TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHẤT THẢI CHĂN NUÔI.
2.2.1.nhiễm môi trường không khí
2.2.1.1. Thành phần các khí được tạo ra từ chất thải chăn nuôi
Các khí sinh ra trong chuồng nuôi, mương dẫn hay các hầm chứa chất thải như NH3, CH4, H2S, CO2, Indol, Skatol….là sản phẩm của quá trình phân huỷ kỵ khí và hiếu khí các chất hữu cơ trong chất thải chăn nuôi (chủ yếu là phân và nước tiểu).
Các khí được sinh ra từ quá trình phân huỷ chất thải có ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng, hô hấp, kháng bệnh của gia súc, gia cầm và sức khoẻ của con người. Nồng độ các khí này khác nhau, tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ,…) và cách thức thu gom, lưu trữ, vận chuyển và xử lý chất thải. Tuỳ thuộc vào nồng độ của các khí mà tác động của chúng lên gia súc, gia cầm và con người khác nhau. Dựa vào khả năng gây độc của các khí này, Trương Thanh Cảnh (1999) đã phân thành các nhóm sau:
Nhóm 1: Các khí kích thích
Các khí thuộc nhóm gây kích thích bao gồm NH3, H2S, Indol, Skatol, Phenol… ở nồng độ bán cấp tính .Các khí này gây tổn thương đường hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc đường hô hấp. Ngoài ra, NH3 còn gây kích thích thị giác, giảm thị lực.
Các khí gây ngạt đơn giản như CH4, CO2, trơ về mặt sinh lý nhưng nếu hít vào với nồng độ cao sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận oxy, gây nên hiện tượng ngạt thở. Khí gây ngạt hóa học (như CO) sẽ kết hợp với Hemoglobin của hồng cầu máu, làm ngăn cản sự thu nhận oxy hay làm giảm quá trình sử dụng oxy của mô bào.
Nhóm 3: Các khí gây mê
Là các hợp chất Hydrocarbon có ảnh hưởng ít hoặc không ảnh hưởng đến phổi, nhưng nếu hít vào với một lượng lớn sẽ được hấp thu vào máu và sẽ có tác dụng như dược phẩm gây mê.
Nhóm 4: Các chất vô cơ hay hữu cơ dễ bay hơi
Nhóm này gồm có thể bao gồm các nguyên tố hay hợp kim loại độc dễ bay hơi. Chúng tạo ra nhiều chất khí có tác dụng khác nhau khi vào cơ thể, chẳng hạn H2S ở nồng độ cấp tính.
Alcohol Aldehyde và Ketone NH3
Indol, Skatol, Phenol H2S
Axit hữu cơ mạch ngắn Alcohol Aldehyde và Ketone
Carbonhydrate Các axit hữu cơ Protein
Axit béo H2O, CO2, CH4 Lipit
H2O, CO2, Hydrocarbon mạch ngắn
Sơ đồ2.1: Các khí sinh ra trong quá trình phân huỷ chất thải chăn nuôi (Trương Thanh Cảnh, 1999)
Quá trình hình thành mùi do vi sinh vật phân hủy chất thải chăn nuôi chủ yếu là phân và nước thải gia súc
Khí thải chăn nuôi có mùi đặc trưng do quá trình phân huỷ kỵ khí chất thải chăn nuôi (chủ yếu là phân và nước tiểu) , quá trình phân huỷ gồm các quá trình lên men và thối rữa các hợp chất hữu cơ trong chất thải.
Các hợp chất carbonhydrat trong phân hay nước thiểu gia súc sau khi bài tiết ra ngoài dễ dàng bi enzyme vi sinh vật phân giải tạo nên một số sản phẩm cuối cùng là các khí độc như NH3, H2S, CO2, CH4, các axít béo mạch ngắn dễ bay hơi… Riêng protein trong phân có thể bị vi sinh vật thối rữa phân giải thành các khí rất độc như indole, schatole và nhiều khí khác… . Vi sinh vật tiết men Protease ngoại bào để phân giải Protein thành các hợp chất nhỏ hơn như Polypeptid, Olygopeptid. Các chất này lại tiếp tục phân giải thành các Axit amin. Các Axit amin này, một phần được vi sinh vật sử dụng để tạo Protein cho mình, phần còn lại sẽ tiếp tục được phân huỷ theo các con đường khác nhau. Sản phẩm chính của quá trình khử amin là các khí độc. Nếu như khu chứa chất thải không được che kín các khí độc này dễ dàng khuyếch tán vào không khí. Những khí này có độ nhạy cảm cao với khứu giác, gây ra mùi hôi khó chịu cho chuồng nuôi và khu vực xung quanh.
