Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.4. Mơ hình hóa trong chăn nuôi lợn
2.4.3. Các ứng dụng của mơ hình trong quản lý chất thải chăn nuôi
Để có thể quản lý chất thải tốt trước hết hiểu biết dòng di chuyển vật chất giữa các thành phần trong hệ thống chăn ni thì mới có thể đề xuất được chiến lược giảm thiểu ô nhiễm của từng quy mô khác nhau (trang trại, làng xã, huyện, tỉnh và quốc gia). Hiện đã có rất nhiều mơ hình tốn liên quan đến vấn đề này. Một số cơng trình tiêu biểu có thể kể ra như sau:
- Mơ hình mơ phỏng dịng lưu chuyển chất dinh dưỡng và khí thải trong các trang trại chăn ni của nhóm tác giả Vũ Chí Cương và cs. (2010). Theo mơ hình này, chất thải từ các chuồng gia súc được phân tán qua 3 con đường chính là theo (i) dòng chất lỏng xuống ao cá, (ii) ra cánh đồng và (iii) chuyển đi dưới dạng phân rắn, trong đó một phần được mang đi bón ở ngồi cộng đồng, một phần bón cho hệ thống cánh đồng trong cộng đồng (Hình 2.7).
Hình 2.7. Sơ đồ lưu chuyển của các chất dinh dưỡng và thất thốt khí nhà kính ở các trang trại chăn ni
Nguồn: Vũ Chí Cương (2010) - Mơ hình tốn định lượng các chất thải trong hệ thống chuồng lợn dựa vào thể tích và thành phần nước thải sử dụng (Dourmad, 2003). Mơ hình có khả năng tính được lượng hàm lượng nitơ, phốt pho, đồng, kẽm và chất hữu cơ, hàm lượng chất bẩn và ammonia phát ra trong khơng khí. Đầu vào của mơ hình là các biến liên quan đến động vật (số lợn và hiệu suất), thức ăn (lượng thức ăn, thành phần thức ăn và lượng nước tiêu thụ) và nhà ở (nhiệt độ mơi trường, thơng gió).
Mơ hình phát thải ammonia từ các trang trại chăn nuôi lợn bị ảnh hưởng của nhiệt độ trong nhà và môi trường ở trang trại (Aarnink, 1992; 1997). Mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra ảnh hưởng của các yếu tố chuồng nuôi khác nhau và hành vi của động vật đối với sự bay hơi của ammonia trong chuồng nuôi. Kết quả chạy mơ hình đã chứng minh rằng có thể làm giảm sự phát thải ammonia bằng cách kết hợp hiệu quả giữa chuồng nuôi và các biện pháp kỹ thuật. Trong đó, yếu tố mùa vụ cũng quyết định rất nhiều đến sự phát thải ammonia, cụ thể là mức phát thải thường cao hơn vào mùa hè so với mùa đơng.
Mơ hình tính tốn để dự đốn số lượng N được bài tiết qua lợn ảnh hưởng của việc cho ăn, giai đoạn sinh lý và hoạt động của lợn (Dourmad et al., 1992). Mơ hình này được xây dựng cho các khu vực chuyên nuôi lợn trong đó có các vấn đề về phú dưỡng. Mục đích chính của mơ hình là để tính tốn tổng lượng N được bài tiết qua lợn ở các giai đoạn sinh lý khác nhau phục vụ mục đích điều
chỉnh việc cung cấp protein từ thức ăn, phòng ngừa tình trạng mất cân bằng dinh dưỡng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Ngồi ra cịn rất nhiều các mơ hình chun dụng khác đã được phát triển phục vụ mục đích cung cấp cung cụ hỗ trợ quản lý chất thải chăn nuôi như MANURE, MAGMA, MANMOD, EAMIS v.v. Những mơ hình này đều đã được kiểm chứng và áp dụng tại các nước phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Canada (Karmkar et al., 2007). Ở Việt Nam, mơ hình mơ phỏng phục vụ mục đích quản lý chất thải chăn ni như đề cập ở trên rất ít được áp dụng ở dạng mơ hình máy tính, đặc biệt là ở quy mô cộng động.
*Phần mềm ArcGIS
Hiện nay có nhiều phần mềm chuyên dụng được xây dựng để phục vụ mục đích mơ hình hóa mơi trường. Trong số đó, ArcGIS được xem là một cơng cụ đa năng có thể sử dụng để phân tích một cách hiệu quả sự phát tán của chất ô nhiễm chất thải theo không gian. Một trong những tính năng ưu việt mà phần mềm này có đó là khả năng phân tích thủy văn, dịng chảy. Dựa vào địa hình, các cơng cụ viết sẵn trong phần mềm có thể hỗ trợ khoanh vẽ ranh giới các lưu vực thể hiện giới hạn tập trung của các dòng chảy. Khi kết hợp với số liệu về lượng mưa và độ ẩm đất v.v. có thể ước lượng được thể tích nước tích lũy trong từng tiểu lưu vực (ESRI, 2018).
Thanapongtharm (2016) đã ứng dụng phần mềm ArcGIS để nghiên cứu sự phân bố của các hộ chăn nuôi lợn ở Thái Lan và tính tốn dịng chất thải phát tán xuống 2 lưu vực sơng lớn. Kết quả đã tính tốn được tổng tải lượng chất thải từ chăn nuôi lợn hàng năm đổ vào các lưu vực lớn trên toàn đất nước Thái Lan.
Jha et al. (2010) cũng có cơng trình nghiên cứu về tải lượng nitrate tối đa tính theo ngày từ các hoạt động chăn ni thải ra môi trường. Bằng cách sử dụng phần mềm ArcGIS, nhóm tác giả đã phân chia lưu vực sơng Raccoon thuộc bang Iowa thành các tiểu lưu vực con theo 9 mức độ chi tiết
Vì tính chun dụng và hiệu quả nên phần mềm ArcGIS được lựa chọn để thực hiện mục đích mơ phỏng dịng chất thải chăn ni trong đề tài này.