Kiểm kê khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã thọ vinh, huyện kim động, tỉnh hưng yên (tóm tắt trích đoạn)

Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải và hệ số phát thải chất ô nhiễm do hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới và Việt Nam .... Chính vì vậy nghiên cứu này được thực hiệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

Đặng Thị Xuân Hoa

KIỂM KÊ KHÍ THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG

CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA CẦM TẠI XÃ THỌ VINH,

HUYỆN KIM ĐỘNG, TỈNH HƯNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

Đặng Thị Xuân Hoa

KIỂM KÊ KHÍ THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG

CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA CẦM TẠI XÃ THỌ VINH,

HUYỆN KIM ĐỘNG, TỈNH HƯNG YÊN

Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

Mã số : 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Anh Lê

Hà Nội - 2017

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thành viên lớp Cao học K21 của trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, động viên và chia sẽ khó khăn cùng tôi trong quá trình học tập tại trường

Trong quá trình thực hiện luận văn, chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để luận văn của tôi có thể hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Người thực hiện

Đặng Thị Xuân Hoa

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm 3

1.1.1 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải 3

1.1.2 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải và hệ số phát thải chất ô nhiễm do hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới và Việt Nam 4

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 38

1.2.1 Điều kiện tự nhiên xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 38

1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 40

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 Đối tượng nghiên cứu 45

2.2 Phạm vi nghiên cứu 45

2.3 Phương pháp nghiên cứu 45

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 45

2.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế 45

2.3.3 Phương pháp tham vấn ý kiến cộng đồng 46

2.3.4 Phương pháp thống kê và xử lý dữ liệu 46

2.3.5 Phương pháp kiểm kê khí thải 46

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49

ii

3.1 Khái quát tình hình chăn nuôi gia súc và gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim

Động, tỉnh Hưng Yên 49

3.1.1 Tình hình chăn nuôi gia súc tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 49

3.1.2 Tình hình chăn nuôi gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 50

3.1.3 Thực trạng phát thải và quản lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm của hộ gia đình xã Thọ Vinh 52

3.2 Kiểm kê lượng khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 53

3.2.1 Tính toán lượng NH3 từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 53

3.2.2 Tính toán lượng khí thải N2O từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 55

3.2.3 Tính toán lượng khí thải CH4 từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 56

3.2.4 So sánh, đánh giá tải lượng khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh 62

3.3 Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 66

3.3.1 Cải tiến thức ăn chăn nuôi 66

3.3.2 Xây dựng bể Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi 67

3.3.3 Biện pháp giám sát phát thải khí thải trong chăn nuôi 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 79

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Phát thải/hấp thụ khí nhà kính năm 2010 theo lĩnh vực [3] 33Hình 1.2 Bản đồ xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 39Hình 3.1 Biều đồ phát thải NH3 từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 54Hình 3.2 Biểu đồ phát thải N2O từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 56Hình 3.3 Biều đồ phát thải CH4 từ quản lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 57Hình 3.4 Biều đồ phát thải CH4 từ quản lý lên men đường ruột của gia súc xã Thọ Vinh năm 2015 61Hình 3.5 Lượng phát thải CH4 từ chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm

2015 61Hình 3.6 So sánh lượng phát thải NH3 từ chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 63Hình 3.7 Phát thải N2O từ chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 64Hình 3.8 Phát thải CH4 từ chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 65

iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hệ số phát thải nhu động ruột theo phương pháp Bậc 1 [16] 8

Bảng 1.2: Hệ số phát thải CH4 nhu động ruột bò sữa cho mỗi Quốc gia [16] 9

Bảng 1.3 Hệ số chuyển đổi CH4 (Ym) đối với trâu bò [11] 10

Bảng 1.4 Hệ số chuyển đổi CH4 (Ym) của gia súc [11] 11

Bảng 1.5 Hệ số phát thải CH4 từ quản lý chất thải của vật nuôi theo vùng khí hậu 13 Bảng 1.6 Khái niệm của một số phương pháp quản lý chất thải 17

Bảng 1.7 Hệ số năng lượng thực cần cho nuôi dưỡng của vật nuôi (để tính NEm) [1] 23

Bảng 1.8 Hệ số năng lượng thực cần cho hoạt động của vật nuôi ứng với tình trạng nuôi dưỡng [1] 25

Bảng 1.9 Hằng số sử dụng để tính toán NEg cho gia súc khác trừ (trâu, bò) [1] 26

Bảng 1.10 Hằng số để tính toán năng lượng thực cho mang thai trong công thức 23 [1] 29

Bảng 1.11 Năng lượng cô đặc trong một số loại thức ăn cho bò theo công thức 27 và 28 31

Bảng 1.12 Phân tích nguồn phát thải/hấp thụ KNK chính trong các lĩnh vực 32

Bảng 1.13 Hệ thống chỉ tiêu thống kê Quốc gia cho lĩnh vực chăn nuôi gia súc 34

Bảng 1.14 Số đầu gia súc năm 2010 của Việt Nam 35

Bảng 1.15 Phát thải khí nhà kính năm 2010 trong lĩnh vực chăn nuôi 35

Bảng 1.16 Tóm tắt các phương pháp và nguồn số liệu sử dụng 37

Bảng 1.17: Kết quả điều tra kinh tế - xã hội của xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên 44

