Luận văn thạc sĩ kiểm kê phát thải của một số chất gây ô nhiễm môi trường không khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại xã đa tốn, gia lâm, hà nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMĐỖ THỊ MAI KIỂM KÊ PHÁT THẢI CỦA MỘT SỐ CHẤT GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TẠI XÃ ĐA TỐN, GIA LÂM, HÀ NỘI Ngườ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐỖ THỊ MAI

KIỂM KÊ PHÁT THẢI CỦA MỘT SỐ CHẤT GÂY

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TẠI XÃ ĐA TỐN, GIA LÂM, HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Châu Thùy

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan

và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Đỗ Thị Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo,

sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Châu Thùy (người hướng dẫn khoa học) và hội đồng tiểu ban 1 khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian

và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Luận văn này được hoàn thành nhờ sự đồng thuận cho phép tham gia trực tiếp một phần đề tài nghiên cứu cấp Học viện trọng điểm mã số T2016-04-05TĐ “Nghiên cứu xây dựng hệ số phát thải của các hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ (polycyclic aromatic hydrocacbon, PAH s ) và dẫn xuất của nó (NPAH s ) từ khí thải đốt rơm rạ sau thu hoạch tại Việt Nam” Chủ nhiệm đề tài là TS Phạm Châu Thùy.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Lãnh đạo phòng Kinh tế, phòng Tài nguyên và môi trường huyện Gia Lâm, Lãnh đạo UBND xã Đa Tốn đã tận tình giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Đỗ Thị Mai

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ix

THESIS ABTRACT xi

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 2

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIẾN 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1. THỰC TRẠNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4

2.1.1 Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ trên thế giới 4

2.1.2 Thực trạng phế thải rơm rạ tại Việt Nam 9

2.2 THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CỦA RƠM RẠ 10

2.2.1 Thành phần của rơm rạ 10

2.2.2 Ứng dụng của rơm rạ 11

2.3 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM RẠ SAU THU HOẠCH HIỆN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 14

2.3.1 Các biện pháp xử lý rơm rạ trên thế giới 14

2.3.2 Các biện pháp xử lý rơm rạ tại Việt Nam 16

2.4 VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG 19

2.5. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KIỂM KÊ PHÁT THẢI DO

HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN THẾ

GIỚI VÀ VIỆT NAM 21

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 21

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 25

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 31

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 31

3.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 31

3.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 31

3.4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 31

3.4.2 Tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại địa bàn nghiên cứu31 3.4.3. Xác định hệ số phát thải, tải lượng phát thải của một số chát gây ô nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ tại đồng ruộng 31 3.4.4. Kiểm kê lượng khí phát thải do đốt rơm rạ trên đồng ruộng và ảnh hưởng của khí thải tới chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu 31

3.4.5. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu lượng khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm trên đồng ruộng 32

3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.5.1 Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu, tài liệu 32

3.5.2 Phương pháp khảo sát thực địa 32

3.5.3 Phương pháp điều tra phỏng vấn 32

3.5.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 33

3.5.5. Xác định hệ số phát thải của các chất ô nhiễm trong khí thải rơm rạ 36 3.5.6 Phương pháp kiểm kê phát thải 38

3.5.7. Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi trường không khí 40

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 41

4.1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 41

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 41

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 43

4.1.3 Khái quát tình hình sản xuất lúa trên địa bàn xã Đa Tốn 49

4.2 TÌNH HÌNH CÁC LOẠI HÌNH XỬ LÝ RƠM RẠ TẠI XÃ ĐA TỐN 51

4.2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến hiện nay 51

4.2.2. Khuynh hướng sử dụng rơm rạ của người dân trên địa bàn xã Đa Tốn 53 4.2.3. Sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng của xã Đa Tốn năm 2016 55

4.3. TÍNH TOÁN HỆ SỐ PHÁT THẢI, TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI CỦA MỘT SỐ CHẤT KHÍ TỪ QUÁ TRÌNH ĐỐT RƠM RẠ TẠI ĐỒNG RUỘNG 56

4.3.1. Kết quả quan trắc một số chất gây ô nhiễm không khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng 56

4.3.2. Xác định hệ số phát thải của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng 58

4.4. KIỂM KÊ LƯỢNG PHÁT THẢI DO ĐỐT RƠM RẠ TRÊN ĐỒNG RUỘNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ THẢI THỚI CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 62

4.4.1. Tính toán, kiểm kê lượng khí phát thải từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại xã Đa Tốn năm 2016 62

4.4.2. Ứng dụng mô hình Gauss tính toán sự lan truyền của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng 64

4.4.3. Đánh giá ảnh hưởng của việc đốt rơm rạ ngoài đồng đến chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu. 70

4.5. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LƯỢNG KHÍ THẢI PHÁT SINH TỪ HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ TRÊN ĐỒNG RUỘNG 72

4.5.1 Đốt 72

4.5.2 Tăng cường sử dụng rơm làm đế trồng nấm 72

4.5.3 Sử dụng rơm rạ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh 74

4.5.4 Dùng rơm để sản xuất gỗ ép 75

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

5.1 KẾT LUẬN 76

5.2 KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 81

Bộ Tài nguyên và môi trường

Ủy ban nhân dân Khoa học và công nghệ Hợp tác xã

Tiểu thủ công nghiệp

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1.Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (2007) 5Bảng 2.2.Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long10Bảng 2.3.Các thành phần chính của rơm rạ 11

Bảng 2.4.Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp 13

Bảng 2.5.Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất 14

Bảng 2.6.Lượng khí thải từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa bàn tỉnh

Thái Bình năm 2012 27

Bảng 2.7.Lượng khí thải phát sinh từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa

bàn tỉnh Ninh Bình từ năm 2010 đến năm 2015 (tấn) 29

Bảng 4.1.Một số chỉ tiêu tổng hợp về kinh tế xã Đa Tốn (2012- 2016) 44

Bảng 4.2.Số cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp xã Đa Tốn năm 2016 45

Bảng 4.3.Số hộ hoạt động dịch vụ, thương mại xã Đa Tốn năm 2016 46

Bảng 4.4.Dân số, hộ xã Đa Tốn có đến năm 2016 47

Bảng 4.5.Chuyển đổi cơ cấu lao động xã giai đoạn 2012 - 2016 48

Bảng 4.6.Tỷ lệ hộ dân sử dụng hình thức đốt rơm trên đồng ruộng sau thu hoạch

Bảng 4.9.Tóm tắt các thông số để tính toán hệ số phát thải 59

Bảng 4.10 Hệ số phát thải của bụi, khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng

ruộng 60

Bảng 4.11 So sánh hệ số phát thải của nghiên cứu hiện tại với một số nghiên cứu

khác 60 Bảng 4.12 Tải lượng phát thải của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài

đồng ruộng trên địa bàn xã Đa Tốn 61

Bảng 4.13 Lượng khí phát thải từ đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa bàn xã Đa

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Nhật Bản 5

Hình 2.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Trung Quốc 7

Hình 2.3 Nông dân đốt rơm trong ruộng tại Delhi, Ấn Độ 8

Hình 2.4. Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp (a) và đốt rơm rạ (b) ngoài trời Thái Lan năm 2007 22

Hình 2.5 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở Indonesia năm 2007 23

Hình 2.6. Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở Trung Quốc năm 2006 25

Hình 2.7. Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng khu vực Đồng bằng sông Hồng năm 2012 (Nguyễn Mậu Dũng, 2012) 25

Hình 4.1 Sơ đồ xã Đa Tốn 41

Hình 4.2 Diện tích, sản lượng lúa qua các năm của xã Đa Tốn 50

Hình 4.3. Mục đích sử dụng rơm rạ sau thu hoạch trên địa bàn xã Đa Tốn 52

Hình 4.4. Khuynh hướng sử dụng rơm rạ của người dân trong những năm tiếp theo 54

Hình 4.5. Mức phát thải chất khí gây ô nhiễm do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa bàn xã Đa Tốn năm 201663 Hình 4.6. Nồng độ các chất khí dọc theo hướng gió ở khoảng cách 100m, 200m, 500m, 1000m, 1200m tại các vị trí đốt mẫu BB1 thôn Đào Xuyên 68

Hình 4.7. Nồng độ các chất khí dọc theo hướng gió ở khoảng cách 100m, 200m, 500m, 1000m, 1200m tại các vị trí đốt mẫu BB2 thôn Khoan Tế 69

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Đỗ Thị Mai

Tên Luận văn: Kiểm kê phát thải của một số chất gây ô nhiễm môi trường không khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại xã Đa Tốn, Gia Lâm, Hà Nội.

Ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60.44.03.01Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp

Việt Nam 1 Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu chung: Kiểm kê phát thải nhằm đánh giá áp lực của việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng đến môi trường không khí và đề xuất các biện phát giảm thiểu lượng khí thải từ quá trình đốt rơm rạ vẫn đang phổ biến hiện nay.

2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu, tài liệu: Thu thập

số liệu tại phòng Tài nguyên và môi trường, phòng Kinh tế huyện Gia Lâm, UBND xã

Đa Tốn – huyện Gia Lâm.

- Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát thực địa nhằm chọn ra vị trí thích hợp tại hiện trường để tiến hành đo đạc nồng độ các chất khí gây ô nhiễm, phù hợp với yêu cầu lấy mẫu và điều kiện của khu vực nghiên cứu

- Phương pháp điều tra phỏng vấn: Sử dụng phiếu phỏng vấn soạn sẵn với các nội dung chính về diện tích đất trồng lúa, các hình thức sử dụng rơm, biện pháp xử lý rơm sau thu hoạch, số vụ lúa sản xuất trong năm, hình thức thu hoạch, giống lúa sử dụng, năng suất,

- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam.

