Luận văn Đánh giá chất lượng nước mặt khu vực có chất thải chăn nuôi tại xã Eabar, huyện Buôn Đôn, tỉnh Đắk Lắk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN NGUYỄN LAM Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT KHU VỰC CÓ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TẠI XÃ EABAR, HUYỆN BUÔN ĐÔN, TỈNH ĐẮK LẮK LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC BUÔN MA THUỘT, NĂM 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN NGUYỄN LAM Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT KHU VỰC CÓ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TẠI XÃ EABAR, HUYỆN BUÔN ĐÔN, TỈNH ĐẮK LẮK Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số : 604230 LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Trung Dũng BUÔN MA THUỘT, NĂM 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Người cam đoan Nguyễn Lam LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ chuyên ngành Sinh học thực nghiệm, hệ chính quy, tại trường Đại học Tây Nguyên, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận sự giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Tôi xin chân thành cảm ơn tới: Quý thầy cô giáo trường Đại học Tây Nguyên, khoa KHTN và CN, Phòng Đào tạo Sau đại học, ban giám hiệu nhà trường đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian khoá học. Lãnh đạo và tập thể cán bộ giáo viên trường Trường THPT Ngô Gia Tự, TP Cam Ranh, Khánh Hòa đã tạo điều kiện thuận lợi về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập để tôi đạt được kết quả này. Cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Cơ Sở Thú Y trường Đại học Tây Nguyên, phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và môi trường trường Đại học Tây Nguyên, phòng thí nghiệm Lab lý hóa nước viện VSDT Tây Nguyên, cán bộ UBND xã Ea Bar, huyện Buôn Đôn đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình điều tra hiện trường, thu thập số liệu phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Đặc biệt tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS. Trần Trung Dũng đã dành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn thành luận văn này. Cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Anh Dũng, TS. Võ Thị Phương Khanh, TS. Đinh Nam Lâm, ThS. Nguyễn Bích Thủy người đã giúp đỡ tôi các kiến thức chuyên sâu để hoàn thành luận văn này. Do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn còn hạn chế, bản thân mới bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp quan tâm góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Ban Mê Thuột, tháng 09 năm 2011 Nguyễn Lam 38 CÁC TỪ VIẾT TẮT ACTH : Adrenocorticotropic Hormone BKHCNMT : Bộ khoa học Công nghệ và Môi trường BOD : Biochemical Oxygen Demand BVMT : Bảo vệ môi trường CECR : Center for Environment and Community Research COD : Chemical Oxygen Demand DO : Dissolved Oxygen cs : Cộng sự EM : Effective microorganisms KCN : Khu công nghiệp KTTV : Khí tượng thủy văn LVS : Lưu vực sông MNP : Most Probable Number NTU : Nephelometric Turbidity Unit QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNN : Tài nguyên nước UBND : Ủy ban nhân dân VSDTTN : Vệ Sinh Dịch Tễ Tây Nguyên WHO : World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới) SMEWW : Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water (Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải) 39 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Số lượng trang trại chăn nuôi đến cuối 2006 ....................................... 14 Bảng 1.2. Hiện trạng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008 .............................. 14 Bảng 1.3. Lượng nước thải và chất thải ra mỗi ngày/đầu vật nuôi ............... 26 Bảng 3.1. Bảng thống kê tình hình chăn nuôi của các xã xung quanh nguồn nước mặt tại xã Ea Bar ................................................................................................... 40 Bảng 3.2. Ước lượng nước thải và chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar .......... 44 Bảng 3.3. Chỉ tiêu màu sắc và độ đục tại các ao nuôi cá trên địa bàn xã Ea Bar 46 Bảng 3.4. Chỉ tiêu màu sắc và độ đục tại các suối dẫn nước xung quanh xã Ea Bar47 Bảng 3.5. Nồng độ pH, DO, COD, BOD, NH4 +, NO3 -, PO4 3- tại các ao nuôi cá trên địa bàn xã Ea Bar ................................................................................................... 56 Bảng 3.6. Nồng độ các chỉ tiêu hóa học tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar ........ 58 Bảng 3.7. Chỉ tiêu Colifom tổng số, Colifom phân nguồn nước tại các ao nuôi cá trên địa bàn xã Ea Bar ........................................................................................... 63 Bảng 3.8. Chỉ tiêu C.Perfringen, Salmonella nguồn nước tại các ao, hồ trên địa bàn xã Ea Bar ......................................................................................................... 