Đặc tính thủy lý hóa, cơ học và nền đáy thủy vực

Đặc tính chuyển động của khối nước trong thuỷ vực ảnh hưởng rất lớn đến sự

di động, hoạt động dinh dưỡng, phân bố của thuỷ sinh vật. Các dòng nước hải

dương tạo nên những điều kiện thuận lợi về nhiệt độ, thức ăn cho cá, ảnh

hưởng đến sản lượng các biển.

3. Ánh sáng

Nguồn ánh sáng chủ yếu trong các thuỷ vực là từ mặt trời và mặt trăng toả

xuống, ngoài ra còn có nguồn phát sáng từ thuỷ sinh vật. Phần lớn lượng ánh

sáng vào nước được các phân tử nước và các vật lơ lững trong nước hấp thụ.

Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỷ lệ nghịch với độ trong của nước và khác

nhau đối với loại tia sáng khác nhau. Như vậy, các thuỷ vực nước đục, có lượng

chất cái (seston) lớn hấp thụ ánh sáng nhiều hơn các thuỷ vực nước trong. Các

tia sáng đi vào trong nước không đồng đều, phụ thuộc vào độ dài sóng và độ

trong của nước. Độ sâu nhất của các tia sáng đi vào nước khoảng 1.500 1.700m. Vùng sâu dưới 1.700m, có thể coi là vùng không có ánh sáng mặt trời.

Do các tia sáng xâm nhập vào nước khác nhau, nên có thể chia tầng nước từ

trên xuống dưới sâu thành các vùng ánh sáng khác nhau.

•

•

•



Vùng trên (vùng sáng từ 0 -200m) là vùng còn đủ các tia sáng tia sáng từ

đỏ tới tím, bảo đảm sự quang hợp cho thực vật phát triển.

Vùng giữa (vùng mắt sáng từ 200 - 1.500m) là vùng chỉ còn các tia sáng

có sóng ngắn và cực ngắn.

Vùng dưới ( vùng tối : sâu hơn 1.500m) là vùng không có ánh sáng.



Ánh sáng ảnh hưởng đến sự di động và phân bố của thuỷ sinh vật theo độ sâu,

đặc biệt là thực vật quang hợp. Sự phân bố của ánh sáng không đồng đều theo

độ sâu đã tạo nên các vùng thực vật phong phú ứng với các vùng sáng của

tầng nước. sự thay đổi độ chiếu sáng ngày và đêm có tác dụng tới hiện tượng

di động ngày và đêm của thuỷ sinh vật. Ánh sáng còn giúp thuỷ động vật định

hướng di động, gọi là tính quang hướng động, thúc đẩy các quá trình sinh hoá

trong đời sống cá thể, tạo vitamine, ảnh hưởng nhất định đến quá trình sinh

sản, lối sinh sản, chu kỳ sinh sản và biến đổi về hình thái, màu sắc, các cơ quan

cảm quang của động vật ở các vùng khác nhau.

4. Độ phóng xạ

Độ phóng xạ của nước trong thuỷ vực là do trong nước có chứa các chất phóng

xạ như Trontium - 90, Cezium - 173, Ytrium - 91, Cerium - 144... Lớp nước mặt

tích tụ chất ph óng xạ nhiều hơn lớp nước dưới sâu. Chất phóng xạ tích tụ vào

nước từ không khí, các vụ nổ hạt nhân dưới biển, từ các chất thải của tàu

nguyên tử hay các khu công nghiệp nguyên tử. Chất phóng xạ có tác dụng gây

hại cho thuỷ sinh vật, làm trứng và phôi phát triển không bình thường. Khi tich tụ

vào cơ thể sinh vật chất phóng xạ có tác hại lan truyền cho người và thuỷ sinh

vật khác khi sử dụng chúng.

5. Nhiệt độ

Nguồn nhiệt chủ yếu của nước trong các thuỷ vực là từ bức xạ mặt trời và các

tia sóng dài: hồng ngoại, đỏ, da cam. Chế độ nhiệt ở nước tương đối ổn định

hơn ở không khí. Do có độ toả nhiệt và thu nhiệt lớn, các lớp nước ở trên mặt



và dưới sâu điều hoà nhiệt độ lẫn nhau trong quá trình lạnh đi hay bốc h ơi, làm

cho khối nhiệt độ của cả khối nước ít biến đổi.

