâu ngày, nước mới có thể thay thế đại bộ phận nước cũ, nước hồ rất đục, độ trong rất thấp nhưng tình trạng này duy trì không lâu. Khi phù xa lắng đọng sinh vật phù du phát triển trở lại bình thường độ trong lại tăng lên. Các hồ chứa nước có độ trong thấp từ 40-80cm thường ứng với màu nước trong, xanh lục giàu sinh vật phù du. Ở các hồ chứa nước, nhất là các hồ nghèo dinh dưỡng, độ trong các khu vực của hồ có thể lên tới 150-250cm, ứng với màu trong xanh biếc thể hiện bên trong chứa ít chất hữu cơ và sinh vật phù du. Độ trong của các hồ chứa nước nhìn chung là cao, tuy về điều kiện dinh dưỡng thể hiện kém hơn ở sông, hồ thiên nhiên, nhưng khả năng quang hợp có thể tiến hành ở độ sâu tương đối lớn. Chúng ta cần chú ý đến vấn đề này để lưu ý đánh giá đúng mức. 3- pH trong hồ chứa pH của hồ chứa nước đa số biến động từ 6,8-7,5. Một số hồ khi mới ngập nước, giàu dinh dưỡng, thực vật phù du phát triển mạnh, pH có thể đạt tới 7,6-8,5 như ở hồ Suối Hai, Đồng Tranh.... Những hồ chứa nước được xây dựng ở các khu vực đồi núi trọc, đất bạc màu thì độ pH chỉ đạt từ 5,8- 6,5. Ở những hồ này sinh vật thủy sinh có thể chịu đựng được nhưng phát triển không tốt và đặc biệt là cá chậm lớn và rất gầy, sinh vật phù du cũng nghèo. PH biến động theo tầng nước thể hiện tương đối rõ rệt. ở hồ chứa nước Cấm Sơn pH tầng mặt là 7,6- 8,2 nhưng ở tầng đáy (>20m) chỉ còn khoảng 7,0-7,1. 4-Hàm lượng ôxy hòa tan. Qua kết quả nghiên cứu nhiều hồ đã xác định được hàm lương ôxy hòa tan trên tầng mặt biến động từ 4-11,5 mgO2/l, trung bình từ 6,5-8,5 mgO2/l. Hàm lượng ôxy hòa tan cũng có qui luật biến động tương tự như ở hồ thiên nhiên . Tức là cũng có qui luật biến dộng theo chu kỳ ngày - đêm; theo tầng nước. Riêng sự biến động theo tầng nước ở các hồ lớn và sâu (Cấm Sơn, Hòa Bình ...)do hồ rộng, điều kiện sóng gió lớn nên tốc độ giảm của hàm lượng ôxy hòa tan là tương đối chậm. Tóm lại: Qua các dẫn liệu nêu trên có thể thấy hàm lượng ôxy hòa tan trong các sông hồ mặt nước lớn tương đối cao, phần lớn đạt trên mức bão hòa. Nguyên nhân có sự hòa tan cao là do sóng, gió, nước chảy. Riêng ở hồ thiên nhiên và hồ chứa nước trong thời kỳ giàu dinh dưỡng tác dụng hô hấp và quang hợp của sinh vật phù du cũng đóng vai trò tương đối quan trọng trong việc làm tăng hàm lượng ôxy hòa tan trong nước. Mặt khác mật độ cá và thủy sinh vật trong nước còn thấp nên mức độ tiêu hao oxy chưa lớn. Tuy hàm lượng ôxy hòa tan có giảm dần, nhưng chỉ trừ tầng sát đáy là hàm lượng oxy quá thấp còn ở độ sâu khoảng 20m trở lại ôxy hòa tan vẫn đủ cung cấp cho các loài cá nuôi thuộc họ cá chép phát triển bình thường. 5- Hàm lượng C02 hòa tan và các chất khí khác Tại các hồ chứa nước khí CO2 tồn tại với hàm lượng từ 1 - 5mg/lít, gần bằng ở sông. Xuống dưới các tầng sâu khí CO2 cũng tăng dần. Qua các theo dõi ở hồ chứa nước Cấm Sơn và các hồ khác, nước ở tầng đáy khu vực hạ lưu gần cửa cống của hồ chứa do tích lũy nhiều chất hữu cơ dưới đáy, đến mùa nóng nhiệt độ cao, chất hữu cơ phân hủy mạnh sinh ra hiện tượng thiếu Oxy, đồng thời phát sinh ra các loại khí độc như NH3; CH4; H2S... có mùi thối khó chịu bốc lên và thoát ra ở phía hạ lưu các cửa cồng khi mới xả nước và mất dần khi cho nước chảy nhiều ngày liên tục. 6- Hàm lượng Cl- và độ cứng tổng cộng Ở các hồ chứa nước hàm lượng Cl- biến động không lớn lắm, thường từ 4-8mg/lít (trung bình 5- 6mg/lít). Nhận xét chung: ở cả 3 loại vùng nước (sông, hồ thiên nhiên, hồ chứa nước) hàm lượng Cl- tương đối ổn định và không có sự chênh lệch giữa các nguồn nước. * Độ cứng: So với phạm vi độ cứng tổng cộng và hàm lượng Cl- đối với sinh vật nước ngọt, các chỉ tiêu mà chúng ta đã phân tích được là bình thường (trừ một số vùng cửa sông, hồ thiên nhiên ở và các sông nước mặn ở ven biển). 