I/ Đặc điểm của chlorine
Chlorine là một hợp chất màu trắng, dễ tan trong nước. Khi tan trong nước giải phóng khí Clo làm cho nước có mùi hắc đặc trưng.
Trong tự nhiên chlorine tồn tại ở các dạng khác nhau như:
- Khí Clo (Cl2): 100% Clo
- Calcihypochlorite (Ca(OCl)2): 65% Clo
- Natrihypochlorite (NaOCl)
- Clo dioxyt (ClO2)
Một số dạng Clo nằm trong các thành phần hữu cơ như Cloamin B, T: hàm lượng khác nhau tùy theo giá thành của sản phẩm.
⇒ Khí Cl2, Ca(OCl)2, NaOCl là chất oxy hóa mạnh, khi hòa tan trong nước tạo ra acid hypochlorous (HOCl) và ion hypochlorite (OCl–)
Cl2 + H2O —> HOCl + HCl
NaOCl+ H2O —> HOCl + NaOH
Ca(OCl)2 + 2 H2O —> 2 HOCl + Ca(OH)2
Acid hypochlorous (HOCl) ion hóa tạo ra ion hypochlorite (OCl–)
HOCl —> H+ + OCl–
⇒ Trong nuôi trồng thủy sản, chlorine được sử dụng phổ biến ở dạng calcihypochlorite hơn natrihypochlorite bởi vì khi hòa tan vào trong môi trường nước Ca(OCl)2 tạo ra 2 phân tử HOCl và sẽ phân ly thành 2 ion OCl–. Khi đó HOCl và OCl– tác động trực tiếp lên màng tế bào của vi khuẩn, giúp tiêu diệt vi khuẩn trong ao nuôi.
⇒ Hàm lượng HOCl và ion OCl– phụ thuộc vào pH của môi trường ao nuôi, khi pH cao thì OCl–chiếm tỷ trọng lớn và ngược lại pH thấp thì HOCl chiếm tỷ trọng cao.
Ví dụ: Khi pH = 7,5 thì lượng HOCl và ion OCl– là tương đương nhau (mỗi chất chiếm 50% tổng lượng Clo hoạt động)
pH = 5,5 thì HOCl chiếm xấp xỉ 100%
pH = 9,5 thì OCl– chiếm xấp xỉ 100%
⇒ Khả năng khử trùng của HOCl cao hơn OCl– từ 80 – 100 lần do HOCl là chất trung hòa dễ thấm qua màng tế bào tích điện âm của vi khuẩn so với ion OCl–. Vì vậy, trong môi trường có pH thấp Chlorine sử dụng có hiệu quả cao hơn so với môi trường có pH cao.
II/ Cơ chế diệt khuẩn, tảo, động vật phù du,…của Chlorine trong ao nuôi thủy sản
Chlorine là chất oxy hóa mạnh có tác dụng oxy hóa vật chất hữu cơ sống trên cơ thể sinh vật. Chúng tác động lên tế bào, phá hủy hệ enzym của vi khuẩn, khi enzym tiếp xúc với chlorine thì nguyên tử Hydro trong cấu trúc phân tử được thay thế bởi chlorine. Vì vậy, cấu trúc phân tử thay đổi, enzym của vi khuẩn không hoạt động làm tế bào chết và sinh vật chết.
III/ Ảnh hưởng của chlorine trong ao nuôi thủy sản
Chlorine là một hóa chất có khả năng tiêu diệt được nhiều tác nhân gây bệnh như: vi khuẩn, virus, tảo, động vật phù du, nấm, ký sinh trùng,….trong môi trường nước; tẩy trùng ao, hồ; và oxy hóa các vật chất hữu cơ và mầm bệnh ngoại lai trong sản xuất giống. Tuy nhiên việc sử dụng không đúng liều lượng gây nhiều ảnh hưởng như sau:
1) Trong ao nuôi tôm, cá việc sử dụng chlorine trực tiếp để khử trùng, loại bỏ chất hữu cơ hay amoniac mang lại hiệu quả không cao và thường gây độc cho đối tượng nuôi nếu lượng Clo sử dụng quá nhiều. Nồng độ Chlorine tự do tồn tại tối đa đối với những loài động vật thủy sản là 0,01 mg/L. Ở nồng độ 0,1 mg/L, Chlorine tự do sẽ gây chết cho phiêu sinh vật và những loài tôm cá nhỏ. Ở nồng độ 0,37 mg/L sẽ gây chết cá.
Khi xử lý Chlorine thì ammonia trong nước phản ứng với chlorine tạo ra monochloramine, dichloramine, và trichloramines theo phản ứng sau:
NH3 + HOCl —> NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl —> NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl —> NCl3 + H2O
Hiệu quả khử trùng của monochloramine, dichloramine, và trichloramines thấp hơn nhiều so với HOCl và OCl-. Các NH2Cl, NHCl2 và NCl3 là sản phẩm của một phản ứng nối tiếp nhau nên chúng phụ thuộc vào liều lượng clo sử dụng. Khi tỷ lệ clo/amonia = 4 thì sản phẩm tạo ra chủ yếu là monochloramine và tỷ lệ clo/amonia = 10 thì sản phẩm tạo ra là dichloramine. Khi tỷ lệ clo/amonia = 7,6 thì xảy ra hiện tượng oxy hóa amoniac thành khí nitơ theo phản ứng:
2 NH2Cl + HOCl —> N2 + 3H+ + H2O
Như vậy, theo phản ứng trên thì chúng có thể loại bỏ được amoniac nhưng cần một lượng Clo rất lớn và trong thực tế lượng amoniac rất cao đối với những ao nuôi công nghiệp. Trong điều kiện nồng độ amoniac cao thì lượng clo cần thiết rất lớn kéo theo một loạt các phản ứng với chất hữu cơ tạo ra các sản phẩm có màu và mùi rất khó chịu và gây ảnh hưởng đến tôm, cá nuôi.
