Nghiên cứu ứng dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa trong xử lý môi trường chăn nuôi lợn

nuôi lợn mỗi năm sản xuất khoảng 70% tổng sản lượng thịt cho nhu cầu tiêu thụ trong nước. Những năm gần đây xu hướng phát triển các đàn lợn cho tỷ lệ nạc cao từ các giống ngoại, nhằm phục vụ không những nhu cầu trong nước mà còn cho thị trường xuất khẩu, đã được khẳng định, dẫn đến cường độ chăn nuôi lợn ngày càng gia tăng. Năm 2005 sản lượng lợn đã đạt 27,4 triệu con và 2,29 triệu tấn thịt, đưa Việt Nam lên vị trí thứ 6 và thứ 8 thế giới về số đầu lợn và sản lượng thịt lợn. [31 ] Tuy nhiên việc chăn nuôi tập trung lại làm nảy sinh các vấn đề về môi trường và phòng chống dịch bệnh. Vì nhiều lí do khác nhau vệ sinh môi trường ở cơ sở chăn nuôi chưa được quan tâm đúng mức đang gây ra những bất cập trong phòng chống dịch bệnh và ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường sống của các khu dân cư. Hầu hết các trại chăn nuôi còn hạn chế dùng chế phẩm sát trùng vì các chất này ảnh hưởng trực tiếp đến vật nuôi. Chính vì lẽ đó các vi sinh vật gây bệnh có điều kiện thuận lợi để phát triển luôn tiềm ẩn nguy cơ bùng phát dịch bệnh cho đàn vật nuôi và từ vật nuôi lây sang người. Dịch lợn tai xanh,dịch nở mồm long móng đang xảy ra ở nước ta và các nước trong khu vực trong thời gian gần đây đã chứng tỏ điều này. Ngoài ra các dịch bệnh như dịch Leptospirosis, Tụ huyết trùng cũng đã xảy ra trong thời gian vừa qua. Cùng với tình trạng dùng kháng sinh tràn lan liên tục đã làm phát sinh các vi khuẩn nhờn thuốc với mật độ cao trong môi trường chăn nuôi và để lại dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. Điều này gây nguy cơ nhiễm bệnh không chỉ với vật nuôi, người tiêu dùng mà còn đối với ngay những công nhân làm việc trong trang trại. Hội chứng rối loạn sinh sản và hô hấp (PRRS), còn gọi là "bệnh lợn tai xanh" được phát hiện lần đầu tiên ở nước ta vào năm 1997 trên đàn lợn nhập từ Mỹ, qua kiểm tra có huyết thanh dương tính[29]. Tuy nhiên, mãi tới đầu năm 2007 bệnh phát thành dịch ở 7 tỉnh phía Bắc, sau đó lan nhanh ra một số tỉnh miền Trung và miền Nam, gây tổn thất rất lớn về kinh tế. Hiện nay vẫn đang tiếp tục xảy ra ở một số tỉnh trong cả nước. Đây là một loại dịch bệnh truyền nhiễm rất nguy hiểm, có tốc độ lây lan nhanh. Bệnh này do virus Lelystad gây ra. Virus này tấn công vào đại thực bào làm giảm chức năng hệ thống bảo vệ cơ thể, làm tăng nguy cơ nhiễm các bệnh kế phát như: tả, phó thương hàn, liên cầu khuẩn, hen suyễn...và chỉ lây từ lợn sang lợn chứ không lây bệnh cho người. Báo cáo của Cục Thú y tại cuộc họp chiều 22.4 cho biết, hiện dịch tai xanh đang tấn công đàn lợn tại 657 xã thuộc 50 huyện của 10 tỉnh, thành: Hà Tĩnh, Quảng Nam, Thanh Hóa, Nghệ An, Lâm Đồng, Thừa Thiên-Huế, Thái Bình, Thái Nguyên, Nam Định và Ninh Bình. Tổng cộng đã có tới 222.059 con lợn mắc bệnh, trong đó 221.352 con bị tiêu hủy. [29] Một trong những nguyên nhân gây dịch bệnh lan nhanh trên diện rộng là do công tác vệ sinh, phòng dịch bệnh không tốt,Các trang trại đã bị dịch tấn công là nơi phát sinh những nguồn bệnh. Bệnh lây lan qua gió, không khí, nước, qua dụng cụ chăn nuôi, vận chuyển lợn, thức ăn gia súc hoặc do người chăn nuôi, người mua bán lợn, thịt lợn từ vùng có dịch sang vùng chưa có dịch, lây lan do tiếp xúc giữa con lợn ốm và lợn khỏe.Quá trình phát thải và lan truyền các chất ô nhiễm mang theo các vi rút gây bệnh là mối đe dọa đến sự phát triển của ngành chăn nuôi,sức khỏe của con người và môi trường sinh thái. Hiện nay ở nước ta việc vệ sinh phòng chống dịch bệnh thường sử dụng số lượng lớn các hoá chất khử trùng, tiêu độc. Các loại hoá chất được dùng phổ biến nhất là: Crezine, Cloamin, Formalin, vôi bột, NaOH, Ca(OH)2 … và gần đây có thêm một số loại nữa được giới thiệu và sử dụng ở nước ta như BKA, Benkocid, Virkon, dung dịch iốt v.v.. Những hoá chất này đều gây ô nhiễm nguồn nước, đất, không khí và nếu được sử dụng nhiều, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Hàng năm ở nước ta sử dụng hàng trăm ngàn tấn hoá chất trong thú y để tiêu trùng khử độc. Nhiều loại hoá chất khử trùng tiêu độc trong chăn nuôi rất đắt (BKA, Virkon v.v.) làm tăng chi phí trong chăn nuôi. Trong những năm gần đây ở nước ta Trung tâm Phát triển Công nghệ cao và Viện Công nghệ môi trường thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu một loại dung dịch điện hóa. Đây là một dung dịch có khả năng khử trùng cao, không độc đối với vật nuôi, con nguời, thân thiện với môi trường và có giá thành rẻ vì vậy đây là một dung dịch có thể đáp ứng được các yêu cầu về xử lý môi trường, phòng chống dịch bệnh trong ngành chăn nuôi ở nước ta. Để góp phần giảm thiểu ô nghiễm,bảo vệ môi trường và PTBV ngành chăn nuôi lợn của nước ta, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu ứng dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa trong xử lý môi trường chăn nuôi lợn ” với các mục tiêu nghiên cứu như sau: Nghiên cứu ứng dụng dung dịch điện hoạt hoá khử trùng, khử mùi không khí môi trường chăn nuôi lợn nhằm giảm thiểu mật độ vi sinh gây bệnh và các khí độc hại trong môi trường chăn nuôi, hạn chế sự phát tán của chúng vào môi trường xung quanh và ảnh hưởng tới sức khỏe của con người. Sử dụng dung dịch điện hoạt hoá khử trùng nước và dụng cụ chăn nuôi nhằm giảm tỉ lệ mắc bệnh đường ruột, tránh hiện tượng lây nhiễm chéo bệnh giữa các chuồng khi sử dụng chung dụng cụ chăn nuôi, hạn chế khả năng phát tán vi sinh vật vào không khí. Khử trùng nước thải đạt tiêu chuẩn về vi sinh trước khi xả vào môi trường. CHƯƠNG I . TỔNG QUAN I.1. TỔNG QUAN VỀ CHĂN NUÔI LỢN Ở VIỆT NAM I.1.1. Tình hình chăn nuôi lợn Chăn nuôi lợn ở Việt Nam có từ lâu đời. Theo một số tài liệu của khảo cổ học, nghề chăn nuôi lợn ở Việt Nam có từ thời đồ đá mới cách đây khoảng 1 vạn năm. Từ khi, con người biết sử dụng công cụ lao động là đồ đá, họ đã săn bắn, hái lượm và bắt được nhiều thú rừng, trong đó có nhiều lợn rừng. Khi đó, họ bắt đầu có ý thức trong việc tích trữ thực phẩm và lương thực cho những ngày không săn bắn và hái lượm được và họ đã giữ lại những con vật đã săn bắn được và thuần dưỡng chúng. Cũng từ đó nghề chăn nuôi lợn đẵ được hình thành. Ở nước ta hiện nay ngành chăn nuôi lợn chủ yếu là nhập các giống lợn ngoại, đực và cái cần thiết và thích hợp vào Việt Nam, nhân thuần chủng để tạo ra các dòng của các giống lợn khác nhau phù hợp với thị trường và điều kiện chăn nuôi nước ta. Tiến hành cho các giống lợn ngoại lai tạo với các giống lợn địa phương để nâng cao sức sản xuất và sức đề kháng bệnh, chọn các công thức lai phù hợp cho các vùng sinh thái khac nhau. Đồng thời, tích cực bảo tồn các giống lợn bản địa dưới các hình thức nguyên vị và chuyển vị ở các vùng trong cả nước. Phấn đấu đến năm 2010, đàn lợn nước ta có số lượng khoảng 31 triệu con và lợn thịt có tỉ lệ lạc trong thân thịt từ 52-55%.[ 34] Trong 5 năm qua (từ năm 2001 đến 2005), đàn lợn trong cả nước có tốc độ tăng trưởng nhanh. Tổng đàn từ 21,8 triệu con năm 2001 tăng lên 27,43 triệu con năm 2005, tăng bình quân đạt 6,3%/năm. Năm 2005 Đồng Bằng Sông Hồng có 7,42 triệu con tăng trưởng bình quân 10,0%/năm; tương ứng các vùng: Tây Bắc là 1,25 triệu con, giảm 0,8%/năm; Đông Bắc 4,57 triệu con, tăng 5,1%/năm, Bắc Trung Bộ 3,88 triệu con, tăng 3,9%/năm, Nam Trung Bộ 2,24 triệu con, tăng 3,9%/năm; Tây Nguyên 1,59 triệu con, tăng 14,9%/năm; Đông Nam Bộ 2,62 triệu con, tăng 9,1%/năm; Đồng Bằng Sông Cửu Long 3,83 triệu con, tăng 7,1%/năm. Mười tỉnh có số đầu lợn lớn là Thanh Hoá 1,36 triệu con; Hà Tây 1,32 triệu; Nghệ An 1,24 triệu; Thái Bình 1,13 triệu; Đồng Nai 1,14 triệu; Bắc Giang 0,93 triệu; Hải Dương 0,86 triệu; Nam Định 0,77 triệu; Bình Định 0,66 triệu; ĐăkLăk 0,64 triệu.