Đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến vi sinh vật nước

ùi trứng thối, được sinh ra trong quá trình khử các amin chứa lưu huỳnh torng thời ký ủ phân, lưu trữ và xử lý kị khí chất thải. Cơ quan khứu giác của người có thể cảm nhận H2S ở ngưỡng 0.025 ppm. H2S là khí độc, có thể gây chết khi tiếp xúc với một lượng nhỏ. H2S còn gây rối loạn hoạt động một số men vận chuyển điện tử trong chuỗi hô hấp mô bào gây rối loạn hô hấp mô bào. H2S còn chuyển hoá Hemoglobin làm ức chế khả năng vận chuyển oxy của Hemoglobin. Bảng 2.8: Ảnh hưởng của H2S đến sức khoẻ con người và gia súc (Nguồn: Barker và cộng tác viên, 1996) Đối tượng Nồng độ tiếp xúc Tác hại hay triệu chứng Với người 10 ppm Ngứa mắt. 20 ppm trở lên trong hơn 20 phút Ngứa mắt, mũi, họng. 50 – 100 ppm Nôn mửa, tiêu chảy. 200 ppm/giờ Choáng váng, thần kinh suy nhược, dễ gây viêm phổi. 300 ppm/30 phút Non mửa trong trạng thái hưng phấn, bất tỉnh. Trên 600 ppm Mau chóng tử vong. Với heo Liên tục tiếp xúc với 20 ppm Sợ ánh sang, ăn không ngon miệng, có biểu hiện thần kinh không bình thường. 200 ppm Có thể sinh chứng thuỷ chủng ở phổi nên khó thở và có thể trở nên bất tỉnh, chết. Ảnh hưởng của CH4: Khí mêtan là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ kị khí các chất hữu cơ dễ ph6an huỷ trong chất thải chăn nuôi. CH4 là khí không màu, không mùi, có thể cháy. Nếu nồng độ CH4 chiếm từ 45% không khí thì sẽ gây ngạt thở do thiếu oxy. Khí mêtan nếu được thu gom(dạng biogas) có thể sử dụng vào mục đích năng lượng. Ảnh hưởng của CO2: CO2 là khí không màu, không mùi, không cháy. Trong không khí nồng độ CO2 khoảng 0.3 – 0.4%. Nồng độ CO2 trong chuồng nuôi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ thông thoáng và số lượng vật nuôi vì nó là sản phẩm của quá trình phân huỷ chất thải. Khi tiếp xúc với khí CO2 ở nồng độ thấp gây ù tai, trầm uất; ở nồng độ 20 – 30% có thể còn thêm triệu chứng tim đập yếu và khi lên đến nồng độ 50% có thể dẫn đến tử vong trong vòng 30 phút tiếp xúc. 2.2.3.3. Ô nhiễm môi trường đất: Trong chất thải chăn nuôi có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như nitơ, photpho. Nếu thải vào đất không hợp lý hoặc sử dụng phân tươi để bón cho cây trồng, cây sử dụng không hết sẽ có tác dụng ngược lại. + Phú dưỡng hoá đất: lượng chất hữu cơ dư thừa sẽ làm cho đất bão hoà và quá bão hoà dinh dưỡng, gây mất cân bằng sinh thái và thoái hoá đất. Đây là một trong những nguyên nhân gây chết cây dẫn đến giảm năng suất và san lượng cây trồng. Ngoài ra, khi trong đất dư thừa chất dinh dưỡng sẽ dẫn đến hiện tượng rửa trôi và thấm làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. + Vi sinh vật và mầm bệnh: phân và nước tiểu của gia súc có chứa rất nhiều loại vi trùng, trứng giun sán gây bệnh cho người và vật nuôi. Các tác nhân gây bệnh này có thể tồn tại rất lâu trong đất nên chúng có nguy cơ phát tán vào không khí, nước ngầm, nước mặt theo chuỗi thức ăn để gây bệnh. 2.3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHUNG QUẢN LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHĂN NUÔI 2.3.1. Giảm lượng khí tạo mùi tại nguồn thải Vệ sinh chuồng trại thường xuyên, tránh ứ đọng chất thải: Sử dụng chế phẩm visinh trộn vào phân để làm thay đổi quá trình phân huỷ phân, không tạo ra sản phẩm khi có mùi hôi. Thay đổi khẩu phần thức ăn, giảm lượng protein thô, thêm các chế phẩm vi sinh trộn vào thức ăn nhằm làm giảm các chất ô nhiễm gây mùi trong phân nước tiểu và hô hấp của gia súc. 2.3.2. Thu gom chất thải: Phân và nước tiểu của gia súc sau khi thải ra được thu gom ra khỏi chuồng càng sớm càng tốt, tránh gây bẩn xung quanh chuồng trại và gia súc đồng thời tránh các vi sinh phân huỷ phân và nước tiểu gia súc sinh mùi hôi thối trong chuồng nuôi. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể, loại hình chăn nuôi, qui mô chăn nuôi hay phương pháp xử lý chất thải sẽ có phương pháp thu gom chất thải khác nhau. Đối với các cơ sở chăn nuôi thu gom trước, sau đó dùng nước rửa chuồng, nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải thấp hơn rất nhiều so với những cơ sở chăn nuôi luôn phân. Đối với phân gia súc, nếu sử dụng để bón cho cây trồng thì phân cần thu gom trước khi rửa chuồng và tăm vật nuôi. Nếu sử dụng bể lắng, hầm(túi) biogas để xử lý chất thải thì hệ thống thu gom phân và nước thải có thể chung, với hệ thống này thì mương dẫn nên rộng và dốc đủ lớn để dễ dàng chuyển phân xuống hầm xử lý. 2.3.3. Lưu trữ chất thải: Mục đích của việc lưu trữ là để ổn định thành phần dinh dưỡng trong phân và giảm lượng vi sinh vật truyền bệnh. Cấu trúc thiết bị lưu trữ và thời gian lưu trữ ảnh hưởng đến thay đổi thành phần của phân. Tuỳ theo loại phân , quy mô chăn nuôi và mục đích sử dụng chất thải của từng nơi mà thiết bị lưu trữ cũng như thời gian lưu trữ khác nhau. Thông thường nơi lưu trữ phân là hồ chứa và lắng hoặc bãi chứa phân. Cần lưu ý nơi lưu trữ phân thường nên cách biệt với chuồng trại chăn nuôi và xa nhà ở để không bị ảnh hưởng đến sức khoẻ của gia súc và phải đậy kín. 2.3.4. Vận chuyển chất thải: Một số các trường hợp cần phải vận chuyển chất thải từ trại chăn nuôi như khi chất thải chăn nuôi được sử dụng để bón cho cây trồng hay các mục đích khác hoặc là tại cơ sở chăn nuôi không có điều kiện xây dựng hệ thống xử lý chất thải, phải vận chuyển đến nơi khác xử lý. Có hai phương thức vận chuyển chất thải chăn nuôi: + Tách riêng phân và nước thải: phân lỏng và nước thải được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc hồ chứa phân - nước thải đến hệ thống xử lý. Trong trường hợp xe chuyên chở phân lỏng thì thùng chứa phải bằng vật liệu bền, có nắp đậy kín, không rò rỉ hoặc chảy tràn trên đường vận chuyển. + Tách riêng phân và nước thải: phân rắn cần được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc bãi chứa phân đén hệ thống xử lý, trường hợp vận chuyển đi xa, phải có xe và thùng chứa chuyên dùng. Nước rửa chuồng theo mương và ống dẫn đến hồ lắng nước thải rồi vào hệ thống xử lý để làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường trước khi xả ra ngoài. 