Bảng 2.1 Hệ số phát thải CH4, N2O, NH3 từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm48 Bảng 3.1 Kết quả điều tra số hộ chăn nuôi gia súc tại xã Thọ Vinh năm 2015 49

v

Bảng 3.2 Kết quả điều tra số lượng gia súc của xã Thọ Quang năm 2015 50

Bảng 3.3 Kết quả điều tra số hộ chăn nuôi gia cầm tại xã Thọ Vinh năm 2015 51

Bảng 3.4 Kết quả điều tra số lượng gia cầm của xã Thọ Quang năm 2015 51

Bảng 3.5 Trung bình lượng phân thải của vật nuôi trong 1 hộ gia đình ngày 53

Bảng 3.6 Lượng khí thải NH3 phát sinh từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 54

Bảng 3.7 Lượng khí thải N2O phát sinh từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 55

Bảng 3.8 lượng khí thải CH4 phát sinh từ quản lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm xã Thọ Vinh năm 2015 57

Bảng 3.9 Thông tin đầu vào để tính hệ số phát thải CH4 từ quá trình lên men đường ruột của động vật nhai lại 58

Bảng 3.10 Tính hệ số phát thải CH4 do nhu động ruột của động vật nhai lại theo phương pháp bậc 2 59

Bảng 3.11 Lượng khí thải CH4 phát sinh từ quá trình lên men đường ruột của gia súc xã Thọ Vinh năm 2015 60

Bảng 3.12: Đặc tính và sản lượng KSH của một số nguyên liệu thường gặp [10] 69

Bảng 3.13: Sản lượng KSH tính cho hộ gia đình 69

Bảng 3.14: Lượng khí sinh ra tính cho hộ gia đình 70

vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Gg Gigagram; 1Gg = 106 kg

IPCC Ủy ban Liên chính phủ về Thay đổi khí hậu

KKKT Kiểm kê khí thải

TTCN Tiểu thủ công nghiệp

TTTH-TK Trung tâm tin học và thống kê

V-A-C Vườn – Ao – Chuồng

V-A-C-B Vườn – Ao - Chuồng - Biogas

1

MỞ ĐẦU

Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường do hoạt động nhân sinh nói chung, do quá trình phát thải trong sản xuất nông nghiệp nói riêng đang trở thành vấn đề lớn đối với các quốc gia đang phát triển

Việt Nam là nước được đánh giá là thuần nông, trong thời kỳ đổi mới ngành chăn nuôi có những bước phát triển nhanh chóng, mô hình trang trại chăn nuôi tập trung được nhân rộng trong toàn quốc Mỗi ngày đàn gia súc, gia cầm của Việt Nam thải ra khoảng 539.733,15 tấn chất thải rắn, khoảng 25-30 triệu khối chất thải lỏng, ước tính mỗi năm có trên 60 triệu tấn phân vật nuôi các loại [2] Do chỉ tập trung đầu tư để nâng cao năng suất và chất lượng vật nuôi, phần nhiều các trang trại, hộ gia đình 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 Chăn nuôi gia súc, gia cầm ở Việt Nam đã

và đang gây nên ô nhiễm môi trường không khí và nước nghiêm trọng do đào thải N,P, phát thải khí ammoniac, khí gây mùi và khí gây hiệu ứng nhà kính từ chất thải Các hợp chất ô nhiễm môi trường được tạo ra và phát thải trong chuỗi hệ thống

từ gia súc, gia cầm, phân, nước tiểu và hỗn hợp giữa phân, nước tiểu và nước rửa chuồng nuôi Quá trình tạo và phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường phụ thuộc vào thức ăn, đối tượng nuôi, hệ thống quản lý chất thải, điều kiện thời tiết khí hậu [7]

Tuy nhiên cho đến nay có rất ít những nghiên cứu có liên quan đến vấn đề ô nhiễm khí thải do chăn nuôi ở Việt Nam nói chung và do vậy tổng lượng khí thải phát thải vào môi trường cũng như những thiệt hại môi trường gây ra từ chăn nuôi gia súc, gia cầm là bao nhiêu vẫn là những câu hỏi chưa được trả lời Chính vì vậy nghiên cứu này được thực hiện nhằm ước tính lượng khí thải phát sinh từ việc chăn nuôi của các hộ nông dân xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên, qua đó góp phần nâng cao nhận thức về vấn đề ô nhiễm môi trường do chăn nuôi và nâng cao ý thức của người dân trong việc giảm thiểu nguồn ô nhiễm này

2

Xuất phát từ lý do thực tiễn đó, đề tài “Kiểm kê khí thải từ hoạt động chăn

nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên” được

lựa chọn để nghiên cứu, thực hiện luận văn tốt nghiệp

Mục tiêu nghiên cứu:

Kiểm kê thải lượng khí thải phát sinh (CH4, NH3, N2O) và so sánh thải lượng phát thải của từng chất ô nhiễm trong chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên trong năm 2015, góp phần nâng cao nhận thức người dân trong giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực, góp phần giảm lượng khí nhà kính

Nội dung nghiên cứu:

- Tổng quan phương pháp kiểm kê khí thải và hệ số phát thải các chất ô nhiễm từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới, trong khu vực và tại Việt Nam

- Khái quát tình hình chăn nuôi gia súc (lợn, trâu, bò thịt, bò sữa) và gia cầm (gà, vịt, ngan) tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

- Đánh giá thực trạng phát thải và quản lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

