Thạc Sĩ Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng, thử nghiệm bộ chỉ thị sinh học phục vụ quan tr

- 1 -
MỞ ĐẦU
Việt Nam có hệ thống sông ngòi dày đặc đem lại nguồn lợi lớn về kinh tế. Con
người đã biết tận dụng sự khác biệt giữa các dòng sông phục vụ lợi ích của họ, nhưng
có khi gây những tác hại nguy hiểm cho các thủy vực như làm thay đổi hình thái, tính
chất lý hóa, dẫn đến biến đổi hệ sinh thái thủy vực. Điều này không chỉ ảnh hưởng môi
trường chung mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến con người. Xem xét khái quát về hệ sinh
thái các thủy vực ở Việt Nam để thấy được sự đa dạng sinh vật phần nhiều do điều
kiện địa lý tự nhiên thủy vực quyết định. Phần lớn các thủy vực Việt Nam hiện nay
đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng về chất lượng, từ những hiểu biết khái quát chúng ta
có thể đề ra mục tiêu, phương pháp hạn chế và khắc phục môi trường nước.
I. THỦY VỰC NƯỚC CHẢY
I.1. Khái niệm chung về thủy vực nước chảy
Quá trình bào mòn của dòng nước do nước mưa hoặc tuyết tan khi chảy từ nơi
cao xuống nơi thấp đã hình thành nên các sông, suối. Sông và suối là thuật ngữ chung
chỉ kiểu thủy vực nước chảy ở lục địa. Dòng chảy được đặc trưng bởi sự vận động một
chiều liên tục của nước. Sự tạo thành của dòng chảy chủ yếu do lực trọng trường, cũng
có trường hợp do hoạt động địa chấn tạo thành các khe, kẽ nứt rồi nước chảy dựa vào
đó, có khi khi dòng chảy hình thành do con người.
I.1.1. Suối
Suối là loại hình thuỷ vực nước chảy phổ biến ở vùng núi. Suối có thể coi là sông
cấp 1, một số suối lớn là sông cấp 2. Suối có đặc trưng lòng hẹp và nông, mực nước thấp
và có nền đáy đá, đá tảng hoặc sỏi cuội. Dọc theo dòng suối chính thường có các nhánh
phụ đổ vào. Nước suối chảy với tốc độ lớn, nhưng giảm dần từ đầu nguồn tới cuối nguồn.
Phần khởi nguyên của các con sông vùng núi (phần đầu của đầu nguồn sông) đều có dạng
những dòng suối. Đặc tính quan trọng nhất của suối là mực nước biến đổi thất thường. Do
dòng suối chảy xiết, bờ thấp và không vững chắc nên dòng chảy của suối thường luôn
thay đổi nhất là ở phần đầu nguồn, do tác động của mưa lũ. Mực nước ở suối biến đổi rất
đột ngột, mùa mưa lũ nước dâng cao rất nhanh, chảy mạnh, có khi cuốn trôi cả nền đáy.
Sau một vài ngày mức nước lại hạ thấp, nước trong lại và chảy với tốc độ bình thường.
Các suối ở vùng thấp hơn thì nền đáy có cả bùn, cát. Nhìn chung, môi trường
nước sông-suối biến động rất lớn theo mùa, theo sự biến đổi của thời tiết, của cường độ
bức xạ mặt trời. Dòng chảy làm gia tăng mối tương tác giữa mặt nước với không khí cho
nên nước thường bão hòa ôxy hòa tan. Sự tương tác giữa nước với đất làm gia tăng sự
xói mòn, độ đục và chất dinh dưỡng. Nhiều khu vực suối đầu nguồn bị bóng cây che lấp
ngăn cản bức xạ nhiệt của mặt trời. Nhiệt độ nước của suối thường thấp hơn so với các - 2 -
thủy vực khác. Trên cơ sở các yếu tố địa hình và chế độ dòng chảy, suối có hai kiểu nơi
cư trú cơ bản: ghềnh và vũng suối.
Tại các khu vực có ghềnh, mực nước nông, nước chảy xiết qua bãi đá, sỏi. Do
nước chảy mạnh, không khí luôn được xâm nhập vào nước nên hàm lượng ôxy luôn ở
mức cao. Thực vật ở ghềnh chủ yếu là các nhóm tảo bám bề mặt đá, sỏi. Có thể là
dạng sợi và phát triển thành thảm hoặc có thể là nhóm tảo silic sống bám trên tảo khác
hoặc trên đá, sỏi.
