Ước tính phát thải của ao nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) thâm canh ở đồng bằng sông Cửu Long
TÓM TẮT
Mục tiêu của nghiên cứu này đánh giá hiện trạng phát ra chất thải rắn và lỏng của ao nuôi cá tra thâm
canh trong các trang trại ở ĐBSCL nhằm định hướng cho các mô hình nuôi ít ô nhiễm. Sử dụng
phương pháp điều tra trên 30 trang trại ở các tỉnh nuôi cá tập trung như Tiền Giang, Cần Thơ, Bến
Tre, An Giang, Đồng Tháp và Vĩnh Long. Số liệu về chất thải rắn, lỏng được phỏng vấn trực tiếp
người nuôi và nhật ký nuôi qua các vụ kết hợp với số liệu nghiên cứu được sử dụng tính toán, ước
tính trong nghiên cứu này. Qua kết quả điều tra 30 trang trại nuôi cá tra thâm canh cho thấy năng
suất trung bình 422 tấn/ha/vụ với thời gian nuôi trung bình 293 ngày/chu kỳ, trọng lượng trung bình
thu hoạch 952 g/cá thể. Trung bình sản xuất 1kg cá cần lượng nước 7,4 m3 và sinh ra 19,7 L bùn.
Ước tính cân bằng dinh dưỡng của ao đầu vào với dạng vật chất rắn (DM) chiếm 54,7% từ thức
ăn và nước sông chiếm 44,9%. Chất thải ni-tơ ước tính đầu vào nước sông 26% và thức ăn 73,2%.
Tương tự như tỷ lệ phosphorus chiếm cao nhất từ nguồn thức ăn 10,2% và từ nguồn nước vào 3,4%.
COD từ nước sông 3,6% và thức ăn chiếm đa số 96%. Đầu ra của quỹ DM chứa trong cá 9,4%, nước
thải từ ao cá tra 17,3%, trong bùn xả 4,93 % và phân hũy do vi sinh vật và yếu tố khác 68,3%. Cá
thương phẩm hấp thụ Nitrogen 33,6%, thải ra môi trường nước 38,5%, bùn chiếm 1,17% và vi sinh
vật hấp thụ khoảng 26,7%. Phosphorus chiếm 30,9% trong cá, nước thải 30,5%, trong bùn 1,85%
và hấp thụ phần lớn trong vi sinh vật 36,7%. Kết quả này có thể định hướng cho các mô hình nuôi
giảm thiểu ô nhiễm.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tóm tắt nội dung tài liệu: Ước tính phát thải của ao nuôi cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) thâm canh ở đồng bằng sông Cửu Long
). Chắc chắn rằng cá thải ra môi trường lượng COD cao bởi Cac-bon hữu cơ cao trong thành phần thức ăn không được hấp thu xây dựng cơ thể cá nuôi. 4.3. Hiệu quả sử dụng nước Kết quả sử dụng nước trong nghiên cứu này (bảng 2) cao hơn so sánh với kết quả nghiên cứu của Phan Thanh Lam và ctv (2009) và Bosma và ctv (2008), tính trên 1kg cá thương phẩm cao hơn 1,64-3 lần tương ứng. So với nuôi loài cá khác, lượng nước sử dụng cao hơn nuôi tôm biển gấp 3,7 lần (tôm sú sử dụng 2000m3/kg) và thấp hơn với cá hồi nước ngọt nuôi trong ao nước chảy ở Đan Mạch 1,5 lần (11.000 m3/1kg). Theo ước tính của chúng tôi mỗi ha cá tra nuôi thương phẩm tiêu tốn khoảng 3.122.800 m3/ha/ vụ kết quả này cao hơn rất nhiều so với nghiên cứu của Bosma và cộng sự (2008). Nếu như tổng diện tích nuôi cả ĐBSCL là 5.442 ha có nghĩa tổng số lượng nước tiêu thụ khoảng 17 x 109 m3, tương đương với 0,15% tổng số lượng nước sông Mekong chảy qua địa phận Việt Nam. Từ kết quả này có thể khẳng định rằng công nghệ nuôi cá tra hiện nay sử dụng lượng nước khá lớn ( > 3 triệu m3 nước/ha/vụ). Tất cả chất thải sinh ra không được xử lý được thải ra sông là mối nguy cho ô nhiễm môi trường. 4.4. Số lượng bùn sinh ra Hệ số thức ăn cao và thức ăn protein thấp cùng với sinh khối cá nuôi tính trên đơn vị diện tích cá tra nuôi thương phẩm sinh ra một lượng bùn lớn, ước tính trong nghiên cứu này là 19,7 lít bùn/kg cá sản xuất hay cả vụ lượng bùn tồn tại trong đáy ao 8.333 m3, ước tính tổng số lượng bùn sinh ra từ 5.442 ha/vụ lượng bùn thải ra sông một con số lớn (45,3 x 106 m3). Khi so sánh tỷ lệ bùn/kg cá của ao nuôi cá tra cao hơn cá trê nuôi trong hệ thống tuần hoàn lọc sinh học và protein 49% (7l/kg) (Nguyễn Nhứt và ctv, 2011). Sự khác biệt này có thể do hàm lượng phù sa từ nước sông và sử dụng thức ăn có protein thấp hơn tạo ra sự khác biệt trong nghiên cứu. Khi đối chiếu kết quả của Anh và ctv (2010) (21,5 lít bùn/kg thức ăn và 33,3 lít bùn/kg cá) điều tra trên ao nuôi cá tra thì kết quả nghiên cứu này thấp hơn. Với tổng số lượng bùn sinh ra khá lớn, thế nhưng hầu hết các ao nuôi cá tra thương phẩm hiện nay không có hệ thống ao lắng, hay ao xử lý trước khi thải ra sông. Đây là một vấn đề tác động ngược lên môi trường xung quanh đáng kể về chất lượng nước sông, cũng như lắng tụ kênh rạch gây hiện tượng bồi đắp do hàm lượng DM. 26 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 4.5. Ước tính cân bằng chất thải trong ao nuôi cá tra thương phẩm Vật chất rắn DM: Kết quả phân tích ước lượng cho thất DM đầu vào chủ yếu từ nguồn thức ăn (54,7%) và nước sông mang vào phù sa lắng động (44,9%). Lượng TSS trong nước sông khoảng (186 mg/ lít) khá cao trong khi ao cá tra thay nước liên tục từ 30 – 100 % thể tích /ngày (Phan Thanh Lâm và ctv, 2009). Sự tích tụ phân cá trong ao hạn chế do phân thải dạng lỏng, vận tốc lắng khá thấp (0,05cm/giây) so với cá rô phi 1,7 cm/ giây (Timmons và ctv, 2002). Theo tính toán của chúng tôi khoảng 2,35 tấn DM/1 tấn cá sản xuất bao gồm thải ra sông, siphone bùn và vi sinh vật hấp thụ. Trong đó khoảng 22,2% thải trực tiếp ra sông. Thành phần của DM của bùn cá tra được phân tích cho thấy khoảng 60% vật chất hữu cơ là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật tham gia quá trình phản nitrate và tiêu hủy nguồn Carbon trong đáy ao với điều kiện thiếu khí. Chính vì thế 68,3% DM được tự phân hủy theo tính toán của chúng tôi trong nghiên cứu này. Đối với cá tra nguồn gây ô nhiễm dưới dạng DM được xem ít quan trọng hơn vì khả năng chịu TSS trong nước khá cao (168 mg/l) đối với cá tra nhưng tác động đến môi trường xung quanh và điều kiện sinh ra các nguồn khí trung gian khác khi điều kiện thiếu khí (Eding và ctv, 2006). Cân bằng nitrogen trong ao cá Qua kết quả tính toán hình 2 cho thấy thức ăn là nguồn cung cấp chính yếu nitrogen đầu vào trong ao chiếm đa số 73,2%. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu về cân bằng nitrogen trong ao cá da trơn Mỹ của (Gross và ctv, 2000). Tỷ lệ nitrogen đầu vào từ nguồn nước thay cao hơn so với các nghiên cứu của Gross và ctv (2000) với lý do rằng ao nuôi cá tra thương phẩm thay nước một số lượng lớn hơn rất nhiều so với các nghiên cứu trên đối tượng khác nên tổng phần nitrogen góp vào quỹ ban đầu lớn. Cá tra hấp thụ khoảng 33,6% tổng nguồn nitrogen đầu vào tương đồng với kết quả của De Silva và ctv (2010) và trung bình ước tính thải ra môi trường 0,03 tấn nitrogen/tấn cá sản xuất thông qua con đường siphone bùn đáy và thay nước. Phần nitrogen mất đi 26,7% có thể do quá trình khử của vi sinh vật diễn ra trong ao cá với hai điều kiện yếm khí nền đáy và hiếu khí tầng mặt. Theo ước tính tổng số lượng nitrogen thải ra môi trường là 25.050 tấn Nitrogen của tổng diện tích 5.442 