Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng một số chủng VSV hữu ích để xử lý chất lót chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi

Chia sẻ: Bùi Văn Công | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

193
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và sinh enzym của các chủng vi sinh vật tuyển chọn, nghiên cứu hoạt tính đối kháng của chủng vi khuẩn Lactobacillus, nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải trong chăn nuôi gia cầm,... là những nội dung chính trong đề tài "Nghiên cứu ứng dụng một số chủng VSV hữu ích để xử lý chất lót chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng một số chủng VSV hữu ích để xử lý chất lót chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ĐỀ CƯƠNG Tên đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số chủng VSV hữu ích để xử lý chất lót chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi” Học viên: Hoàng Thị Dung Lớp: Sinh học K15 Luận văn cao học ngành: Vi sinh vật Mã số: 60 42 40 Người hướng dẫn: PGS.TS. Tăng Thị Chính
Hà Nội, 2013 2
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề cấp thiết hiện nay. Một trong những nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường là từ chăn nuôi. Ngành chăn nuôi ở nước ta những năm gần đây đã và đang phát triển nhanh chóng về cả chất lượng và quy mô. Tuy nhiên, việc quản lý và sử dụng các nguồn chất thải trong chăn nuôi còn nhiều bất cập. Do chỉ tập trung đầu tư nâng cao năng suất và chất lượng vật nuôi, phần lớn các trang trại chưa chú trọng đến công tác kiểm soát, quản lý chất thải nên làm phát sinh dịch bệnh, tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng và ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển bền vững của ngành chăn nuôi. Một số trang trại lớn đã có những biện pháp xử lý nguồn chất thải chăn nuôi, bên cạnh đó một số trang trại chưa quan tâm đến việc xử lý nguồn chât thải và đặc biệt trong chăn nuôi nhỏ lẻ hộ gia đình việc xử lý chất thải hầu như còn bị thả nổi. Một trong những nguyên nhân là do người chăn nuôi chưa hiểu rõ tầm quan trọng của việc xử lý nguồn chất thải; kinh phí phục vụ cho việc xử lý chất thải còn thấp; luật xử lý chất thải còn chưa đồng bộ và khó áp dụng; chăn nuôi nhỏ lẻ cũng là một trong những nguyên nhân làm việc quản lý và xử lý chất thải còn gặp nhiều khó khăn;… Đây là một trong các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và lây truyền các dịch bệnh cho người, vật nuôi và cây trồng. Hiện nay, ngành chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc đã và đang có chiều hướng phát triển cả về số lượng và chất lượng đàn gia súc, gia cầm. Qua khảo sát thực tế tại các trang trại chăn nuôi gia cầm ở huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy, mùi hôi thối trong chuồng trại chăn nuôi và khu vực xung quanh gây khó chịu cho sinh hoạt của người dân thường ngày, nguyên nhân chủ yếu là do các khí NH3, H2S phát sinh trong quá trình chăn nuôi, kéo theo đó là lượng ruồi nhặng cũng xuất hiện ngày càng nhiều. Một thực tế nữa là chất thải chăn nuôi là 3
nguồn vi sinh vật gây bệnh cho người và vật nuôi như: E.coli, Coliform, Salmonella, Nấm mốc … nhưng chưa được quan tâm xử lý. Đây là nguyên nhân gây ra các bệnh dịch cho người và vật nuôi khi đổ thải vào môi trường [8]. Vấn đề đặt ra ở đây là chúng ta phải tìm ra giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gia cầm gây ra mà không ảnh hưởng đến vật nuôi, không làm xáo trộn gà đang đẻ. Phương pháp phải đơn giản, dễ áp dụng cho bà con nông dân và chi phí rẻ hơn so với các phương pháp mà các hộ chăn nuôi đang áp dụng. Đứng trước những yêu cầu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số chủng VSV hữu ích để xử lý chất lót chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Tuyển chọn được bộ chủng vi sinh vật thuộc nhóm an toàn, sinh trưởng mạnh, cạnh tranh được với VSV trong chất thải, chuyển hóa nhanh các hợp chất hữu cơ và ức chế hiệu quả các vi khuẩn gây bệnh, gây thối, làm giảm ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi gia cầm. Tạo được chế phẩm VSV để xử lý chất thải chăn nuôi gia cầm thành phân hữu cơ góp phần phát triển nông nghiệp an toàn và bền vững. 3. Nội dung nghiên cứu của đề tài Tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ và sinh chất ức chế một số vi sinh vật gây bệnh từ bộ chủng vi sinh vật của phòng Vi sinh vật môi trường – Viện Công nghệ môi trường. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và sinh enzym của các chủng vi sinh vật tuyển chọn. Nghiên cứu hoạt tính đối kháng của chủng vi khuẩn Lactobacillus. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải trong chăn nuôi gia cầm. Đánh giá tác dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử lý chất thải chăn nuôi gia cầm tại huyện Tam Dương tỉnh Vĩnh Phúc. 4
Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hiện trạng chăn nuôi gà ở Thế giới và Việt Nam 1.1.1. Hiện trạng chăn nuôi gà trên thế giới [16] Lương thực, thực phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm là vấn đề sống còn của nhân loại. Ngày nay nông nghiệp có vai trò quan trọng cung cấp lương thực và các loại thực phẩm nuôi sống cả nhân loại trên trái đất. Ngành chăn nuôi không chỉ có vai trò cung cấp thịt, trứng, sữa là các thực phẩm cơ bản cho dân số của cả hành tinh mà còn góp phần đa dạng nguồn gen và đa dạng sinh học trên trái đất. Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới FAO năm 2009 số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: Tổng đàn trâu 182,2 triệu con và trâu phân bố chủ yếu ở các nước Châu Á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con và tổng đàn vịt là 1.008,3 triệu con... Tốc độ tăng về số lượng vật nuôi của thế giới trong thời gian vừa qua thường chỉ đạt trên dưới 1% năm. Về chăn nuôi gà số một là Trung Quốc với 4702,2 triệu con, thứ hai là Indonesia với 1341,7 triệu con, thứ ba là Brazin với 1205,0 triệu con, thứ tư là Ấn Độ với 613 triệu con và thứ năm Iran với 513 triệu con. Về số lượng vật nuôi của thế giới, các nước Trung quốc, Hoa kỳ, Ấn Độ, Brazin, Indonesia, Đức là những cường quốc, trong khi đó Việt Nam cũng là 5
nước có tên tuổi về chăn nuôi: đứng thứ 2 về số lượng vịt, thứ 4 về heo, thứ 6 về số lượng trâu và thứ 13 về số lượng gà. Phương thức chăn nuôi hiện nay của các nước trên thế giới có ba hình thức cơ bản đó là: i) Chăn nuôi quy mô công nghiệp thâm canh công nghệ cao ii) Chăn nuôi trang trại bán thâm canh và iii) Chăn nuôi nông hộ quy mô nhỏ và quảng canh. Chăn nuôi thế giới đang từng bước chuyển dịch từ các nước đã phát triển sang các nước đang phát triển. Các nước đã phát triển xây dựng kế hoạch chiến lược phát triển ngành chăn nuôi duy trì ở mức ổn định, nâng cao quá trình thâm canh, các biện pháp an toàn sinh học, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Các nước đang phát triển ở châu Á và châu Nam Mỹ được nhận định sẽ trở thành khu vực chăn nuôi chính và cũng đồng thời là khu vực tiêu thụ nhiều các sản phẩm chăn nuôi. Các nước đã phát triển chỉ duy trì ổn định sản lượng chăn nuôi của họ để đảm bảo an toàn thực phẩm, phần thiếu hụt sẽ được nhập khẩu từ các nước xuất khẩu vượt qua được hàng rào kỹ thuật về chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm của họ. Đây là cách tiếp cận để giảm thiểu rủi ro về dịch bệnh ở động vật, đặc biệt là các bệnh dịch có khả năng lây nhiễm sang người (như dịch cúm gia cầm). Bảng 1.1. Phân bố số lượng gia súc, gia cầm trên thế giới năm 2009 Gà Vịt Trâu (Con) Bò (Con) Dê (Con) Cừu (Con) Lợn (Con) (1000 con) (1000con) Thế giới 182.275.837 1.164.893.633 591.750.636 816.967.639 877.569.546 14.191.101 1.008.332 Châu Á 176.797.915 407.423.038 415.238.186 345.158.332 534.329.449 9.101.291 953.859 Châu Âu 317.922 114.204.134 15.911.331 100.146.054 183.050.883 1.895.583 49.478 Châu Phi 4.000.000 175.046.563 137.580.921 199.832.226 5.858.898 708.019 10 Châu Mỹ 1.160.000 430.340.339 22.925.369 66.707.744 151.705.814 2.374.152 3.512 Châu Úc 37.879.559 94.829 105.123.283 2.624.502 112.056 1.473 6