- Kiểm kê lượng khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ Vinh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

- Đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu tình trạng ô nhiễm từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại địa bàn nghiên cứu

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm

1.1.1 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải

Trong khoa học về kiểm kê phát thải (KKPT), hệ số phát thải là yếu tố then chốt quyết định sự chính xác của quá trình kiểm kê phát thải Việc KKPT của một

số ngành có thể được thực hiện theo 02 phương pháp:

- Phương pháp “Top-down” tính toán tổng lượng phát thải cho các nguồn thải

dựa trên những thông tin đầu vào của quá trình phát thải như tổng nhiên liệu đầu vào và hệ số phát thải, công nghệ sản xuất, thiết bị xử lý khí thải Phương pháp này

có ưu điểm là thu thập và tính toán dữ liệu khá dễ dàng do đó đòi hỏi nguồn lực tối thiểu, nhưng tính toán phát thải thường có độ chắc chắn không cao và thiếu chính xác, khi ước tính phát thải Nếu áp dụng “Top-down” để KKPT đối với một số ngành cụ thể sẽ gặp khó khăn chẳng hạn như công tác đánh giá công nghệ kiểm soát khí thải của từng ngành, ngoài ra trong từng ngành sản xuất, công nghệ kiểm soát khí thải được sử dụng của mỗi cơ sở sản xuất lại khác nhau

- Phương pháp “Bottom-up” là phương pháp tính toán tổng lượng phát thải từ

các thông tin đầu ra của quá trình phát thải như tổng hợp lượng phát thải của từng

cơ sở sản xuất cụ thể với các hệ thống xử lý khí thải khác nhau…Nhìn chung, đây là phương pháp tốn kém, khó khăn và phức tạp và đòi hỏi nhiều nguồn lực để thu thập thông tin chi tiết hơn phương pháp “Top-down”, nhưng đạt được độ chính xác cao hơn

Trong cả 02 phương pháp nói trên, quá trình kiểm kê dựa vào nguyên tắc là dựa vào hệ số phát thải để tính toán tải lượng phát thải chất ô nhiễm Việc xác định

hệ số phát thải là nhiệm vụ trọng tâm của công tác KKPT Mối quan hệ giữa tải lượng phát thải chất ô nhiễm và hệ số phát thải được thể hiện qua công thức sau:

E i = EF.A.(1-ER/100) (1)

4

Trong đó:

Ei là thải lượng ô nhiễm của thông số i được thải ra từ nguồn thải (kg năm);

A là hoạt động gây ra phát thải;

EF là hệ số phát thải của thông số i;

ER hệ số giảm thiểu phát thải đối với thông số i (%), trường hợp không có biện pháp giảm thiểu thì ER = 0

1.1.2 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải và hệ số phát thải chất ô nhiễm do hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới và Việt Nam

1.1.2.1 Tổng quan về phương pháp kiểm kê khí thải và hệ số phát thải chất ô nhiễm do hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới

Trong nông nghiệp khí nhà kính phát thải chủ yếu bao gồm các loại CO2,

N2O, CH4, nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu từ quá trình sản xuất lúa nước, chăn nuôi Theo tổ chức liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) thì methane là chất khí có tác dụng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 20 lần so với CO2 và N2O có tác dụng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 296 lần so với CO2 Gia súc là nguồn chủ yếu sinh ra khí CH4 ở nhiều quốc gia vì gia súc có số lượng lớn và tỷ lệ thải khí CH4 rất cao do chúng có hệ thống tiêu hóa mang đặc điểm của động vật nhai lại CH4 được phát thải từ động vật do nhu động ruột nhờ quá trình phân hủy thức ăn của các vi sinh vật trong đường ruột Lượng CH4 phát thải phụ thuộc vào hình thức tiêu hóa, tuổi, trọng lượng của vật nuôi và số lượng chất lượng của thức ăn Các loài nhai lại như trâu, bò… là nguồn phát thải CH4 chính so với các loài gia súc không nhai lại như lợn, ngựa… Hệ thống tiêu hóa ảnh hưởng đáng kể tới tỷ lệ phát thải CH4 Những loài nhai lại có dạ cỏ là nơi vi sinh vật tiêu thụ cenlulo tạo ra khí CH4 gồm

có trâu, bò và dê Các loài không nhai lại như ngựa, la và các loài có dạ dày đơn như lợn phát thải CH4 ít vì hệ tiêu hóa của chúng không có dạ cỏ Nhìn chung lượng thức ăn ăn vào càng nhiều thì lượng CH4 phát thải ra càng lớn Mặc dù ở khía cạnh nào đó thì lượng CH4 thải ra có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần thức ăn Lượng thức ăn ăn vào còn phụ thuộc vào kích thước của vật nuôi, tỷ lệ tăng trưởng và sản phẩm của vật nuôi (ví dụ như vật nuôi cho sữa, cho lông hoặc mang thai) [1]

5

CH4 còn được sinh ra do sự phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí Trong các nguồn CH4 do con người tạo ra thì ngành nông nghiệp phát thải là lớn nhất CH4 từ quá trình lên men trong ống tiêu hóa động vật chiếm khoảng 20%, từ phân gia súc chiếm khoảng 7% tổng CH4 thải ra [1]

Chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc phát thải N2O trong quá trình phân hủy sau khi bón ruộng hoặc cất trữ, xử lý Phát thải trực tiếp thông qua hai quá trình nitorat hóa và phản nitorat hóa Phát thải N2O gián tiếp xảy ra do sự phân hủy chất thải tạo thành các hợp chất nitơ không bền vững như Amôniac (NH3) và NO2 [1]

Trên Thế giới, phần lớn hệ thống kiểm kê mới được xây dựng chung cho toàn quốc gia, rất ít hệ thống kiểm kê được xây dựng riêng cho từng lĩnh vực hoặc tiểu lĩnh vực cụ thể Kiểm kê khí thải (KKKT) trong chăn nuôi gồm kiểm kê CH4 từ quá trình lên men tiêu hóa của gia súc và kiểm kê CH4, N2O, NH3 từ quá trình quản

lý chất thải của vật nuôi để tìm ra phương pháp ước tính làm giảm phát thải các khí thải gây ảnh hưởng đến môi trường [3]

1.1.2.1.1 Phương pháp kiểm kê CH 4 từ nhu động ruột gia súc

CH4 phát thải từ động vật do nhu động ruột nhờ quá trình phân hủy thức ăn của các vi sinh vật trong đường ruột Lượng CH4 phát thải phụ thuộc vào hình thức tiêu hóa, tuổi, trọng lượng của vật nuôi và số lượng, chất lượng của thức ăn Các loài nhai lại như trâu, bò… là nguồn phát thải CH4 chính so với các loài gia súc không nhai lại như lợn, ngựa… Hệ thống tiêu hóa ảnh hưởng đáng kể tới tỷ lệ phát thải CH4 Những loài nhai lại có dạ cỏ là nơi vi sinh vật tiêu thụ cellulose tạo ra khí

CH4 gồm có bò, trâu & dê Các loài không nhai lại như ngựa, la và các loài có dạ dày đơn như lợn phát thải CH4 ít vì hệ tiêu hóa của chúng không có dạ cỏ Nhìn chung lượng thức ăn ăn vào càng nhiều thì lượng CH4 phát thải ra càng lớn Mặc dù

ở khía cạnh nào đó thì lượng CH4 thải ra có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần thức

ăn Lượng thức ăn ăn vào còn phụ thuộc vào kích thước của vật nuôi, tỷ lệ tăng trưởng và sản phẩm của vật nuôi (ví dụ như vật nuôi cho sữa, cho lông, hoặc mang thai) Để tăng thêm độ tin cậy cho số liệu kiểm kê CH4 phát thải nên tính theo các nhóm vật nuôi Khi kiểm kê khí nhà kính trong chăn nuôi chỉ cần tính CH4 phát thải

6

đối với các loài vật nuôi, không cần tính lượng CH4 phát thải từ các động vật nhai lại hoang dã [11]

A Ba phương pháp tính toán CH 4

Bậc 1: là phương pháp đơn giản mà cách tính dựa vào hệ số phát thải mặc

định lấy từ các nguồn tài liệu Bậc 1 thích hợp đối với hầu hết vật nuôi ở những nước mà nhu động ruột gia súc không phải là nguồn phát thải chính hoặc thiếu tài liệu chi tiết về đặc tính nổi bật của vật nuôi Khi đó nguồn phát thải từ nhu động ruột gia súc được xác định bằng cách ngoại suy từ những loại vật nuôi chính theo phương pháp Bậc 1

Các bước tính toán Bậc 1 như sau:

- Bước 1: tính số lượng vật nuôi (số lượng vật nuôi được xác định từ các

nguồn tin cậy)

- Bước 2: tìm hệ số phát thải Bước này xác định hệ số mặc định phù hợp với điều kiện nước mình

- Bước 3: Tính lượng CH4 phát thải của các nhóm vật nuôi bằng cách nhân hệ

số phát thải với số lượng vật nuôi (công thức 2) Tính lượng phát thải trong chăn nuôi bằng tổng phát thải của các nhóm vật nuôi (công thức 3)

Lượng metan phát thải do nhu động ruột của một nhóm vật nuôi:

EEmissions= EF(T) N(T)/ 106 (2) Trong đó:

+ EEmission: phát thải CH4 từ nhu động ruột của một nhóm vật nuôi, đơn

vị Gg CH4/năm

+ EF(T): hệ số phát thải mặc định của nhóm vật nuôi, kg/vật nuôi năm ™ + N(T): số lượng vật nuôi thuộc nhóm đó

+ 106: Hệ số chuyển đổi đơn vị Gg sang Kg

Tổng lượng metan phát thải do nhu động ruột của vật nuôi:

Total CH4Enteric = ∑ Ei (3) Trong đó:

+ Total CH4 Enteric : tổng CH4 phát thải từ nhu động ruột của vật nuôi, Gg

CH4/năm

+ Ei: lượng Metan phát thải của nhóm vật nuôi thứ i

7

Bậc 2: Phương pháp này phức tạp hơn, đòi hỏi số liệu chi tiết về tổng năng

lượng thức ăn ăn vào và hệ số chuyển đổi cho từng nhóm vật nuôi Bậc 2 được sử dụng khi nhu động ruột gia súc là nguồn phát thải chính, chiếm tỷ lệ lớn trong các nguồn phát thải của quốc gia Bậc 2 được sử dụng đối với vật nuôi có số lượng gồm nhiều nhóm nhỏ, sự sai khác rõ Phương pháp này cần phải tính các hệ số phát thải, khác với việc sử dụng giá trị mặc định sẵn có Cân nhắc chính khi sử dụng Bậc 2 là việc thu thập các số liệu chi tiết để tính toán hệ số phát thải

