Luận văn Kiểm kê khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Thọ vinh, huyện Kim động, tỉnh Hưng Yên

pháp tính hệ số chuyển đổi đã loại bỏ phần năng lượng mất đi do hô hấp của vật nuôi nhốt (Một nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh dấu nguyên tử SF6 cho phép tính 30 hệ số chuyển đổi CH4 phát thải cho cả vật nuôi nhốt và chăn thả tự do nhằm hoàn thiện phương pháp tính toán phát thải CH4 ứng dụng cho các quốc gia trên toàn cầu) [11]. Bảng 1.3. Hệ số chuyển đổi CH4 (Ym) đối với trâu bò [11] Loại vật nuôi Ymb Bò nuôi nhốt vỗ béo (khi mà thức ăn tinh chứa 90% thức ăn cô đặc) (3,0 ± 1,0)% Trâu bò cho sữa và con non (6,5 ± 1,0)% Các loại trâu bò khác được nuôi bằng phụ phẩm của trồng trọt (6,5 ± 1,0)% Các loại trâu bò khác được nuôi chủ yếu bởi chăn thả (6,5 ± 1,0)% Ghi chú: b: giá trị sai khác ± so với giá trị Ym hiện tại Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm dinh dưỡng của vật nuôi đến hệ số chuyển đổi để hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động của các vi sinh vật Metan hóa thức ăn trong hệ thống tiêu hóa từ đó đề xuất chiến lược giảm thiểu phát 11 thải CH4 và xác định các hệ số chuyển đổi CH4 đối với từng nhóm vật nuôi và cách nuôi dưỡng [11]. Bảng 1.4. Hệ số chuyển đổi CH4 (Ym) của gia súc [11] Loại vật nuôi Ymb Gia súc non (nhỏ hơn 1 tuổi) (4,5 ± 1,0)% Gia súc trưởng thành (6,5 ± 1,0)% Ghi chú: b: giá trị sai khác ± so với giá trị Ym hiện tại Bảng 1.4 trình bày một số hệ số chuyển đổi CH4 của gia súc non và trưởng thành. Các hệ số này có thể áp dụng đối với các nhóm vật nuôi có đặc điểm tương tự chưa xác định hệ số chuyển đổi. Hệ số chuyển đổi cho mỗi loại vật nuôi có thể được mở rộng theo công thức 5: Công thức tính hệ số chuyển đổi phát thải CH4 từ một loại vật nuôi: (5) Trong đó : + EF : hệ số phát thải, kg CH4/gia súc/năm + GE: tổng lượng thức ăn ăn vào, MJ/gia súc/ngày + Ym: hệ số chuyển đổi phát thải CH4 ngày + Hệ số 55,65 (MJ/kg CH4) là năng lượng của CH4 Công thức tính hệ số phát thải này giả định rằng các hệ số phát thải tính cho một loại vật nuôi trong một năm (365 ngày). Trong trường hợp cụ thể hệ số phát thải có thể tính theo từng thời kỳ nhất định, khi đó thì 365 sẽ được thay thế bằng số ngày trong giai đoạn đó [14]. 1.1.2.1.2. Kiểm kê CH4 từ quản lý chất thải của vật nuôi A. Phương pháp tính toán CH4 phát thải trong quá trình cất giữ và xử lý chất thải gia súc trong điều kiện kỵ khí. Khi chất thải được cất trữ và xử lý dưới dạng lỏng (đựng trong lagoon, 12 bể chứa hoặc hầm hố) phân hủy trong điều kiện yếm khí sẽ phát sinh ra một lượng đáng kể khí CH4. Nhiệt độ và thời gian cất giữ ảnh hưởng rất lớn tới lượng CH4 phát thải Tính lượng CH4 phát thải từ chất thải một loại vật nuôi: (6) Trong đó : + CH4 Manure : CH4 phát thải từ chất thải của vật nuôi, Gg CH4/năm; + EF(T): Hệ số phát thải cho vật nuôi, Kg CH4/đầu gia súc năm + N(T): số lượng vật nuôi + T: loài của vật nuôi + 106: hệ số chuyển đổi từ đơn vị Gg sang Kg B. Hệ số phát thải CH4 từ quản lý chất thải của vật nuôi Cách tốt nhất để xác định