[34] Đàn lợn nái năm 2005 đạt 3,88 triệu con, chiếm 14,2% tổng đàn. Trong tổng đàn nái có khoảng 372 ngàn con nái ngoại, chiếm 9,6%; nái lai khoảng 2.990 ngàn con và nái nội khoảng 520 ngàn con. Các tỉnh có tỷ lệ lợn nái ngoại cao là thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai , Bình Dương, Long An, Bến Tre...[33] Hiện nay, hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản ở lợn, hay còn gọi là bệnh “tai xanh” vẫn đang tiếp tục xảy ra ở một số tỉnh trong cả nước. Đây là một loại dịch bệnh truyền nhiễm rất nguy hiểm, có tốc độ lây lan nhanh Virus có trong dịch mũi, nước bọt, tinh dịch (trong giai đoạn nhiễm trùng máu), phân, nước tiểu và phát tán ra môi trường. Ở lợn mẹ mang trùng, virus có thể lây nhiễm cho bào thai từ giai đoạn giữa thai kỳ trở đi và virus cũng được bài thải qua nước bọt và sữa. Lợn trưởng thành có thể bài thải virus trong vòng 14 ngày trong khi đó lợn con và lợn choai bài thải virus tới 1-2 tháng. Virus có thể phát tán thông qua các hình thức: vận chuyển lợn mang trùng, theo gió (có thể đi xa tới 3 km), bụi, bọt nước, dụng cụ chăn nuôi và dụng cụ bảo hộ lao động nhiễm trùng, thụ tinh nhân tạo, do người chăn nuôi, mua bán lợn từ vùng có dịch tới vùng chưa có dịch và có thể do một số loài chim hoang.[ 30] Các giải pháp nhằm xử lý dịch bệnh và hạn chế sự lây lan của dịch bệnh ra các vùng chưa có dịch của nhà nước ta là: Thực hiên tiêu hủy lợn đã bị nhiễm bệnh bằng các hố chôn tập chung và tiến hành trợ cấp cho các hộ gia đình có lợn bị nhiễm bệnh với giá là 25000đ/1kg. Thực hiện công tác phòng chống dịch, tuyên truyền cho người dân hiểu và biết cách phòng và trị bệnh khi có dịch sảy ra Ngày 22-4, Bộ NN&PTNT đã liên tiếp ra 2 công điện về việc hạn chế xuất khẩu lợn tiểu ngạch qua biên giới và tạm thời dừng việc vận chuyển lợn từ Bắc vào Nam. Theo đó, kể từ ngày 26- 4 tới đây, chỉ xuất khẩu tiểu ngạch lợn sống qua biên giới khi đáp ứng đủ các điều kiện: Lô hàng lợn sống có xuất xứ từ những tỉnh, thành không có dịch “tai xanh" và có giấy kiểm dịch của cơ quan thú y tại gốc xuất đi xác nhận lợn không bị bệnh. Lộ trình vận chuyển của lô hàng đến biên giới không đi qua các tỉnh, thành có dịch “tai xanh"….[32 ] Dịch lan nhanh và rộng trong thời gian ngắn do có một số nguyên nhân: Khí hậu khắc nghiệt hơn so với mọi năm; nhu cầu thực phẩm càng ngày càng lớn khiến việc vận chuyển diễn ra phức tạp và công tác kiểm soát dịch bệnh của chúng ta chưa sát sao, đôi khi bị buông lỏng. Cùng với đó, việc chăn nuôi không đảm bảo vệ sinh hay nói cách khác là nuôi trong môi trường “bẩn” như nước ta hiện nay cũng là một trong những yếu tố làm dịch bệnh bùng phát, lây lan. Chính vì vậy việc thực hiện vệ sinh phòng chống dịch bệnh trong các trang trại chăn nuôi lợn là một vấn đề hết sức cần thiết đối với ngành chăn nuôi ở nước ta hiện nay nhằm đảm bảo số lượng và chất lượng lợn được xuất chuồng. I.1.2. Đăc trưng của ngành chăn nuôi lợn Việt Nam là một nước có nền kinh tế chủ yếu dựa vào nông nghiệp,trong đó chăn nuôi chiếm 1 vị trí rất quan trọng, nó cung cấp thực phẩm cho nhu cầu trong nước và cung cấp cho nhu cầu xuất khẩu, trong đó ngành chăn nuôi lợn chiếm 70% GDP của toàn ngành. Mỗi năm ngành chăn nuôi cung cấp cho thị trường khoảng 2,8 triệu tấn thịt lợn thương phẩm[ 29]. chăn nuôi ở nước ta còn phân tán nhỏ lẻ, tận dụng, xen kẽ trong khu dân cư với một phần lớn chiếm 80% số hộ chăn nuôi, việc phát triển chăn nuôi chủ yếu vẫn là tự phát theo tư duy, tập quán cũ, chưa gắn với quy hoạch cụ thể lâu dài theo vùng phù hợp; năng suất, chất lượng sản phẩm chăn nuôi thấp, vấn đề dịch bệnh, ô nhiễm môi trường luôn thường trực đe dọa tới người chăn nuôi, đây là những trở ngại lớn trước sự đòi hỏi cao, rất khắt khe của thị trường về chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm trong những năm tới. Các sản phẩm chăn nuôi vẫn chủ yếu được tiêu thụ dưới dạng thô hoặc giết mổ thủ công, phân tán, các cơ sở giết mổ, chế biến còn ít, do đó không nâng cao được chất lượng, giá trị kinh tế của sản phẩm, chưa xây dựng được thương hiệu hàng hóa cũng như thương hiệu cơ sở sản xuất nên không thâm nhập được các thị trường có sức tiêu thụ lớn, ổn định. Tiến bộ khoa học công nghệ về con giống, thức ăn, phòng ngừa dịch bệnh... chưa được áp dụng một cách đồng bộ, rộng rãi do đó năng suất và chất lượng chăn nuôi thấp Trong những năm gần đây, Tại những vùng nông thôn Việt Nam số lượng trại chăn nuôi lợn quy mô lớn ngay càng tăng. Hiện tại đã có nhiều tỉnh có các trại chăn nuôi tư nhân với trên 20 nghìn đầu lợn và cũng có nhiều hộ cá thể nuôi trên 100 con. chăn nuôi lợn ở nước ta đã tăng trưởng khá về tổng đàn, chất lượng đàn cũng như quy mô sản xuất, kim ngạch xuất khẩu... Tuy nhiên so với yêu cầu và khả năng thì kết quả này còn quá khiêm tốn. Để nâng cao sức cạnh tranh, mở rộng thị trường cho sản phẩm thịt lợn xuất khẩu theo các chuyên gia thì có rất nhiều vấn đề đang đặt ra đòi hỏi chúng ta cần nhanh chóng giải quyết một cách triệt để như tăng cường sử dụng các giống mới, kỹ thuật chăn nuôi tiên tiến, mở rộng quy mô sản xuất, xúc tiến thị trường, phát triển công nghiệp chế biến, tạo thế chủ động về nguyên liệu phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi… Tuy nhiên, hiện nay tồn tại một loạt vấn đề liên quan đến quá trình phát triển ngành chăn nuôi lợn cần giải quyết. Đó là ô nhiễm môi trường tại các trại chăn nuôi, tỉ số lợn nhiễm bệnh và tỉ lệ lợn chết còn cao, dẫn đến tăng chi phí thức ăn và thuốc chữa bệnh (chiếm khoảng 70% tổng chi phí). Đây chính là một trong những nguyên nhân dẫn đến nguy cơ rủi ro trong sản xuất mặt khác nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có thể thường xuyên xảy ra các ổ dịnh như; lở mồm long móng,tụ huyết trùng, phó thương hàn, hội chứng bệnh tiêu chảy, hô hấp và sinh sản, dịch tả lợn và gần đây nhất là dịch lợn tai xanh (hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản ở lợn). Đây là một loại dịch bệnh truyền nhiễm rất nguy hiểm, có tốc độ lây lan nhanh. dịch lan nhanh và rộng trong thời gian ngắn do có một số nguyên nhân: Khí hậu năm nay khắc nghiệt hơn so với mọi năm; nhu cầu thực phẩm càng ngày càng lớn khiến việc vận chuyển diễn ra phức tạp và công tác kiểm soát dịch bệnh của chúng ta chưa sát sao, đôi khi bị buông lỏng.hơn nữa việc vệ sinh phòng chống dịch bệnh ở các cơ sở sản xuất vẫn chưa được quan tâm đúng mức khiến cho dịch bệnh có thể lan nhanh và gây thiệt hại rất lớn đối với người chăn nuôi Vì vậy chăn nuôi lợn ở nước ta cần phải lưu ý cả việc phát triển đàn, tăng năng xuất và vệ sinh môi trường phòng chống dịch bệnh, như vậy mới có thể đảm bảo sản lượng và chất lượng sản phẩm khi xuất chuồng. I.2.QUY TRÌNH CHĂN NUÔI VÀ CÁC YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG I.2.1. Quy trình chăn nuôi của các trang trại chăn nuôi lợn Ở nước ta hiện nay chăn nuôi lợn theo quy mô trang trại thường được xác lập theo số đầu lợn được nuôi trong một cơ sở sản xuất, nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, đồng thời đảm bảo cân đối giữa yêu cầu của đàn lợn và khả năng của cơ sở về nhu cầu tài chính, giống, thức ăn, chuồng trại, cơ sở vật chất kỹ thuật và năng lực quản lý của cơ sở đó . cũng có thể hiểu là số đầu lợn sau khi cai sữa có mặt thường xuyên trong một cơ sở chăn nuôi. Nếu ở cơ sở sản suất giống thì chúng là lợn nái sinh sản và lợn đực giống. Ở cơ sở chăn nuôi tổng hợp bao gồm lợn nái sinh sản, lơn đực giống, lợn con sau cai sữa là lợn thịt. sau đây là quy mô được đề xuất trong chăn nuôi lợn công nghiệp; [ 25]  Quy mô lớn 200 - 500 nái 1000 - 2000 lợn thịt (có thể lớn hơn) Quy mô vừa 50 - 100 nái 500 – 1000 lợn thịt Quy mô nhỏ 30 – 50 nái 100 – 300 lợn thịt Trước khi thả lợn con thì chuồng trại được dọn rửa, làm khô và khử trùng hợp vệ sinh. Trong quá trình chăn nuôi phân và nước tiểu của lợn thải trực tiếp xuống nền chuồng và được công nhân dọn rửa theo định kỳ, phân lợn được công nhân dọn và được đem trưc tiếp ra khu ủ phân sau đó sử dụng bón ruộng, bán cho nông dân, các công ty chế biến phân vi sinh hoặc chuyển xuồng hầm biogas theo đường ống nối với mương dẫn nước thải. Như vậy chất thải rắn phát sinh trong quá trình chăn nuôi chỉ bao gồm; bao bì đựng thức ăn, vỏ chai lọ, túi linon đựng hóa chất, thuốc thú y… các chất thải này co số lượng nhỏ dễ thu gom và xử lý. Hệ thống cấp nước của trang trại phải bố trí xây dựng sao cho đủ để cung cấp cho đàn lợn với tiêu chuẩn là; [25 ] Lợn nái 100 lít/ngày đêm/1 con Lợn thịt 50 lít/ngày đêm/1 con Lợn con 25 lít/ngày đêm/1 con Từ đó ta tính chung cho nhu cầu toàn trại để có lượng nước đáp ứng cho nhu cầu đàn lợn và các hoạt động khác của trại. Nước thải của chăn nuôi lợn chủ yếu là nước tiểu của lợn và nước vệ sinh chuồng trại vì vậy nên có hàm lượng chất hữu cơ cao do chứa cả phân chuồng. Quá trình chăn nuôi một lứa lợn thịt khoảng từ 5-6 tháng, sau khi xuất chuồng thì chuồng trại được dọn dẹp và để trống từ 7-15 ngày. Chuồng trại được bố trí và xây dựng sao cho thoáng mát vào mùa hè và ấm áp vào mùa đông, trong chuồng nuôi có hệ thống thông gió bằng quạt hút để điều hòa không khí. Nhiệt độ bên trong chuồng được làm ấm bằng các bóng đèn hoặc các bếp than trong mùa lạnh. Hệ thống làm mát được bố trí bằng các vòi phun mưa ở trên mái chuồng trong mùa hè. Toàn bộ quy trình chăn nuôi được thể hiện theo sơ đồ tông quát ở hình 1.1. Hình 1.1; sơ đồ quá trình chăn nuôi lợn treo mô hình trang trại - Làm khô chuồng - Khử trùng chuồng nuôi -Không khí khô -Hóa chất khử trùng Thả lợn con Quá trình chăn nuôi lợn (5-6tháng) -Thức ăn -Nước uống -Nước tắm rửa chuồng trại -Thuốc thú y -Hóa chất khử trùng Lợn thịt Nước rửa Dọn, rửa chuồng Nước thải - Phân lợn - Nước tiểu - Nước thải tắm rửa chuồng trại - Thức ăn rơi vãi - Lượng dư hóa chất khử trùng - Bao bì đựng thức ăn và hóa chất - Lượng dư hóa chất khử trùng - Không khí ẩm I.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình gây ô nhiễm Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gây ô nhiễm cúa các trang trại chăn nuôi lợn là các hoạt động sản xuất, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, các chính sách quản lý và việc thực thi pháp luật; Quy mô sản xuất; quy mô sản xuất liên quan trực tiếp đến sự phát thải ô nhiễm của trang trại, muốn tăng hiệu quả chăn nuôi thì phải tăng quy mô sản xuất,điều này có nghĩa là lượng phát thải ô nhiễn của trang trại sẽ tăng lên theo quy mô của sản xuất. Vốn đàu tư; do vốn đầu tư của các trang trại không nhiều, chủ yếu là vào xây dựng chuồng trại và con giống, hầu như không có nguồn vốn đầu tư vào việc bảo vệ môi trường nên không giảm được phát thải. đối với các trang trai có nguồn vốn lớn hoặc đã bị nhân dân hoặc cơ quan nhà nước nhăc nhở, kiến nghị họ sẽ quan tâm hơn trong việc xử lý chất thải và bảo vệ môi trường. Trình độ lao động; ở các hộ gia đình và ở các trang trại vừa và nhỏ thì hầu hết là của nông dân, kiến thức về chăn nuôi đa số là do tự tìm tòi và học tập, không qua trường lớp chuyên môn nào cả, do đó nhận thức về công tác bảo vệ môi trường và các tác hại của ô nhiễm tới chất lượng vật nuôi, sức khỏe cộng đồng rất thấp. đối với các trang trại có quy mô lớn thì dược đầu tư cả về vốn và kỹ thuật nên vấn đề môi trường được quan tâm nhiều hơn và triệt để hơn, có nhiều trang trại đã xây dựng hệ thống xử lý chất thải và hệ thống khử mùi nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi tới cộng đồng Sự quan tâm của các cấp chính quyền; sự xây dựng tràn lan các trang trại chăn nuôi không theo một quy hoạch nào cùng với sự buông lỏng quản lý của chính quyền đã tạo điều kiện cho các trang trại phát thải vào môi trường mà không cần qua xử lý Thực thi chinh sách và luật bảo vệ môi trường; do chưa có các văn bản về luật quy định riêng cho lĩnh vưc này nên các trang trại không chú ý đến bảo vệ môi trường. Một mặt do các hoạt động chăn nuôi từ xa xưa ít ảnh hưởng đến môi trường, các chất thải được xả và pha loãng ngay trong môi trường xung quanh nên khi chăn nuôi với quy mô lớn gây ô nhiễm thì cả chính quyền, cơ quan quản lý môi trường và người chăn nuôi đều lúng túng trong việc giải quyết và áp dụng luật trong xử lý vi phạm I.2.3 . Các vấn đề ô nhiễm trong trang trại chăn nuôi lợn Trong những năm gần đây ở nước ta đã xuất hiện nhiều trang trại chăn nuôi với quy mô vừa và nhỏ nhưng không tập chung mà phân bố phân tán nên chưa đáp ứng đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về chăn nuôi và chuồng trại dẫn đến môi trường xung quanh đang bị ô nhiễm nghiêm trọng không những ảnh hưởng tới năng suất chăn nuôi, sức khỏe của vật nuôi mà còn ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường xung quanh. Nguồn gây ô nhiễm môi trường chăn nuôi chủ yếu là các loại chất thải và mùi hôi từ chuồng trại, được phân ra làm hai loại là chất thải lỏng (nước tiểu của gia súc) và chất thải nửa rắn (nước phân chuồng và phân gia súc). Hàm lượng cao của các hợp chất nitơ, phốt pho, BOD, COD và vi sinh vật (VSV) là các thành phần chính gây ô nhiễm môi trường. Hàng năm 1 con lợn trưởng thành có thể sản xuất ra 600-730 kg phân 1 năm.Phân lợn là những chất liệu từ trong thức ăn, nước uống mà cơ thể lợn không sử dụng hay không tiêu hóa được và thải ra ngoài cở thể. Phân gồm những thành phần: là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa của vi sinh hay men tiêu hóa (chât xơ, protein không tiêu hóa được, axit amin thoát khỏi sự hấp thụ đựơc thải qua nước tiểu(urea). Các chất khoáng dư thừa cơ thể không sử dụng như P205, K2O, CaO, MgO,… Phần lớn xuất hiện trong phân. Ngoài ra còn có các chất như;[25] Các chất căn bã của dịch tiêu hóa ( trypsin, pepsin …) Các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài Vật chất dính vào thức ăn: tro, bụi, cát sỏi … Các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn bị tống ra ngoài Lượng phân thay đổi theo lượng thức ăn và thể trọng của vật nuôi, dựa vào thể trọng và lượng thức ăn của lợn mà ta có thể tính được lượng phân mà chúng thải ra hàng ngày. Ngoài ra nước tiểu của lợn cũng là một vấn đề hết sức quan trọng, một ngày lợn có thể thải ra 2-4 kg nước tiểu,nước tiểu của chúng giàu đạm và thường bị trộn lẫn với phân nên là một trong những nguyên nhân chính để gây ra ô nhiễm môi trường chăn nuôi lợn.