Hoạt tính kháng khuẩn của VSV đƣợc xác định trực tiếp trên bản gel điện di protein, sử dụng các chủng vi khuẩn kiểm định. Dịch protein thu đƣợc sau khi tiến hành phản ứng cắt bằng DTT 50 mM đƣợc điện di Tricine-SDS-PAGE thành 2 bản. Sau khi điện di, một bản đƣợc nhuộm commassie brilliant blue để đối chiếu, bản còn lại đƣợc rửa nhiều lần bằng nƣớc loại ion vô trùng trong khoảng 2 giờ rồi đặt nhẹ nhàng lên bề mặt đĩa thạch môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn kiểm định. Tiếp đó, 5 ml môi trƣờng thạch mềm chứa 5 x 105 tế bào vi khuẩn kiểm định đƣợc phủ lên toàn bộ bản gel. Đĩa đƣợc ủ ở 40C trong 2 giờ để hoạt chất kháng khuẩn khuếch tán vào thạch, sau đó ủ ở 30 ± 20C qua đêm. Quan sát, đối chiếu và đánh giá khả năng kháng khuẩn của mẫu [Theo 13, 107, 108].
2.2.3. Xác định hiện trạng chất thải chăn nuôi 2.2.3.1. Điều tra thực trạng chất thải chăn nuôi
- Sử dụng phƣơng pháp điều tra nhanh nông thôn theo bộ câu hỏi mở.
- Đối tƣợng điều tra là trang trại chăn nuôi lợn và gà qui mô tập trung tại Hà Nội; Nghệ An, Đắk lắc.
- Số lƣợng phiếu điều tra: 6 điểm x 5 phiếu =30 phiếu. - Xử lý thông tin theo phƣơng pháp thống kê.
2.2.3.2. Xác định khí thải H2S và NH3
Cô lập không gian lấy mẫu bởi buồng lấy mẫu, xác định khí phát thải (H2S, NH3) sau 24 giờ đặt buồng lấy mẫu [27, 33]
- Đo nồng độ H2S bằng máy chuyên dụng theo TCN 676- 2006: “Qui trình xác định khí hydrosunfua trong không khí chuồng nuôi”
- Đo nồng độ NH3 bằng máy chuyên dụng theo TCN 677- 2006: “Qui trình xác định khí amoniac trong không khí chuồng nuôi”
2.2.3.3. Xác định mật độ vi sinh vật gây bệnh, ký sinh trùng
- Xác định mật độ một số vi sinh vật gây bệnh đối với ngƣời, động vật trong chất thải chăn nuôi dạng rắn theo TCVN 4829: 2005, ISO 6579:2002/Amd.1:2007 (Phƣơng pháp phát hiện Salmonella spp. trong phân động vật và trong mẫu môi
72
trƣờng từ giai đoạn sản xuất ban đầu) và TCVN 6846: 2007, ISO 7251:2005 (Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phƣơng pháp phát hiện Escherichia coli giả định- Kỹ thuật đếm số có xác suất lớn nhất. Số lƣợng trứng giun đƣợc xác định theo phƣơng pháp của Viện Sốt rét, ký sinh trùng và côn trùng TW.
2.2.3.4. Xác định hàm lƣợng các nguyên tố khoáng, các chỉ tiêu hoá tính:
N, P, Cu, Zn, Pb trong chất thải rắn đƣợc xác định theo theo TCVN 6496: 1999. Áp dụng TCVN 6168: 2002 để đánh giá khả năng chuyển hoá hợp chất các bon của vi sinh vật [33].
+ pH: Đo bằng máy pH mét
+ Phân tích nitơ tổng số (N%): Phƣơng pháp Kjeldhal, công phá bằng H2SO4 và hỗn hợp xúc tác.
+ Phân tích lân tổng số (P2O5%): Phƣơng pháp so màu, công phá mẫu bằng hỗn hợp axit H2SO4 và HClO4.
+ Phân tích cácbon tổng số (OC%): Phƣơng pháp Walkley- Black
2.2.4. Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của chế phẩm
2.2.4.1. Thử nghiệm sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải chăn nuôi dạng rắn [Theo 10, 33] dạng rắn [Theo 10, 33]
- Nguyên liệu: Chất thải chăn nuôi dạng rắn. Chế phẩm vi sinh vật, đạm, lân supe, kali sunphát, rỉ mật. Thí nghiệm đƣợc bố trí 2 công thức:
+ Công thức đối chứng: Không xử lý.
