Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, ngành chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nguồn thu nhập, cung cấp đạm động vật và thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp từ trồng trọt sang chăn nuôi. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mô nông hộ mang tính tự phát, phân tán xen kẽ trong khu dân cư và thiếu quy hoạch xử lý chất thải đã làm gia tăng áp lực ô nhiễm lên môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Nước thải từ hoạt động chăn nuôi lợn chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ, cặn lơ lửng, hợp chất Nitơ, Photpho cùng nhiều vi khuẩn và mầm bệnh, khi không được xử lý triệt để sẽ xả thẳng ra kênh rạch, ao hồ, làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nguồn nước mặt và có nguy cơ thẩm thấu gây ô nhiễm tầng nước ngầm.

Tại xã An Tiến, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội, chăn nuôi lợn là nghề sản xuất truyền thống của phần lớn các hộ gia đình. Nhằm làm rõ mức độ tác động của hoạt động chăn nuôi nông hộ đến môi trường nước tại địa phương, khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa học Môi trường của tác giả Phạm Thị Kiều Trinh (Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, 2016) đã xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  • Mục tiêu tổng quát:
    1. Điều tra thực trạng tình hình chăn nuôi tại xã An Tiến, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội.
    2. Đánh giá thực trạng môi trường nước thải tại một số hộ gia đình chăn nuôi lợn trước và sau khi xử lý trên địa bàn xã An Tiến, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Đánh giá ảnh hưởng của chăn nuôi lợn đến chất lượng nước mặt và nước ngầm tại khu vực nghiên cứu.
    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 chăn nuôi lợn.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chăn nuôi lợn tại các hộ gia đình và chất lượng môi trường nước mặt, nước ngầm xung quanh khu vực chuồng nuôi.
    • Phạm vi không gian: Địa bàn xã An Tiến, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội (khảo sát tập trung tại 4 thôn: Hòa Lạc, Phú Duy, Hiền Giáo, An Đà).
    • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 27/08 đến ngày 23/11.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lý luận dựa trên các khái niệm chuẩn tắc về môi trường, thành phần môi trường, ô nhiễm môi trường nước, suy thoái và cạn kiệt nguồn nước theo Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 và Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13. Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật đối chiếu bao gồm:

  • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (áp dụng cột B để đối chiếu giá trị tối đa cho phép của nước thải xả vào nguồn tiếp nhận).
  • QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột B).
  • QCVN 09:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm.
  • QCVN 01:2011/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện vệ sinh thú y đối với cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm.

Tác giả đã kết hợp các phương pháp nghiên cứu định tính, điều tra xã hội học và phân tích thực nghiệm trong phòng thí nghiệm:

  1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập báo cáo tổng kết kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất, số liệu thống kê đàn gia súc - gia cầm từ UBND xã An Tiến giai đoạn 2012–2014.
  2. Phương pháp điều tra, phỏng vấn xã hội học: Thiết kế phiếu điều tra khảo sát trực tiếp 60 hộ gia đình chăn nuôi lợn tại 4 thôn (Hòa Lạc, Phú Duy, Hiền Giáo, An Đà; mỗi thôn 15 phiếu). Nội dung phiếu gồm thông tin chung của chủ hộ, quy mô đàn, thời gian chăn nuôi, khoảng cách chuồng trại tới nhà ở, nguồn nước, kết cấu bể chứa và phương thức xả thải.
  3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm:
    • Quy trình lấy mẫu tuân thủ hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5999:1995 (lấy mẫu nước thải), TCVN 5996:1995 (lấy mẫu nước mặt tại sông suối, kênh mương, ao hồ) và TCVN 6000:1995 (lấy mẫu nước ngầm). Mẫu được bảo quản trong túi đen ở điều kiện lạnh và vận chuyển về phòng thí nghiệm Khoa Môi trường – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
    • Quy mô mẫu phân tích gồm 06 mẫu: 01 mẫu nước thải hỗn hợp (phân + nước tiểu + nước rửa chuồng) lấy tại hố gom của hộ nuôi 25 con (lưu lượng 0,66 m³/ngày); 03 mẫu nước mặt (NM1 lấy tại ao của hộ nuôi 22 con cách chuồng 5 m; NM2 lấy tại mương cách chuồng 7 m của hộ nuôi 15 con; NM3 lấy tại sông cách chuồng 10 m); 02 mẫu nước ngầm (M1 từ giếng đào sâu 25 m cách chuồng 15 m; M2 từ giếng khoan sâu 23 m cách chuồng 20 m).
    • Chỉ tiêu phân tích: Các thông số hiện trường (pH, DO, TDS, EC, nhiệt độ) đo bằng máy đo cầm tay; các thông số phòng thí nghiệm (COD, BOD₅, TSS, N_Tổng, P_Tổng) phân tích theo TCVN 6001-1:2008, TCVN 6638:2000, TCVN 6202:2008 và TCVN 6492:2011.
  4. Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê, tổng hợp và xử lý dữ liệu khảo sát và kết quả thử nghiệm bằng phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Đặt vấn đề

