Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU NHÂN NUÔI VÀ SỬ DỤNG VI KHUẨN
RHODOBACTERIA ĐỂ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ VÀ SULFIDE
TRONG NƯỚC Ô NHIỄM TRÊN QUY MÔ PHÒNG THÍ
NGHIỆM
Mã số đề tài: SV2014-33
Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học ứng dụng.
Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Thị Mỹ Huệ
Thành viên tham gia:
1. Nguyễn Thị Hồng Nhung
2. Nguyễn Minh Hoàng
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Dương Thị Giáng Hương
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 8/2015
SVN
C
KH

UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
NGHIÊN CỨU NHÂN NUÔI VÀ SỬ DỤNG VI KHUẨN
RHODOBACTERIA ĐỂ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ VÀ SULFIDE
TRONG NƯỚC Ô NHIỄM TRÊN QUY MÔ PHÒNG THÍ
NGHIỆM
Mã số đề tài: SV2014-33
Xác nhận của Khoa
(ký, họ tên)
Giáo viên hướng dẫn
(ký, họ tên)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
Tp. Hồ Chí Minh, 8/2015
SVN
C
KH

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mang
tính mới, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là
trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công
trình nào khác.
TP.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015
Sinh viên
Huỳnh Thị Mỹ Huệ
Nguyễn Minh Hoàng
Nguyễn Thị Hồng Nhung
SVN
C
KH

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến qúy thầy cô trong khoa
Khoa học Môi trường trường Đại học Sài Gòn đã dạy dỗ, chỉ bảo, truyền đạt những kiến
thức chuyên môn cho em trong suốt những năm học qua. Trong những năm qua, các thầy
cô đã tận tình giúp đỡ chúng em để chúng em nắm vững các kiến thức chuyên ngành. Và
hơn nữa, thầy cô đã tạo điều kiện cho chúng em vận dụng kiến thức chuyên ngành vào
thực tế trong đề tài nghiên cứu này.
Các thầy cô trong phòng thí nghiệm khoa Khoa học Môi trường đã giúp đỡ và tạo
điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu và đặc biệt là các kiến thức cần thiết
trong phòng thí nghiệm.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắt đến cô Dương Thị Giáng Hương đã
trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ chỉ bảo tận tình và cung cấp cho em những thông tin cần
thiết trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu.
Cuối cùng, xin được cảm ơn đến bạn bè đặc biệt là các bạn cùng làm nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm đã trao đổi giúp đỡ chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài
nghiên cứu.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015
Sinh viên
Huỳnh Thị Mỹ Huệ
Nguyễn Minh Hoàng
Nguyễn Thị Hồng Nhung
SVN
C
KH

BẢN TÓM TẮT
NGHIÊN CỨU NHÂN NUÔI VÀ SỬ DỤNG VI KHUẨN QUANG HỢP
PHOTOTROPHIC BACTERIA ĐỂ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ VÀ H2S TRONG
NƯỚC Ô NHIỄM
Mã số: SV2014-33
1.Vấn đề nghiên cứu
Nhân nuôi và sử dụng vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lý chất
hữu cơ và H2S trong nước nuôi thủy sản
2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu
Nhân nuôi được vi khuẩn Phototrophic Bacteria trong điều kiện sục khí có ánh
sáng và che tối.
Đánh giá được khả năng xử lý H2S, chất hữu cơ trong nước thải của vi khuẩn
Phototrophic Bacteria trong điều kiện sục khí có ánh sáng và che tối.
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu
Nghiên cứu nhân nuôi vi khuẩn Phototrophic Bacteria trên quy mô phòng thí
nghiệm và xác định khả năng xử lý H2S, chất hữu cơ trong nước thải của vi khuẩn
Phototrophic Bacteria trong điều kiện sục khí.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp kế thừa: sử dụng chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có.
Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng excel.
Phương pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế.
5. Kết quả nghiên cứu (ý nghĩa của các kết quả) và các sản phẩm (Bài báo khoa học,
phần mềm máy tính, quy trình công nghệ, mẫu, sáng chế, …)(nếu có)
Đây là một trong những hướng nghiên cứu khá mới ở Việt Nam nhằm tiến tới phát
triển và hoàn thiện công nghệ vi sinh trong xử lý nước cho các ao nuôi thủy sản thâm
canh, các nhà máy xử lý nước thải, các hồ tự nhiên, hệ thống kênh rạch đang bị ô nhiễm
nghiêm trọng do chất hữu cơ và mùi hôi thối, … Kết quả của đề tài không chỉ có ý nghĩa
về mặt khoa học mà còn có khả năng phát triển để ứng dụng vào trong thực tiễn.
SVN
C
KH