Nguồn: FAO, 2010 1.1.2. Hiện trạng chăn nuôi ở Việt Nam [10, 18] Chăn nuôi gia cầm là nghề chăn nuôi truyền thống ở Việt Nam, sản phẩm gia cầm, đặc biệt là thịt gà không chỉ là nguồn cung cấp thực phẩm có giá trị mà còn in đậm trong đời sống xã hội bởi một nền văn hóa ẩm thực với cả yếu tố tâm linh, nó được sử dụng nhiều trong những ngày giỗ, ngày tết và lễ hội. Với những lý do đó sản phẩm gia cầm luôn có vị trí trên thị trường tiêu thụ, đã góp phần thúc đẩy chăn nuôi phát triển, tạo thêm việc làm, tăng thu nhập cho người chăn nuôi. Trong 20 năm qua, chăn nuôi gia cầm có sự phát triển khá nhanh, tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm qua các giai đoạn có xu hướng tăng lên rõ rệt. Trong các loại gia cầm, gà là loại chính chiếm trên 75% tổng gia cầm. Bên cạnh đó, trong những năm qua một số loại gia cầm khác cũng khá phát triển như ngan, vịt. Nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm này khá lớn và là yếu tố thúc đẩy sản xuất phát triển. Trong thời gian gần đây, việc đưa các giống gà mới như tam hoàng, rốt ri về hộ nông dân phát triển gà thả vườn đem lại hiệu quả tốt, góp phàn tăng thu nhập cho người chăn nuôi. Sản xuất chăn nuôi ở Việt Nam có 3 cách thức chăn nuôi chính: Chăn nuôi nông hộ nhỏ lẻ, chăn nuôi bán công nghiệp và chăn nuôi công nghiệp. Việt Nam với khoảng 73% dân số sống ở vùng nông thôn, phát triển kinh tế nông nghiệp và nông thôn là một trong những mục tiêu được Đảng và Nhà nước hết sức chú trọng, trong đó có phát triển kinh tế hộ gia đình thông qua các hoạt động phát triển chăn nuôi. Theo báo cáo của 60/64 tỉnh, thành tính đến 01/10/2006 có tổng số 16.012 trang trại, trong đó miền Bắc có 6.101 trang trại, miền Nam có 9.911 trang trại. Chăn nuôi gia cầm chiếm 15,4% trang trại chăn nuôi [12]. Chăn nuôi gà trong giai đoạn 2001 – 2005 đạt 2,74% về số lượng con, 7
trong đó giai đoạn trước dịch cúm tăng 9,02% và giảm trong dịch cúm gia cầm 6,67%. Sản lượng đầu con tăng từ 158,03 triệu con năm 2001 và đạt cao nhất vào năm 2003: 185,22 triệu con. Do dịch cúm gia cầm, năm 2004, đàn gà giảm còn 159,23 triệu con bằng 86,2% năm 2003; năm 2005, đàn gà đạt 159,89 triệu con, tăng 0,9% so với năm 2004 [34]. Theo thống kê năm 2010 của Cục Chăn nuôi, cả nước có khoảng 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung. Với tổng đàn 300 triệu con gia cầm và hơn 37 triệu con gia súc [35]. 1.2. Chất thải trong chăn nuôi 1.2.1. Thành phần chất thải chăn nuôi [9] Phân Phân là sản phẩm loại thải của quá trình tiêu hoá của gia súc, gia cầm bị bài tiết ra ngoài qua đường tiêu hóa. Chính vì vậy phân gia súc, gia cầm là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng hay các loại sinh vật khác như cá, giun…. Thành phần hoá học của phân bao gồm: Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng. Các chất vô cơ bao gồm các hợp chất khoáng (đa lượng, vi lượng). Nước: là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 80% khối lượng của phân. Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển và phân hủy các chât́ hữu cơ tạo nên các sản phẩm có thể gây độc cho môi trường. Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gồm các thuốc kích thích tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng sinh… Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài… 8