- Phương pháp tính toán hệ số phát thải của rơm rạ dựa vào phương pháp cân bằng vật chất để tính toán hệ số phát thải của một số chất khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.

- Phương pháp kiểm kê phát thải bằng việc sử dụng hệ số phát thải để ước tính lượng khí phát sinh trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.

- Phương pháp tính toán sự khuếch tán chất ô nhiễm trong môi

trường không khí bằng việc sử dụng mô hình Gauss.

3 Kết quả chính và kết luận

Đa Tốn là một trong những xã trọng điểm trồng lúa của huyện Gia Lâm Sau vụ thu hoạch lúa, lượng rơm phát sinh ở xã Đa Tốn hàng năm là rất lớn, trong khi lượng rơm rạ này được nhiều nông dân đốt bỏ Kết quả điều tra cho thấy rơm rạ được sử dụng cho mục đích đốt tại cánh đồng chiếm tỷ lệ cao nhất 76% Tổng sản lượng rơm đốt trên địa bàn xã Đa Tốn năm 2016 là 1093.31 tấn.

Kết quả tính toán hệ số phát thải với EFCO 2 =1209.85 213.18g/kg; EFSO 2 =1.98 1.49g/kg; EFNO 2 =0.46 0.27g/kg; EFTSP=36.01 17.92g/kg, EFPM 2.5 =34.24 11.86g/kg; EFPM 10 =37.45 13.8g/kg.

Kết quả ước tính lượng khí phát thải của toàn xã Đa Tốn cho thấy CO 2

phát thải lớn nhất: 1.322.753 tấn/năm chiếm 91.66% tổng lượng khí thải, Còn lại 8.34% là phát thải của các chất SO 2 , NO 2 , PM 2.5 , PM 10 Lượng khí nhà kính phát thải từ quá trình đốt rơm rạ tại xã Đa Tốn năm 2016 cũng rất lớn, chủ yếu

là CO 2 chiếm 99.65% trong tổng số lượng khí thải phát sinh.

Sử dụng rơm rạ để phát triển ngành trồng nấm, để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, sản xuất năng lượng v.v là những hướng đi thích hợp cần được nghiên cứu để giảm thiểu tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng của các hộ nông dân trên địa bàn xã Đa Tốn trong thời gian tới.

Từ khóa: Hệ số phát thải, kiểm kê phát thải, đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng, chất khí gây ô nhiễm.

THESIS ABTRACT Master Student: Do Thi Mai

Thesis title: Emission inventory of selected air pollutants during rice straw open field burning in Da Ton commune, Gia Lam district, Hanoi.

Major: Environmental Science Code: 60.44.03.01 Educational organuzation: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

1 Research Objectives:

General objective: Emissions inventory to assess the pressure of rice straw burning in the field to the air environment and to propose mitigation measures for the combustion of rice straw are still prevalent today.

2 Materials and Methods

- Methods of data collection, statistics and data collection: Data collection at the Natural Resources and Environment Division, Economic Division of Gia Lam District, People's Committee of Da Ton Commune, Gia Lam District.

- Field survey method: Field survey to select the appropriate location at the site to measure the concentration of pollutant gases, in accordance with the sampling requirements and conditions of the study area lamb

- Interview method: Use prepared interviews with main contents of rice land area, forms of straw use, post harvest treatment, number of rice crops produced in the year , Form of harvest, rice variety used, yield,

- Sampling and analysis methods according to Vietnamese standards.

- The method of calculating the emission factor of straw is based on the material balance method to calculate the emission factor of some gases during the straw burning process in the field.

- The method of emissions inventory by using the emission factor to estimate the amount of gas generated during the burning of straw in the field.

- A method for calculating the diffusion of pollutants into the air by using a Gaussian model.

3 Main findings and conclusions

Da Ton is one of the key rice-growing communes of Gia Lam district After the rice harvest, the amount of straw produced in Da Ton commune is very large, while the straw is burned by many farmers Results from the survey showed that the straw used for burning at the field accounted for the highest percentage of 76% The total production of rice straw in Da Ton Commune in 2016 is 1093.31 tons.

Results of calculation of emission factor with EFCO 2 = 1209.85

213.18g/kg;EFSO2 = 1.98 1.49 g/kg; EFNO 2 = 0.46 0.27 g/kg; EFTSP = 36.01 17.92 g/kg,EFPM2.5 = 34.2411.86 g/kg; EFPM 10 = 37.45 13.8 g/kg.

The total emissions of the Da Ton commune show that CO2 emissions are the highest: 1.322.753 tons/year, accounting for 91.66% of total GHG emissions The remaining 8.34% is the emission of SO2, NO2, TSP, PM2.5, PM10 The amount of greenhouse gases emitted by burning straw in Da Ton Commune in 2016 is also very large, mainly CO2, accounting for 99.6% of the total emissions.

The use of straw to develop mushroom cultivation, to produce composted organic fertilizers, to produce energy, etc., should be explored in order to minimize the burning of rice straw in the field Farmer households in Da Ton commune in the coming time.

Keywords: Emissions inventory , rice straw burning in fields, pollutant gases.

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Việt Nam là nước nông nghiệp và là một trong những nước xuất khẩu gạo nhiều nhất thế giới Lúa gạo cung cấp nguồn lương thực chính phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng của người dân Tuy nhiên ngoài sản phẩm chính là thóc thì sản xuất lúa còn tạo ra lượng rơm rạ khổng lồ Trước đây sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được các hộ nông dân mang về nhà đánh đống để đun nấu, làm thức ăn cho gia súc, lợp nhà, ủ chuồng làm phân bón v.v Tuy nhiên trong những năm gần đây do những biến đổi trong đời sống kinh tế xã hội, đời sống ở khu vực nông thôn đã được cải thiện, người nông dân có xu hướng sử dụng các loại nhiên liệu đã được thương mại hóa mà ít sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp để đun nấu trong gia đình Điều này dẫn đến tình trạng đốt rơm rạ ngay tại đồng ruộng sau thu hoạch ngày càng trở nên phổ biến Sản lượng rơm rạ đốt ngoài đồng ruộng ngày càng tăng nhanh đã tạo ra lượng khí thải khổng lồ gây ô nhiễm môi trường Rơm rạ chưa khô hoàn toàn khi đốt tạo thành những đám khói đặc quánh bao trùm một vùng rộng lớn, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sống xung quanh khu vực đó và là nguy cơ gây mất an toàn giao thông Khói rơm rạ cũng được cho là nguyên nhân gây ra rất nhiều bệnh tật có liên quan đến hô hấp do gây ra tình trạng ngột ngạt, khó chịu đặc biệt vào những ngày nắng nóng, oi bức.

Mặc dù đã có nhiều biện pháp nhằm giảm thiểu lượng rơm rạ bằng cách sử dụng rơm rạ để trồng nấm, sản xuất phân hữu cơ vi sinh, làm bột giấy, làm vật liệu hấp phụ…Tuy nhiên, để các giải pháp này có thể ứng dụng thực tiễn vào đời sống cần rất nhiều thời gian, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhận thức của người dân, chính sách quản lý, hỗ trợ của Nhà nước, sự phối hợp mềm dẻo về cơ chế chính sách giữa ba nhà: nhà quản lý, nhà khoa học và doanh nghiệp để chuyển giao công nghệ và mở rộng sản xuất Do đó, biện pháp đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng sau thu hoạch vẫn là phổ biến được bà con nông dân áp dụng trước tiên bởi

nó đơn giản, tiện lợi và nhanh nhất nhất giúp bà con chuẩn bị đất cho mùa màng tiếp theo Tại Hà Nội, ở khu vực nông thôn, tình trạng đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng được nhiều nông dân lựa chọn Điều này là nguyên nhân gây ra tình trạng khói mù dày đặc bao quanh thành phố Hà Nội Ở khu vực nông thôn có thể kể đến

xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Hà Nội.

Đa Tốn là xã nông nghiệp ngoại thành Hà Nội, nằm ở khu vực phía Nam

của huyện Gia Lâm, cách trung tâm huyện khoảng 5 km, các trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 20 km Với tổng diện tích đất tự nhiên là 716,05 ha, trong đó diện tích canh tác là 439,14 ha, chiếm 61,33% tổng diện tích tự nhiên của xã Trong 439,14 ha đất canh tác có 321,17 ha là đất trồng lúa Hiện tại, việc sản xuất lúa tại xã Đa Tốn là 2 vụ (Đông Xuân và Hè Thu) Vì vậy lượng rơm rạ cần

xử lý là tương đối lớn Đặc biệt là trong vụ Hè Thu, hầu hết các hộ gia đình trồng lúa trong xã, sau vụ thu hoạch đều đốt rơm ngay tại ruộng Tuy nhiên, việc đốt rơm rạ đã tạo ra một lượng khí thải ngay trên đồng ruộng, ảnh hưởng trực tiếp đến người nông dân đang trực tiếp sản xuất nông nghiệp cũng như việc lưu thông của các phương tiện giao thông Quá trình đốt rơm rạ ngoài trời không kiểm soát được, lượng CO 2 phát thải vào khí quyển cùng với CO, CH 4 , NOx và một lượng SO 2 Những khí này đã góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính làm vấn đề biến đổi khí hậu càng trở nên nghiêm trọng.

