pH là chỉ số đặc trưng cho độ axit (chua) hoặc độ kiềm (chất) của nước. pH thấp chứa nhiều axit, pH cao chứa nhiều kiềm, và pH = 7 được coi là mức trung tính. Trong môi trường nuôi trồng, pH là yếu tố quan trọng tác động gián tiếp, thậm chí trực tiếp, đến đời sống động vật thủy sinh, quyết định sự cân bằng hóa học và sinh học trong ao nuôi.
1. Sự Biến Động và Khoảng pH Lý Tưởng
Khoảng pH tối ưu cho tôm cá nước ngọt phát triển và sinh sản là từ 6.5 – 9.0. Tuy nhiên, pH của các nguồn nước mặt thường dao động lớn trong ngày do quá trình quang hợp và hô hấp của thủy thực vật.
1.1. Chu Kỳ Dao Động pH Hàng Ngày
Sự dao động pH được điều khiển bởi cường độ ánh sáng và nồng độ carbon dioxit biến đổi theo sự biến đổi của pH trong ngày:
- Ban ngày: pH tăng và đạt cực đại vào giữa buổi chiều khi quá trình quang hợp hấp thụ mạnh CO2 diễn ra.
- Ban đêm: pH giảm và đạt thấp nhất vào lúc bình minh do sinh vật hô hấp thải CO2.
Mức độ dao động của pH trong ngày trước hết phụ thuộc vào độ kiềm (chủ yếu là bicarbonate), tức là khả năng đệm của nước. Các nguồn nước có tính đệm thấp và giàu dinh dưỡng (phú dưỡng) có thể dao động pH từ 6 đến 11 vào lúc bình minh và giữa buổi chiều.
1.2. Đặc Điểm Nguồn Nước và pH Cực Đoan
- Nước có tính đệm yếu: Trong các ao, hồ có độ kiềm (tính đệm) thấp và thuận lợi cho tảo phát triển, pH biến động lớn trong ngày, có thể đạt giá trị 6 vào sáng sớm và tới 9 hoặc hơn về chiều tối.
- Nước biển: Có pH ổn định trong khoảng 8.0 – 8.5 nhờ hệ đệm bicarbonate – borat và sự có mặt của ion magie carbonate.
- Nước axit mạnh: Nước có pH < 4 là do sự có mặt của các axit mạnh, đặc biệt là axit sunfuric. Điều này thường xảy ra ở vùng đất phèn chua, hoặc nước thải công nghiệp.
- Ngưỡng gây chết: Cá nước có pH < 4 và pH > 11 là điểm chết. Tôm và nhuyễn thể nhạy cảm trong khoảng này. pH > 10 gây tác hại đến thủy động vật như tôm, cá, nhuyễn thể.
2. Ảnh Hưởng của pH Lên Sức Khỏe Thủy Sản
pH ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe động vật thủy sản thông qua tác động lên quá trình sinh lý cơ bản và độc tính hóa học trong nước.
2.1. Tác Động của pH Thấp (Axit)
Khi pH thấp hoặc nồng độ ion hydro (H+) cao, pH gây tác động xấu lên cấu trúc và hoạt động của mang:
- Rối loạn Trao đổi Ion và Muối: Hạn chế khả năng hấp thu muối \text{NaCl} và Kali qua màng. Tăng khả năng thấm và khuếch tán các ion khác, làm rối loạn áp suất thẩm thấu.
- Tổn thương Cơ học: Tăng khả năng sinh dịch nhầy hay niêm dịch, tăng quá trình tụ và kết tủa dịch nhầy, phá hủy biểu mô của màng. Tăng khả năng sinh dịch nhầy và phá hủy cấu trúc mang lại trong vùng pH thấp có liên quan trực tiếp tới quá trình vận chuyển oxy và carbon dioxit qua máu.
- Giảm Chức năng Hô hấp: Giảm khả năng liên kết với oxy của hemoglobin. Động vật duy trì hoạt động của mang (vận chuyển ion, sinh dịch nhầy) trên cơ sở tiêu hao năng lượng, do đó chậm phát triển và hạn chế khả năng chống bệnh.
- Tăng độc tính: pH thấp tác động đến sự tồn tại (nhiều ít của các dạng khác nhau) của hydro sunfua (H2S), clo (OCL-), và một số kim loại nặng như đồng, cadmi, kẽm, nhôm.
2.2. Tác Động của pH Cao (Kiềm)
Mang cá và nhuyễn thể cũng rất nhạy cảm với độ kiềm, pH cao. Trong nước có pH cao, pH là yếu tố quyết định tỷ lệ NH3 (độc) và NH4+ (ít độc).
- Tăng độc tính của Amoniac: Tỷ lệ amoniac (dạng NH3, độc) cao hơn so với dạng tích điện dương (NH4+, ít độc). Trong nước có pH cao và chất thải chứa nitơ bị ức chế, amoniac (dạng trung hòa NH3) không làm giảm khả năng khuếch tán của amoniac từ cơ thể ra ngoài.
- Tác động sinh lý: Mang cá bị tác động xấu do quá trình vận chuyển các ion, do hô hấp cũng như cân bằng axit – bazơ trong máu.
2.3. Vai Trò Của Canxi
Canxi là một tác nhân điều biến quan trọng đối với độc tính của pH vì nó ảnh hưởng tới quá trình thẩm thấu và độ bền của màng sinh học. Ví dụ pH cao làm cho màng bao trở nên “chặt” hơn, do đó làm giảm quá trình vận chuyển ion qua màng. Nồng độ Canxi trong nước cũng được ưu tiên đối với độ mặn thấp.
3. pH Trong Nuôi Trồng Thủy Sản: Ảnh Hưởng Lên Hóa Học Nước
Nồng độ pH còn ảnh hưởng đến cân bằng hóa học, sinh học và hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng trong nước.
3.1. Ảnh Hưởng Lên Dinh Dưỡng
- Phosphat và Canxi: Nước có pH cao và nguồn nước chứa nhiều canxi (cứng) thì lượng photphat bón vào sẽ bị hao hụt nhanh do kết tủa với canxi dạng Ca3(PO4)2. Ngược lại, natri photphat có độ tan tốt hơn so với canxi photphat nên lượng photpho trong ao không chứa ion canxi sẽ được thực vật sử dụng tốt hơn, hiệu quả hơn cho quá trình quang hợp.
- pH thấp: Trong một số nguồn nước có độ kiềm thấp, khi pH thấp không đủ để gây hại cho cá nhưng lại kìm hãm và làm giảm lượng photpho vô cơ và carbon dioxit trong nước, yếu tố thúc đẩy sự phát triển của thủy thực vật.
3.2. Quản Lý pH và Các Yếu Tố Liên Quan
- Bón vôi: Bón vôi (các dạng khác nhau) sẽ cải thiện được môi trường nuôi đối với các nguồn nước có độ kiềm thấp.
- Môi trường nuôi: Phần lớn nước nuôi trồng thủy sản có độ pH nằm trong khoảng thích hợp cho cá, tôm, ít gây ra hiện tượng độc cấp tính trực tiếp. Tuy vậy, pH thấp có thể làm cá mập bị tác động bởi pH do mức độ dao động pH thấp, vì vậy khả năng chịu đựng của chúng rất kém khi phải sống trong vùng nước ngọt, chỉ thích hợp trong vùng từ 7.5 đến 8.5.
Việc quản lý tốt pH trong nuôi trồng thủy sản là điều kiện tiên quyết để đảm bảo sức khỏe và tăng trưởng của vật nuôi.