+ Công thức thí nghiệm: Chất thải chăn nuôi dạng rắn+ chế phẩm vi sinh vật. Sử dụng chất độn để điều chỉnh độ ẩm và vôi bột để điều chỉnh pH của
nguyên liệu, tiến hành ủ theo từng công thức trộn, độ ẩm nguyên liệu khi ủ khoảng 50-60%. Sau khi phối trộn xong, đánh đống ủ (mỗi đống ủ có khối lƣợng 500 kg), dùng ni lông chịu nhiệt phủ kín đống ủ. Sau 7 ngày đảo trộn lần thứ nhất. Ngày thứ 15 đảo trộn lần hai, sau đó tiến hành ủ chín, không đảo trộn đến ngày thứ 21 và 30.
Các chỉ tiêu theo dõi trong quá trình ủ: Nhiệt độ, biến động quần thể vi sinh vật trong đống ủ. Chỉ tiêu vật lý, hoá học đƣợc đánh giá trƣớc và sau khi ủ theo các phƣơng pháp trong 2.2.3.
73
2.2.4.2. Đánh giá độ chín và độ an toàn của phân ủ
* Phương pháp thử nghiệm cây trồng [10].
Chuẩn bị khay có kích thƣớc 38 x 28 x 6 cm, đổ đầy phân ủ, cân 10 g hạt cải, rắc đều lên bề mặt khay. Sau khi gieo, phủ một lớp ni lông lên bề mặt khay cho tới khi cây nảy mầm. Thƣờng xuyên theo dõi quá trình sinh trƣởng của cây và độ ẩm của phân ủ. Sau 7 ngày gieo, thu hoạch và cân khối lƣợng tƣơi của cây cải ở mỗi khay. Mức độ chín của đống ủ đƣợc đánh giá qua tỉ lệ nảy mầm và khối lƣợng tƣơi của mầm cải. Khối lƣợng cải trên mỗi khay 60-100 g cho biết đống ủ đã chín. Nếu khối lƣợng của cải nhỏ hơn 60 g chứng tỏ phân ủ chƣa chín do phân ủ vẫn trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ, sinh nhiệt và các độc tố, các chất hữu cơ chƣa chuyển hoá thành dạng dễ tiêu kìm hãm sự nảy mầm và quá trình phát triển của mầm cải. * Đánh giá độ chín của nguyên liệu theo TCVN (7185: 2002)
Sử dụng nhiệt kế có thang nhiệt độ từ 00C đến 1000C, cắm sâu 50- 60 cm vào trong đơn vị bao gói có khối lƣợng không nhỏ hơn 10 kg. Sau 15 phút, đọc nhiệt độ lần thứ nhất. Đo, ghi chép và theo dõi sự thay đổi về nhiệt độ trong thời gian 3 ngày liên tiếp, mỗi ngày đo một lần (đo vào 9 giờ hoặc 10 giờ sáng). Phân hữu cơ bảo đảm độ chín khi nhiệt độ ổn định trong suốt thời gian theo dõi và không tăng quá 0,50C so với nhiệt độ môi trƣờng.
2.2.4.3. Thí nghiệm đồng ruộng đánh giá hiệu quả phân bón hữu cơ
Phân bón hữu cơ đƣợc sản xuất từ nguồn chất thải chăn nuôi dạng rắn đƣợc đánh giá hiệu quả đối với cây trồng ở qui mô đồng ruộng theo 10TCN (216-2005)
Qui phạm khảo nghiệm đồng ruộng hiệu lực của phân bón đối với cây trồng. Đối tƣợng cây trồng thử nghiệm gồm rau cải, dƣa chuột.
- Bố trí thí nghiệm theo phƣơng pháp ngẫu nhiên toàn toàn. -Số lần lặp: 4 lần, diện tích mỗi ô là 150 m2.
-Số liệu đƣợc xử lý theo chƣơng trình Excel và thống kê sinh học IRRISTAT. * Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ đối với cây rau cải
+Địa điểm: Tại xã Vân Nội- Đông Anh– Hà Nội, trên nền đất phù sa sông Hồng. + Thời gian: Hai vụ xuân hè và thu đông năm 2009, 2010.