Tuy nhiên cho đến nay có rất ít những nghiên cứu có liên quan đến vấn

đề đốt rơm rạ ở Việt Nam nói chung và của xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Hà Nội nói riêng Do vậy tổng lượng khí thải vào môi trường cũng như những thiệt hại môi trường gây ra từ đốt rơm rạ trên địa bàn xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm là bao nhiêu vẫn là những câu hỏi Chính vì vậy, tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài:

“Kiểm kê phát thải của một số chất gây ô nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Hà Nội”.1.2 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng hiện nay trên địa bàn xã Đa Tốn nói riêng

và huyện Gia Lâm nói chung đang là một vấn đề môi trường cần được quan tâm Tình trạng các hộ dân thực hiện đốt rơm rạ ngay tại đồng ruộng gây ô nhiễm môi trường không khí và đóng góp một lượng khí thải nhà kính rất cao vào bầu khí quyển Hiện nay, tại Việt Nam đã có một số các nghiên cứu về kiểm kê phát thải từ đốt rơm rạ Nhưng các nghiên cứu đó đều sử dụng hệ số phát thải kế thừa từ các nước khác Do vậy, xác định hệ số phát thải từ quá tình đốt rơm rạ tại Việt Nam là cần thiết và làm cơ sở tính toán một cách chính xác cho các đánh giá tác động môi trường của việc đốt rơm rạ Kết quả tính toán hệ số phát thải của các khí ô nhiễm

từ đốt rơm rạ tại Việt Nam có thể khác so với các nghiên cứu của các nước trên thế giới Nguyên nhân có thể là do điều kiện, thời tiết, giống lúa, tập quán canh tác của Việt Nam khác so với các nước khác Tuy nhiên, các hệ số phát thải được tính toán

sẽ đóng góp một phần nào đó trong kiểm kê phát thải

rơm rạ tại Việt Nam Lượng phát thải của một số khí trong quá trình đốt rơm rạ

là rất lớn, có thể nhìn thấy được rằng CO 2 là chất khí phát thải nhiều nhất.

Xuất phát từ các giả thuyết trên, nghiên cứu này sẽ kiểm định những giả thuyết đó bằng cách tiến hành điều tra, khảo sát các nông hộ và lấy mẫu khí bụi phát thải trực tiếp từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng sau thu hoạch lúa Kết quả nghiên cứu sẽ được thảo luận chi tiết trong phần 4.

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu chung: Kiểm kê phát thải nhằm đánh giá áp lực của việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng đến môi trường không khí và đề xuất các biện phát giảm thiểu lượng khí thải từ quá trình đốt rơm rạ vẫn đang phổ biến hiện nay.

Mục tiêu cụ thể:

tại địa bàn nghiên cứu (xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Hà Nội).

không khí từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng

- Kiểm kê và đánh giá được lượng phát thải của một số chất gây ô nhiễm môi trường không khí từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng trên địa bàn nghiên cứu.

hoạt động đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng.

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu được thực hiện tại xã Đa Tốn, huyện Gia Lâm, Hà Nội từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 3 năm 2017.

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIẾN

Đây là nghiên cứu đầu tiên nhằm xác định hệ số phát thải phục vụ cho mục đích kiểm kê phát thải trong quá trình đốt rơm rạ tại Việt Nam, làm bộ cơ

sở dữ liệu cho các nghiên cứu tiếp theo, không phải sử dụng kế thừa hệ số phát thải từ các nước khác Ngoài ra két quả nghiên cứu còn cung cấp bằng chứng chính xác, cụ thể thuyết phục hơn để tuyên truyền sâu rộng cho bà con nông dân tác hại của việc đốt rơm rạ đối với ô nhiễm môi trường và sức khỏe của người dân, giảm thiểu tối đa phương pháp này để bà con ứng dụng những biện pháp sử dụng rơm rạ khác một cách hiệu quả hơn.

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 THỰC TRẠNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ TRÊN THẾ GIỚI

VÀ VIỆT NAM

2.1.1 Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ trên thế giới

Với sự gia tăng sản lượng lúa gạo và đẩy mạnh trồng trọt, việc quản lý các sản phẩm phụ của cây lúa và một số loại cây trồng ngắn ngày đang trở thành một vấn đề nhưng cũng có thể mở ra một cơ hội Trong hệ thống trồng trọt truyền thống, phế thải nông nghiệp thường được chuyển dời ra khỏi các cánh đồng khi thu hoạch và người dân thường đem về nhà đánh đống để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Trong thời gian gần đây, các nước đang phát triển mạnh với nền nông nghiệp truyền thống thì lượng phế thải nông nghiệp phát sinh sau thu hoạch quá lớn, người dân không sử dụng hết nên phế thải được sử dụng ngay ngoài đồng ruộn như: đốt, vùi lấp trong đất Hiện nay, việc đốt phế thải nông nghiệp trên đồng vẫn còn thực hiện ở nhiều nước trên thế giới và ngày càng trở nên không thể chấp nhận do phải đối mặt với các nguy cơ về ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người.

Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ của một số nước trên thế giới

Thái Lan

Tại Thái Lan việc sử dụng rơm rạ mang tính thương mại để sản xuất năng lượng vẫn chưa phát triển Do thiếu các biện pháp khuyến khích, hỗ trợ, nên người nông dân chưa thấy được lợi ích của việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong công nghiệp, điều này dẫn đến việc họ thường đốt ngay trên đồng những phế thải nông nghiệp này Hàng năm có từ 20 đến 30 triệu tấn phế thải rơm rạ được đốt ngoài đồng sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường Việc đầu tư cho các phương pháp tận dụng rơm rạ tỏ ra tốn kém và hiệu quả không cao nên phương pháp phổ biến nhất là đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho canh tác vụ sau Việc đốt rơm

rạ lộ thiên phổ biến nhất ở các vùng thuộc miền Trung nước này.

Bảng 2.1 Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (2007)

Cây trồng Sản lượng (tấn/năm) Sản lượng bã dư (tấn/năm)

Nguồn: Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia (2010)

để cày xới lại vào đất trên đồng 61,5%, làm thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ thủ công từ rơm 1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6% Như vậy, chỉ có 4,6%, tỷ lệ rơm lúa được tiêu hủy thông qua đốt cháy là có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng Nói tóm lại, hình thức để phân hủy rơm rạ hiện tại ở Nhật vẫn là bón lại cho đồng.

Hình 2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Nhật Bản

Trung Quốc

Trung Quốc là nước nông nghiệp lớn Trung Quốc có nền nông nghiệp lúa gạo dồi dào Rơm rạ chiếm phần lớn nguồn năng lượng sinh khối của Trung Quốc, tới 72,2% và xếp thứ nhất trên thế giới, chiếm 17,29% sản lượng toàn cầu Lúa mì, lúa mạch và lúa gạo là nguồn tài nguyên rơm trồng chính ở Trung Quốc Nông dân cần loại bỏ một lượng lớn rơm trong một thời gian ngắn sau khi thu hoạch để trồng cây trồng cho mùa vụ tiếp theo So với các phương pháp khác như cắt, đốt là hiệu quả nhất và ít tốn kém hơn Hiện tại, đốt chất rơm trực tiếp được sử dụng chủ yếu trong sản xuất năng lượng sinh khối ở Trung Quốc, việc này dẫn tới nhiều tác động bất lợi đến môi trường và sinh thái Việc đốt rơm thải ra các nguồn tài nguyên sinh học có giá trị và, quan trọng hơn, thường gây ra ô nhiễm không khí nghiêm trọng Việc đốt rơm thải ra nhiều chất gây ô nhiễm như PM 2.5 , SO 3 , CO, NH 3 , VOC và NO x Hơn nữa, rơm rạ

là một trong những đóng góp chủ yếu cho sự hình thành sương mù và sương

mù trong giai đoạn thu hoạch lúa ở Trung Quốc (L Zhang et al., 2016).

Ngoài ra, việc đốt rơm còn gây ra một số rắc rối Một mặt, ở một

số vùng thiếu rơm sẽ dẫn tới việc đốn những số lượng lớn gỗ để bù vào

số lượng rơm thiếu, gây ra những tổn thất nặng nề cho môi trường sinh thái địa phương Mặt khác, ở những vùng trù phú, nơi có đủ năng lượng thương mại, thì rơm bị loại bỏ, thậm chí được đốt ngay trên đồng ruộng, làm lãng phí nguồn tài nguyên này và gây ô nhiễm môi trường.

Lúa là một trong những cây trồng chính ở miền Trung và miền Nam Trung Quốc Hàng năm có 230 triệu tấn rơm lúa được sản sinh ra Trong đó khoảng 43% rơm được đốt tại cánh đồng, 10% dùng để đun nấu, còn lại dùng vào mục đích khác (S.Yang et al., 2008) Rơm thường được coi là sản phẩm dư thừa hoặc sản phẩm phụ của việc thu hoạch mùa vụ Mặc dù đã có một số phương pháp để tái sử dụng rơm rạ như làm thức ăn cho động vật, nhiên liệu đun nấu, sưởi, làm giấy và một lượng lớn rơm rạ vẫn chưa được sử dụng và đốt ngay trên đồng ruộng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và vấn đề an toàn.

Hình 2.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Trung Quốc Malaysia

Malaysia từ lâu đã là nước nhập khẩu gạo Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu của người dân, việc sản xuất lúa gạo vẫn được sản xuất trong nước Đi đôi với việc sản xuất hàng triệu tấn lúa gạo mỗi năm là hàng triệu tấn phế thải thực vât được biết đến như là rơm rạ được hình thành Điều này có nghĩa là lượng rơm rạ tăng lên mỗi năm tương đương với lượng gạo sản xuất Năm 2010, lượng lúa gạo của của Malaysia chỉ hơn 2,5 triệu tấn đồng nghĩa với việc phát sinh một lượng rơm rạ tương đương với sản lượng lúa gạo.