MỤC LỤC
BẢNG TÓM TẮT ĐỀ TÀI
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................... vi
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .......................................................................................... 1
II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ...................................................... 2
I.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 2
I.2. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................. 3
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................................... 3
III.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 3
III.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3
IV. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................. 4
IV.1. Nội dung nghiên cứu............................................................................... 4
IV.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về tình hình nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam............................. 7
1.1.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản ...................................................................... 7
1.1.2. Các tác động của nước thải nuôi trồng thủy sản đến môi trường .................... 9
1.2.Vi khuẩn quang hợp ...................................................................................... 14
1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp ...................................................... 14
SVN
C
KH

1.2.2. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp tía .................................................. 15
1.2.3.Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh ( Nonsulfure purple bacteria ) ....... 18
1.2.4. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh ..................................................................................................... 23
1.2.5. Ứng dụng của vi khuẩn quang hợp tía............................................................ 24
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu và mô hình ........................................................................................ 28
2.1.1. Vi khuẩn quang hợp tía ................................................................................ 28
2.1.2. Môi trường nhân nuôi vi khuẩn ..................................................................... 28
2.1.3. Môi trường nước thải giả định ..................................................................... 30
2.1.4. Thiết bị ......................................................................................................... 31
2.1.5. Vật liệu để làm mô hình thí nghiệm .............................................................. 31
2.1.6. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích .......................................................... 32
2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 32
2.2.1. Thí nghiệm 1: Nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter............................................................................................................ 32
2.2.2. Thí nghiệm 2: Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước thải giả định có độ mặn
khác nhau trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối ....................... 33
2.2.3. Thí nghiệm 3: Xác định khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý chất hữu cơ của
vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước
thải giả định có hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong điều kiện sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên và che tối .......................................................................................... 35
2.2.4. Thí nghiệm 4: Xác khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý sulfide của vi khuẩn
quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước thải giả
định có hàm lượng sulfide khác nhau trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên
và che tối ................................................................................................................ 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
SVN
C
KH

3.1. Kết quả nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter ......................................................................................................... 38
3.1.1. Mối liên hệ giữa độ hấp thụ và mật độ vi khuẩn ............................................ 40
3.1.2. Diễn biến quá trình sinh trưởng phát triển của vi khuẩn quang hợp tía không
lưu huỳnh chi Rhodobacter trong môi trường SA .................................................... 41
3.2. Khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter ở các độ mặn 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰ trong điều kiện sục khí
dưới ánh sáng tự nhiên và che tối......................................................................... 41
3.3. Khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự
nhiên và che tối...................................................................................................... 43
3.4. Khả năng sinh trưởng và khử sulfide của vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối
...........................................................................................................................48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN............................................................................................................ 53
KIẾN NGHỊ........................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 55
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 57
BẢN SAO THUYẾT MINH ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC PHÊ DUYỆT
SVN
C
KH

DANH MỤC VIẾT TẮT
Abs : độ hấp thụ (Absorptance)
Bchl : sắc tố diệp lục vi khuẩn (Bacteriochlorophyll)
CPSH : Chế phẩm sinh học
OD : Optical Density (Mật độ quang)
Môi trường SA : Môi trường Sodium Acetate
NTTS : Nuôi trồng thủy sản.
Q10 : Ubiquinone 10
VKQH : Vi khuẩn quang hợp
COD : Nhu cầu oxy hóa học cần thiết (mgO2/L)
SVN
C
KH

