Oxy hòa tan trong nước là yếu tố quan trọng đối với sự sống của các sinh vật thủy sinh. Bài viết này sẽ phân tích yếu tố tác động đến nồng độ oxy hòa tan trong môi trường nước. Các phương pháp xác định hàm lượng oxy hòa tan và lý do tại sao việc duy trì mức oxy hòa tan thích hợp lại có vai trò thiết yếu trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản.
Oxy hòa tan là gì?
Oxy hòa tan trong nước
Oxy hòa tan, viết tắt là DO (Dissolved Oxygen), đề cập đến lượng oxy phân tử có trong nước. Đây là nguồn cung cấp oxy chủ yếu cho quá trình hô hấp của các sinh vật sống dưới nước như cá, tôm, động vật lưỡng cư, cũng như các loài rêu tảo và sinh vật phù du.
Oxy hòa tan chủ yếu được hình thành thông qua hai phương thức: quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh và sự khuếch tán từ không khí vào nước. Nồng độ oxy hòa tan thường được đo bằng đơn vị miligam trên lít (mg/L).
Quá trình hòa tan oxy vào nước diễn ra liên tục và phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường. Khi nước tiếp xúc với không khí, các phân tử oxy sẽ khuếch tán từ không khí vào nước cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, trạng thái này thường bị xáo trộn do các sinh vật thủy sinh liên tục tiêu thụ oxy để thực hiện quá trình hô hấp.
Bên cạnh đó, các quá trình sinh học và hóa học trong nước cũng tác động đến nồng độ oxy hòa tan. Chẳng hạn, quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ tiêu tốn một lượng lớn oxy, trong khi quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh lại bổ sung oxy vào môi trường nước.
Tham khảo thêm: Oxy viên – Giải pháp tối ưu cho nuôi trồng thủy sản
Tại sao cần đo oxy hòa tan trong nước?
Như đã đề cập, oxy hòa tan trong nước rất quan trọng cho nhu cầu hô hấp của các sinh vật sống dưới nước. Việc duy trì nồng độ oxy hòa tan ở mức thích hợp là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển của các loài thủy sản. Thiếu oxy có thể dẫn đến tình trạng căng thẳng, giảm tốc độ tăng trưởng, thậm chí gây ra hiện tượng chết hàng loạt. Do đó, việc đo nồng độ oxy hòa tan là cần thiết để có những biện pháp xử lý kịp thời.
Hàm lượng oxy hòa tan nào là phù hợp? Nồng độ oxy hòa tan trong các nguồn nước tự nhiên thường đạt khoảng 8 mg/L, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển bình thường của các loài thủy sinh. Khi nồng độ giảm xuống còn 4-5 mg/L, nhiều loài sẽ gặp khó khăn trong việc hô hấp và có thể trải qua tình trạng căng thẳng.
Đối với cá nuôi, mức oxy tối ưu thường dao động từ 5-6 mg/L để bảo đảm sức khỏe và tăng trưởng hiệu quả. Khi nồng độ oxy giảm xuống dưới 2 mg/L, phần lớn cá và động vật thủy sinh sẽ rơi vào tình trạng nguy hiểm, chỉ một số ít có khả năng sống sót. Nếu nồng độ oxy đạt 0 mg/L, hầu hết các sinh vật sẽ chết và quá trình phân hủy kỵ khí sẽ diễn ra, dẫn đến việc hình thành khí độc gây ô nhiễm môi trường nước.
| Nồng độ DO (mg/L) | Đánh giá tình trạng nồng độ oxy trong nước |
|---|---|
| 8 mg/L | Hàm lượng chuẩn tốt cho các loại sinh vật |
| 4-5 mg/L | Hàm lượng đủ nhưng có sự sụt giảm với các loài sinh vật |
| 0 mg/L | Mức nguy hiểm không đủ cho sinh vật sống, nước có mùi, chuyển màu đen, gây ảnh hưởng môi trường |
Nếu nồng độ oxy hòa tan trong ao nuôi tôm cá ở mức quá thấp, cần áp dụng các biện pháp như sục khí hoặc bổ sung Sodium Percarbonate để nâng cao hàm lượng oxy hòa tan.