[ 25 ] I.2.3.1 Chất thải rắn. Trong quá trình chăn nuôi lợn thì chất thải rắn phát sinh ở khá nhiều công đoạn nhưng chủ yếu là phân lợn còn các chất thải rắn khác như Bao bì đựng thức ăn, dụng cụ lao động bị hỏng, vỏ chai lọ, túi linon đựng hóa chất, thuốc thú y… các chất thải này có số lượng nhỏ dễ thu gom và xử lý. Do đặc tính sinh trưởng của lợn trong qúa trình sinh trưởng chúng cần một lượng lớn thức ăn, tùy vào từng giai đoạn phát triển mà nhu cầu thức ăn của chúng khác nhau và lượng chất thải hàng ngày cũng khác nhau. Thông thường trong một ngày một con lợn cần một lượng thức ăn bằng khoảng 2,2-4 % trọng lượng cơ thể và thải ra lượng phân bằng khoảng 1,4-2 % trọng lượng cơ thể. [27] Vì vậy nếu Lợn được chăn nuôi với quy mô lớn thì lượng phân thải ra sẽ rất lớn. Nếu không được xử lý đúng cách và hợp vệ sinh thì sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của lợn, tới sức khỏe của người lao động và cộng đồng dân cư xung quanh. I.2.3.2 Ô nhiễm mùi. Trong quá trình chăn nuôi lợn thì mùi sinh ra do quá trình phân hủy lượng thức ăn dư thừa, bị rơi vãi và các chất cặn bã có trong phân và nước tiểu, mùi sinh ra trong quá trình chăn nuôi lợn ở các trang trai chăn nuôi lợn thì vấn đề xử lý mùi là một vấn đề hết sức khó khăn. Mùi tạo thành do một cơ chế phức tạp của các hợp chất vô cơ và hữu cơ mà ba thành phần chủ yếu là NH3, H2S, và VOCs từ đó hình thành hơn 400 chất gây mùi [ 21 ]. Các khí sinh ra từ phân và các chất thải khác của vật nuôi như CO2, NH3, CH4, H2S từ khu vực chôn ủ chất thải chăn nuôi là các chất gây mùi và sinh ra một lượng mùi lớn chúng gây nguy hiểm tới sức khỏe của người và vật nuôi. Khi con người hít phải khí NH3 trên mức nồng độ cho phép là 25 mg/m3 sẽ có triệu chứng chóng mặt, rát mắt, đau đầu. Nếu hít phải nhiều sẽ gây viêm và tổn thương đường hô hấp. Cụ thể là bị viêm phổi và các bệnh về phổi, mức độ từ nhẹ đến nặng như sau: lưỡi khô và phồng rộp; bỏng trong cổ họng, ho; ho co giật; khó thở một phần do co thắt phản xạ họng; mù từng phần hoặc toàn phần; phù phổi; tử vong do xuất huyết phổi hoặc do mất phản xạ vì khó thở. Đối với H2S, nồng độ cho phép là 15 mg/m3, đó là loại khí gây kích ứng các niêm mạc, kết mạc và đường hô hấp khi con người hít phải. Tùy theo mức độ từ nặng đến nhẹ mà người nhiễm khí này sẽ bị mất tri giác bất ngờ, co giật và dãn đồng tử; động kinh, ho khạc ra máu; ứ tiết phế quản, cảm giác yếu mệt và dễ tử vong do ngạt. Phân gồm những thành phần: là chât xơ, protein không tiêu hóa được, các chất béo, axit amin thoát khỏi sự hấp thụ đựơc thải qua nước tiểu(urea), NH3 và H2S. Các chất khoáng dư thừa cơ thể không sử dụng như P205, K2O, CaO, MgO,… Trên cơ sở đó mùi sinh ra do quá trình chăn nuôi được hình thành theo cơ chế sau: Protein à NH3, các axít hữu cơ dễ bay hơi, H2S Các hợp chất hữu cơ à H2S, CO2, CH4… Các hợp chất chứa Nitơ à axit hữu cơ, NH3 … Mùi trong chăn nuôi được hình thành theo nhiều cơ chế khác nhau và rất phức tạp, đi theo những phản ứng hóa học và chu trình sinh học nhất định. Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) vừa thừa nhận, chăn nuôi đang được coi là một ngành gây ô nhiễm lớn, thậm chí lớn hơn mức gây ô nhiễm của ngành vận tải. Chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra tới 65% lượng Nitơôxít (N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. Động vật nuôi còn thải ra 9% lượng khí CO2 toàn cầu, 37% lượng khí Methane (CH4) – khí có khả năng giữ nhiệt cao gấp 23 lần khí CO2. Điều này có nghĩa là chăn nuôi gia súc đã được khẳng định là một tác nhân chính làm tăng hiệu ứng nhà kính. Chăn nuôi gia súc còn đóng góp tới 64% khí Amoniac (NH3) – thủ phạm của những trận mưa axit. [ 33 ] Theo nghiên cứu của viện chăn nuôi về thực trạng môi trường chăn nuôi lợn quy mô nhỏ (trong nông hộ) ở xã Trực Thái huyện Trực Ninh tỉnh nam Định (có 91,13% số hộ chăn nuôi lợn) và xã Trung Châu thuộc huyện Đan Phượng của tỉnh Hà Tây (có 93,33 % số hộ chăn nuôi lợn) thì nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí vượt mức cho phép rất nhiều lần.[33] Bảng 1.1 mức độ ô nhiễm khí thải chăn nuôi Chỉ tiêu Đơn vị tính Trực Thái (n=5) Trung Châu (n=5) TCVN 5939-2005 NH3 mg/m3 0,90 0,98 0,2 H2S mg/m3 0,044 0,032 0,0075 Bụi lơ lửng mg/m3 0,138 0,032 0,2 Tổng số vsv vsv/m3 26788 10562 1500 – 1800 (1) 1250 - 1563 (2) Nấm mốc Số bào tử/m3 1450 716 130 – 313 (2) (1) Quy phạm tam thời của Trung tâm kiểm tra vệ sinh thú y Trung ương (2) Tiêu chuẩn của Nga. 1991 Nồng độ NH3 và H2S ở cả 2 cơ sở đều cao hơn mức cho phép khá nhiều: Đối với Trực Thái là : NH3 (0,90 mg/m3) cao hơn TCVN 5938-2005 là 4,5 lần, H2S (0,044 mg/m3) cao hơn TCVN 5939-2005 là 5,8 lần. Đối với Trung Châu là: NH3 (0,98 mg/m3) cao hơn TCVN 5938-2005 là 4,9 lần, H2S (0,032 mg/m3) cao hơn TCVN 5939-2005 là 4,3 lần. Mật độ tổng vi sinh vật và bào tử nấm tại các địa điểm nghiên cứu cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép của Trung tâm kiểm tra vệ sinh thú y Trung ương và Tiêu chuẩn của Nga năm 1991 I.2.3.3 Nước thải. Trong chăn nuôi lợn, nguồn nước đóng vai trò rất quan trọng nếu nguồn nước cấp cho lợn bị nhiễm bẩn thì sẽ ảnh hưởng tới khả năng tăng trưởng của lợn. theo thống kê thì bình quân một ngày: một con lợn nái cần sử dụng 100 lít nước/ngày đêm/1 con , Lợn thịt 50 lít/ngày đêm/1 con, Lợn con 25 lít/ngày đêm/1 con. Lựơng nước này chủ yếu sử dụng vào việc tắm rửa và dọn chuồng vì vậy nếu chăn nuôi lợn với quy mô lớn thì lượng nước thải hàng ngày của trang trại sẽ rất lớn. Nước thải bao gồm nước rửa chuồng, nước tiểu và phân lợn, thức ăn rơi vãi trôi theo nước rửa nên có hàm lượng BOD5 và COD cao Theo nghiên cứu của viện chăn nuôi về thực trạng môi trường chăn nuôi lợn quy mô nhỏ (trong nông hộ) ở xã Trực Thái huyện Trực Ninh tỉnh nam Định và xã Trung Châu thuộc huyên Đan Phượng của tỉnh Hà Tây thì nồng độ các chất ô nhiễm và vi sinh vật trong môi trường đều vượt mức cho phép rất nhiều lần đăc biệt là đối với nước thải: kết quả nghiên cứu được thể hiện trên bảng 1.2 Bảng 1.2 mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi [ 33 ] Chỉ tiêu Đơn vị tính Trực thái (n=10) Trung châu (n=10) TCVN 5945-2005 Tổng số vsv cfu/ml 0,396x107 0,35 x 107 Colifrom cfu/ml 0,13 x 106 0,21 x 106 E.coli cfu/ml 1,3 x 103 1,0x 103 COD mg/l 3787 4044 80 BOD5 mg/l 1092 833,7 50 Từ bảng kết quả cho thấy nồng độ COD cao hơn mức cho phép đối với nồng độ COD cho phép trong nước thải công nghiệp loại B (80 mg/l) là 47 lần đối với ở Trực Thái và 50.5 lần đối với ở Trung Châu. còn nồng độ BOD5 cũng vượt mức cho phép trong nước thải công nghiệp loại B (50) là 22 lần đối với ở Trực Thái và 50.5 lần đối với ở Trung Châu. Ngoài ra còn có các vi sinh vật như Colifrom, E.coli, và một số vi sinh vật gây bệnh khác cũng đều trên mức cho phép nhiều lần. Nếu nước thải không được xử lý mà thải ra ngay môi trường thì sẽ gây lên ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị vi sinh vật phân hủy và tạo thành các hợp chất không mong muốn như mecaptan, NH3, H2S, CH4,…( trong môi trường yếm khí) các chất này là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường không khí khu vực chăn nuôi đồng thời cũng làm gia tăng hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Nhưng trong phạm vi của đồ án này thì vấn đề nước thải chưa được đề cập để xử lý các thông số như BOD5 và COD… mà chỉ nghiêng về xử lý vi sinh trong nước thải trước khi thải ra môi trường. I.2.3.4. Vi sinh vật. Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong môi trường: đối với ngành chăn nuôi lợn do đặc tính sinh trưởng nên trong môi trường có rất nhiều vi sinh vật nguy hiểm có thể gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và vật nuôi như: Coliform, Ecoli, Salmonella … Khi cơ thể bị nhiễm các vi khuẩn trên sẽ bị một số bệnh như: Nhiễm Ecoli sẽ bị tiêu chảy cấp tính, đau bụng, sốt nhẹ, thận có thể bị hỏng nghiêm trọng, triệu chứng tiểu ra máu ở trẻ em. Nhiễm Salmonella sẽ bị sốt rét, tiêu chảy, đau bụng, đau đầu, kiết lỵ, thương hàn. Vi sinh vật tập trung chủ yếu ở phân lợn, nước thải, nền chuồng, máng ăn và phát tán vào không khí. Từ kết quả ở bảng 1.1 và 1.2 ta thấy mật độ vi sinh vật có trong môi trường chăn nuôi lớn hơn mức cho phép rất nhiều lần vì vậy cần phải thường xuyên khử trùng nhằm đảm bảo vệ sinh chuồng trại phòng chống sự lây nhiễm và phát tán dịch bệnh gây nguy hiểm cho vạt nuôi, người lao động và cộng đồng dân cư xung quanh. I.2.4 Các phương pháp xử lý các vấn đề ô nhiễm trong trang trại chăn nuôi lợn I.2.4.1Các phương pháp quản lý và xử lý chất thải rắn Thu thập phân: cách thu thập phân thay đổi tùy._. vào từng loại gia súc và