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Sản lượng thủy sản Việt Nam năm 2012 ............................................... 8
Bảng 1.2. Một số đặc điểm của vi khuẩn tía........................................................... 15
Bảng 1.3. Một số đặc tính đặc trưng ở vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh19
Bảng 2.1. Thành phần môi trường SA ................................................................... 28
Bảng 2.2. Thành phần dung dịch vi lượng ............................................................. 29
Bảng 2.3. Thành phần hỗn hợp vitamin................................................................. 30
Bảng 2.4. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích ................................................. 32
Bảng 3.1. Biến đổi hàm lượng chất hữu cơ trong các bình thí nghiệm và hiệu quả
xử lý trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên sau 14 ngày thử nghiệm ... 46
Bảng 3.2. Biến đổi hàm lượng chất hữu cơ trong các bình thí nghiệm và hiệu quả
xử lý trong điều kiện sục khí che tối sau 10 ngày thử nghiệm............................... 47
Bảng 3.3. Khả năng sử dụng sulfide của các vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên sau 7 ngày
................................................................................................................................ 51
huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí che tối sau 7 ngày...................... 52
SVN
C
KH

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Diện tích và sản lượng thuỷ sản nuôi trồng từ 1991-2012..................... 9
Hình 1.2. Ảnh tế bào của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh.................... 22
Hình 2.1. Mô hình bình nhực trong phòng thí nghiệm.......................................... 31
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ........................................................................... 34
Hình 3.1. Phổ hấp thụ của dịch tế bào vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
chi Rhodobacter ...................................................................................................... 38
Hình 3.2. Hình chụp SEM tế bào vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter ............................................................................................................ 39
Rhodobacter trong môi trường SA......................................................................... 39
Hình 3.4. Kết quả nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter tại phòng thí nghiệm khoa Khoa học Môi trường trường Đại học Sài
Gòn........................................................................................................................... 40
Hình 3.5. Đường tương quan tuyến tính giữa mật độ vi khuẩn và độ hấp thụ
(Abs)40
Hình 3.6. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía chi Rhodobacter trong 14 ngày
nhân nuôi ................................................................................................................. 41
Hình 3.7: Khả năng sinh trưởng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter trong đó NaCl được bổ sung để có nồng độ xác định: 0, 5, 10, 15, 20,
25, 30, 35‰, nhiệt độ 28 – 320
C, DO 5 – 7, sục khí dưới ánh sáng tự nhiên ......... 42
SVN
C
KH

Rhodobacter trong đó NaCl được bổ sung để có nồng độ xác định: 0, 5, 10, 15, 20,
25, 30, 35‰, DO 5 – 7, nhiệt độ 28 – 320
C, sục khí che tối .................................... 42
Hình 3.9. Khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter với các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L , nhiệt độ 28 –
320
C, sục khí dưới ánh sáng tự nhiên..................................................................... 44
Hình 3.10. Khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
chi Rhodobacter với các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L , nhiệt độ
28 – 320
C, DO 5 – 7, sục khí che tối ........................................................................ 44
Hình 3.11. Khả năng xử lý của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với
các hàm lượng hữu cơ 20, 50, 100, 300, 400mgC/L, ở điều kiện sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên. .......................................................................................................... 45
Hình 3.12. Khả năng xử lý của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với
hàm lượng hữu cơ 20, 50, 100, 300, 400mgC/L, ở điều kiện sục khí che tối. ........ 46
Hình 3.13. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía chi Rhodobacter với các hàm
lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L , nhiệt độ 28 – 320
C, DO 5 – 7, sục khí dưới ánh sáng
tự nhiên.................................................................................................................... 48
Hình 3.14. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía chi Rhodobacter với các hàm
lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L , nhiệt độ 28 – 320
C, không sục khí che tối. ........... 49
Hình 3.15. Khả năng khử sulfide của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter với hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L, ở điều kiện sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên ........................................................................................................... 50
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L, ở điều kiện sục khí che tối. 50
SVN
C
KH