Chế độ nhiệt của nước trong thuỷ vực biến đổi theo ba nhân tố chủ yếu: vĩ độ,

mùa vụ và độ sâu. Sự biến đổi nầy làm thay đổi trọng lượng riêng của nước ở

các vùng khác nhau, của các mùa và độ sâu khác nhau. Nhất là giữa tầng mặt

và tầng đáy, đều tạo nên hiện tương phân tầng nhiệt độ nước, chu chuyển

nước theo mùa trong các thuỷ vực nội địa và các dòng nước thẳng đứng ở hải

dương.

Ảnh hưởng của nhiệt độ nước trong thuỷ vực đối với thuỷ sinh vật rất lớn, có

tính chất quyết định đối với đời sống thuỷ sinh vật. Trong đời sống cá thể nhiệt

độ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất, hô hấp, dinh dưỡng, nhịp độ sinh sản và

phát triển của thuỷ sinh vật. Nhiệt độ cũng là nhân tố quyết định ảnh hưởng tới

biến động số lượng của thuỷ sinh vật trong thuỷ vực. Cùng với nồng độ muối,

chế độ nhiệt trong thuỷ vực quyết định sự phân bố theo vĩ độ, theo thuỷ vực,

theo độ sâu, theo mùa.

6. Nồng độ muối

Nước là dung môi hoà tan tốt các chất muối. Khi chảy qua các lớp đất, nước đã

hoà tan một lượng muối của đất trước khi đổ vào các thuỷ vực. Nước ở các

thuỷ vực trong thiên nhiên có nồng độ muối hoà tan rất khác nhau về nồng độ

muối tổng số cũng như thành phần ion. Về mặt thuỷ sinh học đối với mỗi loại

nồng độ và thành phần muối hoà tan của nước có một khu hệ thuỷ sinh vật đặc

trưng tương ứng. Căn cứ vào đó, người ta chia nước thiên nhiên thành bốn loại

chính: nước ngọt, nước lợ, nước mặn và nước quá mặn. Do quan niệm về đặc

tính của mỗi loại nước còn khác nhau, do các dẫn liệu dùng làm căn cứ phân

chia chưa thống nhất, nên giới hạn phân chia các loại nước thiên nhiên còn

chưa thống nhất. Trước hết là giới hạn của nồng độ muối hoà tan tổng số theo

các tác giả sau đây:



Phân loại nước



Zernov(1934)



Constantinov(1967)



Nước ngọt



0.2 - 0.5%o



< 0.5%o



Nước lợ



0.5 - 1.6%o



0.5 -30.0%o



16.0 - 47.0%o



30.0 - 40.0%o



> 47%o



> 40%o



Nước mặn

Nước quá mặn



Nước ngọt có đặc tính là ít thành phần muối Clorite và ion Na, nhiều muối

sulfate, carbonate, ion Ca, Si, Mn, N, P và chất hữu cơ hoà tan. Thuỷ vực nước

ngọt có khu hệ thuỷ sinh vật đặc trưng, nhưng các vùng tương đối gần biển có

thể có một số thuỷ sinh vật nước lợ và nước mặn di nhập vào.

Nước lợ: Nồng độ muối của thủy vực rất bất ổn định, luôn luôn bị nước trong lục

địa chảy ra làm nhạt đi và nước từ ngoài hải dương tràn vào làm mặn lên.



Thành phần khu hệ thủy sinh vật vùng nước lợ rất phức tạp. Ngoài thành phần

loài nước lợ còn có các loài nước mặn và các loài từ vùng nước ngọt di nhập

vào theo biến đổi của nồng độ muối. Nước lợ còn được chia thành ba loại:

•

•

•



Nước lợ nhạt : 0.5 - 5%o

Nước lợ vừa : 5 -18%o

Nươc lợ mặn : 18 -30 %o



Nước mặn chứa tới 60 nguyên tố hóa học. Trong thành phần có nhiều Clorite và

Na, ít Carbonate, Ca các hợp chất N, P, Si và chất hữu cơ hòa tan. Hàm lượng

chất vẩn cũng ít hơn. Thành phần khu hệ thủy sinh vật nước mặn rất đặc trưng,

ít khi có những loài nước ngọt hoặc nước lợ di nhập vào.

Chất hòa tan trong nước thiên nhiên bao gồm nhiều thành phần khác nhau. Có

thể chia thành ba nhóm lớn: Chất vô cơ hòa tan, chất hữu cơ hòa tan và chất

khí hòa tan.