2.3.5. Các phương pháp xử lý: 2.3.5.1. Phương pháp xử lý mùi hôi: + Phương pháp hấp thu: khí ô nhiễm được lấy ra khỏi chuồng trại gia súc bằng cái quạt hút đặt xung quanh chuồng nuôi rồi đưa vào thiết bị hấp thu và khí ô nhiễm sẽ bị giữ lại. Thường áp dụng phương pháp đơn giản, ít tốn kém là dùng nước hấp thụ khi gây mùi nhưng vì khả năng hoà tan các khí cần khử ở điều kiện thường không cao nên hiệu quả thấp. Thay vào đó, có thể sử dụng các dung dịch như Natri carbonat, Amoni carbonat, Kali photphat để tăng hiệu quả xử lý. + Phương pháp hấp phụ: đây là phương pháp đơn giản, thuận tiện và hiệu quả xử lý cao đối với nhiều loại chất thải khác nhau, Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính hay một số nguyên liệu khác. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ(không quá 50oC), áp suất, lưu tốc dòng không khím nồng độ chất ô nhiễm gây mùi và hoạt độ chất hấp phụ thấp. Cần lưu ý là khi chất hấp phụ đã bão hoà, cần phải thay chất hấp phụ mới giải hấp để tái sinh chất hấp phụ. + Phương pháp sinh học: sử dụng một số vi sinh vật có khả năng oxy hoá các hợp chất cò mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không mùi hay có cường độ mùi thấp hơn, dễ chịu hơn để làm giảm mức độ khó chịu do các khí có mùi gây ra. + Phương pháp cô lập: các hố ủ phân cần có nấp đậy kín nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển phân huỷ chất hữu cơ có trong phân, vừa tránh thất thoát Nitơ trong quá trình phân huỷ phân, đồng thời không cho các khí có mùi hôi và khí độc thoát ra ngoài. Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi phải vận hành tốt và đủ dung lượng chứa toàn bộ chất thải từ số gia súc nuôi, nhằm đảm bảo việc xử lý chất thải đạt hiệu quả và triệt để. + Phương pháp pha loãng: là phương pháp đơn giản nhất để làm giảm mùi hôi trong chuồng trại. Các khí gây mùi được pha loãng với không khí đến nồng độ dưới ngưỡng cảm nhận sẽ không còn gây cảm giác khó chịu cho người và vật nuôi. Phương pháp này có thể thực hiện tự nhiên(thông gió tự nhiên) hoặc cưỡng bức(quạt). Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng cho những chuống trại có cường độ mùi thấp. 2.3.5.2. Phương pháp xử lý phân gia súc: Xử lý sinh học: Sản xuất phân bón: Phương pháp sản xuất phân bón hữu cơ từ phân heo nói riêng và từ phân gia súc nói chung dựa trên sự phân huỷ các thành phần hữu cơ có trong phân dưới tác dụng của vi sinh vật có sẵn trong phân. Tuỳ theo chế độ hoạt động của vi sinh vật, ta có 3 phương pháp ủ sau: + Phương pháp ủ nóng: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt đến 80 – 90oC. Phương pháp này nhanh chóng, đơn giản nhưng lại mất đi nhiều đạm. + Phương pháp ủ nguội: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt khoảng 35 – 50oC. Phương pháp này có ưu điểm làm đạm ít mất đi nhưng thời gian ủ dài. + Phương pháp ủ hỗn hợp: khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên. Tiến hành ủ nóng trước nguội sau, phân tươi được đổ đống, không nén, để phân huỷ cho đến khi nhiệt độ trong đống phân đạt khoảng 50 – 60oC, sau đó nén chặt đống phân lại ủ nguội. Tuỳ vào quy mô, diện tích đất sẵn có mà công việc ủ phân thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Ở quy mô gia đình, ta có thể thực hiện ủ phân ngay trong vườn nhà. Để tăng hiệu quả của quá trình ủ bằng các nguyên liệu như rơm rạ, tro bếp, đất, cây xanh, Ở quy mô công nghiệp, khi xử lý lượng lớn phân ta còn thu được một lượng lớn sản phẩm khí sinh học đáng kể sinh ra từ quá trình phân huỷ kị khí của phân. Lượng biogas này được sử dụng nguồn nhiệt cho nhiều mục đích khác nhau. Nước rỉ từ đống phân phải được thu lại đưa qua hệ thống xử lý nước thải. Phân heo tươi Hố ủ phân Sân phơi Thùng sấy Phân hữu cơ thành phẩm Biogas Nước rỉ Hệ thống xử lý nước thải Hình 2.2: Quy trình công nghệ xử lý phân heo phương pháp ủ (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2006) Sản xuất biogas: Là quá trình sử dụng các vi sinh vật phân huỷ kị khí các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản. Với hệ thống xử lý phân và nước thải chăn nuôi sản xuất biogas, ta có thể thu được các sản phẩm hữu ích như: khí đốt, phân bón, thức ăn cho cá. + Khí đốt: biogas có thành phần gồm 60 – 75% CH4 và 25 – 40% CO2 là một loại nhiên liệu truyền thống trước đây như than, củi dầu Khi cháy, nhiên liệu biogas không để lại muội than và tro nên có hiệu suất sử dụng rất cao. Do đó, việc tận dụng biogas trong đời sống người dân ở nông thôn cũng như sản xuất với vai trò làm một nguồn năng lượng phụ trợ thì có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. + Phân bón: sau khi qua hệ thống biogas, thanh phần của cặn có các chất dinh dưỡng thích hợp để làm phân bón. Bảng 2.9: Hiệu quả xử lý phân của hệ thống Biogas. (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994) Chỉ tiêu Trước khi xử lý Sau khi xử lý pH 7.4 7.9 – 8.0 COD (mg/L) 32000 5800 – 6600 BOD (mg/L) 10600 3400 – 3900 E.coli (MPN/ml) 15,76.107 12.104 – 15,56.103 Coliform (MPN/ml) 18,97.1010 12,3.103 – 25,74.105 Streptococcus (MPN/ml) 54,5.106 0.31.102 – 2,7.102 Trứng kí sinh trùng (trứng /g) 2750 105 - 175 + Thức ăn cho cá: phân và nước thải chăn nuôi sau khi qua xử lý ở bể biogas vẫn có thể sử dụng cho cá ăn. Hệ thống biogas còn góp phần giải quyết vấn đề mùi hôi cho cơ sở chăn nuôi. Xử lý hoá lý: Lượng phân thải ra hằng ngày với số lượng lớn nhất là ở các trại chăn nuôi tập trung. Nếu dùng các giải pháp xử lý sinh học có thể không kinh tế lắm vì thời gian xử lý dài, diện tích đất khu xử lý lớn, chi phí vận hành cao. Qua đó, ta hãy tham khảo các quy trình đã được áp dụng ở các nước trên thế giới. + Quy trình lọc và sấy: sản phẩm thu được là phân hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên các công đoạn xử lý cần một lượng nhiệt lớn, có thể tận dụng nhiệt từ biogas khi xử lý nước thải. Phân heo tươi Thiết bị lọc cơ học Nước qua lọc Thiết bị cô đặc Phần cô đặc Thiết bị sấy Phân bón Bổ sung acid Cặn trên lọc Hệ thống xử lý nước thải Phần bay hơi Nước thải đã xử lý + Quy trình lọc và thiêu đốt: ngược lại với quy trình trên, ta có thể thu được lượng nhiệt rất lớn từ quy trình này. Nhưng sản phẩm thu được là tro, có giá trị dinh dưỡng rất thấp. 2.3.5.3. Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng và sinh vật gây bệnh. Trước khi thải ra môi trường nhất thiết phải qua xử lý. Phương pháp cơ học: Có nhiệm vụ tách bớt các hạt rắn ở dạng vô cơ hoặc hữu cơ ra khỏi nước thải. Tách phân ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học như sử dụng song chắn rác, lắng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý tiếp theo, nhằm giảm nồng độ chất ô nhiễm. Ngoài ra để tách phần rắn và phần nước trong phân heo có thể sử dụng phương pháp ly tâm hay lọc. Sau khi tách chất lỏng và rắn riêng, nước được đưa vào hệ thống xử lý. chất rắn dùng để ủ phân bón. Tuy nhiên. phương pháp này áp dụng đối với cơ sở chăn nuôi qui mô lớn. trang trại hay các hộ có điêù kiện xây hệ thống xử lý. Phương pháp hóa lý: Do trong nước thải chứa 1 chất có kích thước nhỏ, không thể tách bằng phương pháp cơ học. Vì vậy mà để tách những chất này ra khỏi nguồn nước có thể dùng các chất keo tụ như: phèn sắt, phèn nhôm. chất trợ keo tụ. Phương pháp với mục đích sử dụng các chất keo tụ để tăng tính lắng của các hạt lơ lửng và hạt keo trong nước thải. Phương pháp hóa học: Nguyên tắc của phương pháp này là khử trùng hoặc ôxy hóa các chất độc hại có trong nước thải bằng các chất hóa học, trong đó có vi sinh vật truyền bệnh. Phương pháp sinh học: Do nước thải chăn nuôi có tỉ lệ hàm lượng BOD/COD cao, chứa nhiều cặn hữu cơ dễ phân hủy, tỷ lệ BOD:N:P thích hợp cho các vi sinh vật, nên phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi tốt nhất là xử lý sinh học. Bằng cách sử dụng vi sinh vật 1 các hiệu quả, ta hoàn toàn có thể xử lý nước thải chăn nuôi đạt yêu cầu thải ra môi trường, đồng thời có thể thu lợi kinh tế từ hệ thỗng xử lý nước thải này. Bản chất của phương pháp sinh học xử lý chất thải chăn nuôi là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và 1 số khoáng chất trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng, chúng nhận các chất kang vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối. Do vậy, xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học được áp dụng rộng rái nhất trong thực tế. Phương pháp này có chi phí đầu tư thấp, dễ áp dụng và tận dụng được thực phẩm sau xử lý. 2.3.6. Một số quy trình xử lý phân và nước thải chăn nuôi 2.3.6.1. Đối với quy mô hộ gia đình: Phân và nước thải Hầm Biogas Biogas Hố lắng Nước thải đã xử lý thải ra nguồn 2.3.6.2. Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô nhỏ: Nước thải chăn nuôi Hầm Biogas Biogas Hố lắng Nước thải đã xử lý thải ra nguồn Cặn lắng Ủ phân Phân Phân bón 2.3.6.3. Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô vừa và lớn: Nước thải chăn nuôi Lắng UASB Bể sục khí Lắng Ủ phân Phân bón Thải ra nguồn Phân 2.4. TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 2.4.1. Môi trường nước: Tất cả những nơi có chứa nước trên bề mặt hay dưới lòng đất đều được coi là môi trường nước. Ví dụ như ao, hồ, sông, biển, nước ngầm ... Những địa điểm chứa nước đó còn gọi là các thuỷ vực. Trong các thuỷ vực khác nhau, tính chất hoá học và vật lý rất khác nhau. Bởi vậy môi trường sống ở từng thuỷ vực đều có đặc trưng riêng biệt và sự phân bố của vi sinh vật phụ thuộc vào những đặc trưng riêng biệt đó. Nước ngầm có trong những lớp đất nằm dưới mặt đất do các nguồn nước khác thấm vào. Nước ngầm có hàm lượng muối khoáng khác nhau tuỳ từng vùng, có vùng chứa nhiều CaCO3 gọi là nước cứng, có vùng chứa ít CaCO3 gọi là nước mềm. Nói chung nước ngầm rất nghèo chất dinh dưỡng do đã được lọc qua các tầng đất. Nước bề mặt bao gồm suối, sông, hồ, biển. Suối được tạo thành ở những nơi nước ngầm chảy ra bề mặt đất hoặc từ khe của các núi đá. Tuỳ theo vùng địa lý nước suối có thể rất khác nhau về nhiệt độ và thành phần hoá học. Có những suối nước nóng chảy ra từ các vùng núi lửa hoặc từ độ sâu lớn. Có những suối có thành phần chất khoáng điển hình có tác dụng chữa bệnh. Tuỳ theo thành phần và hàm lượng chất khoáng mà người ta phân biệt suối mặn, suối chua, suối sắt, suối lưu huỳnh ... Sông có lượng nước nhiều hơn suối. Tính chất lý học và hóa học của sông cũng khác nhau tuỳ thuộc vào vùng địa lý. Sông ở vùng đồng bằng thường giàu chất dinh dưỡng hơn vùng núi nhưng lại bị ô nhiễm hơn do chất thải công nghiệp và sinh hoạt. Hồ là những vùng trũng ngập đầy nước trong đất liền. Tính chất lý học và hoá học của các loại hồ cũng rất khác nhau. Hồ ở các vùng núi đá có nguồn nước ngầm chảy ra và hồ ở vùng đồng bằng khác nhau rất lớn về nhiệt độ cũng như thành phần chất dinh dưỡng. Ngay ở trong một hồ cũng có sự phân tầng, ở mỗi tầng lại có một điều kiện môi trường khác nhau. Có những hồ có nồng độ muối cao gọi là hồ nước mặn, nồng độ muối có thể lên tới 28%. Biển bao phủ gần 3/4 bề mặt trái đất, khác với các thuỷ vực trong đất liền điển hình về hàm lượng muối cao tới 35%. Ngoài ra biển còn có thành phần các chất khoáng khác với các thuỷ vực trong đất liền. Các vùng biển và các tầng của biển cũng có các đặc trưng môi trường khác nhau. Thí dụ như về nhiệt độ, áp lực thuỷ tĩnh, ánh sáng, pH, thành phần hoá học ... Tất cả những yếu tố khác nhau đó đều ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước. 2.4.2. Sự phân bố của vi sinh vật trong các môi trường nước: Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong các nguồn nước. Sự phân bố của chúng hoàn toàn không đồng nhất mà rất khác nhau tuỳ thuộc vào đặc trưng của từng loại môi trường. Các yếu tố môi trường quan trọng quyết định sự phân bố của vi sinh vật là hàm lượng muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng. Nguồn nhiễm vi sinh vật cũng rất quan trọng vì ngoài những nhóm chuyên sống ở nước ta còn có những nhóm nhiễm tù các