- Bước 1 - tính số lượng vật nuôi (Số lượng vật nuôi được xác định từ các nguồn đáng tin cậy)

- Bước 2 - tìm hệ số phát thải: hệ số phát thải cho mỗi nhóm vật nuôi được tính toán dựa vào số liệu chi tiết đã thu được trong bước 1 Hệ số phát thải cho mỗi nhóm vật nuôi phụ thuộc tổng năng lượng cung cấp từ thức ăn ăn vào và hệ số chuyển hóa CH4 của loài vật nuôi đó

- Bước 3 - tổng lượng CH4 phát thải được xác định bằng cách nhân hệ số phát thải với số lượng vật nuôi trong nhóm (công thức 2) và tính tổng phát thải của tất cả các nhóm vật nuôi (công thức 3) [12]

Cải tiến phương pháp Bậc 2 để KKPT khí CH4 từ hệ thống tiêu hóa của vật nuôi luôn được khuyến khích nhằm tăng thêm độ tin cậy cũng như xác định nguyên nhân của sự biến động phát thải CH4 Hiện tại quy trình tính toán Bậc 2 trước hết phải ước tính được tổng năng lượng thức ăn ăn vào hàng ngày và hàng năm của mỗi vật nuôi, sau đó được nhân với hệ số chuyển đổi CH4 cho mỗi đơn vị thức ăn (Ym) Vẫn còn nhiều thiếu sót cần phải được cải tiến trong việc tính toán lượng thức ăn ăn vào và hệ số chuyển đổi CH4 Những nhân tố ảnh hưởng đến lượng thức ăn tiêu thụ cần phải được xem xét đến bao gồm:

- Giống và kiểu di truyền làm thay đổi năng lượng cần thiết trong nuôi dưỡng

- Sức ép của điều kiện môi trường (nóng, lạnh) ảnh hưởng đến lượng thức ăn

ăn vào và nhu cầu cần thiết khi nuôi dưỡng

- Sút kém khả năng tiêu hóa với mức tiêu thụ tăng lên, hoặc thành phần thức

ăn hạn chế lượng thức ăn ăn vào

8

Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số chuyển đổi Ym cần tính đến trong phương pháp Bậc 2 bao gồm:

- Ảnh hưởng của khả năng tiêu hóa (DE%)

- Trọng lượng thức ăn khô ăn vào bởi chúng liên quan đến trọng lượng vật nuôi

- Thành phần hóa học của thức ăn

- Những hợp chất kháng vi sinh vật trong nguyên liệu làm thức ăn

- Số lượng vi sinh vật trong hệ thống tiêu hóa của vật nuôi

Bậc 3: Một số quốc gia có lượng phát thải CH4 từ nhu động ruột gia súc rất quan trọng có thể sử dụng phương pháp này Ở Việt Nam không nên sử dụng Bậc 3 để tính lượng phát thải CH4 [1]

B Hệ số phát thải CH 4

a Hệ số phát thải mặc định dùng cho Bậc 1

Hệ số phát thải mặc định cho nhu động ruột đã được xác định từ các kết quả nghiên cứu trước đó và đã được phân loại theo vùng để dễ sử dụng Bảng 1.1 và 1.2 trình bày hệ số phát thải của mỗi loài vật nuôi Các giá trị của hệ số phát thải khác nhau tùy vào điều kiện của từng vùng và nhóm vật nuôi [16]

Bảng 1.1: Hệ số phát thải nhu động ruột theo phương pháp Bậc 1 [16]

(kg CH 4 /đầu gia súc/năm)

Vùng Bò thịt Trâu Dê Cừu Lợn Ngựa Lừa và la Lạc đà

9

Vùng C gồm các nước: Bắc Hàn, Mongolia;

Vùng D gồm các nước: Nam Hàn, Đài Loan

Đối với bò sữa, có một mối tương quan giữa lượng sữa sản xuất (kg con năm) và hệ số phát thải CH4 cho từng Quốc Gia Mối tương quan này được thể hiện qua công thức sau [16]:

EF = - 1,485 x 10-6 x mp2 + 2,314 x 10-2 x mp + 29,53 (4) Trong đó EF (kg CH4 con năm) là hệ số phát thải CH4 của bò sữa và mp (kg con năm) là lượng sữa được sản xuất trung bình cho mỗi con bò, giá trị mp được sử dụng của Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hợp Quốc FAO

Bảng sau trình bày lượng sữa được sản xuất trung bình của 1 con bò (kg con năm) và hệ số phát thải CH4 nhu động ruột bò sữa cho mỗi Quốc gia (kg

CH4 con năm) [16]:

Bảng 1.2: Hệ số phát thải CH 4 nhu động ruột bò sữa cho mỗi Quốc gia [16]

A Afghanistan, Bangladesh, Bhutan,

Nepal, Pakistan và Sri Lanka;

