Mục lục bài viết

Độ mặn trong nuôi trồng thủy sản

Độ mặn được định nghĩa theo nhiều hình thức khác nhau và đóng vai trò như 1 chỉ tiêu môi trường quan trọng trong thủy sản #Máy đo đa chỉ tiêu nước đi hiện trường HACH HQ30D

Hình – Đo độ mặn bằng khúc xạ kế cầm tay trong ao nuôi

Đối với nuôi trồng thủy sản, độ mặn được xem là 1 trong những yếu tố môi trường quan trọng. Độ mặn đang được biểu thị bởi tổng hàm lượng muối hòa tan trong nước và có đơn vị dưới dạng phần ngàn (1 ppt = 1 g/l = 1,000 mg/l = 1,000 ppm).

Có nhiều khái niệm khác nhau về độ mặn máy đo độ mặn

Năm 1901, độ mặn của nước biển được xác định lần đầu tiên bởi Martin Knudsen (nhà khoa học Đan Mạch). Định nghĩa này dựa trên hàm lượng ion Cl- trung bình của nước biển và công thức:

Độ mặn = 0.030 + 1.805 ion Cl- (đơn vị độ mặn là g/L)

Sau đó, định nghĩa này được điều chỉnh qua nhiềuY năm, đến 1967, công thức tính độ mặn trở thành: Độ mặn = 1.80655 Cl- (đơn vị độ mặn là g/L)

Năm 1978, theo tiêu chuẩn của ngành hải dương học, độ mặn được xác định theo đơn vị độ mặn thực tế (psu). Nghiên cứu cho thấy nước có cùng độ dẫn điện #Máy đo độ dẫn điện cầm tay HACH HQ14D thì có cùng độ mặn, ví dụ như dung dịch KCL có cùng độ dẫn điện với 32.4256g KCl hòa tan trong 1 lít nước cất. Tỷ lệ độ dẫn điện của nước biển tiêu chuẩn (35 ppt) so với KCl tiêu chuẩn là 1. Mối tương quan này thường được dùng để đánh giá độ mặn thực tế của nước với nhiều độ dẫn điện khác nhau. Độ mặn chênh lệch giữa các vùng thường không quá 0.01%.

Năm 1985, Ủy ban hải dương học liên chính phủ của Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hóa Liên hợp quốc định nghĩa lại độ mặn tuyệt đối là tỉ lệ muối hòa tan trong nước biển so với tổng khối lượng nước biển (kg muối hòa tan/kg nước biển). Độ mặn tuyệt đối có giá trị tương đương với lượng muối thực tế có trong nước, nhưng thấp hơn độ mặn tiêu chuẩn. Nguyên nhân là do độ mặn tiêu chuẩn có đơn vị là g/l và 1 lít nước biển nặng hơn 1 kg một chút (độ mặn thực tế và tuyệt đối đều được tính dựa trên kg). Ví dụ, độ mặn tuyệt đối là 35 g/kg ở 28oC thì tương đương với 35.8 g/l của độ mặn tiêu chuẩn.

Tuy nhiên, sau khi loại bỏ định nghĩa độ mặn tiêu chuẩn thì các nhà khoa học chỉ tập trung vào các định nghĩa khác và mối tương quan của chất dẫn điện với độ mặn.

Đại học Miami đã nghiên cứu thành công thang đo độ mặn tham chiếu, và kết quả này đã được Ủy ban Hải dương học Quốc tế chấp nhận là định nghĩa độ mặn mới của nước biển. Định nghĩa độ mặn tham chiếu rất khó hình dung, nhưng về cơ bản nó là sự điều chỉnh độ mặn tuyệt đối và có liên quan đến độ mặn thực tế theo phương trình:

Độ mặn tham chiếu = độ mặn thực tế x 1.004715.

Độ mặn trong nuôi trồng thủy sản

Định nghĩa độ mặn có ảnh hưởng lớn đến việc xác định giá trị của độmặn. Độ mặn tiêu chuẩn có các giá trị 10, 20, 30, 40 ppt. Nhưng khi tính theo nhiều công thức khác nhau thì độ mặn lại có giá trị khác nhau (Bảng 1). Sự khác biệt này không có ý nghĩa, độ mặn tiêu chuẩn và độ mặn thực tế có giá trị gần như bằng nhau, độ mặn tiêu chuẩn thấp hơn độ mặn tham chiếu và cao hơn độ mặn tuyệt đối 1 chút.

Bảng 1: Giá trị độ mặn của nước với nhiều công thức tính khác nhau (28 độ C)

Công thức tính	Giá trị
Độ mặn tiêu chuẩn (ppt)	10	20	30	40
Độ mặn thực tế (không có đơn vị)	9.999	19.98	29.997	39.996
Độ mặn tuyệt đối (mg/kg)	9.96	19.78	29.46	38.98
Độ mặn tham chiếu	10.05	20.07	30.14	40.18

Độ mặn tham chiếu

10.05

20.07

30.14

40.18

Các phương pháp để đo độ mặn máy đo độ mặn

Có nhiều phương pháp khác nhau để đo độ mặn trong nước, bao gồm cả độ dẫn điện, tỷ trọng nước, chlorine và chỉ số khúc xạ

Trong nuôi trồng thủy sản, độ mặn được đo bằng khúc xạ kế (cầm tay)

Độ dẫn điện

Khi nước có độ mặn càng cao thì khả năng dẫn điện càng lớn vì điện được dẫn qua nước bởi các ion tự do.