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ô nhiễm môi trường đang là mối quan ngại của toàn xã hội nói chung. Vấn đề xử lý
các chất ô nhiễm dạng hữu cơ đã được nghiên cứu nhiều tuy nhiên đằng sau quá trình xử
lý thường xuất hiện chất độc hại đặc biệt là H2S. H2S là kẻ thù số một gây chết đối với
động vật trong nuôi trồng thủy sản cũng như là chất gây mùi hôi thối. Xử lý mùi hôi thối
do H2S gây ra từ công nghệ xử lý nước thải kỵ khí đang là vấn đề vô cùng khó khăn đối
với các nhà máy xử lý nước thải.
Nhóm vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria đã được nghiên cứu từ rất lâu và
được ứng dụng để đưa vào các ao nuôi trồng thủy sản. Việc đưa chúng vào ao nuôi thủy
sản có hai tác dụng: thứ nhất là tham gia vào phân hủy chất hữu cơ, thứ 2 là chúng có
nhiệm vụ chuyển hóa H2S thành SO4
2-
không độc với động vật.
Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria là nhóm vi khuẩn kỵ khí và sử dụng ánh
sáng để quang hợp tuy nhiên chúng cũng rất phù hợp với môi trường hiếu khí hoặc cũng
có thể sinh trưởng và phát triển trong môi trường không có ánh sáng. Điều này cho thấy
phổ sống môi trường lớn, có thể sinh trưởng và phát triển trong môi trường có độ pH
rộng, nhiệt độ thay đổi, độ mặn thay đổi.
Xử lý chất hữu cơ bằng công nghệ vi sinh đã được nghiên cứu và khá hoàn thiện
trong các công trình xử lý nước thải tập trung cũng như xử lý môi trường trong nuôi thủy
sản bằng các vi sinh vật có chức năng xử lý chất hữu cơ.
Đằng sau quá trình xử lý thường xuất hiện chất độc hại đặc biệt là khí H2S, NH3…
đây là kẻ thù số một gây chết đối với động vật trong nuôi trồng thủy sản cũng như là chất
gây mùi hôi thối.
Xử lý mùi hôi thối do H2S gây ra từ công nghệ xử lý nước thải kỵ khí đang là vấn đề
vô cùng khó khăn đối với các nhà máy xử lý nước thải.
SVN
C
KH

Ở các nước Đức, Mỹ, Nhật Bản nhóm vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria đã
được nghiên cứu từ rất lâu và được ứng dụng để đưa vào các ao nuôi trồng thủy sản. Việc
đưa chúng vào ao nuôi thủy sản có nhiều tác dụng:
 Chuyển hóa các chất độc H2S, NH4
+
thành chất không độc hay ít độc hơn đối với
động vật.
 Tham gia vào phân hủy chất hữu cơ.
 Là thức ăn của nhiều động vật hình thành chuỗi thức ăn cho ao nuôi.
Ở nước ta cũng đã có những nghiên cứu và ứng dụng về nhóm vi khuẩn quang hợp
Phototrophic Bacteria nhưng chủ yếu về sản xuất chế phẩm sinh học và sử dụng chúng
làm thức ăn cho thủy hải sản những nghiên cứu về sử dụng vi khuẩn quang hợp tía không
lưu huỳnh chi Rhodobacter còn hạn chế vì vậy đề tài “Nghiên cứu nhân nuôi và sử
dụng vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lý chất hữu cơ và H2S trong
nước ô nhiễm” được thực hiện nhằm:
- Nhân nuôi thành công vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
- Xác định khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ và H2S của chủng vi khuẩn
quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước thải thủy sản
giả định có nồng độ chất ô nhiễm khác nhau trong điều kiện không sục khí, sục khí dưới
ánh sáng tự nhiên và che tối. Từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp để xử lý nước thải ô
nhiễm hữu cơ đặc biệt nước trong nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường.
II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
1. Mục tiêu nghiên cứu
 Nhân nuôi được vi khuẩn Phototrophic Bacteria trong điều kiện sục khí có ánh
sáng và che tối.
 Khảo sát sự phát triển của vi khuẩn Phototrophic Bacteria ở các độ mặn khác
nhau trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối.
 Đánh gía được khả năng xử lý H2S, chất hữu cơ trong nước thải của vi khuẩn
Phototrophic Bacteria trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
SVN
C
KH

