Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chăn nuôi tại Việt Nam đang có xu hướng chuyển dịch mạnh mẽ từ quy mô hộ gia đình phân tán sang chăn nuôi hàng hóa tập trung. Tuy nhiên, tại các vùng nông thôn trung du và miền núi, phương thức chăn nuôi nông hộ truyền thống vẫn chiếm tỷ trọng lớn. Sự gia tăng đàn gia súc đi kèm lượng chất thải phát sinh lớn nhưng thiếu hạ tầng thu gom, lưu trữ và xử lý đạt chuẩn, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải và phân gia súc chưa qua xử lý bị xả trực tiếp ra mương rãnh, ao hồ và ngấm vào lòng đất, đe dọa trực tiếp đến chất lượng nguồn nước sinh hoạt cũng như sức khỏe của người dân địa phương.

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Thị Thùy Dung (chuyên ngành Khoa học môi trường, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Hải) thực hiện đề tài: "Đánh giá ảnh hưởng của chăn nuôi lợn tại nông hộ đến chất lượng nước mặt và nước ngầm tại xã Kim Phú, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang".

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể trong văn bản gồm 3 mục tiêu:

  1. Đánh giá ảnh hưởng của chăn nuôi lợn đến chất lượng nước mặt và nước ngầm.
  2. Xác định những ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến sức khỏe người dân và môi trường xung quanh.
  3. Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao nhận thức và ý thức của người dân trong việc bảo vệ môi trường nói chung và môi trường chăn nuôi lợn nói riêng.

Yêu cầu nghiên cứu:

  • Phản ánh trung thực ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi tới môi trường nước mặt và nước ngầm trên địa bàn.
  • Các mẫu nước thải phải được thu thập trực tiếp tại các hộ gia đình chăn nuôi lợn và số liệu phân tích đảm bảo tính chính xác, khách quan.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chăn nuôi lợn; mô hình hầm Biogas và chế phẩm vi sinh hữu hiệu (EM).
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Kim Phú, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang; khảo sát chuyên sâu tại 4 thôn gồm Xóm 11, Xóm 12, Xóm 18 và Xóm 24.
  • Phạm vi thời gian: Nghiên cứu thực địa và thu thập số liệu được tiến hành từ ngày 16/08/2014 đến ngày 30/11/2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng hệ thống khái niệm chuẩn mực theo Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, bao gồm định nghĩa về môi trường, thành phần môi trường, ô nhiễm môi trường nước, suy thoái nguồn nước, khả năng tiếp nhận nước thải và sức chịu tải của môi trường. Về mặt lý thuyết chất thải, nghiên cứu làm rõ các đặc tính hóa - sinh của chất thải chăn nuôi lợn: hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80% (protit, acid amin, chất béo, xenllulozo), chất vô cơ chiếm 20 - 30%, hàm lượng tổng Nitơ (N~Tổng~) dao động từ 571 - 1026 mg/l, tổng Photpho (P~Tổng~) từ 39 - 94 mg/l, cùng mật độ cao các vi sinh vật gây bệnh thuộc họ Enterobacteriaceae (Coliform, E. coli, Salmonella).

Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật đối chiếu bao gồm:

  • Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 và Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13.
  • Nghị định số 117/2009/NĐ-CP; Thông tư số 07/2007/TT-BTNMT; Thông tư số 04/2010/TT-BTNMT; Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT; Quyết định số 1506/QĐ-BNN-KHCN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
  • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp), QCVN 08:2008/BTNMT (nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (nước ngầm), QCVN 01:2011/BNNPTNT (điều kiện vệ sinh thú y đối với cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm).

Phương pháp nghiên cứu thực địa và phòng thí nghiệm:

  • Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Tiếp cận và tổng hợp tài liệu, báo cáo kinh tế - xã hội, báo cáo thống kê chăn nuôi và môi trường từ UBND xã Kim Phú và Niên giám thống kê huyện Yên Sơn.
  • Phương pháp điều tra khảo sát xã hội học: Thiết kế phiếu điều tra phỏng vấn trực tiếp tại 4 thôn (Xóm 11, Xóm 12, Xóm 18, Xóm 24), thực hiện 30 phiếu/thôn, tổng cộng 120 phiếu điều tra hộ chăn nuôi.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm:
    • Lấy mẫu nước mặt theo TCVN 5996:1995 (ISO 5667-6:1990) và TCVN 5994:1995.
    • Lấy mẫu nước thải theo TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992).
    • Lấy mẫu nước ngầm theo TCVN 6000:1995 (ISO 5667-11:1992).
    • Bảo quản và xử lý mẫu theo hướng dẫn TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3:1985).
    • Đo nhanh tại hiện trường: pH (TCVN 6492:2011), DO, TDS, EC và nhiệt độ bằng máy đo cầm tay.
    • Phân tích phòng thí nghiệm: Nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD~5~ theo TCVN 6001-1:2008), N~Tổng~ (TCVN 6638:2000), P~Tổng~ (TCVN 6202:2008), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và độ cứng.
  • Phương pháp xử lý dữ liệu: Toàn bộ dữ liệu khảo sát và kết quả thử nghiệm được kiểm tra, rà soát loại bỏ sai số và xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng phần