•



Chất vô cơ hòa tan trong nước tự nhiên gồm ba thành phần:

o Thành phần muối cơ bản là thành phần chủ yếu của chất vô cơ

hòa tan trong nước thiên nhiên, gồm có các muối Clorite, Sulfat

carbonat Hydrocarbonat, của Na, Ca, K, Mg. Thành phần nầy tồn

tại dưới dạng các ion chủ yếu Cl2 , SO4, HCO3, CO3, Na, K, Mg và

Ca.

o Các nguyên tố tạo sinh (Biogen) gồm các hợp chất vô cơ và hữu

cơ hòa tan của N, P và Si là chất cần thiết cho sự tạo thành cơ thể

sống. Thuộc vào nhóm nầy còn có thể kể một số muối khác như

Na, ca, K, Mg …gọi chung là các muối dinh dưỡng.. . N ở trong

nước dưới dạng các ion NH4, NO2 và NO3, hoặc ở dạng hữu cơ

hòa tan và không hòa tan trong nước. P cũng ở dạng vô cơ và hữu

cơ hòa tan hay không hòa tan trong nước. Dạng vô cơ trong nước

là H3PO4 và các dẫn xuất.

o Các nguyên tố vi lượng bao gồm các nguyên tố có hàm lượng rất

nhỏ, nhưng rất quan trọng đối với đời sống thủy sinh vật. Phổ biến

là : Fe, Ni, Pb, Cu, Mn, Co …



7. Chất khí hòa tan

Trong nước thiên nhiên có các chất khí hòa tan. Những chất khí thường gặp có

hàm lượng cao: O2, CO2, N2, CH4, S, H2S, NH3 …

Nguồn gốc của các chất khí :

•

•

•



Từ không khí đi vào nước: O2, CO2, N2.

Do quá trình sống của thủy sinh vật và các quá trình chuyển hóa vật chất

xảy ra trong thủy vực : CO2, CH4, H2S, NH3.

Do quá trình phân giải khí và chuyển hóa ở các lớp đất sâu dưới tác dụng

của nhiệt độ và áp lực cao: CO2, CO, HCl, H2S, NH3….



Đối với nước trên mặt, nguồn gốc của khí hòa tan trong nước do hai nguồn gốc

trên là chủ yếu. Đối với nước ngầm, khí hòa tan trong nước do nguồn gốc thứ

ba là chủ yếu.

•



•



Oxy (O2) :Oxy hòa tan trong thủy vực do từ không khí và từ hoạt động

quang hợp của thực vật ở tầng quang hợp. Lượng oxy nầy sẽ được tiêu

thụ trong quá trình hô hấp, trong các quá trình oxy hóa các chất trong thủy

vực. Oxy trong nước ở hàm lượng cao có thể thoát ra ngoài không khí.. Ở

nền đáy Oxy còn được chuyển hóa từ MnO khó hòa tan trong nước lắng

xuống đáy. Khi mất Oxy, chất nầy lại trở thành hợp chất Mn hòa tan, lấy

lại Oxy trong nước rồi lại lắng xuống đáy.

Carbonic (CO2): Khí Carbonic cũng có từ không khí, từ hoạt động hô hấp

của thủy sinh vật và từ các quá trình phân hủy chất hữu cơ vào nước.

CO2 hòa tan trong nước được tiêu thụ trong quá trình quang hợp, trong

quá trình chuyển hóa thành HCO3 và CO3 và có thể thoát ra ngoài nước.



Hàm lượng O2 và CO2 trong nước các thủy vực phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.

Nhiệt độ nước và nồng độ muối càng cao, hàm lượng O2 và CO2 trong nước

càng giảm. Hàm lượng O2 và CO2 trong thủy vực còn biến đổi theo mùa, theo

ngày đêm, theo độ sâu theo hoạt động sống của thủy sinh vật và các quát trình

chuyển hóa vật chất hữu cơ trong thủy vực theo sự thay đổi đặc tính chuyển

động của khối nước.

•



•



Hydrosulfure (H2S): H2S được hình thành do hoạt động của vi khuẩn thối

rửa phân hủy chất hữu cơ và vi khuẩn lưu huỳnh khử sulfate trong nước.

Loại thứ nhất thường gặp ở nước ngọt, loại thứ hai thường gặp ở biển và

hải dương nơi có nhiều sulfate. Đây là loại khí độc gây tác hại cho thủy

sinh vật.

Methane (CH4): Hình thành do quá trình phân hủy celuloze ở đáy hồ, ao,

đầm lầy, rất ít khi gặp ở biển. CH4 cũng là khí độc đối với thủy sinh vật.



8. Độ pH và hiệu thế Oxy hóa khử

8.1. pH

Độ pH trong nước phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân và được coi là căn cứ để

xác định hàm lượng nhiều thành phần khác. Độ pH của một thủy vực biến động

theo ngày và đêm, theo độ sâu và theo mùa. Độ pH thay đổi làm thay đổi cân

bằng hệ thống hóa học trong nước, qua đó làm ảnh hưởng gián tiếp đến đời

sống thủy sinh vật.

