TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
THỰC TRẠNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP RƠM RẠ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1.1 Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ trên thế giới
Sự gia tăng sản lượng lúa gạo và việc mở rộng trồng trọt đang đặt ra thách thức trong quản lý sản phẩm phụ của cây lúa và các loại cây trồng ngắn ngày, nhưng cũng tạo ra cơ hội mới Trong hệ thống nông nghiệp truyền thống, phế thải nông nghiệp thường được di chuyển ra khỏi cánh đồng sau thu hoạch và được người dân sử dụng để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Tuy nhiên, với sự phát triển của nông nghiệp, lượng phế thải sau thu hoạch ngày càng lớn, dẫn đến việc nhiều nông dân không sử dụng hết và phải xử lý bằng cách đốt hoặc vùi lấp Việc đốt phế thải nông nghiệp vẫn diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới, nhưng ngày càng trở nên không thể chấp nhận do những nguy cơ về ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người.
Thực trạng phế thải nông nghiệp rơm rạ của một số nước trên thế giới
Tại Thái Lan, việc sử dụng rơm rạ để sản xuất năng lượng thương mại vẫn chưa phát triển do thiếu các biện pháp khuyến khích và hỗ trợ Điều này khiến nông dân chưa nhận thấy lợi ích từ việc thu gom và sử dụng rơm rạ trong công nghiệp, dẫn đến việc họ thường đốt phế thải nông nghiệp ngay trên đồng Hàng năm, từ 20 đến 30 triệu tấn rơm rạ bị đốt ngoài đồng sau khi thu hoạch lúa, gây ô nhiễm môi trường Mặc dù đầu tư vào các phương pháp tận dụng rơm rạ có thể tốn kém và kém hiệu quả, nhưng đốt rơm rạ vẫn là phương pháp phổ biến nhất, đặc biệt ở các vùng miền Trung của Thái Lan.
Mỗi năm, Nhật Bản sản xuất hàng triệu tấn sản phẩm phụ từ nông nghiệp sau mùa thu hoạch, với gạo và lúa là hai loại có sản lượng lớn nhất.
Bảng 2.1 Sản lượng các loại sản phẩm phụ nông nghiệp hàng năm (2007) Cây trồng Sản lượng (tấn/năm) Sản lượng bã dư (tấn/năm)
Theo Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia (2010), ở Nhật Bản, rơm lúa được xử lý chủ yếu bằng cách cày xới lại vào đất (61,5%), làm thức ăn cho động vật (11,6%), và làm phân xanh (10,1%) Ngoài ra, rơm cũng được sử dụng để lợp mái cho chuồng nuôi gia súc (6,5%), làm vật liệu che phủ trên ruộng (4%), và sản xuất đồ thủ công (1,3%) Chỉ có 4,6% rơm lúa được tiêu hủy bằng cách đốt cháy, và hình thức phổ biến nhất để xử lý rơm hiện nay vẫn là bón lại cho đồng.
Hình 2.1 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Nhật Bản
Trung Quốc, với nền nông nghiệp lúa gạo phong phú, là quốc gia hàng đầu thế giới về sản xuất rơm rạ, chiếm 72,2% nguồn năng lượng sinh khối toàn cầu Rơm từ lúa mì, lúa mạch và lúa gạo là nguồn tài nguyên chính, nhưng nông dân phải nhanh chóng loại bỏ một lượng lớn rơm sau thu hoạch để chuẩn bị cho mùa vụ tiếp theo Phương pháp đốt rơm, mặc dù hiệu quả và tiết kiệm, đang gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng, bao gồm ô nhiễm không khí và mất mát các nguồn tài nguyên sinh học quý giá.
PM2.5, SO3, CO, NH3, VOC và NOx là những chất ô nhiễm không khí quan trọng Rơm rạ đóng góp đáng kể vào việc hình thành sương mù trong mùa thu hoạch lúa ở Trung Quốc (L Zhang et al., 2016).
Việc đốt rơm gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng Ở những khu vực thiếu rơm, người dân phải chặt phá gỗ để bù đắp, gây tổn hại lớn cho môi trường sinh thái Ngược lại, tại các vùng giàu có, rơm thường bị loại bỏ hoặc đốt ngay trên đồng ruộng, dẫn đến lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.
Lúa là cây trồng chủ yếu tại miền Trung và miền Nam Trung Quốc, sản xuất hàng năm khoảng 230 triệu tấn rơm Trong số đó, 43% rơm được đốt trên cánh đồng, 10% dùng để nấu ăn, và phần còn lại phục vụ cho các mục đích khác Rơm thường được xem là sản phẩm dư thừa từ việc thu hoạch, mặc dù có nhiều phương pháp tái sử dụng như làm thức ăn cho động vật, nhiên liệu, và sản xuất giấy Tuy nhiên, một lượng lớn rơm vẫn chưa được tận dụng và bị đốt ngay tại ruộng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và an toàn.
Hình 2.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ tại Trung Quốc
Malaysia là một quốc gia nhập khẩu gạo, nhưng vẫn duy trì sản xuất lúa gạo trong nước để đáp ứng nhu cầu của người dân Mỗi năm, quốc gia này sản xuất hàng triệu tấn lúa gạo, đồng nghĩa với việc phát sinh hàng triệu tấn phế thải thực vật, chủ yếu là rơm rạ Sự gia tăng lượng rơm rạ hàng năm tỷ lệ thuận với sản lượng gạo Năm 2010, sản lượng lúa gạo của Malaysia đạt hơn 2,5 triệu tấn, kéo theo đó là lượng rơm rạ tương ứng.