Theo truyền thống của Malaysia thì rơm rạ được xem như là sản phẩm phụ nông nghiệp đa năng trong việc canh tác lúa Rơm rạ được sử dụng vào nhiều mục đích như: làm thức ăn cho gia súc, vật liệu xây dựng Tuy nhiên, quy mô và năng suất lúa ngày càng được tăng lên đã dẫn đến một lượng rơm rạ dư thừa rất lớn Cách thức tiết kiệm và hiệu quả nhất là đốt cháy rơm rạ ngay tại đồng ruộng Theo quan điểm của người dân Malaysia thì đốt có thể được coi là phương pháp xử lý phù hợp nhất.

Tại Malaysia, theo quan điểm của người nông dân, đốt rơm rạ có thể được coi là phương pháp xử lý phù hợp nhất Ngoài ra, việc đốt rơm rạ không chỉ là phương pháp hiệu quả mà việc này còn được cho là một biện pháp kiểm soát dịch hại Đốt cũng được nhìn thấy như là một phương pháp chuẩn bị đất cho gieo trồng cũng như giải phóng các chất dinh dưỡng có trong dư lượng thực vật cho chu kỳ canh tác tiếp theo Xem xét một trang trại lúa điển hình của Malaysia năm

2007 với diện tích 2,5 ha thì năng suất trung bình hàng năm là 3,5 tấn gạo/năm, đồng nghĩa với việc sản xuất ra khoảng 8,75 tấn rơm rạ/năm (Adam Jonh, 2013) Với một lượng sản phẩm phụ của lúa gạo sau thu hoạch tương đối lớn thì cách thức tiết kiệm và hiệu quả nhất là đốt cháy sinh khối trọng ruộng lúa.

Ấn Độ

Tại Ấn Độ, tình hình đốt rơm rạ sau các vụ thu hoạch lúa diễn ra ngày một phổ biến đặc biệt là ở ở Delhi, UP, Punjab, Rajasthan và Haryana Vì ở những địa phương này có hai hoặc nhiều mùa trồng trọt, một từ tháng 5 đến tháng 9 và một từ tháng 11 đến tháng 4 Người nông dân thường đốt rơm rạ tại các cánh đồng để dọn sạch ruộng sau thu hoạch Cây trồng bị đốt vào khoảng thời gian này trong năm vì nông dân muốn chuẩn bị để gieo lúa mì trước mùa đông.

Hình 2.3 Nông dân đốt rơm trong ruộng tại Delhi, Ấn ĐộNhận thức được thực tế là thực vật dư thừa sau các vụ thu hoạch ở các địa phương dẫn đến tình trạng đốt rơm rạ tràn lan gây ảnh hưởng tới môi trường Chính phủ Ấn Độ đã đề cập đến mức độ cácbon dioxide trong không khí tăng lên 70%, nồng độ carbon monoxide và nitrogen dioxide tăng lên 7% và 2,1%, tương ứng, gây ra các vấn đề hô hấp và tim Ngoài ra, Chính phủ Ấn Độ cũng tuyên bố rằng đất mất 6-7 kg nitơ trên một tấn, 1-1,7 kg phốt pho, 14-25 kg kali và 1.2-1,5 kg lưu huỳnh do đốt rơm rạ ngay tại ruộng Tổng cộng, việc mất chất dinh dưỡng là khoảng 1,5 lakh 12 tấn mỗi năm Từ những vấn đề môi trường trong việc đốt

rơm rạ của người dân, Chính phủ Ấn Độ đã đưa ra các sắc lệnh về việc cấm đốt rơm nhằm giảm thiểu lượng rơm rạ đốt nhưng vẫn chưa được người dân thực hiện nghiêm túc (Gaurav vivek bhatnagar, 2016).

Mỹ

Tại bang California – Mỹ là nơi sản xuất lúa gạo lớn của nước Mỹ Trong

đó 95% lúa được trồng ở thung lũng Sacramento Với khoảng 500.000 mẫu đất trồng lúa Hàng năm, khu vực này sinh ra trên 1 triệu tấn rơm Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài đồng sau đó được cày trộn với đất trồng Tuy nhiên, do vấn đề môi trường, năm 1991, nước Mỹ đã ra một đạo luật hạn chế đốt rơm rạ, buộc các nhà trồng lúa phải giảm diện tích đốt rơm theo lịch trình Mặc dầu vậy, đến năm 1997, mới chỉ có 13.500 tấn rơm được sử dụng bên ngoài, khoảng 95% rơm không đốt tiếp tục được cày trở lại đất Đến năm

2000 cũng chỉ có khoảng 2% rơm rạ được sử dụng thương mại (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia , 2010).

2.1.2 Thực trạng phế thải rơm rạ tại Việt Nam

Trong xu thế của toàn cầu, Việt Nam đang từng bước phát triển đất nước Bên cạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước thì quá trình đô thị hoá cũng diễn ra hết sức mạnh mẽ, đây chính là nguyên nhân khiến lượng rác thải, phế thải ngày một gia tăng Theo số liệu thống kê từ các tỉnh, thành phố cho thấy, lượng chất thải rắn hữu cơ bình quân khoảng 0,8-1,2 kg/người/ngày

Lượng phế thải rơm rạ để lại sau thu hoạch hàng năm cũng rất lớn, ước tính khoảng 40 triệu tấn Ngoài ra, cả nước còn có hơn một triệu ha trồng ngô cho sản lượng khoảng 3,8 triệu tấn mỗi năm (Báo cáo môi trường quốc gia, 2011).

Với lợi thế là đất nước nông nghiệp, hàng năm Việt Nam có tiềm năng sinh khối đáng kể từ những sản phẩm thừa trong quá trình chế biến nông, lâm sản như rơm rạ, trấu, mùn cưa, bã mía,…và một số chất thải nông nghiệp khác Cụ thể, mỗi năm nguồn sinh khối trấu của nước ta khoảng 8 triệu tấn, 6 triệu tấn bã mía và trên 50 triệu tấn vỏ cà phê, vỏ đỗ, phế thải gỗ Trong đó, phụ phẩm trấu tập trung chủ yếu tại Đồng bằng Sông Cửu Long, Đồng bằng Bắc Bộ và duyên hải Nam trung bộ Phụ phẩm mùn cưa tập trung nhiều ở Miền Trung, Tây Nguyên, Tây Bắc Vỏ cà phê có nhiều ở các tỉnh Tây Nguyên (Báo cáo môi trường quốc gia, 2011).

Ở nước ta sản xuất lúa hàng năm đã tạo ra vài chục triệu tấn rơm rạ Tuy

nhiên, loại phế thải nông nghiệp này thường được nông dân đốt gây lãng phí và làm ô nhiễm

môi trường Hiện nay, cùng với việc ứng dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất, nhiều loại

máy móc được đưa vào gặt và tuốt lúa Sau khi gặt xong nông dân đã tuốt lúa ngay tại đồng

ruộng nên giảm được nhiều công sức trong việc vận chuyển lúa (chưa tuốt) về nhà tuốt Vì

thế, rơm rạ phần lớn để lại ngoài đồng ruộng (chỉ một phần nhỏ được nông dân đưa về nhà

để làm thức ăn cho gia súc về mùa đông) Phần rơm rạ ngoài đồng lại được người dân đốt

thành tro Đây là một việc làm gây hại cho môi trường và ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ

của người dân Trước đây, thu hoạch xong, người nông dân thường thu gom rơm rạ để sử

dụng cho chăn nuôi, làm chất đốt, nhưng mấy năm gần đây, nông dân không sử dụng vào

những việc đó mà thường đốt ngay tại ruộng, vừa đỡ công vận chuyển vừa để tăng chất màu

cho đất Do đốt ngay khi vừa tuốt lúa lấy hạt, rơm còn tươi nên khói mù mịt.

Bảng 2.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long

Hình thức sử dụng Vụ Đông Xuân (%) Vụ Hè Thu (%) Vụ Thu Đông (%)

Bảng 2.2 cho thấy vụ Đông Xuân tại đồng bằng sông Cửu Long có tỷ

lệ đớt rơm cao nhất 98,23% Ở vụ Hè Thu tỷ lệ đốt rơm giảm xuống còn

89,67% Vụ Thu Đông có tỷ lệ đốt rơm thấp nhất Nguyên nhân là do thời

gian thu hoạch vụ Đông Xuân có thời tiết thuận lợi, trời thường nắng nóng

nên tỷ lệ rơm cháy khi đốt cao hơn Vụ Hè Thu và vụ Thu Đông do thời tiết

khí hậu không thuận lợi, thường có mưa nhiều nên tỷ lệ đốt rơm giảm.

2.2 THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CỦA RƠM RẠ

2.2.1 Thành phần của rơm rạ

Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được chuyển dời

ra khỏi các cánh đồng khi thu hoạch lúa và được người dân đem về nhà đánh

10

đống để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Trong thời gian gần đây do lượng rơm rạ quá lớn, thêm vào đó là sự phát triển về kinh tế - xã hội, người dân không

sử dụng hết nên rơm rạ được đốt ngay ngoài đồng ruộng Việc đốt rơm rạ trên đồng vẫn còn thực hiện ở nhiều nước, nhất là các nước thuộc khu vực Châu Á, ngày càng trở nên phổ biến và là nguy cơ đối với môi trường và sức khỏe.

Thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm xenluloza, lich-nhin, đạm hữu cơ, chất béo Nếu tính theo nguyên tố thì carbon (C) chiếm 40%, hyđrô (H)- 5% oxygen (O)- 49%, Nitơ (N) - khoảng 0,92%, và một lượng rất nhỏ photpho (P) và lưu huỳnh (S) cùng là 0,1%, kali (K) - khoảng 0.88%.

