Quản lý pH để duy trì sức khỏe động vật thủy sản

Nước với pH thấp thì có tính acid và ngược lại với pH cao thì có tính kiềm. pH lý tưởng cho hần lớn động vật thủy sản nằm trong khoảng từ 06 – 8,5. pH thấp có thể làm động vật thủy sản suy giảm tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống và có thể dể dàng nhiễm bệnh hơn. pH thấp nhất vào buổi sáng sớm, tăng lên vào buổi trưa và giảm thấp vào buổi tối. Cách chính xác nhất để đo pH là dùng một bút đo pH điện tử (electronic pH meter).
Các ion hydrogen (H+) và hydroxyl (OH-) thì cân bằng trong nước tinh khiết. Nếu nồng độ của ion hydrogen gia tăng thì nồng độ hydroxyl giảm xuống và ngược lại (vice versa). Nước có tính acid thì hàm lượng hydrongen cao hơn hydroxyl và ngược lại thì nước có tính kiềm. Nước tinh khiết thì trunh tính, vừa có tính acis vừa có tính kiềm.
 
pH CỦA NƯỚC TỰ NHIÊN
 
pH của nước trong tự nhiên thường nằm trong khoảng từ 5 – 9. Tuy nhiên, pH cao hơn hoặc thấp hơn đôi khi cũng xảy ra. Nước mưa thường có pH khoảng 5,6 bởi vì nó bão hòa Carbon Dioxide (CO2), chất có phản ứng acid trong nước. pH nước mưa có thể thấp hơn vì sự ô nhiễm không khí đặc biệt là ô nhiễm các hợp chất sulfur từ sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch và oxy hóa chúng thành acid sulfuric.
 
Sulfides (các hợp chất có chứa lưu huỳnh) trong đất và trong sự kiến tạo địa chất oxy hó thành acid sulfuric là nguyên nhân làm cho pH nước thấp (từ 2 – 4). Đất thấm lọc cao thì thiếu yếu tố ba – zơ và khi nước tiếp xúc với đất này sẽ có kiềm thấp, pH trong khoảng 5. Nước có hàm lượng mùn (humic substances) cao thì pH thường thấp.
 
Đất có thể chứa yếu tố ba – zơ, chẳng hạn như đá vôi, calcium silicate và feldspar (một dạng khoáng chất) sẽ làm gia tăng độ kiềm và pH trong nước. pH nước có khuynh hướng gia tăng nếu như độ kiềm và tổng lượng chất rắn hòa tan tăng. pH ở những vùng đất khô cằn hoặc bán khô cằn thường có giá trị trong khoảng 7,5 – 8,0. Nước biển có pH gần 8,0.
 
TÍNH ACID VÀ TÍNH KIỀM
 
Phân biệt tính acid và tính kiềm hoặc độ kiềm bằng cách xác định trên thang pH (hình 1) và biến thiên chất lượng nước từ acid vô cơ (mineral acidity), tổng độ acid, tổng độ kiềm (hình 2) rất quan trọng. Carbon dioxide (CO2) không thể làm pH nước thấp hơn 4,5. Nước có pH thấp hơn ngưỡng này chứa acid vô cơ, chẳng hạn như acid sulfuric. Carbon dioxide hiện diện trong trong nước có pH đến 8.3, vì vậy mà nước có pH từ 7.0 đến 8.3 có tính acid ngay cả khi nó thể hiện tính kiềm trên thang pH.
 
Hình 1 – Khoảng pH lý tưởng cho hầu hết động vật thủy sản

Chú thích các từ tiếng Anh trong bảng 01:
 
- Ideal range for aquaculture – Khoảng lý tưởng cho nuôi trồng thủy sản
- Acidic Death Point – Điểm acid gây chết (động vật thủy sản)
- Alkaline Death Point – Điểm kiềm gây chết (động vật thủy sản)
- Increasing acidity – Gia tăng tính acid
- Increasing Basicity – Gia tăng tính kiềm
- Neutral - Trung tính
 
Hình 2 – Biến thiên chất lượng nước và pH
 

Chú thích các từ tiếng Anh trong bảng 02
 
- Comment – Chú thích
- Carbon dioxide – CO2
- Mineral acidity – Acid vô cơ
- No alkalinity – Không kiềm
- Alkalinity from Bicarbonate – Kiềm do bicarbonate
- Acidity from carbon dioxyde – Tính acid do CO2
- No Carbon dioxyde – Không có CO2
- Alkalinity from Bicarbonate and carbonate - Kiềm do bicarbonate và carbonate
- No acidity – Không có tính acid
- Acidity present – (Khoảng) biểu thị acid
- Alkalinity present – (Khoảng) biểu thị kiềm
 
Kiềm trong môi trường nước là kết quả của kiềm chuẩn độ trong mẫu nước - chủ yếu là Bicarbonate và Carbonate. Bicarbonate có thể hiện diện trong nước có pH thấp đến 4.5, do đó nước có pH từ 4.5 – 7.0 cũng có độ kiềm mặc dù thực tế thể hiện nước có tính acid trên thang pH. Carbonate không hiện diện trong nước có pH thấp hơn mức 8.3. Độ kiềm đóng vai trò là chất đệm giúp ổn định pH. Một phần carbon trong Bicarbonate thì được thực vật sử dụng cho quá trình quang hợp.
 