ha tương ứng 835.000 tấn cá tra sản xuất (năm 2008) (Phan Thanh Lâm và ctv, 2009). Nếu quy đổi dưới dạng phân Ure (46% N) sử dụng bón cho lúa là tương đương 54.456 tấn Ure. Con số này có ý nghĩa rất quan trọng khi lượng chất thải cá tra bị hoang phí không sử dụng và làm ảnh hưởng đến môi trường. Cân bằng phosphorus trong ao cá Kết quả hình 3 thể hiện phosphorus có nguồn gốc chủ yếu từ nguồn thức ăn 65,9%. Trong thực tế cho thấy thành phần thức ăn của cá tra phosphorus chiếm từ 1-1,5%. Lượng phosphorus được bổ sung ở đầu vào đáng kể từ nguồn nước sông chứa khoáng phù sa mang phosphorus là 33,5%. Lượng phosphorus tăng dần khi tỷ lệ thuận với lượng nước thay cao trong ao nuôi cá tra. Trong khi đó, cá chỉ hấp thụ 30,9% phosphorus đầu vào kết quả này phù hợp với ước tính của De Silva và ctv (2010), các phần khác được thải ra sông hay lắng động dưới nền đáy ao. Kết quả cũng chứng minh thay nước liên tục cùng với đặc điểm cá tra bơi lội xáo trộn nước làm lượng phosphorus theo nước thải ra ngoài đáng kể chiếm 30,5% và tỷ lệ trong bùn thấp. Thông thường phosphorus thường lắng đọng trong nền đáy cao cùng điều kiện yếm khí và yếm khí hoàn toàn (Nguyễn Nhứt và ctv, 2011) sự trái ngược này có thể lý do nước trong ao luôn xáo trộn và lượng nước thay liên tục phosphorus hạn chế lắng và hòa tan ra ngoài. Một phần phosphorus chiếm 36,7% không tính toán được trong nghiên cứu này có thể do vi sinh vật hấp thụ như vi tảo và vi khuẩn trong cột nước ao nuôi diễn ra được 27TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 chứng minh bởi Gross và ctv (1998). Tương tự như nitrogen, lượng phosphorus thải ra trong 5.442 ha với năng suất 442 tấn/ha/vụ tương đương với 18.013 tấn/ha/vụ. Nếu tính cả năm thì tương đương với 27.019 tấn phosphorus/ năm tương đương với phân DAP (46% P 2 O5) là 135.095 lãng phí và gây ô nhiễm môi trường. Từ các số liệu này có thể định hướng nếu cả ĐBSCL đạt năng suất trung bình như các trang trại điều tra 422 tấn/ha hay thâm canh hóa cao hơn mà không có phương pháp nuôi thích hợp thì một lượng thải dưới dạng phosphorus thải ra rất lớn, vấn đề phát triển phú dưỡng cục bộ và phát triển tảo độc gây tác hại vô cùng lớn cho cá tự nhiên và đời sống con người ven sông. Ước tính cân bằng COD trong ao nuôi Tại hình 4 kết quả thể hiện ô nhiễm quy đổi COD để đánh giá khả năng ô nhiễm của ao cá tra thương phẩm. Nguồn COD đầu vào chiếm đa phần là do nguồn thức ăn sinh ra 96%. Thành phần thức ăn chứa nitrogen, tinh bột và chất béo là nguồn gốc tạo ra COD. Hệ số thức ăn trong ao cá tra được đánh giá là cao (1,6 -1,64) thể hiện khả năng tiêu hóa và hấp thụ thấp của loại thức ăn này. Lượng thải này cần một số lượng oxy tiêu thụ để phân giải chúng. Trong nghiên cứu này cho thấy cá hấp thu COD quy đổi khá thấp chiếm 15,2%. Đầu ra thải quy đổi ra lượng COD chủ yếu do vi sinh vật phân hủy chiếm 68,4% điều này hoàn toàn hợp lý trong ao nuôi cá tra vì thức ăn chiếm thành phần protein thấp và tinh bột cao, chất thải dễ dàng tiêu hóa bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí hoàn toàn hay không hoàn toàn phù hợp với ao sâu. Sự thay nước thải hàng ngày mang ra vật chất kèm theo tương đương với hàm lượng COD thải ra sông là 13,9%. Theo ước tính của nghiên cứu này để sản xuất 1 tấn cá thì thải ra môi trường tương đương 0,23 tấn COD