Ghi chú: Hệ số EF ở vùng A là được thu thập từ hệ số EF của Ấn Độ, giá trị

EF của các nước khác được tính từ công thức trên

10

b Tính toán hệ số phát thải CH 4 dùng cho Bậc 2

Ở một mức độ nhất định, năng lượng cung cấp bởi thức ăn ăn vào được chuyển đổi thành lượng CH4 phát thải phụ thuộc vào hệ số tương tác giữa yếu tố thức ăn và vật nuôi Nếu hệ số chuyển đổi chưa được nghiên cứu thì có thể sử dụng những giá trị mặc định liệt kê trong bảng 1.3 và 1.4 Hệ số chuyển đổi CH4 bằng 0 khi vật nuôi còn non chỉ uống sữa Hệ số chuyển đổi CH4 rất quan trọng trong việc tính toán phát thải nên cần nghiên cứu bổ sung cho từng nhóm vật nuôi và loại thức

ăn khác nhau Ở vùng nhiệt đới, một số giá trị của hệ số chuyển đổi CH4 đối với súc vật ăn cỏ, chăn thả ngoài trời (trâu, bò) trình bày trong bảng 1.3 Hiện nay lượng phát thải CH4 từ hệ thống tiêu hóa gia súc (cấp quốc gia, vùng hay toàn cầu) đều dựa vào hệ số chuyển đổi CH4 tính theo điều kiện nuôi dưỡng và đặc điểm của vật nuôi Phương pháp tính hệ số chuyển đổi đã loại bỏ phần năng lượng mất đi do hô hấp của vật nuôi nhốt (Một nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh dấu nguyên tử SF6 cho phép tính 30 hệ số chuyển đổi CH4 phát thải cho cả vật nuôi nhốt và chăn thả tự do nhằm hoàn thiện phương pháp tính toán phát thải CH4 ứng dụng cho các quốc gia trên toàn cầu) [11]

Bảng 1.3 Hệ số chuyển đổi CH 4 (Y m ) đối với trâu bò [11]

Bò nuôi nhốt vỗ béo (khi mà thức ăn tinh chứa 90% thức ăn cô đặc) (3,0 ± 1,0)%

Các loại trâu bò khác được nuôi bằng phụ phẩm của trồng trọt (6,5 ± 1,0)% Các loại trâu bò khác được nuôi chủ yếu bởi chăn thả (6,5 ± 1,0)%

Ghi chú: b: giá trị sai khác ± so với giá trị Y m hiện tại

Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm dinh dưỡng của vật nuôi đến hệ số chuyển đổi để hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động của các vi sinh vật Metan hóa thức ăn trong hệ thống tiêu hóa từ đó đề xuất chiến lược giảm thiểu phát

Ghi chú: b: giá trị sai khác ± so với giá trị Y m hiện tại

Bảng 1.4 trình bày một số hệ số chuyển đổi CH4 của gia súc non và trưởng thành Các hệ số này có thể áp dụng đối với các nhóm vật nuôi có đặc điểm tương

tự chưa xác định hệ số chuyển đổi

Hệ số chuyển đổi cho mỗi loại vật nuôi có thể được mở rộng theo công thức 5: Công thức tính hệ số chuyển đổi phát thải CH4 từ một loại vật nuôi:

(5) Trong đó :

+ EF : hệ số phát thải, kg CH4/gia súc/năm

+ GE: tổng lượng thức ăn ăn vào, MJ/gia súc/ngày

+ Ym: hệ số chuyển đổi phát thải CH4 ngày

+ Hệ số 55,65 (MJ/kg CH4) là năng lượng của CH4

Công thức tính hệ số phát thải này giả định rằng các hệ số phát thải tính cho một loại vật nuôi trong một năm (365 ngày) Trong trường hợp cụ thể hệ số phát thải có thể tính theo từng thời kỳ nhất định, khi đó thì 365 sẽ được thay thế bằng số ngày trong giai đoạn đó [14]

1.1.2.1.2 Kiểm kê CH 4 từ quản lý chất thải của vật nuôi

A Phương pháp tính toán

CH4 phát thải trong quá trình cất giữ và xử lý chất thải gia súc trong điều kiện kỵ khí Khi chất thải được cất trữ và xử lý dưới dạng lỏng (đựng trong lagoon,

12

bể chứa hoặc hầm hố) phân hủy trong điều kiện yếm khí sẽ phát sinh ra một lượng đáng kể khí CH4 Nhiệt độ và thời gian cất giữ ảnh hưởng rất lớn tới lượng CH4phát thải

Tính lượng CH4 phát thải từ chất thải một loại vật nuôi:

+ T: loài của vật nuôi

+ 106: hệ số chuyển đổi từ đơn vị Gg sang Kg

B Hệ số phát thải CH 4 từ quản lý chất thải của vật nuôi

Cách tốt nhất để xác định các hệ số phát thải là thực hiện một số đo đạc thực nghiệm những giá trị phát thải ở các vùng điển hình Những kết quả thu được từ đo đạc có thể sử dụng để tính hệ số phát thải theo phương pháp Bậc 2

a Hệ số phát thải mặc định dùng cho Bậc 1

Khi sử dụng phương pháp Bậc 1, giá trị mặc định các hệ số phát thải CH4 của từng loại vật nuôi theo nhiệt độ trung bình trình bày trong bảng 1.5 Đối với những trường hợp không theo dõi nhiệt độ thì có thể sử dụng giá trị nhiệt độ trung bình cả nước tuy nhiên độ chính xác không cao do phát thải CH4 từ chất thải vật nuôi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ (đặc biệt là dạng chất thải lỏng hay hồ sệt) Bảng 1.5 là hệ số phát thải mặc định tính cho các nước ở châu Á, với đặc điểm khoảng 40% phân lợn được phân hủy dưới dạng chất lỏng, phân trâu cất trữ dưới dạng khô trên đồng cỏ hoặc đất trồng trọt [16]

