Chương 2: Tính chất vật lý của môi trường nước

Năng lượng mặt trời khi truyền qua khí quyển đến mặt đất thì năng lượng giảm dầndo sự hấp thụ của khí quyển và vật chất trên bề mặt quả đất. Năng lượng mặt trờiđược truyền ở hai dạng sóng ánh sáng, ánh sáng khả kiến và bất khả kiến. Sự phân bốnăng lượng được trình bày qua hình 2-1.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: Tính chất vật lý của môi trường nước Tính chất vật lý của môi trường nước CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC1 ÁNH SÁNG VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC1.1 Phân phối năng lượng mặt trờiNăng lượng mặt trời khi truyền qua khí quyển đến mặt đất thì năng lượng giảm dầndo sự hấp thụ của khí quyển và vật chất trên bề mặt quả đất. Năng lượng mặt trờiđược truyền ở hai dạng sóng ánh sáng, ánh sáng khả kiến và bất khả kiến. Sự phân bốnăng lượng được trình bày qua hình 2-1. Hình 2-1. Năng lượng mặt trời truyền vào khí quyển và mặt đất.1.2 Sự xâm nhập của ánh sáng vào cột nướcỞ một ngày trong lành, cường độ bức xạ mặt trời gia tăng từ 0 trước lúc bình minh vàđạt cực đại vào lúc giữa trưa (14:00-16:00). Quá trình quang hợp của thực vật thủysinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạmặt trời giảm. Khi chiếu tới mặt nước ánh sáng không hoàn toàn xâm nhập vào cột nước màmột phần bị phản xạ lại không khí. Khả năng xâm nhập của ánh sáng vào môi trườngnước phụ thuộc vào tính phẳng lặng của mặt nước và góc tới của tia sáng so với mặtnước. Những tia sáng chiếu gần thẳng góc với mặt nước sẽ xâm nhập vào nước nhiều 13Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sảnnhất. Cường độ ánh sáng sẽ giảm khi xuyên qua cột nước vì bị phân tán và hấp thubởi cột nước. Đối với nước tinh khiết, chỉ 53% cường độ ánh sáng biến đổi thànhnhiệt và triệt tiêu khi xuyên qua một mét nước đầu tiên của cột nước. Các tia sáng cóbước sóng dài (đỏ, cam) và ngắn (hồng ngoại, tím) thì bị triệt tiêu nhanh hơn các tiasáng có bước sóng trung bình (lục, lam và vàng). Nước thiên nhiên có nhiều tạp chấtngăn cản quá trình xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước.Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh không thể thực hiện được khi cường độánh sáng thấp hơn 1%. Tầng nước nhận được hơn 1% cường độ ánh sáng được gọi làtầng ánh sáng hay tầng quang hợp (photic layer). Nước trong ao nuôi tôm, cá thườngđục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. TheoBoyd (1990) thì tầng ánh sáng thường gấp đôi độ trong của nước đo bằng đĩa Secchi. Hình 2-2. Sự xâm nhập của ánh sáng vào 3 ao cá có bón phânMức độ hấp thụ ánh sáng của nước ở độ sâu z được tính theo công thức sau:Trong đó IO = Bức xạ xâm nhập vào mặt nước IZ = Bức xạ ở độ sâu Z.Độ hấp thụ khởi đầu được sử dụng để nghiên cứu sự xâm nhập của ánh sáng đơn sắc,nhưng khái niệm này được mở rộng cho tổng bức xạ. Lượng ánh sáng xâm nhập vàođộ sâu Z nào đó được tính bằng phương trình Lambert:14 Tính chất vật lý của môi trường nước -kz IZ = I Oe hoặc LnI O = LnI z - KzTrong đó: E= Cơ số của logarithms tự nhiên (cơ số e) K= Hệ số mất đi In = Logarithm tự nhiên.1.3 Năng lượng nhiệt1.3.1 Năng lượng nhiệt tích lũy trong một thủy vựcNguồn nhiệt chính làm cho nước trong các thủy vực ấm lên là do năng lượng ánh sángmặt trời cung cấp. Ngoài ra, còn có thể do năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hóacác hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước và nền đáy của thủy vực, nhưng năng lượngsinh ra bởi các quá trình oxy này không đáng kể so với năng lượng mặt trời cung cấp.Do đó, nhiệt độ của nước thay đổi theo vị trí địa lý của thủy vực, theo mùa, theo thờitiết và theo ngày đêm. Sự thay đổi nhiệt độ của nước trong các thủy vực theo ngàyđêm gắn liền với cường độ chiếu sáng của mặt trời trong ngày. Thường nhiệt độ củanước trong các thủy vực thấp nhất vào buổi sáng lúc 2:00-5:00, cao nhất vào buổichiều lúc 14:00-16:00 giờ và lúc 10:00 giờ nhiệt độ của nước trong thủy vực gần tớinhiệt độ trung bình ngày đêm. Biên độ dao động nhiệt độ trong ngày đêm lớn hay nhỏphụ thuộc vào tính chất của thủy vực: các thủy vực nhỏ và nông có biên độ dao độngnhiệt độ ngày đêm lớn hơn các thủy vực lớn và sâu. Sự thay đổi nhiệt độ theo ngàyđêm ở các ao nông có thể rất đáng kể: ở tầng mặt sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm có o o othể tới 10 C, ở độ sâu 20 cm là 5 C còn ở đáy ao là 2 C.Trong thủy vực năng lượng nhiệt có thể bị mất đi do nước bốc hơi, phát xạ nhiệt, hấpthụ vào nền đáy hoặc dòng chảy ra khỏi thủy vực.Hình 2-3. Năng lượng nhiệt chảy vào và ra khỏi thủy vực nước ngọt. (Số liệu từ F. W. Wheaton, 1977). Trích dẫn bởi C.K. Lin & Yang Yi (2001) 15Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản1.3.2 Tỉ trọng nước oNước ở 4 C có tỉ trọng lớn nhất, khi nhiệt độ tăn ...