Chương này nêu rõ tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh chăn nuôi nông hộ tại Việt Nam phát triển nhanh nhưng thiếu các biện pháp quản lý chất thải đồng bộ. Tác giả trình bày mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, 2 yêu cầu kỹ thuật cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu đối với công tác bảo vệ môi trường nông thôn.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Phần tổng quan tổng hợp cơ sở lý luận, cơ sở thực tiễn và cơ sở pháp lý liên quan đến quản lý môi trường chăn nuôi. Tác giả tổng hợp các số liệu về thành phần chất thải gia súc: lợn thải trung bình 1–5 kg phân/ngày và 0,7–4,0 lít nước tiểu/ngày tùy trọng lượng; lượng chất thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao (chiếm 70–80%), N_Tổng dao động từ 571–1026 mg/l, P_Tổng từ 39–94 mg/l cùng mật độ vi sinh vật gây bệnh lớn (Coliform đạt $10^5 - 10^7$ MPN/100g phân). Đồng thời, chương này khái quát tình hình chăn nuôi lợn trên thế giới, tại Việt Nam và phân tích các công nghệ xử lý nước thải phổ biến: xử lý cơ học (lắng, song chắn rác), hóa lý (keo tụ phèn nhôm, phèn sắt) và sinh học (hồ sinh học, hầm Biogas, Aerotank, SBR, bãi lọc ngầm trồng cây).

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

Trình bày chi tiết vị trí địa lý khu vực nghiên cứu, nội dung 4 chuyên đề đánh giá và các phương pháp nghiên cứu thực địa, phương pháp phỏng vấn 60 hộ gia đình, quy chuẩn lấy mẫu, bảo quản và quy trình thử nghiệm các chỉ tiêu hóa lý đối với 06 mẫu nước.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả tập trung trình bày các dữ liệu thực nghiệm và điều tra xã hội học tại xã An Tiến theo 4 nhóm nội dung chính:

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội: Tổng diện tích tự nhiên xã An Tiến là 964,96 ha (đất nông nghiệp 429,73 ha; đất phi nông nghiệp 224,22 ha; đất chưa sử dụng 312,19 ha). Toàn xã có 1.470 hộ với 6.780 nhân khẩu và 3.780 lao động. Địa hình bằng phẳng hơi dốc về phía Nam, chịu ảnh hưởng của sông Thanh Hà và sông Mỹ Hà.
  • Thực trạng chăn nuôi lợn: Năm 2014, tổng đàn lợn của xã đạt 10.500 con (1.200 lợn thịt, 147 lợn nái), tổng đàn bò 75 con và gia cầm 11.036 con. Toàn xã có 1.294 hộ chăn nuôi lợn (chiếm 88% tổng số hộ), trong đó 5 cơ sở chăn nuôi theo mô hình trang trại quy mô 100–500 con/lứa, còn lại là chăn nuôi nông hộ. Khảo sát 60 hộ cho thấy quy mô nuôi phổ biến nhất là từ 21–50 con (chiếm 33,3% đến 60% tùy thôn); 40% số hộ có thâm niên chăn nuôi từ 6–10 năm.
Thôn khảo sát Quy mô 15–20 con (%) Quy mô 21–50 con (%) Quy mô > 50 con (%)
Hòa Lạc 20,0 53,3 26,7
Phú Duy 40,0 46,7 13,3
Hiền Giáo 20,0 60,0 20,0
An Đà 47,7 33,3 20,0
  • Hiện trạng chuồng trại và quản lý chất thải:
    • Khoảng cách chuồng nuôi tới nhà ở: 48,34% số hộ cách 6–10 m; 18,33% số hộ cách dưới 5 m; 33,33% số hộ cách trên 10 m.
    • Khoảng cách tới nhà hàng xóm: 68,33% số hộ có chuồng nuôi cách nhà hàng xóm chỉ từ 5–10 m.
    • Hạ tầng lưu trữ và nguồn tiếp nhận: 45,45% hộ quy mô 15–20 con có bể chứa chất thải không nắp đậy. Nguồn tiếp nhận nước thải chủ yếu là sông rạch (35%), mương nước (33,33%), ao (16,67%), tưới cây (6,67%) và xả trực tiếp lên nền đất (8,33%).
  • Chất lượng nước thải và chất lượng nước mặt: Dữ liệu định lượng từ phòng thí nghiệm cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải và nước mặt tiếp nhận đều vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Nước thải chăn nuôi (hộ 25 con) QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) Nước mặt NM1 (Ao) Nước mặt NM2 (Mương) Nước mặt NM3 (Sông) QCVN 08:2008/BTNMT (Cột B)
pH - 7,22 5,5 – 9,0 7,57 7,46 7,54 5,5 – 9,0
Nhiệt độ ($T^\circ$) $^\circ\text{C}$ 23,49 40 22,92 22,87 22,84 -
DO ppm 2,17 - 5,07 5,06 6,03 $\ge 4$
EC mS/cm 0,64 - 0,47 0,45 0,42 -
TDS mg/l 321 - 95 94 92 -
COD mg/l 850 150 40,37 35,58 31,60 30
BOD₅ mg/l 680 50 32,29 28,46 25,28 15
TSS mg/l 408,47 100 216 192 87 50
N_Tổng mg/l 153 40 6,50 6,23 5,05 -
P_Tổng mg/l 8,37 6 2,78 2,62 2,30 -
  • Giải pháp đề xuất: Tác giả đề xuất 4 giải pháp can thiệp bao gồm: (1) Ứng dụng chế phẩm vi sinh hữu hiệu EM để khử mùi hôi chuồng trại và thúc đẩy phân giải hữu cơ; (2) Xây dựng hầm Biogas xử lý kỵ khí thu hồi khí sinh học; (3) Xây dựng bãi lọc/hồ sinh học trồng cây thủy sinh (bèo lục bình, cỏ vetiver...) để xử lý nước thải sau Biogas; (4) Tăng cường các biện pháp quản lý, quy hoạch chuồng trại và tuyên truyền vệ sinh thú y.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã cung cấp bức tranh thực tế về tác động môi trường của hoạt động chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại xã An Tiến với các kết quả cụ thể:

  1. Định lượng mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi nông hộ: Nước thải từ hộ chăn nuôi 25 con (lưu lượng 0,66 m³/ngày) có nồng độ ô nhiễm hữu cơ và chất rắn rất cao: COD đạt 850 mg/l (vượt 5,67 lần quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B), BOD₅ đạt 680 mg/l (vượt 13,6 lần), TSS đạt 408,47 mg/l (vượt 4,08 lần), N_Tổng đạt 153 mg/l (vượt 3,82 lần) và P_Tổng đạt 8,37 mg/l (vượt 1,39 lần).
  2. Đánh giá mức độ suy giảm chất lượng nước mặt: Do 68,33% lượng nước thải được xả trực tiếp vào mương và sông rạch, chất lượng nước mặt tại thôn Hòa Lạc bị ô nhiễm rõ rệt theo QCVN 08:2008/BTNMT:
    • Mẫu ao tiếp nhận (NM1): COD vượt 1,35 lần; BOD₅ vượt 2,15 lần; TSS vượt 4,32 lần.
    • Mẫu mương dẫn (NM2): COD vượt 1,18 lần; BOD₅ vượt 1,89 lần; TSS vượt 3,84 lần.
    • Mẫu nước sông (NM3): COD vượt 1,05 lần; BOD₅ vượt 1,68 lần; TSS vượt 1,74 lần.
    • Nguồn nước ao tù đọng có mức độ tích tụ ô nhiễm cao nhất do không có dòng chảy tự làm sạch.
  3. Chỉ ra bất cập trong bố trí không gian chuồng trại: Đa số các hộ bố trí chuồng trại quá gần khu dân cư (68,33% cách nhà hàng xóm dưới 10 m; 66,67% cách nhà ở dưới 10 m) và gần nguồn nước (63,3% cách giếng nước dưới 20 m; 86,3% cách ao dưới 20 m), tạo điều kiện cho khí độc và mầm bệnh lan tỏa, đe dọa trực tiếp nguồn nước sinh hoạt.
  4. Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ: Tác giả kiến nghị quy trình xử lý kết hợp: phân riêng chất thải rắn để ủ phân hữu cơ $\rightarrow$ xử lý nước thải qua hầm Biogas $\rightarrow$ dẫn qua hồ sinh học trồng cây thủy sinh $\rightarrow$ bổ sung chế phẩm vi sinh EM xử lý mùi và vi sinh vật gây hại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Số lượng mẫu phân tích thực nghiệm còn hạn chế (06 mẫu đại diện cho 1 điểm nghiên cứu tại thôn Hòa Lạc), chưa bao phủ toàn diện cả 8 thôn của xã An Tiến.
    • Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 11, chưa đánh giá được sự biến động chất lượng nước theo các mùa khác nhau trong năm (đặc biệt là mùa mưa lũ và mùa khô cạn).
    • Chưa tiến hành thử nghiệm mô hình xử lý sinh học thực nghiệm tại chỗ để đánh giá hiệu suất xử lý thực tế của chế phẩm EM và bãi lọc thực vật trên nguồn thải của địa phương.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng mạng lưới quan trắc chất lượng nước mặt và nước ngầm trên toàn địa bàn huyện Mỹ Đức với mật độ mẫu và tần suất đo đạc dày hơn theo các mùa.
    • Nghiên cứu sâu hơn về sự lan truyền vi sinh vật gây bệnh (E.coli, Coliform, trứng giun sán) và kim loại nặng từ nước thải chăn nuôi vào các tầng chứa nước ngầm nông.
    • Thiết kế và vận hành thử nghiệm mô hình xử lý nước thải chăn nuôi kết hợp Biogas – hồ thủy sinh chi phí thấp phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ gia đình nông thôn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Nông nghiệp và Chăn nuôi - Thú y: Cung cấp phương pháp luận kết hợp giữa điều tra xã hội học nông thôn và kỹ thuật lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu lý hóa môi trường nước theo Tiêu chuẩn Việt Nam.
  • Cán bộ quản lý môi trường và chính quyền địa phương cấp xã/huyện: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực tế về hiện trạng ô nhiễm, khoảng cách chuồng trại và thói quen xả thải của người dân, phục vụ công tác quy hoạch khu chăn nuôi tập trung xa khu dân cư và xây dựng tiêu chí môi trường trong chương trình xây dựng nông thôn mới.
  • Các hộ chăn nuôi quy mô gia đình: Cung cấp thông tin cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt từ chuồng nuôi và định hướng áp dụng các biện pháp xử lý chất thải chi phí thấp (hầm Biogas, chế phẩm vi sinh EM, tận dụng cây thủy sinh).

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô và thời gian chăn nuôi lợn của các hộ dân tại xã An Tiến tập trung ở mức độ nào?

Theo kết quả điều tra 60 hộ dân tại 4 thôn của xã An Tiến, quy mô nuôi phổ biến nhất là từ 21–50 con/hộ (thôn Hiền Giáo chiếm 60%, Hòa Lạc chiếm 53,3%, Phú Duy chiếm 46,7%, An Đà chiếm 33,3%). Về thời gian chăn nuôi, có 40% số hộ đã chăn nuôi từ 6–10 năm, 25% số hộ chăn nuôi trên 10 năm, 21% chăn nuôi từ 3–5 năm và chỉ có 13% chăn nuôi dưới 2 năm.