 Nghiên cứu nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter
trên quy mô phòng thí nghiệm.
 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và xử lý H2S, chất hữu cơ trong nước thải của vi
khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới
ánh sáng tự nhiên và che tối.
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu
 Môi trường nghiên cứu: nước thải nuôi trồng thủy sản giả định chứa H2S, chất hữu
cơ.
 Đối tượng sử dụng nghiên cứu: vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter được cung cấp từ Viện Vi sinh vật học Ứng dụng – Trường đại học
Quốc Gia Hà Nội đã phân lập và tuyển chọn tại các khu đầm nuôi thủy sản ở Cần
Giờ thành phố Hồ Chí Minh.
2. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu khả năng nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter và thử nghiệm sử dụng chúng trong xử lý nước thải giả định nuôi
trồng thủy sản ô nhiễm chất hữu cơ và H2S trên quy mô phòng thí nghiệm.
ü Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm khoa Khoa học Môi trường trường
Đại học Sài Gòn.
IV. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter,
xây dựng mối liên hệ giữa mật độ vi khuẩn và độ hấp thụ (Abs).
Bố trí thí nghiệm: theo dõi trong 14 ngày
Nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong môi
trường dinh dưỡng thích hợp.
Tiến hành đếm vi khuẩn và đo độ hấp thụ của dịch tế bào từ đó xây dựng mối liên
hệ giữa mật độ vi khuẩn và độ hấp thụ(Abs).
SVN
C
KH

Nội dung 2: Khảo sát tốc độ phát triển của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
chi Rhodobacter trên môi trường có độ mặn khác nhau từ 0 - 35‰ trong điều kiện sục
khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối.
Bố trí thí nghiệm:
Nuôi vi khuẩn trong điều kiện môi trường có độ mặn 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰
(Từ TN1 đến TN8) trên 2 điều kiện:
 Dưới ánh sáng tự nhiên sục khí
 Che tối sục khí
Các yếu tố theo dõi: theo dõi trong 14 ngày
̶ Mật độ vi khuẩn hình thành theo ngày
̶ Xác định được độ mặn mà vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter phát triển tốt
Độ lặp: thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
Nội dung 3:
̶ Thử nghiệm đánh giá khả năng xử lý chất ô nhiễm hữu cơ khi bổ sung vi khuẩn
quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên.
̶ Thử nghiệm đánh giá khả năng xử lý chất ô nhiễm hữu cơ khi bổ sung vi khuẩn
quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí che tối.
Bố trí thí nghiệm :
Sử dụng độ mặn thích hợp tiến hành nghiên cứu và đánh giá khả năng xử lý chất hữu
cơ trên độ mặn thích hợp bao gồm:
Nguồn nước có chất hữu cơ bằng cách bổ sung glucose tương đương 20, 50, 100, 400,
500mgC/L trên 2 điều kiện thí nghiệm:
Các yếu tố theo dõi: theo dõi trong 14 ngày
SVN
C
KH

Mật độ vi khuẩn hình thành theo ngày
Hàm lượng chất hữu cơ còn trong môi trường theo ngày
Xác định được hàm lượng chất hữu cơ mà vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
chi Rhodobacter sinh trưởng và xử lý tốt.
Nội dung 4:
 Thử nghiệm, đánh giá khả năng xử lý H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên.
 Thử nghiệm, đánh giá khả năng xử lý H2S khi bổ sung vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện sục khí che tối.
Bố trí thí nghiệm
 Sử dụng điều kiện độ mặn thích hợp và hàm lượng chất hữu cơ thích hợp
cho sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter để
tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý S2-
bao gồm:
 Nguồn nước có độ mặn thích hợp, hàm lượng chất hữu cơ thích hợp và hàm
lượn S2-
bằng cách bổ sung Na2S tương đương 0.2, 0.5, 1, 2, 5 mgS2-
/L trên 2 điều
kiện thí nghiệm:
Các yếu tố theo dõi: theo dõi trong 14 ngày.
Mật độ vi khuẩn hình thành theo ngày
Hàm lượng S2-
còn lại trong môi trường theo ngày
2. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp kế thừa: sử dụng chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có.
SVN
C
KH

