Chất lượng nước nói chung, nước ao nuôi nói riêng biến đổi theo thời gian (ngày, tháng, năm, thậm chí theo giờ), theo vị trí (vùng, địa điểm trong ao, độ sâu lớp nước, giữa các ao) khi phân tích và đánh giá kết quả cần chú ý đến các yếu tố trên.
Biến động theo thời gian
Rất nhiều các chỉ tiêu về chất lượng nước thay đổi về trị số theo thời gian có tính chất chu kì. Những thay đổi mang tính chu kì luôn có liên quan đến các quá trình sinh học, vì hoạt động sinh học thay đổi theo ngày, mùa.
Thay đổi của các thông số theo chu kì ngày – đêm trong ao nuôi chủ yếu có liên quan đến quá trình quang hợp và hô hấp của động, thực vật.
Nồng độ Oxy hòa tan trong nước bình thường cao trong những ngày nắng, đạt mức tối đa vào cuối buổi chiều, giảm dần về ban đêm, đạt mức thấp nhất vào lúc bình minh. Nồng độ CO2 tỉ lệ nghịch với nồng độ Oxy hòa tan, thấp khi oxy hòa tan cao và ngược lại. pH thì phụ thuộc vào nồng độ CO2, thấp khi CO2 cao, vì vậy pH sẽ cao vào cuối buổi chiều và thấp nhất vào lúc bình minh.
Nồng độ nitrate, nitrit, aminiac, phosphate tan cũng biến động theo chu kì ngày – đêm do hoạt động sinh hóa của thực vật. Nồng độ các chất dinh dưỡng (N, P) trong nước giảm mạnh vào ban ngày do thực vật hấp thu mạnh vào lúc nhiều nắng và tăng lên vào ban đêm khi hấp thu chậm lại.
Các chỉ tiêu khác như: độ muối, độ cứng, độ kiềm biến động không nhiều theo chu kì ngày – đêm.
Biến động chất lượng nước theo chu kì cũng xảy ra trong ao nuôi theo thời gian biểu cho vật nuôi ăn.
Cho ăn và tiêu hóa thức ăn sẽ làm giảm oxy của nước và tăng khí CO2 trong nước, oxy giảm và CO2 tăng xảy ra sau khi cho ăn trong một khoảng thời gian ngắn. Hàm lượng ammoniac cũng tăng sau khi cho ăn do chất bài tiết của vật nuôi và phân hủy Protein từ thức ăn.
Thay đổi chất lượng nước do cho vật nuôi ăn là dấu hiệu rõ rệt đối với ao nuôi có mật độ cao và nó là thành phần chính trong quần thể động, thực vật của ao.
Sự thay đổi ngắn về chất lượng nước do cho vật nuôi ăn ít được nhận biết do bị che lấp nhanh bởi hoạt động của thực vật sống trong ao.
Biến động chất lượng nước theo mùa cũng được quan sát thấy trong ao nuôi, nhất là ở các ao nằm trong vùng cận nhiệt đới và ôn đới do có sự thay đổi nhiệt độ, cường độ ánh sáng theo mùa và ở vùng nhiệt đới có mùa mưa và khô rõ rệt.
Đặc trưng thay đổi theo mùa là Oxy hòa tan, chất hữu cơ, ammoniac, nitrit, nitrate, mật độ tảo, độ cứng, độ muối, độ kiềm, phosphate, chúng thay đổi trong khoảng khá rộng. Nguyên nhân chủ yếu gây thay đổi theo mùa là mật độ tảo trong ao nuôi, do tác động của cường độ ánh sáng và nhiệt độ.
Mức độ dao động theo mùa của một số đặc trưng là khá lớn, ví dụ trong ao nuôi cá da trơn nồng độ phosphate vào mùa hè (7.5 mgP/l) có thể cao gấp đôi so với mùa đông (3 mgP/l). Khi đánh giá, ví dụ Phospho và các đặc trưng khác cần chú ý tới đặc điểm trên.