các hệ số phát thải là thực hiện một số đo đạc thực nghiệm những giá trị phát thải ở các vùng điển hình. Những kết quả thu được từ đo đạc có thể sử dụng để tính hệ số phát thải theo phương pháp Bậc 2. a. Hệ số phát thải mặc định dùng cho Bậc 1 Khi sử dụng phương pháp Bậc 1, giá trị mặc định các hệ số phát thải CH4 của từng loại vật nuôi theo nhiệt độ trung bình trình bày trong bảng 1.5. Đối với những trường hợp không theo dõi nhiệt độ thì có thể sử dụng giá trị nhiệt độ trung bình cả nước tuy nhiên độ chính xác không cao do phát thải CH4 từ chất thải vật nuôi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ (đặc biệt là dạng chất thải lỏng hay hồ sệt). Bảng 1.5 là hệ số phát thải mặc định tính cho các nước ở châu Á, với đặc điểm khoảng 40% phân lợn được phân hủy dưới dạng chất lỏng, phân trâu cất trữ dưới dạng khô trên đồng cỏ hoặc đất trồng trọt [16]. 13 Bảng 1.5. Hệ số phát thải CH4 từ quản lý chất thải của vật nuôi theo vùng khí hậu Đơn vị: kg/con/năm Vùng Không khí Bò sữa Bò thịt Trâu Dê Cừu Lợn Ngựa Lừa và la Lạc đà Gia cầm A Lạnh 5 2 4 0,11 0,1 3 1,1 0,6 1,3 0,012 Trung bình 5 2 5 0,17 0,16 4 1,6 0,9 1,9 0,018 Ấm 6 2 5 0,22 0,21 6 2,2 1,2 2,6 0,023 B Lạnh 7 1 1 0,12 0,1 1 1,1 0,6 1,3 0,012 Trung bình 16 1 2 0,18 0,16 4 1,6 0,9 1,9 0,018 Ấm 27 2 3 0,23 0,21 7 2,2 1,2 2,6 0,023 C Lạnh 7 1 1 0,12 0,1 1 1,1 0,6 1,3 0,012 Trung bình 16 1 2 0,18 0,16 4 1,6 0,9 1,9 0,018 Ấm 27 2 3 0,23 0,21 7 2,2 1,2 2,6 0,023 D Lạnh 7 1 1 0,12 0,19 1 1,4 0,76 1,6 0,078 Trung bình 16 1 2 0,18 0,28 4 2,1 1,14 2,4 0,117 Ấm 27 2 3 0,23 0,37 7 2,8 1,51 3,2 0,157 Ghi chú: Nhiệt độ trung bình vùng lạnh là ≤ 15 oC; Vùng nhiệt độ trung bình là từ 15-25 oC; Vùng nhiệt độ ấm là ≥ 25 oC. Vùng A gồm các nước: Afghanistan, Bangladesh, Bhutan, Nepal, Pakistan và Sri Lanka; Vùng B gồm các nước: Cambodia, Indonesia, Laos, Malaysia, Myanmar, Philippines, Việt Nam; Vùng C gồm các nước: Bắc Hàn, Mongolia; Vùng D gồm các nước: Nam Hàn, Đài Loan. 14 b. Tính hệ số phát thải cho phương pháp Bậc 2 Phương pháp Bậc 2 được sử dụng khi chất thải súc vật là nguồn phát thải CH4 chính, trong trường hợp các số liệu mặc định của IPCC không phù hợp với đặc điểm vật nuôi và cách xử lý chất thải. Phương pháp Bậc 2 phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng CH4 phát thải: • Đặc điểm chất thải: Bao gồm lượng chất thải đặc (WS) trong phân của gia súc và lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi. Lượng WS trong phân có thể ước tính dựa vào số lượng, loại thức ăn và khả năng tiêu hóa thức ăn. Những hàm số biến thiên này đã được dùng cho phương pháp Bậc 2 khi tính toán hệ số phát thải CH4 do nhu động ruột của vật nuôi. Lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi cũng có thể được đo trong phòng thí nghiệm. Lượng CH4 cao nhất phát sinh (B0) từ chất thải vật nuôi thay đổi tùy thuộc mỗi loài vật nuôi và chế độ nuôi dưỡng. Theo lý thuyết thì lượng CH4 lớn nhất có thể phát thải phụ thuộc vào lượng chất thải đặc (WS) của gia súc. Những vật liệu độn chuồng (rơm rạ, mùn cưa) không được tính