2) Khi cho chlorine vào trong nước lượng clo dễ dàng tác dụng với hydro sulfua tạo thành sulfat, lượng clo hao hụt này không có tác dụng khử trùng ao nuôi. Lượng clo khử trùng là lượng clo dư lại sau khi xảy ra các phản ứng hóa học. Vì vậy, để khử trùng ao nuôi cần tính lượng chloine chính xác khi xử lý.
Lượng chlorine sử dụng = lượng chlorine tiêu hao + lượng chlorine khử trùng
3) Khi lượng chlorine xử lý trong ao nuôi dư, chúng sẽ tác dụng lên cá như oxy hóa tế bào mang của cá. Quá trình oxy hóa gây ra kích thích, phá hủy và tổn thương tế bào mang cá, cá tăng quá trình tiết dịch nhầy, viêm màng gây phồng mang cá. Sự thay đổi cấu trúc mang cá sẽ làm giảm khả năng hô hấp và hiệu quả điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Khi bị ngộ độc Clo nhịp hô hấp của cá tăng mạnh, cá có thể chết do giảm oxy trong máu. Khi tiếp xúc với các dạng Cloamin, khả năng vận chuyển oxy của máu cũng giảm do thiếu oxy ở vùng mang cá.
4) Phổ diệt trùng của chlorine rất rộng nên hầu như tất cả các loại vi khuẩn có lợi lẫn có hại trong nước và đáy ao dễ bị diệt, dẫn đến đáy ao bị trơ và khó gây màu. Vì vậy, cần sử dụng các loại men vi sinh để khôi phục lại hệ vi sinh của đáy ao.
5) Khi dùng chlorine sát trùng nước, dư lượng của khí Clo có thể gây độc cho vật nuôi, đặc biệt là ấu trùng tôm, cá biển. Do vậy, cần trung hòa chlorine bằng Natri thiosulfate.
Cl2 + 2 Na2S2O3.5 H2O —> Na2S4O6 + 2 NaCl + 10H2O
6) Chỉ nên dùng Chlorine (Clo) để xử lý nguồn nước cấp (tức là dùng trong ao lắng hoặc ao nuôi chưa có tôm cá) vì dư lượng Clo sẽ gây độc cho cá, tôm nuôi và các loài thủy sinh vật.
7) Không nên sử dụng Clo khi nước ao giàu dinh dưỡng, chất hữu cơ vì sẽ xảy ra phản ứng phụ sinh ra chất độc gây hại cho thủy sản.
8) Khi đã sử dụng Clo thì không được sử dụng các hóa chất diệt khuẩn khác như: BKC, formaline…
9) Không nên bón vôi trước khi sử dụng clo vì Clo sẽ bị giảm tác dụng khi độ pH cao.
10) Liều lượng Chlorine dùng để khử trùng đáy ao là 50 – 100 g/m3, khử trùng nước 20 – 30 g/m3.Chlorine được dùng phổ biến nhất với liều xử lý là 20 – 30 ppm nếu pH nước <7,5. Liều lượng này có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào lượng chất hữu cơ có trong nguồn nước và độ pH của nước. Độ pH càng cao, hàm lượng chất hữu cơ càng nhiều thì cần phải tăng liều xử lý của Chlorine.
Tổng kết:
Hầu hết các chất xử lý môi trường hiện nay đều có hoạt lực mạnh trong việc sát khuẩn, tiêu diệt nấm và mầm bệnh trong đó có Chlorine.
Dư lượng Chlorine trong nước sau khi xử lý sẽ ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe tôm, cá. Việc bật quạt nước, sử dụng một số loại hóa chất trung hòa Chlorine được khuyến cáo sử dụng. Tuy nhiên, theo nhiều người nuôi tôm thì cách làm này vẫn chưa đạt hiệu quả như ý muốn.
Bên cạnh đó, sử dụng Chlorine không đúng cách sẽ gây hại cho sức khỏe (bị bỏng Chlorine, bị các tổn thương về niêm mạc do tiếp xúc hóa chất này…).
Những năm gần đây, người nuôi tôm ở nhiều địa phương gặp khó khăn trong quá trình nuôi. Trong đó, một nguyên nhân được kể đến nhiều là do việc lạm dụng hóa chất (Chlorine…) trong nuôi tôm dẫn đến tích tụ những hóa chất này gây trơ đáy và nhiễm độc đáy ao.
Vì vậy khi sử dụng người nuôi cần hiểu đặc tính, liều lượng, cách dùng và thời điểm sử dụng để đạt hiệu quả, giảm tác hại của những hóa chất này đối với tôm nuôi, môi trường và người sử dụng.
Nên hạn chế sử dụng và giảm phụ thuộc hóa chất trong nuôi tôm. Cần thấy mặt trái việc sử dụng hóa chất, chuyển sang nuôi tôm bằng chế phẩm sinh học, men vi sinh và áp dụng những quy trình nuôi thân thiện môi trường hơn, giảm sử dụng các loại hóa chất trước đây thường sử dụng.