8.2. Hiệu thế Oxy hóa khử (Eh)

Hiệu thế Oxy hóa khử (Eh) thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng chất Oxy hóa

và chất khử để thực hiện quá trình Oxy hóa khử trong nước ảnh hưởng đến đời

sống thủy sinh vật, nhất là vi sinh vật.

9. Chất hữu cơ



Trong thành phần nước tự nhiên, ngoài lượng chất hữu cơ trong sinh vật , còn

có các thành phần chất hữu cơ ở các dạng khác ngoài sinh vật : chất hữu cơ

hòa tan, chất vẩn và chất keo.

Thành phần chất hữu cơ nầy do hai nguồn:

•

•



Nguồn ngoại lai: gồm các chất mùn, bã, các chất thải sinh hoạt, công

nghiệp từ ngoài trôi vào thủy vực.

Nguồn nội tại : do các sinh vật trong thủy vực chết đi phân hủy thành.



Chất keo: một tập hợp phân tử các chất hữu cơ và vô cơ kết lại ở trạng thái keo

loại, lơ lững trong nước.

Chất vẩn : Một phức hợp gồm một giá thể hữu cơ, trên đó có nhiều thành phần

hữu cơ, vô cơ và cả sinh vật (vi khuẩn, tảo…)

Chất hữu cơ hòa tan ở trạng thái các acide amine hòa tan trong nước. Lượng

chất hữu cơ trong nước được xác định một cách gián tiếp bằng đơn vị mgO2/l.

Chất hữu cơ trong thủy vực là nguồn thức ăn cho thủy sinh vật, phần còn lại

lắng đọng xuống nền đáy tạo thành chất bùn đáy thủy vực.

10. Nền đáy thủy vực

Nền đáy thủy vực là điều kiện tồn tại và phát triển của khu hệ sinh vật đáy, đồng

thời là nơi ở, nơi ăn trong từng giai đoạn của nhiều sinh vật trong tầng nước.

Đặc tính của nền đáy phụ thuộc vào hai yếu tố: thành phần cơ học của nền đáy

và chất lắng đọng.

Thành phần cơ học của nền đáy do tính chất địa chất, thổ nhưỡng của nền đất

quyết định . Căn cứ vào tỷ lệ các hạt nhỏ có kích thước nhỏ hơn 0,01 mm cấu

thành nền đáy.



Phân chia



Tỉ lệ hạt nhỏ



Nền đáy đá



Không có hạt nhỏ



Nền đáy cát



< 5%



Nền đáy cát bùn



5 -10%



Nền đáy bùn cát



10 -30%



Nền đáy bùn



30 -50%



Nền đáy bùn nhão



> 50%



Chất lắng đọng thủy vực là nguồn vật chất hữu cơ tích tụ ở đáy thủy vực, là một

khâu trong chu trình vật chất, quyết định độ dinh dưỡng của thủy vực. Trong

từng thời gian, hàng mùa hay hàng năm, các vật chất hữu cơ lắng đọng sẽ tạo

thành từng tầng theo chiều thẳng đứng của nền đáy, phân biệt rõ rệt do thành

phần và số lượng khác nhau của lớp chất lắng đọng ứng với từng thời gian gọi

là vi tầng.

Chất lắng đọng hải dương do các vật chất từ lục địa đổ ra chủ yếu ở ven bờ và

do xác sinh vật hải dương. Trong nền đáy hải dương có thể phân thành mấy

loại chất lắng đọng sau:

•

•

•

•



Bùn Globigerina

Bùn thân mềm Pteropoda

Bùn tảo khuê và

Bùn đất sét đỏ



Chất lắng đọng đáy hồ có hai loại:

•

•



Bùn mùn: do xác thực vật từ ngoài vào và

Bùn thối do xác sinh vật trong hồ thối rửa và lắng xuống. Trong đó có các

dạng bùn tảo, bùn thực vật lớn và bùn cặn đá vôi. Bùn đá vôi ở đáy hồ ít

dinh dưỡng, nghèo chất hữu cơ, thưôøng gặp ở hồ nghèo dinh dưỡng.