Theo truyền thống Malaysia, rơm rạ là sản phẩm phụ nông nghiệp đa năng trong canh tác lúa, được sử dụng làm thức ăn cho gia súc và vật liệu xây dựng Tuy nhiên, việc tăng quy mô và năng suất lúa đã dẫn đến lượng rơm rạ dư thừa lớn Phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất hiện nay là đốt rơm rạ ngay tại đồng ruộng, được người dân Malaysia xem là phương pháp xử lý phù hợp nhất.
Tại Malaysia, nông dân coi đốt rơm rạ là phương pháp xử lý hiệu quả nhất, không chỉ giúp kiểm soát dịch hại mà còn chuẩn bị đất cho vụ mùa mới Phương pháp này giúp giải phóng các chất dinh dưỡng từ dư lượng thực vật, hỗ trợ cho chu kỳ canh tác tiếp theo.
Năm 2007, với diện tích 2,5 ha, năng suất trung bình đạt 3,5 tấn gạo mỗi năm, tương đương với khoảng 8,75 tấn rơm rạ được sản xuất (Adam Jonh, 2013) Để quản lý lượng sản phẩm phụ lớn từ lúa gạo sau thu hoạch, phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất là đốt cháy sinh khối ngay tại ruộng lúa.
Tình trạng đốt rơm rạ sau thu hoạch lúa ngày càng phổ biến tại Ấn Độ, đặc biệt ở các bang như Delhi, UP, Punjab, Rajasthan và Haryana Với hai hoặc nhiều mùa trồng trọt trong năm, từ tháng 5 đến tháng 9 và từ tháng 11 đến tháng 4, nông dân thường đốt rơm rạ trên đồng ruộng để dọn sạch sau thu hoạch Hành động này diễn ra nhằm chuẩn bị cho việc gieo lúa mì trước mùa đông.
Hình 2.3 Nông dân đốt rơm trong ruộng tại Delhi, Ấn Độ
Việc đốt rơm rạ sau thu hoạch ở Ấn Độ đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, với nồng độ carbon dioxide tăng 70% và carbon monoxide cùng nitrogen dioxide lần lượt tăng 7% và 2,1%, gây ra các vấn đề về hô hấp và tim mạch Chính phủ Ấn Độ cũng cho biết, quá trình này làm mất đi 6-7 kg nitơ, 1-1,7 kg phốt pho, 14-25 kg kali và 1,2-1,5 kg lưu huỳnh trên mỗi tấn đất, tổng cộng khoảng 1,5 lakh 12 tấn chất dinh dưỡng bị mất mỗi năm Để giải quyết vấn đề này, Chính phủ đã ban hành các sắc lệnh cấm đốt rơm, nhưng việc thực hiện vẫn chưa nghiêm túc từ phía người dân.
California là bang sản xuất lúa gạo lớn nhất tại Mỹ, với 95% diện tích trồng lúa nằm ở thung lũng Sacramento, chiếm khoảng 500.000 mẫu đất Hàng năm, khu vực này sản xuất hơn 1 triệu tấn rơm, thường được đốt sau thu hoạch và cày trộn vào đất Tuy nhiên, từ năm 1991, luật pháp Mỹ đã hạn chế việc đốt rơm rạ để bảo vệ môi trường, yêu cầu nông dân giảm diện tích đốt theo lộ trình Đến năm 1997, chỉ có 13.500 tấn rơm được sử dụng bên ngoài, trong khi khoảng 95% vẫn được cày trở lại đất Đến năm 2000, tỷ lệ rơm rạ được sử dụng thương mại chỉ đạt khoảng 2%.
2.1.2 Thực trạng phế thải rơm rạ tại Việt Nam
THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CỦA RƠM RẠ
2.2.1 Thành phần của rơm rạ
Trong các hệ thống trồng lúa truyền thống, rơm rạ thường được thu gom và sử dụng cho việc đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Tuy nhiên, do lượng rơm rạ quá lớn và sự phát triển kinh tế - xã hội, nhiều người không còn sử dụng hết, dẫn đến việc đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng Hành động này ngày càng phổ biến ở nhiều nước, đặc biệt là ở khu vực Châu Á, và trở thành mối nguy cho môi trường cũng như sức khỏe cộng đồng.
Rơm rạ có thành phần hóa học chủ yếu bao gồm xenluloza, lignin, đạm hữu cơ và chất béo Theo tỷ lệ nguyên tố, carbon (C) chiếm khoảng 40%, hyđrô (H) 5%, oxy (O) 49%, nitơ (N) khoảng 0,92%, cùng với một lượng rất nhỏ photpho (P) và lưu huỳnh (S) đều là 0,1%, và kali (K) khoảng 0,88%.
Bảng 2.3 Các thành phần chính của rơm rạ
Thành phần Tỷ lệ trong rơm rạ (%)
5 Nguồn: T.T.Ngọc Sơn và cs (2014) 2.2.2 Ứng dụng của rơm rạ
Theo truyền thống, rơm rạ sau thu hoạch thường được sử dụng làm chất đốt, nguyên liệu cho các hoạt động gia đình, thức ăn cho gia súc và vật liệu trồng nấm.
