Nồng độ canxi và magiê hiếm khi được đo trong nước để nuôi trồng thủy sản, nhưng tổng độ cứng được xác định khá thường xuyên. Độ cứng là nồng độ của các cation hóa trị hai - chủ yếu là canxi và magiê - trong nước được biểu thị bằng miligam trên lít (phần triệu) canxi cacbonat tương đương.
Độ cứng đôi khi được thể hiện dưới các dạng khác nhau: độ cứng toàn phần và độ cứng canxi với sự khác biệt là độ cứng magie. Tất nhiên, độ cứng canxi cộng với độ cứng magiê là độ cứng toàn phần. Các yếu tố để chuyển đổi giữa độ cứng cation và độ cứng như sau: canxi x 2,5 = độ cứng canxi và magie x 4,12 = độ cứng magie.
Các nguồn chính của độ cứng trong nước ngọt là sự hòa tan của đá vôi, canxi silicat và một số fenspat. Ở những vùng khô hạn, sự hòa tan của canxi và magie sulfat và một số khoáng chất khác là nguồn cung cấp canxi và magie. Hầu hết các vật liệu bón vôi được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản được làm từ đá vôi, có tác dụng truyền độ cứng cho nước.
Trong hầu hết nước ngọt, độ cứng và độ kiềm có nồng độ tương tự nhau và nằm trong khoảng từ dưới 5 mg đến hơn 150 mg / L. Ở những vùng khô hạn, độ cứng thường vượt quá 100 mg / L và thường lớn hơn. Độ cứng thường vượt quá độ kiềm ở các vùng khô hạn.
Nước biển có trung bình 400 mg / L canxi và 1.350 mg / L magiê, dẫn đến độ cứng trên 6.000 mg / L - cao hơn nhiều so với độ kiềm trung bình khoảng 140 mg / L. Các cửa sông thường có độ cứng thấp hơn nước biển, nhưng lớn hơn nhiều so với nước ngọt. Nồng độ độ cứng rất khác nhau giữa các nơi và theo thời gian ở các cửa sông do sự pha trộn của nước biển và nước ngọt trong các hệ thống này.
Dinh dưỡng thiết yếu
Canxi và magiê là những chất dinh dưỡng cần thiết cho động thực vật thủy sinh. Ví dụ, cá cần canxi để phát triển xương, vì xương bao gồm phần lớn canxi photphat. Tuy nhiên, nồng độ cần thiết cho thực vật phù du - thực vật phong phú nhất trong các ao nuôi trồng thủy sản - chỉ khoảng 2 mg / L đối với canxi và thậm chí còn ít hơn đối với magiê.
Canxi rất quan trọng trong nguồn cung cấp nước cho trại giống cá. Mức độ kiềm và độ cứng cao có thể dẫn đến kết tủa canxi cacbonat từ nước.
Động vật thủy sinh có thể lấy canxi và magiê từ nước và thức ăn của chúng. Độ cứng thường đủ lớn để cung cấp đủ canxi và magiê cho động vật thủy sản trong ao bón phân, và trong ao có cho ăn, canxi và magiê thu được từ thức ăn khi độ cứng thấp. Các ao có nước có độ kiềm thấp thường có nồng độ canxi và magiê thấp, và khi bón vôi để khắc phục vấn đề này, độ cứng cũng tăng lên.
Các ao nước ngọt ở vùng khô hạn và ao chứa đầy nước cửa sông hoặc nước biển thường có nhiều độ cứng để nuôi trồng thủy sản. Khi các ao như vậy được bón vôi, lợi ích có thể tích lũy là tăng độ kiềm hơn là độ cứng. Từ quan điểm năng suất, độ kiềm là một biến số quan trọng hơn độ cứng.
Trong các ao được bón phân, lượng phân phốt phát cần thiết để duy trì sự nở hoa đầy đủ của thực vật phù du có thể nhiều hơn trong nước có nồng độ canxi cao - đặc biệt nếu pH tăng cao. Ví dụ, lượng phân lân được yêu cầu cao hơn khoảng ba lần trong các ao ở Israel, nơi có độ cứng trên 300 mg / L để cho sản lượng cá rô phi tương tự như đạt được trong các ao ở Alabama, Hoa Kỳ, với độ cứng khoảng 45 mg / L. .
Các hiệu ứng quan trọng khác
Một số tác dụng khác của canxi và magiê đáng được đề cập. Trong ao, canxi có chức năng giảm thiểu sự gia tăng pH có thể xảy ra khi tốc độ quang hợp cao. Sau khi thực vật cạn kiệt carbon dioxide tự do trong nước, chúng có thể sử dụng bicarbonate làm nguồn carbon. Nhưng khi sử dụng bicarbonate, thực vật giải phóng ra carbonate thủy phân và làm tăng độ pH. Các ion canxi phản ứng ở pH cao để kết tủa các ion cacbonat dưới dạng canxi cacbonat, và phản ứng này làm giảm thiểu lượng cacbonat trong nước để thủy phân và tăng độ pH.
Có một số vùng nước ao có độ kiềm cao và nồng độ canxi thấp. Sự kết hợp này có thể dẫn đến độ pH buổi chiều cao nguy hiểm khi quá trình quang hợp diễn ra nhanh chóng. Canxi sulfat có thể được áp dụng để tăng nồng độ của ion canxi. Theo nguyên tắc chung, mong muốn có độ cứng tương tự hoặc lớn hơn độ kiềm - cần khoảng 2 mg / L canxi sunfat để cung cấp độ cứng 1 mg / L.