74 + Công thức thí nghiệm: 4 công thức.
CT (ĐC): Nền 100% NPK + Phân chuồng (CT bón của địa phƣơng). CT2: 100% NPK + Phân hữu cơ (Chế biến từ chất thải chăn nuôi); CT3: 75% NP + 100% K + Phân hữu cơ,
CT4: 50% NP + 100% K + Phân hữu cơ,
+ Lƣợng phân bón vô cơ NPK/ ha là 60 N: 60 P2O5: 30 K2O tƣơng ứng 130 kg ure: 375 kg super lân: 50 kg KCl.
+ Lƣợng phân chuồng hoặc phân hữu cơ chế biến từ chất thải chăn nuôi: 8 tấn/ha. + Các chỉ tiêu theo dõi: Năng suất cá thể (g/cây); Năng suất lí thuyết (tạ/ha); Năng suất thực thu (tạ/ha); Hàm lƣợng đƣờng tổng số và vitamin C.
* Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ đối với dưa chuột
+Địa điểm: Thực hiện tại xã Tam Hợp- Quỳnh Hợp- Nghệ An, trên nền đất nâu đỏ trên núi. Giống dƣa chuột nhập nội F1 CHAMP 937.
+ Thời gian: Vụ xuân hè năm 2011. + Công thức thí nghiệm: 2 công thức.
CT (ĐC): Nền 100% NPK + Phân chuồng (CT bón của địa phƣơng). CT2: 75% NPK + Phân hữu cơ (Chế biến từ chất thải chăn nuôi); + Lƣợng phân bón vô cơ NPK/ ha là 90 N: 60 P2O5: 100 K2O tƣơng ứng 190 kg ure: 375 kg super lân: 167 kg KCl.
+ Lƣợng phân chuồng hoặc phân hữu cơ chế biến từ chất thải chăn nuôi: 12 tấn/ha. + Thời gian bón phân:
- Bón lót: Bón toàn bộ lƣợng phân chuồng/ hữu cơ, phân lân;
- Bón thúc lần 1: (15 ngày sau mọc): 75% lƣợng N + 50% lƣợng KCl; - Bón thúc lần 2: (30 ngày sau mọc): lƣợng phân còn lại.
+ Mật độ: 6 cây/m2. Hạt gieo 2 hàng/luống, khoảng cách 60 cm x 40 cm
+ Các chỉ tiêu theo dõi: Số quả/cây và số quả thƣơng phẩm/cây, khối lƣợng trung bình 1 quả (g); Năng suất lí thuyết (NSLT) (tấn/ha); NSLT = A*B*C*10-2
(A: số cây/m2; B: số quả hữu hiệu/cây; C: KLTB 1 quả (g); 10-2: hệ số chuyển đổi); Năng suất thực thu (NSTT) (tấn/ha), chiều dài, đƣờng kính và độ dày quả.
75
Chƣơng 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. THỰC TRẠNG CHẤT THẢI TẠI MỘT SỐ CƠ SỞ CHĂN NUÔI 3.1.1. Tình hình quản lý, sử dụng chất thải chăn nuôi 3.1.1. Tình hình quản lý, sử dụng chất thải chăn nuôi
Nghiên cứu khảo sát tại 6 cơ sở chăn nuôi tập trung ở thành phố Hà Nội, tỉnh Nghệ An, Đắklắc. Đối tƣợng trong nghiên cứu này chất thải nuôi lợn và gà. Tiêu chí lựa chọn điểm điều tra là các trang trại qui mô tập trung, có nhu cầu và khả năng áp dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi bằng chế phẩm vi sinh vật.
Các cơ sở chăn nuôi lợn đƣợc điều tra có quy mô trên 200 đầu lợn thƣờng xuyên; bao gồm: lợn nái sinh sản, lợn đực giống, lợn con giống và lợn thƣơng phẩm. Có 3 hình thức chuồng nuôi phổ biến: Ô chuồng trên nền bê tông (chủ yếu để nuôi lợn thịt thƣơng phẩm), cũi sắt (phổ biến để nuôi lợn nái sinh sản), ô chuồng trên sàn bê tông. Các trang trại chăn nuôi gà thịt và gà đẻ trứng đều đƣợc xây dựng theo mô hình chuồng kín có tƣờng bao xung quanh, có hệ thống quạt hút thông gió, tạo ẩm vơí qui mô trên 500 gà đẻ trứng hoặc 2.000 gà thịt.