Tại 1 số vị trí của suối có các vũng nông, nước tù hoặc quẩn gọi là vũng suối.
Tốc độ dòng nước chậm hơn, cát, bùn từ vùng thượng lưu được lắng đọng, nên nền đáy
thường mềm, là cát hoặc bùn. Mặc dù có sự phân biệt nhưng 2 kiểu nơi cư trú này
thường có quan hệ mật thiết với nhau.
Có thể phân biệt ba kiểu suối:
ã Suối tạm thời (ephemeral stream) chỉ tồn tại trong một thời gian rất
ngắn, thường vào mùa mưa, thậm chí bị cạn ngay sau mưa.
ã Suối gián đoạn (intermittent stream) có dòng nước tại các thời điểm khác
nhau trong năm hoặc theo mùa khi có nguồn nước mưa hoặc từ các nguồn khác
cấp cho.
ã Suối liên tục (perennial stream) có dòng chảy liên tục.
I.1.2. Sông
Sông là một dải lãnh thổ trên đó có dòng nước chảy tương đối lớn và tương đối
ổn định, là thuỷ vực nước chảy tiêu biểu với đặc điểm: khối nước luôn chảy theo một
chiều nhất định, từ thượng lưu đến hạ lưu do lòng sông có sự chênh lệch về độ cao so
với mực nước biển. Theo chiều dòng chảy, sông có thể chia ra 3 phần với đặc tính
khác nhau: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu. Ranh giới cũng như độ dài 3 đoạn này rất
khó phân biệt. Phần thượng lưu thường là tập hợp của nhiều suối nhỏ, chảy trên nền đá
gốc, lòng sông nông, mấp mô, độ dốc lớn. Lượng nước ở đây rất biến động, dòng chảy
nhanh nhất là khi có mưa, có khả năng cuốn theo những khối đá lớn. Về mặt địa lý,
phần thượng lưu thường nằm ở vùng núi cao, dựa vào các khe, hẻm núi tự nhiên, còn
vùng trung và hạ lưu do tự bản thân dòng chảy đào xới. Phần trung lưu có tốc độ dòng
đã giảm nhiều nhưng vẫn đủ để cuốn theo cát sỏi. Lòng sông được mở rộng, độ dốc
kém đi, tuy vẫn còn lớn, đáy sông đã có chất lắng đọng thô, những viên cuội tròn, có
nơi nước vẫn chảy trên đá gốc, đây là nơi tụ họp của các phụ lưu lớn. Phần hạ lưu: tốc
độ dòng chảy chậm dần ra đến biển, lượng nước chảy nhiều, độ dốc nhỏ, lòng sông mở
rộng, dòng chảy uốn khúc nhiều có tính bồi đắp và lắng đọng, đáy sông được phủ bởi
trầm tích hạt nhỏ. Khi chảy trong vùng châu thổ, sông phân nước ra các chi lưu để cuối - 3 -
cùng ra đến biển. Không phải mọi con sông đều gồm 3 phần như trên, điều này còn
phụ thuộc vào cấu tạo địa hình, địa chất của vùng lưu vực sông, cũng như giai đoạn
phát triển sông (sông sơ khai hay sông đã phát triển).
Dòng chảy của một đoạn sông khi nước đầy, giữa hai bờ sông được gọi là dòng
chảy nền. Khi nước cạn, dòng chảy của sông thu vào dòng chảy gốc, cách xa hai bờ
sông. Bãi đất cạn hở ra trong mùa nước cạn nằm giữa bờ sông và dòng chảy gốc gọi là
bãi sông, có thể phân thành nhiều tầng. Sông là hợp lưu của nhiều dòng suối, có kích
thước rộng hơn và thường có độ đục cao hơn ngăn cản sự truyền ánh sáng. Nhiệt độ
nước sông thường cao hơn suối, độ sâu lớn hơn, nền đáy thường là cát, cát-bùn ở vùng
thượng và trung lưu hoặc bùn cát ở vùng đồng bằng. Do độ rộng lớn, dòng chảy trung
bình cũng như lượng nước chảy của sông lớn hơn so với suối mặc dù độ dốc của sông
có thể không bằng suối.