Phần 1: Mở đầu

Nội dung phần này tập trung phân tích bối cảnh phát triển của ngành chăn nuôi lợn tại Việt Nam, nêu bật mâu thuẫn giữa nhu cầu gia tăng sản lượng thịt hàng hóa và các nguy cơ ô nhiễm môi trường do chất thải không được xử lý triệt để. Tác giả xác lập rõ tính cấp thiết của đề tài tại xã Kim Phú, đồng thời công bố mục tiêu, nhiệm vụ và các yêu cầu kỹ thuật cần đạt được trong việc quan trắc, lấy mẫu đánh giá chất lượng nguồn nước.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Phần thứ hai hệ thống hóa các kiến thức khoa học chuyên sâu về chất thải chăn nuôi lợn. Về khối lượng phát sinh, lợn từ 15 - 45 kg thải 1 - 3 kg phân và 0,7 - 2,0 lít nước tiểu mỗi ngày; lợn từ 45 - 100 kg thải 3 - 5 kg phân và 2,0 - 4,0 lít nước tiểu mỗi ngày. Phân lợn có độ ẩm cao (83,14% nước), chứa 0,29% N, 0,17% P~2~O~5~, 1,00% K~2~O, mật độ Coliform đạt 4×10^6 MPN/100g và E. coli từ 10^5 - 10^7 MPN/100g. Trong nước thải, các khí độc phát sinh từ quá trình phân hủy kỵ khí gồm NH~3~ (giới hạn tiếp xúc 20 ppm), H~2~S (10 ppm), CO~2~ và CH~4~ (1000 ppm). Tác giả cũng tổng hợp diễn biến số lượng đàn lợn trên thế giới theo số liệu FAO và tại Việt Nam theo Niên giám thống kê, sau đó phân tích ưu, nhược điểm của các công nghệ xử lý: cơ học (lắng, lọc), hóa lý (keo tụ), sinh học (hồ sinh học, hầm Biogas sinh khí metan và ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu hiệu EM).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung phần 3 làm rõ địa điểm nghiên cứu tại xã Kim Phú trong thời gian từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2014. Tác giả chi tiết hóa 4 nội dung nghiên cứu chính và quy trình triển khai:

  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội địa phương.
  • Hiện trạng phát triển và phân bố chăn nuôi lợn.
  • Đánh giá chất lượng các nguồn nước bị ảnh hưởng.
  • Đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý chất thải chuồng trại. Phần này cũng quy định cụ thể quy trình điều tra 120 hộ dân bằng bảng hỏi và các tiêu chuẩn TCVN áp dụng cho quá trình thu thập, bảo quản, đo đạc chỉ tiêu hóa lý môi trường nước.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Đây là phần nội dung thực nghiệm trọng tâm của khóa luận, bao gồm các dữ liệu khảo sát và đánh giá thực tế:

  • Điều kiện địa bàn: Xã Kim Phú có diện tích đất tự nhiên 1.927,84 ha, dân số 11.129 người (2.891 hộ, 6.891 lao động, trong đó lao động nông nghiệp chiếm 89,2%). Dân tộc Kinh chiếm 55,5%, Dao chiếm 26,6%, Tày chiếm 15,3%. Hệ thống thủy lợi có 11 công trình kiên cố và 84,0 km kênh mương (đã kiên cố hóa 36,3 km, tương đương 43,2%).
  • Biến động đàn lợn (2007 - 2013): Toàn xã có 23 trang trại tập trung (5 trại lợn quy mô 200 - 500 con/lứa, 18 trại gia cầm 2000 - 4000 con/lứa) cùng hàng trăm hộ nuôi nhỏ lẻ. Đàn lợn biến động thất thường qua các năm do ảnh hưởng của thời tiết rét hại và dịch bệnh lở mồm long móng.
  • Đặc điểm chuồng trại nông hộ: Diện tích dành cho chuồng nuôi chiếm trung bình 51,6% diện tích chăn nuôi, sân hoạt động chiếm 24,1%. Cấu trúc chuồng nuôi kiên cố chiếm ưu thế với 83,75% nền xi măng, 78,75% mái ngói hoặc fibro xi măng; nền đất còn chiếm 11,25%.
  • Hiện trạng vệ sinh và quản lý chất thải: Đối với nông hộ quy mô trên 50 con, tỷ lệ thu gom hót phân riêng trước khi rửa chuồng đạt 58,82%. Ngược lại, ở quy mô dưới 10 con, có 26,53% hộ dội trực tiếp nước lẫn phân ra hệ thống thoát nước mà không qua thu gom.
  • Tác động môi trường: Khóa luận chỉ ra tình trạng bố trí chuồng trại và hố chứa quá gần nhà ở và giếng nước, phân tích sự lan truyền các chất ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vào nước mặt, nước ngầm tại khu vực Xóm 12, đồng thời kiểm chứng hiệu quả giảm thiểu ô nhiễm của công nghệ Biogas và chế phẩm EM.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Tác giả tóm lược các kết quả chính về thực trạng chăn nuôi nông hộ, khẳng định sự lan truyền các thông số ô nhiễm hữu cơ từ chuồng trại tới nguồn nước sinh hoạt; đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền xã Kim Phú về việc tăng cường giám sát môi trường, quy hoạch vùng chăn nuôi an toàn và hỗ trợ kỹ thuật xử lý chất thải bằng công nghệ khí sinh học và vi sinh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và hệ thống hóa chuỗi số liệu thực tế về ngành chăn nuôi tại xã Kim Phú, thể hiện qua các bảng tổng hợp sau:

Chỉ tiêu / Năm 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Số lượng đàn lợn (con) 6.774 8.435 2.618 7.563 2.374 7.966 6.287

Số lượng đàn lợn sụt giảm mạnh vào các năm 2009 (còn 2.618 con) và năm 2011 (còn 2.374 con) do các đợt rét đậm, rét hại kéo dài và sự bùng phát của dịch bệnh lở mồm long móng trên địa bàn.

Kết quả khảo sát 120 hộ chăn nuôi tại 4 thôn phản ánh các chỉ số kỹ thuật và vệ sinh môi trường:

Nội dung khảo sát Tiêu chí phân loại Tỷ lệ (%)
Thời gian hoạt động chăn nuôi < 2 năm 7,50
2 - 5 năm 18,75
5 - 10 năm 56,25
> 10 năm 17,50
Mục đích chăn nuôi Bán thú sống 65,00
Tự giết mổ 10,00
Khoảng cách từ chuồng nuôi đến nhà ở (hộ 10 - 50 con) < 5m 81,25
5 - 10m 10,00
Khoảng cách từ chuồng đến giếng nước < 5m 23,75
Khoảng cách từ chuồng đến ao < 5m 10,75
Cấu trúc nền chuồng Nền xi măng 83,75
Nền đất 11,25
Nền sàn 5,00
Cấu trúc mái chuồng Ngói và Fibrocement 78,75

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:

  • Ứng dụng công nghệ hầm ủ Biogas kỵ khí: Tận dụng chất thải tạo ra khí sinh học (2/3 CH~4~ và 1/3 CO~2~) phục vụ đun nấu sinh hoạt, giúp giảm tải lượng chất hữu cơ và tiêu diệt mầm bệnh trước khi thải ra môi trường.
  • Ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu hiệu EM: Sử dụng chế phẩm EM phun chuồng trại và ủ phân hữu cơ nhằm ức chế vi sinh vật gây thối, triệt tiêu khí độc sinh mùi (NH~3~, H~2~S), rút ngắn thời gian ủ phân phục vụ trồng trọt và giảm thiểu nguy cơ phát tán mầm bệnh vào môi trường nước.

