Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Long An là một trong những vùng nông nghiệp trọng điểm của Việt Nam với ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ, đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Tuy nhiên, việc xả thải nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý trực tiếp ra các kênh rạch đã gây ra ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt. Theo ước tính, có khoảng 1.800 cơ sở chăn nuôi nằm trong khu vực không được phép chăn nuôi, trong đó phần lớn không có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Một trong những tác nhân ô nhiễm đáng chú ý là dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone, được sử dụng phổ biến trong chăn nuôi để phòng và trị bệnh. Dư lượng kháng sinh này không chỉ làm suy giảm chất lượng nước mà còn thúc đẩy sự phát triển và lan truyền khả năng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn, đặc biệt là Escherichia coli (E. coli) – một chỉ số quan trọng đánh giá ô nhiễm phân trong môi trường nước.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá chất lượng nước mặt và dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone tại 5 kênh rạch chính (kênh Lò Lu, cống Ông Sen, cống Cầu Voi, kênh Ấp 2, rạch Bà Láng) thuộc tỉnh Long An, đồng thời xác định mức độ đề kháng của E. coli với nhóm kháng sinh này và đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2021-2022, tập trung vào các khu vực có hoạt động chăn nuôi tập trung tại các huyện Bến Lức, Thủ Thừa và Tân An. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học làm cơ sở cho công tác quản lý tài nguyên nước, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về ô nhiễm môi trường nước do hoạt động chăn nuôi, đặc biệt tập trung vào tác động của dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone và sự phát triển đề kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Lý thuyết về ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước: Kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi có thể tồn tại dưới dạng nguyên bản hoặc chuyển hóa trong nước thải, gây áp lực chọn lọc làm tăng khả năng đề kháng của vi sinh vật. Dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone, với cơ chế ức chế tổng hợp acid nucleic của vi khuẩn, là nhóm kháng sinh phổ biến và có nguy cơ cao gây đề kháng.

  2. Mô hình truyền gen kháng kháng sinh của E. coli: E. coli là vi khuẩn Gram âm, có khả năng truyền gen kháng kháng sinh qua plasmid và các yếu tố di truyền di động khác, làm tăng nguy cơ lan truyền đề kháng trong cộng đồng vi sinh vật và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Các khái niệm chính bao gồm: dư lượng kháng sinh, đề kháng kháng sinh, chỉ số chất lượng nước (WQI), và các chỉ tiêu hóa lý như BOD5, COD, DO, kim loại nặng (Fe, Mn).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 5 vị trí kênh rạch có nguồn thải chủ yếu từ hoạt động chăn nuôi tại tỉnh Long An: kênh Lò Lu (KR-01), cống Ông Sen (KR-02), cống Cầu Voi (KR-03), kênh Ấp 2 (KR-04), rạch Bà Láng (KR-05). Mẫu nước mặt được lấy theo phương pháp chuẩn TCVN 6663-3:2016 và Standard Method For The Examination of Water and Wastewater, bảo quản lạnh từ 1°C đến 5°C để giữ nguyên tính chất mẫu.

Phân tích chất lượng nước mặt dựa trên 31 chỉ tiêu hóa lý và vi sinh, bao gồm pH, DO, BOD5, COD, kim loại nặng (Fe, Mn), E. coli, coliform, theo tiêu chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Định lượng dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone (Enrofloxacin, Ciprofloxacin, Norfloxacin, Levofloxacin) sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng siêu hiệu năng kết hợp khối phổ (UPLC-MS/MS) với giới hạn phát hiện từ 0,02 đến 0,04 ng/mL.

Định lượng E. coli thực hiện theo phương pháp nhiều ống (MPN/100 mL) theo TCVN 6187-2:1996. Đánh giá đề kháng kháng sinh của E. coli với 4 loại Quinolone được thực hiện bằng phương pháp kháng sinh đồ theo tiêu chuẩn CLSI 2018, đo đường kính vòng kháng khuẩn để xác định kiểu hình nhạy, trung gian hoặc kháng.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2021-2022, với quy trình lấy mẫu, phân tích và đánh giá kết quả được thực hiện nghiêm ngặt nhằm đảm bảo độ tin cậy và tính đại diện của dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước mặt bị ô nhiễm nghiêm trọng tại các kênh rạch: Tại vị trí kênh Ấp 2 (KR-04), nhiều chỉ tiêu vượt ngưỡng cho phép, trong đó BOD5 đạt 29,42 mg/L (gấp gần 5 lần), COD 65 mg/L (gấp hơn 4 lần), DO thấp chỉ 1,5 mg/L (dưới ngưỡng 5 mg/L). Tương tự, kênh Lò Lu (KR-01) có BOD5 là 16 mg/L (gấp 2,7 lần), COD 40 mg/L (gấp 2,7 lần), DO 4,12 mg/L (dưới chuẩn). Các kim loại nặng Fe và Mn cũng vượt giới hạn lần lượt 1,82 mg/L và 0,66 mg/L tại một số vị trí.