Máy đo độ dẫn điện (hình 1) được dùng để đánh giá khả năng dẫn điện của nước. Đơn vị của độ dẫn điện là ohm (1 mho = 1/ohm) hoặc siemen (1 micromho/cm = 1 microsiemen/cm).

Độ dẫn điện tăng khi nhiệt độ tăng, nhưng hầu hết các máy đo độ dẫn điện hiện tại đều được thiết kế sao cho đọc được kết quả độ dẫn ở 25oC.

Hình 1 – Máy đo độ dẫn điện

Độ mặn và độ dẫn điện có mối quan hệ tỷ lệ thuận với nhau. Nước biển có độ mặn 34.5 có dẫn điện khoảng 50.000 mmhos/cm, và nước biển có độ mặn 17,25 ppt thì có độ dẫn nhiệt khoảng 25.000 mmhos/cm. Hầu hết các máy đo độ dẫn điện cầm tay đều có thể đọc độ mặn trực tiếp.

Chlorine

Độ mặn của nước biển thường được ước tính từ hàm lượng ion Cl– bởi công thức Knudsen: Độ mặn = 1.80655 Cl- (hàm lượng ion Cl- trong 1 lít nước)

Xác định hàm lượng ion CL- bằng phương pháp chuẩn độ mẫu nước. Độ mặn có thể được tính chính xác từ hàm lượng ion Cl- trong nước biển và cửa sông, nhưng đối với nước ngọt và nước mặn nội địa, tỷ lệ ion Cl- trên tổng số chất hòa tan thường khác rất nhiều so với nước biển.

Tỷ trọng nước

Thông thường, nước có tỷ trọng khoảng 1 g/mL. Nước có độ mặn càng cao thì tỷ trọng càng lớn. Nguyên nhân do ion hòa tan trong nước nhiều hơn (Bảng 1). Tỷ trọng của nước có thể được đo bằng tỷ trọng kế (Hình 2).

Tỷ trọng kế truyền thống là khối hình trụ, chứa đầy không khí, bao gồm 2 phần là thân (cây dài bên trên) và đáy (bên dưới). Phần đáy chứa viên giữ thăng bằng bên dưới và cũng làm cho tỷ trọng kế nổi lên. Khoảng cách mà thân cây kéo dài trên bề mặt phụ thuộc vào tỷ trọng nước, tỷ trọng càng cao, thân cây càng nổi lên trên bề mặt.

Bảng 1. Tỷ trọng nước (g/cm3) ở nhiều độ mặn khác nhau so với nhiệt độ từ 0 – 40 độ C

Nhiệt độ	Độ mặn (0 g/l)	Độ mặn (10 g/l)	Độ mặn (20 g/l)	Độ mặn (30 g/l)	Độ mặn (40 g/l)
0	0.99984	1.0080	1.0160	1.0241	1.0321
5	0.99997	1.0079	1.0158	1.0237	1.0316
10	0.00070	1.0075	1.0153	1.0231	1.0309
15	0.99910	1.0068	1.0144	1.0221	1.0298
20	0.99821	1.0058	1.0134	1.0210	1.0286
25	0.99705	1.0046	1.0121	1.0196	1.0271
30	0.99565	1.0031	1.0105	1.0180	1.0255
35	0.99403	1.0014	1.0088	1.0162	1.0237
40	0.99222	0.9996	1.0069	1.0143	1.0217

Ánh sáng đi qua các vật với nhiều vận tốc khác nhau. Theo định luật Snell, nếu môi trường thứ nhất có chiết suất môi trường nhỏ hơn môi trường thứ hai, ánh sáng sẽ giảm vận tốc khi đi vào môi trường thứ hai, gây ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Điều ngược lại xảy ra khi ánh sáng truyền đi nhanh hơn trong môi trường thứ hai so với trong trường thứ nhất. Chỉ số khúc xạ là tỷ lệ giữa tốc độ ánh sáng trong chân không so với tốc độ ánh sáng trong môi trường thứ hai. Sự khúc xạ ánh sáng được minh họa trong hình bên dưới (Hình 3)

máy đo độ mặn

Hình 3 – Bằng chứng trực quan cho thấy ánh sáng bị khúc xạ bởi nước

Chỉ số khúc xạ của nước tăng theo lượng nước, và bị ảnh hưởng bởi bước sóng đo, áp suất khí quyển và nhiệt độ. Một khúc xạ kế cầm tay, có chất lượng tốt (Hình 4) đo độ mặn từ 1 đến 60 mg/L (một chữ số thập phân). Chúng được sử dụng rộng rãi để đo độ mặn tại các cơ sở nuôi trồng thủy sản (nước ngọt, nước lợ, nước cửa sông hoặc nước biển).