Xác định hàm lượng oxy hòa tan trong nước
Việc xác định chính xác nồng độ oxy hòa tan trong nước là một yếu tố thiết yếu trong công tác quản lý chất lượng nước và bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh. Nồng độ DO có thể được đo bằng các phương pháp sau:
Phương pháp Winkler (Titrimetric Method)
Cách thực hiện: Oxy trong nước được cố định ngay sau khi lấy mẫu bằng một hỗn hợp chất cố định (MnSO4, KI, NaN3). Lúc này, oxy hòa tan trong mẫu sẽ phản ứng với Mn2⁺ để tạo thành MnO2. Khi đưa mẫu về phòng thí nghiệm, cần thêm acid sulfuric hoặc phosphoric vào mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2. Sau đó, tiến hành chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3 kết hợp với chỉ thị hồ tinh bột. Từ đó, lượng O2 có trong mẫu được tính theo công thức:
DO (mg/l) = (VTB x N / VM) x 8 x 1.000
Trong đó:
- VTB: thể tích trung bình dung dịch Na2S2O3 0,01N (ml) trong các lần chuẩn độ.
- N: nồng độ đương lượng gam của dung dịch Na2S2O3 đã sử dụng.
- 8: đương lượng gam của oxy.
- VM: thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ.
- 1.000: hệ số chuyển đổi thành lít.
Phương pháp điện cực oxy hòa tan – máy đo oxy:
Đây là phương pháp phổ biến hiện nay. Máy đo DO được sử dụng để xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt động dựa trên nguyên tắc rằng dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ thuận với lượng oxy hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực. Đồng thời, lượng oxy khuếch tán qua màng cũng tỷ lệ với nồng độ oxy hòa tan. Việc đo cường độ dòng điện này cho phép xác định chính xác nồng độ DO.
3. Phương pháp quang phổ
Áp dụng phản ứng hóa học để tạo ra màu sắc tương ứng với nồng độ oxy hòa tan. Màu sắc này sẽ được phân tích bằng quang phổ để xác định chỉ số DO.
Các bước thực hiện chính:
- Thêm thuốc thử vào mẫu nước, kích thích phản ứng tạo màu.
- Sử dụng máy đo quang phổ để đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch.
So sánh kết quả với đường chuẩn nhằm tính toán nồng độ oxy hòa tan.
Các yếu tố ảnh hưởng đến oxy hòa tan trong nước
Oxy hòa tan là lượng oxy cần thiết có trong nước, đóng vai trò quan trọng cho sự hô hấp của các sinh vật. Mức độ oxy hòa tan chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, trong đó các yếu tố chính bao gồm: nhiệt độ, độ mặn và áp suất. Hãy cùng Ngọc Gia Phát tìm hiểu về những yếu tố này.
Dưới đây là các yếu tố tác động đến oxy hòa tan trong nước:
Nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng, nồng độ oxy hòa tan sẽ giảm và ngược lại. Vào mùa hè, khi nhiệt độ nước cao, quá trình phân hủy các chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ hơn, dẫn đến việc oxy hòa tan giảm. Do đó, vào mùa hè, tình trạng thiếu hụt oxy xảy ra nhanh chóng hơn so với mùa đông.
Độ mặn
Mức độ hòa tan của oxy giảm theo cấp số nhân khi nồng độ muối gia tăng. Điều này liên quan đến hàm lượng clorua trong nước; nồng độ clorua cao sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan và ngược lại.
Áp suất
Lượng oxy hòa tan sẽ tăng lên khi áp suất tăng và ngược lại.
Một số yếu tố khác:
- Oxy hòa tan được tạo ra trong quá trình quang hợp của các sinh vật thủy sinh.
- Oxy cũng bị sử dụng trong quá trình hô hấp của các sinh vật dưới nước.
- Độ thoáng khí trên bề mặt nước; nếu bề mặt thoáng đãng, lượng oxy hòa tan sẽ tăng lên và ngược lại.
- Mức độ hòa tan oxy còn phụ thuộc vào sự xáo trộn do dòng chảy và các yếu tố như gió tác động lên bề mặt nước.
Tóm lại, mức độ oxy hòa tan trong nước có vai trò quyết định đối với sự sống và phát triển của tất cả các loài sinh vật dưới nước. Do đó, việc theo dõi và quản lý các yếu tố ảnh hưởng đến oxy hòa tan là rất cần thiết để duy trì môi trường sống ổn định cho các sinh vật này.
