Phân tích chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lửng trong NTTS

Đặc tính và mối quan hệ của chất rắn với chất lượng nước

Các ao nuôi thủy sản chứa rất nhiều loại chất rắn hòa tan và không hòa tan (lơ lửng). Trong đó, nước chính là dung môi dung hòa được các chất rắn hòa tan, các chất khí và chứa các chất rắn lơ lửng. Các chất khí trong nước sẽ được đo bằng những cách riêng và được xử lý biệt lập với các chất rắn.

Chất rắn cũng giống như các vật chất khác, cũng được cấu tạo từ các hạt cơ bản là proton, neutron, electron và một số thành phần nhỏ khác tạo nên nguyên tử. Tuy nhiên đối với các mục đích thực tế, thuật ngữ hạt được định nghĩa rộng rãi hơn là một chi tiết nhỏ của bất kì một cái gì đó (vật chất) trong ao. Các hạt này lơ lửng trong nước vì chúng lắng tụ rất chậm do có mật độ thấp và kích thước quá nhỏ. Sự xáo trộn trong nước cũng giúp duy trì trạng thái lơ lửng của chúng.

Các hạt chất rắn hòa tan rõ ràng là nhỏ hơn các hạt lơ lửng và chủ yếu bao gồm các nguyên tử, ion và các phân tử phức tạp. Trong phân tích chất lượng nước, các hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn 2 micromet (mm) hoặc 0,000001 mét được coi là hòa tan. Một mẫu nước được đi qua bộ lọc với kích thước hơn 2 mm, trong đó các phần tử đi qua bộ lọc là chất rắn hòa tan và những phần còn lại trên bộ lọc sẽ là chất rắn lơ lửng.

Phân tích và xác định

Các chất rắn trong nước được phân loại theo một phương pháp khá phức tạp. Tổng lượng chất rắn (TS) được xác định bằng cách làm bay hơi một thể tích nước chưa lọc rồi xác định trọng lượng của những chất cặn còn lại theo đơn vị mg/l. Trong đó, TS bao gồm chất rắn hòa tan và chất rắn lơ lững. Lượng cặn trên sau đó sẽ được đốt trong lò nung và cân lại, phần trọng lượng bị giảm đi gọi là tổng chất rắn bay hơi (TVS) và bao gồm các chất hữu cơ hòa tan và dạng hạt. Phần còn lại là chất vô cơ, gọi là tổng chất rắn cố định (TFS).

Tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) được xác định bằng cách cho một thể tích nước nhất định qua bộ lọc 2μm, làm bay hơi phần nước rồi xác định trọng lượng cặn. Sau đó cũng đốt phần vật chất thu được trong lò nung, rồi cân. Khối lượng giảm đi là tổng chất rắn bay hơi hòa tan (TDVS), và còn lại chính là tổng chất rắn cố định hòa tan (TDFS). 

Phễu lắng Imhoff (trái); cận cảnh hiển thị các hiệu chuẩn để đo thể tích của các hạt lắng (bên phải).

Vậy tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS) trong một mẫu có thể xác định là TS trừ đi TDS. Cũng theo đó, tổng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (TSVS) bằng TVS trừ đi TDVS. Phân tích chất rắn là một thủ tục tẻ nhạt, và có thể bị rối do quá nhiều thành phần.

Nồng độ TDS (tổng lượng chất rắn hòa tan) trong một mẫu nước chủ yếu là các ion hòa tan như các cation Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺ hay các anion SO₄^2-, Cl^- và HCO₃^-/CO₃^2-. Độ mặn trong nước thường tăng lên khi tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) và độ dẫn điện trong nước tăng. 

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ lắng của các hạt lơ lửng là đường kính của hạt, mật độ hạt và nhiệt độ nước. Trong đó, nhiệt độ nước lại ảnh hưởng đến trọng lượng riêng và độ nhớt của nước. Cả 2 yếu tố trên đều giảm khi nhiệt độ nước tăng lên, làm cho các hạt lắng xuống nhanh hơn. Các sinh vật phù du có kích thước rất nhỏ hầu hết có thể vượt qua bộ lọc 2 μm và được xem là các hạt hòa tan. Các loài tảo nhỏ trong ao thì có kích thước lớn hơn và rõ ràng là lơ lửng, nhưng chỉ xuất hiện với mật độ thấp và dễ lắng.

Các hạt lắng và trầm tích

Các hạt hình cầu sẽ lắng nhanh hơn các hạt có hình dạng khác và hầu hết các loài thực vật phù du. Nhiều loài có dạng dài và không đều, mốt số khác lồi lên, lại có những hạt dạng sợi hay dạng khuẩn lạc đa bào. Nhiều sinh vật phù du phụ thuộc vào sự xáo trộn của nước để suy trì trạng thái lơ lững ở tầng trên, nơi có đủ ánh sáng cần thiết cho sự quang hợp. Các loại chất rắn lơ lửng khác cũng có xu hướng lắng xuống, nhưng lượng lơ lửng trong nước lại phụ thuộc nhiều vào sự chuyển động của nước. Phần lớn các ao nuôi công nghiệp có sục khí đáy đều tạo ra sự xói mòn các hạt ở đáy và giúp chúng duy trì dạng hạt.

Một nghiên cứu gần đây về cốt lõi của đất từ 150 ao nuôi thủy sản ở các hệ thống nuôi khác nhau, ở một số quốc gia khác nhau cho thấy rằng: Trầm tích lắng tụ ở đáy ao với tốc độ trung bình là 1cm mỗi năm. Tuy nhiên, có thể là 5-10cm ở các ao mới và giảm dần ở các ao lâu năm cùng với xu hướng giảm đi sự bào mòn.

Trong sản xuất thủy sản

Chất rắn vô cơ hòa tan sẽ không ảnh hưởng đến sự xuyên thấu của ánh sáng. Nhưng các chất hữu cơ hòa tan và các chất rắn lơ lững sẽ làm giảm đi sự xuyên thấu này. Đối với những ao có nồng độ các chất hữu cơ hòa tan và các hạt lơ lững cao thì tảo thường có tốc độ quang hợp rất thấp. Trong ao nuôi thủy sản, có thể hạn chế độ đục trong ao bằng các cho nguồn nước cấp qua bể lắng trước khi cho vào ao, gia cố chống xói mòn đất, lót bạt, phủ một lớp cỏ mỏng trên bờ ao và nên bố trí hệ thống sục khí.

Nguồn: Claude E. Boyd (2021). Dissolved and suspended solids in aquaculture systems [online], viewed: 1/3/2021, from: https://www.aquaculturealliance.org/advocate/dissolved-and-suspended-solids-in-aquaculture-systems