Làm mũ, dép, xăng dan, bện dây thừng
Mũ bện từ rơm rạ đã từng rất phổ biến ở Anh hàng trăm năm trước Ngoài ra, người Nhật và Triều Tiên cũng có truyền thống sử dụng rơm rạ để làm dép, xăng đan và đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số khu vực ở Đức, như vùng Black Forest và Hunsruck, dép rơm thường được sử dụng trong nhà hoặc trong các lễ hội.
Rơm rạ vẫn được sử dụng rộng rãi trên thế giới để làm đệm giường cho con người và làm ổ cho vật nuôi, đặc biệt là các loại súc vật như trâu, bò và ngựa Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ để làm ổ cho các loài động vật nhỏ có thể gây thương tổn cho chúng, do những sợi rơm sắc nhọn dễ làm tổn thương miệng, mũi và mắt.
Trước đây, nông dân ở nông thôn thường sử dụng rơm rạ, lau sậy và các vật liệu tương tự để lợp mái nhà nhẹ và chống thấm nước Rơm được dùng cho mục đích này thường được trồng và thu hoạch bằng tay hoặc máy gặt bó.
Làm thức ăn cho động vật
Rơm rạ có thể được sử dụng làm thức ăn thô cho gia súc, cung cấp một lượng năng lượng ngắn hạn Nó chứa hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa, giúp duy trì nhiệt độ cơ thể của động vật trong mùa đông lạnh nhờ lượng nhiệt sinh ra trong ruột Tuy nhiên, do nguy cơ cọ xát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng thấp, rơm rạ chỉ nên chiếm một phần nhỏ trong chế độ ăn của gia súc.
Trồng nấm ăn được từ phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ là một phương pháp hiệu quả để biến phế thải thành thực phẩm bổ dưỡng cho con người Quá trình này không chỉ giúp giảm thiểu lượng rác thải nông nghiệp mà còn tạo ra giá trị gia tăng cho nguyên liệu, mang lại lợi ích kinh tế và dinh dưỡng.
Trồng nấm là phương pháp sinh học hiệu quả, tận dụng nguồn rơm rạ có thể tái sử dụng Nấm không chỉ giàu protein mà còn là thực phẩm ngon miệng Sản lượng nấm tại các quốc gia trồng lúa đã tăng liên tục trong những năm gần đây.
Nghiên cứu cho thấy trồng nấm bằng rơm rạ kết hợp với hạt bông mang lại hiệu quả chuyển hóa sinh học cao nhất, đạt 12,82% Kết quả này được xác định dựa trên tỷ lệ phần trăm chuyển hóa chất nền thành thân cây nấm theo trọng lượng khô.
Trồng nấm là một giải pháp hiệu quả để giảm ô nhiễm môi trường từ các phương pháp xử lý truyền thống như đốt rác hay cày xới đất Bằng cách sử dụng rơm rạ làm nền trồng, nông dân không chỉ giảm thiểu chất thải mà còn biến chúng thành nguồn nguyên liệu quý giá, từ đó phát triển các cơ sở kinh doanh và sản xuất nấm giàu dinh dưỡng, mang lại lợi ích kinh tế cho ngành nông nghiệp.
Với hiệu suất chuyển hóa sinh học đạt 10% và 90% hàm lượng ẩm trong nấm tươi, một tấn rơm rạ khô có thể sản xuất khoảng 1000 kg nấm sò, theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 Do đó, trồng nấm không chỉ là một nghề nông có lợi nhuận cao mà còn giúp biến rơm rạ thành thực phẩm, đồng thời xử lý loại phế thải này theo cách thân thiện với môi trường.
Rơm rạ có nhiều ứng dụng đa dạng, đặc biệt trong ngành hóa chất, nơi nó được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm hóa học.
Bảng 2.4 Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp Phủ đất Phủ một lớp vật liệu chết (không hoạt động) lên bề mặt đất
Quá trình phân ủ là một phương pháp hiệu quả để phân giải và khôi phục các chất dinh dưỡng cùng thành phần hữu cơ, góp phần cải thiện chất lượng đất Việc lót ổ cho gia súc bằng vật liệu phân ủ không chỉ giúp tăng cường sức khỏe cho vật nuôi mà còn phổ biến trong chăn nuôi, tạo ra môi trường sống sạch sẽ và an toàn cho gia súc.
Chất nền trong trồng trọt
Các khối kiện rơm rạ có thể sử dụng trong sản xuất nhiều loại cây trồng, dưa chuột, cà chua, cây cảnh,
Chống sương giá Thường được ứng dụng kết hợp với phương pháp phủ đất và phân ủ trong khí hậu giá rét
Nuôi giun Sử dụng làm phương tiện nuôi giun
Gieo hạt trong nước bằng rơm rạ nghiền sợi là một phương pháp hiệu quả, được áp dụng trong quy trình gieo trồng dọc theo các bờ dốc đứng để ngăn chặn xói mòn đất.
CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM RẠ SAU THU HOẠCH HIỆN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
2.3.1 Các biện pháp xử lý rơm rạ trên thế giới
Biện pháp vùi rơm rạ vào đất
Rơm rạ sau khi thu hoạch lúa được phơi khô và sau đó được vùi xuống đất trong quá trình cày bừa cho vụ mùa tiếp theo.
Biện pháp sản xuất vật liệu xây dựng
Biện pháp này không chỉ giúp giảm thiểu nguồn tài nguyên khoáng sản và chi phí xây dựng, mà còn tận dụng hiệu quả phế thải nông nghiệp, đồng thời giảm ô nhiễm môi trường do xi măng và phế thải nông nghiệp gây ra.
Từ rất lâu, con người đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ để bón cho cây trồng, tiết kiệm được chi phí cho sản xuất
Quá trình ủ là sự phân giải các chất hữu cơ trong chất thải nông nghiệp và sinh hoạt dưới tác dụng của vi sinh vật như nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn Có hai phương pháp ủ chính: ủ hiếu khí và ủ kị khí Ủ hiếu khí diễn ra khi có oxy, sản phẩm cuối cùng bao gồm CO2, NH3, nước, nhiệt, các chất hữu cơ ổn định và sinh khối vi sinh vật Ngược lại, ủ kị khí diễn ra trong điều kiện không có oxy, với sản phẩm cuối là CH4, CO2, NH3, axit hữu cơ, nhiệt, các chất ổn định và sinh khối vi sinh vật.
Việt Nam là một quốc gia nông nghiệp với gần 80% dân số phụ thuộc vào nghề nông, dẫn đến lượng phế thải nông nghiệp sau thu hoạch rất lớn, có tiềm năng làm phân ủ Tuy nhiên, nguồn cacbon này vẫn chưa được khai thác hiệu quả Trước đây, nông dân thường sử dụng phế thải nông nghiệp như rơm rạ và lõi ngô để đun nấu hoặc làm thức ăn cho gia súc Gần đây, với quá trình đô thị hóa nhanh chóng và đời sống cải thiện, nhu cầu sử dụng rơm rạ đã giảm, khiến nông dân chọn giải pháp đốt rơm rạ trên đồng ruộng để giải phóng đất Tuy nhiên, việc này đã gây ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và làm mất an toàn giao thông.
Phế thải nông nghiệp không chỉ được xử lý mà còn được tận dụng để sản xuất cồn ethanol, làm thức ăn cho gia súc, lót chuồng và trồng nấm Đặc biệt, vào tháng 6/2011, công ty Sud-Chemie AG đã khởi công dự án nhà máy sản xuất cồn ethanol từ rơm rạ với công suất 1000 tấn/năm tại Straubling, Đức Quá trình này sử dụng công nghệ sinh học, áp dụng enzym để phân hủy cellulose và hemicellulose thành đường, sau đó chuyển đổi thành cồn bằng men đặc biệt, tăng hiệu suất sản xuất lên 50% Lignin từ quy trình sẽ được sử dụng để cung cấp điện cho nhà máy Công nghệ của Sud-Chemie cũng tiết kiệm 50% năng lượng trong quá trình tách cồn so với chưng cất thông thường, đồng thời giảm phát thải CO2 tới 95%.
2.3.2 Các biện pháp xử lý rơm rạ tại Việt Nam Ở Việt Nam, ngoài phương pháp đốt trực tiếp tại ruộng thì một số địa phương đã sử dụng rơm rạ để trồng nấm và sản xuất phân hữu cơ vi sinh
- Sử dụng rơm để trồng nấm rơm:
Nấm rơm là thực phẩm được ưa chuộng ở châu Á, đặc biệt tại Việt Nam, nơi chúng được trồng phổ biến trên nhiều nguyên liệu như lục bình, bã mía và chủ yếu là rơm rạ Nấm rơm có thể được trồng ở cả ngoài trời và trong nhà, nhưng phương pháp phổ biến hiện nay là trồng ngoài trời trên diện tích đất trống Loại nấm này giàu dinh dưỡng với hàm lượng protein cao (2,66 - 5,05%) và chứa 19 loại acid amin, trong đó có 8 acid amin thiết yếu, không làm tăng cholesterol trong máu Ngoài ra, nấm rơm còn có chất xơ cao và lipid thấp, giúp phòng ngừa bệnh huyết áp, chống béo phì, xơ cứng động mạch và hỗ trợ chữa bệnh đường ruột.
Trồng nấm rơm là một nghề mang lại hiệu quả kinh tế cao tại các tỉnh miền Nam Việt Nam, với sản lượng nấm rơm tăng trưởng nhanh chóng qua các năm Từ vài trăm tấn vào năm 1990, sản lượng đã đạt trên 40.000 tấn vào năm 2003 và hiện nay, cả nước sản xuất khoảng 100.000 tấn nấm nguyên liệu mỗi năm Các tỉnh phía Nam cũng sản xuất nấm rơm muối đóng hộp với hàng nghìn tấn mỗi năm để xuất khẩu Thị trường tiêu thụ nấm ăn lớn nhất hiện nay bao gồm Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan/Trung Quốc và các nước châu Âu, nơi mức tiêu thụ bình quân tính theo đầu người đang gia tăng.
Mỹ tiêu thụ khoảng 2-3 kg nấm/người/năm, trong khi Nhật Bản và Úc là khoảng 4 kg/người/năm Tại thị trường nội địa, lượng nấm tiêu thụ cũng đạt vài chục nghìn tấn mỗi năm Đồng bằng sông Cửu Long có tiềm năng lớn trong phát triển nghề trồng nấm, cung cấp phần lớn nấm rơm cho cả nước và sở hữu điều kiện thuận lợi để phát triển mạnh mẽ ngành này.
Các tỉnh phía Nam Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc trồng nấm rơm quanh năm do sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng và tháng lạnh không lớn.
Bình quân, từ 1 tấn lúa có thể thu được khoảng 1,2 tấn nguyên liệu trồng nấm như rơm và rạ Nếu tính thêm các phế phẩm khác như mạt cưa, lục bình và bã mía, khu vực này sẽ có nguồn nguyên liệu phong phú để phát triển trồng nấm rơm.
+ Trồng nấm không cần nhiều diện tích, chủ yếu là tận dụng những khoảng trống quanh nhà để chất nấm như: sân vườn, mái hiên,…
Trong mùa lũ, nông dân thường có nhiều thời gian nhàn rỗi do không có việc làm, dẫn đến việc họ tìm kiếm nguồn thu nhập bằng cách giăng câu, giăng lưới Một giải pháp hiệu quả là trồng nấm rơm, vì kỹ thuật trồng loại nấm này không phức tạp, cho phép cả lao động phụ cũng có thể tham gia và tận dụng thời gian rảnh rỗi để tăng thu nhập.
Chi phí đầu tư cho việc trồng nấm trên 100m² chỉ khoảng 2.560.000 đồng, trong khi lợi nhuận thu được lên tới 9.500.000 đồng Với vòng quay vốn nhanh, mô hình này rất phù hợp cho nhiều hộ gia đình.
Trồng nấm rơm không chỉ tạo ra nguồn thực phẩm bổ sung cho xã hội mà còn mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể cho nông hộ, góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt thực phẩm ở nước ta.
Các địa phương phía Nam, đặc biệt là Phú Yên, đang phát triển mạnh nghề trồng nấm rơm theo quy trình mới của Trung tâm Công nghệ sinh học Việt Nam, được nông dân đón nhận tích cực Tại An Giang, diện tích trồng nấm rơm dự kiến sẽ tăng gấp năm lần trong giai đoạn 2006 - 2010 nhờ Đề án phát triển nghề trồng nấm rơm và hỗ trợ tín dụng Năm 2006, Chi cục Hợp tác xã và Phát triển nông thôn tỉnh An Giang đã hợp tác với các doanh nghiệp để xây dựng 11 cơ sở sơ chế và tiêu thụ nấm Ngoài ra, các địa phương như Sóc Trăng, Long An, Tiền Giang và Đồng Tháp cũng đang phát triển nghề trồng nấm, trong đó Sóc Trăng mang lại thu nhập cao cho nông dân nhờ giá trị kinh tế xuất khẩu của nấm.
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG
Châu Á hiện đang xử lý tổng cộng 730 Tg sinh khối thông qua việc đốt ngoài trời, trong đó 250 Tg có nguồn gốc từ nông nghiệp Hoạt động này, mặc dù là truyền thống nhằm chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo, lại dẫn đến ô nhiễm không khí nghiêm trọng Việc đốt rơm rạ và các phế thải nông nghiệp không chỉ giúp loại bỏ cỏ dại mà còn giải phóng chất dinh dưỡng cho đất Tuy nhiên, quá trình này thải ra nhiều chất ô nhiễm như bụi mịn (PM2.5, PM10), SO2, NOx, CO, CO2 và NH3, góp phần vào tình trạng ô nhiễm không khí toàn cầu.
CH4 và các hydrocarbon không metan (NMHC) là những thành phần quan trọng trong bụi Muội than, hay còn gọi là carbon đen (BC), bao gồm cả carbon vô định hình (EC) và carbon hữu cơ (OC), là một trong những hợp phần được chú ý nhất do khả năng hấp thụ ánh sáng của nó Hiện nay, BC được coi là một trong những yếu tố chính góp phần làm nóng bầu khí quyển, chỉ đứng sau CO2 (Hoàng Anh Lê và cs., 2013).
Việc đốt sinh khối thải ra nhiều chất ô nhiễm có tác động tiêu cực đến môi trường, khí hậu và sức khỏe con người Tại châu Á, nghiên cứu cho thấy hàng năm, lượng phát thải từ đốt sinh khối ngoài trời ước tính đạt 0,37 Tg SO2, 2,8 Tg NOx, 1100 Tg CO2, 67 Tg CO và 3,1 Tg hạt bụi.
Theo ước tính của D.Streets và các cộng sự (2003), lượng phát xạ từ việc đốt phế thải cây trồng đạt khoảng 0,10 Tg SO2, 0,96 Tg NOx, 379 Tg CO2, 23 Tg CO và 0,68 Tg CH4.
Người dân vùng nông thôn lâu nay thường sử dụng rơm rạ để đun nấu, nhưng với sản lượng lúa gia tăng, lượng phế thải từ rơm rạ cũng tăng theo, dẫn đến việc đốt rơm rạ ngoài trời gây ô nhiễm môi trường Một phần rơm rạ còn sót lại trên đồng ruộng sẽ được cày lấp vào đất làm phân bón cho vụ mùa sau, nhưng tỷ lệ phân hủy kỵ khí phụ thuộc vào độ ẩm của đất, ảnh hưởng đến khối lượng khí CH4 phát thải Mặc dù rơm trộn vào đất có thể cung cấp chất dinh dưỡng cho vụ mùa tiếp theo, nhưng cũng có thể gây ra bệnh cho cây và ảnh hưởng đến sản lượng do sự bất ổn định hàm lượng nitơ Đây là lý do chính khiến việc đốt rơm rạ trở thành phương pháp xử lý phổ biến cho nguồn phế thải này.
Bụi mịn là một trong sáu yếu tố chính gây ô nhiễm không khí, đặc biệt nghiêm trọng tại các nước đang phát triển Tác động của bụi mịn phụ thuộc vào kích thước, thành phần và nguồn phát thải của nó.
Trong những năm gần đây, việc đốt phế thải cây trồng ngoài trời đã góp phần phát tán các chất ô nhiễm không khí như polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) và polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), gây nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường Những chất này không chỉ độc hại mà còn có khả năng gây ung thư, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và nền kinh tế Do đó, cộng đồng quốc tế đang tìm kiếm các phương pháp xử lý và tận dụng rơm rạ một cách an toàn và thân thiện với môi trường, nhằm giảm thiểu việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng.
Khí thải như SO2 và NO2 tích tụ trong khí quyển gây ra mưa axít và các bệnh hô hấp như khó thở, hen suyễn, và viêm phế quản Do đó, việc hạn chế đốt rơm rạ bừa bãi là rất quan trọng để giảm lượng khí thải độc hại, giảm ô nhiễm môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu, và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
2.5 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KIỂM KÊ PHÁT THẢI DO HOẠT ĐỘNG ĐỐT RƠM RẠ NGOÀI ĐỒNG RUỘNG TRÊN THẾ GIỚI
2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Thái Lan là một quốc gia dựa vào nông nghiệp với các loại cây trồng chính, bao gồm: lúa, sắn, mía (Nguyen Thi Kim Oanh et al., 2011)
Năm 2007, sản lượng lúa của Thái Lan đạt hơn 30 triệu tấn, dẫn đến việc tạo ra lượng rơm rạ khổng lồ trên đồng ruộng Hầu hết nông dân thường đốt rơm rạ sau thu hoạch để chuẩn bị cho vụ mùa tiếp theo, gây ra lượng lớn khí thải ô nhiễm không khí Theo nghiên cứu, đốt phế phụ phẩm nông nghiệp ở Thái Lan năm 2007 cho thấy đốt rơm rạ chiếm khoảng 80% tổng phát thải khí, đặc biệt nghiêm trọng vào mùa khô và tại các khu vực trung tâm.
Hình 2.4 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phế phụ phẩm nông nghiệp (a) và đốt rơm rạ (b) ngoài trời Thái Lan năm 2007
Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí
Hoạt động kiểm kê phát thải khí từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp tại Thái Lan được thực hiện theo không gian và thời gian Phát thải khí được phân tích theo địa giới hành chính của 76 tỉnh, cho thấy khu vực trung tâm có lượng khí thải cao nhất, tiếp theo là Đông Bắc, Bắc và Nam Các khu vực trồng lúa chủ yếu ở trung tâm, dọc theo sông Chaopraya, cũng như xung quanh các đô thị lớn như Bangkok, Khonkaen và Chiang Mai, đều ghi nhận lượng khí thải cao hơn.
Nghiên cứu cho thấy rằng lượng khí thải cao nhất xảy ra vào mùa khô từ tháng 10 đến tháng 4, với đỉnh điểm vào tháng 11 và tháng 12 khi lúa và các cây trồng khác được thu hoạch Mùa khô trở thành thời kỳ ô nhiễm không khí nghiêm trọng hơn do không khí bị ứ đọng, độ ẩm thấp và sự vận chuyển khí thải từ các vùng xa theo hướng gió.
Sản xuất nông nghiệp ở Indonesia tạo ra nhiều phế phụ phẩm, thường được đốt trên đồng ruộng sau mỗi vụ thu hoạch Việc đốt cháy phế phụ phẩm nông nghiệp và chất thải rắn đô thị, đặc biệt ở các khu vực đông dân, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng Theo ước tính năm 2007, đốt rơm rạ trên đồng ruộng đóng góp lớn nhất vào tổng lượng khí thải do đốt sinh khối, chiếm 92% đối với CO, PM 2.5 và NOx; 81% với SO2 và 84% với BC Hơn 80% khí thải từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp là từ rơm rạ, trong khi chỉ có 10-20% đến từ các loại cây trồng khác.
Hình 2.5 Biểu đồ tỉ lệ các khí do đốt phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở
Chú giải: Số liệu trong ngoặc đơn: Số thứ nhất chỉ lượng khí thải (đơn vị: Gg), số thứ 2 thể hiện tỉ lệ % các khí
Nghiên cứu về khí thải từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp ngoài trời ở Indonesia cho thấy lượng khí thải cao nhất tập trung ở Đông Java và Nam Sumatra, hai khu vực canh tác chính của đất nước Ngoài ra, lượng khí thải tương đối cao cũng được ghi nhận ở phía Bắc Sumatra, toàn bộ các khu vực của Java, Bali, cùng với Tây và Nam Kalimantan.
Khu vực Bắc và Nam Sulawesi có lượng khí thải cao hơn, trong khi phía Đông Indonesia như Papua và Maluku lại có lượng khí thải thấp do lúa không phải là cây lương thực chủ yếu Mùa khô từ tháng 8 đến tháng 10 là thời điểm có lượng khí thải lớn nhất do đốt phế phụ nông nghiệp, đặc biệt là rơm rạ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Trong khoảng thời gian này, nông dân thường đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng để chuẩn bị cho vụ gieo trồng tiếp theo (D.A Permadi et al., 2013).
Trung Quốc đang phải đối mặt với ô nhiễm không khí nghiêm trọng do tốc độ tăng trưởng dân số và kinh tế nhanh chóng, đặc biệt tại các khu vực đô thị với nồng độ bụi cao Ô nhiễm chủ yếu xuất phát từ việc đốt phế phụ phẩm nông nghiệp, dẫn đến hậu quả như nhiều sân bay và đường cao tốc phải ngừng hoạt động do sương khói dày đặc Khí thải CO và NOx cũng làm giảm nồng độ OH- ở tầng đối lưu Để giải quyết vấn đề này, chính phủ đã ban hành luật cấm đốt phế phụ phẩm và khuyến khích nông dân vùi chúng vào đất để tạo phân bón hữu cơ Tuy nhiên, phương pháp này làm tăng lao động và chi phí, cùng với một số tác dụng phụ lên cây trồng, nên chưa được nhiều nông dân chấp nhận, dẫn đến việc một tỷ lệ lớn phế phụ phẩm vẫn bị đốt cháy.
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được thực hiện tại xã Đa Tốn, một xã nông nghiệp nổi bật với việc trồng lúa, đặc biệt là các giống lúa kỹ thuật cao, giúp tăng năng suất Đa Tốn nằm trong huyện Gia Lâm, Hà Nội và là địa phương tiên phong trong lĩnh vực này.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Một số chất gây ô nhiễm môi trường không khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng, bao gồm: CO2, NO2, SO2, TSP, PM2.5, PM10.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu
- Điều kiện kinh tế, xã hội
- Khái quát tình hình sản xuất lúa
3.4.2 Tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng tại địa bàn nghiên cứu
3.4.3 Xác định hệ số phát thải, tải lượng phát thải của một số chát gây ô nhiễm môi trường không khí từ quá trình đốt rơm rạ tại đồng ruộng
3.4.4 Kiểm kê lượng khí phát thải do đốt rơm rạ trên đồng ruộng và ảnh hưởng của khí thải tới chất lượng môi trường không khí và biến đổi khí hậu
- Kiểm kê lượng khí phát thải của một số khí trong quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng
- Sử dụng mô hình Gauss tính toán sự lan truyền của một số chất khí từ quá trình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng
- Đánh giá ảnh hưởng của khí thải từ việc đốt rơm rạ ngoài đồng đến môi trường không khí và biến đổi khí hậu
3.4.5 Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu lượng khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm trên đồng ruộng
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1 Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu, tài liệu
Thông tin thứ cấp được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các cơ quan hành chính nhà nước, tổ chức quốc tế, cơ quan nghiên cứu, trường đại học, tạp chí khoa học, tài liệu và văn phòng dự án.
Chọn lọc và phân tích số liệu để tính toán phát thải, theo dõi nguồn thải, từ đó lập đề cương chi tiết cho công tác thực địa Việc bổ sung và cập nhật tài liệu, số liệu mới là cần thiết nhằm đảm bảo tính thời sự và thực tiễn, phục vụ hiệu quả cho quá trình nghiên cứu của đề tài.
Chúng tôi cũng thu thập tài liệu, hình ảnh, bản đồ và các tư liệu khác liên quan đến hoạt động sản xuất nông nghiệp trong khu vực nghiên cứu.
3.5.2 Phương pháp khảo sát thực địa
Trong chuyến thăm quan các khu vực sản xuất lúa tại huyện Gia Lâm, chúng tôi đã tiếp xúc với cán bộ hợp tác xã để thu thập thông tin về tình hình sản xuất cũng như lượng khí thải phát sinh từ hoạt động đốt rơm rạ Điều này giúp chúng tôi có cái nhìn thực tế về tác động của khí thải đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Khảo sát thực địa là bước quan trọng để xác định vị trí tối ưu cho việc đo đạc nồng độ các chất khí ô nhiễm Việc này đảm bảo phù hợp với yêu cầu lấy mẫu và điều kiện của khu vực nghiên cứu.
Quá trình khảo sát thực địa tại các hộ gia đình nông dân đã thu thập và bổ sung số liệu về tình hình sử dụng và đốt rơm Những dữ liệu này phục vụ cho việc tính toán lượng rơm phát sinh và lượng rơm được đốt trong toàn khu vực nghiên cứu.
3.5.3 Phương pháp điều tra phỏng vấn
Xã Đa Tốn hiện có 5 thôn, trong đó 4 thôn chuyên trồng lúa gồm Ngọc Động, Lê Xá, Đào Xuyên và Khoan Tế Để hiểu rõ hơn về tình hình đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng, tôi đã tiến hành phỏng vấn 20 hộ trồng lúa tại từng thôn nghiên cứu, bắt đầu từ thôn Ngọc Động.
Tại Lê Xá, thôn Đào Xuyên và thôn Khoan Tế, một cuộc khảo sát đã được thực hiện với 80 phiếu phỏng vấn Các nông hộ được chọn ngẫu nhiên và phỏng vấn trực tiếp bằng phiếu phỏng vấn đã được chuẩn bị sẵn, tập trung vào các nội dung chính như diện tích đất trồng lúa, hình thức sử dụng rơm, biện pháp xử lý rơm sau thu hoạch, số vụ lúa sản xuất trong năm, hình thức thu hoạch, giống lúa sử dụng và năng suất.
Quá trình phỏng vấn được tiến hành qua các bước:
Bước 1: Soạn phiếu phỏng vấn
Bước 2: Tiến hành phỏng vấn thử 05 hộ dân trồng lúa để kiểm tra tính phù hợp của phiếu phỏng vấn
Bước 3: Hiệu chỉnh phiếu phỏng vấn cho phù hợp
Bước 4: Tiến hành phỏng vấn tại khu vực được lựa chọn
3.5.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
3.5.4.1 Lựa chọn điểm lẫy mẫu Để kiểm kê phát thải, tôi sẽ tính toán và xác định hệ số phát thải của một số chất khí trong quá trình đốt rơm rạ Hệ số phát thải phải đảm bảo được tính khách quan của đề tài, tại địa bàn nghiên cứu tôi lựa chọn 2 điểm và lấy 3 mẫu Các điểm được lựa chon lấy mẫu có tập quán đốt rơm sau mỗi vụ thu hoạch lúa vẫn là lựa chọn hàng đầu của người nông dân, bao gồm:
+ Thôn Đào Xuyên- xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống TH3-3: lấy 1 mẫu + Thôn Khoan Tế - xã Đa Tốn, giống lúa trồng là giống Thiên ưu 8: lấy
Mỗi cánh đồng được lựa chọn chỉ trồng một giống lúa duy nhất, đảm bảo không bị pha tạp với các giống khác Đồng thời, hai điểm được chọn phải đáp ứng tiêu chí lấy mẫu, bao gồm việc không nằm gần đường giao thông và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài.
Hình 3.1 thể hiện sơ đồ vị trí lấy mẫu tại xã Đa Tốn Trong quá trình lấy mẫu ngoài hiện trường, cần đo đạc các thông số gây ô nhiễm phát thải trước và trong quá trình đốt.
6 điểm lựa chọn có tần suất đốt rơm cao, tiến hành đo đạc đồng thời các yếu tố khí tượng trước khi đốt của từng điểm đo
Vị trí lấy mẫu thôn ĐàoXuyên
Vị trí lấy mẫu thôn Khoan Tế
Các thiết bị sử dụng lấy mẫu Đối tượng quan trắc
Thông số Thiết bị Phương pháp quan trắc Điều kiện khí tượng
Nhiệt độ Thiết bị Madel Kestral
4000 Thiết bị đo vi khí hậu
Tốc độ gió, Hướng gió Độ ẩm
Bụi PM 2,5 Thiết bị MiniVol TAS AS/NZS
3580.9.7:2009 Bụi PM 10 Thiết bị MiniVol TAS
SO 2 Túi plastic thể tích 2l SOP-PT-01
CO Túi plastic thể tích 2l Máy đo khí CO 2
CO 2 Máy lấy mẫu khí Kimoto MASA 704A
Để đảm bảo tính chính xác trong việc xác định hệ số phát thải, cần tiến hành lấy mẫu nền tại hai địa điểm khác nhau trước khi đốt Mỗi mẫu đốt tại các cánh đồng lựa chọn sẽ được lấy một mẫu nền tương ứng nhằm xác định môi trường nền.
Tại vị trí lấy mẫu, thiết bị được đặt ở độ cao 1,5m so với mặt đất, với thời gian lấy mẫu nền là 2 giờ cho các thông số TSP, PM10, PM2.5 và 1 giờ cho SO2, NO2 Các thông số vi khí hậu được đo ở độ cao 2m, với tần suất 20 phút một lần trong suốt quá trình lấy mẫu nền.
Các thiết bị lấy mẫu được đặt cố định theo hướng gió thổi, cách ruộng lúa khoảng 5m để giảm thiểu ảnh hưởng nhiệt từ đám cháy Chúng được bố trí theo hình tam giác đều với cạnh 1m, đảm bảo lấy mẫu đồng đều trong khói cháy mà không làm xáo trộn lưu lượng đầu vào Quá trình lấy mẫu diễn ra từ khi ngọn lửa ổn định cho đến khi đám cháy kết thúc, đồng thời các thông số vi khí hậu được đo trước, trong và sau khi lấy mẫu.
- Tại thôn Đào Xuyên (mẫu đốt số 1): Lấy mẫu vào buổi sáng ngày 24/10/2016 Tiến hành lấy mẫu trong 35 phút (từ 11h41 phút – 12h16 phút)
Vào chiều và tối ngày 24/10/2016, tại thôn Khoan Tế, đã tiến hành lấy mẫu đốt tại hai vị trí khác nhau trên cánh đồng rộng lớn để so sánh kết quả ở các thời điểm đốt khác nhau, cụ thể là mẫu đốt số 2 và mẫu đốt số 3.
+ Mẫu đốt số 2: Tiến hành lấy mẫu trong 30 phút (từ 18h01 phút – 18h31 phút)
+ Mẫu đốt số 3: Tiến hành lấy mẫu trong 20 phút (từ 19h10 phút – 19h30 phút)