Các mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hoá. Các thành phần tạp từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quá trình chế biến thức ăn hay quá trình nuôi dưỡng gia súc. Các yếu tố gây bệnh như các vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm trong đường tiêu hoá gia súc hay trong thức ăn. Bảng 1.2. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm Thành phần hóa học Loại vật nuôi (% trọng lượng vật nuôi) Nitơ tổng số Phospho tổng số Bò sữa 0,38 0,10 Bò thịt 0,70 0,20 Cừu 1,00 0,30 Gia cầm (gà) 1,20 1,20 Ngựa 0,86 0,13 Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997 Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và ký sinh trùng kể cả có lợi và có hại. Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loài điển hình như E.coli, Samonella, Shigella, Proteus,… Nước tiểu Nước tiểu gia súc, gia cầm là sản phẩm bài tiết của con vật, chứa đựng nhiều độc tố, là sản phẩm cặn bã từ quá trình sống của gia súc, khi phát tán vào môi trường có thể chuyển hoá thành các chất ô nhiễm gây tác hại cho con người và môi trường. Thành phần chính của nước tiểu là nước, chiếm 99% khối lượng. Ngoài ra một lượng lớn nitơ (chủ yếu dưới dạng urê) và một số chất khoáng, các hormone, creatin, sắc tố, axít mật và nhiều sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của con vật... Trong tất cả các chất có trong nước tiểu, urê là chất chiếm tỷ lệ cao và 9
dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy trong điều kiện có oxy tạo thành khí amoniac gây mùi khó chịu. Amoniac là một khí rất độc và thường được tạo ra rất nhiều từ ngay trong các hệ thống chuồng trại, nơi lưu trữ, chế biến và trong giai đọan sử dụng chất thải. Tuy nhiên nếu nước tiểu gia súc, gia cầm được sử dụng hợp lý hay bón cho cây trồng thì chúng là nguồn cung cấp dinh dưỡng giàu nitơ, photpho và các yếu tố khác ở dạng dễ hấp thu cho cây trồng. Thành phần nước tiểu thay đổi tùy thuộc loại gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu. Nước thải Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa chuồng. Nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được gia súc, gia cầm thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi. Thành phần của nước thải rất phong phú, chúng bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ và photpho. Nước thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. Do ở dạng lỏng và giàu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao. Chúng có thể tạo ra các sản phẩm có khả năng gây ô nhiễm cho cả môi trường đất, nước và không khí. Xác gia súc, gia cầm chết Xác gia súc, gia cầm chết là một loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi. Thường các gia súc, gia cầm chết do các nguyên nhân bệnh lý, cho nên chúng là một nguồn phát sinh ô nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan các dịch bệnh. Xác gia súc chết có thể bị phân hủy tạo nên các sản phẩm độc. Các mầm bệnh và độc tố có thể được lưu giữ trong đất trong thời gian dài hay lan 10
truyền trong môi trường nước và không khí, gây nguy hiểm cho người, vật nuôi và khu hệ sinh vật trên cạn hay dưới nước. Gia súc, gia cầm chết có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Việc xử lý phải được tiến hành nghiêm túc. Gia súc, gia cầm bị bệnh hay chết do bị bệnh phải được thiêu hủy hay chôn lấp theo các quy định về thú y. Chuồng nuôi gia súc bị bệnh, chết phải được khử trùng bằng vôi hay hóa chất chuyên dùng trước khi dùng để nuôi tiếp gia súc. Trong điều kiện chăn nuôi phân tán, nhiều hộ gia đình vứt xác chết vật nuôi bị chết do bị dịch ra hồ ao, cống rãnh, kênh mương… đây là nguồn phát tán dịch bệnh rất nguy hiểm. Thức ăn thừa, đệm lót chuồng và các chất thải khác Trong các chuồng trại chăn nuôi, người chăn nuôi thường dùng rơm, rạ hay các chất độn khác,… để lót chuồng. Sau một thời gian sử dụng, những vật liệu này sẽ được thải bỏ đi. Loại chất thải này tuy chiếm khối lượng không lớn, nhưng chúng cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng, do phân, nước tiểu các mầm bệnh có thể bám theo chúng. Vì vậy, chúng cũng phải được thu gom và xử lý hợp vệ sinh, không được vứt bỏ ngoài môi trường tạo điều kiện cho chất thải và mầm bệnh phát tán vào môi trường. Ngoài ra, thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi cũng là nguồn gây ô nhiễm, vì thức ăn chứa nhiều chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy trong môi trường tự nhiên. Khi chúng bị phân hủy sẽ tạo ra các chất kể cả chất gây mùi hôi, gây ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của gia súc và sức khỏe con người. Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú y Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị loại bỏ như bao bì, kim tiêm, chai lọ đựng thức ăn, thuốc thú y,… cũng là một nguồn quan trọng dễ gây ô nhiễm môi trường. Đặc biệt các bệnh phẩm thú y, thuốc khử trùng, bao bì đựng 11