2.2.1.2. Ảnh hưởng khí, bụi và vi sinh vật trong không khí khu vực các chuồng nuôi
Tác động của khí tạo mùi:
Theo Trương Thanh Cảnh, 1999. Có tới gần 170 chất tạo mùi trong chất thải chăn nuôi. Phân gia súc thải ra trong 3 – 5 ngày đầu, mùi sinh ra ít do sinh vật chưa kịp phân huỷ các chất trong chất thải. Các ngày tiếp sau đó, nồng độ mùi sẽ tăng thêm nhiều do khí được tạo ra ngày càng tăng, đặc biệt là ở những chuồng ẩm thấp, không thoáng khí, có điều kiện cho vi sinh vật hoạt động. Các khí gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và gia súc, và sẽ rất nguy hiểm khi các khí này tồn tại đồng thời trong không khí hay tích tụ lại ở nồng độ cao. Trong các khí gây ô nhiễm thì NH3 và H2S được sinh ra nhiều và gây mùi nặng nề nhất. Mỗi khí sinh ra có một mùi đặc trưng để nhận biết và có một giới hạn cho phép nồng độ khí đó trong môi trường.
Bảng 2.5. Đặc điểm các khí sinh ra trong quá trình phân huỷ phân heo
Khí Mùi Đặc điểm Giới hạn
tiếp xúc ( ppm )
Tác hại
NH3 Hăng, xốc
Nhẹ hơn không khí, sinh ra trong quá trình hoạt động của vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí và hiếu khí, tan trong nước
20 Kích thích mắt và đường hô hấp trên, gây ngạt ở nồng độ cao, dẫn đến tử vong CO2 Không mùi
Nặng hơn không khí, sinh ra trong quá trình hoạt động của vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí và hiếu khí, tan tốt trong nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1000
Gây uể oải, nhức đầu, gây ngạt ở nồng độ cao, có thể tử vong
CH4 Không mùi
Nhẹ hơn nhiều so với không khí, ít tan trong nước, là sản phẩm
của quá trình phân huỷ kỵ khí 10
Là khí độc, gây ngạt, nhức đầu, bất tỉnh, tử vong H2S Trứng
thối
Nặng hơn không khí, ngưỡng nhận biết mùi thấp, tan trong nước
1000 Gây nhức đầu, ngạt, gây nổ ở nồng độ 5-15% trong không khí
Nguồn :(Trương Thanh Cảnh, 2006)
Ảnh hưởng của Ammonia NH3
NH3 là chất khí không màu, có mùi khai, dễ tan trong nước và gây kích thích. Trong điều kiện chuồng thông thoáng thì ảnh hưởng của NH3 là không đáng kể, ngược lại, khi tích tụ ở nồng độ cao, nó ảnh hưởng lớn đến gia súc và con người. NH3 được xem là thông số chỉ thị chất lượng không khí trong môi trường chăn nuôi vì đây là khí độc nhiều nhất được sinh ra từ chất thải chăn nuôi.
Bảng 2.6. Giới hạn cho phép các khí có mùi trong chuồng nuôi
Chất khí Mùi Giới hạn ( mg/m3)
Allyl mercaptan Mùi tỏi, rất khó chịu 0.00005
Ammonia Mùi khai 0.037
Benzyl mercaptan Mùi khó chịu 0.00019
Crotyl mercaptan Mùi chồn hôi 0.000029
Ethyl mercaptan Mùi bắp cải thối 0.00019
Ethyl sulphide Mùi gây ói 0.00025
Hydrogen sulphide Mùi thối 0.0011
Methyl mercaptan Mùi bắp cải thối 0.0011
Methyl sulphide Mùi rau, cải thối 0.0011
Skatol Mùi phân 0.0012
Sulfur dioxide Mùi hăng cay 0.009
Thiocresol Mùi khét, mùi chồn hôi 0.0001
Thiophenol Mùi thối rữa 0.000062
Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2006.