môi trường khác vào. Ví dụ như từ đất, từ chất thải của người và động vật. Nước nguyên chất không phải là nguồn môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, vì nước nguyên chất không phải là môi trường giàu dinh dưỡng. Trong nước có hoà tan nhiều chất hữu cơ và muối khoáng khác nhau. Những chất hoà tan này rất thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Vi sinh vật trong nước được đưa từ nhiều nguồn khác nhau: + Có thể từ đất do bụi bay lên, nguồn nước này chủ yếu bị nhiễm vi sinh vật trên bề mặt. + Có thể do nước mưa sau khi chảy qua những vùng đất khác nhau cuôns theo nhiều vi sinh vật nơi nước chảy qua. + Do nước ngầm hoặc nguồn nước khác qua những nơi nhiễm bẩn nghiêm trọng. + Số lượng và thành phần vi sinh vật thấy trong nước mang đặc trưng vùng đất bị nhiễm mà nước chảy qua. Ở môi trường nước ngọt, đặc biệt là những nơi luôn có sự nhiễm khuẩn từ đất, hầu hết các nhóm vi sinh vật có trong đất đều có mặt trong nước, tuy nhiên với tỷ lệ khác biệt. Nước ngầm và nước suối thường nghèo vi sinh vật nhất do ở những nơi này nghèo chất dinh dưỡng. Trong các suối có hàm lượng sắt cao thường chứa các vi khuẩn sắt như Leptothrix ochracea. Ở các suối chứa lưu huỳnh thường có mặt nhóm vi khuẩn lưu huỳnh màu lục hoặc màu tía. Những nhóm này đều thuộc loại từ dưỡng hoá năng và quang năng. Ở những suối nước nóng thường chỉ tồn tại các nhóm vi khuẩn ưa nhiệt như Leptothrix thermalis. Ở ao, hồ và sông do hàm lượng chất dinh dưỡng cao hơn nước ngầm và suối nên số lượng và thành phần vi sinh vật phong phú hơn nhiều. Ngoài những vi sinh vật tự dưỡng còn có rất nhiều các nhóm vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ. Hầu hết các nhóm vi sinh vật trong đất đều có mặt ở đây. Ở những nơi bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt còn có mặt các vi khuẩn đường ruột và các vi sinh vật gây bệnh khác. Tuy những vi khuẩn này chỉ sống trong nước một thời gian nhất định nhưng nguồn nước thải lại được đổ vào thường xuyên nên lúc nào chúng cũng có mặt. Đây chính là nguồn ô nhiễm vi sinh nguy hiểm đối với sức khoẻ con người. Ở những thuỷ vực có nguồn nước thải công nghiệp đổ vào thì thành phần vi sinh vật cũng bị ảnh hưởng theo các hướng khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất của nước thải. Những nguồn nước thải có chứa nhiều axit thường làm tiêu diệt các nhóm vi sinh vật ưa trung tính có trong thuỷ vực. Tuy cũng là môi trường nước ngọt nhưng sự phân bố của vi sinh vật ở hồ và sông rất khác nhau. Ở các hồ nghèo dinh dưỡng, tỷ lệ vi khuẩn có khả năng hình thành bào tử thường cao hơn so với nhóm không có bào tử. Ở các tầng hồ khác nhau sự phân bố của vi sinh vật cũng khác nhau. Ở tầng mặt nhiều ánh sáng hơn thường có những nhóm vi sinh vật tự dưỡng quang năng. Dưới đáy hồ giàu chất hữu cơ thường có các nhóm vi khuẩn dị dưỡng phân giải chất hữu cơ. Ở những tầng đáy có sự phân huỷ chất hữu cơ mạnh tiêu thụ nhiều ôxy tạo ra những vùng không có ôxy hoà tan thì chỉ có mặt nhóm kỵ khí bắt buộc không có khả năng tồn tại khi có oxy. Ở môi trường nước mặn bao gồm hồ nước mặn và biển, sự phân bố của vi sinh vâth khác hẳn so với môi trường nước ngọt do nồng độ muối ở những nơi này cao. Tuỳ thuộc vào thành phần và nồng độ muối, thành phần và số lượng vi sinh vật cũng khác nhau rất nhiều. Tuy nhiên tất cả đều thuộc nhóm ưa mặn ít có mặt ở môi trường nước ngọt. Có những nhóm phát triển được ở những môi trường có nồng độ muối cao gọi là nhóm ưa mặn cực đoan. Nhóm này có mặt ở cả các ruộng muối và các thực phẩm ướp muối. Đại diện của nhóm này là Halobacterium có thể sống được ở dung dịnh muối bão hoà. Có những nhóm ưa mặn vừa phải sống ở nồng độ muối từ 5 đến 20%, nhóm ưa mặn yếu sống được ở nồng độ dưới 5%. Ngoài ra có những nhóm chịu mặn sống được ở môi trường có nồng độ muối thấp, đồng thời cũng có thể sống ở môi trường nước ngọt. Các vi sinh vật sống trong môi trường nước mặn nói chung có khả năng sử dụng chất dinh dưỡng có nồng độ rất thấp. Chúng phát triển chậm hơn nhiều so với vi sinh vật đất. Chúng thường bám vào các hạt phù sa để sống. Vi sinh vật ở biển thường thuộc nhóm ưa lạnh, có thể sống được ở nhiệt độ từ 0 đến 40C. Chúng thường có khả năng chịu được áp lực lớn nhất là ở những vùng biển sâu. Nói chung các nhóm vi sinh vật sống ở các nguồn nước khác nhau rất đa dạng về hình thái cũng như hoạt tính sinh học. Chúng tham gia vào việc chuyển hoá vật chất cũng như các vi sinh vật sống trong môi trường đất. Ở trong môi trường nước cũng có mặt đầy đủ các nhóm tham gia vào các chu trình chuyển hoá các hợp chất cacbon, nitơ và các chất khoáng khác. Mối quan hệ giữa các nhóm với nhau cũng rất phức tạp, cũng có các quan hệ ký sinh, cộng sinh, hỗ sinh, kháng sinh như trong môi trường đất. Có quan điểm cho rằng vi sinh vật sống trong môi trường nước và đất đều có chung một nguồn gốc ban đầu. Do quá trình sống trong những môi trường khác nhau mà chúng có những biến đổi thích nghi. Chỉ cần một tác nhân đột biến cũng có thể biến từ dạng này sang dạng khác do cơ thể và bộ máy di truyền của vi sinh vật rất đơn giản so với những sinh vật bậc cao. Ngày nay các nguồn nước, ngay cả nước ngầm và nước biển ở những mức độ khác nhau đã bị ô nhiễm do các nguồn chất thải khác nhau. Do đó khu hệ vi sinh vật bị ảnh hưởng rất nhiều và do đó khả năng tự làm sạch các nguồn nước do hoạt động phân giải của vi sinh vật cũng bị ảnh hưởng 2.4.3. Phân loại: Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có đường kính khoảng 1 ¸ 3 mm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 ¸ 1,5 mm chiều dài khoảng 1 ¸ 10,0 mm (điển hình cho nhóm này là vi khuẩn E. coli có chiều rộng 0,5mm chiều dài 2 mm); nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 ¸ 1,0 mm và chiều dài khoảng 2 ¸ 6 mm; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể lên đến 50 mm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100 mm hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng như trong các bể xử lý. Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải được tìm hiểu kỹ. Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân. Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân: + Coliforms và Fecal Coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5oC, coliform có khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong đó E. Coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân). Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lượng Fecal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E. coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước. Hình 2.3: Coliforms + Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lượng Faecal streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella. Ở Mỹ, số lượng 200 F. coliform/100 mL là ngưỡng tới hạn trong tiêu chuẩn quản lý các nguồn nước tự nhiên để bơi lội. + Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Hình 2.4: Clostridium perfringens Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal Streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác. Ví dụ khi người ta không còn phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết. Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hưởng của chất thải tới sức khoẻ cộng đồng. Mỗi nước, mỗi địa phương thường có những tiêu chuẩn riêng để kiểm tra khống chế. Do kinh phí và điều kiện có giới hạn, các Sở Môi Trường thường dùng chỉ tiêu E. coli hoặc tổng coliform để qui định chất lượng các loại nước thải. Bảng 2.10: Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và gia súc theo mức độ nguy hiểm (nguồn Internet) Mức độ nguy hiểm cao Ký sinh trùng (Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia) Mức độ nguy hiểm trung bình Vi khuẩn đường ruột (Chloera vibrio, Sallmonella typhosa, Shigella và một số loại khác) Mức độ nguy hiểm thấp Các vi rút đường ruột 2.4.4. Vi sinh vật biến đổi gen: Vi sinh vật biến đổi gen (Genetically Modified Microorganisms - GMMs) được định nghĩa là vi khuẩn, nấm men và nấm nhày mang thông tin di truyền được biến đổi bằng công nghệ sinh học hiện đại như biến nạp (transformation), tiếp hợp (conjugation) và tải nạp (transduction), không thông qua các cơ chế tự nhiên . Các vi sinh vật biến đổi gen (GMMs) ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và môi trường, kể cả trị liệu sinh học các chất độc tố và kiểm soát sinh học các bệnh thực vật. Tuy nhiên ngay chính những người phát triển các GMMs này cũng không nắm rõ hoặc không quan tâm đúng mức đến những rủi ro hoặc những nguy cơ tiềm ẩn khi giải phóng các sinh vật này vào môi trường. Vì vậy các sản phẩm GMMs cần được đánh giá về tất cả những nguy cơ và những rủi ro có thể xảy ra trước khi chúng được chấp nhận để ứng dụng rộng rãi. Những mối nguy cơ tiềm ẩn của vi sinh vật chuyển gen: Những hậu quả gì có thể xảy ra khi đưa các gen mới vào trong môi trường là một câu hỏi đầu tiên và quan trọng nhất khi nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật biến đổi gen (GMMs). Để trả lời được câu hỏi này, trước hết phải trả lời được câu hỏi: liệu các gen đã được chuyển vào GMMs có gây hại gì cho con người, cây trồng, vật nuôi hay động thực vật hoang dã hay không? Trong đó điều đáng lo ngại nhất là bất kỳ GMMs nào đưa vào môi trường đều có thể đột biến thành mầm bệnh cho động vật hay thực vật. Tuy nhiên, rủi ro này đã được chứng minh là khó có thể xảy ra trong thực tế vì khả năng gây bệnh phụ thuộc vào kiểu gen, thể nhận và những quy định tại nơi đang xem xét ứng dụng GMMs. Trong số tất cả các gen sử dụng trong công nghệ GMMs, lo ngại lớn nhất là gen kháng kháng sinh. Lý do của sự lo ngại này là sự xuất hiện tính kháng kháng sinh ở các chủng phân lập từ các bệnh phẩm. Một vấn đề nảy sinh trong nghiên cứu liên quan đến an toàn của vi sinh vật chuyển gen (GMMs) khi phóng thích ra ngoài môi trường là số phận của các ADN ngoại bào bị ảnh hưởng bởi các điều kiện sinh học và phi sinh học của môi trường. Nhiều vi khuẩn sản sinh các chất phân huỷ ADN ngoại lai. Tuy nhiên, người ta vẫn phát hiện được sự tồn tại của các ADN có trọng lượng phân tử cao trong đất và nước không bị phân huỷ. Một câu hỏi khác nữa là liệu rằng việc đưa GMMs vào môi trường tự nhiên có gây ra sự mất cân bằng sinh thái do sự tương tác lẫn nhau giữa các loài trong hệ sinh thái hay không? Rõ ràng là việc giải phóng không mong muốn những GMMs gây bệnh có thể gây ra các tác động có hại không chỉ với ký chủ mà còn gián tiếp với cấu trúc hệ sinh thái. Hai ví dụ điển hình không liên quan đến vi khuẩn là virút myxoma của thỏ và bệnh nấm của cây đu đủ Hà Lan. Không chỉ mầm bệnh này giết ký chủ mà còn dẫn đến thay đổi cấu trúc quần xã sau khi tiêu diệt động vật ăn cỏ hay một cấu phần quan trọng của vùng rừng rụng lá sớm ở Châu Âu. Nếu lo ngại này liên quan đến việc đưa các GMMs gây bệnh vào môi trường thì rõ ràng là cần phải xem xét đến cả vai trò quan trọng của ký chủ trong hệ sinh thái. Một vấn đề liên quan đến an toàn của GMMs là khả năng vật liệu di truyền từ các thực vật biến đổi gen sang vi khuẩn do chúng ăn các thực vật chuyển gen này. Nghiên cứu của Nielsen và cộng sự (1997a,b; 2000) đã chứng minh rằng vi khuẩn Acinetobacter calcoanceticus, một loài vi khuẩn có quan hệ chặt chẽ với rễ thực vật, có khả năng tái tổ hợp với ADN của thực vật để khôi phục lại khả năng kháng kháng sinh của vi khuẩn trong điều kiện tối ưu của phòng thí nghiệm với tần suất ít hơn 10-13. Tuy nhiên không quan sát thấy hiện tượng chuyển ADN như vậy ngoài đồng ruộng hay trực tiếp từ thực vật. Một số nghiên cứu thực nghiệm cũng được tiến hành để xem xét sự lan truyền của các gen đã được đưa vào nhiễm sắc thể vi khuẩn. Troxler và cộng sự (1997) đã tiến hành kiểm tra xem liệu gen trên nhiễm sắc thể có thể được truyền thông qua plasmid tiếp hợp hay không. Thực nghiệm đã chứng minh được quá trình chuyển gen này xảy ra trong in vitro và trên đất vô trùng nhưng không xảy ra trong đất tự nhiên. Ngoài ra, Bailey và cộng sự (1995) đã chứng minh sự di chuyển