thuốc có thể xếp vào các chất thải nguy hại cần phải có biện pháp xử lý như chất thải nguy hại. Khí thải Chăn nuôi là một ngành sản xuất tạo ra nhiều loại khí thải nhất. Theo Hobbs và cộng sự (1995), có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển hình là các khí CO2, CH4, NH3, NO2, N2O, NO, H2S, indol, schatol mecaptan…và hàng loạt các khí gây mùi khác. Hầu hết các khí thải chăn nuôi có thể gây độc cho gia súc, cho con người và môi trường. Ở những khu vực chăn nuôi có chuồng trại thông thoáng kém thường dễ tạo ra các khí độc ảnh hưởng trực tiếp, gây các bệnh nghề nghiệp cho công nhân chăn nuôi và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân xung quanh khu vực chăn nuôi. Trừ khi chất thải chăn nuôi được thu gom sớm, lữu trữ và xử lý hợp quy cách, ở điều kiện bình thường, các chất bài tiết từ gia súc, gia cầm như phân và nước tiểu nhanh chóng bị phân giải tạo ra hàng lọat chất khí có khả năng gây độc cho người và vật nuôi nhất là các bệnh về đường hô hấp, bệnh về mắt, tổn thương các niêm mạc, gây ngạt thở, xẩy thai và ở trường hợp nặng có thể gây tử vong. Tiếng ồn Tiếng ồn trong chăn nuôi thường gây nên bởi hoạt động của gia súc, gia cầm hay tiếng ồn sinh ra từ hoạt động của các máy công cụ sử dụng trong chăn nuôi. Trong chăn nuôi, tiếng ồn chỉ xảy ra ở một số thời điểm nhất định (thường là ở thời gian cho gia súc, gia cầm ăn). Tuy nhiên tiếng ồn từ gia súc gia cầm là những âm thanh chói tai, rất khó chịu, đặc biệt là trong những khu chuồng kín. Người tiếp xúc với dạng tiếng ồn này kết hợp với bụi và các khí độc ở nồng độ cao trong chuồng nuôi hay khu vực xung quanh rất dễ rơi vào tình trạng căng thẳng dẫn tới ảnh hưởng tới trạng thái tâm lý, 12
sức khỏe và sức đề kháng với bệnh tật. Tất cả các chất thải nói trên của chăn nuôi cần được nghiên cứu cẩn thận và xử lý triệt để nhằm bảo vệ môi trường. 1.2.2. Các vấn đề môi trường từ việc chăn nuôi gà [4] Chăn nuôi gà ở Việt Nam chủ yếu sản xuất tập trung tại các hộ quy mô nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch nhất là các vùng dân cư đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Vì vậy, việc hiểu rõ thành phần và các tính chất của chất thải chăn nuôi nhằm có biện pháp quản lý và xử lý thích hợp, khống chế ô nhiễm, tận dụng nguồn chất thải giàu hữu cơ vào mục đích kinh tế là một việc làm cần thiết. Trên thực tế, thực trạng chăn nuôi theo phương pháp truyền thống đã bộc lộ nhiều hạn chế. Do thiết kế chuồng hở và việc vệ sinh không đảm bảo, nên mùi hôi của thức ăn và phân gà toả ra môi trường bên ngoài gây tình trạng hôi thối, mất vệ sinh. Nghiêm trọng nhất là nạn ruồi, nhặng phát sinh từ trang trại gà ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Việc thải phân và nước rửa chuồng trực tiếp ra môi trường gây ra mùi hôi thối cũng gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Người dân ở tổ 7, khu 14, xã Long Đức (huyện Long Thành) đang khổ vì nạn ruồi, nhặng phát sinh từ các trại chăn nuôi gà trong khu vực [4]. 1.3. Vai trò của vi sinh vật trong khắc phục ô nhiễm môi trường chăn nuôi gia cầm Hệ vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi gồm nhiều nhóm VSV có hoạt tính sinh học khác nhau giữ vai trò hết sức quan trọng trong chu trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất mùn mà cây trồng có thể sử dụng được. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập các nhóm VSV có khả năng phân huỷ các hợp chất phổ biến, là thành phần chính trong chất thải chăn nuôi gồm xenluloza, tinh bột, protein và VSV có khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh 13