Trong không khí, ở nồng độ cao, NH3 kích thích niêm mạc, mắt, mũi, niêm mạc đường hô hấp, làm tăng tiết dịch hay bỏng do phản ứng kiềm hoá kèm theo toả nhiệt, gây co thắt khí quản và gây ho. Nếu nồng độ NH3 quá cao dễ gây viêm phổi, hoại tử đường hô hấp. NH3 xâm nhập qua phổi vào máu, lên não gây nhức đầu, dẫn đến hôn mê. Trong máu, NH3 bị oxy hoá thành NO2- mà ion này có ái lực mạnh với hồng cầu trong máu hơn oxy nên khi nó thay thế oxy tạo thành Methemoglobin, hợp chất này không thể nhận oxy, ức chế khả năng vận chuyển oxy tới các cơ quan, gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ (Methemoglobinemia), trường hợp
nặng gây thiếu oxy ở não, nhức đầu, mệt mỏi, hôn mê, thậm chí tử vong. Ngoài ra, NH3 có thể chuyển hoá sang dạng axit trong dung dịch có tác dụng ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ chuồng nuôi… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2.7. Ảnh hưởng của NH3 lên người và heo
Đối tượng Nồng độ tiếp xúc Tác hại hay triệu chứng
Với người
6 – 20 ppm trở lên Ngứa mắt, khó chịu ở đường hô hấp
100 ppm trong 1 giờ Ngứa ở bề mặt niêm mạc
400 pmm trong 1 giờ Ngứa ở mắt, mũi và cổ họng
1720ppm (dưới 30 phút)
Ho, co giật, có thể tử vong
700ppm (dưới 60 phút)
Lập tức ngứa ở mắt, mũi và cổ họng
5000 – 10000 ppm (vài phút)
Gây khó thở, ngẹt thở, xuất huyết phổi, ngất do ngạt, có thể tử vong
10 000 ppm trở lên Tử vong
Với heo
50 ppm Năng suất và sức khoẻ kém, hít lâu sinh
chứng viêm phổi và các bệnh về đường hô hấp
100 ppm Hắt hơi, chảy nước bọt, ăn không ngon
300 ppm Ngứa mũi, miệng, tiếp xúc lâu dẫn đến thở
gấp.
Nguồn : Baker và cộng tác viên,1996.
Ảnh hưởng của Hydrosulfur H2S
H2S là khí không màu, mùi trứng thối, được sinh ra trong quá trình khử các Amin chứa lưu huỳnh trong thời kỳ ủ phân, lưu trữ và xử lý kỵ khí chất thải. Cơ quan khứu giác của người có thể cảm nhận H2S ở ngưỡng 0.025 ppm. H2S là khí
độc, có thể gây chết khi tiếp xúc với một lượng nhỏ. Khi tiếp xúc với H2S sẽ gây tác động toàn thân, ức chế men hô hấp dẫn đến ngạt và gây tử vong. H2S kết hợp với chất kiềm trên niêm mạc tạo thành các loại Sulfur dễ đi vào máu. Trong máu, H2S được giải phóng trở lại và theo máu đến não, phá huỷ tế bào thần kinh, làm suy nhược hệ thần kinh trung ương. H2S còn chuyển hoá Hemoglobinbin, làm ức chế khả năng vận chuyển oxy của Hemoglobinbin. Nếu tiếp xúc H2S với nồng độ 500 ppm trong khoảng 15 – 20 phút sẽ sinh bệnh tiêu chảy và viêm cuống phổi.
Bảng 2.8. Ảnh hưởng của H2S lên người và gia súc
Đối tượng Nồng độ tiếp xúc Tác hại hay triệu chứng
Với người
10 ppm Ngứa mắt
20 trở lên trong 20 phút
Ngứa mắt, mũi họng
50-100 ppm Nôn mửa, ỉa chảy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
200 ppm/giờ Choáng váng, thần kinh suy nhược,
dễ gây viêm phổi
300 ppm/30 phút Nôn mửa trong trạng thái hưng phấn
bất tỉnh
Trên 600 ppm Mau chóng tử vong
Với heo Liên tục tiếp xúc với
20 ppm
Sợ ánh sáng, ăn không ngon, thần kinh không bình thường
200 ppm Sinh chứng thuỷ thủng phổi, khó thở,
bất tỉnh, chết.
Nguồn : Baker và cộng tác viên,1996.
Ảnh hưởng của Metan (CH4 )
CH4 là sản phẩm khí cuối cùng của quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ dễ phân huỷ trong chất thải chăn nuôi. Nó là khí không màu, không mùi, có thể cháy. Trong không khí, nếu nồng độ CH4 chiếm từ 45% thì sẽ gây ngạt thở do thiếu
ôxy, tiếp xúc CH4 với nồng độ 40 000 mg/m3 sẽ bị tai biến cấp tính với triệu chứng co giật, nhức đầu, ói mửa. Nếu tiếp xúc CH4 với nồng độ 60 000 mg/m3 xuất hiện các cơn co giật, rối loạn tim, có thể tử vong. Khí metan có nếu được thu gom (dạng biogas) có thể sử dụng vào mục đích năng lượng.
