Đo Nồng Độ pH Trong Nuôi Trồng Thủy Sản

Giới thiệu

Hình 1: Ngành nuôi trồng thủy sản đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và an ninh lương thực.

Vai trò của nồng độ pH trong nuôi trồng thủy sản là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển của các sinh vật thủy sản. Duy trì cân bằng pH chính xác là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng nước tối ưu, vì nó ảnh hưởng đến các quá trình sinh học khác nhau như trao đổi chất, sinh sản và phản ứng miễn dịch. Các phương pháp đo pH truyền thống có thể tốn thời gian và có thể không cung cấp dữ liệu thời gian thực cần thiết để quản lý chính xác. Việc sử dụng quang phổ cận hồng ngoại nhìn thấy được (Vis-NIR) thể hiện một giải pháp thay thế không xâm lấn, nhanh chóng và chính xác để theo dõi mức độ pH. Công nghệ này thúc đẩy các đặc tính hấp thụ của nước để phát hiện những thay đổi về độ pH, cung cấp cho các nhà khai thác nuôi trồng thủy sản khả năng điều chỉnh ngay lập tức các hoạt động quản lý nguồn nước của họ, do đó thúc đẩy môi trường nuôi trồng thủy sản lành mạnh và bền vững hơn.

Môi trường pH cho sinh vật dưới nước        

Hình 2: Đối với các loại thủy sản khác nhau, nồng độ pH trong nước sẽ có yêu cầu khác nhau.

Độ pH của nước là một yếu tố quan trọng trong nuôi trồng thủy sản, ảnh hưởng đến sức khỏe, sự tăng trưởng và sinh sản của các sinh vật dưới nước. Các loài khác nhau có phạm vi chịu pH cụ thể.

1. Cá nước ngọt: Hầu hết các loài cá nước ngọt phát triển mạnh trong phạm vi pH hơi axit đến trung tính từ 6,5 đến 7,5. Tuy nhiên, các loài như cá da trơn có thể chịu được độ pH cao hơn một chút.
2. Cá nước mặn: Môi trường biển thường có độ pH cao hơn, dao động từ 7,8 đến 8,4. Tuy nhiên, các loài cụ thể có thể có khả năng chịu pH hẹp hơn.
3. Tôm: Những loài giáp xác này thích nước hơi kiềm với độ pH từ 7,5 đến 8,5.
4. Động vật thân mềm: Hàu, nghêu và trai thường phát triển mạnh trong điều kiện hơi kiềm với độ pH từ 7,8 đến 8,2.

Điều cần lưu ý là đây là những hướng dẫn chung và mức độ pH tối ưu có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ nước, độ mặn và các loài cụ thể được nuôi. Duy trì độ pH ổn định trong phạm vi mong muốn là rất quan trọng đối với sức khỏe tổng thể và năng suất của hệ thống nuôi trồng thủy sản.

Phương pháp

Khi ánh sáng tương tác với một mẫu, nó có thể được hấp thụ, truyền đi hoặc phản xạ. Quang phổ VIS-NIR đo các tương tác này để cung cấp thông tin về thành phần và tính chất của mẫu.

1. Quang phổ hấp thụ: Đo lượng ánh sáng được hấp thụ bởi một mẫu ở các bước sóng khác nhau.
2. Quang phổ phản xạ: Đo lượng ánh sáng phản xạ bởi bề mặt mẫu.
3. Quang phổ truyền qua: Đo lượng ánh sáng đi qua một mẫu.

Mặc dù quang phổ VIS-NIR không thể đo trực tiếp pH do sự hấp thụ nước mạnh, nhưng nó có thể được sử dụng gián tiếp bằng cách sử dụng các chỉ số pH. Dưới đây là phác thảo chung về các bước liên quan:

1. Lựa chọn chỉ thị: Chọn một chỉ số pH phù hợp với phạm vi pH mong muốn. Chỉ thị phải thể hiện những thay đổi quang phổ riêng biệt với các mức pH khác nhau.
2. Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn: Chuẩn bị một loạt các dung dịch tiêu chuẩn với các giá trị pH đã biết bao gồm phạm vi mong muốn.
3. Thu nhận quang phổ: Thêm chỉ thị pH đã chọn vào từng dung dịch tiêu chuẩn và đo phổ hấp thụ của chúng bằng máy quang phổ VIS-NIR.
4. Phát triển đường cong hiệu chuẩn: Tạo đường cong hiệu chuẩn bằng cách vẽ độ hấp thụ ở các bước sóng cụ thể so với các giá trị pH đã biết của các dung dịch chuẩn.
5. Chuẩn bị mẫu: Thêm chỉ thị pH vào mẫu nước nuôi trồng thủy sản.
6. Đo mẫu: Đo phổ hấp thụ của mẫu nước bằng máy quang phổ và các điều kiện tương tự như đối với đường cong hiệu chuẩn.
7. Xác định pH: Sử dụng đường cong chuẩn để ước tính giá trị pH của mẫu nước dựa trên phổ hấp thụ của nó.

