CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Chỉ tiêu chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản 1. Nuôi trồng thủy sản Nuôi trồng thủy sản là bất kỳ phương tiện gì của con người nhằm cải thiện tăng trưởng của một thủy sinh vật nào đó trong một diện tích mặt nước nhất định. Nuôi trồng thủy sản là một hay nhiều sự tác động của con người nhằm can thiệp vào chu kỳ sống tự nhiên của một loài thủy sinh vật.
Theo FAO (1988): Nuôi trồng thủy sản là nuôi các thủy sinh vật bao gồm cá, nhuyễn thể, giáp xác, và thủy thực vật. Nuôi thủy sản hàm ý một số hình thức can thiệp trong quá trình nuôi để thúc đẩy sản xuất chẳng hạn thả giống đều đặn, cho ăn, bảo vệ khỏi địch hại, v.v… Về mặt sở hữu cũng bao gồm cá thể và tập thể đối với các đối tượng nuôi. Hiện nay, nuôi trồng thuỷ sản được coi là ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Nuôi trồng thuỷ sản có vai trò quan trọng không chỉ đối với việc gia tăng sản lượng thuỷ sản, mang lại nguồn thu cho quốc gia, cải thiện đời sống mà còn giúp tái tạo và bảo vệ nguồn gen và môi trường sinh thái.
Trong lĩnh vực nuôi trồng thuỷ sản, việc ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến ngày càng phổ biến và công nghệ viễn thám và GIS cũng là một trong số đó. Nuôi trồng thuỷ sản mặn, lợ: là thuật ngữ bao hàm tất cả các hình thức nuôi động vật và trồng thực vật thuỷ sinh trong các môi trường nước lợ và nước mặn (như cửa biển, đại dương. Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản Chất lượng nước đối với người nuôi trồng thủy sản chính là chất lượng nước cho phép nhân giống thành công các sinh vật mong muốn. Mật độ nuôi thả trong nuôi trồng thủy sản thường lớn hơn gấp ngàn lần so với môi trường hoang dã.
Các yêu cầu về chất lượng nước sẽ được quyết định bởi giống sinh vật được nuôi trồng và các thành phần khác đan xen vào nhau. Đôi khi một thành phần có thể được xử lý một cách riêng biệt, nhưng do tính chất tương tác phức tạp giữa chúng, một hỗn 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hợp của các thành phần sẽ được đưa ra. Sự tăng trưởng cùng với tỷ lệ sống quyết định năng suất cuối cùng. [6] Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản bao gồm tất cả các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học.
Sự biến động của các yếu tố này đều ảnh hưởng đến năng suất nuôi. Có rất nhiều tham số để đánh giá chất lượng nước. Mỗi nhóm tham số lại có những phương pháp đo đạc, xác định khác nhau. Các thông số lý học - Nhiệt độ (biến động theo ngày và theo mùa) - Độ mặn (biến động theo thủy triều và theo mùa) - Hạt (chất rắn): thành phần (hữu cơ và vô cơ), kích thước, hàm lượng - Màu sắc - Ánh sáng: tổng năng lượng chiếu sáng hằng năm, cường độ năng lượng bức xạ, chất lượng ánh sáng, thời gian chiếu sáng (chu kỳ trong ngày).
Các thông số hoá học - pH và độ kiềm - Khí: tổng áp suất khí, oxy, nitơ, CO2, H2S - Chất dinh dưỡng: các hợp chất nitơ, các hợp chất photpho, kim loại vi lượng và sự hình thành - Các hợp chất hữu cơ: dễ phân hủy, không phân hủy - Các hợp chất độc: kim loại nặng, bioxit Các thông số sinh học - Vi khuẩn (chủng loại và mật độ) - Virút - Nấm - Khác Chất lượng môi trường nước tự nhiên chịu ảnh hưởng rất nhiều của các loại thủy sinh vật. Sự phong phú của phiêu sinh vật ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ sáng và độ đục, oxy hòa tan, chất dinh dưỡng vô cơ, pH và độ cứng của nước. Do đó, theo 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dõi sự phát triển của các loại thủy sinh vật như tảo có thể gián tiếp đánh giá được chất lượng môi trường nước. Tiêu chuẩn nước cho nuôi trồng thủy sản 1.
Chlorophyll-a (Chl-a) trong nuôi trồng thủy sản Thông thường, khi nhắc đến Chlorophyll chúng ta sẽ nghĩ ngay đến tảo. Tảo còn được gọi là tản thực vật thallophytes, là những thực vật thiếu rễ, thiếu là và 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thiếu cả thân, bù lại chúng có Chlorophyll đóng vai trò như sắc tố quang hợp sơ cấp. Chlorophyll-a (Chl-a) là sắc tố chính tham gia quá trình quang hợp của tảo và oxygen được phóng thích từ quá trình quang hợp này. Tất cả các thực vật phiêu sinh vật đều có chứa Chl-a.
Các phiêu sinh vật này có thể là thực vật phù du hoặc động vật phù du. Thực vật phù du là các loại thủy sinh vật cực nhỏ, ít hoặc không chịu được dòng chảy và sống trôi nổi lơ lửng trong nước sạch, nước lợ hoặc nước biển tùy từng loại. Các phiêu sinh vật có thể là đơn bào, là ký sinh vật, hoặc có thể là dạng nhiều sợi nhỏ. Hàm lượng Chl-a có liên quan mật thiết với sinh khối của các thực vật phiêu sinh vật này, và nó là một chất chỉ thị của lượng tảo.