Đóng góp của đề tài: Khóa luận đã cung cấp bộ dẫn liệu thực địa chi tiết đầu tiên về thực trạng hệ thống chuồng trại, phương thức xả thải và mức độ đe dọa ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm từ chăn nuôi lợn nông hộ tại xã Kim Phú, làm căn cứ thực tiễn cho công tác quản lý vệ sinh thú y và bảo vệ tài nguyên nước tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Thời gian nghiên cứu thực địa giới hạn trong khoảng thời gian ngắn (từ 16/08/2014 đến 30/11/2014), chưa bao quát được sự thay đổi của chất lượng nước theo các chu kỳ mùa khác nhau trong năm (đặc biệt giữa mùa mưa lũ tháng 7 - 8 và mùa khô hạn).
  • Phạm vi quan trắc và phân tích chuyên sâu chất lượng nước mặt, nước ngầm mới chỉ tập trung lấy mẫu đại diện tại Xóm 12, chưa thể phân tích đồng loạt tại tất cả các thôn có mật độ chăn nuôi cao trên địa bàn xã.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng quan trắc định kỳ chất lượng nước mặt và nước ngầm trên toàn xã qua các mùa trong năm để xác định chính xác quy luật lan truyền chất ô nhiễm.
  • Nghiên cứu thực nghiệm định lượng hiệu quả làm sạch nước thải sau hầm Biogas khi kết hợp xử lý bổ sung bằng chế phẩm vi sinh EM trên quy mô nông hộ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị thực tiễn và chuyên môn cho các đối tượng:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Khoa học môi trường, Quản lý tài nguyên môi trường và Chăn nuôi nông nghiệp: Tham khảo phương pháp thiết kế phiếu điều tra xã hội học về vệ sinh môi trường nông thôn, phương pháp thu thập mẫu nước mặt, nước ngầm theo các tiêu chuẩn TCVN.
  • Cán bộ địa chính - môi trường cấp xã và cơ quan quản lý nông nghiệp cấp huyện: Sử dụng kết quả khảo sát về khoảng cách chuồng trại, tập quán xả thải làm tài liệu cơ sở để xây dựng quy chế quản lý chuồng trại, hỗ trợ các chương trình xây dựng nông thôn mới và lắp đặt hầm biogas tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân nào dẫn đến sự suy giảm nghiêm trọng số lượng đàn lợn tại xã Kim Phú trong các năm 2009 và 2011?
Số lượng đàn lợn tại xã Kim Phú giảm mạnh từ 8.435 con (năm 2008) xuống 2.618 con (năm 2009) và giảm xuống 2.374 con (năm 2011) do tác động của đợt rét đậm, rét hại kéo dài làm chết nhiều gia súc, suy giảm khả năng sinh sản, đồng thời công tác phòng dịch chưa triệt để dẫn đến sự bùng phát của dịch bệnh lở mồm long móng.

Đặc điểm chuồng trại chăn nuôi lợn tại các nông hộ xã Kim Phú có những bất cập gì về mặt môi trường?
Khảo sát cho thấy có tới 81,25% hộ nuôi quy mô 10 - 50 con xây dựng chuồng nuôi cách nhà ở dưới 5m. Đáng chú ý, 23,75% số chuồng nuôi và các hố chứa chất thải nằm cách giếng nước sinh hoạt dưới 5m, gây nguy cơ trực tiếp làm thẩm thấu các chất hữu cơ, vi khuẩn E. coli và Coliform vào nguồn nước ngầm.

Tỷ lệ sử dụng vật liệu xây dựng chuồng trại tại xã Kim Phú phân bố như thế nào?
Theo kết quả điều tra 120 hộ dân, kết cấu chuồng nuôi tại xã tương đối kiên cố: nền xi măng chiếm 83,75%, nền đất chiếm 11,25% và nền sàn chiếm 5,00%. Về mái chuồng, vật liệu ngói và fibro xi măng chiếm đa số với tỷ lệ 78,75%.

Phương thức thu gom phân và vệ sinh chuồng nuôi của các hộ gia đình phụ thuộc vào quy mô đàn lợn ra sao?
Ở các hộ có quy mô trên 50 con, ý thức thu gom phân cao hơn với 58,82% hộ thực hiện hót phân trước khi rửa chuồng để ủ phân bón. Trong khi đó, ở quy mô dưới 10 con, có tới 26,53% hộ áp dụng hình thức dội nước xả chung cả nước tiểu lẫn phân trực tiếp ra môi trường mà không qua phân tách.

Những căn cứ pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật nào được áp dụng để đánh giá chất lượng nước trong khóa luận?
Khóa luận căn cứ vào Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, Luật Tài nguyên nước năm 2012, các quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải), QCVN 08:2008/BTNMT (nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (nước ngầm), cùng hệ thống quy trình lấy mẫu TCVN 5996:1995, TCVN 5999:1995 và TCVN 6000:1995.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Thị Thùy Dung đã phản ánh bức tranh thực tế về tình hình phát triển chăn nuôi lợn nông hộ tại xã Kim Phú, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang giai đoạn 2007 - 2014. Kết quả điều tra thực địa đã làm sáng tỏ hiện trạng bố trí chuồng trại chưa đảm bảo khoảng cách an toàn vệ sinh, thói quen xả thải trực tiếp gây đe dọa đến chất lượng nước mặt và nước ngầm tại khu vực dân cư. Trên cơ sở dữ liệu quan trắc, đề tài đã đề xuất giải pháp kỹ thuật kết hợp giữa mô hình hầm ủ Biogas thu hồi khí sinh học và chế phẩm vi sinh hữu hiệu EM, đóng góp căn cứ khoa học thiết thực cho công tác quản lý và kiểm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp tại địa phương.