tuỳ thuộc vào phương thức chăn nuôi cũng như kiểu dáng thiết kế chuồng trại. Có thể hốt phân trực tiếp (sâu khoảng 5cm). Có thể đem phân ra ngoài dự trữ bằng cách chứa vào hố phân, hố phân thường được xây bằng xi măng, kích thước tuỳ thuộc vào lượng phân muốn dự trữ. Từ những hố phân này có thể bơm thẳng ra cánh đồng bón hoa màu. Bể lắng: có thể đặt giữa chuồng và ao để chứa phần nước thải dư thừa. Bể lắng có đáy nghiêng và cạn, đầu sâu của bể lắng có những khe hở (phân cứng bị giữ lại ở bể lắng để xử lý bằng cách khác, nước thải chảy xuống ao. Xử lý nước rửa chuồng: dựng bể lắng là biện pháp khả thi nhất. Đống khô trong nhà ủ phân: Xây mái nhà có mái che chỗ cao, nước mưa không chảy tới được, xa các nguồn nước, nền nhà có thể bằng xi măng hoặc bằng đất nện. Nếu dự trữ phân hơn một tháng thì nền nên làm bằng xi măng để tránh sự thẩm lậu làm mất chất bổ dưỡng. Nhà ủ phân có thể có vách hoặc không. Trong thời gian ủ 10% NH3 mất sau 2 tháng. Nếu mặt trên phân được lén chặt hay phủ kín sẽ không mất. Ao chứa: Có thể cho phân, nước rửa chuồng đi thẳng xuống ao. Đáy ao và xung quanh thường bằng đất, không có mái che và có thể dự trữ phân đến đầy. Dự trữ cách này sẽ gây ra mùi, nếu có mưa có thể bị tràn và nếu thẩm lậu vào nguồn nước sẽ gây ngộ độc. Bằng cách quản lý và xử lý chất thải rắn như trên đã giảm thiểu rất nhiều mùi hôi thối từ các trang trại chăn nuôi. I.2.4.2 Các phương pháp xử lý mùi. Phương pháp khử mùi bằng khí Ozon Công nghệ này được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị sản xuất Ozon đặt trong chuồng nuôi và được hoạt động định kỳ tùy thuộc vào cơ sở chăn nuôi, Phương pháp này rất hữu hiệu trong việc giảm thiểu mùi trong trại chăn nuôi, đặc biệt là những tháng mùa đông khi mà các trang trại thường xuyên phải đóng bớt cửa lại. Bộ lọc sinh học (Biofilter) Đây là bộ lọc dựng để xử lý không khí thóat ra từ quạt thông gió trong trang trại. Qua các kết quả nghiên cứu thì lượng mùi giảm từ 23% đến 70%. Lượng H2S qua xử lý bằng bộ lọc sinh học giảm từ 47% tới gần 100%. Lượng NH3 qua xử lý bằng bộ lọc sinh học giảm từ 47% tới gần 100%. Sử dụng dung dịch anôlít làm hoá chất khử mùi không khí chuồng nuôi Dung dịch anôlít được sử dụng có nồng độ clo hoạt tính >250mg/l (thường nằm trong khoảng 280¸300mg/lít). Dùng máy phun áp lực phun sương đều dung dịch anôlít vào toàn bộ không gian chuồng nuôi, từ mặt nền cho tới trần. Liều lượng 300ml/m2 (tính theo diện tích bề mặt chuồng nuôi). Kết quả sau khi khử mùi bằng dung dịch anôllít nồng độ NH3 trong chuồng nuôi giảm 6; 2,5; 1,5 lần ở các khu lợn nái, lợn con và lợn thịt, nồng độ H2S trong chuồng nuôi giảm 1,5; 2,5; 2 lần ở các khu lợn nái, lợn con và lợn thịt. Sử dụng các chất hóa học khử mùi: là các chất khử trùng rất mạnh, ví dụ như Orthodichlorobenzene và chlorine, formaldehyde paraformaldehyde… Tiến hành hòa tan hóa chất vào nước và dùng máy phun áp lực phun sương vào không gian chuồng nuôi. Giảm thiểu H2S bằng hóa chất 7 loại hoá chất sau được sử dụng cho việc giảm thiểu H2S bằng cách cho một trong các hóa chất dưới đây vào trong quá trình bơm chất thải của trang trại ra ngoài. Theo nghiên cứu thì cứ mỗi loại hóa chất có thể làm giảm được từ 20 đến 90% lượng khí H2S được phát tán ra ngoài không khí. + Calcium hydroxide (lime) (Ca(OH)2) + Ferric chloride (FeCl3) + Ferrous chloride (FeCl2) + Ferrous sulfate (FeSO4) + Hydrogen peroxide (H2O2) + Potassium permanganate (KMnO4) + Sodium chlorite (NaClO2 I.2.4.3 Các phương pháp xử lý ô nhiễm vi sinh vật Hiện nay ở nước ta sử dụng khá nhiều loại hóa chất để thực hiện vệ sinh chuồng trại . Sử dụng vôi bột: Dùng vôi bột rắc lên bề mặt chuồng trại và các khu vực xung quanh. Phương pháp này đơn giản, dễ làm, chi phí thấp nhưng hiệu quả không cao. Sử dụng các hóa chất khử trùng như: Crezine, Cloamin, Formalin,, NaOH, Ca(OH)2 . BKA, Benkocid, Virkon, dung dịch iốt v.v… Các hóa chất trên được pha vào nước rồi dùng máy bơm áp lức hoặc bơm tay phun lên khắp không gian chuồng nuôi. Những hoá chất này đều gây ô nhiễm nguồn nước, đất, không khí và nếu được sử dụng nhiều, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Trong các hóa chất trên thì có một số hóa chất có giá thành rẻ như: Cloamin, Ca(OH)2, NaOH… nhưng hiệu quả khử trùng lại thấp, còn một số hóa chất có hiệu xuất xử lý cao như: BKA, Benkocid, virkon.. thì lại co giá thành rất cao Sử dụng Ôzôn làm hóa chất khử trùng. Nắp đặt các thiết bị sinh ôzôn trong chuồng nuôi sau đó cho thiết bị hoạt động tự động. Khí ôzôn được sinh ra sẽ từ từ lắng xuống nền chuồng và thực hiện vai trò khử trùng cho toàn bộ chuồng nuôi. Phương pháp này có hiệu quả cao nhưng phải sử dụng nhiều thiết bị đăt trong 1 chuồng nuôi nên tốn nhiều chi phí đầu tư Sử dụng dung dịch anonit làm hóa chất khử trùng. Sử dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa có nồng độ clo hoạt tính nằm trong khoảng 280¸300mg/lít. Dùng bơm áp lực phun dung dịch lên toàn bộ không gian chuồng nuôi. Hàng năm ở nước ta sử dụng hàng trăm ngàn tấn hoá chất trong thú y để tiêu trùng khử độc. Những hoá chất này đều gây ô nhiễm nguồn nước, đất, không khí và nếu được sử dụng nhiều, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Nhiều loại hoá chất khử trùng tiêu độc trong chăn nuôi rất đắt (BKA, Virkon v.v.) làm tăng chi phí trong chăn nuôi. Nhiều loại hóa chất khử trùng khử mùi kém hiệu quả đã làm giảm đáng kể công tác vệ sinh chuồng trại, vi trùng, vi khuẩn gây bệnh vẫn có điều kiện tồn tại, luôn tiềm ẩn và có nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Chính vì vậy nhiều giải pháp khoa học, công nghệ đã được áp dụng nhằm tăng hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm chăn nuôi. Trong số các giải pháp đó, nổi bật là việc sử dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa ECA (Anôlít và Catôlít) với các ưu điểm như: giá thành rẻ, dễ sử dụng, không gây độc hại đối với cơ thể vật nuôi và người lao động để thay thế các hóa chất, thuốc sát trùng và giảm sử dụng kháng sinh để vệ sinh chuồng trại, khử mùi, tẩy uế… Dung dịch này đã được Trung tâm Phát triển Công nghệ cao và Viện Công nghệ môi trường thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiên cứu và sản xuất thiết bị điều chế dung dịch hoạt hóa điện hóa. Dung dịch này đã đượcđưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Y tế, chăn nuôi, trồng trọt, nuôi trồng thủy sản… CHƯƠNG II . GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ HOẠT HÓA ĐIỆN HÓA II.1 CÔNG NGHỆ HOẠT HÓA ĐIỆN HÓA VÀ DUNG DỊCH ANÔNÍT II.1.1 lịch sử phát triển Việc tìm kiếm các chế phẩm mới có hoạt tính sinh học với hiệu quả khử trùng cao, an toàn về mặt sinh thái là một vấn đề ngày càng mang tính thời sự của ngành thú y. Công nghệ HHĐH là một thể hiện thành công trong sự tìm kiếm đó. Kết quả nghiên cứu được thực hiện tại nhiều nơi trên thế giới trong hơn 30 năm qua đã chứng tỏ triển vọng to lớn của việc ứng dụng các dung dịch HHĐH trong ngành thú y. Tại LB Nga vào những thập kỷ cuối của thế kỷ trước các nhà chăn nuôi đã xây dựng hoàn chỉnh các chế độ và công nghệ khử trùng bắt buộc và khử trùng dự phòng chuồng trại chăn nuôi, nông cụ và các thiết bị chăn nuôi, rửa và khử trùng các vật dụng sử dụng trong vắt sữa và chế biến sữa, xử lý vệ sinh chuồng trại và các thiết bị dùng trong xí nghiệp giết mổ, kể cả việc bảo quản nguyên con gia cầm đã bị giết mà không cần làm lạnh, rửa và khử trùng trứng gà ấp và thực phẩm, rửa và khử trùng bao bì, quần áo chuyên dụng... [1.7]. Hiện tượng hoạt hóa điện hóa (ECA) được nhà khoa học người Nga V. Bakhir phát hiện năm 1972. Cho đến nay đã có trên 50 nước trên thế giới (đặc biệt là Nga, Nhật, Đức, Mỹ, Hàn