của ADN từ vi khuẩn nội sinh bản địa sang GMMs nhờ phát hiện ra số lượng lớn các plasmid tiếp hợp ở GMMs. Một vấn đề liên quan nữa là việc đưa một vi khuẩn gây bệnh vào môi trường có thể gây ra tác động thứ cấp trong quần xã vi sinh vật hay không? Mặc dù giải phóng GMMs trong phạm vi hẹp không gây ra tác động có hại nhưng các nghiên cứu nên hướng vào giải quyết vấn đề liệu có bất kỳ tác động nào do sự cạnh tranh giữa GMMs và vi sinh vật bản địa hoặc do sự tương tác giữa vi khuẩn và thực khuẩn thể hay không? Đó chính là những vấn đề có thể nảy sinh khi đưa GMMs vào môi trường. Chương 3 : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU Địa điểm: 1 trại chăn nuôi hộ gia đình thuộc xã Tân Lâm, huyện Cần Đước, Long An. Thời gian: Lần 1: 20/4/2009 (14 giờ trưa – không nắng) Lần 2: 8/6/2009 (10 giờ sang – nắng gắt) Lần 3: 19/6/2009 (16 giờ chiều – trời mát) Số lượng mẫu: lấy 4 mẫu + Nước thải chăn nuôi(A1): Nước thải từ chuồng heo thông qua việc tắm heo và rửa chuồng. + Nước ao(A2): nơi chứa các chất thải từ chuồng heo thải ra sau khi qua hệ thống xứ lý biogas. + Nước giếng(A3): dùng cho sinh hoạt lấy từ vòi nước trong nhà. + Nước sông(A4): của con sông gần trại chăn nuôi nhất (sông Rạch Đào). Toạ độ lấy mẫu: x 0675811 y 1164110 Khoảng cách lấy mẫu: + Mẫu A1: từ cửa xả đến nơi lấy mẫu = 4.95m Hình 3.1: Chuồng heo và cửa xả thải Hình 3.2: Nơi lấy mẫu A1 + Mẫu A2: từ chỗ xả thải qua hệ thống biogas, chảy ra ao = 7.6m Hình 3.3: Hệ thống Biogas, trại đang sử dụng Hình 3.4: Nơi lấy mẫu A2 + Mẫu A3: Từ nơi xả thải đến vòi nước giếng = 15m Hình 3.5: Nơi lấy mẫu A3 + Mẫu A4: từ trại chăn nuôi đến sông (sông Rạch Đào) = 2.5km Hình 3.6: Nơi lấy mẫu A4 Thổ nhưỡng: Diện tích: 4.492 km2. Các huyện: Bến Lức, Cần Đước, Cần Giuộc, Châu Thành, Đức Hòa, Đức Huệ, Mộc Hóa, Tân Thạnh, Tân Trụ, Thạnh Hóa, Thủ Thừa, Vĩnh Hưng, Tân Hưng. Dân tộc: Việt (Kinh), Khmer. Long An là cửa ngõ của đồng bằng sông Cửu Long, phía bắc giáp Tây Ninh và nước Cam-pu-chia, phía đông giáp Tp. Hồ Chí Minh, phía nam giáp Tiền Giang và phía tây giáp Đồng Tháp. Là một tỉnh nông nghiệp, đất Long An màu mỡ trải ra trên hai triền sông của hai con sông lớn sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây. Ở phía bắc tỉnh có một số gò, đồi thấp, còn lại thì bằng phẳng. Phần đất phía tây thuộc vùng trũng Đồng Tháp Mười. Long An có một mạng lưới sông, ngòi, kênh rạch chằng chịt nối liền nhau, chia cắt địa bàn tỉnh thành nhiều vùng. Thực ra Long An chưa phải là đồng bằng sông Cửu Long, mà chỉ là đồng bằng sông Vàm Cỏ, giữa hệ thống sông Đồng Nai và hệ thống sông Cửu Long. Khí hậu Long An có khí hậu nhiệt đới gió mùa, hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm 27,4ºC, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa trung bình 1.620mm/năm. 3.2. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM Xác định COD : COD là nhu cầu oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và H2O bằng tác nhân oxi hóa mạnh (tác nhân oxi hóa hóa học). Quy trình như sau: Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn với H2SO4 20% trước khi sử dụng. Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 vào, cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào bằng cách cho axit chảy dọc từ từ vào thành bên trong ống nghiệm. Đậy nút vặn ngay, Lắc kỹ nhiều lần cẩn thận vì phản ứng phát nhiệt. Đặt ống nghiệm và giá ống nghiệm inox và chon gay vào hệ thống phản ứng COD (COD reacter) ở 150oC trong 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, them 2 giọt ferroin và định phân bằng FAS 0.1M. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ. Làm 1 mẫu rỗng với nước cất. Tính toán thông số COD: COD(mgl)=A-BxNx8000V(ml mẫu) Xác định BOD : Nhu cầu oxi sinh hóa là lượng oxi mà sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước Quy trình như sau: Dùng dung dịch NaOH hoặc H2SO4 để điều chỉnh pH mẫu nằm trong khoảng 7-7.5. +Dựa vào giá trị COD đã biết, ước lượng sợ bộ giá trị BOD. Lấy lượng mẫu phù hợp vào chai BOD. Nếu mẫu có BOD5 > 900, cần pha loãng mẫu trước khi làm thí nghiệm. + Thêm các chất dinh dưỡng vào chai theo tỉ lệ 1ml/l. + Chuyển chai BOD vào tủ điều nhiệt (ổn định ở 20oC). + Để ổn định sau 20 phút. Sau đó, thêm KOH vào các nút cao su. + Để nút cao su đúng vị trí và vặn đầu dò kín miệng chai. + Chọn thang đo và bật máy đo. + Trong thời gian đo, có thể xác định BODt(với t = 1, 2, 3 ngày) bằng màn hình hiển thị trên nắp chai BOD. + Tính toán thông số BOD: BOD5 = (Trong đó: K là hệ số pha loãng mẫu DO0: giá trị DO được xác định ngay sau khi chuẩn bị mẫu để ủ. DO1: giá trị DO được xác định sau 5 ngày ủ ở 200C trong tối.) Xác định hàm lượng cặn SS: Quy trình như sau: +Dùng giấy lọc sấy ở nhiệt độ 105oC trong vòng 30 phút. +Đem đi hút ẩm trong 30 phút à Cân lấy m1. +Lọc 50 ml mẫu +Sấy ở 105oC trong 1 giờ + Hút ẩm trong 30 phút à Cân lấy m2 +Tính toán hàm lượng cặn SS (mg/l) V 1000 x ) m m ( SS 1 ' 2 - = (Trong đó: m2 - khối lượng giấy lọc có cặn m1 - khối lượng giấy lọc không có cặn V – Thể tích mẫu lấy để phân tích) Xác định pH: dùng giấy quỳ và máy đo pH Xem xét ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến nguồn nước mặt và nước ngầm: Phương thức lấy mẫu: Tráng rửa thiết bị lấy mẫu bằng nước thường, nước cất, và nước hồ. Sau đó lấy mẫu thật. Tại mỗi vị trí lấy mẫu tráng bằng nước của chính vị trí đó rồi mới tiến hành lấy mẫu. Các can chứa mẫu thật và can chứa mẫu trắng được dán nhãn bao gồm tên chương trình, ngày lấy mẫu, vị trí lấy, người thực hiện. Mẫu được bảo quản trong thùng đá lạnh, vận chuyển về phòng thí nghiệm trước khi phân tích. Bảo quản mẫu: Mẫu được bảo quản trong tủ lạnh, ở nhiệt độ 40C. Đối với các mẫu chưa kịp phân tích trong vòng 24 giờ được làm đông lạnh ở nhiệt độ -200C để bảo quản một thởi gian dài. Dụng cụ: + Ống nghiệm: Được dùng chứa môi trường nuôi cấy vi sinh vật, nút đậy bằng bông gòn hay nắp bằng nhựa. + Lọ thủy tinh: Chứa hóa chất, môi trường nuôi cấy vi sinh vật, có nắp đậy