Bò thịt

Trâu Dê Cừu Lợn Ngựa Lừa

14

b Tính hệ số phát thải cho phương pháp Bậc 2

Phương pháp Bậc 2 được sử dụng khi chất thải súc vật là nguồn phát thải

CH4 chính, trong trường hợp các số liệu mặc định của IPCC không phù hợp với đặc điểm vật nuôi và cách xử lý chất thải Phương pháp Bậc 2 phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng CH4 phát thải:

• Đặc điểm chất thải:

Bao gồm lượng chất thải đặc (WS) trong phân của gia súc và lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi Lượng WS trong phân có thể ước tính dựa vào số lượng, loại thức ăn và khả năng tiêu hóa thức ăn Những hàm số biến thiên này đã được dùng cho phương pháp Bậc 2 khi tính toán hệ số phát thải CH4 do nhu động ruột của vật nuôi Lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi cũng có thể được đo trong phòng thí nghiệm Lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi thay đổi tùy thuộc mỗi loài vật nuôi và chế độ nuôi dưỡng Theo

lý thuyết thì lượng CH4 lớn nhất có thể phát thải phụ thuộc vào lượng chất thải đặc (WS) của gia súc Những vật liệu độn chuồng (rơm rạ, mùn cưa…) không được tính vào lượng chất thải đặc WS của vật nuôi vì cách sử dụng chúng rất khác nhau ở các nước [13]

• Đặc điểm hệ thống quản lý chất thải của vật nuôi:

Bao gồm các hệ thống quản lý phân và hệ số chuyển đổi CH4 (MCF) của phân gia súc trên từng hệ thống quản lý chất thải Hệ số này phản ánh khả năng phát thải CH4 cao nhất mà chất thải vật nuôi có thể phát sinh (B0) Khi tính toán lượng

CH4 phát thải cần tính đến kỹ thuật ủ phân của từng vùng Bảng 1.6 miêu tả các hệ thống xử lý chất thải vật nuôi Giá trị của hệ số chuyển đổi CH4 theo mỗi phương pháp xử lý chất thải ở các điều kiện nhiệt độ có thể thay đổi từ 0 – 100% Cả hai yếu tố nhiệt độ và thời gian ủ phân đóng vai trò quan trọng chi phối hệ số chuyển đổi MCF Phân được xử lý dưới dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài sẽ phát thải nhiều CH4, MCF có thể đạt tới 65-80% Trong khi đó phân xử

lý khô trong điều kiện nhiệt độ thấp hầu như không phát thải CH4, MCF chỉ khoảng 1% [1]

15

Tính toán hệ số phát thải theo Bậc 2 đòi hỏi phải xác định hệ số chuyển đổi

CH4 (MCF) trung bình theo các phương pháp quản lý chất thải của từng vùng khí hậu Giá trị MCF trung bình sau đó được nhân với tỷ lệ bài tiết chất thải đặc (WS)

và khả năng phát thải metan cao nhất (B0) của mỗi loại vật nuôi [19]

Công thức tính hệ số phát thải CH4 từ quản lý chất thải gia súc:

∑ (7) Trong đó :

+ EF(T): Hệ số phát thải metan cho vật nuôi nhốt T, Kg CH4/đầu gia súc năm

+ WST: Chất thải đặc không ổn định của vật nuôi T thải ra trong một ngày,

kg chất thải rắn đầu vật nuôi/ ngày

+ 365: Cơ sở tính toán lượng phát thải một năm từ số liệu của một ngày + Bo(T): Khả năng phát thải CH4 lớn nhất từ chất thải của vật nuôi T thải ra,

m3 CH4/ kg chất thải đặc thải ra

+ 0.67: hệ số chuyển đổi từ thể tích CH4 (m3) sang kg

+ MCF(S,K): Hệ số chuyển đổi metan chất thải của vật nuôi tính cho phương pháp S trong điều kiện nhiệt độ K, %

+ MS(T,S,K): Tỷ lệ chất thải của vật nuôi T được xử lý theo cách S trong điều kiện nhiệt độ k, không thứ nguyên

Nếu các số liệu chi tiết để tính hệ số phát thải CH4 theo Bậc 2 không thể thu được thì những số liệu như số lượng vật nuôi, lượng chất thải đặc, và các số liệu khác vẫn có thể dùng để nâng cao độ chính xác khi tính toán phát thải với việc sử dụng các hệ số phát thải mặc định

Kết quả đo đạc thực nghiệm có thể sử dụng để cải thiện hệ số chuyển đổi

CH4 (MCF) Tương tự, việc đo đạc thực nghiệm khả năng phát sinh CH4 lớn nhất (B0) của chất thải ở vùng nhiệt đới theo những chế độ nuôi dưỡng khác nhau là rất cần thiết để điều chỉnh hệ số mặc định [11]

16

 Tính toán tỷ lệ chất thải đặc thải ra (WS):

Chất thải đặc (WS) là những vật liệu trong phân vật nuôi bao gồm cả phần có thể phân hủy sinh học và phần không thể phân hủy sinh học Chất thải đặc của mỗi loài vật nuôi chi phối khả năng phát sinh metan lớn nhất (B0)

Công thức tính chất thải đặc thải ra:

( ] (8)

Trong đó:

WS: Chất thải đặc không ổn định của vật nuôi thải ra trong một ngày, kg chất thải đặc khô đầu vật nuôi/ngày

GE: Tổng năng lượng ăn vào, MJ ngày

DE%: Tỷ lệ thức ăn có khả năng tiêu hóa được

(EU.GE): Năng lượng của nước tiểu, thường bằng 0,04 GE bị mất qua thải nước tiểu của động vật nhai lại; giảm xuống còn 0,02 đối với động vật nhai lại được nuôi chủ yếu bằng thức ăn hạt

ASH: phần tro có trong phân được tính như một phần của thức ăn khô (cụ thể là 0,08 đối với bò)

18,45: Hệ số chuyển đổi, tổng năng lượng chứa trong một kg thức ăn khô (MJ/kg)

Số liệu về chất thải đặc trung bình có thể tính được dựa vào lượng thức ăn ăn vào Chất thải đặc trong phân vật nuôi tương đương với phần thức ăn không tiêu hóa được và thải ra dưới dạng rắn kết hợp với nước tiểu

 Khả năng phát thải metan lớn nhất (B0):

Khả năng phát thải metan lớn nhất từ chất thải (B0) khác nhau ở mỗi loài vật nuôi và chế độ nuôi dưỡng Phương pháp tốt nhất để xác định giá trị này là đo đạc thực nghiệm với phương pháp chuẩn cả lấy mẫu và phân tích Trong trường hợp chưa có giá trị B0 thì sử dụng giá trị mặc định [1]

 Hệ số chuyển đổi metan MCFs:

Giá trị mặc định của hệ số chuyển đổi metan MCFs theo các hệ thống quản

lý chất thải vật nuôi và nhiệt độ trung bình năm MCFs xác định theo từng phương

17

pháp quản lý phân và nhiệt độ khi phát thải metan đạt giá trị lớn nhất Những số liệu mặc định này có thể không tương ứng với các phương pháp quản lý phân của mỗi nước, vì vậy hệ số chuyển đổi nên lựa chọn phù hợp với phương pháp quản lý hoặc được đo đạc thực nghiệm cụ thể [11] Chú ý các số liệu sau:

- Thời gian lưu giữ theo phương pháp quản lý

- Thời gian áp dụng phương pháp đo đạc

- Đặc điểm loại vật nuôi và cách nuôi dưỡng

- Đặc điểm của chất thải (chất thải đặc hay lỏng)

- Lượng phân còn đọng lại ở các nơi lưu giữ

- Phân bổ thời gian và nhiệt độ lưu giữ trong nhà và ngoài trời

- Biến đổi nhiệt độ hàng ngày và trong mùa

C Các phương pháp quản lý chất thải

Để lựa chọn số liệu thu thập tính phát thải theo phương pháp Bậc 2, từng phần chất thải của từng loại vật nuôi quản lý theo các phương pháp khác nhau phải được quan tâm Bảng 1.6 tổng kết những phương pháp quản lý chất thải chính [14]

Bảng 1.6 Khái niệm của một số phương pháp quản lý chất thải

Xử lý khô trên đồng

cỏ, đồng ruộng

Phân thải vật nuôi trên đồng cỏ, đồng ruộng, đồi núi được

để nguyên tại chỗ, không xử lý Rải ra hàng ngày Hàng ngày phân được chuyển từ chuồng nuôi để bón luôn

cho đồng cỏ hoặc cây trồng trong vòng 14 giờ sau thải Lưu giữ ở dạng rắn Lưu giữ phân trong vài tháng trong hố hoặc thành đống ở

nơi thoáng khí Phân có thể đánh thành đống, có lót chuồng và bị mất nước do bay hơi

Quản lý dạng lỏng Phân được lưu giữ nguyên hoặc thêm một ít nước trong bể

chứa hoặc hố đào dưới đất bên ngoài nơi nuôi giữ gia súc dưới một năm

Hầm, hố kỵ khí

không che phủ

Đây là một hệ thống lưu giữ chất thải được thiết kế và vận hành nhằm kết hợp cả việc ổn định chất thải và lưu giữ

18

chất thải Vận chuyển chất thải từ chuồng nuôi đến hầm,

hố ủ kỵ khí được thiết kế tùy thuộc vào thời gian lưu giữ (có thể trên một năm, tùy thuộc vào khí hậu, tỷ lệ chất thải đặc) Nước từ hầm, hố ủ có thể được sử dụng tưới cho cây trồng

Lưu giữ trong hầm, hố

dưới đất nơi nuôi giữ

gia súc

Lưu giữ chất thải cùng rác rải chuồng vật nuôi (có hoặc không bổ sung thêm nước) dưới các thanh gỗ dát sàn nuôi giữ gia súc, dưới một năm

Phân hủy yếm khí Chất thải vật nuôi có hoặc không có rác được thu giữ và

xử lý yếm khí trong các thùng có nắp hoặc hầm, hố có che phủ Quá trình phân hủy chất thải nhờ vi sinh vật tạo ra

đống không thay đổi

Ủ phân compost ở trong một thùng kín với việc thông gió bắt buộc nhưng không có sự đảo trộn

có chất lót chuồng

Có thể được thiết kế phân để trong thùng gần nơi nuôi nhốt gia cầm

Xử lý thoáng khí Xử lý phân dưới dạng chất lỏng bằng phương pháp oxy

hóa sinh học với việc thông khí tự nhiên hay bắt buộc