Vùng cửa sông là vùng tiếp giáp với biển nên có chế dộ thủy lý, thủy hóa đặc
biệt, tốc độ dòng chảy giữa sông cao hơn ở 2 bên bờ. Vật chất ở đáy và 2 bên bờ được
di chuyển theo dòng nước đến các nơi khác, nên sông biến đổi theo chiều ngang và
chiều thẳng đứng.
Theo điều kiện hình thành và chế độ thủy văn, sông được phân biệt sông miền
núi, sông miền bằng (Nguyễn Văn Bách, 1998).
ã Sông miền núi có dòng chảy lớn, tốc độ dòng chảy có thể đạt 5-8 m/s, vật liệu
đáy chiếm 20-30% vật liệu lơ lửng, hàm lượng vật chất hòa tan chỉ chiếm 20-30% số
lượng vật liệu lơ lửng.
ã Sông miền đồng bằng có tốc độ dòng chảy nhỏ hơn, không vượt quá 1,5 m/s,
vật liệu đáy không quá 10% lượng vật liệu lơ lửng và lượng vật chất hữu cơ hòa tan
cao hơn khoảng 70% lượng vật liệu lơ lửng.
Lưu vực sông là phần mặt đất mà nước trên đó sẽ chảy ra sông (kể cả nước mặt
và nước ngầm).
I.1.3. Hệ thống sông
Một tập hợp những sông suối gồm một sông chính và các phụ lưu phân lưu lớn
nhỏ có liên quan chặt chẽ với nhau về dòng chảy và lưu vực tập trung nước được gọi
là hệ thống sông.
Phân loại: Hệ thống sông hình nan quạt; Hệ thống sông hình lông chim; Hệ
thống sông hình cành cây; Hệ thống sông hình song song. Một hệ thống sông lớn
thường có hình dạng hỗn hợp.
Phân cấp hệ thống sông: - 4 -
ã Sông chính: là dòng sông có kích thước dài nhất và có lượng nước chảy trong
sông là lớn nhất
ã Sông phụ: Nhập lưu: là dòng sông phụ cung cấp nước cho hệ thống; Phân lưu:
là dòng sông phụ lấy nước của hệ thống
I.2. Các đặc tính cơ bản của thuỷ vực nước chảy
Dòng chảy là một hệ thống “mở”, thuỷ vực nước chảy liên tục được nhận nước và
các chất dinh dưỡng mới do quá trình xói mòn và rửa trôi, đồng thời đưa chúng từ nơi này
sang nơi khác. Các chất dinh dưỡng chỉ tồn tại 1 thời gian, tạm thời ở nơi nào đó, hoặc
trong cơ thể sinh vật, cuối cùng chúng đều theo dòng nước về cuối dòng, và không thể
trực tiếp quay trở lại.
I.2.1. Sự phân bố nước theo không gian
Bảng 1. Phân bố nước theo thuỷ vực và chu kỳ đổi mới của nó
Thuỷ vực Dung tích
10 3 Km 3
% tổng dung
tích
% tổng lượng
nước ngọt
Chu kì đổi mới
(năm)
Đại dương
Băng tuyết
Lục địa
Dưới đất
Hồ
Ẩm đất
Khí quyển
Sông
Sinh quyển
Kho nước
Đất tưới
Nước ngọt
1.350.000
27.500
8.477,8
8.200
100
70
13
1,7
1,1
5
2
32,014
97,41
1,98
0,61
0,59
0,007
0,005
0,001
0,0001
0,0001
0,0004
0,0002
2,31
0

85,9
13,5
0,313
0,219
0,04
0,005
0,003
0,016
0,006

3.000
8000-15000

30->5000

10

< 1

2 tuần

Nước phân bố không đồng đều theo không gian. Sông ngòi chứa được 1.700km 3
nước, chiếm 0,0001% tổng lượng và 0,005% lượng nước ngọt của Trái Đất. Phần lớn
lượng nước ngọt của Trái Đất phân bố ở những nơi không thuận lợi cho khai thác, như
trong băng tuyết vĩnh cửu ở hai cực, trên đỉnh núi cao hoặc nằm rất sâu dưới lòng đất.