Kết quả

Trong một trường hợp cụ thể, phenol đỏ được sử dụng như một chỉ số pH để đánh giá độ axit hoặc tính bazơ của các mẫu nước khác nhau. Phạm vi pH phù hợp với phenol đỏ là từ 6 đến 8,2, phù hợp với mức độ pH điển hình của các mẫu nước môi trường. Một máy đo quang phổ đo các giá trị hấp thụ, sau đó được vẽ trên biểu đồ (Hình 3). Biểu đồ thu được đã chứng minh mối tương quan rõ ràng giữa độ hấp thụ và giá trị pH, cho thấy độ tin cậy của phenol đỏ là một chỉ số trong phạm vi quy định.

Hình 3: Đồ thị quang phổ của các mẫu nước có độ pH khác nhau.

Hệ thống đo lường

Máy quang phổ HR6 của Ocean Insight kết hợp với nguồn sáng HL-2000 cung cấp một giải pháp mạnh mẽ để đo pH gián tiếp trong nuôi trồng thủy sản.

Hình 4: Máy đo quang phổ Ocean SR.

Máy quang phổ Ocean SR6 nổi bật trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản vì khả năng đặc biệt trong việc đo nồng độ pH, một thông số quan trọng để duy trì sức khỏe của hệ sinh thái dưới nước. Với dải bước sóng khoảng 185-1100 nm, nó mang lại tính linh hoạt cao cho các phép đo hấp thụ ánh sáng khác nhau. Độ phân giải quang học, có thể cấu hình xuống 0,5 nm với khe 25 μm, đảm bảo dữ liệu quang phổ chính xác, rất quan trọng để theo dõi pH chính xác. SR6 có độ nhạy cao, được thể hiện bằng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu lên đến 3500: 1 với Chế độ trung bình tốc độ cao, cho phép phát hiện ngay cả những thay đổi nhỏ nhất trong thành phần mẫu. Tính linh hoạt của SR6 được tăng cường hơn nữa bởi thiết kế mạnh mẽ, có khả năng hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng, làm cho nó phù hợp với cả môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát và môi trường công nghiệp. Những tính năng này, kết hợp với kích thước nhỏ gọn và dễ dàng tích hợp với các phụ kiện khác nhau, làm cho Ocean SR6 trở thành một công cụ hữu ích để đảm bảo chất lượng và tính bền vững của các hoạt động nuôi trồng thủy sản.

Hình 5: Nguồn sáng HL-2000.

Nguồn sáng HL-2000 là một công cụ đa năng trong ngành nuôi trồng thủy sản, cung cấp dải bước sóng rộng từ 360 đến 2500 nm, rất cần thiết cho các phép đo nồng độ pH chính xác. Độ ổn định cao, với độ lệch dưới 0,3% mỗi giờ, đảm bảo hiệu suất nhất quán theo thời gian. Phiên bản công suất cao, HL-2000-HP, đặc biệt có lợi cho các ứng dụng yêu cầu đầu ra VIS-NIR mạnh, sử dụng bóng đèn 20-watt để tăng cường chiếu sáng. Những tính năng này, kết hợp với tùy chọn bóng đèn có tuổi thọ cao cung cấp tới 10.000 giờ sử dụng, làm cho dòng HL-2000 trở thành lựa chọn đáng tin cậy để phân tích quang học chính xác và hiệu quả.

Kết thúc

Việc sử dụng quang phổ cận hồng ngoại nhìn thấy được (Vis-NIR) trong nuôi trồng thủy sản cung cấp một phương pháp không xâm lấn, nhanh chóng và chính xác để theo dõi mức độ pH. Công nghệ này cho phép điều chỉnh thời gian thực đối với thực tiễn quản lý nước, thúc đẩy môi trường lành mạnh và bền vững hơn cho các sinh vật dưới nước. Máy quang phổ HR6 và nguồn sáng HL-2000 của Ocean Insight cung cấp các giải pháp mạnh mẽ để đo pH chính xác, đảm bảo chất lượng và năng suất của hệ thống nuôi trồng thủy sản. Bằng cách tận dụng các công cụ tiên tiến này, các nhà khai thác nuôi trồng thủy sản có thể duy trì điều kiện nước tối ưu, tăng cường sức khỏe tổng thể và sự phát triển của các loài thủy sản