Không phải tất cả những biến động có tính chu kì đều là do các quá trình sinh học. Đặc trưng chu kì gió ngày – đêm, thường mạnh về ban ngày, dịu đi vào chập tối gây quá trình xáo trộn nước ao hồ và có thể dẫn đến một số thay đổi về chất lượng nước. Sóng nước gây bởi gió làm tăng quá trình thấm khí từ ao vào khí quyển hay ngược lại, vì vậy có thể thay đổi nồng độ Oxy hòa tan trong nước. Gió cũng có thể gây ra sự xáo trộn nước từ vùng đáy ao lạnh và thiếu oxy, đưa một số chất tích tụ ở đáy lên bề mặt.
Sự thay đổi nhiệt độ và sức gió theo mùa gây ra chu kì thay đổi tầng phân nhiệt theo mùa trong các ao sâu: mùa hè lớp nước trên nóng, dưới sâu lạnh và ngược lại vào mùa đông. Tác động trên làm biến động chất lượng nước và có thể dự đoán được.
Thủy triều có tác động thay đổi chất lượng nước vùng ven bờ theo chu kì và cũng có thể dự đoán do trộn lẫn các dòng khác nhau. Các đặc trưng dễ bị biến động là: độ muối, pH, nhiệt độ, thành phần ion phụ thuộc vào vị trí của vùng ven bờ.
Một số thay đổi có tính chu kì không do nguyên nhân tự nhiên. Ví dụ nồng độ một chất gây ô nhiễm nào đó trong song thay đổi phụ thuộc vào lượng nước của nguồn chứa chất thải đổ vào mà nguồn này thay đổi theo lịch làm việc hàng ngày của nhà máy. Nước từ các đập của nhà máy thủy điện xả theo định kì cũng ảnh hưởng đến nồng độ các tạp chất của nguồn nhận nước.
Có một số biến động bất thường không có tính chu kì. Nước tự nhiên có thể chứa một số chất có nồng độ biến động thất thường do yếu tố thời tiết như mưa, hạn hán làm tăng hoặc giảm đột ngột muối trong ao. Phần lớn những biến động về chất lượng nước theo chu kì dài thường chứa đựng các yếu tố biến động có chu kì ngắn, bất thường.
Những biến động có tính chu kì ngắn đôi khi được nhìn nhận lầm là bất thường do tần xuất đánh giá không đúng. Ví dụ khi đo nồng độ Oxy chỉ với vài lần đo, mỗi lần đo cách nhau khá lâu (trên 24h) thì nhận thấy nồng độ oxy thay đổi không theo một qui luật nào cả mà thật ra nó thay đổi theo chu kì trong ngày. Số lần đo mẫu nhiều và dày cho phép nhận biết tính chu kì của đối tượng đo. Trong khi đo nếu có nhiều sai sót mang tính không hệ thống (thao tác, vị trí lấy mẫu, thời điểm lấy mẫu) hay ngẫu nhiên sẽ gây khó khăn rất lớn cho việc xác đinh sự thay đổi có tính hệ thống, qui luật.
Phương pháp lấy mẫu, đánh giá là cách thu nhận số liệu liên tục về một đặc trưng nào đó. Quan trắc liên tục, nhiệt độ, pH và nồng độ oxy là các hệ thống có bán trên thị trường và là thiết bị thông dụng của nhiều cơ sở nuôi thủy sản công nghiệp thâm canh hoặc với các ao nuôi sử dụng nguồn nước quay vòng. Thiết bị quan trắc tự động cũng được sử dụng trong nghiên cứu và có thể cho các vùng nuôi công nghiệp. Tuy vậy phương pháp thông dụng nhất khi đo chất lượng nước là lấy mẫu rời rạc và phân tích lẻ.
Thời điểm đánh giá trong ngày để đánh giá một chỉ tiêu có tính chu kì ngày – đêm phải dựa trên đặc trưng biến động của chính chỉ tiêu đó. Bản chất của sự dao động quyết định thời điểm lấy mẫu tối ưu. Tần xuất lấy mẫu được xác định bởi các yếu tố là sự biến động chỉ tiêu đó nhanh hay chậm, khoảng biến động rộng hay hẹp.
Ví dụ muốn xem nồng độ oxy giảm đến mức thấp nhất trong ao nuôi thì tốt nhất là lấy mẫu vào bình minh. Muốn xác định vùng nồng độ oxy của ao thì cần xác định vào thời điểm rạng đông và cuối chiều hôm. Đặc trưng biến động của pH và CO2 về mặt thời gian cũng tương tự.
Với mục đích bỏa vệ vật nuôi trước sự thay đổi nhanh của nồng độ oxy hay của pH (tác động tới độc tính của ammoniac) thì tần xuất lấy mẫu phải dày hơn, 1 – 2giờ/lần vào thời điểm dễ xảy ra sự cố.
Khi cần đo tổng hợp số liệu của một chỉ tiêu có tính chu kì, mẫu cần được lấy vào nhiều thời điểm trong ngày, các mẫu có cùng thời điểm được sử dụng để đánh giá cho thời điểm ấy trong ngày khác nhau.
Ví dụ phép đo sau đây không mang lại bất kì một thông tin bổ ích nào: đo nồng độ oxy tan của một ao vào lúc rạng đông để so sánh với nồng độ oxy của một ao khác đo vào buổi chiều. Vậy nên khi muốn so sánh nồng độ Oxy, CO2, pH của nhiều ao khác nhau thì cố gắng đo trong cùng thời điểm trong ngày, nếu muốn so sánh các ao trong nhiều ngày cũng cần làm như vậy.
Tương tự như vậy, khi khảo sát về bệnh của vậy nuôi có yếu tố chất lượng n ước kèm theo và chỉ có một mẫu nước đơn lẻ thì cần biết: mẫu lấy vào thời điểm nào và đặc trưng tính chất chu kì của chỉ tiêu đo.
Nếu nguyên nhân gây biến động chất lượng nước mang tính chất thất thường và cần đánh giá nồng độ trung bình của một chỉ tiêu nào đó thì nên lấy mẫu theo một khoảng thời gian nhất định. Tần xuất lấy mẫu được xác định bởi sự dao động rộng hay hẹp của tiêu chuẩn cần đo, tức lầ mức độ tin cậy của thông số đo. Nếu mục tiêu là quan trắc một yếu tố để xem xét nồng độ tới hạn của nó thì tần xuất lấy mẫu cần được thực hiện sao cho không bị bỏ sót các thời điểm cần biết.
Với mục tiêu đánh giá để nghiên cứu bệnh của vật nuôi thì sự dao động thất thường của một yếu tố cần quan tâm sẽ không giúp ích được gì, số liệu quan trắc có hệ thống trước khi xảy ra sự kiện khi đó mới có ích.
Số liệu thống kê chỉ có giá trị đối với một tập hợp số liệu lớn, thường nhận được với các phép đo nhanh và trong thời gian dài. Phép đo khá tốn kém. Cũng có thể nhận được tập hợp số liệu thống kê từ các số liệu đo rời rạc, ngắn hạn nhưng giá trị “thống kê” không cao.
Biến động theo chiều sâu lớp nước
Thành phần của nước cũng biến động theo chiều sâu. Các tầng nước có thành phần khác nhau bởi các hoạt động sinh hóa trong ao và thường không được khuấy đảo đều. Hiện tượng dễ gặp nhất trong ao hồ là sự phân tầng nhiệt của lớp nước. Nếu lớp dưới sâu có nhiệt độ cao hơn thì do khối lượng riêng của nó nhẹ, lớp nước nóng có xu hướng chuyển động lên trên, trộn lẫn với nước lạnh ở phía trên. Ngược lại lớp nước trên nóng hơn (về mùa hè) thì không xảy ra quá trình h òa trộn với lớp nước dưới.