64 Bảng 3.9. Chỉ tiêu Colifom tổng số, Colifom phân nguồn nước tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar ......................................................................................................... 66 Bảng 3.10. Chỉ tiêu C.Perfringen, Salmonella nguồn nước tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar........................................................................................................ 67 Bảng 3.11. Sản phẩm khí từ 1kg chất thải động vật ............................................. 70 40 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Số lượng gia súc tai một số tỉnh thuộc lưu vực hệ thông sông Đồng Nai qua các năm ............................................................................... 22 Hình 2.1. Sơ đồ quan hệ giữa mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu . 29 Hình 2.2. Đường chuẩn độ đục ............................................................................. 32 Hình 2.3. Đường chuẩn COD ............................................................................... 33 Hình 2.4. Đường chuẩn NH4 + ............................................................................... 34 Hình 2.5. Đường chuẩn NO3 - ................................................................................ 35 Hình 2.6. Đường chuẩn PO4 3- ............................................................................... 36 Hình 3.1. Số lượng gia súc gia cầm của xã Ea Bar gia đoạn 2006-2010 ..... 39 Hình 3.2. Tỉ lệ điều tra quy mô số hộ chăn nuôi của một số thôn xã Ea Bar 42 Hình 3.3. Phương thức xử lý phân gia súc của nông hộ tại xã Ea Bar ......... 43 Hình 3.4. Chỉ số màu sắc và độ đục tại các hồ, đập trên địa bàn xã Ea Bar 45 Hình 3.5. Chỉ tiêu pH tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar................... 50 Hình 3.6. Chỉ tiêu DO, COD, BOD5 tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar .. 51 Hình 3.7. Nồng độ NH4 +, PO4 3- tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar .... 53 Hình 3.8. Nồng độ NO3 - tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar ............... 54 Hình 3.9. Chỉ tiêu colifom tổng số, colifom phân nguồn nước tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar .......................................................................... 62 Hình 3.10. Quy trình xử lý chất thải chăn nuôi hộ gia đình ................................ 70 Hình 3.11. Quá trình phân giải yếm khí trong công nghệ biogas ................ 71 Hình 3.12. Hình thù bể chứa biogas bằng vật liệu composite ........................... 71 Hình 3.13. Mô hình sử dụng túi biogas bằng chất dẻo ..................................... 72 Hình 3.14. Mô hình hầm biogas nắp cố định ................................................... 72 Hình 3.15. Sơ đồ qui trình ủ sản xuất phân bón .............................................. 73 41 MỤC LỤC Trang Mở đầu ....................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 2 2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................ 2 2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 2 3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 3 4. Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................. 3 Chương 1: Tổng quan tài liệu ................................................................... 4 1.1 Cơ sở lý luận ......................................................................................... 4 1.1.1. Vai trò của nước ................................................................................ 4 1.1.2. Một số đặc điểm của nước ................................................................. 7 1.1.2.1. Đặc điểm vật lý ............................................................................... 7 1.1.2.1.1. Màu sắc ....................................................................................... 7 1.1.2.1.2. Độ đục ......................................................................................... 7 1.1.2.2. Đặc điểm hóa học ........................................................................... 8 1.1.2.2.1. Độ pH .......................................................................................... 8 1.1.2.2.2. Hàm lượng oxygen hòa tan (DO) ................................................. 8 1.1.2.2.3. Nhu cầu oxygen hóa học (COD) .................................................. 9 1.1.2.2.4. Nhu cầu oxygen sinh hóa (BOD) ................................................. 9 1.1.2.2.5. Ammoniac (NH3) ......................................................................... 9 1.1.2.2.6. Nitrat (NO3 -) ............................................................................... 10 1.1.2.2.7. Phosphat (PO4 3-) ......................................................................... 10 1.1.2.2.8. Kim loại nặng ............................................................................. 