Chất thải rắn thu gom hàng ngày đƣợc tập kết ở nhà chứa hoặc khu vực tập trung chất thải (thƣờng ở vị trí cuối trại). Phần lớn chất thải đƣợc đóng gói trong bao tải, sau 3-7 ngày bán cho các cơ sở tiêu thụ. Phần còn lại đƣợc sử dụng cho các ao đầm nuôi cá, bón cây tại trang trại và một phần đƣợc xả vào các hệ thống nƣớc thải công cộng. Tỷ lệ sử dụng chất thải với mục đích khác nhau biến động giữa các trang trại và phụ thuộc vào số lƣợng vật nuôi, mô hình chăn nuôi của trang trại là vƣờn - ao - chuồng hay vƣờn - chuồng hoặc ao - chuồng, trong đó lƣợng phân thải ra đƣợc sử dụng là khác nhau.
Số liệu trung bình sử dụng chất thải chăn nuôi dạng rắn của 6 trang trại chăn nuôi đƣợc điều tra cho thấy: phần lớn (52%) chất thải chăn nuôi đƣợc bán cho các cơ sở thu mua, có 21% lƣợng chất thải đƣợc dùng để bón cho cây, 17% dùng làm thức ăn cho cá và 10% đƣợc thải ra hệ thống nƣớc thải công cộng (Hình 3. 1). Tuy nhiên trong 52% chất thải đƣợc bán thì có trên 2/3 đƣợc các trang trại chăn nuôi bán cho các cơ sở thu mua để xử lý và chế biến thành phân hữu cơ hoặc các loại giá thể
76
cho cây cảnh...phần còn lại là bán cho các hộ gia đình sử dụng cho các mục đích khác nhau (trồng trọt và nuôi trồng thuỷ sản).
T hải ra môi trƣờng, 10% Nuôi cá, 17% T rồng trọt, 21% Bán, 52% T rồng trọt T hải ra môi trƣờng Nuôi cá Bán
Hình 3.1. Tình hình sử dụng chất thải tại 6 cơ sở chăn nuôi điều tra năm 2009
3.1.2. Thực trạng môi trƣờng tại một số cơ sở chăn nuôi
Theo số liệu điều tra, các chỉ số về ô nhiễm môi trƣờng chăn nuôi phụ thuộc nhiều vào thời gian vệ sinh chuồng trại, phƣơng pháp, tần xuất thu gom, quản lý và sử dụng nguồn chất thải. Một số trang trại quy mô lớn đƣợc đầu tƣ thiết kế chuồng trại tốt hơn trang trại vừa và nhỏ nên thuận lợi cho việc vệ sinh, thu gom chất thải, đồng thời có nhà chứa chất thải nên hạn chế đƣợc tác động của mƣa, nắng đến lƣợng chất thải thu gom. Có khoảng 80% trang trại qui mô nhỏ không xử lý chất thải khi thu gom, khối lƣợng chất thải tồn đọng càng lớn thì mật độ khí thải và nguy cơ lan truyền nguồn bệnh càng cao. Một số ít trang trại ủ đống phế thải trong vòng 1 tuần, trƣớc khi chuyển ra ngoài khu vực chăn nuôi. Phần lớn các bao tải dùng trong quá trình thu gom, vận chuyển chất thải đƣợc tái sử dụng nhiều lần, không đƣợc vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng và lây lan nguồn bệnh là rất cao.
3.1.2.1. Ô nhiễm do khí thải độc hại
Hầu hết các cơ sở chăn nuôi lợn, gà đƣợc điều tra trong nghiên cứu đều tiến hành dọn vệ sinh chuồng trại định kỳ với các hoá chất khử trùng phổ biến nhƣ Han Iodil, Ben cocid, BKA, cloramin, allside dạng phun sƣơng hoặc pha loãng theo nồng độ quy định. Mặc dù vậy, các biện pháp này chỉ có hiệu lực khử trùng và giảm mùi hôi thối trong thời gian nhất định ở khu vực chuồng trại, chƣa giải quyết đƣợc
77
tận gốc nguồn sinh khí thải (NH3, H2S). Các vi khuẩn gây thối, vi sinh vật gây bệnh vẫn tồn tại trong chất thải chăn nuôi và phát thải khí ra môi trƣờng xung quanh.
