Sử dụng thuốc tím trong quản lý chất lượng nước

Thuốc tím mang tính đối kháng với một số hợp chất như là formaline, cồn, các hợp chất arsenite, bromide, iodine, phosphorus, axít sulfuric, sulfur, than hoạt tính, và H₂O₂.

Cơ chế oxy hóa vật chất hữu cơ:

Trong môi trường axit

            MnO4-   +   4H+   +   3e-    ⇒   MnO2   +   2H2O
            MnO4-   +   8H+   +   5e-    ⇒   Mn2+    +   4H2O
Trong môi trường kiềm, MnO4 tác dụng với nhóm OH- tạo thành gốc [OH] tự do. Gốc [OH] tự do sẽ phản ứng với nhau tạo thành gốc oxy nguyên tử [O].
           2(OH)   ⇒   [O]   +   H2O

Gốc oxy nguyên tử [O] sẽ oxy hóa vật chất hữu cơ theo phản ứng:

            CxHyOz + (2x + y/2 - z) [O]   ⇒   xCO2 + y/2H2O

Cơ chế sát trùng:

Thuốc tím có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, tảo và cả vi rút thông qua việc oxy hóa trực tiếp màng tế bào của vi sinh vật, phá hủy các enzyme đặc biệt điều khiển quá trình trao đổi chất của tế bào. Đối với nhóm protozoa, hiệu quả của thuốc tím kém hơn.

Cơ chế tủa sắt (Fe) và manganese (Mn) trong nước:
Thuốc tím thường được sử dụng để oxy hóa Fe, Mn, các hợp chất gây ra mùi và vị của nước. Để oxy hóa 1mg Fe và 1mg Mn, cần 0,94 và 1,92mg thuốc tím tương ứng trong vòng 5-10 phút.

    3Fe2+     +   KMnO4    +    7H2O   ⇒   3Fe(OH)3   +   MnO2   +   K+   +   5H+
    3Mn2+   +   2KMnO4   +   2H2O   ⇒   5MnO2   2K+   +   4H+

Cơ chế làm trong nước:

Thứ nhất, thuốc tím oxy hóa từ đó làm giảm lượng vật chất hữu cơ trong môi trường. Thứ hai, đối với nước có độ đục do phù sa, các hạt keo khoáng (tích điện âm) gây ra, Mn2+ sẽ tác dụng lên bề mặt của keo khoáng, làm cho keo khoáng trở nên trung tính và lắng tụ.

Trong thủy sản, việc sử dụng thuốc tím sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trong ao, vì thuốc tím sẽ diệt một lượng lớn tảo trong môi trường ao nuôi. Độ độc của thuốc tím sẽ gia tăng ở môi trường có pH cao, và trong nước cứng (độ cứng lớn hơn 150mg CaCO3/L). Nếu sử dụng để diệt tảo thì thuốc tím có lợi thế hơn sulfate đồng (CuSO4) vì trong môi trường có độ kiềm thấp, thuốc tím sử dụng an toàn hơn.

Thuốc tím được sử dụng trong việc làm giảm lượng hữu trong nước, oxy hóa chất hữu cơ lắng tụ ở nền đáy, giảm mật độ tảo, xử lý một số bệnh liên quan đến vi khuẩn, kí sinh trùng ở mang và nấm trên tôm cá. Ngoài ra, thuốc tím cũng có khả năng oxy hóa các chất diệt cá như rotenone và antimycin và có thể ngăn chặn quá trình nitrite hóa.

Cách sử dụng:

Thuốc tím thương mại ở dạng tinh thể hoặc bột. Đối với thuốc tím, phải hòa tan trong nước rồi tạt đều khắp bề mặt ao để tăng hiệu quả sử dụng. Xử lý thuốc tím sẽ làm giảm lượng PO43- trong nước, cho nên cần thiết phải bón phân lân sau khi sử dụng thuốc tím. Phải xử lý thuốc tím trước khi bón phân và không sử dụng thuốc tím cùng lúc với thuốc diệt cá, vì làm như vậy sẽ làm giảm độc lực của thuốc cá.

Cách ước lượng nhu cầu thuốc tím:

Liều lượng thuốc tím sử dụng phụ thuộc vào lượng vật chất hữu cơ trong môi trường nước. Vì vậy, việc ước lượng hàm lượng thuốc tím sử dụng là cực kỳ quan trọng. Nếu không, lượng thuốc tím sẽ phản ứng với vật chất hữu cơ, trở nên trung tính và không đủ độc lực để tiêu diệt mầm bệnh.

Một phương pháp thông thường khi sử dụng thuốc tím là bắt đầu với liều 2 mg/L. Nếu sau khi xử lý thuốc tím, quá trình chuyển màu của nước từ tím sang hồng diễn ra trong vòng 8-12 giờ, nghĩa là lượng thuốc tím sử dụng đã đủ không cần tăng thêm. Tuy nhiên, nếu trong vòng 12 giờ xử lý, màu nước chuyển sang màu nâu, điều này được xác định là chưa đủ liều, do đó có thể thêm 1-2 mg/L nữa. Thời gian xử lý thuốc tím thường được bắt đầu vào sáng sớm để có thể quan sát sự chuyển màu của thuốc tím trong 8-12 giờ.

Một cách khác có thể được sử dụng để xác định lượng thuốc tím cần thiết khi xử lý. Đầu tiên, lấy một cốc nước cất, cho vào 1g thuốc tím (tạm gọi là dung dịch chuẩn). Dùng 5 cốc khác, mỗi cốc lấy 1 lít nước ao. Lần lượt cho vào 5 cốc nước ao: 2, 4, 6, 8, 10 mL dung dịch chuẩn, khuấy đều. Đợi 15 phút, thấy cốc nào còn màu hồng thì lấy số mL của dung dịch chuẩn đã thêm vào cốc đó nhân với 2, ta sẽ được nồng độ (mg/L) thuốc tím cần dùng đối với môi trường nước hiện tại.

Liều dùng:

- Khử mùi và vị nước: liều lượng tối đa 20 mg/L.
- Ở liều lượng 2-4 mg/L có khả năng diệt khuẩn. Liều diệt khuẩn phải dựa vào mức độ chất hữu cơ trong nước. Vì vậy, tốt nhất nên dùng phương pháp ước lượng được mô tả ở phần trên.
- Liều 50 mg/L hoặc cao hơn có khả năng diệt được virút.

Một số lưu ý khi sử dụng thuốc tím:

- Cần tính toán lượng nước trong ao để tránh lãng phí cũng như là đủ độc lực tiêu diệt mầm bệnh.
- Thuốc tím là chất oxy hóa mạnh, vì vậy khi bảo quản cần tránh ánh sáng trực tiếp, nhiệt độ cao.
- Thuốc tím có thể diệt tảo trong ao, thiếu oxy có thể diễn ra, thường tăng cường quạt nước sau xử lý.
- Không dùng thuốc tím chung với một số loại thuốc sát trùng khác như formaline, iodine, H2O2,...
- Quá trình xử lý có thể ảnh hưởng đến tôm cá, vì vậy khoảng cách giữa 2 lần xử lý ít nhất là 4 ngày, theo dõi quan sát sức khỏe tôm cá sau khi xử lý.