Độ cứng trong nước cũng tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và kết tủa các hạt sét lơ lửng để làm giảm độ đục. Một lượng lớn các ion canxi và magiê có xu hướng trung hòa các điện tích âm trên các hạt đất sét lơ lửng, cho phép chúng kết dính với nhau và tạo ra một khối lượng đủ lớn để kết tủa. Canxi sunfat thường được bón cho ao để làm sạch độ đục của nước. Tỷ lệ xử lý khuyến cáo thường là 1.000-2.000 kg / ha.
Các ion canxi ảnh hưởng đến độc tính của kim loại vi lượng đối với cá và các loài nuôi trồng thủy sản khác. Sự hiện diện của canxi ngăn chặn sự hấp thụ các ion kim loại qua mang, do đó làm tăng nồng độ hòa tan của kim loại cần thiết để gây ra tác dụng độc hại.
Nồng độ gây chết người của các ion kim loại như đồng, kẽm, chì, cadmium và crom thường lớn hơn đáng kể trong nước cứng hơn so với nước mềm. Để minh họa, nồng độ 50 (LC50) gây chết trong 96 giờ của đồng đối với cá da trơn đã được tiến sĩ báo cáo. David Straus và Craig Tucker là 0,051-0,065 mg / L trong nước có độ cứng 16 mg / L, nhưng 1,040-1,880 mg / L trong nước có độ cứng 287 mg / LLC 50 là thước đo tiêu chuẩn về độc tính của môi trường sẽ giết chết một nửa quần thể loài mẫu trong một khoảng thời gian tiếp xúc cụ thể.
Canxi cũng rất quan trọng trong nguồn cung cấp nước cho trại giống cá. Trứng có xu hướng ngậm nước ở nồng độ canxi thấp và không phát triển và nở bình thường. Nồng độ tối thiểu của các ion canxi để phát triển tốt và dễ nở đã được báo cáo là 10 mg / L đối với trứng cá hồi nâu và 4 mg / L đối với cá da trơn. Một nghiên cứu gần đây cho thấy nồng độ canxi tối thiểu cho các trại sản xuất giống cá da trơn kênh phải là 10 mg / L, và khả năng nở và tỷ lệ sống của cá bột tốt nhất đạt được vào khoảng 30 mg / L.
Nồng độ kiềm và độ cứng cao có thể dẫn đến kết tủa canxi cacbonat trong nước. Điều này đặc biệt phổ biến khi nước ngầm có độ kiềm và độ cứng cao, cũng như nồng độ carbon dioxide cao, tiếp xúc với khí quyển. Ví dụ, độ kiềm và độ cứng trong nước giếng được sử dụng để cung cấp cho các ao nuôi tại một trang trại nuôi tôm nội địa ở Alabama, Hoa Kỳ, lần lượt là 275 và 325 mg / L. Sau khi được đưa vào ao, nước cân bằng với carbon dioxide trong khí quyển, độ kiềm và độ cứng giảm xuống lần lượt là 120 và 168 mg / L do kết quả của sự kết tủa canxi cacbonat.
Mặc dù sự kết tủa canxi cacbonat thường không được quan tâm nhiều trong các ao nuôi, nhưng nó có thể gây rắc rối trong các trại giống. Tác giả đã quan sát thấy rằng tại một trại sản xuất tôm giống được cung cấp nước ngầm mặn với nồng độ carbon dioxide, độ kiềm và độ cứng ban đầu cao, canxi cacbonat kết tủa trên ấu trùng và dẫn đến tỷ lệ chết cao. Hiện tượng tương tự có thể xảy ra với trứng trong trại cá giống.
Nồng độ mong muốn
Tình hình lý tưởng trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt là có độ cứng và nồng độ kiềm ít nhất là 60 mg / L. Rõ ràng có rất ít vấn đề với nồng độ độ cứng cao - ngay cả khi chúng vượt quá nồng độ kiềm rất nhiều - miễn là tổng nồng độ chất rắn hòa tan không quá mức đối với các loài nuôi. Nồng độ cứng toàn phần dường như không phải là một yếu tố tiêu cực trong các ao chứa đầy nước biển hoặc cửa sông.
Ở một số vùng nước nội địa, nước có độ mặn thấp, nồng độ magiê thấp đã được báo cáo làm giảm sự sống và tăng trưởng của tôm. Nồng độ magiê trong những vùng nước như vậy có thể được tăng lên bằng cách sử dụng kali magiê sunfat. Magnesium sulfate (muối Epsom) cũng là một nguồn magiê hòa tan.
Không có khuyến nghị dứt khoát về nồng độ lý tưởng của magiê trong nước có độ mặn thấp để nuôi tôm, nhưng tỷ lệ magiê tính bằng miligam trên lít so với độ mặn tính bằng phần nghìn trong nước biển là khoảng 40: 1. Do đó, một cách tiếp cận để ước tính nồng độ magie thích hợp trong nuôi trồng thủy sản nội địa có độ mặn thấp là nhân độ mặn theo ppt với 40 để xác định nồng độ magie phù hợp. Ở độ mặn 2,5 ppt, nồng độ magiê thích hợp là 100 mg / L.
Tại một trang trại nuôi tôm nội địa điển hình ở Alabama, Hoa Kỳ, nước ao có độ mặn khoảng 2,5 ppt, nhưng nồng độ magiê chỉ khoảng 5 mg / L trong nguồn nước. Sẽ rất tốn kém nếu tăng nồng độ magiê lên 100 mg / L. Nhưng tỷ lệ sống và sản lượng tôm tốt đã đạt được khi nồng độ magiê được duy trì trong khoảng từ 10 đến 30 mg / L.
Dịch từ www.aquaculturealliance.org
Tác giả:Boyd,Trường Thủy sản, Nuôi trồng Thủy sản và Khoa học Thủy sản Đại họcAuburn Auburn, AL 36830 Hoa Kỳ