NUÔI TRỒNG THỦY SẢN VÀ SỰ DAO ĐỘNG pH
 
Khoảng pH lý tưởng cho hầu hết động vật thủy sản nuôi nằm trong khoảng từ 6.0 đến 8.5 (bảng 01). Trị số pH thấp hơn khoảng này có thể làm ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng, tỷ lệ sống, và khả năng cảm nhiễm bệnh cao hơn của các loài thủy sản nuôi. Khoảng biến thiên pH nhỏ hàng ngày ở mức trên 8.5 thường xảy ra trong ao nuôi nhưng không gây hại cho động vật thủy sản. Tuy nhiên nếu pH trên 9.0 trong một thời gian dài sẽ gây ảnh hưởng tương tự như pH thấp dưới ngưỡng tối ưu. Nếu pH < 4 hoặc pH > 10 sẽ gây tử vong cho động vật thủy sản.
 
Biến động pH hàng ngày trong ao nuôi là kết quả việc mất CO2 cho thực vật quang hợp ban ngày và giải phóng CO2 vào môi trường nước do thực vật hô hấp thải ra vào ban đêm. Vì CO2 là có phản ứng acid nên pH thường thấp nhất vào lúc sáng sớm, đạt cực đại vào khoảng sau giữa trưa và giảm dần cho đế tối (hình 3). Biến thiên pH hàng ngày lớn nếu như mật độ tảo cao, độ kiềm thấp và nước có tính đệm yếu. Ao nuôi thủy sản thường có mật độ tảo cao do đó chúng cần được xử lý nến như tổng độ kiềm dưới 50 ppm.
 
Hình 3 - Chu trình pH hàng ngày trong ao nuôi thủy sản
 

 
Chú thích các từ tiếng Anh trong bảng 03
 
- Daylight - Ban ngày
- Night - Ban đêm
- Photosynthesis > respiration: Quang hợp nhiều hơn hô hấp
- No photosynthesis: Không có quang hợp
- Moderate alkalinity: Độ kiềm vừa phải
- Low alkalinity: Độ kiềm thấp
- Noon: Buổi trưa
- Midnight: Giữa đêm
- a.m: ký hiệu giờ giấc buổi sáng
- p.m: ký hiệu giờ buổi chiều
 
pH hàng ngày cao nhất ở tầng mặt nước có độ chiếu sáng tốt, nơi mà quá trình quang hợp diễn ra nhanh hơn ở tầng nước sâu hơn. Trường hợp nước trong và tảo đáy phát triển thì pH tầng đáy sẽ cao hơn. Tất nhiên, quạt nước trong các ao nuôi thủy sản sẽ giúp xáo trộn nước và ngăn chặn sự khác biệt pH giữa các tầng nước.
 
Khi pH > 8.3 thì CO2 không tồn tại nhưng tảo vẫn có thể lấy carbon vô cơ từ bicarbonate cho quá trình quang hợp. Loại bỏ carbon từ bicarbonate dẫn đến kết quả giải phóng ion carbonate vào môi trường nước và sự thủy phân carbonate là nguyên nhân làm gia tăng pH.
 
Trong hầu hết các môi trường nước luôn có đủ Canxi để giới hạn nồng độ carbonate bởi sự kết tủa calcium carbonate và làm dịu bớt sự gia tăng pH. Tuy vậy, trong môi trường nước thiếu canxi nhưng tổng độ kiềm cao sẽ làm pH gia tăng đến 10 – 11 vào buổi trưa. Vôi không thể hòa tan tốt trong những môi trường như thế này, nhưng Calcium sulphate (thạch cao) có thể được dùng để làm gia tăng hàm lượng canxi trong nước.
 
Nguyên nhân chính của sự giảm độ kiềm trong ao nuôi thủy sản là do quá trình nitrat hóa. Amonia nitrogen (NH3) – chất thải chính có chứa ni tơ của động vật thủy sản – bị oxy hóa thành nitrat (NO3) bởi hoạt động của vi khuẩn khử ni tơ. Kết quả là ion hydro sẽ làm trung hòa độ kiềm, giảm khả năng đệm và làm gia tăng khả năng pH thấp vào buổi sáng. Bón vôi thường xuyên rất cần thiết để duy trì độ kiềm đầy đủ trong hệ thống nuôi thủy sản thâm canh mật độ cao – đặc biệt trong các ao hồ lót bạt và không thay nước.
 
Độ kiềm suy giảm nhanh chóng ở những ao nuôi được xây dựng trên nền đất phèn (acid – sulfate soil) có liên quan đến sắt qua quá trình oxy hóa sắt và làm giảm thấp độ kiềm cũng như pH.
 
Tác giả bài viết: Tiến sỹ CLAUDE E. BOYD - KHoa thủy sản - Trường Đại học AUBURN, Alabama - Hoa Kỳ - Email: boydce1@auburn.edu
 
Nguồn: ADVOCATE - The Global Magazine for Farmed Seafood - số tháng 7-8/2013
 
Lược dịch bởi: KS NGUYỄN THÀNH QUANG THUẬN - Công ty VinhthinhBiostadt