  2. Nồng độ E. coli vượt ngưỡng cho phép tại 3/5 vị trí khảo sát: Mức E. coli dao động từ 2,4 x 10^2 đến 9,3 x 10^4 MPN/100 mL, trong đó vị trí KR-04 có nồng độ cao nhất, vượt 1860 lần so với giới hạn 50 MPN/100 mL theo QCVN. Điều này cho thấy ô nhiễm phân nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng.

  3. Dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone chỉ phát hiện tại kênh Ấp 2 (KR-04): Các hợp chất Enrofloxacin (3,3 µg/L), Ciprofloxacin (15,8 µg/L), Norfloxacin (1,5 µg/L) và Levofloxacin (1,1 µg/L) được phát hiện với nồng độ vượt ngưỡng, trong khi các vị trí khác không phát hiện dư lượng kháng sinh nhóm này.

  4. Kháng sinh đồ cho thấy E. coli tại 80% vị trí khảo sát không kháng 4 loại Quinolone mục tiêu, riêng vị trí KR-04 có sự xuất hiện chủng kháng thuốc: Điều này phản ánh áp lực chọn lọc kháng sinh tại khu vực ô nhiễm cao, làm tăng nguy cơ lan truyền gen kháng kháng sinh trong môi trường.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước mặt tại các kênh rạch là do lượng lớn nước thải chăn nuôi và sinh hoạt chưa qua xử lý, dẫn đến tăng hàm lượng hữu cơ (BOD5, COD), giảm oxy hòa tan (DO), và tích tụ kim loại nặng (Fe, Mn). Nồng độ E. coli vượt ngưỡng cho thấy ô nhiễm phân nghiêm trọng, làm tăng nguy cơ lây nhiễm bệnh cho người và vật nuôi.

Dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone chỉ phát hiện tại kênh Ấp 2, nơi tập trung nhiều cơ sở chăn nuôi và công ty chế biến thức ăn chăn nuôi, cho thấy nguồn thải kháng sinh chủ yếu từ hoạt động chăn nuôi. Sự xuất hiện chủng E. coli kháng Quinolone tại đây phản ánh tác động của dư lượng kháng sinh trong môi trường, tạo áp lực chọn lọc và thúc đẩy sự phát triển đề kháng.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả phù hợp với xu hướng gia tăng ô nhiễm kháng sinh và đề kháng kháng sinh trong môi trường nước mặt tại các vùng chăn nuôi tập trung. Việc sử dụng kháng sinh không kiểm soát và xả thải chưa qua xử lý là nguyên nhân chính, đồng thời làm tăng nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm tại 5 vị trí, bảng tổng hợp mức độ vượt chuẩn và biểu đồ vòng kháng sinh đồ của E. coli để minh họa rõ ràng mức độ ô nhiễm và đề kháng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Quy hoạch chăn nuôi chặt chẽ, hạn chế phát triển cơ sở chăn nuôi trong khu vực không phù hợp: Cơ quan quản lý cần rà soát và điều chỉnh quy hoạch, chỉ cho phép chăn nuôi tại các khu vực có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, nhằm giảm thiểu nguồn thải ô nhiễm. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, chủ thể là UBND tỉnh và Sở Nông nghiệp.

  2. Xây dựng và triển khai kế hoạch kiểm soát, phục hồi các vị trí ô nhiễm nghiêm trọng: Bao gồm nạo vét kênh rạch, xử lý nước thải, cải tạo môi trường nước mặt tại các điểm nóng như kênh Ấp 2. Thời gian 2-3 năm, phối hợp giữa các sở TN&MT, NN&PTNT và địa phương.

  3. Ứng dụng công nghệ giám sát và tiếp nhận ý kiến người dân về ô nhiễm môi trường: Thiết lập hệ thống đường dây nóng, ứng dụng công nghệ thông tin để giám sát và xử lý kịp thời các vi phạm về xả thải. Chủ thể là Sở TN&MT và các đơn vị liên quan, triển khai trong 1 năm.