Theo truyền thống, rơm rạ sau thu hoạch chủ yếu bao gồm sử dụng để làm chất đốt, làm vật liệu sử dụng trong gia đình, nuôi gia súc và trồng nấm.Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng

Người ta có thể tạo ra nhiều kiểu mũ được bện từ rơm rạ Tại Anh, vài trăm năm trước đây, các mũ bện từ rơm rạ đã rất phổ biến Người Nhật, Triều Tiên có truyền thống sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan, đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số nơi thuộc Đức, như vùng Black Forest và Hunsruck, người ta thường đi dép rơm trong nhà hoặc tại lễ hội (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010).

Tại nhiều nơi trên thế giới, rơm rạ cho đến nay vẫn được sử dụng để làm đệm giường nằm cho con người và làm ổ cho vật nuôi Nó thường được sử dụng

để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai lại) và cả

ngựa Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ, nhưng điều này thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi và mắt do những sợi rơm rất sắc dễ cứa.

Lợp nhà

Ở nông thôn, trước đây người nông dân hay sử dụng rơm rạ cũng như lau sậy hay các loại vật liệu tương tự để làm các tấm lợp mái nhà nhẹ và không thấm nước Loại rơm để sử dụng cho mục đích này thường được trồng riêng và thu hoạch bằng tay hoặc bằng máy gặt bó.

Làm thức ăn cho động vậtRơm rạ có thể được sử dụng như một thành phần thức ăn thô nuôi gia súc

để đảm bảo một lượng năng lượng trong thời gian ngắn Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa được Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóa rơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa đông lạnh Do mối nguy hiểm của sự cọ xát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng thấp, nên việc sử dụng rơm rạ làm thức ăn chỉ nên giới hạn ở một phần của chế độ ăn cho gia súc.

Trồng nấm Việc trồng các loại nấm ăn được bằng các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ là một quá trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loại nguyên liệu này từ chỗ được coi là phế thải thành thức ăn cho người.

Trồng nấm được coi là một trong những phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ có hiệu quả nhất bởi nguồn đầu mẩu rơm rạ có thể dùng quay vòng lại được Nấm rất giàu protein và là loại thực phẩm ăn ngon Sản lượng trồng nấm tại các nước trồng lúa liên tục gia tăng trong những năm gần đây.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc trồng nấm bằng rơm rạ kết hợp với hạt bông mang lại hiệu quả chuyển hóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% (được xác định bằng tỷ lệ phần trăm chuyển hóa chất nền thành thân cây nấm trên cơ sở trọng lượng khô).

Trồng nấm là một trong những phương pháp thay thế để giảm nhẹ các vấn

đề ô nhiễm môi trường liên quan đến các phương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời hay cho cày xới với đất Trồng nấm trên nền rơm rạ còn mang lại những biện pháp khuyến khích kinh tế đối với nghề nông, coi nguồn phế thải như

một nguồn nguyên liệu có giá trị và có thể phát triển các cơ sở kinh doanh sử dụng chúng để sản xuất các loại nấm giàu chất dinh dưỡng.

Với hiệu suất chuyển hóa sinh học 10% và 90% hàm lượng ẩm ở nấm tươi, một tấn rơm rạ khô có thể cho sản lượng khoảng 1000 kg nấm sò (Báo cáo môi trường quốc gia, 2011) Vì vậy việc trồng nấm có thể trở thành một nghề nông mang lại lợi nhuận cao, có thể tạo ra thực phẩm từ rơm rạ và giúp thanh toán loại phế thải này theo cách thân thiện môi trường.

Rơm rạ còn có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, ví dụ như trong ngành hóa chất rơm rạ được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm hóa chất.

Bảng 2.4 Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp

Phủ đất Phủ một lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề mặt đất

dinh dưỡng và thành phần hữu cơ

Lót ổ cho gia súc Phổ biến trong chăn nuôi gia súc

Chất nền trong Các khối kiện rơm rạ có thể sử dụng trong sản xuất nhiều loại cây trồng trọt trồng, dưa chuột, cà chua, cây cảnh,

phủ đất và phân ủ trong khí hậu giá rét.

Nuôi giun Sử dụng làm phương tiện nuôi giun

Gieo hạt trong nước Rơm rạ nghiền sợi được sử dụng trong gieo hạt nước - một quy

trình gieo trồng dọc theo các bờ dốc đứng nhằm chống xói mòn.

trồng cây cảnh

Làm ổ gia cầm Ổ gia cầm bằng rơm có thể sử dụng trong hệ thống ổ ráp nối

Trộn bùn thải Làm vật mang trong ủ và phân hủy bùn cống.

Nguồn: Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010.

Bảng 2.5 Ứng dụng rơm rạ trong lĩnh vực hóa chất

Thủy phân axit - lên men Glucoza, xenlobioza hay xiro xyloza

Lên men vi sinh Protein đơn bào (Single cell protein - SCP)

Quá trình Gulf đường hóa song Sản xuất ethanol

song và lên men (SSF)

Metan hóa hay sinh yếm khí Metan và cacbon đioxit cùng với các khí khác.

Nguồn: Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010 .

2.3 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM RẠ SAU THU HOẠCH HIỆN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

2.3.1 Các biện pháp xử lý rơm rạ trên thế giới

Biện pháp vùi rơm rạ vào đất

Rơm rạ còn lại trên cánh đồng sau khi thu hoạch lúa được phơi khô một lần, sau đó đến vụ tiếp theo chúng bị vùi xuống mặt ruộng do quá trình cày bừa

Biện pháp sản xuất vật liệu xây dựng

Nhờ có biện pháp này mà phế thải nông nghiệp không những giúp ích cho việc giảm một lượng lớn nguồn tài nguyên khoáng sản, giảm chi phí xây dựng, tận dụng hiệu quả một lượng lớn phế thải nông nghiệp và đặc biệt hơn còn làm giảm ô nhiễm môi trường do xi măng và phế thải nông nghiệp mang lại.

Biện pháp làm phân ủ

Từ rất lâu, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ để bón cho cây trồng, tiết kiệm được chi phí cho sản xuất.Quá trình ủ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong chất thải nông nghiệp, chất thải sinh hoạt dưới tác dụng của các chủng vi sinh vật bao gồm: Nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn Quá trình ủ phân hữu cơ có thể thực hiện trong

điều kiện hiếu khí và điều kiện kị khí Ủ hiếu khí là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi có mặt oxi Sản phẩm cuối

chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối vi sinh vật Ủ kị khí là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi không có mặt của

Việt Nam là một nước nông nghiệp với gần 80% dân số sống bằng nghề nông Do đó, phế thải nông nghiệp sau thu hoạch khá lớn và thích hợp cho việc làm phân ủ (compost) Nhưng cho đến nay, nguồn cacbon vô tận đó chủ yếu bị

bỏ phí Trước đây, bà con nông dân thường mang phế thải nông nghiệp sau thu hoạch (rơm rạ, lõi ngô…) để đun nấu, làm thức ăn cho trâu, bò…Tuy nhiên, những năm trở lại đây, quá trình đô thị hóa ngày một tăng nhanh, đời sống người dân được cải thiện, người dân không cần đến rơm rạ đun nấu, trong khi

họ cần giải phóng ruộng để chuẩn bị cho vụ sau, giải pháp đốt rơm, rạ trên đồng ruộng là sự lựa chọn phổ biến của bà con nông dân Tuy nhiên, việc đốt rơm rạ đã gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe và làm mất an toàn giao thông trên nhiều tuyến đường.

Phương pháp khác:

Ngoài các biện pháp xử lý trên thì phế thải nông nghiêp còn được sử dụng để sản xuất cồn ethanol, được tận dụng làm thức ăn cho gia súc, để lót chuồng, trồng nấm…Trong đó đáng chú ý là việc tận dụng phế thải để sản xuất cồn ethanol Vào tháng 6/2011 vừa qua, công ty Sud-Chemie AG, một công ty quốc tế về hóa chất đã khởi công dự án trình diễn nhà máy cồn (ethanol) từ rơm rạ công suất 1000 tấn/năm ở Straubling, vùng hạ Bavaria, CHLB Đức Quá trình này là một quá trình công nghệ sinh học, sử dụng các enzim để phân hủy xenlulozơ và hemixenluloza thành các monomer đường hiệu suất cao Quá trình này tiếp đó sẽ sử dụng các men đặc biệt do Sud-Chemie chế tạo để biến đổi đồng loạt các loại đường C5, C6 thành cồn trong 1 bể phản ứng duy nhất,

có khả năng tăng hiệu suất sản xuất cồn lên tới 50% Lignin từ quá trình này sẽ được sử dụng để cấp điện cho nhà máy Thêm vào đó, công nghệ của Sud- Chemie cho phép tiết kiệm 50% năng lượng trong quá trình phân tách cồn, so với tiêu chuẩn chưng cất thông thường, do đó quá trình sản xuất cồn gần như không gây tốn năng lượng, mà lại tạo ra cồn với mức giảm phát thải CO2 tới 95% (Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia , 2010).

2.3.2 Các biện pháp xử lý rơm rạ tại Việt Nam

phương đã sử dụng rơm rạ để trồng nấm và sản xuất phân hữu cơ vi sinh.