đường ruột, vi khuẩn gây thối. 1.3.1. Vi sinh vật phân giải xenluloza [6; 12; 14; 17; 20; 21; 27]. Xenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật. Về cấu trúc hoá học, xenluloza là một polime mạch thẳng do các D gluco pyranora liên kết với nhau bằng liên kết 1 4 glucozit. Xenluloza có cấu tạo sợi, các sợi xenluloza thiên nhiên thường chứa khoảng 10 12 nghìn gốc gluco pyranoza. Các sợi này liên kết lại thành từng bó nhỏ gọi là các microfibrin. Microfibrin có cấu trúc không đồng đều, những phần đặc (phần kết tinh) và những phần xốp (phần vô định hình). Vùng vô định hình của xenluloza có thể hấp thu nước và trương lên. Trong khi đó các mạng lưới liên kết hydrogen ở vùng kết tinh lại ngăn cản sự trương này, nên enzym chỉ tác động lên bề mặt các sợi. Xenluloza có cấu trúc đặc, bền chắc cùng với sự có mặt của lớp vỏ hemixenlulozalignin khiến cho sự xâm nhập của enzym vào cấu trúc hết sức khó khăn. Do vậy, trong tự nhiên xenluloza được phân giải kém, cần có sự tác động và vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc phân giải xenluloza. Xenlulaza là một phức hệ 3 enzym (Endo1,4glucanaza, Exo1,4 gluconaza, β1,4glucozidaza) hoạt động cùng nhau để thuỷ phân xenluloza tạo ra các loại đường có thể đi qua thành tế bào VSV. Trong tự nhiên khu hệ VSV có khả năng sinh tổng hợp enzym xenlulaza phân giải xenluloza vô cùng phong phú, bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và vi nấm. VK hiếu khí: Azotobacter, Flavobacterium, Archromobacter, Pseudomonas, Bacillus, Cellulomonas, Vibrio, Cellvibrio, Cytophaga, Angioccocus, Polyangium, Sporocytophaga, Sorangium, Archangium, Promyxo bacterium, ... VK kị khí: Người ta thường gọi quá trình phân giải xenluloza kị khí là quá trình lên men xenluloza. Điển hình là VK trong khu hệ VSV trong dạ cỏ của 14
động vật nhai lại: Ruminococcus flavofeciens, R. albus, R. parvum, Bacteroides succinpgenes, Butyrivibrio fibriosolvens, Clostridium cellobioparum, Cillobacterium cellosolvens... XK: Là một nhóm VK đặc biệt, Gram dương, hiếu khí, tế bào đặc trưng bởi sự phân nhánh, thường có mặt quanh năm trong tất cả các loại đất. XK phân giải xenluloza được phân lập từ các mẫu đất, mùn rác, mẫu mùn: ở những nơi có chứa xenluloza. Các nhóm XK phân giải xenluloza: Micromonospora, Proactinomyces, Nocardia, Actinomyces, Streptomyces, Streptosporangium, Thermomonospora, Thermoactinomyces.... Nấm: Có rất nhiều loài nấm phân giải xenluloza mạnh, nhưng phần lớn chúng thường phân huỷ xenluloza khi độ ẩm cao và ở nhiệt 20 300C, pH trong khoảng từ 3,56,6. Các chủng nấm có khả năng sinh tổng hợp xenlulaza cao: Trichoderma, Fusarium, Chaetomium, Aspergillus,, Phanerochaete, Penicilium, Verticilium, .... Nhiều loại nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza. Các nghiên cứu cho thấy trong điều kiện hiếu khí, nấm thường chiếm ưu thế và ngược lại trong điều kiện yếm khí vi khuẩn và xạ khuẩn chiếm ưu thế. Các loại vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza mạnh mẽ thường thuộc về các chi sau: Achromobacter, P.Seudomonas, Vibrio, Cellvibrio, Bacillus, Cytophaga, Anginococcus, Micromonospora, Actinomyces, Streptomyces, Streptospotangium, Fusarium, Aspergillus. 1.3.2. Vi sinh vật phân giải tinh bột Đại phân tử tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin, thường tỷ lệ amiloza/amilopectin ~ 1/4. Trong phân tử amiloza các gốc Dglucoza được gắn với nhau bằng liên kết α1,4 glucozit tạo nên chuỗi dài khoảng 2001000 gốc glucoza và phân tử amyloza có một đầu khử. Trong phân tử amilopectin các gốc 15