Bảng 3.1. Môi trƣờng không khí tại các trang trại chăn nuôi
TT Nơi đánh giá Chỉ tiêu đánh giá
Độ nhiễm khuẩn không khí (CFU/m3) Nồng độ H2S (mg/m3) Nồng độ NH3 (mg/m3) 1 Khu tập kết chất thải nuôi lợn 5,8 ± 0,45 x 106 0,36 ± 0,05 (4,5a) 3,12 ± 0,06 (15,6b) 2 Khu tập kết chất thải nuôi gà 7,2 ± 0,38 x 106 0,32 ± 0,04 (4a) 2,94 ± 0,08 (14,7b)
3 Giới hạn tối đa 106 0,08 * 0,2 **
(*): Theo TCVN 5937/95; (**): Theo TCVN 5938/95;
a, b: số lần tăng so với giới hạn cho phép tại trang trại chăn nuôi
Số liệu trung bình của các trang trại điều tra đƣợc nêu tại bảng 3.1 cho thấy độ nhiễm khuẩn không khí cao hơn từ 6-7 lần so với giới hạn cho phép. Nồng độ H2S tại khu vực tập kết chất thải nuôi lợn là 0,36 mg/m3, cao gấp 4,5 lần so với giới hạn và cao hơn so với khu vực tập kết chất thải nuôi gà (0,32 mg/m3, cao gấp 4 lần). Nồng độ NH3 ở khu vực tập kết chất thải nuôi lợn và gà ở mức 3,12 và 2,94 mg/m3 (cao hơn mức giới hạn khoảng 15 lần).
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi phù hợp với kết quả nghiên cứu của Viện Chăn nuôi năm 2010 [27] và thấp hơn so với báo cáo của Cục Chăn nuôi về ô nhiễm môi trƣờng tại các trại chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung [3]. Theo báo cáo của Cục Chăn nuôi, số liệu điều tra năm 2005 cho thấy nồng độ H2S trong chuồng nuôi gà cao gấp 83,4 lần so với giới hạn và trong chuồng nuôi lợn gấp 64,4 lần; nồng độ NH3 trong chuồng nuôi gà cao gấp 30,6 lần so với giới hạn và trong chuồng nuôi lợn gấp 24,15 lần. Có sự chênh lệch kết quả do khác nhau về thời gian nghiên cứu, địa điểm lấy mẫu. Nghiên cứu của chúng tôi xác định nồng độ khí ở khu vực ngoài chuồng nuôi nơi tập kết chất thải nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm do chất thải chăn nuôi để có các biện pháp xử lý nhằm hạn chế ô nhiễm trong quá trình thu gom, vận chuyển và sử dụng.
78
3.1.2.2. Ô nhiễm do vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng
Song song với việc xác định nồng độ khí NH3, H2S, nghiên cứu cũng xác định mật độ tế bào E. coli, Salmonella spvà ký sinh trùng là những mầm bệnh đƣợc xem là chỉ thị cho mức độ ô nhiễm, lây lan nguồn bệnh cho con ngƣời và môi trƣờng. Mẫu chất thải đƣợc lấy khi thu gom, bảo quản ở 40C trƣớc khi phân tích.
Bảng 3.2. Mật độ vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng trong chất thải chăn nuôi
TT Loại chất thải Mật độ tế bào VSV (CFU/g) Trứng giun/g
VKTS * E. coli Salmonella
1 Chất thải nuôi lợn 6,58±0,6 x 106 2,20±0,5x 105 1,2±0,2x 103 105± 4,8 2 Chất thải nuôi gà 7,10 ±0,4x 107 8,06±0,3x 105 2,4±0,1x 103 120± 3,5
3 Mức cho phép 104 (-)**
(*): Vi khuẩn tổng số ); (-)**: Không được có trong 25 g mẫu
Kết quả trong bảng 3.2 cho thấy: chất thải rắn chăn nuôi gà, lợn chứa quần thể vi sinh vật tổng số và ký sinh trùng khá cao. Mật độ E. coli cao hơn 20-80 lần giới hạn cho phép. Các mẫu chất thải chăn nuôi lợn và gà đều chứa Salmonella với