Độ kiềm trong nước ít có tác động trực tiếp đến đời sống của các loài thủy động vật mà tác động lên các yếu tố có liên quan và ảnh hưởng trực tiếp hơn cũng như ảnh hưởng đến trạng thái của ao hồ, ví dụ sự phát triển của thủy thực vật (tảo). Yếu tố tác động gián tiếp chính có thể kể ra là: ảnh hưởng tới pH, ảnh hưởng tới sinh trưởng của thủy thực vật và đặc tính của kim loại nặng trong nước.
pH của một nguồn nước được quyết định bởi dioxit carbon tan trong nước, acid carbonic (H2CO¬3), bicarbonate (HCO3-), carbonate (CO32-), khoáng vật chứa carbonate (đá vôi, dolomite). Khi dioxit carbon từ khí quyển tan vào nước, phần lớn sẽ chuyển hóa thành acid carbonic. Acid carbonic là một acid yếu nên phân li kém, mức độ phân li phụ thuộc vào pH của môi trường theo các phản ứng sau:
H2CO3 --> H+ + HCO3-(1.3)
HCO3- --> H+ + CO3- (1.4)
Bước phân li thứ nhất hằng số phân li của phản ứng là pK¬A = 6.3, hằng số phân li của bước sau là 10.3. Điều đó có nghĩa là: tại pH= 6.3 nồng độ của H2CO3 và HCO3- là bằng nhau, khi dịch chuyển pH 2 đơn vị (pH=8.3 và 6.3) thì nồng độ của cấu tử bên trái hoặc phải sẽ lớn hơn nhau 100 lần. Ví dụ khi pH=8.3 nồng độ của HCO3- sẽ lớn hơn H2CO3 100 lần. Tương tự, khi pH=10.3 thì nồng độ của CO32- cũng lớn gấp 100 lần so với nồng độ của HCO3-. Trong môi trường tự nhiên, ít khi pH vượt ra khỏi khoảng 5 – 9 , vì vậy thành phần phân li của H2CO3 chủ yếu là bicarbonate HCO3-
Độ kiềm Carbonate
Độ kiềm do các thành phần từ dioxit carbon hay acid carbonate gọi là độ kiềm carbonate. pH ban đầu của nước được xác định bởi bicarbonate trong nước nguồn và carbon dioxit trong khí quyển. Với nguồn nước mặt có độ kiềm ban đầu =0, nằm ở trạng thái cân bằng với carbon dioxit trong không khí, pH của nước sẽ tăng từ 5.6 lên 8.4 khi độ kiềm tăng từ 0 đến 100 mg/l CaCO3. pH của môi trường biến động sau đó là do hoạt động sinh hóa xảy ra trong ao hồ, chủ yếu do hao hụt (quang hợp) hay sinh ra (hô hấp của động thực vật) của khí dioxit carbon.
Độ kiềm carbonate của nước chẳng những quyết định giá trị pH ban đầu (chưa xảy ra quá trình sinh hóa) của nước mà còn quyết định tính đệm của nước, tức là sự biến động pH của môi trường nước khi đưa thêm vào nước một lượng pH hay kiềm nào đó.
Từ phản ứng 1.3. 1.4 có thể nhận biết được tính đệm của kiềm carbonate, ví dụ khi đưa thêm acid vào nước, cân bằng của phản ứng 1.3, 1.4 sẽ dịch chuyển về phía bên trái, tức là lượng acid H+ đưa vào được sử dụng (một phần, nhiều ít tùy thuộc vào HCO3-) để hình thành H2CO3, do bị tiêu hao H+ cho phản ứng trên nên pH (pH=-lg [H+]) của nước sẽ bị biến động. tương tự như vậy khi đưa thêm bazơ (OH-) vào nước thì cân bằng của phản ứng 1.2, 1.3 dịch chuyển về phía bên phải do phản ứng giữa OH- và H+ tạo thành nước, lượng H+ ở phía phải mất đi sẽ được bù từ các cấu tử ở phía bên trái để duy trì thế cân bằng của phản ứng, vì vậy nồng độ H+ (pH) của môi trường thay đổi không nhiều khi đưa thêm bazơ vào nước. Đó chính là tính đệm của kiềm carbonate, tính đệm càng cao (pH ít biến đổi) khi độ kiềm carbonate của nước càng lớn.
Do quá trình quang hợp, hô hấp của động thực vật trong ngày thay đổi nên pH thay đổi theo (thấp về sáng sớm, cao về chiều hôm) nhưng khi độ kiềm carbonate của nước cao thì mức độ dao động pH trong ao hồ không lớn so với nguồn nước có độ kiềm thấp.
Nguồn: Nước Nuôi Thủy Sản – Chất Lượng & Giải Pháp Cải Thiện Chất Lượng, NXB KH&KT, 2006).