glucoza được gắn với nhau không chỉ bằng liên kết α1,4 glucozit mà còn bằng liên kết α1,6 glucozit. Vì vậy phân tử amilopectin có cấu trúc nhánh, có một đầu khử. Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng bị hồ hóa ở nhiệt độ 60 – 80oC. Tinh bột bị thủy phân duới tác dụng của enzym amilaza hoặc acid tạo thành phân tử có trọng lượng thấp hơn gọi là dextrin. Quá trình thủy phân tinh bột này có sự tham gia của nhiều loại enzym khác nhau và mỗi enzym có một phương thức tác dụng đặc hiệu riêng. Amylaza là hệ enzym rất phổ biến đối với VSV. Theo tính chất và cách tác dụng lên tinh bột, phân biệt amylaza thành các loại: αamylaza, amylaza, glucoamylaza và oligo 16 glucozidaza [1; 25]. Nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng sinh amilaza như vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn và nấm men. Các vi khuẩn gram dương đặc biệt là Bacillus thường tạo ra nhiều amilaza hơn các vi khuẩn gram âm (Forgarty & Kelly, 1990). Ngoài amilaza ra vi khuẩn còn tạo ra amilaza ( amilaza trước đây chỉ thấy ở thực vật). Ví dụ amilaza từ B. polymyxa, khi thủy phân tinh bột có thể tạo ra 92 94% maltoza. Đây là amilaza đầu tiên được phát hiện ở vi khuẩn. Hoạt tính của nó gần giống như amilaza của thực vật. Sau này, người ta tìm thấy amilaza ở một số vi khuẩn khác như Acetobacter, B. megaterium, B. cereus. Khả năng sinh amilaza của nấm mốc là mạnh nhất trong các nhóm vi sinh vật. Các giống nấm mốc điển hình có khả năng phân giải tinh bột mạnh đó là: Aspergillus (A. niger, A. awamori, A. oryzae). Rhizopus (R. delemar, R. niveus..). Xạ khuẩn cũng là một nhóm vi sinh vật có khả năng sinh amilaza mạnh, trong đó Streptomyces là nhóm giữ vị trí tiên phong sinh amilaza (S. limosus, S. aurefaciens, S. praecox ....). Nấm men là vi sinh vật ít thấy có khả năng tổng hợp 16
amilaza. Tuy nhiên, gần đây cũng đã có nhiều công bố về nấm men có khả năng thuỷ phân tinh bột ( Candida antaritica, lipomyces, ..) [5; 19]. 1.3.3. Vi sinh vật phân giải protein Proteaza được sinh tổng hợp từ nhiều loại vi sinh vật như: vi khu ẩn, n ấm sợi... Hầu hết proteaza thương mại hiện nay đều được sản xuất từ vi khuẩn thuộc chi Bacillus. Những proteaza chịu kiềm, chịu mặn thường được phân lập từ các chủng vi khuẩn ưa kiềm, ưa mặn. Nấm mốc cũng là một nguồn cung cấp proteaza đa dạng, một chủng nấm có thể tổng hợp được nhiều loại proteaza khác nhau. Ví dụ chủng Aspergillus ozyzae sản sinh proteaza kiềm, axit và trung tính. Tuy nhiên, proteaza có nguồn gốc từ nấm mốc lại kém bền so với vi khuẩn [23; 26]. VK có khả năng sinh ra cả hai loại proteaza (endopeptidaza và exopeptidaza), do đó proteaza của VK có tính đặc hiệu cơ chất cao. Các VK có khả năng tổng hợp proteaza mạnh nhất. Nhiều loại nấm mốc cũng có khả năng tổng hợp một lượng lớn proteaza còn xạ khuẩn ít được nghiên cứu hơn. 1.2.4. Vi khuẩn lactic sinh tổng hợp axit lactic và bacterioxin [12] Đặc tính của vi khuẩn lactic là Gram dương, oxydase và catalase âm tính, hình que hay hình cầu, không tạo bào tử (Abee et al., 1999). Vi khuẩn lactic có khả năng sinh axit lactic làm tăng sự phân hủy các hợp chất hữu cơ, là chất tiệt trùng được ứng dụng nhiều trong bảo quản, chế biến thực phẩm, trong y, dược và xử lý môi trường. Gần đây vi khuẩn lactic còn được đặc biệt quan tâm nghiên cứu về khả năng sinh bacterioxin là các chất diệt khuẩn thế hệ mới có phổ kháng khuẩn đa dạng, tính đặc hiệu tế bào đích cao, an toàn với người, vật nuôi, cây trồng và môi trường là giải pháp cho vấn đề kiểm soát các nguồn bệnh. Hầu hết vi khuẩn lactic đều tổng hợp được bacteriocin nên thành phần kháng khuẩn này rất đa dạng như Lactacin, Nisin, Acidolin,... 17