vào lượng chất thải đặc WS của vật nuôi vì cách sử dụng chúng rất khác nhau ở các nước [13]. • Đặc điểm hệ thống quản lý chất thải của vật nuôi: Bao gồm các hệ thống quản lý phân và hệ số chuyển đổi CH4 (MCF) của phân gia súc trên từng hệ thống quản lý chất thải. Hệ số này phản ánh khả năng phát thải CH4 cao nhất mà chất thải vật nuôi có thể phát sinh (B0). Khi tính toán lượng CH4 phát thải cần tính đến kỹ thuật ủ phân của từng vùng. Bảng 1.6 miêu tả các hệ thống xử lý chất thải vật nuôi. Giá trị của hệ số chuyển đổi CH4 theo mỗi phương pháp xử lý chất thải ở các điều kiện nhiệt độ có thể thay đổi từ 0 – 100%. Cả hai yếu tố nhiệt độ và thời gian ủ phân đóng vai trò quan trọng chi phối hệ số chuyển đổi MCF. Phân được xử lý dưới dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ cao và thời gian dài sẽ phát thải nhiều CH4, MCF có thể đạt tới 65-80%. Trong khi đó phân xử lý khô trong điều kiện nhiệt độ thấp hầu như không phát thải CH4, MCF chỉ khoảng 1% [1]. 15 Tính toán hệ số phát thải theo Bậc 2 đòi hỏi phải xác định hệ số chuyển đổi CH4 (MCF) trung bình theo các phương pháp quản lý chất thải của từng vùng khí hậu. Giá trị MCF trung bình sau đó được nhân với tỷ lệ bài tiết chất thải đặc (WS) và khả năng phát thải metan cao nhất (B0) của mỗi loại vật nuôi [19]. Công thức tính hệ số phát thải CH4 từ quản lý chất thải gia súc: ∑ (7) Trong đó : + EF(T): Hệ số phát thải metan cho vật nuôi nhốt T, Kg CH4/đầu gia súc năm + WST: Chất thải đặc không ổn định của vật nuôi T thải ra trong một ngày, kg chất thải rắn đầu vật nuôi/ ngày + 365: Cơ sở tính toán lượng phát thải một năm từ số liệu của một ngày + Bo(T): Khả năng phát thải CH4 lớn nhất từ chất thải của vật nuôi T thải ra, m 3 CH4/ kg chất thải đặc thải ra. + 0.67: hệ số chuyển đổi từ thể tích CH4 (m 3 ) sang kg + MCF(S,K): Hệ số chuyển đổi metan chất thải của vật nuôi tính cho phương pháp S trong điều kiện nhiệt độ K, %. + MS(T,S,K): Tỷ lệ chất thải của vật nuôi T được xử lý theo cách S trong điều kiện nhiệt độ k, không thứ nguyên. Nếu các số liệu chi tiết để tính hệ số phát thải CH4 theo Bậc 2 không thể thu được thì những số liệu như số lượng vật nuôi, lượng chất thải đặc, và các số liệu khác vẫn có thể dùng để nâng cao độ chính xác khi tính toán phát thải với việc sử dụng các hệ số phát thải mặc định. Kết quả đo đạc thực nghiệm có thể sử dụng để cải thiện hệ số chuyển đổi CH4 (MCF). Tương tự, việc đo đạc thực nghiệm khả năng phát sinh CH4 lớn nhất (B0) của chất thải ở vùng nhiệt đới theo những chế độ nuôi dưỡng khác nhau là rất cần thiết để điều chỉnh hệ số mặc định [11]. 16  Tính toán tỷ lệ chất thải đặc thải ra (WS): Chất thải đặc (WS) là những vật liệu trong phân vật nuôi bao gồm cả phần có thể phân hủy sinh học và phần không thể phân hủy sinh học. Chất thải đặc của mỗi loài vật nuôi chi phối khả năng phát sinh metan lớn nhất (B0). Công thức tính chất thải đặc thải ra: ( ] (8) Trong đó: WS: Chất thải đặc không ổn định của vật nuôi thải ra trong một ngày, kg chất thải đặc khô đầu vật nuôi/ngày GE: Tổng năng lượng ăn vào, MJ ngày DE%: Tỷ lệ thức ăn có khả năng tiêu hóa được (EU.GE): Năng lượng của nước tiểu, thường bằng 0,04 GE bị mất qua thải nước tiểu của động vật nhai lại; giảm xuống còn 0,02 đối với động vật nhai lại được nuôi chủ yếu bằng thức ăn hạt. ASH: phần tro có trong phân được tính như một phần của thức ăn khô (cụ thể là 0,08 đối với bò). 