I.2.2. Sự biến động nước theo thời gian
Tính chu kỳ
Chu kỳ mùa: Theo quy luật chế độ nước trong các thuỷ vực tăng cao trong một số
tháng liên tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại (mùa kiệt) một cách có - 5 -
quy luật rõ ràng. Cách phân mùa dòng chảy sông ngòi đơn giản nhất là theo chỉ tiêu vượt
trung bình: Mùa lũ là thời kỳ không dưới hai tháng liên tiếp có lưu lượng trung bình tháng
bằng hoặc vượt lưu lượng trung bình năm, với xác suất vượt trung bình không dưới 50%.
Chu kỳ mùa của dòng chảy sông dao động tương đối đồng pha với chu kỳ mưa.
Chu kỳ nhiều năm: Là sự dao động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu
kỳ có một số năm ít nước liên tiếp (pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp
(pha nhiều nước), giữa chúng có thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước
trung bình. Tính chu kỳ của tài nguyên nước là hệ quả của việc một số yếu tố hình
thành chúng biến động có tính chu kỳ. Chu kỳ mùa có nguyên nhân từ những quá trình
của tự thân Trái Đất, còn chu kỳ nhiều năm hiện được coi như có nguyên nhân từ các
quá trình diễn ra trong vũ trụ, trong đó người ta đặc biệt nhấn mạnh tới chu kỳ 11 năm
hoạt động của Mặt Trời.
Tính ngẫu nhiên
Dòng chảy là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Khi các yếu tố
ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ
rệt. Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy ra theo chu kỳ, nhưng các đặc
trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm xuất hiện ., lại có tính ngẫu nhiên
và tuân theo một số quy luật ngẫu nhiên nhất định.
I.2.3. Khả năng tự tái tạo của các lưu vực
Nước có thể tự tái tạo về lượng, chất và năng lượng. Khả năng tái tạo của nước
phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:
ã Chất và lượng nguồn cấp nước.
ã Khả năng tự làm sạch của thuỷ vực, phụ thuộc đặc điểm hình thái lòng
chứa, các quá trình động lực và lý hoá sinh học diễn ra trong thuỷ vực.
ã Đặc điểm quá trình tiêu hao lượng và chất nước.
Khả năng tự tái tạo của nước hạn chế và cần những điều kiện nhất định. Một
thuỷ vực khi đã bị khai thác quá khả năng tự phục hồi sẽ suy thoái, cạn kiệt, không còn
khả năng cho khai thác.
Khả năng tái tạo lượng và năng lượng nước
Khả năng tự tái tạo về lượng và năng lượng của nước là khả năng tự bảo toàn
giá trị và phục hồi phần bị tiêu hao, được thực hiện nhờ tuần hoàn nước. Miền cấp
nước càng rộng và quá trình cấp nước càng mạnh mẽ, khả năng tái tạo này càng lớn.
Nước sông có khả năng tự phục hồi về lượng và năng lượng cao nhất.
Khả năng tự tái tạo chất nước - 6 -
Khả năng tự tái tạo về chất của nước là khả năng tự làm sạch thông qua các quá
trình cơ lý, hoá, sinh khác nhau sau:
ã Chuyển dịch: Nước chảy xuôi dòng, mang vật chất ô nhiễm đi xa khỏi vùng tiếp
nhận, hoặc ra khỏi thuỷ vực nhận chất ô nhiễm, đến những môi trường mới.
ã Pha loãng: Được thực hiện khi nồng độ chất ô nhiễm của nước trong thuỷ vực
thấp hơn nhiều so với nguồn ô nhiễm, hoặc khi thuỷ vực ô nhiễm nhận được lượng nước
mới chất lượng sạch hơn. Tỷ lệ giữa tổng lượng chất ô nhiễm với lượng nước sạch dùng
để pha loãng càng nhỏ, khả năng pha loãng càng cao. Xáo trộn càng mạnh, pha loãng
càng dễ thực hiện và xảy ra trên diện rộng. Pha loãng không trực tiếp làm giảm lượng
chất ô nhiễm có trong khối nước, nhưng nó làm giảm nồng độ chất ô nhiễm, tạo điều kiện
thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch khác, đồng thời tạo cảm quan môi trường tốt hơn,
cải thiện các đặc trưng lý học của nước.
