Thạc Sĩ Đánh giá chất lượng nước mặt khu vực có chất thải chăn nuôi tại xã Eabar, huyện Buôn Đôn, tỉnh Đắc L

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ chuyên ngành Sinh học thực
nghiệm, hệ chính quy, tại trường Đại học Tây Nguyên, ngoài sự cố gắng nỗ lực của
bản thân, tôi còn nhận sự giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Tôi xin chân
thành cảm ơn tới:
Quý thầy cô giáo trường Đại học Tây Nguyên, khoa KHTN và CN, Phòng
Đào tạo Sau đại học, ban giám hiệu nhà trường đã tận tình giảng dạy và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian khoá học.
Lãnh đạo và tập thể cán bộ giáo viên trường Trường THPT Ngô Gia Tự, TP
Cam Ranh, Khánh Hòa đã tạo điều kiện thuận lợi về vật chất lẫn tinh thần trong
suốt quá trình học tập để tôi đạt được kết quả này.
Cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Cơ Sở Thú Y trường Đại học Tây Nguyên,
phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và môi trường trường Đại học Tây Nguyên,
phòng thí nghiệm Lab lý hóa nước viện VSDT Tây Nguyên, cán bộ UBND xã Ea
Bar, huyện Buôn Đôn đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình điều tra hiện
trường, thu thập số liệu phục vụ cho quá trình nghiên cứu.
Đặc biệt tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS. Trần Trung Dũng đã dành
nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn
thành luận văn này.
Cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Anh Dũng, TS. Võ Thị Phương Khanh, TS. Đinh
Nam Lâm, ThS. Nguyễn Bích Thủy người đã giúp đỡ tôi các kiến thức chuyên sâu
để hoàn thành luận văn này.
Do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn còn hạn chế, bản thân mới bước
đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đề tài không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong quý thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp quan tâm góp ý để đề
tài được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Ban Mê Thuột, tháng 09 năm 2011
Nguyễn Lam38
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ACTH : Adrenocorticotropic Hormone
BKHCNMT : Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường
BOD : Biochemical Oxygen Demand
BVMT : Bảo vệ môi trường
CECR : Center for Environment and Community Research
COD : Chemical Oxygen Demand
DO : Dissolved Oxygen
cs : Cộng sự
EM : Effective microorganisms
KCN : Khu công nghiệp
KTTV : Khí tượng thủy văn
LVS : Lưu vực sông
MNP : Most Probable Number
NTU : Nephelometric Turbidity Unit
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TCCP : Tiêu chuẩn cho phép
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TNN : Tài nguyên nước
UBND : Ủy ban nhân dân
VSDTTN : Vệ Sinh Dịch Tễ Tây Nguyên
WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)
SMEWW : Standard Methods for the Examination of Water and Waste
Water (Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải) 39
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Số lượng trang trại chăn nuôi đến cuối 2006 . 14
Bảng 1.2. Hiện trạng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008 14
Bảng 1.3. Lượng nước thải và chất thải ra mỗi ngày/đầu vật nuôi . 26
Bảng 3.1. Bảng thống kê tình hình chăn nuôi của các xã xung quanh nguồn nước
mặt tại xã Ea Bar . 40
Bảng 3.2. Ước lượng nước thải và chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar 44
Bảng 3.3. Chỉ tiêu màu sắc và độ đục tại các ao nuôi cá trên địa bàn xã Ea Bar 46
Bảng 3.4. Chỉ tiêu màu sắc và độ đục tại các suối dẫn nước xung quanh xã Ea Bar47
Bảng 3.5. Nồng độ pH, DO, COD, BOD, NH 4
+ , NO 3
- , PO 4
3- tại các ao nuôi cá trên
địa bàn xã Ea Bar . 56
Bảng 3.6. Nồng độ các chỉ tiêu hóa học tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar 58
Bảng 3.7. Chỉ tiêu Colifom tổng số, Colifom phân nguồn nước tại các ao nuôi cá
trên địa bàn xã Ea Bar . 63
Bảng 3.8. Chỉ tiêu C.Perfringen, Salmonella nguồn nước tại các ao, hồ trên địa
bàn xã Ea Bar . 64
Bảng 3.9. Chỉ tiêu Colifom tổng số, Colifom phân nguồn nước tại các suối trên địa
bàn xã Ea Bar . 66
Bảng 3.10. Chỉ tiêu C.Perfringen, Salmonella nguồn nước tại các suối trên địa
bàn xã Ea Bar 67
Bảng 3.11. Sản phẩm khí từ 1kg chất thải động vật . 70 40
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Số lượng gia súc tai một số tỉnh thuộc lưu vực hệ thông sông
Đồng Nai qua các năm . 22
Hình 2.1. Sơ đồ quan hệ giữa mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu . 29
Hình 2.2. Đường chuẩn độ đục . 32
Hình 2.3. Đường chuẩn COD . 33
Hình 2.4. Đường chuẩn NH 4
+ . 34
Hình 2.5. Đường chuẩn NO 3
- 35
Hình 2.6. Đường chuẩn PO 4
3- . 36
Hình 3.1. Số lượng gia súc gia cầm của xã Ea Bar gia đoạn 2006-2010 . 39
Hình 3.2. Tỉ lệ điều tra quy mô số hộ chăn nuôi của một số thôn xã Ea Bar 42
Hình 3.3. Phương thức xử lý phân gia súc của nông hộ tại xã Ea Bar . 43
Hình 3.4. Chỉ số màu sắc và độ đục tại các hồ, đập trên địa bàn xã Ea Bar 45
Hình 3.5. Chỉ tiêu pH tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar . 50
Hình 3.6. Chỉ tiêu DO, COD, BOD 5 tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar 51
Hình 3.7. Nồng độ NH 4
+ , PO 4
3- tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar 53
Hình 3.8. Nồng độ NO 3
- tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar . 54
Hình 3.9. Chỉ tiêu colifom tổng số, colifom phân nguồn nước tại các hồ và
đập trên địa bàn xã Ea Bar 62
Hình 3.10. Quy trình xử lý chất thải chăn nuôi hộ gia đình 70
Hình 3.11. Quá trình phân giải yếm khí trong công nghệ biogas 71
Hình 3.12. Hình thù bể chứa biogas bằng vật liệu composite . 71
Hình 3.13. Mô hình sử dụng túi biogas bằng chất dẻo . 72
Hình 3.14. Mô hình hầm biogas nắp cố định . 72
Hình 3.15. Sơ đồ qui trình ủ sản xuất phân bón 73 41
MỤC LỤC
Trang
Mở đầu . 1
1. Đặt vấn đề . 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
2.1. Mục tiêu tổng quát 2
2.2. Mục tiêu cụ thể . 2
3. Phạm vi nghiên cứu . 3
4. Thời gian nghiên cứu . 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài . 3
Chương 1: Tổng quan tài liệu . 4
1.1 Cơ sở lý luận . 4
1.1.1. Vai trò của nước 4
1.1.2. Một số đặc điểm của nước . 7
1.1.2.1. Đặc điểm vật lý . 7
1.1.2.1.1. Màu sắc . 7
1.1.2.1.2. Độ đục . 7
1.1.2.2. Đặc điểm hóa học . 8
1.1.2.2.1. Độ pH 8
1.1.2.2.2. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO) . 8
1.1.2.2.3. Nhu cầu oxygen hóa học (COD) 9
1.1.2.2.4. Nhu cầu oxygen sinh hóa (BOD) . 9
1.1.2.2.5. Ammoniac (NH 3 ) . 9
1.1.2.2.6. Nitrat (NO 3
- ) . 10
1.1.2.2.7. Phosphat (PO 4
3- ) . 10
1.1.2.2.8. Kim loại nặng . 10
1.1.2.3. Đặc điểm sinh học . 11 42
1.1.2.3.1. Coliforms 11
1.1.2.3.2. Clostridium perfringens 12
1.1.2.3.3. Salmonella 12
1.1.3. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước . 13
1.1.4. Tổng quan về hoạt động chăn nuôi ảnh hưởng đến môi trường nước 14
1.1.5. Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng nước 16
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 18
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước . 20
1.4. Đặc điểm khu vực nghiên cứu . 24
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu 27
2.2. Nội dung nghiên cứu . 27
2.2.1. Tình hình chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi
tại xã Ea Bar . 27
2.2.2. Hiện trạng chất lượng nước mặt do tác động của hoạt động chăn nuôi
đến nước mặt xã Ea Bar . 27
2.2.3. Một số kiến nghị bước đầu nhằm giảm thiểu ô nhiễm do hoạt động
chăn nuôi đến môi trường nước mặt . 27
2.3. Phương pháp nghiên cứu . 27
2.3.1. Phương pháp luận . 27
2.3.2. Phương pháp cụ thể 28
2.3.2.1. Phương pháp điều tra đánh giá tình hình chăn nuôi và hiện trạng
quản lý chất thải chăn nuôi xã Ea Bar . 28
2.3.2.2. Đánh giá chất lượng nước mặt do ảnh hưởng của hoạt động chăn nuôi29
2.3.2.3. Nghiên cứu và Đề xuất một số mô hình xử lý chất thải chăn nuôi 29
2.4. Phương pháp phân tích 29
2.4.1. Phương pháp lấy mẫu . 29
2.4.1.1. Chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu . 29 43
2.4.1.2. Cách nạp mẫu vào bình chứa . 29
2.4.1.3. Vị trí lấy mẫu . 30
2.4.1.4. Thời điểm lấy mẫu . 31
2.4.1.5. Thao tác lấy mẫu . 31
2.4.1.6. Số lượng các mẫu phân tích . 31
2.4.2. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vật lý . 31
2.4.2.1. Độ đục (Theo SMEWW - Phương pháp Nephelometric) . 31
2.4.2.2. Màu sắc 32
2.4.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa học 32
2.4.3.1. pH (Theo SMEWW - Phương pháp điện hóa) . 32
2.4.3.2. DO (Phương pháp đo bằng máy SMEWW 4500-DO) . 33
2.4.3.3. COD (Theo SMEWW - Phương pháp hoàn lưu kín, so màu) . 33
2.4.3.4. BOD (Theo SMEWW - Phương pháp hô hấp kế) 34
2.4.3.5. NH 4
+ Theo SMEWW 4500 F . 34
2.4.3.6. NO 3
- (TCVN 6180-1996) . 35
2.4.3.7. PO 4
3- (Theo SMEWW - Phương pháp Thiếc (II) clorua) . 35
2.4.4. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật 36
2.4.4.1. Coliform phân và coliform tổng số 36
2.4.4.2. Clostridium perfringens . 37
2.4.4.3. Salmonella . 37
2.5. Phương pháp xử lý số liệu . 37
Chương 3: Kết quả và thảo luận . 38
3.1. Tình hình chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar 38
3.1.1. Tình hình chăn nuôi tại xã Ea Bar . 38
3.1.2. Đánh giá hiện trạng chăn nuôi xung quanh khu vực nguồn nước mặt
tại xã Ea Bar . 40
3.1.3. Đánh giá hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar 43
3.2. Đánh giá chất lượng nước mặt tại các ao, hồ, suối trên địa bàn xã Ea Bar44 44
3.2.1. Chỉ tiêu vật lý . 44
3.2.1.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các hồ, đập trên địa bàn xã Ea Bar 44
3.2.1.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các ao trên địa bàn xã Ea Bar 45
3.2.1.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar47
3.2.2. Chỉ tiêu hóa học 49
3.2.2.1. Đánh giá tính chất hóa học tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar49
3.2.2.2. Đánh giá tính chất hóa học tại các ao trên địa bàn xã Ea Bar . 55
3.2.2.3. Đánh giá tính chất hóa học tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar 57
3.2.3. Chỉ tiêu vi sinh vật 60
3.2.3.1. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các hồ và đập trên địa
bàn
xã Ea Bar 61
3.2.3.2. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các ao, hồ trên địa bàn
xã Ea Bar 63
3.2.3.3. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các suối trên địa bàn
xã Ea Bar 65
3.3. Một số kiến nghị và đề xuất nhằm quản lý chất thải chăn nuôi tại địa phương
. 68
3.3.1. Nâng cao nhận thức của người chăn nuôi về vệ sinh môi trường . 68
3.3.2. Một số giải nâng cao công tác quản lý chất thải chăn nuôi 68
3.3.3. Đề xuất một số mô hình xử lý chất thải chăn nuôi 69
3.3.3.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ biogas 70
3.3.3.2. Ủ chất thải để sản xuất phân bón . 72
3.3.3.3. Chăn nuôi trên nền đệm lót sinh thái 73
3.3.3.4. Sử dụng phân gia súc để nuôi giun quế 73
3.3.3.5. Xử lý chất thải chăn nuôi bằng chế phẩm EM 74
3.3.3.6. Sử dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa Anôlít làm chất khử trùng
trong chăn nuôi . 74 45
Kết luận . 75
Kiến nghị . 76
Tài liệu tham khảo 77 46
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống của nhân loại, là yếu
tố không thể thiếu đối trong cuộc sống, gắn liền với sự ra đời, phát triển và suy
vong của các nền văn minh trong lịch sử cổ đại, cận đại và cả hiện đại. Từ xưa
cho đến nay, nhân loại không ngừng khám phá ra và sử dụng nước một cách hữu
hiệu trong nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất. Nước đóng góp một phần đặc
biệt quan trọng vào sự phát triển của nhân loại. Nước không đơn thuần là dung
môi hòa tan nhiều thành phần vật chất có thể khai thác, phục vụ cho nhu cầu
nhiều mặt của con người, nó còn là một dạng “khoáng sản” đặc biệt – một nguồn
dự trữ năng lượng lớn.