18,45: Hệ số chuyển đổi, tổng năng lượng chứa trong một kg thức ăn khô (MJ/kg). Số liệu về chất thải đặc trung bình có thể tính được dựa vào lượng thức ăn ăn vào. Chất thải đặc trong phân vật nuôi tương đương với phần thức ăn không tiêu hóa được và thải ra dưới dạng rắn kết hợp với nước tiểu.  Khả năng phát thải metan lớn nhất (B0): Khả năng phát thải metan lớn nhất từ chất thải (B0) khác nhau ở mỗi loài vật nuôi và chế độ nuôi dưỡng. Phương pháp tốt nhất để xác định giá trị này là đo đạc thực nghiệm với phương pháp chuẩn cả lấy mẫu và phân tích. Trong trường hợp chưa có giá trị B0 thì sử dụng giá trị mặc định [1].  Hệ số chuyển đổi metan MCFs: Giá trị mặc định của hệ số chuyển đổi metan MCFs theo các hệ thống quản lý chất thải vật nuôi và nhiệt độ trung bình năm. MCFs xác định theo từng phương 17 pháp quản lý phân và nhiệt độ khi phát thải metan đạt giá trị lớn nhất. Những số liệu mặc định này có thể không tương ứng với các phương pháp quản lý phân của mỗi nước, vì vậy hệ số chuyển đổi nên lựa chọn phù hợp với phương pháp quản lý hoặc được đo đạc thực nghiệm cụ thể [11]. Chú ý các số liệu sau: - Thời gian lưu giữ theo phương pháp quản lý - Thời gian áp dụng phương pháp đo đạc - Đặc điểm loại vật nuôi và cách nuôi dưỡng - Đặc điểm của chất thải (chất thải đặc hay lỏng) - Lượng phân còn đọng lại ở các nơi lưu giữ - Phân bổ thời gian và nhiệt độ lưu giữ trong nhà và ngoài trời - Biến đổi nhiệt độ hàng ngày và trong mùa C. Các phương pháp quản lý chất thải Để lựa chọn số liệu thu thập tính phát thải theo phương pháp Bậc 2, từng phần chất thải của từng loại vật nuôi quản lý theo các phương pháp khác nhau phải được quan tâm. Bảng 1.6 tổng kết những phương pháp quản lý chất thải chính [14]. Bảng 1.6. Khái niệm của một số phƣơng pháp quản lý chất thải Phƣơng pháp quản lý Miêu tả phƣơng pháp Xử lý khô trên đồng cỏ, đồng ruộng Phân thải vật nuôi trên đồng cỏ, đồng ruộng, đồi núi được để nguyên tại chỗ, không xử lý Rải ra hàng ngày Hàng ngày phân được chuyển từ chuồng nuôi để bón luôn cho đồng cỏ hoặc cây trồng trong vòng 14 giờ sau thải Lưu giữ ở dạng rắn Lưu giữ phân trong vài tháng trong hố hoặc thành đống ở nơi thoáng khí. Phân có thể đánh thành đống, có lót chuồng và bị mất nước do bay hơi Quản lý dạng lỏng Phân được lưu giữ nguyên hoặc thêm một ít nước trong bể chứa hoặc hố đào dưới đất bên ngoài nơi nuôi giữ gia súc dưới một năm Hầm, hố kỵ khí không che phủ Đây là một hệ thống lưu giữ chất thải được thiết kế và vận hành nhằm kết hợp cả việc ổn định chất thải và lưu giữ 18 chất thải. Vận chuyển chất thải từ chuồng nuôi đến hầm, hố ủ kỵ khí được thiết kế tùy thuộc vào thời gian lưu giữ (có thể trên một năm, tùy thuộc vào khí hậu, tỷ lệ chất