2. Mức độ vượt quy chuẩn của các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn tại hộ gia đình khảo sát là bao nhiêu?

Kết quả phân tích mẫu nước thải tại hộ gia đình nuôi 25 con (lưu lượng 0,66 m³/ngày) tại thôn Hòa Lạc khi đối chiếu với QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) cho thấy: COD đạt 850 mg/l (vượt 5,67 lần), BOD₅ đạt 680 mg/l (vượt 13,6 lần), TSS đạt 408,47 mg/l (vượt 4,08 lần), N_Tổng đạt 153 mg/l (vượt 3,82 lần), và P_Tổng đạt 8,37 mg/l (vượt 1,39 lần). Riêng chỉ số pH = 7,22 nằm trong giới hạn cho phép (5,5–9,0).

3. Nguồn nước thải chăn nuôi tại xã An Tiến chủ yếu được xả vào những nguồn tiếp nhận nào?

Kết quả điều tra cho thấy có tới 35% số hộ xả trực tiếp nước thải ra sông/rạch, 33,33% xả ra mương nước công cộng, 16,67% xả xuống các ao hồ gần nhà, 8,33% xả trực tiếp trên nền đất và chỉ có 6,67% số hộ tận dụng nước thải để tưới cho cây trồng.

4. Chất lượng nước mặt xung quanh khu vực chuồng nuôi bị ảnh hưởng như thế nào theo QCVN 08:2008/BTNMT?

Tất cả các điểm nước mặt tiếp nhận (ao, mương, sông) đều bị ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng:

  • Mẫu ao (NM1): COD = 40,37 mg/l (vượt quy chuẩn cột B là 30 mg/l), BOD₅ = 32,29 mg/l (vượt ngưỡng 15 mg/l), TSS = 216 mg/l (vượt ngưỡng 50 mg/l).
  • Mẫu mương (NM2): COD = 35,58 mg/l, BOD₅ = 28,46 mg/l, TSS = 192 mg/l.
  • Mẫu sông (NM3): COD = 31,60 mg/l, BOD₅ = 25,28 mg/l, TSS = 87 mg/l. Mức độ ô nhiễm tại ao đọng là nghiêm trọng nhất do không có khả năng tự làm sạch qua lưu thông dòng chảy.

5. Tác giả đề xuất những giải pháp kỹ thuật cụ thể nào để xử lý chất thải chăn nuôi trên địa bàn xã?

Tác giả đề xuất kết hợp 3 giải pháp kỹ thuật chính:

  • Sử dụng chế phẩm sinh học EM (Effective Microorganisms) nhằm ức chế vi sinh vật gây thối, giảm phát sinh mùi khí độc (NH₃, H₂S) và tăng tốc độ phân hủy chất hữu cơ.
  • Xây dựng hầm Biogas để lên men kỵ khí chất thải lỏng và phân, vừa giảm thiểu ô nhiễm vừa thu hồi khí đốt phục vụ sinh hoạt.
  • Xây dựng hồ sinh học/bãi lọc ngầm trồng các loại cây thủy sinh có khả năng hấp thụ Nitơ, Photpho và kim loại để xử lý bậc hai nguồn nước sau bể Biogas trước khi xả ra môi trường.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Phạm Thị Kiều Trinh đã phản ánh toàn diện thực trạng phát triển chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại xã An Tiến, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội, đồng thời chứng minh hoạt động xả thải chưa qua xử lý triệt để đã làm ô nhiễm nghiêm trọng các chỉ tiêu COD, BOD₅, TSS, N_Tổng và P_Tổng trong nguồn nước mặt địa phương. Nghiên cứu cũng chỉ ra những hạn chế lớn về quy hoạch không gian chuồng trại khi đa số các hộ bố trí điểm nuôi quá gần khu dân cư và nguồn nước sinh hoạt. Các giải pháp kỹ thuật sinh học (chế phẩm EM, hầm Biogas, hồ thủy sinh) kết hợp với công tác quản lý vệ sinh thú y được đề xuất là định hướng thực tiễn nhằm giảm thiểu ô nhiễm và hướng tới phát triển chăn nuôi nông thôn bền vững.