Chl-a được sử dụng để đánh giá chất lượng sơ bộ ban đầu của nguồn nước. Nhất là hiện nay việc nuôi thủy sản đang được gia tăng thì Chl-a cũng đóng vai trò là một trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước đảm bảo cho sự phát sản thủy sản nuôi. Hàm lượng Chl-a trong tảo thông thường chiếm khoảng 1-2% trọng lượng khô của tảo. [7] Hầu hết các tảo cát đều phát triển tốt ở nhiệt độ 12 - 25°C trong khi tảo lục phát triển tốt ở 35°C và cao hơn.
Lượng phiêu sinh vật phát triển nhiều vào mùa hè trong thời gian có nhiều ánh nắng mặt trời chiếu vào nước, nhưng trong mùa mưa, các chất lơ lửng gia tăng làm cản trở năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Một số tảo lục, tảo mắt và dinoflagellate có thể phát triển trong môi trường oxy thấp và lượng dinh dưỡng vô cơ cao, điều này xảy ra trong nước phú dưỡng. Nhóm tảo lục thích sống trong nước nghèo dinh dưỡng, đó là môi trường nước sạch và có độ cứng thấp, nhóm này cũng thích môi trường pH 4 - 6.5 hơn trong khi tảo lam thích môi trường có pH 9 - 10. Tuy vậy, phiêu sinh vật thường có tỷ lệ phát triển cao trong nước phú dưỡng, vì vậy nồng độ Chl-a có thể chỉ thị tình trạng nước như sau: 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Quan hệ giữa lượng Chlorophyll và chất lượng nước Tình trạng nước Nghèo dinh Dinh dưỡng Phú dưỡng Đại phú dưỡng trung bình dưỡng Chl-a 0.3-3 3-10 10-100 >100 (μg/l, mg/m3) Hiện tượng Chlorophyll thay đổi theo thời gian là một hiện tượng tự nhiên. Nồng độ Chlorophyll cao sau những cơn mưa, đặc biệt là mưa có đem theo nhiều chất dinh dưỡng vào nguồn nước. Nồng độ Chlorophyll cao thường vào các tháng mùa hè khu nhiệt độ cao và cường độ ánh sáng cao. Chế độ thủy triều cũng là một vấn đề quan trọng trong việc kiểm soát nồng độ này.
Thủy triều mạnh sẽ làm xáo trộn và nồng độ Chlorophyll sẽ giảm vì thời gian lưu lại của tảo ở vùng ánh sáng giảm. Thủy triều xáo trộn làm tăng chất rắn lơ lửng và tăng độ đục do đó làm giảm lượng ánh sáng cho quá trình quang hợp. Việc tăng nồng độ Chlorophyll có thể phản ánh được lượng chất dinh dưỡng cũng tăng. Thực vật phù du đóng một vai trò quan trọng trong việc ổn định hệ sinh thái của toàn bộ ao và trong việc giảm thiểu những biến động của chất lượng nước.
Quần thể thực vật phù du thích hợp làm phong phú thêm hàm lượng oxy thông qua quang hợp dưới ánh sáng ban ngày và làm giảm mức độ khí CO2, NH3, NO2 và H2S. Phát triển quần thể thực vật phù du lành mạnh có thể làm giảm các chất độc hại vì thực vật phù du có thể tiêu thụ NH4 và kết hợp với kim loại nặng … Do Chl-a thể hiện mối tương tác giữa dinh dưỡng môi trường, các yếu tố khí hậu và sự phát triển của quần thể sinh vật trong môi trường nên nó trở thành một thông số quan trọng trong việc giám sát chất lượng nước nói riêng và môi trường nói chung. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ứng dụng viễn thám - GIS trong đánh giá chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản Ở trong nước cũng có nhiều ứng dụng liên quan đến sử dụng GIS và viễn thám trong giám sát, quản lý nuôi trồng thủy sản.
Có thể kể đến như ứng dụng GIS và AHP xây dựng bản đồ thích nghi nuôi tôm nước lợ tại huyện Tuy Phong tỉnh Bình Thuận hay ứng dụng hệ thống thông tin địa lý và viễn thám trong điều tra, phân tích hiện trạng nuôi trồng thủy sản ở Đầm Sam Chuồn, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế. Tuy nhiên, trong các ứng dụng này chưa thấy có việc tính toán hay sử dụng tham số chất lượng nước. [3] Cũng đã có các đề tài, dự án liên quan đến theo dõi, kiểm soát chất lượng nước ở tỉnh Đồng Nai như ứng dụng mô hình SWAT và chỉ số chất lượng nước đánh giá chất lượng nước mặt tại lưu vực sông La Ngà và xây dựng phần mềm quản lý tổng hợp số liệu quan trắc chất lượng nước mặt lưu vực hệ thống sông Đồng Nai dựa trên công nghệ WebGIS. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu sử dụng số liệu quan trắc từ mẫu thực tế, chưa sử dụng nhiều và sâu rộng các dữ liệu viễn thám nên có thể chưa phải là cách tiếp cận hiệu quả.
[1] Các tài liệu thu thập được đã minh chứng rằng viễn thám và GIS có khả năng ứng dụng trong giám sát, đánh giá chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản nói riêng cũng như trợ giúp quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội nói chung. Các nghiên cứu cũng cho thấy bài toán quy hoạch là bài toán đa nghành được quyết định bởi các nhà quản lý. GIS và viễn thám ở đây có thể sử dụng hiệu quả với vai trò như một công cụ trợ giúp cung cấp thông tin một cách nhanh chóng với quy mô lớn, tiết kiệm thời gian và kinh phí lại mang lại hiệu quả cao. Ứng dụng viễn thám trong đánh giá chất lượng nước Chất lượng nước là một thành phần quan trọng quyết định sự tồn tại của nhiều lợi ích mà con người đang hưởng lợi bao gồm lương thực, năng lượng, văn hóa và điều tiết tự nhiên.