Ngày nay, do áp lực của dân số và phát triển, nhu cầu về nước ngày càng
tăng lên không ngừng, mặt khác nhiều tác động tiêu cực từ các hoạt động sống
và sản xuất làm cho cán cân nước trong tự nhiên càng trở nên mong manh hơn,
có nguy cơ bị phá vỡ. Do nhiều nguyên nhân, nguồn tài nguyên quý giá này ở
nhiều thuỷ vực bị suy thoái nghiêm trọng cả về trữ lượng và chất lượng. Theo
đánh giá của Quốc tế, Việt Nam là một trong những quốc gia có tài nguyên nước
suy thoái, nguy cơ thiếu nước sạch ở Việt Nam sẽ ngày càng gia tăng [28].
Việt Nam là một nước nông nghiệp, với trên 68% dân số sống ở nông
thôn và dựa vào nghề nông, một trong những nguyên nhân làm suy thoái nguồn
nước hiện nay là chất thải chăn nuôi. Theo báo cáo của Cục Chăn nuôi, hàng
năm đàn vật nuôi thải ra khoảng 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất
thải lỏng, vài trăm triệu tấn chất thải khí. Đây là một nguồn gây ô nhiễm lớn, làm
gia tăng các kim loại nặng cũng như sinh vật gây bệnh trong môi trường nước
Điều đó càng nặng nề hơn do tình hình phát triển chăn nuôi ở Việt Nam, chủ yếu
là phân tán với quy mô nông hộ nhỏ, chiếm 65% tổng đàn vật nuôi; chăn nuôi
còn lẫn trong khu dân cư, việc xử lý chất thải vật nuôi chưa được quan tâm đúng
mức, hoặc hệ thống xử lý thô sơ chưa đáp ứng yêu cầu [16]. 47
Nằm trong khu vực được đánh giá là có tài nguyên nước phong phú,
nhưng trong những thập niên gần đây, do nhiều nguyên nhân khác nhau mà Đắk
Lắk cũng như các tỉnh Tây Nguyên khác đang phải đương đầu với những thách
thức to lớn liên quan tới suy thoái tài nguyên và môi trường nước. Kết quả
nghiên cứu chất lượng nước mặt, nước ngầm một số tỉnh Tây Nguyên (Gia Lai,
Kon Tum, Đắk Lắk) của Viện Vệ sinh Dịch tễ Tây Nguyên từ năm 1999 đến
năm 2003 cho thấy: Nước giếng và nước bề mặt đều nhiễm E.coli. Tỷ lệ mẫu
không đạt tiêu chuẩn cho phép về hoá học là 50,43 % đối với nước giếng đào,
28,27 % đối với nước giếng khoan, 85,38 % nước bề mặt, 26,51 % nước máy
Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước là do nguồn phân gia súc, chất thải hữu cơ
dùng trong sinh hoạt [13].
Ea Bar là xã có dân số lớn nhất của huyện Buôn Đôn, tỉnh Đắk Lắk, với
15523 khẩu thuộc 10 dân tộc anh em. Nông nghiệp là ngành sản xuất chủ yếu tại
địa phương. Trong đó, chăn nuôi chiếm một tỷ trong tương đối lớn. Theo số liệu
thống kê năm 2010, toàn xã có 2537 con trâu và bò, 75800 con gia cầm, 1624
con dê, 7022 con heo [33]. Tuy nhiên, chăn nuôi gia súc, gia cầm của xã chủ yếu
là chăn nuôi hộ gia đình, đơn lẻ, hệ thống xử lý chất thải đơn giản hoặc thải trực
tiếp ra suối, hồ . Hoạt động chăn nuôi có thể là một yếu tố đã và sẽ ảnh hưởng
đến nguồn nước mặt tại địa phương. Vì vậy, đề tài
"
Đánh giá chất lượng nước
mặt khu vực có chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar, huyện Buôn Đôn, tỉnh Đắk
Lắk
"
là vấn đề cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu tổng quát
Đánh giá được chất lượng nước mặt tại các vùng phát triển chăn nuôi của
xã Ea Bar để làm cơ sở đề xuất các giải pháp phát triển chăn nuôi bền vững, hạn
chế các tác động tiêu cực đến môi trường.
2.2 Mục tiêu cụ thể
- Xác định được thực trạng chăn nuôi và quản lý chất thải chăn nuôi tại
xã Ea Bar. 48
- Xác định và đánh giá được ảnh hưởng của chăn nuôi đến chất lượng
nước mặt xã Ea Bar.
- Bước đầu đề xuất một số kiến nghị giảm thiểu ô nhiễm do hoạt động
chăn nuôi tại khu vực nghiên cứu.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nguồn lực và trong khuôn khổ của
một đề tài nghiên cứu phục vụ luận văn Thạc Sĩ, đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng
của chất thải chăn nuôi đến chất lượng nước mặt xã Ea Bar, huyện Buôn Đôn,
tỉnh Đắk Lắk.
- Để xác định và đánh giá được ảnh hưởng của chăn nuôi đến chấ