- Sử dụng rơm để trồng nấm rơm:

Nấm rơm là thực phẩm rất được người dân các nước châu Á ưa chuộng

và được trồng phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Ở Việt Nam, nấm rơm được trồng trên nhiều loại nguyên liệu khác nhau như lục bình, bã mía, rơm rạ,… nhưng nguyên liệu phổ biến nhất hiện nay mà người trồng nấm sử dụng vẫn là rơm rạ Nấm rơm có thể được trồng ở nhiều nơi trồng khác nhau,

từ nơi có nhiều ánh sáng mặt trời (trồng ngoài trời), đến nơi không chịu ảnh hưởng trực tiếp của ánh sáng mặt trời (trồng trong nhà) Phổ biến nhất hiện nay là trồng nấm rơm ngoài trời, tận dụng diện tích đất trống của nông hộ để đắp mô trồng nấm.Nấm rơm là một loại thực phẩm có nhiều chất dinh dưỡng với hàm lượng protein cao (2,66 - 5,05%) và 19 acid amin (trong đó có 8 loại acid amin không thay thế), không làm tăng lượng cholesterol trong máu Ngoài giá trị dinh dưỡng, nấm rơm có thành phần chất xơ tương đối cao và thành phần lipid thấp nên có khả năng phòng trừ bệnh về huyết áp, chống béo phì, xơ cứng động mạch, chữa bệnh đường ruột…

Trồng nấm rơm được xem là một nghề mang lại hiệu quả kinh tế cao tại các tỉnh miền Nam nước ta Sản lượng nấm rơm tăng theo cấp số nhân qua các năm.

Từ năm 1990 mới đạt được vài trăm tấn/năm, đến năm 2003 đã đạt được trên 40.000 tấn/năm, Và hiện nay mỗi năm cả nước sản xuất được khoảng 100.000 tấn nấm nguyên liệu Các tỉnh phía Nam đã và đang sản xuất nấm rơm muối đóng hộp với sản lượng hàng nghìn tấn trên năm và xuất khẩu Thị trường tiêu thụ nấm ăn lớn nhất hiện nay là Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan/Trung Quốc và các nước châu Âu Mức tiêu thụ bình quân tính theo đầu người của châu Âu và châu Mỹ là 2-3 kg/năm; ở Nhật, Úc khoảng 4 kg/năm… Bên cạnh đó ngay ở thị trường trong nước, lượng nấm tiêu thụ cũng vài chục nghìn tấn/năm.

Ở nước ta, Đồng bằng sông Cửu Long có tiềm năng to lớn để phát triển nghề nấm Đồng bằng sông Cửu Long cung ứng phần lớn nấm rơm cho cả nước, là khu vực có đủ các điều kiện để phát triển mạnh nghề trồng nấm rơm như:

+ Điều kiện tự nhiên: các tỉnh phía Nam có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa tháng nóng và tháng lạnh là không lớn lắm nên có thể trồng nấm rơm quanh năm.

+ Bình quân 1 tấn lúa sẽ có được khoảng 1,2 tấn nguyên liệu trồng nấm (rơm, rạ) Nếu kể đến các phế phẩm khác như: mạt cưa, lục bình, bã mía,… thì khu vực sẽ có nguồn nguyên liệu rất lớn để trồng nấm rơm.

+ Trồng nấm không cần nhiều diện tích, chủ yếu là tận dụng những khoảng trống quanh nhà để chất nấm như: sân vườn, mái hiên,…

là vào mùa lũ, thời gian nhàn rỗi của nông dân là rất nhiều, lại không có việc làm

để tạo thu nhập ngoài việc giăng câu, giăng lưới Bên cạnh đó, việc trồng nấm rơm không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp nên các lao động phụ cũng có thể tham gia trồng nấm rơm.

2.560.000 đồng, lợi nhuận thu được khoảng 9.500.000 đồng và vòng quay vốn nhanh nên

có thể áp dụng được đối với nhiều hộ gia đình.

+ Tạo thêm nguồn thực phẩm và đem lại hiệu quả kinh tế Trồng nấm rơm không những mang lại hiệu quả kinh tế cho nông hộ, cho xã hội mà còn giải quyết được nguồn thực phẩm còn đang thiếu ở nước ta.

Các địa phương phía Nam phát triển nấm rơm nhiều nhất là Phú Yên,

đã trồng nấm rơm theo quy trình mới, hiệu quả kinh tế cao của Trung tâm Công nghệ sinh học Việt Nam lần đầu tiên được triển khai đại trà tại huyện Sơn Hòa bước đầu đã được nông dân đón nhận Diện tích trồng nấm rơm ở

An Giang sẽ tăng gấp năm lần theo khuôn khổ Đề án phát triển nghề trồng nấm rơm và phương án hỗ trợ tín dụng phát triển trồng nấm rơm giai đoạn

2006 - 2010 của tỉnh An Giang, năm 2006, Chi cục Hợp tác xã và Phát triển nông thôn tỉnh đã cùng các doanh nghiệp đầu tư xây dựng 11 cơ sở sơ chế

và tiêu thụ nấm Ngoài ra còn có các địa phương khác cũng phát triển trồng nấm như Sóc Trăng (trồng nấm rơm ở Sóc Trăng đã đem lại thu nhập khá cao cho người nông dân bởi giá trị kinh tế xuất khẩu của nó), Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp (với làng nấm Tân Hòa nổi tiếng).

Tại miền Bắc, nhiều địa phương cũng thành công với việc trồng nấm rơm như: xã Nghĩa Thái, huyện Nghĩa Hưng (Nam Ðịnh), xã Khánh Trung, huyện Yên Khánh (Ninh Bình), với sự hỗ trợ của Trung tâm Công nghệ Sinh học thực vật - Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam Tại tỉnh Bắc Ninh, nông dân đã tận

dụng rơm, rạ để sản xuất nấm thực phẩm Mặc dù phong trào trồng nấm ăn và nấm dược liệu đã phát triển ở hơn 40 tỉnh, thành phố trong cả nước nhưng sản lượng nấm mới đạt khoảng 200 nghìn tấn/năm Ðể đạt được một triệu tấn nấm hàng hóa/năm vào năm 2010 và các năm tiếp theo (bằng sản lượng nấm của tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc) như mục tiêu của ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn đề ra, chúng ta phải giải quyết nhiều việc Trước hết xác định trồng nấm đã và đang trở thành nghề chính ở các địa phương thuần nông, từ đó mục tiêu và kế hoạch phát triển sản xuất nấm được đưa vào chương trình kinh tế -

xã hội hằng năm của chính quyền các cấp Cần được triển khai cụ thể, giúp người nông dân dễ tiếp nhận Có cơ chế, chính sách hỗ trợ về giống và giao quyền sử dụng đất một cách hợp lý, tạo điều kiện cho người dân được vay vốn thuận lợi, nhằm khuyến khích việc mở rộng quy mô trang trại, gia trại và hợp tác xã chuyên canh sản xuất nấm hàng hóa ở nông thôn.

Hiện nay tại nhiều tỉnh thành trong cả nước đã ứng dụng công nghệ vi sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón Chẳng hạn, tại tỉnh Quảng Nam, người dân đã ứng dụng công nghệ vi sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón ở Hội An Kết quả

sử dụng phân hữu cơ vi sinh từ phế phẩm nông nghiệp đã cho thấy cây phát triển tốt hơn so với mẫu đối chứng về mật độ gieo trồng, bộ lá xanh, mượt, cây cao, chắc khoẻ và đặc biệt là đã hạn chế được nấm bệnh cho cây trồng.

Tại Hải Dương, huyện Bình Giang đã kết hợp với công ty cổ phần công nghệ sinh học Fitohoocmon và Công ty TNHH NAB đã thử nghiệm thành công mô hình

xử lý rơm rạ ủ làm phân hữu cơ vi sinh phục vụ cho sản xuất lúa gạo an toàn tại xã Nhân Quyền và xã Thái Hòa, huyện Bình Giang với 280 tấn rơm rạ xử lý Huyện Bình Giang là huyện trong điểm sản xuất lúa của tỉnh Hải Dương với diện tích gieo cấy là 12.600 ha/năm lượng rơm rạ sau khi thu hoạch là rất lớn Nếu dùng men vi sinh tạo ra nguồn phân ủ thì giảm được một lượng chi phí lớn đầu vào cho nông dân và cải tạo đất giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đồng thời tạo ra một sản phẩm nông nghiệp an toàn cho sức khỏe cộng đồng, hướng tới một thương hiệu gạo an toàn chất lượng Rơm rạ sau thu hoạch được các hộ nông dân thu gom tập kết vào

mộ địa điểm thuận lợi cho việc ủ hoặc thu gom về tại các gia đình Việc dùng men

vi sinh xử lý rơm ra làm phân hữu có phục vụ cho sản xuất lúa gạo an toàn đã tận dụng toàn bộ lượng rơm rạ của nông nghiệp sau mỗi

vụ thu hoạch lúa cùng với chế phẩm sinh học tạo ra nguồn phân ủ bón lót cho cây trồng, cải tạo đất, đảm bảo năng suất cây trồng, tạo ra sản phẩm lúa an toàn ít tồn

dư hoặc không còn tồn dư các hóa chất độc hại trong sản phẩm lúa, góp phần bảo

vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng Để sử dụng rơm rạ thành phân bón cho đồng ruộng, Viện Công nghệ Sinh học (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) đã

áp dụng thành công phương pháp sản xuất phân bón từ rơm rạ tại ruộng bằng công nghệ vi sinh Đây là một giải pháp thiết thực, hữu ích và hiệu quả kinh tế cao Công nghệ này đã được triển khai thành công trên diện rộng ở các tỉnh phía Bắc từ năm 2004 đến nay Áp dụng phương pháp này không chỉ giúp cho đồng ruộng tăng được độ phì nhiêu rất nhiều, giảm chi phí đầu tư, tăng thêm lợi nhuận trong sản xuất lúa mà còn giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường từ rơm rạ Phương pháp xử lý rơm rạ thành phân bón hữu cơ như sau: Sau vụ gặt, nông dân chỉ cần thu gom rơm rạ vào một góc ruộng, hòa chế phẩm vi sinh (sản phẩm vi sinh do Viện Công nghệ sinh học cung cấp) cùng với nước và phân NPK rồi tưới lên rơm

rạ Sau khi tưới chế phẩm sinh học che phủ rơm rạ bằng nilon hoặc lấy bùn trát kín thành đống lớn, chỉ sau 17- 25 ngày rơm rạ sẽ mủn ra và trở thành một loại phân bón rất tốt cho cây trồng Số phân này chúng ta chỉ cần san ra tại ruộng để tăng độ phì cho diện tích ruộng đó, không cần phải vận chuyển xa Dùng bón lót trước khi trồng cây, loại phân này giúp giảm từ 20-30% lượng phân hóa học và làm tăng năng suất cây trồng từ 5-7%.