10 1.1.2.3. Đặc điểm sinh học ......................................................................... 11 42 1.1.2.3.1. Coliforms .................................................................................... 11 1.1.2.3.2. Clostridium perfringens .............................................................. 12 1.1.2.3.3. Salmonella .................................................................................. 12 1.1.3. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ......................................... 13 1.1.4. Tổng quan về hoạt động chăn nuôi ảnh hưởng đến môi trường nước 14 1.1.5. Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng nước .................................. 16 1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................ 18 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................... 20 1.4. Đặc điểm khu vực nghiên cứu ............................................................. 24 Chương 2: Phương pháp nghiên cứu .......................................................... 27 2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 27 2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 27 2.2.1. Tình hình chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar ............................................................................................... 27 2.2.2. Hiện trạng chất lượng nước mặt do tác động của hoạt động chăn nuôi đến nước mặt xã Ea Bar ............................................................................. 27 2.2.3. Một số kiến nghị bước đầu nhằm giảm thiểu ô nhiễm do hoạt động chăn nuôi đến môi trường nước mặt ........................................................... 27 2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 27 2.3.1. Phương pháp luận ............................................................................. 27 2.3.2. Phương pháp cụ thể .......................................................................... 28 2.3.2.1. Phương pháp điều tra đánh giá tình hình chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi xã Ea Bar ......................................................... 28 2.3.2.2. Đánh giá chất lượng nước mặt do ảnh hưởng của hoạt động chăn nuôi29 2.3.2.3. Nghiên cứu và Đề xuất một số mô hình xử lý chất thải chăn nuôi.. 29 2.4. Phương pháp phân tích ........................................................................ 29 2.4.1. Phương pháp lấy mẫu ....................................................................... 29 2.4.1.1. Chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu ............................................................. 29 43 2.4.1.2. Cách nạp mẫu vào bình chứa ......................................................... 29 2.4.1.3. Vị trí lấy mẫu ................................................................................. 30 2.4.1.4. Thời điểm lấy mẫu ......................................................................... 31 2.4.1.5. Thao tác lấy mẫu ........................................................................... 31 2.4.1.6. Số lượng các mẫu phân tích ........................................................... 31 2.4.2. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vật lý ............................................... 31 2.4.2.1. Độ đục (Theo SMEWW - Phương pháp Nephelometric) ............... 31 2.4.2.2. Màu sắc ........................................................................................ 32 2.4.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa học............................................ 32 2.4.3.1. pH (Theo SMEWW - Phương pháp điện hóa) ............................... 32 2.4.3.2. DO (Phương pháp đo bằng máy SMEWW 4500-DO) ................... 33 2.4.3.3. COD (Theo SMEWW - Phương pháp hoàn lưu kín, so màu) ......... 33 2.4.3.4. BOD (Theo SMEWW - Phương pháp hô hấp kế) .......................... 34 2.4.3.5. NH4 + Theo SMEWW 4500 F ......................................................... 34 2.4.3.6. NO3 - (TCVN 6180-1996) ............................................................... 35 2.4.3.7. PO4 3- (Theo SMEWW - Phương pháp Thiếc (II) clorua) ............... 35 2.4.4. Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật........................................ 36 2.4.4.1. Coliform phân và coliform tổng số ................................................ 36 2.4.4.2. Clostridium perfringens ................................................................. 37 2.4.4.3. Salmonella ..................................................................................... 37 2.5. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................... 37 Chương 3: Kết quả và thảo luận ............................................................. 38 3.1. Tình hình chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar .... 