thải đặc). Nước từ hầm, hố ủ có thể được sử dụng tưới cho cây trồng. Lưu giữ trong hầm, hố dưới đất nơi nuôi giữ gia súc Lưu giữ chất thải cùng rác rải chuồng vật nuôi (có hoặc không bổ sung thêm nước) dưới các thanh gỗ dát sàn nuôi giữ gia súc, dưới một năm Phân hủy yếm khí Chất thải vật nuôi có hoặc không có rác được thu giữ và xử lý yếm khí trong các thùng có nắp hoặc hầm, hố có che phủ. Quá trình phân hủy chất thải nhờ vi sinh vật tạo ra CO2 và CH4 sử dụng để đun nấu. Đốt, đun nấu hoặc sưởi Phân và nước tiểu thải ra trên đồng, bị phơi khô và phân được thu giữ dùng để đun nấu hoặc sưởi Xử lý với lớp lót chuồng dày phân được thu gom, bổ sung rơm rác để hút ẩm, có thể được ủ từ 6 đến 12 tháng. Ủ compost ở trong thùng chứa Ủ phân compost ở trong một thùng kín với việc thông gió bắt buộc và liên tục đảo trộn. Ủ compost để thành đống không thay đổi Ủ phân compost ở trong một thùng kín với việc thông gió bắt buộc nhưng không có sự đảo trộn. Ủ phân compost thụ động thông khí Ủ phân compost ở nơi thoáng khí với việc thường xuyên đảo trộn và thông gió Phân gia cầm với chất lót chuồng Tương tự như đối với phân bò và lợn có chất lót chuồng dày, chất lót chuồng thường được ủ lẫn vào phân gia cầm. Phân gia cầm không có chất lót chuồng Có thể được thiết kế phân để trong thùng gần nơi nuôi nhốt gia cầm Xử lý thoáng khí Xử lý phân dưới dạng chất lỏng bằng phương pháp oxy hóa sinh học với việc thông khí tự nhiên hay bắt buộc. 19 D. Sai số của phương pháp đánh giá a. Các yếu tố phát thải Có rất nhiều sai số trong việc tính toán các hệ số phát thải. Khi áp dụng phương pháp Bậc 1, sai số này có thể tới ± 30%; áp dụng phương pháp Bậc 2 sai số có thể ± 20%. Những đo đạc thực nghiệm tốt có thể giảm được sai số khi đề cập đến nhiệt độ, độ Nm, độ thông thoáng, lượng chất thải đặc, thời gian lưu trữ, và những đặc điểm quá trình xử lý. Giá trị mặc định của các hệ số phát thải có thể có sai số rất lớn và được giảm thiểu khi tự xác định được các chỉ số MCF, B0 và WS [1]. b. Phương pháp quản lý chất thải vật nuôi Sai số do lựa chọn phương pháp quản lý chất thải vật nuôi phụ thuộc vào đặc điểm chăn nuôi của mỗi quốc gia và thông tin về phương pháp quản lý chất thải. Đối với những nước mà chất thải xử lý bằng phương pháp để ngoài đồng thì sai số tính toán lượng CH4 phát thải chỉ dưới 10%, những nước áp dụng nhiều phương pháp xử lý chất thải thì sai số có thể lên tới 25 đến 50% [1]. 1.1.2.1.2. Phương pháp kiểm kê N2O A. Quá trình phát thải N2O từ chất thải Chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc, gia cầm phát thải N2O trong quá trình phân hủy sau khi bón ruộng hoặc cất trữ, xử lý. Phát thải trực tiếp N2O thông qua hai quá trình nitơrat hóa và phản nitơrat hóa. Phát thải N2O từ chất thải gia súc trong quá trình cất giữ và xử lý phụ thuộc vào tỷ lệ C/N , khối lượng chất thải, thời gian cất giữ và phương pháp xử lý. Quá trình nitơrat hóa xảy ra khi xử lý chất thải trong điều kiện đủ oxy. Nitrite (NO2 - ) và nitrate (NO3 -) được chuyển hóa thành N2O và (N2) trong điều kiện yếm khí gọi là