Quốc... ) triển khai mạnh ứng dụng công nghệ này trong các ngành như: y tế, chăn nuôi, trồng trọt, nuôi trồng và chế biến thủy sản, chế biến thực phẩm... Năm 1999, Trung tâm Phát triển Công nghệ cao thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ điện hoạt hóa từ Nga. Từ đó đến nay Trung tâm Phát triển Công nghệ cao đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết bị ECAWA sản xuất dung dịch điện hoạt hoá và đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ này để khử trùng trong y tế, khử trùng nước cấp sinh hoạt, bảo quản quả tươi, nuôi trồng và chế biến thuỷ sản, chăn nuôi II.1.2 Giới thiệu công nghệ Hoạt Hóa Điện Hóa Hiện tượng hoạt hóa điện hóa (electrochemical activation), được kỹ sư người Nga V. Bakhir phát hiện năm 1972, là kết quả của sự tác động điện hóa và điện lý lên nước, ion và phân tử của các chất tan trong dung dịch nước muối loãng tại vùng cận kề bề mặt điện cực trong buồng điện hóa, mà ở đó quá trình vận chuyển điện tích qua mặt phân cách “điện cực - dung dịch điện ly” diễn ra một cách không cân bằng [8]. Quá trình HHĐH đã chuyển nước sang trạng thái kích thích giả bền được đặc trưng bởi các tham số vật lý và hóa học dị thường với hoạt tính cao khác thường trong khoảng thời gian kéo dài hàng chục giờ. Nước được hoạt hóa gần vùng catốt thể hiện hoạt tính dư điện tử với tính năng khử cao. Tương tự như vậy, nước được hoạt hóa gần vùng anốt được đặc trưng bởi hoạt tính thiếu điện tử với tính năng ôxy hóa cao. Để có thể đưa nước và các thành phần hoà tan trong nước lên trạng thái kích thích giả bền, các nhà khoa học Nga đã chế tạo ra một môđun điện hóa dòng chảy có màng ngăn gọi là FEM (flow-through diaphragm electrochemical modular reactor). Quá trình HHĐH phải đạt tới điều kiện sao cho toàn bộ khối lượng dung dịch trong buồng phản ứng được tiếp xúc với điện trường đơn cực với cường độ mạnh nhất nhưng đồng thời sự toả nhiệt được hạn chế ở mức tối đa. Đòi hỏi này rất khó thực hiện về mặt kỹ thuật, bởi vì tác động điện vật lý chỉ có thể đạt tới cường độ tối đa khi nó xảy ra tại vùng cận kề lớp điện kép. Kết cấu đặc biệt của bộ FEM (xem hình 1) cho phép khắc phục trở ngại kỹ thuật nêu trên và tạo các điều kiện điện hóa thích hợp để có thể thu nhận dung dịch thể hiện tính năng nhận điện tử (được gọi là Anôlít) và dung dịch thể hiện tính năng cho điện tử (được gọi là Catôlít). Hình 1. Buồng hoạt hóa điện hóa FEM Trạng thái hoạt hóa của dung dịch muối sau khi trải qua quá trình điện hóa dưới một điện trường đơn cực trong buồng FEM được đặc trưng bằng những khả năng dị thường của chúng trong các phản ứng ôxy hóa khử, trong hoạt tính xúc tác, trong các biểu hiện tính chất lý-hóa dị thường diễn ra trên bề mặt phân pha mà không có một sự tương quan rõ ràng nào với các thông số đo như pH, ORP, sức căng bề mặt, hằng số điện môi, độ dẫn điện ... II.1.2.1 Các phản ứng xảy ra trong điện cực và dung dịch Anônít Do điện cực trong thiết bị ECAWA là loại điện cực trơ đặc biệt không bị hòa tan mà chúng đóng vai trò tạo điện thế và trao đổi điện tử với dung dịch nên hàng loạt phản ng điện hóa sau đây xảy ra trong buồng điện phân anot: OH- - e ® HO* H2O - e ® HO* + H+ 3OH- - 2e ® HO2- + H2O 3OH- - 2e ® HO2- + H2O 2H2O - 2e ® 2H+ + H2O2 O2 + H2O - 2e ® O3 + 2H+ O2 + 2OH- - 3e ® O3 + H2O Cl- + H2O - 2e ® HClO + H+ Cl- + H2O - 2e ® HClO + H+ Cl- + 2OH- - 2e ® ClO- + H2O Các hợp chất được tạo thành trong dung dịch Anolyte: H2O2, O3, HO*, HO2-, HClO, ClO- … II.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của dung dịch Có 3 yếu tố cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính của Anôlít và Catôlít [7,8,9]. Yếu tố thứ nhất là sự hình thành các dung dịch kiềm và axit bền vững và một số chất bền vững khác mà các hóa chất truyền thống có thể thay thế. Yếu tố thứ hai là sự hình thành các sản phẩm giả bền với hoạt tính cao khác thường, trong đó các gốc tự do với thời gian sống được tính bằng đơn vị giờ; các sản phẩm giả bền này có khả năng làm tăng đáng kể các chỉ số kiềm, axit và ôxy hóa khử của Anôlít và Catôlit, mà nếu chỉ bằng cách pha các hóa chất tương ứng vào nước sẽ không thể nhận được. Yếu tố thứ ba là sự xuất hiện và tồn tại trong một thời gian tương đối dài các cấu trúc phân tán (được hình thành tại vùng điện tích không gian trên bề mặt điện cực) của các ion, các phân tử hoặc nguyên tử hoặc các gốc tự do hoặc dưới dạng hydrat hóa, mà nhờ đó các dung dịch Anôlít và Catôlít trở thành chất xúc tác cho rất nhiều loại phản ứng hóa học và hóa sinh khác nhau do khả năng giảm ngưỡng năng lượng hoạt hóa giữa các thành phần tương tác của các phản ứng. ORP phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố thứ hai - nghĩa là phụ thuộc vào sự hình thành và tồn tại trong một thời gian nhất định các hợp chất siêu hoạt tính với thế ôxy hóa trong Anôlít cao khác thường và thế khử thấp trong Catôlít. Về bản chất chỉ số ORP không ổn định, đặc biệt là đối với Catôlít, và phụ thuộc nhiều vào các điều kiện bên ngoài (vật liệu bình chứa, nhiệt độ, bề mặt tiếp xúc với không khí, ánh sáng mặt trời…). Trong quá trình hoạt hóa điện hóa các đại lượng pH và ORP có mối quan hệ tương hỗ tương đối chặt chẽ, thí dụ tại pH =1 ORP có giá trị +1180 - +1200mV, còn tại pH = 12 ORP nằm trong khoảng -900 - -950mV. Mặc dù ở chừng mực nào đó tham số đặc trưng cho yếu tố thứ ba cho đến nay vẫn chưa được xác lập, nhưng những biến đổi của cấu trúc nước giả bền trong điện trường gần bề mặt điện cực với cường độ tới vài triệu von/cm có thể là nguyên nhân của sự hoạt hóa làm cho các phần tử vật chất trong nước được kích hoạt lên trạng thái giả bền. II.1.2.3 Đặc tính ứng dụng và cơ chế diệt khuẩn của dung dịch Anônít Đặc tính ứng dụng của các dung dịch hoạt hóa điện hóa Từ những kết quả nghiên cứu thu được trong quá trình áp dụng công nghệ HHĐH để khử trùng các đối tượng khác nhau tại nhiều quốc gia trên thế giới có thể rút ra những kết luận cơ bản sau đây về các dung dịch HHĐH [10, 11,12,13]: Các dung dịch Anôlít với nồng độ clo hoạt tính khác nhau có khả năng tiêu diệt tất cả các loài vi sinh vật đã được khảo sát như: S. aureus, S. choleraesuis, S. epidermis, S. typhimurium, P. aeruginosa, E. coli, H. pylori, Salm. Enteritidis, S. clubline, V. cholerae, Pr. Vulgaris, P. inirabilis, E. hirae, L. pneumophyla, S. marcencens, B. cepasia, Listeria, Shigella, Neiseria, Corinbacterium, Acinetobacter, K. pneumoniae, S. fecalis, M. morganii; các loài vi khuẩn hiếu khí gram – dương, nấm và nha bào. Các dung dịch Anôlít khử trùng hiệu quả ngay cả khi ở nồng độ thấp. Thí dụ, theo số liệu công bố của hãng Johnson-Johnson[9] , thì dung dịch 5% hypoclorit natri hoặc cloramin chỉ có thể sử dụng để khử trùng nhưng không thể sử dụng cho mục đích tiệt trùng, trong khi đó dung dịch Anôlít trung tính với nồng độ các chất ôxy hóa 0,03% có thể được sử dụng đồng thời cho cả hai mục đích : Các dung dịch Anôlít diệt vi sinh vật nhưng không làm tổn hại các tế bào của động vật có vú và của người, bởi vì trong suốt quá trình lịch sử tiến hóa của mình các tế bào động vật máu nóng đã sản sinh ra một hệ thống bảo vệ rất hữu hiệu chống lại tác động độc hại của các chất ôxy hóa: Các vi sinh vật không có khả năng “nhờn thuốc” đối với Anôlít, bởi vì các chất ôxy hóa trong dung dịch Anôlít tồn tại ở trạng thái giả bền, tại mỗi một thời điểm xác định đều có một thành phần xác định, vì vậy dưới tác dụng của chúng giả sử có một con vi khuẩn nào đó đã kịp thiết lập được một cơ chế bảo vệ đặc hiệu chống lại thành phần tác nhân ôxy hóa đó, thì con vi khuẩn đó sẽ trở thành mục tiêu tấn công của một thành phần ôxy hóa mới luôn thay đổi trong dung dịch Anôlít: Các