Đang tải... (xem toàn văn)
Đăc tính hóa học
c tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan hoặc rắn hoặc lỏng. Chính sự phân bố của các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hay nước mặn; giàu dinh dưỡng hay nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng hay nhẹ . Chúng ta có gặp trong nước thiên nhiên hầu hết các nguyên tố có trong vỏ trái đất và trong khí quyển, song chỉ có một số nguyên tố có số lượng đáng kể, nhiều nguyên tố này ta gọi là thành phần chính của nước thiên nhiên (nguyên tố đa lượng). Những nguyên tố là thành phần chính của nước thiên nhiên là: H, O, N, C, Na, Ca, Mg, I, Cl, S , K, Fe, Mn, Br, Si, P. Ngoài ra, còn có nhiều nguyên tố khác với số lượng ít hơn (nguyên tố vi lượng): Al, Zn, Cu, Mo, Co, B, F, . Nước tự nhiên là dung môi tốt để tan hầu hết các acid, baz và muối vô cơ. - Các hợp chất hữu cơ hòa tan như: đườ ng, acid béo, amino acid, acid humic, tanin, vitamine, peptid, protein, urea, sắc tố thực vật và và i hợp chất sinh hóa khác . - Các chất vẩn hữu cơ như: keo hay các sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ, động thực vật phù du, vi sinh vật . - Các chất vẩn vô cơ như: keo sét hay các loại hạt sét thô. Ta nhận thấy rằng tổng nồ Độ mặn được định nghĩa là tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước. Do vậy độ mặn có thể được xác định qua độ dẫn điện. Độ dẫn điện (EC) được đo bằng qua đơn vị micro Siemen/cm (S/cm). Đặc tính hóa học của m ôi t r ườ ng nướ c 25 Bảng 3-1. Thành phần các phần tử hòa tan trong nước biển và nước sông trên thế giớ i Nước biển Nước sông Phần tử Nồng độ (mg/L) Xếp hạng Nồng độ (mg/L) Xếp hạng Yếu tố đa l ượng Chloride (Cl - ) 19.340 1 8 5 Sodium (Na + ) 10.770 2 6 6 Sulfate (SO 4 2- ) 2.712 3 11 4 Magne sium (Mg 2+ ) 1.294 4 4 7 Calcium (Ca 2+ ) 412 5 15 2 Potassium (K + ) 399 6 2 8 Bicarbonate (HCO 3 - ) 140 7 58 1 Bromide (Br - ) 65 8 - - Strontiu m (Sr + ) 9 9 - - Yếu tố v i l ượng mg/L Boron (B) 4,500 1 10 15 Silicon (Si) (5.000) 2 13.100 3 Fluoride (F) 1.400 3 100 12 Nitrogen (N) (250) 4 230 11 Phosphorus (P) (35) 5 20 13 Molybdenum (Mo) 11 6 1 18 Zinc (Zn) 5 7 20 14 Iron (Fe) 3 8 670 9 Cooper (Cu) 3 9 7 17 Manganese (Mn) 2 10 7 16 Nickle (Ni) 2 11 0,3 19 Quản lý chất l ượng nước nuôi trồng thủy sản 26 pH = lg[10 -7 ] = 7 Bảng 3-2. Hằng số ion hóa của nước, K w theo Garrels và Christ (1965) Nhiệt độ K w Nhiệt độ K w 0 0,1139 x 10 -14 5 0,1846 x 10 -14 10 0,2920 x 10 -14 15 0,4505 x 10 -14 20 0,6809 x 10 -14 25 1,008 x 10 -14 30 1,496 x 10 -14 35 2,089 x 10 -14 40 2,919 x 10 -14 Mặc dù pH bằng 7 thường là điểm trung tính (điểm mà nồng độ [H + ] bằng nồng độ [OH - ], nhưng không hoàn toàn đúng ngoại trừ trường hợp nhiệt độ là 25 o C, khi đó K w =10 -14 . Thí dụ, ở nhiệt độ 35 o C thì điểm trung tính là: [H + ] 2 = 2, 1 x 10 -14 =10 -13,68 [H+] = 10 -6,84 pH = 6,84 Thang đo pH thường là 0-14, nhưng giá trị pH có thể cao hơn 14 hoặc nhỏ hơn 0. Dung dịch chứa nồng độ [H + ] lớn hơn 1 mole/L thì pH nhỏ hơn 0 hoặc dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 10 -14 mole/L thì giá trị pH lớn hơn 14. Thí dụ, dung dịch chứa nồng độ [H + ]=10 thì pH = -lg[10] = -1; hay [H + ] = 10 -16 thì pH = -lg[10 -16 ] = 16. Ion H + có trong môi trường nước chủ yếu là sản phẩm của quá trình thủy phân các ion Fe 3+ và A l 3+ trao đổi trong keo đất, quá trình oxy hóa các hợp chất của sắt và lưu huỳnh (quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng - FeS 2 ). Quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng thường làm pH giảm thấp (dưới 4,5). 