Sự phân tầng nước cũng xảy ra ở các vùng ven bờ biển do nước ngọt và nước mặn. Nếu lớp nước mặn ở trên lớp nước ngọt thì quá trình hòa trộn sẽ xảy ra, ngược lại thì khó do khối lượng riêng của nước mặn cao hơn. Sự khác nhau về tỉ trọng của các lớp nước chính là nguyên nhân phân tầng, sự phân tầng có thể duy trì trong thời gian khá dài. Các ao nuôi tôm nước lợ khi gặp những trận mưa lớn thì lớp nước trên là nước ngọt, trong môi trường nước ngọt khả năng chịu đựng của tôm, cá đối với độc tố nitrit rất kém.
Quá trình sinh học gây biến động chất lượng nước ở các độ sâu khác n hau. Quá trình quang hợp của tảo xảy ra mạnh ở lớp nước trên, nơi nhận được nhiều ánh sáng nhất. Ở lớp nước nồng độ oxy và pH cao , nồng độ CO2 thấp hơn so với lớp nước sâu hơn.
Mức độ hấp thu, thải chất bài tiết và các quá trình phân hủy vi sinh cũng gây ra biến động nước theo chiều sâu. Các thành phần ammoniac, nitrit, hidro sunfua, CO2, và các sản phẩm của phân hủy vi sinh yếm khí có xu hướng tăng ở tầng nước sâu. Các chất không tham gia vào quá trình sinh hóa (độ muối, cứng) phân bố khá đều theo chiều sâu của ao nuôi.
Khi đánh giá các thông số có biến động theo chiều sâu của lớp nước thì cần phải lấy mẫu ở độ sâu khác nhau. Để có được giá trị trung bình và giảm số mẫu cần phân tích, trong thực tế có thể sử dụng mẫu nước trộn lẫn lấy từ các độ sâu khác nhau.
Biến động theo mặt ngang
Chất lượng nước cũng biến động theo vị trí của mặt ao do hòa trộn không đều và do hoạt động của sinh vật mang tính chất cục bộ. Sự biến động theo chiều ngang khó dự đoán hơn nhiều so với biến động do thời gian và chiều sâu.
Biến động chất lượng nước theo chiều ngang thường thấy ở các tình huống trộn các dòng nước với nhau ở vùng ven biển hoặc trong các dòng sông nhận nước thải hoặc từ các dòng phụ. Trong các ao lớn, sóng gió đảo trộn các tầng nước cũng có thể gây ra biến động theo chiều ngang, nhất là do tảo với mật độ lớn, chúng thường bị gió đẩy tạt về một phía, tích tụ lại gần bờ. Những vùng có mật độ tảo tích tụ lớn có hàm lượng P thấp, pH, oxy hòa tan, CO2 biến động mạnh trong ngày.
Đặc trưng chất lượng nước cần được đánh giá qua n hiều mẫu ở các vị trí khác nhau và rất khó tổng quát hóa số liệu thu được. Diện tích của ao ít có tác động đến sự biến động nước theo bề ngang. Trong tình trạng cấp thiêt, cần phân tích 3 – 5 mẫu ở vị trí khác nhau và lấy giá trị trung bình cho các ao rộng tới 10 ha.
Nồng độ trung bình có thể sử dụng vào mục đích so sánh, tuy n hiên vật nuôi thường trú ngụ ở những nơi mà điều kiện môi trường dễ chịu nhất đối với chúng.