Hàng năm, nông dân đổ xuống đồng ruộng lượng lớn phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật làm cho cấu trúc đất bị thay đổi Nếu cứ tiếp tục như vậy, đồng ruộng sẽ mất dần độ phì nhiêu, môi trường ô nhiễm, sức khoẻ con người bị ảnh hưởng Do vậy, việc sử dụng rơm,

rạ làm phân bón hữu cơ có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế, xã hội.

Theo các phân tích trên đây cho thấy, nguồn phế phẩm rơm rạ ở nước ta chủ yếu vẫn được xử lý bằng cách đốt ngoài , bên cạnh đó là việc sử dụng để trồng nấm cũng khá phát triển Do có nhiều nguyên nhân còn tồn tại, như thiếu kinh phí, thiếu công nghệ, thiếu các biện pháp khuyến khích tài chính nên rơm rạ

sản xuất nhiên liệu sinh học.

2.4 VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG

Theo đánh giá của một số công trình nghiên cứu, trung bình hàng năm ở

châu Á tổng cộng có 730 Tg (1 teragram = 10 9 kg) lượng sinh khối được xử

lý bằng cách đốt ngoài trời (open field burning), trong đó có 250 Tg có nguồn gốc từ nông nghiệp ( Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia, 2010) Việc đốt ngoài trời các phế thải từ cây trồng là một hoạt động theo truyền thống của con người nhằm chuẩn bị đất trồng cho vụ mùa sau, loại trừ những đầu mẩu dư thừa, cỏ dại và giải phóng các chất dinh dưỡng cho chu kỳ trồng trọt sau Việc đốt rơm rạ ngoài trời là một thực tiễn phổ biến ở những nơi có thời gian ngắn để chuẩn bị đất trồng cho vụ mùa sau.

Đốt sinh khối bao gồm các hoạt động đốt nhiên liệu sinh khối, đốt phụ phẩm

và rác thải nông nghiệp và cả đốt cho mục đích nấu ăn Đây là một trong những nguồn đóng góp vào ô nhiễm không khí toàn cầu với các chất thải đặc trưng bao gồm bụi mịn (particulate matter: PM 2.5 , PM 10 ), SO 2 , NO x , CO, CO 2 , NH 3 , CH 4 , các hydrocarbon ngoại trừ CH 4 (NMHC) Trong các thành phần vật chất của bụi thì muội than, hay còn gọi là black carbon (BC, gồm cả EC, OC), là một trong những hợp phần được quan tâm nhất bởi khả năng hấp thụ ánh sáng của nó Chính vì vậy, ngày nay BC được xem là một trong những nhân tố chính làm nóng bầu khí quyển, chỉ đứng sau tác nhân CO 2 (Hoàng Anh Lê và cs., 2013).

Các chất phát thải do đốt sinh khối gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, biến đổi khí hậu và suy giảm sức khỏe con người Tại châu Á dựa trên các công trình nghiên cứu cho thấy, hàng năm nguồn phát xạ do đốt sinh khối ngoài trời ước tính đạt 0,37 Tg SO2; 2,8 Tg NOx;

1100 Tg CO2; 67 Tg CO và 3,1 Tg CH4 Riêng lượng phát xạ từ việc đốt phế thải cây trồng theo ước tính đạt: 0,10 Tg SO2; 0,96 Tg NOx; 379 Tg

CO2; 23 Tg CO và 0,68 Tg CH4 (D.Streets et al., 2003).

Từ lâu những người dân ở vùng nông thôn thường hay sử dụng rơm rạ để đun nấu mặc dù với số lượng không nhiều, gần đây do sản lượng lúa gia tăng kéo theo lượng phế thải từ rơm rạ, việc đốt rơm rạ ngoài trời trên đồng ruộng và dùng

để đun nấu đều có thể dẫn đến phát xạ các khí gây ô nhiễm môi trường Một phần rơm rạ còn sót lại một cách không kiểm soát trên đồng ruộng và chưa đốt hết dần dần sẽ được cày lấp vào trong đất để làm phân bón cho vụ mùa sau Tỷ lệ phân hủy

kỵ khí của chúng phụ thuộc vào hàm lượng ẩm trong đất hay độ ướt của đất trong

vụ mùa sắp tới, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng CH4 được giải phóng

ra từ quá trình này Mặc dù việc rơm được trộn vào với đất có thể cung cấp một nguồn chất dinh dưỡng cho vụ mùa sau, nhưng nó cũng có thể dẫn

đến một số bệnh cho cây và thường ảnh hưởng đến sản lượng do tác động bất lợi ngắn hạn của sự bất ổn định hàm lượng nitơ Đây là một trong những nguyên nhân giải thích tại sao việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng lại thường được tiến hành để xử lý nguồn phế thải này.

Bụi mịn là một trong sáu nhân tố chính gây ô nhiễm không khí và được xem là nhân tố gây ô nhiễm trầm trọng nhất ở các nước đang phát triển Tác hại của bụi chủ yếu phụ thuộc nhiều vào kích thước, thành phần và bản chất nguồn phát thải ra nó (Hoàng Anh Lê và cs., 2013).

Trong những năm gần đây, thực tiễn cho thấy việc đốt cháy ngoài trời các phế thải từ cây trồng góp phần làm phát xạ các chất gây ô nhiễm không khí, điều này có thể dẫn đến những tác động nguy hại đến sức khỏe con người, trong đó có các chất như polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), cũng như polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), và polychlorinated dibenzofuranược coi là các dẫn xuất đioxin mang tính độc hại cao Các chất gây

ô nhiễm không khí này mang tính độc hại nghiêm trọng và đáng chú ý là có tiềm năng gây ung thư Ô nhiễm không khí không chỉ gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường mà còn tác động dán tiếp đến nền kinh tế của một nước Chính vì vậy mà cộng đồng quốc

tế đã bắt đầu chú ý đến việc tìm kiếm các phương pháp xử lý và tận dụng rơm rạ theo cách an toàn, thân thiện môi trường nhằm giúp làm giảm được khối lượng rơm rạ đốt ở ngoài đồng ruộng.

Ngoài ra các loại khí thải khác như SO 2 , NO 2 có thể tích tụ trong khí quyển gây ra tình trạng mưa axít cũng như gây ra các bệnh liên quan đến đường hô hấp như khó thở, hen suyễn, viêm phế quản Chính vì vậy hạn chế tình trạng đốt rơm rạ bừa bãi sẽ đóng góp vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải độc hại, hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường, tình trạng biến đối khí hậu cũng như giảm thiểu những tác động tiêu cực đến sức khỏe người dân.

2.5 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KIỂM KÊ PHÁT THẢI DO HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

2.5.1.1 Thái Lan

Thái Lan là một quốc gia dựa vào nông nghiệp với các loại cây trồng chính, bao gồm: lúa, sắn, mía (Nguyen Thi Kim Oanh et al., 2011).

Năm 2007, sản lượng lúa của nước này đạt hơn 30 triệu tấn, tạo ra một lượng rơm rạ khổng lồ để lại trên đồng ruộng Hầu hết, những người nông dân thường đốt phế phụ phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch ngay tại đồng ruộng

để chuẩn bị cho vụ mùa sau, tạo ra một lượng thải lớn các chất gây ô nhiễm không khí Theo nghiên cứu, lượng khí thải do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp

ở Thái Lan năm 2007 được thể hiện qua hình 2.2 (a) Trong đó đốt rơm rạ đóng góp lớn nhất trong tổng phát thải khí (~80%), đặc biệt là vào mùa khô và ở trung tâm Thái Lan hình 2.4 (b) (Nguyen Thi Kim Oanh et al., 2011).

Hình 2.4 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp (a)

và đốt rơm rạ (b) ngoài trời Thái Lan năm 2007Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg),

số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí.

Hoạt động kiểm kê phát thải khí do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp tại đất nước này được nghiên cứu theo cả không gian và thời gian Theo không gian, phát thải ban đầu được phân tách theo địa giới hành chính của tất cả 76 tỉnh ở Thái Lan để có được khí thải hàng năm của từng tỉnh Phần trung tâm của nước này có phát thải khí cao nhất, tiếp theo là Đông Bắc, phía Bắc và phía Nam đồng bằng, đây là những khu vực trồng lúa chiếm ưu thế ở trung tâm (dọc theo sông Chaopraya) Lượng khí thải này thường cao hơn ở xung quanh các tỉnh, đô thị lớn như Bangkok, Khonkaen và Chiang Mai.