dung dịch Anôlít thân môi trường được sản xuất trên thiết bị HHĐH không đắt tiền, chỉ đòi hỏi một ít muối ăn, nước máy và một lượng tối thiểu điện năng. Thí dụ, tại Việt nam, để sản xuất một lít dung dịch Anôlít có nồng độ clo hoạt tính 300mg/lít đòi hỏi chi phí không quá 287,9 đồng/lít (tính cả hao mòn thiết bị). Hiệu quả kinh tế của Anôlít ANK trong việc khử trùng chuồng trại bằng kỹ thuật phun sương so sánh với các chất khử trùng khác tại LB Nga [14] dẫn ra trên bảng 1 cho thấy chi phí khử trùng bằng Anôlít thấp hơn khoảng 400 lần so với các thuốc sát trùng đắt tiền như Clorhexidin hoặc Virkon; trong khi chi phí hypoclorit cao hơn 6-7 lần so với Anôlít nhưng lại gây mùi khó chịu ảnh hưởng đến sức khỏe của vật nuôi. Bảng II.1. Hiệu quả kinh tế của anôlit ANK so sánh với các loại thuốc khác trong quá trình khử trùng chuồng trại chăn nuôi lợn bằng kỹ thuật phun sương . Nồng độ các dung dịch được tính sao cho hiệu quả khử trùng của chúng tương đương nhau. Tên chất khử trùng Nồng độ dung dịch khử trùng, (%) Giá tiền, (rúp/ lít) Giá tiền khử trùng, (rúp/m2 ) (200ml/m2) Clorhexidin 1 34,4 6,88 Virkon 2 31,1 6,43 Clorramin B 5 8,62 1,72 Precept 0.1 4,13 0,82 Hypoclorit 0.25 0,61 0,12 Anôlít ANK 0.03 - 0.045 0,082 0,016 Khái toán giá thành sản xuất 1 lít dung dich Anôlít trên thiết bị ECAWA - Công suất thiết bị :--------------------------- 60lít/giờ - Nồng độ clo hoạt tính: ----------------------- 300mg/lít - Lượng muối NaCl tiêu hao: ----------------- ~5g/lit Anôlít (muối sạch Thái Lan 6000đ/kg) (5g x 6đ/g = 30đ/lít) - Tiêu hao điện năng: ----------------------------- 8wh/lít (2000đ/kwh) (8wh/lít x 2đ/wh = 16đ/lít) - Chi phí nước: ----------------------------------- 1,2lít/lít (4000đ/m3) (1,2lít/lít x 4đ/lít = 4,8đ/lít) - Công lao động:--------------------------------- 6250đ/giờ (6250đ/giờ : 60lít/giờ = 62,5đ/lít) Chi phí thiết bị: ------------------------------ 80 triệu (10 000giờ) (80 000 000đ : 10 000 giờ : 60lít/giờ = 133đ/lít Tổng cộng: 287,9 đ/lít Cơ chế diệt khuẩn của dung dịch anôlít. Thành phần của anôlít ANK gồm nhiều hoạt chất ôxy hoá. Các tế bào của cơ thể của động vật máu nóng và của người ngay trong quá trình hoạt động sống cũng tham gia vào các phản ứng ôxy hoá khử, chúng sản sinh ra và sử dụng có mục đích các chất ôxy hoá hoạt tính cao như HO*, HO2-, H2O2, O3, HClO, ClO-. Các tế bào này có hệ thống cấu tạo bảo vệ chống ôxy hoá, ngăn ngừa tác dụng độc hại của các chất tương tự đến cấu trúc tế bào sống nhờ sự có mặt của các cặp Lipoproteit 3 lớp có chứa các cấu trúc nối đôi (- C = C -) có khả năng nhận electron[16]. Các vi khuẩn, virus thì không có hệ thống bảo vệ để chống ôxy hoá nên dung dịch anôlít ANK là chất cực độc đối với chúng. Thêm nữa, mức độ khoáng hoá thấp của anôlít ANK và khả năng hydrat hoá cao của nó làm tăng mức độ thẩm thấu của màng tế bào vi khuẩn đối với các chất ôxy hoá. Các vi bọt khí mang điện được tạo ra trong vùng tiếp xúc với polyme sinh học cũng góp phần làm chuyển dịch mạnh mẽ các chất oxy hoá vào trong tế bào vi khuẩn. Vì thế, anôlít ANK có tác dụng diệt khuẩn mạnh nhưng lại ít gây hại cho tế bào cơ thể người. II.1.3 Thiết bị hoạt hóa điện hóa (ECAWA) và chất lượng của dung dịch Anôlít II.1.3.1 Thiết bị hoạt hóa điện hóa (ECAWA) Như đã nói ở trên, Trung tâm PTCNC và Viện Công nghệ Môi trường thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam từ năm 2001 đã sản xuất các thiết bị điều chế dung dịch HHĐH trên cơ sở chuyển giao công nghệ từ Liên bang Nga (thiết bị ECAWA) và đã đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực tại nhiều địa phương khác nhau. Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Thiết bị ECAWA cho phép thu nhận dung dịch ANK Nước muối FEM Anôlít §Các phản ứng anốt cơ bản 2Cl- - 2e ® Cl2 2H2O - 4e ® 4H+ + O2 Cl2 + H2O ® HClO + HCl HCl + H2O - 5e ® ClO2 + 5 H2 Cl- + 2OH- - 2e ® ClO- + H2O 3OH- - 2e ® HO2- + H2O HO2- - e ® HO2 OH- - e ® HO* OH* + OH* ® H2 O2 HClO + H2 O2 - 2e ® HCl + 1O + H2O 2ClO- + H2 O2 - 4e ® 1O2 + 2Cl- + H2O O2 + H2O - 2e ® O3 + 2H+ Một kiểu bố trí sơ đồ hệ thống điều chế dung dịch HHĐH cho phép thu nhận dung dịch Anôlít trung tính ANK (có hoạt tính khử trùng cao nhất trong số các dạng Anôlít) được trình bày trên hình 1. Theo sơ đồ này nước muối ( nồng độ 5g/lít) trước hết được xử lý trong buồng catốt để cho ra sản phẩm có pH 10 - 11 và chứa các vi bọt khí hydro. Sau khi được tách một phần khí và thải khoảng 20 - 25% lưu lượng, dung dịch được dẫn quay trở lại vào buồng anốt để thu nhận Anôlít trung tính ANK. Các chất ôxy hóa tạo ra trong buồng anốt được dẫn ra phía bên phải hình vẽ. Trong dung dịch Anôlít ANK các vi bọt khí hydro với kích thước từ 0.1 - 50 mm và mang điện tích trên bề mặt được phân bố đều trong thể tích và có thể được lưu giữ đến 150 giờ. Trong quá trình khử trùng các vi bọt hydro này có tác dụng như một chất xúc tác cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trên tế bào vi sinh vật, tạo điều kiện cho các chất ôxy hóa của Anôlít có hệ số hydrat hóa cao xâm nhập qua màng tế bào dễ dàng hơn. Sơ đồ lắp đặt và cách bố trí hệ thống thiết bị ECAWA được thể hiện trên hình 3 và 4. Các dung dịch ANK có tính năng diệt khuẩn đặc biệt cao chủ yếu là do những nguyên nhân sau: ở khoảng pH trung tính hàm lượng axit hypoclorơ HOCl và ion hypoclorit ClO- trong dung dịch ANK là gần bằng nhau, có nghĩa là các thành phần này thể hiện tính chất axit-bazơ liên hợp: HOCl + H2O = H3O + ClO- ClO- + H2O = HOCl + OH- Vì vậy các phản ứng xảy ra tại đây đều là phản ứng xúc tác axit - bazơ có khả năng tạo các chất ôxy hóa với tính năng diệt khuẩn cao như ôxy nguyên tử đơn 1O, ôxy phân tử đơn 1O2, Cl, ClO2, các gốc tự do HO*, HO2*... Ngoài ra, các phản ứng có sự tham gia của các hợp chất chứa ôxy còn được xúc tác bởi các ion H+ và OH- có số lượng bằng nhau khi pH trung tính[15] Hình 3. Sơ đồ lắp đặt thiết bị ECAWA thu nhận dung dịch Anôlit cho mục đích khử trùng. Hình 4. Thiết bị ECAWA được sử dụng để điều chế dung dịch Anôlít Máy ECAWA do Trung tâm PTCNC chế tạo đã được đăng ký chất lượng, công nhận đăng ký nhãn hiệu hàng hóa và dung dịch Anôlít đã được Vinacontrol kiểm tra giám định chất lượng [phuj lục 1] và Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương thử nghiệm với kết luận: Các dung dịch Anôlít kiểm nghiệm có khả năng sát khuẩn cao, không gây độc cấp và độc mãn cho người[phuj lục 2,3] . Hiện nay các thiết bị ECAWA đã được đưa vào sử dụng tại nhiều địa phương khác nhau ở nước ta để phục vụ cho việc khử trùng nước sinh hoạt, bảo quản rau quả, khử trùng y tế, sản xuất tôm giống và chế biến thủy sản. II.1.3.2 Kiểm tra chất lượng dung dịch: Đo thế ôxy hoá khử (ORP) của dung dịch: sử dụng máy đo (hoặc bút đo) điện tử, đọc thông số trên màn hình hiển thị. Đối với dung dịch anôlít của máy D-120 dùng khử trùng, ORP đạt từ (+800) ¸ (+1000) mV. Đối với dung dịch Catôlít máy B-200 cho lợn uống, ORP đạt từ (-400)¸(-600) mV. Đo pH của dung dịch: sử dụng bút đo điện tử, đọc thông số trên màn hình hiển thị. Đối với dung dịch anôlít của máy D-120 dùng khử trùng, pH đạt từ 7¸8. Đối với dung dịch catôlít máy B-200 cho lợn uống, pH đạt từ 8,5¸9,5. Kiểm tra nồng độ clo hoạt tính của dung dịch anôlít dùng để khử trùng: sử dụng bộ kiểm tra clo hoạt tính của HANNA theo các qui trình sau. 1. Lấy vào cốc nhựa 50 ml nước không có Clo hoạt tính. 2. Thêm vào cốc 5 giọt dung dịch Potassium Iodide Solution (Kali Iođua) và lắc đều. 3. Thêm vào cốc 1 gói Sulfamic Reagent. Dùng thìa nhựa khuấy cho tan hết. 4. Sử dụng ống tiêm cho vào cốc 1 ml mẫu. 6. Lấy dung dịch Thiosulfate Reagent vào pipet nhựa và thêm từ từ từng giọt vào cốc. Lắc đều sau mỗi giọt và đếm chính xác số giọt đã dùng. 7. Cho tiếp tục dung dịch Thiosulfate Reagent cho tới khi dung dịch chuyển từ mầu xanh sang mất mầu. . 