 Phương pháp so sánh: trên cơ sở kết quả khảo sát, đo đạt,… thực hiện việc
so sánh giữa các điều kiện thí nghiệm khác nhau, so sánh với các nghiên
cứu khác…
 Phương pháp đếm mật độ vi khuẩn trên kính hiển vi quang học: đếm vi
khuẩn bằng buồng đếm hồng cấu ( 16 ô ), đếm theo đường zizac từ trái qua
phải và từ tên xuống dưới, đếm 5 khu : 4 khu ở 4 góc và 1 khu ở trung tâm
 Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp số liệu bằng phần mềm thống
kê và excel.
 Phương pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về tình hình nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam
1.1.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản
Nước ta có hệ thống sông ngòi dày đặc và đường biển dài hơn 3,260 km nên rất
thuận lợi cho phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Hoạt động nuôi trồng
thủy sản cuả nước ta thực sự có bước phát triển khởi sắc từ những năm 1990 và đến năm
2000 – 2002 thì bùng phát cả về diện tích lẫn đối tượng nuôi. Việc mở rộng diện tích
nuôi trồng thủy sản được triển khai,tiến hành chủ yếu ở các vùng đất ngập nước ven biển,
trong các thủy vực nước mặn ven bờ, trên các vùng cát trũng thấp ven biển miền Trung
và một phần diện tích từ canh tác nông nghiệp kém hiệu quả đã được chuyển sang nuôi
trồng thủy sản.
Sản lượng thủy sản của Việt Nam năm 2008 đạt trên 4.5 triệu tấn, gấp trên 6 lần so
với năm 1980, trong đó nuôi trồng thủy sản là 2.45 triệu tấn, gấp hơn 12 lần so với 1980
và gấp 4.8 lần so với năm 1999. Tốc độ tăng trưởng trung bình sản lượng nuôi trồng thủy
sản trong 10 năm qua đạt 19.83%/năm. Giá trị kim ngạch xuất khẩu thủy sản năm 2008
đạt trên 4.5 tỷ USD, đứng thứ tư trong những ngành hàng có xuất khẩu cao nhất của cả
nước. Trong tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu thủy sản thì giá trị xuất khẩu thủy sản nuôi
trồng luôn có xu hướng tăng lên. Năm 2000, giá trị kim ngạch xuất khẩu của nuôi trồng
thủy sản chỉ chiếm 41.51%, đến năm 2007-2008, đã tăng lên 57.78% trong tổng kim
SVN
C
KH

ngạch xuất khẩu thủy sản của cả nước.( Nguồn : Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông
thôn).
Trong năm 2012, sản lượng khai thác tăng mạnh 10,6% so với năm 2011, chủ yếu
do sản lượng đánh bắt cá ngừ tăng mạnh ở các tỉnh miền Trung nhờ thời tiết thuận lợi và
việc ngư dân sử dụng công nghệ đánh bắt cá ngừ đại dương bằng đèn cao áp, nâng công
suất lên gấp đôi và giảm thời gian đi biển 15-30%. Trong khi đó, sản lượng nuôi trồng
năm 2012 chỉ tăng 6,8% khi hoạt động nuôi tôm gần như không tăng trưởng do hội
chứng tôm chết sớm EMS hoành hành trên diện rộng. Sản lượng cá tra chỉ tăng nhẹ 3,4%
trong năm 2012, nhưng đã đạt mức cao kỷ lục 1.190 nghìn tấn. Tăng trưởng sản lượng
nuôi trồng đến chủ yếu từ hoạt động nuôi trồng các loài thủy sản khác, với mức tăng khá
cao 10,6% trong năm 2012. (Nguồn: Trung tâm thông tin thủy sản, Cục Thủy sản)
Bảng 1.1. Sản lượng thủy sản Việt Nam
Năm 2011 2012 Kim ngạch tăng
Tổng sản lượng
thủy sản ( nghìn
tấn )
5,417 5,876 8.5%
Khai thác thủy
sản
2,420 2,676 10.6%
Trong đó: Khai
thác hải sản
2,226 2,483 9.6%
Khai thác nội địa 154 193 25.3%
Trong đó: Tôm 496 500 0.9%
Các tra 1,151 1,190 3.4%
Khác 1,350 1,510 10.6%
SVN
C
KH

