[Người nuôi tôm] – BOD (Biological Oxygen Demand) là nhu cầu oxy sinh học, đo lường lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước. COD (Chemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxy hóa học, thể hiện tổng lượng oxy cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ và vô cơ trong mẫu nước. Việc hiểu rõ ý nghĩa, sự khác biệt và mục đích của hai chỉ số này là rất quan trọng trong nuôi tôm. 

 

BOD: Nhu cầu oxy sinh học

BOD là lượng oxy hòa tan bị tiêu thụ bởi một mẫu nước (thường được pha loãng) nằm trong chai BOD, được bảo quản trong tủ ấm ở nhiệt độ 20oC, trong bóng tối. Việc giữ mẫu trong bóng tối là cần thiết để ngăn chặn sự sản xuất oxy hòa tan từ quá trình quang hợp của thực vật phù du trong thời gian ủ. Mức độ oxy hòa tan bị tiêu thụ có thể được đo trong bất kỳ khoảng thời gian nào, nhưng phổ biến nhất là sau 5 ngày, do đó thuật ngữ “nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày” (BOD 5) được sử dụng.

Nhu cầu oxy sinh học và hóa học là những thông số chất lượng nước quan trọng

 

Sự giảm thiểu oxy hòa tan trong chai chủ yếu là do hoạt động hô hấp của tất cả các sinh vật có mặt trong mẫu nước, bao gồm cả vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng. Ngoài ra, nếu mẫu chứa ammonia nitrogen, quá trình nitrat hóa sinh học cũng có thể góp phần vào việc tiêu thụ oxy.

Cần phải có một lượng oxy hòa tan còn lại trong bình BOD vào cuối quá trình ủ; nếu không, việc tính toán BOD sẽ không khả thi. Ở nhiệt độ 20oC, nước ngọt chỉ có thể chứa tối đa 9,08 mg/l oxy hòa tan khi đạt trạng thái bão hòa không khí, không thể đo được BOD cao hơn trong mẫu không pha loãng. Khi pha loãng, số lượng vi sinh vật sẽ giảm, vì vậy, để đảm bảo quá trình phân hủy vi khuẩn diễn ra hiệu quả, một lượng vi khuẩn giống sẽ được thêm vào các mẫu nước pha loãng 3 hoặc 4 lần. Các mẫu nước thải từ nuôi trồng thủy sản thường không cần pha loãng và chỉ một số ít trong số đó cần được pha loãng từ 3 – 4 lần.

Quần thể vi khuẩn nitrat hóa thường cần hơn 5 ngày để bắt đầu quá trình oxy hóa ammonia nitrogen trong các mẫu nước pha loãng. Trong các thử nghiệm BOD 5 với các mẫu đã được pha loãng 3 hoặc 4 lần, quá trình nitrat hóa thường không ảnh hưởng đến kết quả BOD5. Để ngăn chặn hoàn toàn quá trình nitrat hóa, có thể thêm chất ức chế vào các mẫu. Tuy nhiên, nếu không có chất ức chế được thêm vào mẫu không pha loãng hoặc nếu mẫu chỉ được pha loãng một vài lần, quá trình nitrat hóa vẫn sẽ diễn ra trong quá trình ủ.

BOD có thể được báo cáo dưới dạng BOD carbon (CBOD) cho các mẫu nước được pha loãng nhiều hoặc trong trường hợp quá trình nitrat hóa bị ức chế. Sự khác biệt về BOD giữa các mẫu được ủ có và không có sự ức chế nitrat hóa được gọi là nhu cầu oxy nitơ (NOD). NOD cũng có thể được ước tính bằng cách nhân nồng độ ammonia nitrogen tổng số (tính bằng mg/l, tương đương với phần triệu) với 4,57. Các mẫu nước thải từ nuôi trồng thủy sản thường không cần pha loãng nhiều và việc ức chế nitrat hóa cũng ít khi được thực hiện. Ví dụ, NOD trong ao có 5 mg ammonia nitrogen tổng số trên lít sẽ tương đương với 22,8 mg/l. Ammonia nitrogen thường chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng BOD của các mẫu từ các cơ sở nuôi trồng thủy sản.

Mục đích của BOD là cung cấp một ước lượng về lượng oxy hòa tan cần thiết để oxy hóa tải lượng BOD trong nước thải trước khi xả vào nguồn nước tiếp nhận. Ví dụ, nếu nồng độ BOD5 của nước thải là 20 g/m3 (20 mg/l) và mỗi ngày xả 1.000 m3 nước thải, thì tổng tải lượng BOD5 sẽ tương đương với 20 kg oxy hòa tan mỗi ngày.

BOD 5 là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải từ các trang trại nuôi trồng thủy sản. Nồng độ BOD 5 thường thấy trong nước thải nuôi trồng thủy sản dao động từ 5 – 30 mg/l, nhưng cũng có thể có nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn. BOD5 không phải là chỉ số lý tưởng để đánh giá nhu cầu oxy trong các hệ thống nuôi trồng. Thay vào đó, BOD ngắn hạn có thể giúp xác định mức tiêu thụ oxy hòa tan trong một giờ, từ đó dự đoán nhu cầu sục khí. Để thực hiện điều này, có thể lấy một mẫu nước không pha loãng từ ao nuôi, cho vào một chai và ủ trong bóng tối ở cùng nhiệt độ với nước trong hệ thống, hoặc để trong một chai đục và ủ ngay trong hệ thống. Sau hai đến bốn giờ, đo nồng độ oxy hòa tan còn lại trong chai và so sánh với nồng độ ban đầu. Sự chênh lệch này được chia cho số giờ ủ để tính toán nhu cầu oxy hàng giờ.

 

COD: Nhu cầu oxy hóa học

COD là lượng oxy tương ứng với lượng kali dicromat tiêu thụ trong quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ trong mẫu nước có tính axit, được thực hiện trong hai giờ đun sôi trong thiết bị hồi lưu để ngăn ngừa mất nước do bay hơi. Phương pháp xác định COD nhanh hơn so với việc ước tính nhu cầu oxy của mẫu. Trên thực tế, COD phản ánh BOD cuối cùng (BODu), tức là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ trong mẫu và giá trị COD sẽ luôn cao hơn BOD5. Thông thường, nồng độ BOD5 chiếm khoảng 65% nồng độ COD.

Có thể điều chỉnh phép tính COD để xác định lượng carbon hữu cơ tương đương với lượng kali pemanganat tiêu thụ trong quá trình thử nghiệm. Quy trình COD được sửa đổi này cho phép đo tổng nồng độ carbon hữu cơ hòa tan và lơ lửng. Việc sử dụng màng lọc giúp loại bỏ carbon hữu cơ dạng hạt khỏi một phần mẫu, từ đó sự chênh lệch về carbon hữu cơ giữa phần chưa lọc và phần đã lọc cho phép chúng ta tính toán nồng độ của cả chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng. Nồng độ carbon hữu cơ nhân với hệ số từ 1,8 – 2,0 thường được coi là chỉ số đáng tin cậy về chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng.

Tuy nhiên, nồng độ ion clorua cao có thể gây cản trở trong việc đo COD, vì một phần clorua có thể bị oxy hóa thành clo bởi kali dicromat, dẫn đến kết quả COD cao không chính xác. Mặc dù có các phương pháp để ức chế hiệu ứng này, nhưng hiệu quả của chúng lại không cao.

Phương Lam (Theo Globalseafood)