đồng nghĩa tương đương cần lượng oxy tiêu tốn. Nếu tính lượng COD thải ra sông của 835.000 tấn cá tra sản xuất (năm 2008) (Phan Thanh Lâm và ctv 2009) tương đương với 192.050 tấn COD. Trong khi đó ao nuôi cá tra sâu và không có hệ thống cung cấp oxy mà chỉ dựa vào thay nước hàm lượng oxy của nước sông khoảng 5 mg/L. Giả sử ao nuôi thay nước 100%/ngày thì lượng oxy cung cấp cho ao tương đương 150kg oxy bằng con đường nước sông. Điều này không đủ để phân hủy các chất thải dưới dạng hiếu khí, mà cần dưới dạng thiếu khí thực hiện quá trình phản nitrate lấy nguồn oxy trong phân tử NO3-N (Nguyễn Nhứt và ctv, 2009). Chính vì vậy đây có thể là con đường làm giảm chất ô nhiễm 68,4% dưới dạng ô nhiễm COD. V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1. Chất thải Hiệu suất sử dụng nước trong ao nuôi cá tra thương phẩm 7400 lít/kg và 4600 lít/kg thức ăn. Ước tính ao nuôi có diện tích 1 ha/vụ với năng suất nuôi 422 tấn/vụ, thải ra môi trường nước COD (99,06 tấn/ha/vụ và bùn 8.333m3/ha/vụ ), Nitrogen (12,87 tấn/ha/vụ từ nước và bùn thải) và phosphorus (3,1 tấn/ha/vụ từ nước và bùn thải). Lượng bùn sinh ra 19,7 lít/ kg cá thương phẩm và 12,3 lít/thức ăn sử dụng. 5.2. Đề xuất các mô hình nuôi cá tra giảm thiểu ô nhiễn môi trường Trên cơ sở dữ liệu phân tích, chúng tôi có thể đề xuất định hướng nghiên cứu và ứng dụng các mô hình tuần hoàn như sau để cải thiện chất lượng nước ao nuôi cá tra:+) Mô hình 1: Ao cá tra truyền thống kết hợp với ao lắng xử lý: hệ thống bao gồm ao nuôi, hệ thống ao lắng bùn làm phân compost và ao lắng nước; +) Mô hình 2: Ao cá tra truyền thống kết hợp ao lắng + wetland: hệ thống gồm ao nuôi, ao lắng và wetland. +) Mô hình 3: RAS + xử lý hiếu khí bao gồm ao nuôi, hệ thống lọc hiếu khí và hệ thống tách thải. LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ks. Ep Eding và TS. Marc Vedergem giúp đỡ phương pháp tính toán và cảm ơn Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn đã tài trợ chương trình nghiên cứu. 28 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO Anh P.T., 2010. Mitigating water pollution in Vietnamese aquaculture production and processing industry the case of pangasius and shrimp, PhD Thesis, 35-40. Trần Quốc Bảo, Thới Ngọc Bảo, Trương Thanh Tuấn, Đỗ Quang Tiền Vương, 2009. Báo cáo nhiệm vụ quan trắc chất lượng nước ở ĐBSCL, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2. Bosma, C. T. T. H., José Potting, 2009. Environmental Impact Assessment of the pangasius sector in the Mekong Delta. Science report. 1-38. De Silva, Brett A. Ingram, Phuong T. Nguyen,Tam M. Bui, Geoff J. Gooley, Giovanni M. Turchini, 2010. Estimation of Nitrogen and Phosphorus in Effluent from the Striped Catfish Farming Sector in the Mekong Delta, Vietnam, AMBIO. 39, 504– 514 Eding, E.H., Kamstra, A., Verreth, J.A.J., Huisman, E.A., Klapwijk, A., 2006. Design and operation of nitrifying trickling filters in recirculating aquaculture: a review, Aquac. Eng. 34, 234–260. Glencross, B., Hien, T.T.T., Phuong, N.T., and T.L. Tu., 2010. A factorial approach to defining the energy and protein requirements of Tra catfish, Pangasianodon hypothalamus , Aquaculture Nutrition, 17 (2), 396-405. Gross, C. Boyd, C.W. Wood, 2000. Nitrogen transfor- mations and balance in channel catfish ponds, Aq- uacultural