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 4H + + 2SO 4 2- 2FeSO 4 + 1/2O 2 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O FeS 2 + 7Fe 2 (SO 4 ) 3 + 8H 2 O = 15FeSO 4 + 18H + + 8SO 4 2- Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O = 2Fe(OH) 2 + 6H + + 3SO 4 2 pH của nước còn bị giảm do quá trình phân hủy hữu cơ, hô hấp của thủy sinh vật, hai quá trình này giải phóng ra nhiều CO 2 , CO 2 phản ứng với nước trạo ra H + và bicarbonate làm giảm pH của nước. Các phương trình phản ứng như sau: C 6 H 12 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O + Q CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 H 2 CO 3 = H + + HCO 3 - Đặc tính hóa học của m ôi t r ườ ng nướ c 27 Ngược lạ i, quá trình quang hợp của thực vật hấp thu CO 2 làm pH tăng dần, khi CO 2 tự do hòa tan trong nước bị hấp thụ hoàn toàn thì pH tăng lên 8,34. Do thực vật quang hợp hấp thụ CO 2 nhanh hơn lượng CO 2 tạo ra từ quá trình hô hấp của thủy sinh vật nên thực vật phải lấy CO 2 từ sự chuyển hóa HCO 3 - và s inh ra nhiều carbonate làm tăng pH của nước lên trên 8,34. 2HCO 3 - → CO 2 + CO 3 2- + H 2 O Do quá trình quang hợp diễn ra theo chu kỳ ngày đêm nên dẫn đến sự biến động pH theo ngày đêm. Ban ngày có ánh sáng, thực vật quang hợp làm pH của nước tăng dần, pH đạt đến mức cao nhất vào lúc 14:00-16:00 giờ vì lúc này cường độ ánh sáng cao nhất. Ban đêm chỉ có quá trình hô hấp xảy ra làm tăng hàm lượng CO 2 làm pH giảm, pH giảm đến mức thấp nhất vào lúc binh minh (6:00 giờ). Biên độ biến động pH theo ngày đêm phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của môi trường nườc vì dinh dưỡng quyết định đến mật độ của thực vậ[...]... nitrate hóa, các hợp chất trung gian trong quá trình chuyển hóa thường là những dạng độc nên không có lợi cho thủy sinh vật Khi hàm lượng nitrite trong nước cao, nitrite sẽ kết hợp với hemoglobin tạo thành methemoglobin: Hb + NO2- = Met-Hb Trong phản ứng này, Fe của hemoglobin bị oxy hóa từ Fe2+ thành Fe3+, kết quả hemoglobin không thể kết hợp với oxy Với lý do này, tính độc của nitrite là làm giảm hoạt tính. .. hướng làm giảm tính độc c của nitrite (Crawford & Allen, 1977; Perron & Meade, 1977; Russo et al., 1981 Trích 46 Đặc tính hóa học của môi trường nước dẫn bởi Boyd, 1990) Giá trị LC50-24 giờ và 96 giờ của nitrite đối với tôm sú và hậu ấu trùng là 204 và 45 mg/L (Chen &Chin, 1988) Nồng độ an toàn của nitrie đối với hậu ấu trùng tôm sú là 4,5 mg/L Tuy nhiên, nồng độ ammonia cao sẽ làm tăng tính độc của... 5,71 mg/L và 1,26 mg/L(Chin và Chen, 1987) Nồng độ NH3 được coi là 44 Đặc tính hóa học của môi trường nước an toàn cho ao nuôi là 0,13 mg/L Do đó, việc theo dõi hàm lượng NH3 trong ao nuôi thủy sản là rất cần thiết để nâng cao năng suất nuôi Ở hàm lượng dưới mức gây chết NH3 cũng có ảnh hưởng xấu đến thủy sinh vật: - Nó gia tăng tính mẫn cảm của động vật đối với những điều kiện không thuận lợi của môi... 91,1 và ở pH bằng 7 thì tỉ lệ này là 50,6% Tỉ lệ của H2S/Tổng sulfide còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì tỉ lệ này giảm Chúng ta có thể tính được hàm lượng H2S ở điều kiện nhiệt độ và pH xác định dự vào bảng số sau: a 40 Đặc tính hóa học của môi trường nước Bảng 3.5 Tỉ lệ phần trăm của H2S/Tổng sulfide theo pH và nhiệt độ Nhiệt độ nước (oC) pH 16 18 20 22 24 26 28 5,0 99,3 99,2 99,2... chết đi bị các vi sinh vật phân hủy giải phóng NH3, trả lại N cho thủy vự Đây chính là nguồn cung cấp dinh c dưỡng trự tiếp cho thự vật hay gián tiếp sau khi NH3 bị oxy hóa thành nitrate (xem c c chu trình N ở Chương 5) 42 Đặc tính hóa học của môi trường nước 7.1 Ammonia (NH3) và ammonium (NH4+) 7.1.1 Động thái của ammonia va ammonium c NH3 trong các thủy vự được cung cấp từ quá trình phân hủy bình thường... lượng [H2PO4-] đạt đến mức tối đa khi [H3PO4] = [HPO42-] ở mức tối thiểu, khi đó pH được tính như sau: [ H + ][ H 2 PO4− ] [ H + ][ HPO42− ] = K 1 x K 2 = 10 −2 ,13 x10 −7 , 21 x − [ H 3 PO4 ] [ H 2 PO4 ] Đơn giản biểu thức trên ta được [H+]2 = 10-2,13 x 10-7,21 = 10-934 ⇒ [H+] = 10-4,67, pH=4,67 48 Đặc tính hóa học của môi trường nước Hàm lượng [HPO42-] đạt đến mức tối đa khi [H2PO4-] = [PO43-] ở mức... trình vận chuyển glucid từ phiến lá vào các cơ quan khác Mặc dù kali không tham gia vào thành phần của các enzime nhưng nó có ảnh hưởng rất lớn đến sựhình thành và chuyển hóa các phân tử protein và tổng hợp các acid amine 52 Đặc tính hóa học của môi trường nước Khi thiếu K giai đoạn kết thúc quá trình sống tổng hợp protein chậm lại và sựphân giải các protein lại xúc tiến mạnh mẽ hơn Do đó, khi tăng dinh... Nitrate (NO3-) 7.2.1 Nitrite Trong các thủy vự nitrite được tạo thành từ quá trình oxy hóa ammonia và c ammonium nhờ hoạt động của nhóm vi khuẩn hóa tổng hợp Nitrosomonas theo phản ứng sau: NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + 2H+ + H2O + 76kcal Trong điều kiện không có oxy, nhiều loài vi sinh vật có thể sử dụng nitrate hoặc một dạng oxy hóa khác của nitrogen (thay vì oxy) như một chất nhận điện tử trong quá trình hô... trong điều kiện nhiệt độ cao và trong thủy vự có nhiều hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh H2S có mùi đặc trưng đó c là mùi trứng thối Quá trình phản sulfate hóa xảy ra theo phản ứng sau: SO42- + H+ → S2- + 4H2O Sản phảm của quá trình phản sulfate hóa sẽ chuyển hóa tạo thành HS- và H2S theo các phản ứng sau: H2S ⇔ H+ + HSHS- ⇔ H+ + S2Hằng số cân bằng của các phản ứng trên là: [ H + ][ HS − ] = K 1 = 10 −7 ,01... thủy vự nước tĩnh thự vật quang hợp tạo ra oxy lớn hơn gấp c c nhiều lần so với quá trình hô hấp của thủy sinh vật, do đó hàm lượng oxy hòa tan có thể vượt quá mức bão hòa trên 200% (Hình 3-6) 34 Đặc tính hóa học của môi trường nước Bảng 3-4 Độ hòa tan của oxy (mg/L) dưới tác dụng của nhiệt độ, độ mặn 0-40‰ (không khí ẩm, khí áp = 760 mm Hg) Theo Colt (1984) Trích dẫn bởi Boyd (1990) Nhiệt độ (°C) 0 1 . được đo bằng qua đơn vị micro Siemen/cm (S/cm). Đặc tính hóa học của m ôi t r ườ ng nướ c 25 Bảng 3-1. Thành phần các phần tử hòa. trong keo đất, quá trình oxy hóa các hợp chất của sắt và lưu huỳnh (quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng - FeS 2 ). Quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng thường