quá trình phản nitrate hóa. Nhìn chung các nghiên cứu đều thấy rằng tỷ lệ của N2O/N2 tăng khi độ chua tăng, sự tập trung của nitrate và độ ẩm thấp [1]. Phát thải N2O gián tiếp xảy ra do sự phân hủy chất thải tạo thành các hợp chất nitơ không bền vững như amoniac và NO2. Nitơ hữu cơ thải ra được khoáng hóa thành amoniac trong quá trình lưu trữ, nước tiểu động vật và uric (phân chim và gia cầm) cũng nhanh chóng bị khoáng hóa thành amoniac khuếch tán vào không khí xung quanh [18]. Nitơ bị mất đi trong quá trình lưu trữ và xử lý chất thải còn do bị 20 rửa trôi ở nơi cất giữ, trong chuồng nuôi và trên bãi chăn thả. Thất thoát nitơ đồng cỏ không tính vào thất thoát nitơ từ chất thải mà được coi là phát thải do quản lý đất [13]. B. Phương pháp tính toán Bậc 1: Tính lượng N2O phát thải từ chất thải của vật nuôi dựa vào hệ số phát thải mặc định theo vùng. Công thức tính lượng phát thải N2O từ chất thải của vật nuôi như sau: (9) Trong đó: N2O: N2O phát thải từ chất thải của vật nuôi, Gg N2O/năm + EF(T): Hệ số phát thải cho vật nuôi , Kg N2O/đầu gia súc năm + N(T): số lượng vật nuôi + T: loài của vật nuôi + 106: Hệ số chuyển đổi đơn vị từ Gg sang Kg Bậc 2: Có thể điều chỉnh hệ số mặc định bằng các số liệu nghiên cứu tại chỗ (ví dụ, thành phần nitơ có trong chất thải của vật nuôi). Để tính phát thải từ hệ thống quản lý chất thải, số lượng gia súc được chia thành các nhóm nhỏ tùy lượng phân thải ra và phương pháp xử lý. Cách phân chia chất thải theo phương pháp xử lý cần phải thống nhất với đặc điểm quản lý. Trong trường hợp phân được xử lý theo nhiều phương pháp, cần phải tính từng phần nitơ phát thải theo mỗi phương pháp riêng [1]. Công thức tính N2O phát thải trực tiếp từ xử lý chất thải: ∑ ∑ ( ] (10) Trong đó : N2OD(mm): phát thải N2O trực tiếp từ chất thải vật nuôi, kg N2O năm N(T): Số lượng đầu gia súc loại T Nex(T): Lượng nitơ thải ra trung bình hàng năm cho một đầu gia súc loại T xử lý chất thải theo phương pháp S EF3(S) : Hệ số phát thải N2O trực tiếp từ quá trình xử lý chất thải theo phương pháp S, kg N2O-N/kg N 21 MS(T,S): tỷ lệ phân thải ra hàng năm của loài T xử lý theo phương pháp S S: Phương pháp xử lý phân S T: Loại vật nuôi 44/28: chuyển đổi (N2O - N )(mm) thành N2O(mm) phát thải Bậc 3: sử dụng quy trình tính toán đặc biệt áp dụng riêng cho một nước. Ví dụ, có thể theo dõi chuyển hóa nitơ bắt đầu từ khi ăn vào đến khi súc vật đào thải ra. 1.1.2.1.3. Phương pháp kiểm kê NH3 Các hợp chất nitơ chính phát ra từ hoạt động chăn nuôi động vật là ammoniac. Amoniac được sản xuất khi urê trong nước tiểu kết hợp với enzyme urease, trong phân hoặc đất, và thủy phân để tạo thành amoni, mà sau đó có thể được chuyển đổi thành khí ammoniac. Amoniac bay hơi là một hàm của các biến môi trường và con người, bao gồm cả nồng độ và dạng nitơ trong nguồn, nồng độ amoniac trong không khí, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, độ ẩm, pH, tốc độ gió, và hoạt động enzim [15]. Bậc 1: Tính lượng NH3 phát thải từ chất thải của vật nuôi dựa vào hệ số phát thải mặc định theo vùng. Công