8. Nồng độ Clo hoạt tính được tính ra mg/lít: Số giọt x 10 = mg/lít Clo 5. Cho vào cốc 4 giọt Starch Indicator (hồ tinh bột). II.2 NGHIÊN CỨU VỀ KHẢ NĂNG KHỬ TRÙNG VÀ MỨC ĐỘ GÂY ĐỘC ĐỐI VỚI CƠ THỂ VẬT NUÔI TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM. II.2.1 Nghiên cứu độc tính của Anôlít trên chuột Mặc dù độc tính của Anôlít đã được nhiều công trình nghiên cứu xác nhận thuộc nhóm không độc hại, nhưng để đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường chăn nuôi trước khi tiến hành nghiên cứu khảo nghiệm ứng dụng dung dịch Anôlít làm chất khử trùng chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu độc tính của dung dịch Anôlít được điều chế trên thiết bị ECAWA. Mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch Anôlít đối với chuột khi sử dụng dung dịch cho chuột uống trong thời gian dài (15 - 30 ngày) thông qua phân tích các thành phần máu nhằm xác định liều độc trường diễn. - Xác định liều gây độc cấp tính trên chuột. - Từ kết quả thu được, kết luận mức độ độc tính của dung dịch Anôlít và khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Đối tượng khảo nghiệm : Chuột nhắt trắng có trọng lượng 18¸20g/con Cách thức thực hiện : Chuột được mua ở Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương và nuôi bằng thức ăn do Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương cung cấp. Dung dịch Anôlít có nồng độ clo hoạt tính 300mg/lít, được sản xuất trên thiết bị ECAWA. II.2.1.1 Nghiên cứu hiệu ứng độc trường diễn của Anôlít + Chuột thí nghiệm được chia làm 3 lô thí nghiệm mỗi lô 10 con với điều kiện cho ăn giống nhau: Lô 1: Uống nước sôi để nguội (lô đối chứng) Lô 2: Uống nước sôi để nguội và Anôlít với liều lượng 1ml/con.ngày Lô 3: Uống nước sôi để nguội và Anôlít với liều lượng 2ml/con.ngày. + Sau thời gian nuôi dưỡng 14 và 30 ngày, tiến hành lấy ngẫu nhiên 5 mẫu máu ở mỗi lô và gửi đi xét nghiệm tại khoa huyết học của bệnh viện Bạch Mai. Kết quả nghiên cứu hiệu ứng độc trường diễn của Anôlít thực hiện trên chuột được dẫn ra trên bảng 2.2 và 2.3 [phụ lục]. Từ những kết quả thực nghiệm trình bày trên bảng 2.2 và 2.3 [phụ lục] có thể thấy, đối với tất cả các lô chuột được cho uống liên tục trong thời gian dài (14 hoặc 30 ngày) mỗi ngày 1ml hoặc 2ml dung dịch Anôlít nồng độ 300mg/lít, các chỉ số về máu hầu như không thay đổi so với mẫu đối chứng trong khoảng sai số cho phép. Kết quả cho thấy, kể cả với thời gian thử nghiệm cho chuột uống liên tục 30 ngày mỗi ngày 2ml dung dịch Anôlít với nồng độ 300mg/lít, độc tính trường diễn của Anôlít thực tế không được phát hiện. II.2.1.2 Nghiên cứu xác định liều gây độc cấp tính . Chọn các lô chuột giống nhau về thể trạng có trọng lượng từ 18¸20g/con chia làm 4 lô nhỏ, mỗi lô 5 con: Lô 1: Tiêm nước cất vào xoang bụng với liều lượng 4ml/con Lô 2: Tiêm dung dịch Anôlít vào xoang bụng với liều lượng 4ml/con. Lô 3: Tiêm nước cất vào xoang bụng với liều lượng 6ml/con Lô 4: Tiêm dung dịch Anôlít vào xoang bụng với liều lượng 6ml/con. Kết quả thí nghiệm : Sau khi tiêm và theo dõi chuột trong vòng 10 ngày không có con nào bị chết, chỉ thấy trong mấy giờ đầu chuột có biểu hiện bị kích thích rồi sau đó trở lại trạng thái bình thường. Theo phương pháp tính liều gây độc của Hodge và Sterner (1943) thì liều gây độc không thực tế là 5¸15mg/1g thể trọng. Lô 2 và Lô 4 được thử với liều 200mg dung dịch Anôlít trên 1g thể trọng chuột và 300mg/1g thể trọng chuột. Điều đó chứng tỏ Anôlít với nồng độ £ 300mg/lít thực tế không gây độc hại cho động vật máu nóng. Các kết quả này cùng với kết quả khảo sát độc tính trường diễn nêu trên phù hợp với các kết quả nghiên cứu về độc tố của Anôlít do các nhà khoa học thú y LB Nga công bố [17], trong đó khẳng định rằng, đối với các lô chuột bạch với trọng lượng cơ thể ~200g/con, nếu trong vòng 4 tháng liên tục tiêm vào xoang bụng của chuột mỗi ngày 10ml dung dịch Anôlít nồng độ clo hoạt tính 100mg/lít, thì chỉ phát hiện một số biểu hiện không đáng kể của quá trình ôxy hóa các protein chứa sunphohydrin và sự suy giảm ít nhiều hoạt tính cholinesterase trong mô não; còn với nồng độ [Cl]ht = 50mg/lít, thì Anôlít hoàn toàn không ảnh hưởng đến thành phần của các nhóm sunphohydrin và disunphua trong máu cũng như hoạt tính cholinesterase trong máu và trong mô não của chuột II.2.2 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hiệu lực của Anôlít trên đối tượng là vi sinh vật môi trường và vi khuẩn gây bệnh cho vật nuôi : Mục đích nghiên cứu: Xác định được hiệu lực của chế phẩm Anôlít diệt vi sinh vật môi trường và vi khuẩn gây bệnh. II.2.2.1 Đối tượng khảo nghiệm và Phương pháp thực hiện. Đối tượng khảo nghiệm Coliform - Staphyloccocus aureus E. coli - Pasterella multocida Salmonella. sp - Clostridium perfringens Aspergilus. sp - Tổng vi khuẩn hiếu khí Bacillus subtilis Phương pháp thực hiện Phân lập và giám định các chủng vi sinh vật trong môi trường chăn nuôi gia cầm và gia súc. Các mẫu phân, chất thải, mẫu bệnh phẩm được thu thập từ các cơ sở chăn nuôi, phân lập và giám định các chủng vi khuẩn trên. Nuôi cấy trên môi trường cơ bản, đếm số và đưa vào sử dụng trong thí nghiệm. Nuôi cấy trong điều kiện 370C. Bố trí các lô thí nghiệm để đánh giá: Đo nồng độ của Anôlít trong thí nghiệm Thời gian tiếp xúc Tỷ lệ sống sót (hoặc tỷ lệ chết) Phân lập lại trên môi trường cơ bản Đếm số trước và sau thí nghiệm (lặp lại thí nghiệm 3 lần) II.2.2.2 Kết quả xác định khả năng diệt khuẩn của Anolit trong phòng thí nghiệm. Thí nghiệm 1: 9ml canh trùng của các loại vi khuẩn ở các nồng độ khác nhau được xử lý với 1 ml dung dịch Anôlit. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần vào những thời điểm khác nhau. Kết quả khử trùng của Anôlít với nồng độ 30 mg/lít thể hiện trên bảng 2.4 a,b,c [phụ lục] cho thấy cả 3 lần thí nghiệm đều cho kết quả tương đương nhau: đa số các loài vi sinh vật khảo sát đều bị tiêu diệt sau 15 phút tác dụng của Anôlít, riêng nấm (Aspergilus sp.) và nha bào (B. Subtilis) – 90 - 95%. Các tế bào nấm chỉ bị tiêu diệt hoàn toàn sau 30 phút tác dụng của Anôlít với nồng độ 30 mg/lít, trong khi để tiêu diệt hoàn toàn nha bào đòi hỏi thời gian tác dụng hoặc nồng độ clo hoạt tính phải lớn hơn nữa. Thí nghiệm 2 : Kết quả của thí nghiệm 1 cho thấy nồng độ 30 mg/lít của Anôlít chưa đủ mạnh để có thể giảm mật độ vi khuẩn xuống tới mức độ cần thiết. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành thực hiện thí nghiệm thứ hai, trong đó 9 ml dung dịch Anôlit được thêm vào 1ml canh trùng của mỗi loài vi khuẩn để thu nhận dung dịch hỗn hợp với nồng độ clo hoạt tính 270 mg/lít. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần vào những thời điểm khác nhau. Kết quả khử trùng của Anôlít nồng độ 270 mg/lít trình bày trên bảng 2.5 a,b,c [phụ lục] cho thấy hầu hết các loài vi khuẩn với mật độ 1012 vi khuẩn đã bị vô hiệu hóa hoàn toàn sau 5 tiếp xúc, trong khi tổng VKHK giảm 10 bậc, bào tử B. subtilis giảm 9 bậc và nấm Aspergilus sp. với nồng độ 1011cfu/ml bị tiêu diệt hoàn toàn. Sau 30 phút tác dụng với Anôlít tất cả các loài vi sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn, ngoại trừ vài chục con Bacillus subtilis sống sót. Kết quả nghiên cứu về độc tính trường diễn và cấp tính đã khẳng định dung dịch HHĐH Anôlít điều chế trên thiết bị ECAWA là một chất khử trùng không có biểu hiện độc tính ngay cả trong trường hợp chuột thí nghiệm (cân nặng 18-20g/con) nhận một lượng đáng kể dung dịch Anôlít nguyên chất (2ml mỗi ngày trong thời gian một tháng, hoặc._.