bằng nhựa hoặc kim loại. + Pipet: Có nhiều loại pipet có vạch chia độ, pipet tự động (pipetman) được sử dụng để lấy một thể tích nhất định chất lỏng nào đó. + Đĩa petri: Gồm một nắp lớn và một đấy nhỏ úp vào nhau, thường được sử dụng để chứa môi trường thạch nuôi cấy vi sinh vật, nghiên cứu các đặc điểm hình thái tế bào vi sinh vật. + Đũa thủy tinh: Chủ yếu dùng để khuấy chất lỏng. + Que cấy vòng: Có dây cấy bằng kim loại, hình thẳng, được sử dụng để cấy chuyền (môi trường lỏng hay đặc) và cấy ria (tạo vạch) vi sinh vật trên môi trường thạch. + Đèn cồn: Thường được sử dụng trong các kỹ thuật thao tác vô trùng. + Ống đo dung dịch: Là dụng cụ đo thể tích tương đối gần đúng, dùng lấy dung dịch hay hóa chất pha dung dịch. Thiết bị: + Cân điện tử: Dùng để cân hóa chất, vật liệu và các thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật với lượng nhỏ và cần độ chính xác cao. + Bếp điện: Cần thiết để đun nóng và chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi sinh vật. + Tủ lạnh: Được sử dụng để bảo quản vi sinh vật, hóa chất và môi trường nuôi cấy vi sinh vật trong một thời gian ngắn. + Tủ cấy vô trùng: Có không gian vô trùng được sử dụng để cấy vi sinh vật, nhờ hệ thống đèn tử ngoại hay bộ phận thổi khí vô trùng. + Tủ ấm: Có chế độ ổn định nhiệt được sử dụng để ủ vi sinh vật ở nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của chúng. + Tủ sấy: Được sử dụng để sấy khô, khử trùng các dụng cụ thí nghiệm chịu được sức nóng khô (chủ yếu là dụng cụ thủy tinh) sau khi rửa sạch và để thật ráo. + Nồi hấp tiệt trùng (autoclave): Thiết bị này cấp nhiệt bằng hơi nước ở áp suất cao, được sử dụng để hấp khử trùng môi trường, một số các nguyên liệu và các loại dụng cụ thí nghiệm. + Bể điều nhiệt: Thường chứa nước và được cài đặt ở nhiệt độ thích hợp để ổn định nhiệt độ cho những thí nghiệm cần ổn định về nhiệt Phương pháp phân tích mẫu: Việc đếm tổng vi sinh cung cấp một phương tiện tiêu chuẩn để xác định mật độ vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí và kỵ khí tuỳ tiện trong nước. Kỹ thuật đếm trên đĩa các tế bào dị dưỡng (heterotrophic plate count) là phương pháp tốt nhất xác định thành phần vi khuẩn tổng quát của mẫu nước để có thể đánh giá hiệu quả nhà máy xử lý nước, sự tăng trưởng sau đó của vi khuẩn trong các đường ống, trong các nguồn nước, Trong nghiên cứu này, ta dùng phương pháp đổ đĩa. Ta sẽ cấy mẫu trên 5 môi trường lần lượt là: + Môi trường chuẩn Plate count agar(PCA). + Môi trường PCA : 10% nước cất + 90% nước thải chăn nuôi. + Môi trường PCA : 20% nước cất + 80% nước thải chăn nuôi. + Môi trường PCA : 50% nước cất + 50% nước thải chăn nuôi. + Môi trường PCA : 80% nước cất + 20% nước thải chăn nuôi. Chuẩn bị môi trường: Cân môi trường PCA trên cân điện tử cho vào các erlen . Cho nước cất và nước thải chăn nuôi vào erlen đã có môi trường theo tỉ lệ như trên. Đem đi khử trùng bằng autoclave trong 15 phút. Pha loãng mẫu nước: + Chuẩn bị vài ống nghiệm sạch đã khử trùng. + Cho vào mỗi ống 9 ml nước cất đã được khử trùng(15 phút). + Dùng pipette 1 ml lấy 1ml mẫu nước cho vào ống nghiệm thứ nhất ta có nồng độ mẫu pha loãng là 10-1. + Dùng pipette 1 ml khác hút 1 ml mẫu nước 10-1 cho vào ống nghiệm thứ hai để có độ pha loãng mẫu 10-2. Cứ tiếp tục đến khi có nồng độ thích hợp để tiến hành thí nghiệm. Thực hiện đổ đĩa: + Hút vào petri đã khử trùng(15 phút) 1ml mẫu đã pha loãng. + Ghi tên mẫu, ngày thực hiện và ký hiệu độ pha loãng lê từng petri. + Sau khi để nguội môi trường khoảng 35 – 40oC, rót vào các đĩa petri đã chứa mẫu, mỗi đĩa khoảng 10ml môi trường(độ dày 2-3mm). + Xoay nhè nhẹ petri, tránh không để môi trường tràn ra ngoài để phân bố đều lượng vi sinh có trong mẫu. + Chờ cho thạch đông cứng lại, lật ngược các petri và đem ủ ở 35oC trong 24 giờ. + Sau 24 giờ đếm các khuẩn lạc riêng rẽ quan sát được. + Tính toán: A=N(n1v1f1+n2v2f2++nivifi) A: Tổng số vi sinh vật hiếu khí có trong 1ml mẫu N: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên tất cả các đĩa. n1: số đĩa ở độ pha loãng f1 ni: số đĩa ở độ pha loãng fi. vi: Thể tích mẫu lấy ở mỗi độ pha loãng fi: nồng độ pha loãng. Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. KẾT QUẢ COD, BOD, SS, pH: Bảng4.1: Kết quả phân tích COD. Loại mẫu COD (mg/l) – lần 1 COD (mg/l) – lần 2 COD (mg/l) – lần 3 Nước thải chăn nuôi (A1) 5680 6720 5520 Nước ao (A2) 74.7 96 70.1 Nước giếng (A3) 68.2 76.8 63 Nước sông (A4) 112.8 115.2 101.2 Bảng 4.2: Kết quả phân tích BOD. Loại mẫu BOD (mg/l) – lần 1 BOD (mg/l) – lần 2 BOD (mg/l) – lần 3 Nước thải chăn nuôi (A1) 3220 1530 1270 Nước ao (A2) 3 3 3 Nước giếng (A3) 1 1 1 Nước sông (A4) 7 10 5 Bảng 4.3: Kết quả phân tích SS. Loại mẫu SS (mg/l) – lần 1 SS (mg/l) – lần 2 SS (mg/l) – lần 3 Nước thải chăn nuôi (A1) 3.6 3 2.9 Nước ao (A2) 0.4 0.2 0.2 Nước giếng (A3) 0.02 0.02 0.02 Nước sông (A4) 0.4 0.4 0.3 Bảng 4.4:Kết quả phân tích pH. Loại mẫu pH – lần 1 pH – lần 2 pH – lần 3 Nước thải chăn nuôi (A1) 7.75 7.2 7.3 Nước ao (A2) 7.45 7.0 7.2 Nước giếng (A3) 6.93 6.8 6.72 Nước sông (A4) 7.29 6.97 7.2 4.2. KÊT QUẢ PHÂN TÍCH TỔNG VI SINH HIẾU KHÍ: Mẫu lấy lần 1: Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường chuẩn Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 PCA 135 135.107 Nước ao (A2) 10-4 PCA 28 28.104 Nước giếng (A3) 10-3 PCA 19 19.103 Nước sông (A4) 10-5 PCA 74 74.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 10% NT+90%NC 142 142.107 Nước ao (A2) 10-4 10% NT+90%NC 33 33.104 Nước giếng (A3) 10-3 10% NT+90%NC 24 24.103 Nước sông (A4) 10-5 10% NT+90%NC 82 82.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 20%NT+80%NC 155 155.107 Nước ao (A2) 10-4 20%NT+80%NC 39 39.104 Nước giếng (A3) 10-3 20%NT+80%NC 28 28.103 Nước sông (A4) 10-5 20%NT+80%NC 88 88.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 50%NT+50%NC 170 170.107 Nước ao (A2) 10-4 50%NT+50%NC 45 45.104 Nước giếng (A3) 10-3 50%NT+50%NC 39 39.103 Nước sông (A4) 10-5 50%NT+50%NC 92 92.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 80%NT+20%NC 218 218.107 Nước ao (A2) 10-4 80%NT+20%NC 66 66.104 Nước giếng (A3) 10-3 80%NT+20%NC 58 58.103 Nước sông (A4) 10-5 80%NT+20%NC 125 125.105 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi và so sánh số lượng vi sinh qua từng môi trường được tăng tỉ lệ thành phần nước thải ở lần lấy mẫu thứ nhất. Mẫu lấy lần 2 : Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường chuẩn Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 PCA 140 140.107 Nước ao (A2) 10-4 PCA 33 33.104 Nước giếng (A3) 10-3 PCA 20 20.103 Nước sông (A4) 10-5 PCA 77 77.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 10% NT+90%NC 148 148.107 Nước ao (A2) 10-4 10% NT+90%NC 39 39.104 Nước giếng (A3) 10-3 10% NT+90%NC 29 29.103 Nước sông (A4) 10-5 10% NT+90%NC 85 85.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 20%NT+80%NC 162 162.107 Nước ao (A2) 10-4 20%NT+80%NC 44 44.104 Nước giếng (A3) 10-3 20%NT+80%NC 36 36.103 Nước sông (A4) 10-5 20%NT+80%NC 92 92.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 50%NT+50%NC 189 189.107 Nước ao (A2) 10-4 50%NT+50%NC 50 50.104 Nước giếng (A3) 10-3 50%NT+50%NC 48 48.103 Nước sông (A4) 10-5 50%NT+50%NC 113 113.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 80%NT+20%NC 221 221.107 Nước ao (A2) 10-4 80%NT+20%NC 60 60.104 Nước giếng (A3) 10-3 80%NT+20%NC 59 59.103 Nước sông (A4) 10-5 80%NT+20%NC 126 126.105 Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi và so sánh số lượng vi sinh qua từng môi trường được tăng tỉ lệ thành phần nước thải ở lần lấy mẫu thứ hai. Mẫu lấy lần 3 : Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường chuẩn Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 PCA 115 115.107 Nước ao (A2) 10-4 PCA 25 25.104 Nước giếng (A3) 10-3 PCA 15 15.103 Nước sông (A4) 10-5 PCA 70 70.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 10% NT+90%NC 120 120.107 Nước ao (A2) 10-4 10% NT+90%NC 32 32.104 Nước giếng (A3) 10-3 10% NT+90%NC 26 26.103 Nước sông (A4) 10-5 10% NT+90%NC 75 75.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 20%NT+80%NC 134 134.107 Nước ao (A2) 10-4 20%NT+80%NC 40 40.104 Nước giếng (A3) 10-3 20%NT+80%NC 35 35.103 Nước sông (A4) 10-5 20%NT+80%NC 82 82.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 50%NT+50%NC 145 145.107 Nước ao (A2) 10-4 50%NT+50%NC 50 50.104 Nước giếng (A3) 10-3 50%NT+50%NC 46 46.103 Nước sông (A4) 10-5 50%NT+50%NC 93 93.105 Loại mẫu Nồng độ pha loãng Môi trường PCA pha Số lượng (Khuẩn lạc) Kết quả (CFU/ml) Nước thải chăn nuôi (A1) 10-7 80%NT+20%NC 190 190.107 Nước ao (A2) 10-4 80%NT+20%NC 66 66.104 Nước giếng (A3) 10-3 80%NT+20%NC 59 59.103 Nước sông (A4) 10-5 80%NT+20%NC 136 136.105 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi và so sánh số lượng vi sinh qua từng môi trường được tăng tỉ lệ thành phần nước thải ở lần lấy mẫu thứ ba. 4.3. ĐÁNH GIÁ VÀ THẢO LUẬN: Kết quả phân tích COD, BOD và SS cho thấy quá trình vận chuyển mẫu, lấy mẫu tại hiện trường và thiết bị lấy mẫu đều bị nhiễm bẩn tức là quy trình lấy mẫu chưa được chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp chống nhiễm bẩn mẫu. Ngoài ra kết quả còn cho thấy rằng biện pháp xử lý chất thải tại trại chăn nuôi vẫn chưa được hiệu quả. Việc thải ra môi trường 1 lượng chất ô nhiễm vẫn là điều đáng lo ngại. Mặc khác, khảo sát địa hình xung quanh của dân cư cho thấy việc sử dụng các biện pháp hay hệ thống xử lý chất thải là rất ít. Chủ yếu người dân thải ra ao cá hoặc thửa ruộng đất khô. Năm 2004, việc chết tôm hàng loạt tại huyện Cần Giuộc và Cần Đước do kênh rạch bị ô nhiễm dẫn đến dễ lây nhiễm bệnh, đã dấy lên hồi chuông báo động nhưng đến nay có lẽ tình hình vẫn chưa thể cải thiện, người dân chỉ còn cách cẩn thận hơn trong việc nuôi tôm. Căn cứ vào kết quả cùng đồ thị trên cho phép ta biết được nồng độ an toàn để xả thải vào môi trường chỉ nên từ 10 – 20% nồng độ chất thải. Bên cạnh đó, việc biến dạng của vi sinh vật cũng là điều đáng chú ý. Trong quá trình phân tích, mỗi khi nồng độ nước thải tăng lên, độ lồi và màu sắc của vi sinh vật lại trở nên khác thường. Có thể do môi trường có quá nhiều dinh dưỡng, dẫn đến sự phát triển kỳ lạ ấy và như thế cũng đồng thời cho thấy sự quy hại của việc xả thải quá mức. Hình 4.4 và 4.5: Sự thay đổi về sắc thái và độ lồi của vi sinh vật trong quá trình nghiên cứu. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN: Nước thải chăn nuôi là một trong những yếu tố quan trọng gây nên ô nhiễm toàn cầu. Cũng chỉ bởi do sự chủ quan của con người. Sự độc hại và ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến môi trường và sức khoẻ con người đã quá rõ ràng nhưng cũng chính sự thờ ơ của con người càng làm cho sự việc ngày một cấp thiết. Qua đó, ta cũng biết được có sự thay đổi trong quần thể vi sinh vật bị ảnh hưởng bởi nồng độ chất thải. Từ đấy có thể làm những cuộc xét nghiệm, nghiên cứu cao hơn để thấy được rõ hơn sự biến đổi của vi sinh vật trong nước thải. Có lợi hay có hại? 5.2. KIẾN NGHỊ: + Quản lý lại về việc xả thải của các trại chăn nuôi, hộ gia đình. + Tuyên truyền, xây dựng các phương pháp xử lý chất và rác thải chăn nuôi đúng cách. + Xem xét định kỳ về hiệu quả hoạt động của các hệ thống xử lý. + Thu và tồn trữ an toàn chất thải đối với các trại chăn nuôi. + Tiến hành đo đạc, giám sát chất lượng môi trường theo định kỳ. TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Linh Phước, Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mĩ phẩm, 2006, NXB Giáo Dục. CN. Đào Hồng Hà, Bài Giảng :Thực Hành Vi sinh Kỹ Thuật Môi Trường. TS. Trương Thanh Cảnh & ctv, 2002, Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng keo tụ điện hoá, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên. TS. Trương Thanh Cảnh & ctv, 2002, Mùi ô nhiễm không khí từ hoạt động chăn nuôi, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên. Và một số luận văn nghiên cứu những năm trước. Một số tham khảo từ Internet: www.ctu.edu.vn www.nea.gov.vn