ã Lắng đọng: Là quá trình vật chất không tan chuyển trạng thái từ lơ lửng trong
khối nước sang tích luỹ trong vùng đáy, góp phần loại vật chất ra khỏi khối nước, làm
giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình hóa
sinh tự làm sạch nước. Tuy nhiên nó không loại được chất ô nhiễm ra khỏi thuỷ vực,
mà lại đưa chúng vào một môi trường mới ít ôxy, kém thuận lợi hơn cho phân huỷ hoá
sinh tự làm sạch, tạo ra tích luỹ ô nhiễm trong trầm tích đáy, sinh ra trầm tích bùn đen,
có mùi thối và chứa rất nhiều chất độc hại. Đây cũng là môi trường sinh sống của hệ
sinh vật đáy, nên nguy cơ tích luỹ chất ô nhiễm theo dây chuyền sinh học sẽ rất cao.
Ngoài ra, trạng thái lắng đọng của một loại vật chất nào đó chỉ là tương đối, khi điều
kiện thuỷ lực trong khối nước thay đổi, nó lại có thể bị cuốn trở lại trạng thái lơ lửng.
Trong tự nhiên, quá trình pha loãng, chuyển dịch diễn ra thuận lợi nhất trong sông
chảy xiết, còn lắng đọng diễn ra thuận lợi hơn trong các hồ.
ã Khả năng tự làm sạch hoá học của nước: Làm sạch hoá học được thực hiện nhờ
phản ứng hoá học biến đổi một số chất thành những chất mới ít gây hại hơn, như ít độc
hơn, có thể kết tủa, bay hơi . Tốc độ phản ứng phụ thuộc phức tạp vào điều kiện môi
trường, nồng độ chất tham gia phản ứng, sự có mặt của các chất khác có chức năng
xúc tác . mà trong nhiều trường hợp chúng ta không biết rõ ràng.
ã Khả năng tự làm sạch hoá sinh của nước: Làm sạch hoá sinh được thực hiện nhờ
các phản ứng phân huỷ chất hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí. Quá trình diễn ra thuận lợi
khi: Điều kiện sống của vi sinh vật phân huỷ hiếu khí được đảm bảo, không có chất độc
hại; Nồng độ chất ô nhiễm không quá cao; Ôxy hoà tan được cung cấp liên tục, đầy đủ.
Nguồn cấp ôxy chủ yếu cho nước là từ khí quyển qua mặt nước và quang hợp của thuỷ
thực vật trong tầng nước mặt vào ban ngày. Ôxy hoà tan chỉ xuống sâu được nếu khối
nước xáo trộn tốt. Trong nước chảy mạnh, ôxy từ khí quyển được bổ sung nhanh vào - 7 -
nước và xáo trộn đồng đều hơn trong toàn khối. Tuy nhiên nước chảy mạnh không thuận
lợi cho duy trì các thực vật quang hợp cũng như vi sinh vật làm sạch nước, nên quá trình
tự làm sạch ở đây chủ yếu là bằng pha loãng, chuyển dịch và phân huỷ hoá học. Thuỷ
vực nước tĩnh tự làm sạch chủ yếu bằng phân huỷ hoá sinh ở tầng trên và lắng đọng.
ã Lọc sinh học: thực hiện được theo các cơ chế sau
Lọc trực tiếp bởi động vật thân mềm: Mytilus cỡ 5 - 6 cm lọc được 3,5l/ngày,
trai dài 5 - 6 cm lọc 12l/ngày, ấu trùng Chironomus Plumosus với mật độ 90.000
con/m 2 sử dụng 250g chất hữu cơ ngày, trong đó đồng hoá 100g, còn lại bị vô cơ hoá.
Tích tụ chất bẩn và chất độc (Coban, Cadimi ). bằng cách hấp thụ và tích luỹ
chúng trong sinh khối động thực vật.
Phá huỷ hoặc vô hiệu hoá chất độc. Trong một số trường hợp chất độc trở thành
thức ăn, nguồn cấp O 2 cho một số loài Người ta đã tìm ra hàng trăm loài vi khuẩn,
nấm có khả năng phân huỷ dầu mỏ, giúp loại trừ 10 - 90% tổng lượng dầu và các sản
phẩm của dầu có trong nước. Thực tế tại nhiều vùng nước biển bị ô nhiễm dầu không
được xử lý bằng các phương pháp hoá học, hệ sinh thái đã tự làm sạch khá tốt nhờ cơ
chế này.