  4. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng kháng sinh đúng cách và bảo vệ môi trường: Tổ chức các chương trình đào tạo, truyền thông cho người dân và chủ cơ sở chăn nuôi về tác hại của việc sử dụng kháng sinh không kiểm soát và ô nhiễm môi trường. Thời gian liên tục, chủ thể là ngành Y tế, NN&PTNT và các tổ chức xã hội.

  5. Thành lập ủy ban liên ngành về quản lý kháng kháng sinh: Bao gồm các ngành Khoa học và Công nghệ, Luật, Giáo dục, Y tế để phối hợp nghiên cứu, xây dựng chính sách và giám sát việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi và bảo vệ môi trường. Thời gian 1-2 năm, do UBND tỉnh chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND các huyện có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch quản lý ô nhiễm nước mặt, đặc biệt liên quan đến hoạt động chăn nuôi.

  2. Ngành nông nghiệp và chăn nuôi: Các đơn vị quản lý chăn nuôi, các trang trại và cơ sở sản xuất thức ăn chăn nuôi có thể áp dụng các giải pháp quản lý và nâng cao nhận thức về sử dụng kháng sinh an toàn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành môi trường, vi sinh và y học thú y: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phương pháp phân tích hiện đại về ô nhiễm kháng sinh và đề kháng kháng sinh, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và phát triển các giải pháp kỹ thuật.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại địa phương: Thông tin về mức độ ô nhiễm và tác động của kháng sinh trong môi trường nước giúp nâng cao nhận thức, thúc đẩy sự tham gia giám sát và bảo vệ môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chỉ phát hiện dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone tại kênh Ấp 2 mà không phải các vị trí khác?
    Kênh Ấp 2 là khu vực tập trung nhiều cơ sở chăn nuôi và công ty chế biến thức ăn chăn nuôi, do đó lượng kháng sinh thải ra môi trường cao hơn. Các vị trí khác có thể có nguồn thải thấp hoặc nước thải được pha loãng, làm giảm nồng độ kháng sinh dưới giới hạn phát hiện.

  2. E. coli có vai trò gì trong đánh giá ô nhiễm nước mặt?
    E. coli là chỉ số vi sinh quan trọng để đánh giá ô nhiễm phân trong nước mặt. Sự hiện diện và nồng độ cao của E. coli cho thấy nước bị ô nhiễm bởi phân động vật hoặc người, tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm bệnh.

  3. Kháng sinh nhóm Quinolone có tác động như thế nào đến môi trường và sức khỏe?
    Dư lượng Quinolone trong môi trường nước có thể gây áp lực chọn lọc làm tăng khả năng đề kháng của vi khuẩn, làm giảm hiệu quả điều trị bệnh và tăng nguy cơ lan truyền gen kháng kháng sinh, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

  4. Phương pháp UPLC-MS/MS có ưu điểm gì trong phân tích dư lượng kháng sinh?
    UPLC-MS/MS có độ nhạy và độ chính xác cao, khả năng phát hiện các hợp chất kháng sinh trong mẫu phức tạp với giới hạn phát hiện rất thấp (0,02 ng/mL), giúp đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm kháng sinh trong môi trường.

  5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm ô nhiễm kháng sinh trong nước mặt?
    Giải pháp hiệu quả là kết hợp quy hoạch chăn nuôi hợp lý, xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường, nâng cao nhận thức sử dụng kháng sinh đúng cách, và thiết lập hệ thống giám sát liên ngành để kiểm soát và xử lý kịp thời các nguồn thải.

Kết luận

  • Nước mặt tại các kênh rạch thuộc tỉnh Long An bị ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vượt ngưỡng quy chuẩn, đặc biệt nghiêm trọng tại kênh Ấp 2.
  • Dư lượng kháng sinh nhóm Quinolone chỉ phát hiện tại kênh Ấp 2 với nồng độ vượt ngưỡng, phản ánh nguồn thải từ hoạt động chăn nuôi.
  • E. coli được phát hiện ở tất cả các vị trí khảo sát, với 60% vị trí vượt ngưỡng cho phép và có chủng kháng Quinolone tại kênh Ấp 2.
  • Các giải pháp quản lý ngắn hạn và dài hạn được đề xuất nhằm kiểm soát ô nhiễm nước mặt và hạn chế sự phát triển đề kháng kháng sinh.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường tại tỉnh Long An, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về tác động của kháng sinh trong môi trường nước.

Để tiếp tục phát triển, cần triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng khảo sát và theo dõi lâu dài tình trạng ô nhiễm và đề kháng kháng sinh, đồng thời tăng cường hợp tác liên ngành và nâng cao nhận thức cộng đồng. Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng là thiết yếu.