Theo thời gian, nghiên cứu của các chuyên gia cho thấy lượng khí thải cao

là vào mùa khô (tháng 10 - tháng 4) và đạt cực đạt vào tháng 11, tháng 12 khi lúa và các cây trồng khác đang thu hoạch Thực tế cho thấy mùa khô là mùa ô nhiễm

không khí với mức độ cao hơn do một số nguyên nhân như không khí bị ứ đọng, thiếu độ ẩm và tăng cường sự vận chuyển khí thải ở phạm vi xa hơn từ các vùng ở đầu hướng gió

2.5.1.2 Indonesia

Sản xuất nông nghiệp ở Indonesia tạo ra một lượng lớn phế phụ phẩm và những phế phụ phẩm này thường được đốt cháy trên đồng ruộng sau mỗi vụ thu hoạch Tại những nước đang phát triển ở châu Á, đặc biệt là

ở Indonesia việc đốt cháy phế phụ phẩm nông nghiệp và chất thải rắn đô thị thường diễn ra ở khu vực đông dân Vì vậy mà nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí và sức khỏe của người dân nơi đây Theo ước tính của các chuyên gia ở Indonesia (năm 2007), lượng khí thải do đốt sinh khối ngoài trời được thể hiện qua hình 2.5 Trong đó đốt rơm rạ trên đồng ruộng đóng góp lớn nhất vào tổng lượng khí thải do đốt sinh khối Cụ thể: 92% đối với CO, PM 2.5 và NO x ; 81% với SO2 và 84% với BC Như vậy trên 80% khí thải do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp là từ rơm rạ, chỉ còn lại 10 - 20% là đóng góp của các cây trồng khác (D.A Permadi et al., 2013).

Hình 2.5 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở

Indonesia năm 2007

Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí.

Khí thải do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở Indonesia được nghiên cứu theo cả không gian và thời gian Theo không gian thì lượng khí thải được thấy rõ nhất ở Đông Jave và nam Sumatra, đây là những khu vực canh tác nông nghiệp chủ yếu ở Indonesia Lượng khí thải tương đối cao cũng được tìm thấy phía Bắc Sumatra, tất cả các phần của Java, Bali, Tây và Nam Kalimanta,

Bắc và Nam Sulavesi Còn phía Đông của Indonesia (Papua, Maluka ) lượng khí thải thấp hơn bởi vì lúa không phải là cây lương thực chủ yếu của vùng Theo thời gian thì lượng khí thải do đốt phế phụ nông nghiệp ngoài trời lớn nhất xảy ra vào mùa khô (tháng 8 - 10) Tháng 8 - 10 ở Indonesia được coi là thời gian mà lượng khí thải do đốt rơm rạ trên đồng ruộng ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường vì thời gian này hầu hết rơm rạ được đốt ngay tại đồng ruộng để chuẩn bị cho vụ gieo trồng sau (D.A Permadi et al., 2013).

2.5.1.3 Trung Quốc

Với tốc độ tăng trưởng dân số và kinh tế nhanh chóng, Trung Quốc đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm không khí nghiêm trọng trong nhiều thập kỉ, đặc biệt là trong khu vực đô thị với nồng độ bụi cao Kết quả ô nhiễm chủ yếu từ đốt phế phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng, điều này dẫn đến một số hậu quả nghiêm trọng như nhiều sân bay và đường cao tốc phải ngừng hoạt động do sương khói dày đặc Hơn nữa khí thải CO, NO x còn làm giảm nồng độ của OH - ở tầng đối lưu Để hạn chế vấn đề này, chính phủ Trung Quốc đã ban hành các luật và quy định cấm đốt phế phụ phẩm nông nghiệp Nông dân được khuyến khích là vùi phụ phẩm vào đất để tạo ra nguồn phân bón hữu cơ Tuy nhiên hoạt động này làm tăng lao động, chi phí và một số tác dụng phụ lên cây trồng Do đó, nó không được thông qua bởi hầu hết nông dân và một tỉ lệ lớn các phế phụ phẩm nông nghiệp vẫn bị đốt cháy trên đồng ruộng (S Yang et al., 2008)

Trước những ảnh hưởng do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp đến môi trường, các nhà nghiên cứu đã tiến hành kiểm kê phát thải khí do hoạt động này gây ra và Suquian với 4523 km 2 tổng diện tích đất canh tác đã được chọn là một khu vực để nghiên cứu, nơi mà lúa mì được trồng nhiều nhất.

Dựa trên dữ liệu của sản lượng nông sản từ năm 2001 - 2005, trung bình hàng năm khối lượng phế phụ phẩm nông nghiệp được tạo ra ước tính là 3,04 triệu tấn Khoảng 82% lúa mì và 37% lúa gạo được đốt tại cánh đồng, do đó tỉ lệ phế phụ phẩm đốt trên đồng ruộng là khoảng 43% Kết quả kiểm kê phát thải do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp ở Trung Quốc năm 2006 được thể hiện qua hình 2.6 Trong đó khoảng 78% các khí được phát thải từ vụ hè Trong suốt vụ hè từ 4

- 13 tháng 6 năm 2006, do ảnh hưởng của đốt phế phụ phẩm nông nghiệp, nồng độ trung bình hằng ngày của PM 10 , NO 2 , SO 2 lần lượt là 0,226; 0,051 và 0,063 mg/m 3 Trong đó nồng độ trung bình của PM 10 vượt quá 0,25 mg/m 3 (Tiêu chuẩn về chất lượng môi trường không khí xung quanh của Trung Quốc).

Hình 2.6 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời

ở Trung Quốc năm 2006

Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí.

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Việt Nam là nước có nền kinh tế chủ yếu dựa vào nông nghiệp với cây trồng chính là lúa nước Vì vậy mà hằng năm một lượng lớn rơm rạ được tạo ra và đốt ngay tại đồng ruộng (Hoàng Anh Lê và cs., 2013).

Ảnh hưởng của khí thải do đốt rơm rạ tới môi trường và sức khỏe con người đã và đang trở nên ngày càng bức xúc nhưng hoạt động liên quan đến kiểm kê phát thải khí trong chương trình quản lý chất lượng môi trường không khí chưa được quan tâm đúng mức.

Hình 2.7 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng khu vực

Đồng bằng sông Hồng năm 2012

Nguồn: Nguyễn Mậu Dũng (2012)

Kết quả nghiên cứu ở vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) năm 2010 cho thấy lượng khí thải CO 2 phát thải vào môi trường do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng

là lớn nhất 1,2 - 4,7 triệu tấn/năm chiếm 94,75% tổng lượng khí thải nếu tỉ lệ đốt rơm rạ dao động trong khoảng từ 20 - 80% (hình 2.7) Lượng khí thải nhà kính phát thải vào môi trường do đốt rơm rạ vùng ĐBSH có thể gây thiệt hại về môi trường tương đương 19,05 - 200,3 triệu USD/năm tùy thuộc vào tỉ lệ đốt rơm rạ (20 - 80%)

và tùy thuộc vào sự thay đổi giá mua bán quyền phát thải CO2 trên thị trường thế giới Nghiên cứu này sử dụng hệ số phát thải của Gadde et al., 2009 và các dữ liệu

về sản lượng lúa các tỉnh vùng ĐBSH từ số liệu của Tổng Cục thống kê Tuy nhiên, lượng khí thải do đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng của ĐBSH vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ theo không gian và thời gian Tỷ lệ đốt cũng chỉ dừng ở mức giả định lần lượt là 20% - 80% với bước chuyển 10%.

Trong một nghiên cứu gần đây của nhóm các nhà khoa học trường Đại học Bách khoa về mức độ phát thải một số chất ô nhiễm không khí từ các nguồn dân sinh sử dụng nhiên liệu sinh khối (rơm, xoài, bạch đàn) cho thấy: Rơm có nhiệt độ khí thải cao nhất (75 0 C) nhưng có tốc độ cháy thấp nhất (151 g/h) Hệ số phát thải thu được trong nghiên cứu này nằm trong cùng một dải so với các nghiên cứu ở một số nước khác Nhưng mới chỉ xác định được hệ số phát thải của một số thông số như PM: 101 ± 12 (mg/kg), CO: 72 ± 12 (g/kg),

CO 2 : 1465 ± 261 (g/kg), SO 2 : 253 ± 45 (mg/kg) từ nguồn dân sinh sử dụng các loại nhiên liệu sinh khối (Nguyễn Trung Dũng và cs.,2011).

Với kết quả nghiên cứu gần đây nhất cho thấy, hoạt động đốt rơm rạ trên đồng ruộng diễn ra rất phổ biến ở hầu hết các tỉnh, thành phố trong thời gian gần đây Hành vi này đã và đang gây ra nhiều hậu quả cho môi trường.

Theo kết quả kiểm kê phát thải do hoạt động này trên địa bàn tỉnh Thái Bình trong năm 2012 (Bảng 2.6) cho thấy CO 2 phát thải lớn nhất 738,8 nghìn tấn/năm chiếm 89,6% tổng lượng khí phát thải; tiếp đến là khí CO phát thải 58,4 nghìn tấn/năm chiếm 7,08% tổng lượng khí phát thải Phần còn lại (3,35%) là các khí PM 2.5 , PM 10 , SO 2 , NO x , NH 3 , CH 4 , NMHC, EC, OC (Hoàng Anh Lê và cs., 2013) Tuy vậy kết quả tính toán này cũng chỉ mới dừng lại ở bước điều tra, khảo sát số liệu nguồn thải rắn (rơm rạ) ngoài đồng ruộng Còn mức phát thải được tính toán được tham khảo thêm các

hệ số phát thải từ các nghiên cứu khác ở các quốc gia khác Dẫu vậy đây cũng là kết quả rất hữu ích cho các nhà hoạch định chính sách và quản lý Nhà nước nói chung và lĩnh vực quản lý môi trường địa phương nói riêng.