1.4. Một số phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gà 1.4.1. Công nghệ EM [13; 16; 33] Vai trò của từng nhóm vi sinh vật trong EM. GS. Teruo Higa cho biết chế phẩm EM giúp cho quá trình sinh ra các chất chống oxy hoá như inositol, ubiquinone, saponine, polysaccharide phân tử thấp, polyphenol và các muối chelate. Các chất này có khả năng hạn chế bệnh, kìm hãm các vi sinh vật có hại và kích thích các vi sinh vật có lợi. Đồng thời các chất này cũng giải độc các chất có hại do có sự hình thành các Enzyme phân huỷ. Chế phẩm EM là một hỗn hợp chứa các vi sinh vật có ích tồn tại trong tự nhiên được phân lập ra, có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật có hại và hướng quá trình phân huỷ hữu cơ theo hướng có lợi cho môi trường. Sử dụng chế phẩm EM an toàn, không độc hại và cân bằng sinh học, làm cho môi trường không khí, đất và nước trong lành, không bị ô nhiễm, xúc tiến tăng trưởng và tăng sức đề kháng cho gia cầm. EM là chế phẩm được nuôi cấy hỗn hợp gồm 5 nhóm vi sinh vật có ích: Vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn và nấm sợi. EM được thử nghiệm ở nhều quốc gia: Mỹ, Nam Phi, Thái Lan, Philippin, Trung Quốc, Braxin, Nhật Bản, Singapore, Srilanca, Nepal, Việt Nam, Triều Tiên, Belarus,… và cho thấy những kết quả khả quan. Trong chăn nuôi, EM có tác dụng: Làm tăng sức khoẻ vật nuôi, tăng sức đề kháng và khả năng chống chịu đối với các điều kiện ngoại cảnh. Tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thụ các loại thức ăn. Kích thích khả năng sinh sản. Tăng sản lượng và chất lượng trong chăn nuôi. 18
Tiêu diệt các vi sinh vật có hại, hạn chế sự ô nhiễm trong chuồng trại chăn nuôi. Trong bảo vệ môi trường: Do có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây thối (sinh ra các loại khí H2S, SO2, NH3,…) nên khi phun EM vào rác thải, cống rãnh, tolet, chuồng trại chăn nuôi,… sẽ khử mùi một cách nhanh chóng. Đồng thời số lượng ruồi, muỗi, ve, các loại côn trùng bay khác giảm hẳn số lượng. Xử lý phân gà bằng EM Bokashi C để khử mùi hôi, ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh, làm phân chóng hoai và trở thành phân bón hữu cơ có chất lượng. 1.4.2. Công nghệ ozon [7] Công nghệ ozon được xem là công nghệ mới trong lĩnh vực chăn nuôi. Công nghệ này mới chỉ được áp dụng ở các nước tiên tiến trên thế giới. Hiện nay ở Việt Nam ozon đã được ứng dụng trong chăn nuôi để xử lý: nguồn nước, thức ăn, chuồng trại và môi trường xung quanh. Trong chăn nuôi gà, thổi khí ozone trực tiếp vào chăn nuôi đồng thời kết hợp với hệ thống phun suơng trực tiếp (nếu có) sẽ có tác dụng: Làm mát môi trường, giảm nhiệt độ trong chuồng trại từ 20 – 30 oC, ngăn ngừa tình trạng nóng lạnh thất thường dễ phát sinh mầm bệnh. Khử mùi chuồng trại. Diệt khuẩn nhằm ngăn ngừa dịch bệnh lây lan trong không khí. Đặc biệt ruồi, muỗi hầu như bị tiêu diệt. Phòng chống lây lan dịch bệnh trên diện rộng. Đồng thời khử mùi các loại khí như NH3, H2S,… phát sinh từ phân của vật nuôi. Gây nên cay mắt và nghẹt thở cho người, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Ozone khử một số chất khí thành khí O2, CO2 và hơi nước. Những ưu điểm khi sử dụng ozone trong chăn nuôi là: Hiệu quả xử lý nhanh. 19
Dễ dàng kết hợp với các phương pháp xử lý khác. Thao tác xử lý đơn giản, chi phí vận hành thấp. Giá cả phù hợp với thu nhập người chăn nuôi. Sau xử lý chuyển hoá thành oxy không để lại dư lượng độc hại. Bảng 1.3. Khả năng khử một số hợp chất mang mùi của ozone Nồng độ mùi Hiệu suất xử lý Hợp chất mang mùi (ppm) của ozone (%) 0.03 54 Hydrogen sulfide (mùi trứng thối) 0.27 97 Methyl mercaptan (mùi bắp cải 0.01 72 hôi) 0.03 92 Methyl sulfide (mùi cống rãnh) 0.01 88 Methyl disulfide (mùi cống rãnh) 0.02 65 0.04 98 Ammonia (mùi khai) 0.33 91 Trimethilamine (mùi tanh cá) 0.02 80 Nguồn: Công ty TNHH Môi trường Phương Nam, 2010 1.3.3. Sử dụng chế phẩm Balasa – N01 làm đệm lót chuồng trong chăn nuôi gà [31] Thành phần của chế phẩm Balasa – N01 là các tế bào sống của các chủng vi khuẩn, nấm men, nấm sợi và các enzym thuỷ phân các chất hữu cơ. Lợi ích của việc sử dụng chế phẩm để xử lý đệm lót: Làm tiêu hết phân do đó mùi hôi thối, khí độc trong chuồng nuôi hầu như không còn, tạo môi trường sống tốt không ô nhiễm. Sẽ không phải thay chất độn trong suốt quá trình nuôi do đó giảm tối đa nhân công dọn chuồng và nguyên liệu làm chất độn. 20