Trong các vùng nước, việc lưu trữ oxy là một phần thiết yếu của chu trình sống tự nhiên. Tuy nhiên, với sự gia tăng hoạt động của con người, nhiều vùng nước đang phải đối mặt với cuộc khủng hoảng thiếu oxy, đe dọa đến sự tồn tại của các sinh vật thủy sinh. Do đó, công nghệ khí hóa nước đã trở thành giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này.
Sự giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước (tình trạng thiếu oxy hoặc kỵ khí) ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước. Có nhiều lý do dẫn đến tình trạng này, bao gồm xả nước thải, nước thải nông nghiệp và đánh bắt quá mức. Sự kết hợp của những yếu tố này đã làm cho nguồn cung cấp oxy, vốn rất quan trọng cho sự sống còn của sinh vật dưới nước, trở nên khan hiếm.
Khi nồng độ oxy trong nước giảm, các sinh vật trong nước sẽ không thể sống sót, thậm chí có thể dẫn đến tình trạng cá chết hàng loạt.
Để giải quyết vấn đề này, công nghệ khí hóa đã ra đời. Bằng cách bơm không khí vào nước, công nghệ khí hóa không chỉ có thể làm tăng hàm lượng oxy trong nước mà còn thúc đẩy quá trình lưu thông nước và cải thiện chất lượng nước.
Các phương pháp khí hóa có thể được chia thành khí hóa bề mặt và khí hóa đáy. Mỗi kỹ thuật này đều có ưu điểm và nhược điểm trong các điều kiện môi trường khác nhau.
Khí hóa tự nhiên phụ thuộc vào quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh. Oxy do thực vật thủy sinh giải phóng trong quá trình này là nguồn hỗ trợ quan trọng cho sự sống dưới nước. Khi gió thổi trên mặt nước hoặc khi nước chảy, oxy sẽ được vận chuyển hiệu quả vào trong nước.
Nhiều thiết bị bốc hơi bề mặt như đài phun nước và máy bốc hơi bề mặt nổi sử dụng sự tiếp xúc giữa dòng nước và không khí để tăng hàm lượng oxy trong nước.
Đài phun nước không chỉ làm đẹp cho các nguồn nước mà còn tăng cường tiếp xúc với không khí ở một mức độ nhất định và thúc đẩy quá trình trao đổi oxy.
Tuy nhiên, các thiết bị này có phạm vi cung cấp oxy hạn chế và thường chỉ có thể xử lý hiệu quả phần trên của cột nước. Ngược lại, máy hóa hơi nước dạng bánh xe khuấy nước hiệu quả hơn, thúc đẩy quá trình phân phối oxy đều hơn.
Sục khí đáy làm tăng nồng độ oxy bằng cách phun các bong bóng khí trực tiếp vào đáy nước và sau đó để các bong bóng này nổi lên tự nhiên. Hiệu quả của nó thường bị ảnh hưởng bởi kích thước của bong bóng. Mặc dù bong bóng lớn có thể khuấy động dòng nước, nhưng hiệu quả truyền oxy không tốt bằng bong bóng nhỏ.
Hệ thống sục khí bong bóng mịn nhận được nhiều sự chú ý vì khả năng tăng hiệu quả truyền oxy, mặc dù chúng không khuấy động dòng nước tốt như các công nghệ khác.
Tại một số khu vực, một loạt các dự án khí hóa quy mô lớn đã được triển khai để giải quyết vấn đề khí hóa các nguồn nước. Ví dụ, trên sông Thames của London, người ta sử dụng những chiếc thuyền chuyên dụng chạy bằng oxy để bổ sung oxy vào nước trong những trận mưa lớn nhằm khắc phục tình trạng nồng độ oxy thấp do dòng nước thải chảy vào.
Khi nguồn nước toàn cầu ngày càng khan hiếm, việc quản lý oxy trong nước sẽ trở nên ngày càng quan trọng. Trước những vấn đề ngày càng phức tạp về chất lượng nước, đổi mới công nghệ sẽ là cốt lõi của các giải pháp trong tương lai. Các công nghệ khí hóa khác nhau có khả năng ứng dụng và tác động khác nhau trong từng môi trường nước cụ thể, khiến việc quản lý môi trường sinh thái ngày càng phức tạp.
Trong tương lai, chúng ta cần khám phá và triển khai các công nghệ khí hóa nước hiệu quả hơn để đảm bảo sự phát triển bền vững của sinh vật thủy sinh.
Với rất nhiều sinh vật dưới nước sâu, liệu công nghệ khí hóa này có thể cứu được tương lai của chúng không?