Lọc sinh học là một quá trình làm sạch tự nhiên có vai trò to lớn. Tuy nhiên,
sinh khối của các “vật liệu lọc” này chứa độc chất, nên cần phải được kiểm soát đặc
biệt, như thu gom chuyển ra khỏi lưu vực hoặc xử lý làm sạch ., đồng thời nghiêm
cấm đưa vào dây chuyền thức ăn dưới mọi hình thức.
I.3. Tính chất lý, hóa của nước sông
I.3.1. Thành phần hóa học của nước sông
Sông là loại hình thủy vực nước chảy tiêu biểu nên hàm lượng oxy hòa tan
trong nước sông thường cao, ở những đoạn chảy siết, hàm lượng oxy hòa tan có thể
lên đến bão hòa.
pH tương đối ổn định, dao động trong khoảng 6-8. Nhìn chung hàm lượng các
muối dinh dưỡng và vật chất hữu cơ trong nước sông thường nghèo nàn. Hàm lượng
TAN (tổng đạm amôn) ít khi vượt quá 0,1 ppm.
Hàm lượng NO 2
- ít khi vượt quá 0,02 ppm có khi chỉ có lượng vết. Vì hàm
lượng oxy cao nên dạng đạm này dễ dàng bị oxy hóa thành dạng đạm nitrate (NO 3
- ).
Hàm lượng NO 3
- thường gặp trong khoảng 0,1-0,5ppm. Hàm lượng dạng này
trong nước sông thường thay đổi theo mùa: mùa hạ thực vật phù du phát triển mạnh -
quá trình quang hợp của chúng hấp thu nhiều NO 3
- làm hàm lượng muối này trong
thủy vực giảm xuống đáng kể có khi bằng 0; vào mùa thu hàm lượng muối này tăng
lên hẳn và đạt cực đại ở mùa đông và sang mùa xuân bắt đầu giảm xuống. - 8 -
Hàm lượng PO 4
3- dao động trong khoảng 0,03-0,1 ppm và cũng dao động theo
mùa, vào mùa nước lũ hàm lượng PO 4
3- thường cao do nước mưa mang vào thủy vực.
Hàm lượng SiO 3
2- dao động trong khoảng 2-10 mg/l.
Hàm lượng muối sắt hòa tan trong nước sông thường rất thấp vì hàm lượng oxy
hòa tan cao, các muối hòa tan của sắt dễ dàng bị oxy hóa thành dạng keo Fe(OH) 3
không hòa tan. Tuy nhiên, hàm lượng sắt tổng sẽ cao đối với những vùng chịu ảnh
hưởng của đất phèn COD của nước sông thường rất thấp chỉ dao động trong khoảng
2-5mg/L.
Lượng oxy hòa tan trong nước lớn, CO 2 tự do ít, vật chất hữu cơ trong nước
song thấp, độ pH thuộc loại trung bình, dao động từ 6.9 - 7.2.
Nhìn chung, thành phần hóa học của nước giữa các khúc trong một dòng sông
thì không hoàn toàn giống nhau, nó phụ thuộc vào vị trí địa lý của từng khúc sông và
nguồn bổ sung.
I.3.2. Tính chất vật lý của môi trường nước
I.3.2.1. Phân phối năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời khi truyền qua khí quyển đến mặt đất thì năng lượng giảm
dần do sự hấp thụ của khí quyển và vật chất trên bề mặt quả đất. Năng lượng mặt trời
được truyền ở hai dạng sóng ánh sáng, ánh sáng khả kiến và bất khả kiến.
I.3.2.2. Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nước
Đối với ngày có thời tiết nắng, cường độ bức xạ mặt trời thường gia tăng từ 0
trước lúc bình minh và đạt cực đại vào lúc giữa trưa. Quá trình quang hợp của thực vật
thủy sinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức
xạ mặt trời giảm. Khi chiếu tới mặt nước, ánh sáng không hoàn toàn xâm nhập vào cột
nước mà một phần bị phản xạ lại không khí. Khả năng xâm nhập của ánh sáng vào
môi trường nước phụ thuộc vào tính phẳng lặng của mặt nước và góc tới của tia sáng so
với mặt nước. Những tia sáng chiếu gần thẳng góc với mặt nước sẽ xâm nhập vào nước
nhiều nhất. Cường độ ánh sáng sẽ giảm khi xuyên qua cột nước vì bị phân tán và hấp
thu bởi cột nước. Đối với nước tinh khiết, chỉ 53% cường độ ánh sáng biến đổi thành
nhiệt và triệt tiêu khi xuyên qua một mét nước đầu tiên của cột nước. Các tia sáng có
bước sóng dài (đỏ, cam) và ngắn (hồng ngoại, tím) thì bị triệt tiêu nhanh hơn các tia
sáng có bước sóng trung bình (lục, lam và vàng). Nước tự nhiên có nhiều tạp chất ngăn
cản quá trình xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước.
Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh không thể thực hiện được khi cường
độ ánh sáng thấp hơn 1%. Tầng nước nhận được hơn 1% cường độ ánh sáng được gọi
là tầng ánh sáng hay tầng quang hợp (photic layer). Nước trong ao nuôi tôm, cá thường - 9 -
đục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. Theo
Boyd (1990) thì tầng ánh sáng thường gấp đôi độ trong của nước đo bằng đĩa Secchi.
I.3.2.3. Độ đục, độ trong
Độ đục là khả năng cản những tia nắng mặt trời và độ trong của nước là khả
năng ánh sáng mặt trời xuyên qua nước. Hai tính chất này của nước tỉ lệ nghịch với
nhau và phụ thuộc vào lượng keo khoáng, vật chất hữu cơ lơ lững, sự phát triển của
các vi tảo, sóng gió thủy triều và lượng nước mưa đổ vào thủy vực. Ở những thủy vực
khác nhau nguyên nhân gây ra độ vẫn đục khác nhau.
Ở sông, độ đục của nước là do sự có mặt của các chất không hòa tan như phù sa
(kích thước khoảng 2-50µm), các chất keo (kích thước nhỏ hơn 2µm) có nguồn gốc vô
cơ và hữu cơ. Do đó độ vẫn đục thay đổi theo mùa rõ rệt. Mùa mưa, nước mưa chảy
vào sông cuốn theo các tạp chất trên mặt đất nên độ đục của nước sông cao (thường
thấy sau trận mưa lớn) và độ đục giảm dần theo mùa khô.
Ở ao, ngoài các nguyên nhân trên, độ đục còn do vật chất hữu cơ từ phân bón,
thức ăn sự phát triển của tảo gây ra.
Độ đục và độ trong của nước có ảnh hưởng đến cường độ chiếu sáng của mặt
trời vào thủy vực nên có ảnh hưởng đến cường độ quang hợp của thực vật phù du. Khi
độ trong thấp (độ đục cao), lượng ánh sáng xâm nhập vào thủy vực ít - cường độ
quang hợp của thực vật phù du giảm. Ngược lại, nếu độ trong quá cao, nước nghèo
dinh dưỡng, sinh vật phù du phát triển kém, hạn chế thành phần thức ăn tự nhiên của
cá, năng suất cá nuôi giảm. Độ trong thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 20-30 cm, đối
với các ao nuôi tôm là 30-45 cm. Độ trong được đo bằng đĩa Secchi có đường kính
bằng 20 cm, độ đục được đo bằng độ hấp thụ ánh sáng hoặc hàm lượng tổng chất rắn
lơ lửng.
Nguồn gốc độ đục
- Bên ngoài: nguồn nước, nước rửa trôi, bụi phóng xạ từ không khí.
- Bên trong: chất lơ lửng nền đáy - tạo ra do chuyển động của dòng nước và cá; thức
ăn thừa, chất thải của tôm cá nuôi.
Ảnh hưởng của độ đục
- Giảm sự xâm nhập của ánh sáng, làm giảm sự phát triển của thực vật nổi và thực vật
bậc cao.
- Ít tác động trực tiếp lên cá, nhưng nếu độ đục quá mức có thể gây ảnh hưởng đến
chức năng của mang
- Gây ra sự lắng tụ phù sa trên nền đáy bao phủ trứng cá
- Hấp thụ và nhả chất dinh dưỡng I.3.2.4. Mùi
Nước thiên nhiên trong các thủy vực thường có mùi do có sự hiện diện của các
vi khuẩn, các hợp chất vô cơ, hữu cơ hòa tan hay không hòa tan gây ra. Các hợp chất
hữu cơ đang bị phân hủy sẽ hình thành các hợp chất có mùi rất khó chịu: