đánh giá thực trạng sử dụng phế thải đồng ruộng và đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường tại huyện văn lãng – tỉnh lạng sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
= = =

= = =




NGUYỄN ĐỨC VŨ




ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG
PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI
HUYỆN VĂN LÃNG – TỈNH LẠNG SƠN



LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG




HÀ NỘI, 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
= = =

= = =



NGUYỄN ĐỨC VŨ


ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG
PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI
HUYỆN VĂN LÃNG – TỈNH LẠNG SƠN



CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ : 60.44.03.01



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN XUÂN THÀNH.

HÀ NỘI, 2015
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực, chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào. Mọi sự
giúp đỡ cho hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin, tài liệu
trình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Tác giả luận văn


Nguyễn Đức Vũ









Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài: “Đánh giá thực trạng sử dụng phế thải đồng
ruộng và đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường tại huyện Văn Lãng –
tỉnh Lạng Sơn”, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự chỉ
bảo và giúp đỡ nhiệt tình của PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành. Em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc tới thày giáo PGS. TS.Nguyễn Xuân Thành.

Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Môi trường
đã trang bị cho em những kiến thức hữu ích về chuyên môn phục vụ cho việc học
tập, nghiên cứu đề tài tốt nghiệp và trong công việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các cán bộ phòng Tài nguyên và
Môi trường huyện Văn Lãng đã tạo điều kiện cho em tiếp xúc với tình hình thực
tế tại địa phương, giúp em làm rõ được mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường cũng như trong quá trình
nghiên cứu, hoàn thành Luận văn tốt nghiệp.
Vì vốn kiến thức của bản thân còn hạn chế nên báo cáo này sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được các ý kiến đóng góp của
thầy, cô để báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Tác giả luận văn


Nguyễn Đức Vũ


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục bảng vi
Danh mục sơ đồ vii

Danh mục viết tắt 1
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Yêu cầu của đề tài 2
Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3
1.1. Tổng quan về phế thải 3
1.1.1 Khái niệm, thuật ngữ về phế thải đồng ruộng 3
1.1.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam 7
1.2. Ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng đến môi trường 8
1.3. Cơ sở khoa học của việc quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 9
1.3.1. Cơ sở khoa học và các kết quả nghiên cứu về xử lý phế thải
hữu cơ bằng công nghệ vi sinh vật 10
1.4. Các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng ở một số nước trong khu
vực và ở Việt Nam 13
1.4.1. Phương pháp chôn lấp 14
1.4.2. Phương pháp đốt 14
1.4.3. Phương pháp sinh học 14
1.5. Lợi ích của quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 22
1.5.1. Lợi ích về mặt kinh tế 22
Chương II ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 25
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

2.1. Đối

tượng

và

phạm

vi

nghiên

cứu
25
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
25
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
25
2.2. Nội

dung nghiên cứu
25
2.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Văn Lãng – tỉnh
Lạng Sơn 25
2.2.2. Thực trạng phát triển sản xuất nông nghiệp trên địa bàn huyện
Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 25
2.2.3. Thực trạng phát sinh phế thải đồng ruộng tại huyện Văn Lãng,
tỉnh Lạng Sơn 25
2.2.4. Các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng 26
2.2.5. Dự báo lượng phế thải đồng ruộng năm 2020 huyện Văn Lãng 26
2.2.6. Đề xuất giải pháp quản lý, xử lý phế thải nông nghiệp nhằm
giảm thiểu ô nhiễm môi trường 26
2.3. Phương

pháp

nghiên

cứu
26
2.3.1. Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập số liệu 26
2.3.2. Phương pháp tính toán khối lượng phế thải đồng ruộng 27
2.3.3. Phương pháp so sánh 27
2.3.4. Phương pháp chuyên gia, tham vấn ý kiến cộng đồng 27
Chương III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng
Sơn 28
3.1.1. Điều kiện tự nhiên 28
3.1.2. Các nguồn tài nguyên 32
3.1.3. Thực trạng môi trường 34
3.1.4. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 35
3.1.5. Dân số, lao động, việc làm và thu nhập 40
3.1.6. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng 41
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v

3.1.7. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên,kinh tế, xã hội và môi
trường 43
3.2 Tình hình phát triển nông nghiệp huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 45
3.2.1 Hiện trang sử dụng đất 45
3.3. Thực trạng phế thải đồng ruộng huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 50
3.3.1. Khối lượng, thành phần phế thải đồng ruộng khu vực nghiên
cứu 50
3.3.2. Khối lượng, thành phần phế thải đồng ruộng huyện Văn Lãng,
tỉnh Lạng Sơn 51

3.3.3. Hình thức thu gom và xử lý phế thải đồng ruộng 53
3.3.3.1. Hình thức thu gom 53
3.3.3.2. Các hình thức xử lý 54
3.4. Nhận thức của người nông dân về việc thu gom, xử lý phế thải nông
nghiệp và môi trường 57
3.5. Dự báo lượng phế thải đồng ruộng trong tương lai của huyện Văn
Lãng 59
3.6. Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 62
3.6.1. Giải pháp về cơ chế chính sách 62
3.6.2. Giải pháp về tuyên truyền giáo dục cộng đồng về bảo vệ môi
trường 62
3.6.3. Giải pháp khoa học - công nghệ 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69
5.1. Kết luận 69
5.2. Kiến nghị 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71
PHỤ LỤC 73

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Thành phần chất thải trong trồng trọt 8
1.2 Sản lượng khí sinh học sinh ra từ một số nguyên liệu hữu cơ 20
3.1 Khí hậu thời tiết huyện Văn Lãng 30
3.2 Nhóm đất chính của huyện Văn Lãng 32
3.3 Một số chỉ tiêu phát triển kinh tế giai đoạn 2011 - 2014 35

3.4 Thành phần các dân tộc trên địa bàn huyện năm 2014 40
3.5 Hiện trạng sử dụng đất năm 2014 huyện Văn Lãng 45
3.6 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyện Văn Lãng, năm 2014 47
3.7 Diện tích, năng suất sản lượng một số loại cây trồng chính huyện
Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 48
3.8 Thành phần, khối lượng phế thải đồng ruộng 50
3.9 Thành phần, khối lượng, tỉ lệ phế thải nông nghiệp hữu cơ huyện
Văn Lãng 51
3.10 Thành phần khối lượng phế thải nông nghiệp phi hữu cơ huyện
Văn Lãng 52
3.11 Khối lượng phế thải nông nghiệp huyện Văn Lãng 2014 53
3.12 Tình hình thu gom và phân loại phế thải đồng ruộng 54
3.13 Đánh giá của nông hộ về biện pháp xử lý phế thải nông nghiệp 57
3.14 Mức độ tuyên truyền, giáo dục cộng đồng ở địa phương về bảo
vệ môi trường 58
3.15 Dự kiến biến động trong sử dụng đất nông nghiệp huyện Văn
Lãng đến năm 2020 60
3.16 Dự báo khối lượng phế thải nông nghiệp tại huyện Văn Lãng
năm 2020 61
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vii

DANH MỤC SƠ ĐỒ

STT Tên sơ đồ Trang

1.1 Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp 3
1.2 Các phương pháp xử lý chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật,
động vật 13
1.3 Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ của

nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ 18
1.4 Nguyên lý công nghệ lên men metan 21
3.1 Sơ đồ hành chính huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 29
3.2 Phương pháp xử lý phế thải phi hữu cơ huyện Văn Lãng 55
3.3 Các phương pháp xử lý phế thải hữu cơ huyện Văn Lãng 56
3.4 Quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng 64
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

DANH MỤC VIẾT TẮT

BVTV Bảo vệ thực vật
HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật
VK Vi khuẩn
VSV Vi sinh vật
HĐND Hội đồng nhân dân
UBND Ủy ban nhân dân
TTCN Tiểu thủ công nghiệp
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trên tiến trình hội nhập với nền kinh tế toàn cầu, bên cạnh quá trình
công nghiệp hóa hiện đại hóa Đảng và nhà nước ta đã và đang rất chú trọng
tới các nghành truyền thống mũi nhọn để tạo nền tảng vững chắc cho sự phát
triển bền vững của đất nước, nông nghiệp là một trong những ngành quan
trọng hàng đầu luôn được quan tâm vì vậy trong hơn một thập kỷ gần đây

Việt Nam đã đạt nhiều thành tựu nổi bật trên lĩnh vực nông nghiệp
.
Theo
số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2013 (tốc độ tăng trưởng GDP toàn
ngành đạt 2,67%, tương đương mức tăng của năm 2012 (2,68%), trong đó:
trồng trọt tăng 2,6%, Sản lượng lúa đạt 44,1 triệu tấn, tăng 338 nghìn tấn
(0,8%) so với năm trước. Giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thuỷ sản
(theo giá so sánh 2010) ước đạt 801,2 nghìn tỷ đồng, tăng 2,95% so với
2012, trong đó: Nông nghiệp đạt 602,3 nghìn tỷ đồng, tăng 2,47%. Mặc
dù, tốc độ tăng trưởng GDP và giá trị sản xuất toàn ngành thấp hơn mức
tăng của năm 2012 (3,4%), nhưng được đánh giá là mức tăng trưởng khá
trong bối cảnh có nhiều khó khăn cả trong và ngoài nước. Tổng kim
ngạch xuất khẩu toàn ngành cả năm ước đạt 27,5 tỷ USD, tăng 0,7% so
với năm 2012, thặng dư thương mại đạt hơn 8,5 tỷ USD.
Nhưng
đi đôi với
những thành tựu đó là quá trình phát sinh những phế phẩm nông nghiệp ra
môi trường, do còn nhiều hạn chế trong việc xử lý những phế phẩm này
nên ở nhiều địa phương chất lượng môi trường bị ảnh hưởng. (Báo cáo
tổng kết ngành nông nghiệp và PTNT 2013. (2013) Tổng cục thủy lợi truy
cập ngày 11/2/2014 từ />ket-nganh-Nong-nghiep-va-PTNT-nam-2013/31146.news)
Mặt khác, qua hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã lấy đi khỏi
đất hàng tỷ tấn vật chất mỗi năm thông qua sinh khối cây trồng. Điều này làm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

phá vỡ chu trình vận chuyển vật chất trong tự nhiên, do lượng vật chất bị lấy
đi thì rất lớn nhưng lượng bổ sung thì không đáng kể. Đất dần dần mất đi khả
năng sản xuất dẫn đến thoái hoá, bạc màu.
Văn Lãng là một huyện biên giới của Tỉnh Lạng sơn, với đặc thù là

huyện biên giới miền núi, hệ thống nông nghiệp ở đây mang tính chất tự cung
tự cấp phục vụ nhu cầu lương thực, thực phẩm của địa phương nhưng do kỹ
thuật canh tác còn nhiều hạn chế, khâu xử lý phế thải đồng ruộng chưa tốt vì
vậy gây tình trạng phế thải không được thu gom, xử lý đúng kỹ thuật còn phổ
biến làm suy giảm chất lượng môi trường tại một số xã nông nghiệp trọng
điểm của huyện.
Xuất phát từ thực tế trên cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS.
Nguyễn Xuân Thành, Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt
nam, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
“
Đánh giá thực trạng sử dụng phế
thải đồng ruộng và đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường tại huyện Văn
Lãng – tỉnh Lạng Sơn
”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng sử dụng phế thải đồng ruộng tại huyện Văn Lãng
– tỉnh Lạng Sơn;
- Đề xuất giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng nhằm bảo vệ
môi trường tại huyện Văn Lãng – tỉnh Lạng Sơn.
3. Yêu cầu của đề tài
- Chỉ ra được thành phần, khối lượng, chủng loại phế thải đồng ruộng
và các hình thức quản lý, xử lý, phế thải đồng ruộng tại địa bàn nghiên cứu.
- Sử dụng phiếu điều tra phỏng vấn nông hộ để chỉ ra được mức độ ô
nhiễm môi trường từ phế thải đồng ruộng, trên cơ sở đó đề xuất giải pháp
quản lý và xử lý phù hợp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3

Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về phế thải
1.1.1 Khái niệm, thuật ngữ về phế thải đồng ruộng
1.1.1.1. Khái niệm
Phế thải đồng ruộng là các chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động sản
xuất nông nghiệp ngoài đồng ruộng như trồng trọt, thu hoạch : Rơm rạ, thân
lá thực vật, bao bì đựng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật…
1.1.1.2. Nguồn gốc
Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn đồng ruộng từ nhiều nguồn khác
nhau và được thể hiện qua sơ đồ sau:

Hình 1.1. Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp
Phế thải đồng ruộng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như trong quá
trình trồng trọt, thu hoạch nông sản, quá trình sử dụng thuốc BVTV, quá trình
bón phân, kích thích sinh trưởng. Trong quá trình trồng trọt, phế thải đồng
Trồng trọt
(thực vật
chết, tỉa
cành, làm
cỏ…)
Thu hoạch
nông sản
(rơm rạ, trấu,
cám, thân lõi
ngô…)
Bảo vệ TV,
ĐV (chai lọ
đựng hóa
chất BVTV)
Quá trình

bón phân,
kích thích
sinh trưởng
(bao bì chứa
đựng…)
PHẾ

THẢI

ĐỒNG

RUỘNG
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

ruộng chính là các xác thực vật đã chết, cành lá được cắt tỉa và các loại cây cỏ
bị con người loại bỏ trong khi chăm sóc cây trồng. Trong quá trình sinh
trưởng của cây, để giúp cây phát triển tốt và chống lại các loại sâu bệnh con
người đã sử dụng các loại HCBVTV, các loại phân bón hóa học để bón cho
cây trồng nhưng chai lọ và bao bì đựng các hóa chất đó lại bị vứt bừa bãi trên
đồng ruộng trở thành phế thải đồng ruộng. Ngoài ra, phế thải đông ruộng còn
phát sinh trong quá trinh thu hoạch nông sản như: rơm rạ, thân lõi ngô, trấu,
cám…Đây là nguồn phế thải chính trong phế thải đồng ruộng và hiện đang là
nguồn gây ô nhiễm trầm trọng nếu không được xử lý kịp thời.
1.1.1.3. Thành phần
• Theo thành phần các chất thải
Thành phần phế thải đồng ruộng bao gồm nhiều chủng loại khác nhau,
phần lớn là các thành phần có thể phân hủy sinh học như các phế phụ phẩm từ
trồng trọt, rơm rạ, thân, lá cây, vỏ, lõi ngô,…và một phần là các chất thải khó
phân hủy, độc hại (bao bì đóng gói, chai lọ đựng thuốc BVTV, đựng thuốc trừ

sâu, túi đựng hóa chất nông nghiệp, phân bón).
• Theo thành phần cấu tạo
Đặc điểm lớn nhất của phế thải đồng ruộng (phần lớn) là thành
phần cấu tạo của chúng chủ yếu là các hợp chất hữu cơ cao phân tử mà
trước hết là Xenluloza, Hemixenluloza và Lignin. Các chất này chiếm tỷ
lệ cao nhất, thông thường khoảng 40 – 50%, đôi khi đến 70 – 80%. (Lê
Văn Nhương và cs., 1998).
Xenluloza trong phế thải đồng ruộng: Xenluloza là thành phần chủ
yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất.
Trong vách tế bào thực vật, xenluloza tồn tại trong mối liên kết chặt chẽ với
các polisaccarit khác, hemixenluloza, pectin và lignin tạo thành liên kết bền
vững. Hàm lượng xenluloza trong các chất khác nhau rất khác nhau, trong
giấy là 61%, trấu là 31%. (Lê Văn Nhương và cs.,1998).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5

Hemixenluloza trong phế thải đồng ruộng: Hemixenluloza có khối
lượng không nhỏ, chỉ đứng sau xenluloza trong tế bào thực vật, chúng được
phân bố ở vách tế bào. Hemixenluloza có bản chất là polisaccarit bao gồm
khoảng 150 gốc đường liên kết với nhau bằng cầu nối β-1,4 glucozit; β-1,6
glucozit và thường tạo thành mạch nhánh ngắn có phân nhánh. (Lê Văn
Nhương và cs., 1998).
Lignin trong phế thải đồng ruộng: Lignin là những hợp chất có thành
phần cấu trúc rất phức tạp, là chất cao phân tử được tạo thành do phản ứng
ngưng tụ từ 3 loại rượu chủ yếu là trans-P-cumarynic; trans-connyferynic;
Trans-cynapylic. Lignin khác với xenluloza và hemixenluloza ở chỗ hàm
lượng cacbon tương đối nhiều, cấu trúc của lignin còn có nhóm methoxyl (-
OCH
3
) liên kết với nhau bằng liên kết (C-C) hay (C-O) trong đó phổ biến là

liên kết aryl-glyxerin; aryl-aryl và diaryl ete. Lignin dễ bị phân giải từng phần
dưới tác dụng của Na
2
S
2
O
3
, H
2
SO
3
, CaS
2
O,… (Lê Văn Nhương và cs., 1998).
1.1.1.4. Phân loại
Phế thải đồng ruộng được phân loại theo nguồn gốc phát sinh, tính
nguy hại, thành phần hóa học cũng như khả năng phân hủy sinh học.
Theo nguồn gốc phát sinh: phế thải đồng ruộng gồm các phế thải có
nguồn gốc từ các phế phụ phẩm trồng trọt và từ các bao bì đựng các hóa chất
sử dụng trong nông nghiệp.
Các phế phụ phẩm trồng trọt gồm các loại phế thải trong quá trình thu
hoạch và chế biến nhiều loại cây trồng khác nhau như: các loại rơm, rạ sau thu
hoạch lúa tại các cánh đồng, các loại lá, thân cây, cỏ dại tại các vườn cây, các
phần giập của cây lúa không sử dụng được ở các ruộng sau khi thu hoạch…
Chất thải từ các bao bì đựng các hóa chất sử dụng trong nông nghiệp
gồm chai, lọ… bằng thủy tinh hoặc nhựa được dùng làm vỏ đựng thuốc trừ
sâu, trừ cỏ, thuốc diệt côn trùng, thuốc chữa bệnh cho động vật sau khi đã qua
sử dụng được thải bỏ, các túi nilon, túi giấy dung đựng phân bón vi sinh, phân
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6

đạm, phân lân và kể cả các HCBVTV đã quá hạn sử dụng… Đây là các vật
phẩm có tính nguy hại cao, cần phải có biện pháp thu gom và xử lý thích hợp.
Theo tính chất nguy hại: Phế thải đồng ruộng gồm hai loại: phế thải
nguy hại và phế thải thông thường.
Phế thải nguy hại là chất thải có chứa các chất hoặc các hợp chất gây
nguy hại trực tiếp hoặc tương tác với các chất khác gây nguy hại gián tiếp tới
môi trường và sức khỏe con người. Chúng có một trong các thành phần như: đồ
dùng thủy tinh (chai lọ đựng HCBVTV hoặc thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng,
bả chuột; …); đồ nhựa (bình xịt hóa chất bảo vệ thực vật, găng tay bảo hộ…);
dược phẩm (thuốc còn sót lại trong vỏ đựng…). Nếu những chất thải này không
được tiêu hủy sẽ gây nguy hại cho môi trường và sức khỏe con người.
Phế thải thông thường gồm các chất thải không chứa các chất và hợp
chất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến môi
trường và sức khỏe con người, bao gồm rơm rạ, thân lá thực vật,…Trong thực
tế, sự phân biệt giữa phế thải đồng ruộng nguy hại và thông thường là tương
đối phức tạp và khó khăn, đặc biệt đối với tình hình sản xuất nông nghiệp
manh mún nhỏ lẻ như ở nước ta hiện nay.
Theo thành phần hóa học: phế thải đồng ruộng còn được phân thành
phế thải hữu cơ và phế thải vô cơ.
Phế thải hữu cơ chiếm thành phần chủ yếu trong phế thải đồng ruộng,
bao gồm các phế phụ phẩm trồng trọt như: rơm rạ, thân ngô, lõi ngô, trấu, bã
mía… Theo thống kê, 95% lượng chất thải rắn hữu cơ trong nông nghiệp có
khả năng tận dụng làm phân bón hoặc thu hồi nhiệt lượng.
Phế thải vô cơ bao gồm các túi đựng phân hóa học, túi đựng thuốc trừ
sâu, bảo vệ thực vật, chai lọ đựng thuốc trừ sâu, bình phun hóa chất bảo vệ
mùa màng đã hỏng…
Theo khả năng phân hủy sinh học: Phế thải đồng ruộng còn được
phân thành chất có khả năng và không có khả năng phân hủy sinh học.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7

Chất thải có khả năng phân hủy sinh học là các loại chất thải có thành
phần hữu cơ cao và chứa thành phần dinh dưỡng thuận lợi cho quá trình sinh
trưởng của các VSV. Các chất thải có khả năng phân hủy sinh học tốt như: cỏ
dại, lá cây…, các chất có khả năng phân hủy sinh học kém hơn như: rơm rạ,
thân cây. Còn chất thải không có khả năng phân hủy sinh học là các chất vô
cơ như: kim loại, nhựa, thủy tinh.
1.1.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam
1.1.2.1. Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới
Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực trong giai đoạn hiện nay, đòi
hỏi các quốc gia trên thế giới không ngừng mở rộng diện tích sản xuất, cũng
như ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật để nhằm nâng cao năng suất, sản
lượng nông sản. Đồng nghĩa với điều này là ngành nông nghiệp cũng đã để lại
một khối lượng khổng lồ các chất thải rắn mỗi năm.
Việc tính toán lượng phế thải đồng ruộng là rất khó khăn nhưng chúng
ta cũng đã có một số biện pháp tính toán sơ bộ để phần nào thấy được lượng
phế thải này trên thế giới và Việt Nam.

1.1.2.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng tại Việt Nam
Việt Nam là một nước nông nghiệp, gạo là mặt hàng xuất khẩu thế
mạnh (đứng số 1 thế giới về sản lượng). Với tổng diện tích gieo cấy hàng năm
lên đến 7,6 triệu ha, năng suất đạt 4 – 4,5 tấn/ha, sản lượng lúa đạt trên 35
triệu tấn. Do đó, lượng phế thải để lại hàng năm cũng rất lớn, ước tính khoảng
gần 150 triệu tấn rơm rạ. Ngoài ra, cả nước có hơn 1 triệu ha trồng ngô cho
sản lượng khoảng 3,8 triệu tấn và để lại lượng phế thải (thân, lá, cùi…) trên
10 triệu tấn mỗi năm. Theo kết quả tính toán của Viện năng lượng, Tổng công
ty điện lực Việt Nam, để thu được 1 tấn nông sản thì để lại một lượng phế thải
như sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8

Bảng 1.1. Thành phần chất thải trong trồng trọt
(Phế phụ phẩm phát sinh để thu được 1 tấn nông sản sau thu hoạch)
Tên nông sản Phế phụ phẩm Khối lượng (kg)
Lúa
Rơm, rạ 4000 – 6000
Cám 150
Trấu 200
Ngô
Thân, lá cây 2100 – 2350
Vỏ, lõi, râu ngô 500
( Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thùy Dương, 2012)
Theo kết quả tính toán này thì lượng phế thải của ngành nông nghiệp là
rất lớn, đặc biệt là cây lúa chỉ tính riêng cho lượng rơm rạ đã lên đến 4000 –
6000 kg/ 1 tấn nông sản, chiếm 80 – 85 % về khối lượng.
Trên đây mới chỉ là kết quả tính toán cho một số loài cây lương thực
chủ yếu như lúa, ngô… Ngoài ra, trên thế giới và Việt Nam, hàng năm còn có
một diện tích rất lớn trồng các loại cây trồng khác như cà phê, chè, cao su,
mía đường, lạc, đậu, rau… cũng để lại một lượng phế thải đáng kể.
1.2. Ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng đến môi trường
Theo các số liệu thống kê ở trên cho thấy lượng phế thải do hoạt động
nông nghiệp để lại hàng năm là rất lớn. Nếu lượng phế thải này không được
xử lý, quản lý chặt chẽ thì nó sẽ làm nảy sinh một số vấn đề như ảnh hưởng
đến môi trường đất, môi trường nước, không khí và sức khỏe cộng đồng.
Tác động của phế thải đồng ruộng tới môi trường đất là không đáng kể
vì thành phần của chúng chủ yếu là chất hữu cơ có tác dụng tốt đối với đất và
cây trồng.
Tác động của phế thải đồng ruộng tới môi trường nước là việc các loại
chất thải nguy hại không được thu gom hợp lý bị rửa trôi gây ô nhiễm môi

trường nước mặt và nước ngầm. Ngoài ra rơm rạ sau thu hoạch không được
thu gom mà vứt bừa bãi ra mương máng, sau một thời gian chúng bị phân hủy
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

gây nhiễm bẩn nguồn nước mắt và làm ảnh hưởng tới cảnh quan môi trường
xung quanh.
Không những thế, việc thải bỏ bừa bãi các loại chất thải vô cơ, đặc biệt
là chất thải có tính nguy hại sẽ góp phần làm thoái hóa đất, giảm độ tơi xốp và
màu mỡ của đất.
Quá trình lưu giữ và tận dụng lại chưa hợp lý phế thải đồng ruộng cũng
dẫn tới những ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí. Khí hậu nhiệt đới
nóng ẩm mưa nhiều ở nước ta là điều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu
cơ phân hủy, thúc đẩy quá trình lên men, thối rữa và tạo mùi khó chịu cho con
người. Các chất khí: H
2
S, NH
4
, SO
2
… phát sinh trong quá trình phân hủy chất
thải hữu cơ nông nghiệp ngay trên đồng ruộng, hoặc tại những đống ủ phân
xanh là các tác nhân chủ yếu tác động tới môi trường không khí.
Nếu không xử lý phế thải đồng ruộng đúng cách thì nó còn ảnh hưởng
tới sức khỏe của con người. Quá trình phân hủy phế thải đồng ruộng ngoài
môi trường sinh ra các chất khí và kèm theo đó là các vi sinh vật gây bệnh đi
theo các nguồn nước mặt làm ảnh hưởng tới đời sống hàng ngày và sức khỏe
của người dân. Ngoài ra, trong quá trình thu hoạch lúa, rơm rạ được người
dân đốt ngay trên đường đã làm ảnh hưởng đến giao thông và gây tai nạn cho
những người tham gia giao thông.

Thông qua những tác động trực tiếp đến môi trường, gây ảnh hưởng
xấu đến môi trường và gây ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe của người dân
như gây ra các bệnh về hô hấp, tiêu hóa…Vì vậy, cũng cần có các biện pháp
xử lý, quản lý thích hợp vừa mang lại hiệu quả kinh tế, vừa giảm thiểu được
các tác động xấu tới môi trường.
1.3. Cơ sở khoa học của việc quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng
Cũng như các quy trình về quản lý và xử lý các loại phế thải trong các
lĩnh vực khác, việc quản lý và xử lý phế thải nông nghiệp cũng dựa trên nền
tảng những hiểu biết của con người về vật chất, các quá trình phân hủy, lên
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10

men của những vật chất có trong thành phần của phế thải để đưa ra các
phương pháp quản lý và xử lý có hiệu quả. Trong những thập kỷ gần đây với
sự phát triển của khoa học, kĩ thuật và những hiểu biết của con người về các
quá trình phân hủy trong tự nhiên việc xử lý các dạng phế thải nói chung và
phế thải nông nghiệp nói riêng đang được ưu tiên xử lý bằng phương pháp
sinh học và thân thiện với môi trường, vì vậy trong khuôn khổ luận văn xin
chỉ trình bày về cơ sở khoa học của việc xử lý phế thải nông nghiệp bằng
phương pháp sinh học
1.3.1. Cơ sở khoa học và các kết quả nghiên cứu về xử lý phế thải hữu cơ
bằng công nghệ vi sinh vật
Từ lâu, con người đã nhận thức được tầm quan trọng của VSV đối với
con người và trong hoạt động sản xuất nông nghiệp. Nhờ khả năng kỳ diệu
của VSV trong quá trình tổng hợp, phân giải các hợp chất đã góp phần tích
cực vào việc khép kín vòng tuần hoàn các vật chất trong tự nhiên, trong đó có
vòng tuần hoàn C và N.
Việc tích lũy trong môi trường ngày càng nhiều chất ô nhiễm, đòi hỏi phải
tăng cường quá trình phân giải, chuyển hóa các chất ô nhiễm này nhờ VSV, đặc
biệt là các hợp chất khó phân hủy như xenluloza, hemixenluloza, lignin, …

Xenluloza là một phức hệ enzim rất phức tạp, các VSV thường không
có khả năng tạo được tỷ lệ giữa các hợp phần một cách tương đối. Có loài
tạo được nhiều enzim này, có loài tạo được nhiều enzim khác. VK thường
không có khả năng tổng hợp Exo-glucanaza, trong khi đa số các loài nấm
lại có khả năng này. Giống nấm Trichoderma có khả năng tổng hợp mạnh
các enzim Endo-glucanaza và Exo-glucanaza, giống Aspergillus niger lại
tổng hợp mạnh Xenlobioza, chúng thường kết hợp với nhau để phân giải
trong mối quan hệ sinh hỗ. (Phan Bá Học, 2007).
Nấm sợi là nhóm có khả năng tiết ra môi trường một lượng lớn enzim
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11

với đầy đủ các thành phần nên có khả năng phân giải xenluloza rất mạnh.
Nấm có hoạt tính phân giải xenluloza đáng chú ý là Trichoderma, bao
gồm hầu hết các loài sống hoại sinh trong đất, những đại diện tiêu biểu là
Richoderma- recsei, Trichoderma virde. Chúng phân hủy tàn dư thực vật
trong lớp đất góp phần chuyển hóa lượng hữu cơ khổng lồ. Một số loài
nấm khác cũng có hoạt tính phân giải Xenluloza khá cao là Aspergillus
niger, Fusarium solani, Penicillium pinophinum, Sporotrichum
pulveruletum và Selevotium rolfsii. Các loài nấm ưa nhiệt sinh trưởng và
phân giải nhanh xenluloza nhưng có hoạt tính Xenluloza của dịch lọc
thấp. (Phan Bá Học, 2007)
Vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza, nhưng cường độ
không mạnh bằng nấm sợi do lượng enzim tiết ra môi trường ít hơn và các
thành phần enzim tiết ra cũng không đầy đủ. Ở trong đất, thường ít có vi
khuẩn có khả năng tổng hợp đầy đủ 3 loại enzim. Do đó, để có khả năng phân
giải xenluloza tự nhiên các loài VK khác nhau phải phối hợp với nhau để
cùng phân giải trong mối quan hệ sinh hỗ. Trong dạ dày của động vật ăn cỏ
tồn tại các loại VSV có khả năng phân giải Xenluloza là Ruminococcus
Flavefaciens, R. Albus, Butivibrio fibiosolvens, Bacteroides succinogenes.

(Coughlan, M.P. and M.A.Folan. 1979)
Các vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng phân giải xenluloza khá mạnh
như Cellulomonas, Vibrio, Aschomobacter. Niêm vi khuẩn cũng có khả năng
này, đáng chú ý là Cytophaga, Sporocytophaga và Soragium.
Trong điều kiện yếm khí các vi khuẩn ưa ấm mạnh và ưa nhiệt thuộc
giống Bacillus và Clostridium cũng có khả năng phân giải xenluloza.
Trong tự nhiên ngoài nấm sợi và vi khuẩn, xạ khuẩn cũng có hoạt tính
phân giải Xenluloza cao, đáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia,
Mycromonospora.( Lutzen, N.V., M.H Nielson., 1983)
Năm 1946, Hugater đã phân lập được loài xạ khuẩn Mycromonospora
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12

có khả năng thủy phân xenluloza cao, nuôi cấy Thermonospora curyata trên
môi trường chứa xenluloza và cao nấm men có bổ sung 0,1% bong nghiền
nhỏ, thì thấy chúng có khả năng tích lũy enzim phân hủy xenluloza.
Veiga và các cộng sự đã phân lập được 36 chủng xạ khuẩn từ bùn ở
vịnh Lacoruva (Tây Ban Nha), trong đó có 19 chủng có khả năng tổng hợp
Xenluloza và sinh trưởng tốt trong môi trường có chứa 3,5% NaCl.
Từ thế kỷ 19 các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhận thấy một số VSV
kỵ khí có khả năng phân giải xenluloza. Những năm đầu của thế kỷ XX người
ta phân lập được các loài vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng này. Trong các
vi khuẩn hiếu khí phân giải xenluloza thì niêm vi khuẩn là quan trọng nhất.
Jei và cộng sự thấy trong đống ủ có các loài vi khuẩn phân giải xenluloza sau:
Acteromobacter, Clostridium, Cellulomonas, Cytophaga, Cellvibrio, Bacillus,
Pseudomonas, Sorangium, Sporocytophaga,…
Ở Cuba người ta nghiên cứu thành công trong phạm vi thí nghiệm sử
dụng một số loài vi khuẩn có khả năng phân giải xenluloza thuộc giống
Cellulomonas để chế biến thành công những chế phẩm có sinh khối vi khuẩn
giàu protein và giàu vitamin.

Jei và cộng sự thường gặp các loại nấm phân giải Xenluloza trong đống
ủ như: Alternaria, Aspergillus, Chactomium, Coprinus, Fomes, Fusarium,
Myrothecium, Nennicillium, Polyponus, Rhizoctonia, Rhozopus,…
Tuy nhiên, theo Waksman và cộng sự trong chương trình nghiên cứu về
hoạt động của VSV trong quá trình ủ hiếu khí các hợp chất hữu cơ cho thấy
rằng, hàng loạt các VSV khác nhau với các chức năng khác nhau không một
sinh vật đơn lẻ nào dù có khả năng phân giải xenluloza mạnh đến đâu cũng khó
có thể so sánh với một quần thể VSV đa dạng và phong phú để tiến hành phân
hủy một cách nhanh chóng và triệt để. Trong đó thì vai trò của VSV phân hủy
hợp chất ligno-Xenluloza là quan trọng bậc nhất. (Phan Bá Học., 2007)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

1.4. Các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng ở một số nước trong khu
vực và ở Việt Nam
Việc quản lý và xử lý chất thải hữu cơ trên thế giới mới chỉ được quan
tâm đúng mức bắt đầu từ năm 1930. Trước đó do nhiều lý do mà việc quản lý,
xử lý chất thải, phế thải còn manh mún và tự phát. Sau chiến tranh thế giới
thứ II nền kinh tế các nước bắt đầu phục hồi và phát triển, lúc bấy giờ vấn đề
xử lý rác thải mới được quan tâm.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải hữu cơ
có nguồn gốc từ thực vật, động vật. Tùy theo điều kiện cụ thể mà những
phương pháp đó được thực hiện ở mỗi quốc gia là khác nhau, thậm chí tùy
theo từng giai đoạn cụ thể mà người ta áp dụng từng phương pháp thích hợp.

Hình 1.2. Các phương pháp xử lý chất thải hữu cơ
có nguồn gốc thực vật, động vật
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14

Sau đây là 3 phương pháp điển hình thường được áp dụng hiện nay
nhiều trên thế giới và Việt Nam
1.4.1. Phương pháp chôn lấp
Chôn lấp là phương pháp xử lý khá lâu đời, cổ điển và đơn giản nhất.
Phương pháp này tốn ít kinh phí nhưng thời gian phân hủy lâu dài, tốn diện
tích bề mặt và khó kiểm soát chất thải theo nước rỉ ra từ các hố phế thải, các
chất này rất độc hại. Đối với phế thải đồng ruộng, phương pháp này chỉ được
sử dụng để xử lý cho lượng phế thải đồng ruộng nguy hại như bao bì, chai, lọ
đựng thuốc diệt cỏ, HCBVTV… Hiện nay, đã có nhiều công ty nước ngoài
giới thiệu các vật liệu phủ dưới đáy và xung quanh các hố có chôn phế thải rất
có hiệu quả trong việc kiểm soát các vấn đề này.
1.4.2. Phương pháp đốt
Đây là biện pháp được xử lý khá phổ biến trong xử lý phế thải đồng
ruộng hiện nay, do lượng phế thải quá nhiều và rất dễ cháy. Phương pháp này
vốn được người dân Nam bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên
đồng ruộng và tro sau quá trình đốt được xem là phân bón. Hiện tượng đốt
phế thải nông nghiệp ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra cả những vùng
đồng bằng sông Hồng.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, giảm giá thành và
giảm thiểu sâu bệnh hại trên đồng ruộng.
Ngoài ra, phương pháp này có nhược điểm là gây mất mát một lượng
lớn chất dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường không khí rất nghiêm trọng,
gây hiệu ứng nhà kính và các bệnh hô hấp, gây hiện tượng khói mù cản trở
tầm nhìn của người điều khiển phương tiện giao thông, vừa mất chất hữu cơ.
Vì vậy, trong tương lai gần phương pháp này cần phải được loại bỏ.
1.4.3. Phương pháp sinh học
Hiện nay, phương pháp sinh học để xử lý phế thải là phương pháp tối
ưu nhất, đang được tất cả các nước sử dụng.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 15

Phương pháp sinh học là dùng công nghệ VSV để phân hủy phế thải.
Muốn thực hiện được phương pháp này, điều quan trọng nhất là phải phân
loại được phế thải, vì trong phế thải còn nhiều phế liệu khó phân giải như: túi
polyetylen, vỏ chai lọ bằng thủy tinh và nhựa,…
1.4.3.1. Phương pháp xử lý kỵ khí
• Phương pháp ủ kỵ khí
Phương pháp này được sử dụng nhiều ở nông thôn nước ta, dùng để ủ phân
chuồng, phân xanh, thân lá thực vật. Để thực hiện phương pháp này thường
đổ và chất độn, phân, rác thành đống rồi trát kín bằng bùn. Ban đầu các loài
VSV hiếu khí phát triển, sau đó ít oxy dần rồi bị chết, sau đó là các thể kỵ
khí tùy tiện phát triển (các thể này chủ yếu trong ủ phân rác – composting)
và cuối cùng là các thể kỵ khí. Trong quá trình ủ các thể ưa ấm phát triển
sớm nhất và tỏa nhiệt làm cho nhiệt độ đống ủ tăng cao, các thể ưa ấm chết
và thay thế bằng các thể ưa nhiệt, sau cùng là các thể kỵ khí chịu nhiệt thấy
có mặt ở đống ủ khi nhiệt độ tới 70 ÷ 85
O
C. Sản phẩm cuối cùng của quá
trình này là khí CH
4
(60÷ 65%), CO
2
(khoảng 30 ÷ 33%), lượng nhỏ các
khí khác và sinh khối vi sinh vật lẫn trong mùn.( Nguyễn Xuân Nguyên và
Hoàng Đại Tuấn. 2004)
Phương pháp này rất đơn giản, nhưng nhược điểm của nó là quá trình
kéo dài, khó triển khai mở rộng cho xử lý khối lượng lớn rác thải, các khí
được tạo ra gây ô nhiễm môi trường không khí. Hơn nữa mùn rác thu được có
chất lượng không cao.
• Phương pháp xử lý bằng lên men metan

Phương pháp này dựa trên cơ sở phân hủy yếm khí các chất hữu cơ tự
nhiên như: Xenluloza, Hemixenluloza, Lignin, Protein, tinh bột và các chất
cao phân tử khác. Quá trình này còn được gọi là quá trình lên men metan nhờ
hoạt động của các VSV yếm khí. Các loại VSV này sống hội sinh và phân
hủy các hợp chất hữu cơ trên thành khí CH
4
và CO
2
cùng một số khí khác với
một lượng nhỏ. Trong đó khí CH
4
chiếm tới 65%, đây là phương pháp được
nghiên cứu và áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước ở châu