7- Hàm lượng đạm (NH4+; N03-), lân (PO43-) và lượng vật chất hữu cơ tiêu tao oxy. Đạm lân vô cơ là các loại muối dinh dưỡng chủ yếu và quan trọng nhất quyết định đến năng suất cây trồng trên cạn cũng như năng suất sinh vật dưới nước. Các chất hữu cơ trong nước là nguồn dự trữ đạm, lân và các chất muối khoáng khác sau khi được phân hủy và vô cơ hóa. Đạm, lân và các chất hữu cơ càng nhiều (trong phạm vi nhất định) thì sức sản xuất cũng như năng suất càng cao. Vì vậy, việc đánh giá một vùng nước thông qua các chỉ tiêu đạm, lân và các chất hữu cơ (vật chất tiêu hao oxy) là một điều hết sức cần thiết. Cũng chính vì vậy mà việc nghiên cứu xác định những đặc điểm về hàm lượng đạm, lân và các chất hữu cơ được coi trọng và phân tích có hệ thống hơn so với các yếu tố khác. Sự biến động hàm lượng N,P và mùn bã hữu cơ của hồ chứa nước có sự phức tạp hơn so với sông và hồ thiên nhiên. Sự biến động này thể thể qua các năm, theo mùa vụ, theo chiều ngang và theo độ sâu. 1- Sự biến động hàm lượng muối N,P và mùn bã hữu cơ theo năm: Những hồ chứa mới ngập nước , do mùn bã hữu cơ và muối khoáng từ lưu vực dồn về nên hàm lượng muối đạm (NH4) và lân (PO4) tương đối khá. Sau một thời gian sử dung thì hàm lượng đạm giảm nhanh và lân tăng ít. Ví dụ: Hồ Cấm Sơn, đợt điều tra năm 1971 cho kết quả NH4 có hàm lượng 0,115mg/lít và lân PO4 là 0,043mg/lít. Nhưng đến năm 1993 đo lại ở hồ này hàm lượng đạm bằng 0, hàm lượng lân là 0,75mg/lít. Các đợt điều tra ở hồ Vân Trục cũng có kết qủa tương tự. Năm 1973 hàm lượng đạm (NH4) là 0,05- 0,25mg/lít, lân (PO4) 0 - 0,29mg/l.Đến năm 1993 hàm lượng muối đạm bằng 0 và lân bằng 1. Đối chiếu với bảng phân loại dinh dưỡng của Đặng Ngọc Thanh thì hầu hết hồ chứa đều nghèo dinh dưỡng. Sự biến đổi đạm, lân và mùn bã hữu cơ trong quá trình hình thành và sử dụng hồ chứa nước thường biến đổi qua 3 giai đoạn: 1. Giai đoạn đầu (giai đoạn dinh dưỡng phát triển): Xảy ra vào thời kỳ đầu hồ mới ngập nước. Ở giai đoạn này quá trình sinh hóa diễn ra mạnh nhất, đặc biệt là quá trình phân hủy của vi sinh vật. ở thời kỳ này hàng loạt sinh vật đáy không thích nghi thì bị tiêu diệt, các cây cối thì bị ngập nước và chết. Tất cả đều được vi khuẩn phân hủy mạnh giải phóng ra một lượng rất lớn phốt pho và đạm amôn. Sau đó đạm amôn lại được chuyển hóa thành các dạng khác như NO2 và NO3. Mức độ dinh dưỡng của hồ thời kỳ này là mạnh nhất và thời gian kéo dài từ 2-3 năm đầu. 2. Giai đoạn muối dinh dưỡng suy giảm (suy thoái): Giai đoạn này được thể hiện vào lúc động vật đáy, thực vật không thích nghi do ngập nước bị chết đã hoàn toàn bị vi sinh vật phân hủy và được các loài thủy sinh vật trong nó sử dụng hết hoặc do bị dòng chảy của nước cuốn trôi. Lúc này hàm lượng các muối dinh dưỡng trong hồ là rất nghèo nàn (như đã nêu trong ví dụ ở hồ Vân Trục ở trên). Đây là một trong những nguyên nhân làm giảm lượng sinh vật phù du và lượng sinh vật đáy của hồ chứa nước. Thời gian của gian đoạn này dài ngắn khác nhau tùy thuộc vào điều kiện của từng hồ và thường từ 10-15 năm. 3. Giai đoạn phục hồi dinh dưỡng: (giai đoạn dinh dưỡng ổn định tăng dần). ở giai đoạn này chất đáy của hồ của hồ đã được tự nhiên hóa (đáy hồ đã có một lớp mùn bã hữu cơ ổn định), sinh vật đáy đã thích nghi dần và đã bắt đầu phát triển trong điều kiện mới của hồ. Mặc khác các qui luật biến động của mức nước trong hồ đã ổn định dần