Ảnh hưởng của Carbon dioxide (CO2 )
CO2 là khí không màu, không mùi, không cháy. Trong không khí, nồng độ CO2 khoảng 0.3- 0.4%. Nồng độ CO2 trong chuồng nuôi phụ thuộc nhiệt độ, độ thông thoáng và số lượng vật nuôi vì nó là sản phẩm của quá trình hô hấp của vật nuôi và
quá trình phân huỷ chất thải. Khi tiếp xúc với CO2 ở nồng độ thấp gây trầm uất, tức giận, ù tai, có thể ngất. Khi tiếp xúc với CO2 ở nồng độ 10% sẽ gây mệt mỏi, nhức đầu, rối loạn thị giác, mất tri giác. Khi tiếp xúc với CO2 ở nồng độ 20-30%, ngoài triệu chứng trên còn có thể làm tim đập yếu, dẫn đến ngừng đập. Khi nồng độ CO2 lên đến 50%, nếu tiếp xúc với khí này trong thời gian khoảng 30 phút sẽ bị tử vong.
Ảnh hưởng của bụi
Bụi trong hoạt động chăn nuôi cũng ảnh hưởng đến sức khoẻ gia súc và con người. Bụi bắt nguồn từ thức ăn gia súc, phân và các mô biểu bì của da. Bụi mang theo các chất độc, chất lơ lửng và nhiều vi khuẩn gây bệnh. Khi người tiếp xúc với bụi sẽ bị viêm đường hô hấp, đặc biệt khi hít phải các bụi có kích thước < 5m (vì hạt bụi nhỏ nên mũi không lọc được). Bụi kích thích tiết dịch và ho, làm rối loạn hô hấp và tổn thương niêm mạc, tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh vào cơ thể người. Nồng độ bụi trong chuồng nuôi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió tại khu vực chuồng nuôi. Theo Nguyễn Ngọc Tuân và Trần Thị Dân, 2000, nồng độ bụi trong khu vực chuồng nuôi không vượt quá 10 mg/m.3
Các sol khí sinh học bao gồm nội độc tố và các vi sinh vật. Nồng độ sol khí sinh học trong chuồng nuôi phụ thuộc vào mức độ thông thoáng, vệ sinh chuồng trại, điều kiện môi trường bên ngoài (nhiệt độ, độ ẩm,..).
Nội độc tố là thành phần gây hại bám vào các hại bụi trong không khí trong chuồng nuôi mật độ lớn. Nó được tạo thành từ sự phân huỷ vách tế bào của vi khuẩn và có mặt khắp nơi trong các vùng có hoạt động chăn nuôi. Nội độc tố là tác nhân gây kích động mạnh tạo ra các tác động toàn phần và gây tắc phổi, thậm chí khi chỉ tiếp xúc với nồng độ thấp.
Vi sinh vật trong sol khí sinh học bao gồm vi khuẩn tổng, vi khuẩn đường ruột và nấm (phần lớn là liên cầu khuẩn Streptococcus) lan truyền bệnh cho người và vật nuôi. Kết quả nghiên cứu được trình bày ở bảng sau, với đơn vị tính là hàm log của các đơn vị tạo thành khuẩn lạc (CFU) trong 1 giờ và trên đơn vị gia súc (AU).
Theo Nguyễn Ngọc Tuân và Trần Thị Dân (2000) ở Hoa Kỳ trong 1m3 không khí chuồng nuôi có khoảng 18.500 – 370.000 tế bào vi khuẩn, nếu chuồng được mở thoáng thì số vi khuẩn còn từ 3.700 – 185.000 trong khi trong không khí ngoài trời có số lượng vi khuẩn khoảng 370 tế bào/m3.
Bảng 2.9. Phát thải vi sinh vật từ chuồng nuôi heo
Chủng loại n Vi khuẩn đường ruột (Enterobacteriacea) Log (CFU/AU.h) Tổng cộng Log (CFU/AU.h) Nấm Log (CFU/AU.h) Nái 43 6,0 7,7 6,5 Cai sữa 25 6,9 7,1 5,8 Heo thịt 39 6,9 7,6 6,1
Nguồn :Seedorf và cộng sự, 1998 (n: số trại lấy mẫu).