Đánh giá sự biến đổi thành phần không khí trong chuồng trại chăn nuôi bò sữa khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật COSTE MT 01

Đánh giá sự biến đổi thành phần không khí trong chuồng trại chăn nuôi bò sữa khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật COSTE MT 01

Nguyễn Thị Hòa1*, Lê Tuấn An1, Nguyễn Đức Anh1, Bùi Văn Công1, Phạm Yến Dung2, 1) Trung Tâm Khoa học Công nghệ và Môi trường, email: hoabio78@gmail.com 2) Lớp 25 KHMT21 – Trường Đại học Thủy lợi  

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Huyện Duy Tiên – Hà Nam là nơi có điều kiện thuận lợi để phát triển đàn bò sữa đặc biệt các xã ven sông Hồng như: Mộc Bắc, Trác Văn, Chuyên Ngoại,… là các khu vực có diện tích đất phù sa lớn. Theo ông Nguyễn Văn Thập, Trưởng phòng NN và PTNT huyện Duy tiên cho biết đến hết tháng 10/2017, huyện Duy Tiên có 107 hộ chăn nuôi bò sữa đạt 1.792 con trong đó 710 con bò mẹ đang cho sữa. Sản lượng đạt 13,03 tấn/ngày. Phát triển chăn nuôi bò sữa đã tạo nhiều việc làm và thu nhập ổn định cho hàng nghìn lao động địa phương thông qua hoạt động chăn nuôi, trồng cỏ, dịch vụ thu mua sữa….

Hiện nay, 100% hộ dân đều sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải rắn và nước thải. Tuy nhiên, một vấn đề rất lớn hiện nay là mùi hôi thối phát sinh do hoạt động chăn nuôi. Trong chăn nuôi bò sữa, các chất khí phát thải chủ yếu gồm CO2, NH3, CH4, H2S… [3], đây là những loại khí chính gây hiệu ứng nhà kính và tạo mùi hôi khó chịu ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của vật nuôi, người lao động trực tiếp tại trang trại, ảnh hưởng đến các hộ dân xung quanh khu vực chăn nuôi và cùng tác động cộng hưởng đến sự nóng lên toàn cầu. Các khí này sinh ra một phần từ sự biến đổi sinh hóa trong quá trình tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ và một phần không nhỏ do hoạt động phân hủy chưa triệt các chất hữu cơ dư thừa có trong phân. Xử lý mùi hôi trong chăn nuôi được coi là một giải pháp song hành với nhiều giải pháp khác nhằm cân bằng giữa nhu cầu sản xuất và nhu cầu được sống trong môi trường sạch của người dân. Hiện nay, có nhiều biện pháp khác nhau để giảm phát sinh mùi hôi thối cho khu vực chăn nuôi như dùng dung dịch anolyst, ozon, chế phẩm sinh học… Mỗi biện pháp xử lý có cơ chế hoạt động khác nhau, ưu nhược điểm khác nhau. Trong khuôn khổ bài báo này, sẽ trình bày hiệu quả xử lý mùi của chế phẩm vi sinh COSTE MT01 và sự biến đổi về thành phần của các chất khí trong khu vực chuồng trại chăn nuôi bò sữa.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu, đối tượng nghiên cứu

+ Chế phẩm vi sinh COSTE-MT01

– Vi khuẩn Bacillus spp. …………………….108CFU/l

– Vi khuẩn Lactobacillus spp……………..108CFU/l

– Nấm men Saccharomyces sp…………….108CFU/l

– Enzym amylase, cellulase, protease…

+ Đối tượng nghiên cứu

Không khí xung quanh khu vực chuồng trại chăn nuôi bò sữa

+ Địa điểm

Xã Mộc Bắc, Huyện Duy Tiên, Tỉnh Hà Nam

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp đo nhanh

Đo nhanh khí CO2 trong không khí: Sử dụng máy testo 435 để đo nồng độ khí CO2 trong không khí ở các vị trí như hình 1.

2.2.2. Phương pháp phân tích

– Phân tích H2S  theo phương pháp MASA Method 701

H2S trong không khí được hút sục qua dung dịch Cd(SO4)2. Khi đó, Sulfide sẽ được kết tủa thành cadmium sulfide (CdS) để tránh sự oxi hóa của không khí. Arabinogalactan được thêm vào Cd(SO4)2 trước mẫu để giảm tối đa sự phân hủy quang học của CdS được kết tủa. Sulfide cho tác dụng với N,N-dimethyl-p-phenylenediamine và với sự có mặt (FeCl3) trong môi trường axit, cho màu methylene blue,  đo ở bước sóng 660  nm

– Phân tích NH3 theo TCVN 5293:1995

Phương pháp dựa trên cơ sở tác dụng của amoniac với hipoclorit và phenol có sự tham gia của chất ổn định phản ứng là natri nitropruxit. Cường độ nhuộm màu xanh của dung dịch indophenol phụ thuộc vào hàm lượng amoniac.

– Phân tích CH4 theo TCVN 8715:2011 (ISO 25193:2011)

Khí mẫu được hút từ ống khí qua hệ thống lấy mẫu và được bơm vào túi hoặc hộp lấy mẫu khí. Phần mẫu được lấy bởi túi lấy mẫu khí và đưa vào hệ thống sắc ký khí sử dụng detector FID. ECD và TCD.

2.3. Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện tại 05 trang trại chăn nuôi bò sữa

Phun chế phẩm COSTE MT01 với nồng độ pha loãng 1/50. 1 lít chế phẩm phun cho 200 m2 mặt sàn. Ngày đầu tiên phun 02 lần vào đầu buổi sáng và cuối buổi chiều, từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 5 phun 01 lần vào cuối buổi chiều sau đó phun lặp lại 01 lần/tuần. Phun toàn bộ mặt sàn chuồng nuôi, bờ tường và diện tích đất xung quanh chuồng (bán kính 05 m), khu chứa phân của trang trại.

Tất cả các lần phun chế phẩm đều thực hiện vào thời điểm sau khi rửa vệ sinh sạch sẽ chuồng nuôi.

Mẫu 0 h được lấy ngay đầu giờ sáng, khi chưa phun chế phẩm. các mẫu lấy hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng được thực hiện đồng nhất vào cùng một thời điểm là đầu giờ sáng trước khi vệ sinh chuồng nuôi.

Các vị trí lấy mẫu khí đánh giá sự biến đổi thành phần khí thải chăn nuôi bò sữa khi sử dụng chế phẩm vi sinh được thực hiện như Hình 1.

Hình 1. Vị trí hộ dân tham gia mô hình và điểm lấy mẫu khí

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Sự biến đổi nồng độ chất khí gây mùi khó chịu trong khu vực chuồng nuôi

Trong ngành chăn nuôi, hai loại khí chủ yếu gây ra mùi hôi thối khó chịu phải kể đến là khí NH3 và khí H2S, các khí này là kết quả của hoạt động phân hủy chất hữu cơ dư thừa trong phân, nước tiểu của vi sinh vật. Để đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh COSTE MT01 khi sử dụng để xử lý mùi hôi cho trang trại chăn nuôi bò sữa tại Hà Nam các mẫu khí đã được lấy tại các thời điểm trước khi xử lý, 4h sau khi xử lý, mẫu hàng ngày ở tuần đầu tiên và lấy mẫu định kỳ 2 tuần 1 lần. Thời gian theo dõi, đánh giá: 30 tuần, kết quả được trình bày ở Hình 2.

Hình 2. Nồng độ NH3, H2S ở giữa chuồng nuôi trong 30 tuần thí nghiệm

Kết quả phân tích theo dõi trong 30 tuần tại Mộc Bắc – Duy Tiên – Hà Nam cho thấy: Ngay sau khi xử lý, nồng độ các chất khí gây mùi đều giảm mạnh đặc biệt là khí H2S. Sau 24 giờ xử lý, nồng độ khí H2S trong không khí ở khu vực chuồng nuôi đã giảm khoảng 50 % và xấp xỉ với QCVN 06:2009/BTNMT quy định về giới hạn nồng độ các chất khí độc hại trong không khí xung quanh [6]. Đến 48 giờ sau xử lý, nồng độ khí H2S trong chuồng nuôi đã giảm xuống dưới 0,04 mg/m3 và duy trì ở mức 0,03 – 0,04 mg/m3 trong suốt 30 tuần theo dõi. Theo QCVN 06:2009/BTNMT của Bộ Tài nguyên Môi trường quy định nồng độ khí H­2S phải thấp hơn 0,042 mg/m3. Như vậy, khi sử dụng chế phẩm vi sinh xử lý mùi hôi trong chuồng nuôi bò sữa, nồng độ khí H2S đã giảm xuống dưới mức quy định trong QCVN 06:2009/BTNMT.

Đối với khí NH3, sau 48 giờ xử lý, nồng độ cũng giảm được khoảng 70% từ 1,350 mg/m3 xuống còn 0,425 mg/m3 cao gấp 2 lần so với QCVN 06:2009/BTNMT. Kết quả phân tích đến 30 tuần cho thấy, hàm lượng khí NH3 không giảm nữa mà vẫn dao động ở mức trên dưới 0,4 mg/m3. Lượng khí NH3 ở trong chuồng nuôi phát sinh do hai nguyên nhân: thứ nhất đây là thành phần đặc trưng trong nước tiểu của vật nuôi, thứ 2 là do hoạt động phân hủy các chất protein dư thừa trong phân do hoạt động của vi sinh vật. Trong hai nguyên nhân này, khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật chỉ có thể làm hạn chế được nguyên nhân phát thải thứ 2 mà không hạn chế được nguyên nhân thứ nhất. Do đó, nồng độ khí NH3 trong chuồng chăn nuôi bò sữa vẫn còn cao hơn so với QCVN 06:2009/BTNMT quy định về hàm lượng các chất khí độc hại trong không khí xung quanh.

3.2. Sự biến đổi nồng độ chất khí gây ngạt (khí nhà kính) trong khu vực chuồng nuôi

Trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi bò, bò sữa nói riêng, hai loại khí thải nhà kính và gây ngạt không thể không kể đến khí CO2 và khí CH4. Khí CO2 sinh ra do hoạt động hô hấp của vật nuôi và là kết quả của quá trình phân hủy triệt để chất hữu cơ của vi sinh vật. Theo Koneswaran và Nierenberg nếu coi 01g CO2 là một đơn vị (hay đương lượng CO2) gây hiệu ứng nhà kính (làm nóng khí quyển và trái đất) thì tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính của 01g methan (CH4) là 23 đương lượng CO2. Hay nói cách khác, CH4 là chất khí gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 23 lần so với khí CO2 [4].

Khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật vào để xử lý mùi hôi cho chuồng trại chăn nuôi bò sữa, nồng độ hai chất khí này cũng được theo dõi cùng với với hai chất khí gây mùi hôi. Kết quả theo dõi được thể hiện ở Hình 3.

Hình 3. Nồng độ CH4, CO2 ở giữa chuồng nuôi trong 30 tuần thí nghiệm

Kết quả đánh giá sự biến đổi của hai chất khí này trong chuồng nuôi bò sữa cho thấy: trong 4 loại khí theo dõi (CH4, H2S, CO2, NH3) chỉ có duy nhất nồng độ khí CO2 tăng lên sau khi sử dụng chế phẩm vi sinh COSTE MT01. Theo các số liệu ghi nhận được trong 30 tuần theo dõi cho thấy: Nồng độ khí CO2 tăng mạnh ngay trong 12 giờ đầu xử lý, sau đó dao động trong khoảng 330 – 350 ppm. Theo kết quả nghiên cứu của Bakker và các cộng sự nồng độ khí CO2 từ 10% sẽ bắt đầu tác động đến đường hô hấp [5], ở nồng độ 330 – 350 ppm khí CO2 không có tác động gây ngạt và không ảnh hưởng đến sức khỏe của đàn gia súc cũng như người lao động. Do vậy, sự tặng nhẹ nồng độ khí CO­2 trong không khí không ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái nói chung cũng như sức khỏe của vật nuôi và sức khỏe của người lao động. Bên cạnh đó, xung quanh khu vực chăn nuôi là các cánh đồng cỏ voi, các vườn cây ăn trái nên lượng CO2 thải ra sẽ được làm sạch nhờ quang hợp của cây xanh nên sự tăng nhẹ khí CO2 không phải là mối lo lớn trong hoạt động chăn nuôi bò sữa tại địa phương.

Khí CH4 là một loại khí phát sinh nhiều trong chăn nuôi bò sữa do CH4 không chỉ sinh ra do hoạt động phân hủy kỵ khí của hệ vi sinh vật yếm khí mà còn là sản phẩm của quá trình chuyển hóa thức ăn trong dạ cỏ. Đây là một trong những khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 23 lần khí CO2. Khi đo nồng độ khí CH4 trong không khí ở chuồng nuôi cho thấy: khí CH4 giảm dần trong 48 giờ sau khi xử lý bề mặt chuồng nuôi bằng chế phẩm vi sinh.

Sự tăng khí CO2 giảm khí CH4, H2S, NH3 có thể giải thích là do khi sử dụng chế phẩm vi sinh COSTE MT01, các vi sinh vật có lợi đã cạnh tranh môi trường dinh dưỡng với các vi sinh vật kỵ khí, đồng thời sự hô hấp của các chủng Bacilus, lactobacillus, Sacharomyces đã sinh ra sản phẩm hô hấp là khí CO2 nên nồng độ khí CO2 tăng lên và nồng độ các khí: CH4, H2S, NH3 giảm xuống. Kết quả này cũng được ghi nhận trong các nghiên cứu của PGS.TS Tăng Thị Chính khi sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lý mùi hôi cho chuồng trại chăn nuôi gia cầm, chăn nuôi lợn bằng đệm lót sinh học [1, 2].

3. 3. Đánh giá sự biến đổi nồng độ các chất khí ở khu vực xung quanh chuồng nuôi

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của chăn nuôi bò sữa đến môi trường sinh thái khu vực xung quanh trang trại, nhóm tác giả đã tiến hành lấy mẫu ở vị trí cách chuồng nuôi 5 – 10 m tùy theo địa hình của từng trang trại. Kết quả nghiên cứu được trình bày ở Bảng 1.

Bảng 1. Nồng độ các chất khí ở khu vực xung quanh chuồng nuôi

Ghi chú: (*) Số liệu trung bình của 05 hộ thực hiện mô hình

Kết quả đo đạc nồng độ một số khí chính phát thải ở khu vực xung quanh chuồng nuôi trên Bảng 1 cho thấy: nồng độ các chất khí độc hại như NH3, H2S đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 06:2009/BTNMT quy định về giới hạn nồng độ các chất khí độc hại trong môi trường không khí xung quanh. Khí CO2, CH4 ở khu vực xung quanh trang trại cũng giảm thấp hơn so với nồng độ các khí đó ở khu vực giữa chuồng nuôi do khí thải đã được pha loãng với không khí bên ngoài.

Hiện nay, các trang trại chăn nuôi bò sữa ở Mộc Bắc đều ở dạng chuồng hở, có quạt hút gió vừa để làm mát cho đàn bò sữa vào mùa hè vừa làm thông thoáng không khí, lấy khí sạch vào chuồng nuôi và pha loãng các khí thải chăn nuôi ra môi trường. Khi sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lý mùi hôi phát sinh từ chất thải (nước tiểu, phân) trên nền chuồng, tường bao, khu vực lân cận và khu chứa phân đã giúp làm giảm sự phát thải các chất khí độc hại, khí gây hiệu ứng nhà kính ra môi trường xung quanh. Các hộ ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để xử lý mùi hôi cho chuồng trại chăn nuôi bò sữa gồm các hộ gia đình: Hoàng Văn Học, Nguyễn Văn Tiến, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Văn Thinh, Hoàng Văn Thương tại xã Mộc Bắc huyện Duy Tiên tỉnh Hà Nam đều cho nhận xét cảm quan là mùi hôi của chuồng trại đã giảm rõ sau khi sử dụng chế phẩm. Đặc biệt, sau khi phun chế phẩm khoảng 2 ngày khi tiến hành rửa chuồng công nhân không cảm thấy mùi hôi xộc lên mũi như khi không sử dụng chế phẩm.

4. KẾT LUẬN

Khi sử dụng chế phẩm vi sinh COSTE MT01 phun vào nền chuồng, tường bao và khu vực chứa phân xung quanh khu vực chăn nuôi đã làm thay đổi nồng độ các chất khí thải ra môi trường. Nồng độ các chất khí độc hại như: CH4, NH3, H2S giảm 50% – 70% so với thời điểm trước khi sử dụng chế phẩm. Nồng độ khí CO2 tăng lên là sản phẩm hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ dư thừa trong chất thải. Khí CO­2 cũng là một loại khí nhà kính, tuy nhiên sự chuyển hóa này là có lợi hơn cho môi trường do khí CO2 ít độc hại hơn so với các chất khí: CH4, NH3, H2S.

5. LỜI CÁM ƠN

Bài báo được thực hiện từ kinh phí sự nghiệp khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hà Nam và Trung tâm Khoa học công nghệ và Môi trường – Liên minh Hợp tác xã Việt Nam. Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo Sở Khoa học và Công nghệ Tỉnh Hà Nam, Trung tâm Khoa học Công nghệ và Môi trường đã tạo điều kiện cho chúng tôi được thực hiện các nghiên cứu này.

6. TÀI LIỆU THAM KHẢO:

  1. Tăng Thị Chính (2015) Xây dựng mô hình sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu ích để xử lý mùi trong chuồng trại chăn nuôi gia cầm, Viện Công nghệ môi trường, Báo cáo tổng kết đề tài Mã số: NSVSMT/13-14.
  2. Tăng Thị Chính, Đặng Thị Mai Anh, Nguyễn Thị Hòa và Trần Văn Tựa (2013) Ứng dụng chế phẩm vi sinh Sagi-Bio để xử lý chất thải rắn chăn nuôi lợn, Báo cáo khoa học – Hội nghị sinh học toàn quốc 2013 Tập 2, pp. tr. 80-84.
  3. Bùi Hữu Đoàn, Nguyễn Xuân Trạch, Vũ Đình Tôn (2011), Bài giảng Quản lý chất thải chăn nuôi, NXB Nông Nghiệp.
  4. Koneswaran, G. and D. Nierenberg, 2008. Global farm animal production and global warming: Impacting and mitigating climate change. Pp:164-169. In Proceedings of International Conference on Livestock and Global climate Change, 2008, Editors: P Rowlinson, M Steele and A Nefzaoui,17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia Cambridge Univesity press, May , 2008
  5. Bakker G. C.M., Bakker J.G.M., Dekker R.A.,Jongbloed R., Evernts H., Van der Meulen J., Ying S. C., Lenis N. P., (1996) The quantitatve relationship between  absorption of nitrogen and starch from the hindgut of pigs, J. Anim. Sci., 74, pp188.
  6. QCVN 06:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh ban hành kèm theo Thông tư số 16/2009/TT-BTNMT ngày 07 tháng 10 năm 2009 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.