Trong thực tiễn sản xuất rất khó có thể phân tích nhiều mẫu trong một ao theo bề ngang, vì vậy n hững quyết định về mặt quảng lí chỉ dựa trên một vài mẫu đánh giá. Trong trường hợp đó nên cố gắng quan sát lựa chọn điểm lấy mẫu, hạn chế tối đa các yếu tố gây biến động như lấy mẫu cùng một vị trí của từng ao, cùng thời điểm tại các ngày khác nhau. Ví dụ hàng ngày chỉ lấy mẫu ở bờ phía nam nơi gió hướng tới, ở một vị trí cách bờ 2m, hoặc ở gần miệng cống thải vào lúc 8h hàng ngày
Biến động giữa các ao
Sự khác biệt về chất lượng nước giữa các ao nuôi rất rõ ràng kể cả các ao cạnh nhau trên cùng nền đất và áp dụng giải pháp quản lí giống nhau. Sự phân biệt dễ thấy nhất là mật độ tảo và tỉ lệ các loại tảo trong các ao nuôi. Mức độ dao động ngắn hạn về mật độ tảo trong từng ao dẫn đến sự biến động chất lượng nước trong đó.
Mật độ tảo và tỉ lệ tảo trong ao cùng với sự biến động của nó rất kho dự đoán được do chưa hiểu kĩ về cơ chế và động lực của quá trình biến động. Mật độ tảo trong các ao khác nhau có thể chênh lệch nhau tới vài chục lần do tác động của rất nhiều yếu tố.
Do khác nhau về mật độ và tỉ trọng tảo nên chất lượng nước của từng ao có tính đặc thù riêng, không ao nao giống ao nào về phương diện các chỉ tiêu liên quan đến quá trình sinh hóa.
Sự khác biệt về chất lượng nước trong từng ao chẳng những gây khó khăn cho việc đánh giá, tổng hợp và phân tích kết quả mà còn gây khó khăn khi áp dụng các biện pháp kĩ thuật xử lí, hạn chế đáng kể phạm vi áp dụng.
Khi nghiên cứu các giải pháp quản lí chất lượng nước nuôi, điều luôn muốn được làm sáng tỏ là giải pháp áp dụng có làm thay đổi chất lượng nước so với một nguồn không được xử lí. Do đặc trưng của các ao không giống nhau, thời gian xử lí để xảy ra tác động khá dài nên một số kết luận rút ra từ khảo sát có độ tin cậy không cao. Giá trị một thông số cần khảo sát trong các ao khác nhau có độ chênh lệch từ 25 – 75% với cùng cách thức xử lí, vì vậy để có được số liệu thống kê đáng tin cậy, cần phải tiến hành nhiều thí nghiệm lặp lại, gây tốn kém. Vì lí do đó độ tin cậy của số liệu đo đạc có thể chấp nhận một giá trị thấp hơn so với giá trị thông thường áp dụng trong thống kê.
Độ tin cậy của số liệu thống kê thường là 95%, với các số liệu thống kê về nước nuôi thủy sản có thể chấp nhận độ tin cậy 80 – 90%.
Biến động theo vùng
Chất lượng nước của các ao nằm cạnh nhau đã có thể rất khác nhau nên sẽ không lấy làm lạ là các ao trong các vùng khác nhau sẽ càng có ít điều kiện giống nhau do được xây dựng trên nền đất, nguồn nước cấp, điều kiện khí hậu và cả tập quán sản xuất khác nhau. Điều này gây khó khăn cho việc đánh giá so sánh giữa các vùng và càng không hi vọng thiết lập giải pháp quản lí chung cho các vùng khác nhau. Điều này cũng tương tự như trong canh tác nông nghiệp, mỗi vùng nông nghiệp có đặc thù riêng dẫn đến chế độ canh tác: loại cây trồng, cách chăm sóc, diệt sâu, diệt cỏ, bón phân, tưới tiêu, mùa vụ khác nhau.
Vì lí do trên việc theo dõi chất lượng nước cần được thực hiện với mức độ rộng, khó áp dụng số liệu và các giải pháp kĩ thuật, quản lí của vùng này cho vùng kia.
Nguồn: Nước nuôi thủy sản – chất lượng & giải pháp cải thiện chất lượng (NXB KH&KT, 2006)