Chương 3: Vấn Đề Ô Nhiễm Và Phòng Chống Ô Nhiễm

Trong Môi Trường Nước

Sự ô nhiễm các nguồn nước trên lục địa hiện nay là một trong những vấn đề ô

nhiễm trầm trọng nhất, đặc biệt là đối với các nước công nghiệp hóa. Ở Mỹ

người ta ước tính rằng 90% lượng nước sông được xem là phương tiện vận tải

các chất thải ra biển. Chỉ việc chống ô nhiễm phosphat cho vùng Ngũ hồ hàng

năm cũng đã tốn hết 500 triệu đô la. Ở Liên xô cũ, hơn 400.000km sông ngòi bị

ô nhiễm “mãn tính”. Ở Pháp, nơi các vấn đề về môi trường đã được quan tâm

tương đối sớm và nhà nước đã đầu tư nhiều cho việc phòng chống ô nhiễm ở

các sông ngòi, đặc biệt là những sông lớn như sông Sen, sông Ranh, sông Rôn

… nhưng cũng vẫn luôn ở trạng thái ô nhiễm đáng lo ngại.



Nguyên nhân và tác hại của nước bị ô nhiễm

1.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường nước

Thủy vực được coi là nhiễm bẩn khi thành phần hay trạng thái nước trong thủy

vực bị biến đổi do tác dụng của các hoạt động của con người tới mức hạn chế

việc sử dụng các nhu cầu khác nhau hoặc không sử dụng được nữa. Nguồn

gây ô nhiễm có thể là chất hữu cơ, chất độc hóa học, chất phóng xạ … Có thể

phân biệt hai loại ô nhiễm:



•

•



Ô nhiễm sơ cấp là hiện tượng nhiễm bẩn trực tiếp do các chất thải từ

ngoài đưa vào.

Ô nhiễm thứ cấp là là hiện tượng nhiễm bẩn gián tiếp từ nơi nầy sang nơi

khác trong một thủy vực hay từ thủy vực nầy sang thủy vực khác (do các

sinh vật chứa chất nhiễm độ, chất phóng xạ…) từ các vùng nhiễm bẩn lọt

vào gây nên sự ô nhiễm.



1.2 Nguyên nhân

•



•



•

•

•



Do nước thải sinh hoạt từ các khu tập trung dân cư: Nước thải loại nầy

chứa nhiều chất hữu cơ, phân rác, vi khuẩn gây bệnh, trứng giun ,sán và

các sinh vật gây hại khác. Loại nước thải nầy phổ biến nhất.

Do nước thải công nghiệp đổ vào. Loại nước thải nầy phức tạp về thành

phần. Tùy theo loại công nghiệp mà nước thải có thể chứa nhiều chất hữu

cơ chưa phân hủy (nhà máy thực phẩm), nhiều sợi celluloze, sude (nhà

máy giấy), sản phẩm dầu hỏa, muối độc vô cơ và hữu cơ( nhuộm, thuộc

da, hóa chất, luyện kim, than đá). Đây là loại nước thải gây hại lớn.

Do hóa nông dược sử dụng trong nông nghiệp.

Do chất phóng xạ từ không khí, từ chất thải khu công nghiệp nguyên tử,

tàu nguyên tử và thử vũ khí hạt nhân ở biển.

Do dòng nước nóng thải ra từ nhà máy điện.



1.3. Tác hại

•



•



•



Tác hại về cơ học: do lượng phân rác, chất vẩn, chất sợi có rất nhiều

trong nước thải, phủ kín cả nền đáy thủy vực làm cho thủy sinh vật nền

đáy không phát triển được. Ngoài tác hại cơ học, còn có tác hại do chế độ

khí hòa tan thay đổi và tác hại gây độc do chất hữu cơ phân hủy gây nên.

Gây bệnh: nước thải từ khu dân cư, nhà máy chế biến thực phẩm, bia

chứa nhiều chất hữu cơ. Đó là môi trường tốt cho các loại vi khuẩn gây

bệnh, các loại trứng giun sán tồn tại và phát triển. thường là vi khuẩn gây

bệnh đường ruột. Nước thải từ bệnh viện, nếu không được xử lý thích

hợp có thể lan truyền các mầm bệnh nguy hiểm khác nữa.

Gây độc: chủ yếu do chất thải công nghiệp gây nên. Trong nước thải loại

nầy có hai dạng chính: là hữu cơ và vô cơ. Chất hữu cơ như phenol, hắc

ín, aldehyde, sản phẩm dầu hỏa.. rất khó tan, lâu vô cơ hóa nên lan đi rất

xa. Chất vô cơ như muối Cu, As, Ni, Pb, Zn, Fe, và các loại acide vô cơ…

thường gây độc ở hàm lượng rất nhỏ.

•



Gốc Muối



Nồng độ gây chết (ppm)

Giáp xác



Cá



As



0,25 - 2,5



10 -20



Pb



> 0,5



10 -15