11/6/2004 - Sự hoà tan của ôxy trong nước

Đào Đức Khang - (Dịch từ các trang web của: Annis water Resources Institute và wow.nrri.umn.edu)

1. Tầm quan trọng của ôxy hoà tan

Cũng như các động vật sống trên cạn, cá và các loài thuỷ sản cũng cần ôxy để sống. Khi nước đi qua mang cá những bọt rất nhỏ ôxy hoà tan trong nước sẽ đi từ nước vào máu của chúng. Như các loại khí khác, khí ôxy khuyếch tán vào trong nước cũng chỉ đến một giới hạn nào đó thường rất thấp để duy trì sự sống của loài thuỷ sản. Ôxy cũng cần thiết cho sự phát triển của các loài tảo và các loài thực vật dưới nước cũng như các phản ứng hoá học xẩy ra trong nước.

2. Nguyên nhân của sự biến đổi nồng độ ôxy hoà tan trong nước.

Ôxy được sinh ra trong quá trình quang tổng hợp và được tiêu thụ do quá trình hô hấp của các loài thuỷ sản, thực vật dưới nước và sự phân huỷ của các chất hữu cơ dư thừa.

Quá trình quang tổng hợp đòi hỏi phải có ánh sáng nên chỉ xẩy ra ban ngày. Quá trình hô hấp và phân huỷ lại xẩy ra 24 giờ trong ngày. Sự khác nhau này dẫn đến có sự thay đổi lớn về nồng độ ôxy hoà tan trong nước.

Vào buổi tối, khi quá trình quang tổng hợp không xẩy ra mà quá trình hô hấp và phân huỷ tiêu thụ ôxy làm nồng độ ôxy hoà tan trong nước giảm dần. Nó sẽ thấp nhất vào trước khi trời sáng, trước khi quá trình quang tổng hợp bắt đầu.

Một nguồn cung cấp ôxy khác là từ không khí và dòng chảy. Nồng độ ôxy trong không khí cao hơn trong nước, chiếm khoảng 21% thể tích không khí trong khi đó trong nước chỉ chiếm khoảng vài chục phần triệu (mg/l). Trên bề mặt nước do có sự khác nhau lớn về nồng độ ôxy nên các phân tử ôxy sẽ khuyếch tán vào trong nước. Nồng độ ôxy sẽ khuyếch tán vào nước nhiều hơn khi có gió khuấy trộn nước hay khi có sóng trên bề mặt nước. Tương tự như việc ta cho đường vào cốc cà phê, đường sẽ hoà tan. Đường sẽ hoà tan càng nhanh nếu ta khuấy nó.

Một quá trình vật lý khác ảnh hưởng đến nồng độ ôxy hoà tan liên quan đến nhiệt độ của nước và sự bão hoà khí. Nước lạnh sẽ giữ được nhiều ôxy hoà tan hơn trong nước ấm. Nước ấm sẽ trở nên dễ bão hoà ôxy hơn. Khi nước trở nên ấm, nó giữ được ít ôxy hoà tan hơn. Vì vậy trong những tháng mùa hè, nước ở phần trên bề mặt có nồng độ ôxy hoà tan phụ thuộc nhiệt độ. Nồng độ ôxy hoà tan thấp khi nhiệt độ cao và ngược lại.

Nồng độ ôxy hoà tan có thể thay đổi mạnh trong ao hồ sâu. Ôxy được tạo ra ở lớp bề mặt của hồ ao do quá trình quang tổng hợp và từ không khí. Ô xy bị tiêu thụ mạnh ở đáy ao hồ do chất hữu cơ lắng đọng bị phân huỷ. Do sự phân tầng nước, nồng độ ôxy hoà tan giữa các tầng rất khác nhau. Phần trên thì nhiều ôxy, phần dưới ít ôxy. Nếu hồ nông và dễ dàng trộn giữa các tầng nhờ gió thì nồng độ ôxy có thể đồng đều khi gió mạnh. Nếu trời lặng gió thì sự phân tầng lại xẩy ra. Sự thay đổi mùa cũng ảnh hưởng đến nồng độ ôxy. Mùa hè nhiệt độ ấm làm tăng tốc độ tổng hợp và phân huỷ. Khi các thực vật dưới nước chết đi vào cuối mùa phát triển, sự phân huỷ của chúng gây ra sự tiêu thụ ôxy hoà tan lớn. Các mùa khác sự đưa nước vào ra cũng làm ảnh hưởng đến nồng độ ôxy hoà tan trong nước.

3. ảnh hưởng của sự ô nhiễm.

Mức độ ô nhiễm ảnh hưởng bởi các chất hũư cơ (như nước thải, cỏ chết, đất bùn trên bờ chảy xuống...) hay các thức ăn dư thừa lắng đọng. Sự ô nhiễm sẽ làm giảm nồng độ ôxy hoà tan trung bình. Nếu tảo mọc nhiều trong hồ ao thì sự sản sinh ra ôxy và tiêu thụ ôxy không cân bằng nhau, thường dãn đến giảm nồng độ ôxy hoà tan nhất là khi tảo nở hoa. Ngoài ra các khí độc từ đáy hồ ao thoát ra (H2S, NH4...) đi lên tầng nước trên sẽ gây chết tôm cá.

4. Sự bão hoà ôxy

Gọi là nồng độ ôxy bão hoà 100% chính là nồng độ ôxy trong nước bão hoà không khí.

Thí dụ: Nồng độ ôxy trong nước bão hoà không khí 100% là 8.6 mgO2/l ở 25oC, 760 mmHg và tăng 14.6 O2mg/l ở 0oC, 760mmHg.

Tóm lại nồng độ ôxy bão hoà phụ thuộc nhiệt độ, độ muối và độ cao so với mực nước biển. Nhiệt độ tăng thì nồng độ ôxy bão hoà giảm. Độ muối tăng hay càng lên cao so với mực nước biển thì nồng độ ôxy bão hoà cũng giảm. Các thông số ảnh hưởng của nhiệt độ, độ muối, chiều cao so với mực nước biển đến nồng độ ôxy bão hoà thường được cho thành bảng để dễ chuẩn trước khi đo hay được nạp vào máy đo.

Vậy nồng độ ôxy hoà tan trong nước bao nhiêu là phù hợp? theo một số tài liệu thì nồng độ ôxy hoà tan:

- từ 0 đến 2 mg/l là không cung cấp đủ ôxy cho sự sống;

- từ 2 đến 4mg/l thì chỉ có một số loài cá và côn trùng sống được;

- từ 4 đến 7 mg/l phù hợp cho các loài thuỷ sản (cá, tôm) sống ở vùng nước nóng;

- từ 7 đến 11 mg/l là tốt cho cá sống trong vùng nước lạnh và dòng chảy.