Vật lý của môi trường nước - Chương 3: Đặc tính vật lý của môi trường nước

CHƯƠNG 3 ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC Chất lượng nước? Chất lượng nước Yếu tố vật lý (to, ánh sáng...) Yếu tố vật lý (cỡ hạt, rò rỉ...) Yếu tố sinh học (TVPD, ĐVPD...) Yếu tố hóa học (O2, NH3, H2S, NH4 +, NO3 -, PO4 3-...) Quản lý yếu tố chất lượng nước?  Tác động trực tiếp đến yếu tố hóa học, sinh học để cải thiện chất lượng nước.  Không thể tác động trực tiếp đến yếu tố vật lý để cải thiện chất lượng nước  Ngăn ngừa tác động xấu của yếu tố vật lý bằng biện pháp chọn vùng nuôi, chọn đối tượng nuôi, thiết kế và thi công công trình. Ánh sáng Bức xạ mặt trời đi vào khí quyển Cường độ bức xạ mặt trời trong ngày 6:00 14:00 18:00 18:00 6:00 0 1 Bức xạ mặt trời (g-cal/cm2/min) Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước  Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước phụ thuộc: • Góc tới • Sự phẳng lặng • Bước sóng. • Độ đục/vật chất lơ lửng của nước Ánh sáng tới Phản xạ Đi vào thủy vực  53% năng lượng ánh sáng chuyển thành dạng nhiệt và triệt tiêu trong 1m đầu tiên Độ hấp thụ ánh sáng được tính theo công thức: IO : Cường độ bức xạ ở mặt nước IZ : Cường độ bức xạ ở độ sâu Z Phương trình Lambert: IZ = IOe -KZ Hoặc: LnIZ = LnIO - Kz hoặc Kz = LnIO – LnIZ e : Cơ số của logarithm tự nhiên K : Hệ số hấp thụ bức xạ Ln : Logarithm tự nhiên Sự xâm nhập của ánh sáng vào ao cá 0 30 60 90 120 150 Độ sâu (m) Ánh sáng tới (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Độ trong thấp Độ trong vừa Độ trong cao Độ trong, độ đục của nước  Độ đục có tương quan nghịch với độ trong và tầm nhìn trong nước  Độ trong đo bằng đĩa secchi (cm)  Độ đục được đo bằng khả năng xuyên qua nước của ánh sáng (NTU) hoặc hàm lượng của tổng vật chất lơ lửng (mg/L). Yếu tố ảnh hưởng đến độ trong, độ đục  Chất hữu cơ dạng hạt Plankton Detritus Chất mùn  Chất vô cơ Huyền phù (canxi) Bùn (2-50m) Keo đất (<2 m) Nguồn gây đục  Bên ngoài: Nguồn nước Rửa trôi  Nội tại: Bùn đáy bị xáo trộn Thức ăn thừa Chất thải của sinh vật nuôi Độ trong, đục và chất lượng nước  Độ trong cao (độ đục thấp) > 40 cm (<25 NTU) Ao bị nhiễm phèn hay thiếu dinh dưỡng  Độ trong, độ đục thích hợp 25-40 cm (25-100 NTU)  Độ trong thấp (độ đục cao) 100 NTU) Ao giàu dinh dưỡng hoặc nhiễm bẩn Cá thiếu thức ăn tự nhiên Tảo đáy phát triển Cá có đủ thức ăn tự nhiên Ao giàu dinh dưỡng Tảo phát triển mạnh Cá bị thiếu oxy vào sáng sớm Độ trong, đục và chất lượng nước 40 cm Ảnh hưởng của nước đục  Hạn chế sự phát triển của thực vật  Gây ảnh hưởng đến hô hấp của cá  Gây lắng tụ bùn ở đáy ao  Hấp thụ và giải phóng dinh dưỡng Quản lý độ trong, độ đục Nước quá trong  Bón phân khi nước ao thiếu dinh dưỡng  Bón vôi và bón phân khi nước bị nhiễm phèn Quản lý độ trong, độ đục Nước đục  Hạn chế rửa trôi  Sử dụng ao lắng  Kết tụ keo đất bằng các cation (Al3+, Fe3+, Ca2+, Na+, H+...) Keo đất Al3+ Fe3+ Ca2+ Mg2+ NH4 + H+ Al3+ Ca2+ Na+ H+ NH4 + Mg2+ Fe3+ Kết tụ keo đất bằng vật chất hữu cơ  Chất hữu cơ sống Tế bào tảo là nhân kết tụ keo đất Nên gây màu trước khi thả cá  Chất hữu cơ không sống Zeolite ►phân hủy hữu cơ. Nhiệt độ Sự phân tầng của nước  Sự khác nhau về nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy ► Nguyên nhân của sự phân tầng nhiệt và sự phá vỡ phân tầng nhiệt trong thủy vực. Các kiểu phân tầng  Amictic - mặt nước bị phủ bởi lớp băng vĩnh cửu  Oligomictic – ít khi xảy ra phân tầng – các thủy vực cạn vùng nhiệt đới hoặc thủy vực lạnh và sâu  Monomictic - nước xáo trộn một lần trong năm trong điều kiện mùa lạnh ở vùng thời tiết ấm hoặc mùa ấm trong vùng thời tiết lạnh  Dimictic - nước xáo trộn 2 lần trong năm ở các hồ vùng ôn đới trong mùa xuân và mùa thu  Polymictic - nước xáo trộn thường xuyên trong vùng nước cạn Hệ quả của sự phân tầng  Vật lý - hạn chế sự xáo trộn và trao đổi nhiệt trong cột nước  Hóa học - giảm dinh dưỡng tầng mặt; hạn chế trao đổi vật chất hòa tan trong cột nước  Sinh học - giới hạn không gian sống, giảm năng suất sinh học Nguyên nhân và quá trình phá vỡ phân tầng  Nhiệt độ thay đổi  Gió/bão  Mưa to  Cấp nước  Di chuyển của động vật Hệ quả của sự phá vỡ phân tầng  Vật lý • Cân bằng nhiệt • Xáo trộn nước • Tăng cường sự xâm nhập của ánh sáng  Hóa học • Xáo trộn các chất hòa tan và lơ lửng • Bổ sung dinh dưỡng cho tầng mặt • Giảm oxy hòa tan và tăng chất độc (NH3, CH4, H2S)  Sinh học • Gây chết động vật • Kích thích sự pháp triển của thực vật Ảnh hưởng của nhiệt độ Khoảng chịu đựng nhiệt độ của cá từ 5-36oC Khoảng nhiệt độ tối ưu cho sinh trưởng của cá là 25-30oC, cá vùng á nhiệt đới hay nhiệt đới sẽ chết khi nhiệt độ dưới 10 hay 15oC Cá vùng ôn đới (coolwater species) có thể sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ từ 10-20oC nhưng sẽ chết nếu nhiệt độ quá 25oC Cá vùng cực (coldwater species) sinh trưởng tốt ở nhiệt độ dưới 10oC Nhiệt độ thay đổi đột ngột (3-4oC) cá bị sốc hoặc chết, tốc độ thay đổi nhiệt độ 0,2oC/phút sẽ không ảnh hưởng đến cá Nhiệt độ và mùa sinh sản 1 2 4 6 8 10 20 30 Tháng N h iệ t đ ộ ( o C ) 15 3 5 7 9 11 12 25 35 Mùa sinh sản Quản lý nhiệt độ Ao đủ lớn và đủ sâu là cần thiết để duy trì nhiệt độ thích hợp (1,2-1,5 m) 1,5 m Nóng Mát Mát Lạnh Quản lý nhiệt độ Ao quá cạn (<0,8 m) nhiệt độ nước sẽ quá lạnh vào ban đêm và quá nóng vào ban ngày Nóng Lạnh 0,8 m Màu nước Các yếu tố ảnh hưởng đến màu nước Nước tinh khiết không có màu Nước tự nhiên có màu do các yếu tố: Phiêu sinh vật (tảo) Xác hữu cơ hòa tan và lơ lửng Phù sa Màu nước và tác nhân tạo màu Màu xanh nhạt, xanh đọt chuối: do tảo lục (Chlorophyta) Màu vàng nâu, màu trà: do tảo Silic (Bacillariophyta) Màu nước và tác nhân tạo màu Màu xanh đậm (xanh lam): do tảo Lam (Cyanophyta, Cyanobacteria) Màu nâu đen: Nhiều xác hữu cơ, tảo mắt (Euglenophyta) hay tảo giáp (Pyrrophyta) Màu nước và tác nhân tạo màu Màu vàng cam: Nhiều phèn sắt Màu đất đỏ: Phù sa sông Màu xám đục: bùn sét Màu xanh nhạt (nước ngọt) và màu vàng nâu (nước mặn) thích hợp cho nuôi tôm cá KFe3(SO4)2(OH)6 Mùi của nước • Mùi tanh và hôi: có vi khuẩn phát triển • Mùi tanh: nước có nhiều sắt. • Mùi chlorine: do quá trình khử khuẩn. • Mùi trứng thối: do có nhiều khí H2S. • Mùi bùn: do tảo lục phát triển mạnh. Vị của nước • Vị mặn: do muối NaCl hòa tan > 500mg/l. • Vị ngọt: do nhiều khí CO2 hòa tan. • Vị đắng, chát: do nhiều Mg2 + (lớn hơn 1g/L). Na2CO3 , MgSO4 , MgCl2. • Vị chua: do muối nhôm và sắt.