Engineering 24, 1–14. Gross.A, Boyd.C, Lovell and Eya, 1998. Phospho- rus Budgets for Channel Catfish Ponds Receiving Diets with Different Phosphorus Concentrations. Journal of the World Aquaculture society, Vol 29, No1. Lam T. Phan , T. M. B., Thuy T.T. Nguyen , Geoff J. Gooley , Brett A. Ingramd, Hao V. Nguyen ,Phuong T. Nguyen, Sena S. De Silva, 2009. Current status of farming practices of striped catfish, Pangasianodon hypophthalmus in the Mekong Delta, Vietnam, Aquaculture 296, 227– 236. Nguyễn Văn Hảo, Ngô Xuân Tuyến, Đỗ Quang Tiền Vương, Trình Trung Phi, 2001. Những vấn đề nuôi tôm sú công nghiệp, Nhà xuất bản Nông Nghiệp. Nguyễn Nhứt, M. Vedergem, E. Eding, J.Verreth, 2011. Thiết kế và vận hành hệ thống nuôi cá tuần hoàn “không thay nước” kết hợp với thiết bị lọc bùn yếm khí. Mekong, 1859-1159; 229 -241 Timons.M, J.Ebeling, Wheaton. F.W, Summerfel. S.T, Vinci.B.J (2002) .Recirculating Aquaculture System ISBN 0-9712646-1-9 Verdegem, M. C. J., R. Bosma and J. A. J. Ver- reth., (2006), Reducing water use for animal production through aquaculture, Water Resources Development 22(1), 101-113. ESTIMATION OF WASTE BALANCE IN TRADITIONAL STRIPE CATFISH (Pangasianodon hypophthalmus) POND Nguyen Nhut1, Le Ngoc Hanh1, Nguyen Van Hao2 ABSTRACT The aim of this study evaluates the solid and liquid waste production of pangasius farms in Mekong Delta to strategy for building pangasius culture models with less pollution. Investigation method was applied on 30 pangasius farms in central area for pangasius culture as Tiengiang, Cantho, Bentre, Angiang, ĐongThap and Vinh Long provice. The data was collected by interview and log- book from culturists. The result showed that average of yield reached 422 Mt/ha/crop. Average of body weight was 952 g/ind at 293 days of culture. The water consumption for 1kg of fish produced estimated 7.4 m3 and produced 19.7 L of sludge production. Input of waste balance for dry matter calculated 54,7% from feed and water inlet was 44.9%. Estimation of nitrogen was 26% and feed 29TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 1 - THAÙNG 7/2013 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 1 Department of Experimental Biology, Research Institute For Aquaculture No2. Email: nhut300676@yahoo.com 2 Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản 2 (73.2%). The highest percentage of phosphorus was 10.2% from feed and second higher was water inlet (3.4%) .More than 96% of COD was from feed and 3.6% water inlet. Output of DM budget was calculated in tradional pangasius pond was retained in fish (9.4%), water inlet (17.3%), sludge removal (4.93 %) and natural decomposition by microorganism was 68.3%. Nitrogen retained in fish about 33.6%, water discharged (38.5%), sludge removal (1.17%) and 26.7% micro-organism consumtion. Phosphorus retained 30.9% in fish body, water discharge (30.5%), sludge removal (1.85%) and 36.7% by micro-organism consumtion. This result can be strategy for developing models of pangasius culture with less pollution. Key words: Pangasius, waste, budget, nitrogen, phosphorus Người phản biện: ThS. Lưu Đức Điền Ngày nhận bài: 6/6/2013 Ngày thông qua phản biện: 20/6/2013 Ngày duyệt đăng: 8/7/2013
File đính kèm:
- uoc_tinh_phat_thai_cua_ao_nuoi_ca_tra_pangasianodon_hypophth.pdf