38 3.1.1. Tình hình chăn nuôi tại xã Ea Bar ..................................................... 38 3.1.2. Đánh giá hiện trạng chăn nuôi xung quanh khu vực nguồn nước mặt tại xã Ea Bar ............................................................................................... 40 3.1.3. Đánh giá hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã Ea Bar .......... 43 3.2. Đánh giá chất lượng nước mặt tại các ao, hồ, suối trên địa bàn xã Ea Bar44 44 3.2.1. Chỉ tiêu vật lý ................................................................................... 44 3.2.1.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các hồ, đập trên địa bàn xã Ea Bar .. 44 3.2.1.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các ao trên địa bàn xã Ea Bar .......... 45 3.2.1.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm vật lý tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar47 3.2.2. Chỉ tiêu hóa học ................................................................................ 49 3.2.2.1. Đánh giá tính chất hóa học tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar49 3.2.2.2. Đánh giá tính chất hóa học tại các ao trên địa bàn xã Ea Bar ......... 55 3.2.2.3. Đánh giá tính chất hóa học tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar ...... 57 3.2.3. Chỉ tiêu vi sinh vật ............................................................................ 60 3.2.3.1. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các hồ và đập trên địa bàn xã Ea Bar .................................................................................................... 61 3.2.3.2. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các ao, hồ trên địa bàn xã Ea Bar .................................................................................................... 63 3.2.3.3. Đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật nguồn nước tại các suối trên địa bàn xã Ea Bar .................................................................................................... 65 3.3. Một số kiến nghị và đề xuất nhằm quản lý chất thải chăn nuôi tại địa phương ................................................................................................................... 68 3.3.1. Nâng cao nhận thức của người chăn nuôi về vệ sinh môi trường ............... 68 3.3.2. Một số giải nâng cao công tác quản lý chất thải chăn nuôi ................ 68 3.3.3. Đề xuất một số mô hình xử lý chất thải chăn nuôi ............................ 69 3.3.3.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ biogas .......................................... 70 3.3.3.2. Ủ chất thải để sản xuất phân bón ................................................... 72 3.3.3.3. Chăn nuôi trên nền đệm lót sinh thái .............................................. 73 3.3.3.4. Sử dụng phân gia súc để nuôi giun quế .......................................... 73 3.3.3.5. Xử lý chất thải chăn nuôi bằng chế phẩm EM ................................ 74 3.3.3.6. Sử dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa Anôlít làm chất khử trùng trong chăn nuôi ........................................................................................... 74 45 Kết luận ..................................................................................................... 75 Kiến nghị ................................................................................................... 76 Tài liệu tham khảo.................................................................................... 77 46 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống của nhân loại, là yếu tố không thể thiếu đối trong cuộc sống, gắn liền với sự ra đời, phát triển và suy vong của các nền văn minh trong lịch sử cổ đại, cận đại và cả hiện đại. Từ xưa cho đến nay, nhân loại không ngừng khám phá ra và sử dụng nước một cách hữu hiệu trong nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất. Nước đóng góp một phần đặc biệt quan trọng vào sự phát triển của nhân loại. Nước không đơn thuần là dung môi hòa tan nhiều thành phần vật chất có thể khai thác, phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt của con người, nó còn là một dạng “khoáng sản” đặc biệt – một nguồn dự trữ năng lượng lớn. Ngày nay, do áp lực của dân số và phát triển, nhu cầu về nước ngày càng tăng lên không ngừng, mặt khác nhiều tác động tiêu cực từ các hoạt động sống và sản xuất làm cho cán cân nước trong tự nhiên càng trở nên mong manh hơn, có nguy cơ bị phá vỡ. Do nhiều nguyên nhân, nguồn tài nguyên quý giá này ở nhiều thuỷ vực bị suy thoái nghiêm trọng cả về trữ lượng và chất lượng. Theo đánh giá của Quốc tế, Việt Nam là một trong những quốc gia có tài nguyên nước suy thoái, nguy cơ thiếu nước sạch ở Việt Nam sẽ ngày càng gia tăng [28]. Việt Nam là một nước nông nghiệp, với trên 68% dân số sống ở nông thôn và dựa vào nghề nông, một trong những nguyên nhân làm suy