thức tính lượng phát thải NH3 từ chất thải của vật nuôi như sau: (11) Trong đó : + NH3: NH3 phát thải từ chất thải của vật nuôi, Gg NH3/năm + EF(T): Hệ số phát thải cho vật nuôi , Kg N2O/ đầu gia súc năm + N(T): số lượng vật nuôi + T: loài của vật nuôi Bậc 2: tính toán lượng Nitơ không bền vững dưới dạng NH3 bằng lượng nitơ trong phân gia súc nhân với tỷ lệ thất thoát theo cách xử lý. Tổng lượng Nitơ mất đi thu được nhờ cộng tích lũy các phương pháp xử lý. Công thức tính NH3 phát thải trực tiếp từ xử lý phân [1]. ∑ ∑ ( ] (12) 22 Trong đó: + N volatilization-MMS: lượng nitơ trong phân mất đi dưới dạng NH3, kg N/năm + N(T): Số lượng đầu gia súc loại T + Nex(T): Lượng nitơ thải ra trung bình hàng năm cho một đầu gia súc loài T, xử lý phân theo phương pháp S. + MS(T,S): tỷ lệ phân thải ra hàng năm của loài T xử lý theo phương pháp S + Frac GasMS: tỷ lệ phần trăm lượng nitơ trong phân thải ra bởi loài gia súc T dưới dạng NH3 xử lý theo phương pháp S, % Có rất ít nghiên cứu về lượng chất thải mất đi trong quá trình xử lý phân do rửa trôi và ngấm xuống đất. Lượng N mất đi do rửa trôi và ngấm khá lớn nếu phân gia súc xử lý trên mặt ruộng. Trong điều kiện khí hậu khô thì lượng mất nitơ nhỏ hơn trong điều kiện mưa ẩm, vào khoảng 3-6%. Một nghiên cứu khác cho rằng nitơ mất đi do rửa trôi có thể từ 5-19%, do ngấm xuống đất khoảng 10-16%. Việc tính toán nitơ mất do quá trình rửa trôi và ngấm xuống đất phải được coi là một phần của phương pháp Bậc 2 và Bậc 3. Lượng nitơ ngấm xuống đất trong quá trình ủ phân được tính theo công thức sau [1]. Tính lượng nitơ thất thoát do rửa trôi và ngấm xuống đất trong quá trình xử lý phân: ∑ ∑ ( ] (13) Trong đó: + N leaching-MMS: lượng nitơ trong phân mất đi do rửa trôi và ngấm xuống đất trong quá trình xử lý, kg N năm + N(T): Số lượng đầu gia súc loại T + Nex(T): Lượng nitơ thải ra trung bình hàng năm trên một đầu gia súc loài T, xử lý phân theo phương pháp S + MS(T,S): tỷ lệ phân thải ra hàng năm của loài T xử lý theo phương pháp S + Frac LeachMS : tỷ lệ nitơ trong phân thải ra bởi loài gia súc T bị mất do rửa trôi và rò rỉ khi xử lý ở cả dạng lỏng và rắn (thường đạt khoảng 1-20%) 23 Bậc 3: Nhằm giảm bớt sai số khi tính toán, phương pháp Bậc 3 sử dụng những phương trình tính toán dựa trên kết quả đo đạc thực tế (không áp dụng ở Việt Nam) [1]. 1.1.2.1.4. Năng lượng cần cho các hoạt động của vật nuôi Để tính toán các hệ số phát thải CH4 do nhu động ruột, quản lý phân hoặc hệ số phát thải N2O trực tiếp và gián tiếp, cần xác định nhu cầu năng lượng trong mỗi loại hoạt động của vật nuôi. Dưới đây tác giả tập hợp các công thức tính toán năng lượng cho các hoạt động chủ yếu của vật nuôi: A. Năng lượng thực cần cho vật nuôi tồn tại (NEm) Là năng lượng cần thiết để duy trì sự tồn tại của vật nuôi, giữ cho vật nuôi ở trạng thái cân bằng khi đó năng lượng của cơ thể không mất đi hoặc tăng thêm. Năng lượng thực cần cho sự tồn tại của vật nuôi [1]. NEm = Cfi • (Weight) 0,75 (14) Trong đó: + NEm = năng lượng thực cần cho vật nuôi duy trì sự sống, MJ/ ngày + Cfi = Hệ số thay đổi cho mỗi loại vật nuôi được tổng hợp trong bảng 1.7, MJ/ ngày/kg + Weight = Cân nặng của vật nuôi, kg. Bảng 1.7. Hệ số năng lƣợng thực cần cho nuôi dƣỡng của vật nuôi (để tính NEm) [1] Loại vật nuôi Cfi (MJ/ngày/kg) Nhận xét Bò/ trâu (không tính bò sữa) 0,322 Bò trâu (trâu bò sữa) 0,386 Giá trị này cao hơn 20% trong giai đoạn sản xuất sữa Bò trâu (đực) 0,370 Giá trị này cao hơn 15% đối với con đực không bị thiến Gia súc khác (đến 1 0,236 Giá trị này có thể tăng hơn 15% đối 24 năm tuổi) với con đực không bị thiến Gia súc khác (già hơn 1 năm tuổi) 0,217 Giá trị này có thể tăng hơn 15% đối với con đực không bị thiến B. Năng lượng thực cần cho hoạt động của vật nuôi (NEa) Là năng lượng cần thiết cho vật nuôi hoạt động, hoặc năng lượng cần cho hoạt động tìm kiếm, ăn uống và tìm chỗ ẩn náu của vật nuôi. Năng lượng này phụ thuộc vào tình trạng nuôi dưỡng hơn là đặc tính của thức ăn [1]. Công thức tính toán NEa cho bò và trâu như sau: Năng lượng thực cho hoạt động của vật nuôi (đối với bò và trâu) [1]. NEa = Ca. NEm (15) Trong đó: + NEa = năng lượng thực cần cho các hoạt động của vật nuôi, MJ/ngày + Ca = Hệ số phản hồi của vật nuôi đối với tình trạng nuôi dưỡng (Bảng 1.8 hệ số hoạt động) + NEm: năng lượng thực cần cho vật nuôi duy trì sự sống, MJ/ngày Năng lượng thực cho hoạt động của vật nuôi (đối với gia súc khác): NEa = Ca. weight (16) Trong đó: + NEa = năng lượng thực cần cho các hoạt động của vật nuôi, MJ/ngày + Ca = Hệ số phản hồi của vật nuôi đối với tình trạng nuôi dưỡng (Bảng 1.8) MJ/ngày/kg + Weight = Cân nặng của vật nuôi, kg Trong công thức 15 và 16, hệ số Ca phù hợp với tình trạng nuôi dưỡng của vật nuôi. Giá trị của Ca được nêu trong bảng 1.8. Trong trường hợp có sự pha trộn giữa các tình trạng nuôi dưỡng xảy ra trong năm, NEa cần tính toán lại cho phù hợp. 25 Bảng 1.8. Hệ số năng lƣợng thực cần cho hoạt động của vật nuôi ứng với tình trạng nuôi dƣỡng [1] Tình trạng nuôi dƣỡng Định nghĩa Ca Bò và trâu Nuôi chuồng Vật nuôi được tập trung ở một nơi có diện tích nhỏ (ví dụ dây dắt, bãi rào kín, chuồng trại) dẫn đến vật nuôi không cần hoặc cần rất ít năng lượng để kiếm thức ăn 0,00 Đồng cỏ Vật nuôi được nhốt ở trong một vùng có đủ cỏ, đòi hỏi ít năng lượng để tìm kiếm thức ăn 0,17 Chăn thả ở vùng rộng lớn Vật nuôi được thả rông ở vùng đất rộng lớn hoặc vùng đồi núi và vật nuôi tốn nhiều năng lượng để tìm kiếm thức ăn 0,36 Vật nuôi khác (đơn vị tính Ca = MJ/ngày/kg) Gia súc cái nuôi nhốt ở trong chuồng Vật nuôi được nhốt vì mang thai trong 3 tháng cuối (50 ngày) 0,009 Chăn thả ở nơi đồng cỏ bằng phẳng Vật nuôi di chuyển dưới 1000m trong một ngày và tốn rất ít năng lượng để tìm thức ăn 0,0107 Chăn thả ở nơi đồng cỏ đồi núi Vật nuôi di chuyển dưới 5000m trong một ngày và tốn khá nhiều năng lượng để tìm thức ăn 0,0240 Gia súc nuôi nhốt, vỗ béo Vật nuôi nhốt ở chuồng để vỗ béo 0,0067 C. Năng lượng thực cần cho tăng trưởng của vật nuôi (NEg) (NEg) là năng lượng thực cần cho tăng trưởng (lên cân) [1]. Năng lượng thực cần cho tăng trưởng của vật nuôi (đối