Diện tích nuôi
trồng (ha)
1,200,000 1,200,000 0.0%
Trong đó: Tôm 656,000 658,000 0.3%
Các tra 5,500 5,600 1.8%
Khác 538,500 536,400 0.4%
(Nguồn: Báo cáo tổng kết hàng năm của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn)
Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục qua các năm với chủ
trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những
bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, đóng góp đáng kể
vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước cũng như ngân sách quốc gia.Trong
khi đó, trước sự cạn kiệt dần của nguồn thủy sản tự nhiên và trình độ của hoạt động khai
thác đánh bắt chưa được cải thiện, sản lượng thủy sản từ hoạt động khai thác tăng khá
thấp trong các năm qua.(Nguồn: Trung tâm thông tin thủy sản, Cục Thủy sản)
Hình 1.1. Diện tích và sản lượng thuỷ sản nuôi trồng từ 1991-2012
(Nguồn: Báo cáo tổng kết hàng năm của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn)
1.1.2. Các tác động của nước thải nuôi trồng thủy sản đến môi trường.
Thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam và thuộc
nhóm các mặt hàng xuất khẩu. Bên cạnh những lợi ích to lớn của việc nuôi trồng thủy sản
SVN
C
KH

nói chung và nuôi tôm xuất khẩu nói riêng, hoạt động này cũng gây những tác động tiêu
cực đối với các vấn đề môi trường và xã hội.
Sự phát triển nhanh chóng của nghề nuôi tôm đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến
rừng đước Việt Nam. Một trong những nguyên nhân chủ yếu do phá rừng làm đầm nuôi
tôm. Những hậu quả của việc đánh mất rừng đước là làm bờ biển bị xói mòn và ngập lụt,
làm thay đổi mô thức tưới tiêu tự nhiên, làm cho nước mặn tiến sâu vào các dòng sông và
làm thay đổi môi trường sống của nhiều loài thủy sinh, đe dọa nghiêm trọng đến bảo tồn
đa dạng sinh học và an ninh lương thực. Mất rừng đước còn làm xấu đi môi trường nuôi
trồng thủy sản, giảm năng suất và chất lượng thủy sản, làm mất đi cơ hội kiếm sống của
cư dân nghèo do mất nơi cư sinh của cua con, cá măng, cá phèn, sao biển.
Nuôi tôm trên cát làm ô nhiễm và cạn kiệt nguồn nước ngầm, gây ảnh hưởng đến nuôi
trồng các loại cây khác và nguồn nước ngọt cho dân cư. Đến lượt nó, ô nhiễm nước ngầm
lại ảnh hưởng đến năng suất tôm và chất lượng tôm. Khảo sát gần đây của Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn ở Thừa Thiên Huế cho thấy việc khắc phục sự cố môi
trường do việc mở rộng diện tích nuôi tôm là khó khăn và tốn kém. Nuôi tôm trên cát
hiện nay làm cho hiện tượng cát bay, cát lấp bùng phát trở lại. Đó là chưa kể diện tích
rừng phi lao phòng hộ ít ỏi đang bị một số chủ trại phá đi để tăng độ thông thoáng cho hồ.
Để giảm độ mặn của nước biển từ 35% xuống 25% thích hợp cho nuôi tôm, cần
lượng nước ngọt rất lớn để hòa với nước biển. Nguồn nước ngọt duy nhất cho mục đích
này là nước ngầm tại chỗ hoặc hãn hữu là lấy từ các hồ chứa thủy lợi đã làm nguồn nước
ngọt hạn chế của vùng cát bị nhiễm mặn nhanh chóng. Sự nhiễm mặn nước ngầm đã ảnh
hưởng trực tiếp đến cuộc sống của cộng đồng địa phương và mâu thuẫn đã phát sinh giữa
những người nuôi tôm và không nuôi tôm. Nghề nuôi tôm trên cát đã bộc lộ nhiều nguy
cơ không bền vững
Những vấn đề môi trường khác gắn với nuôi tôm bao gồm các hóa chất và dưỡng
chất bị thất thoát vào môi trường, đất và nước bị ô nhiễm, nhiễm mặn, bị ô nhiễm sinh
học, số lượng tôm cá trong tự nhiên giảm. Thức ăn cho tôm không được trắc nghiệm hay
kiểm dịch trước khi sử dụng sẽ không tránh khỏi là nguồn lan truyền dịch bệnh.
Ô nhiễm do chế biến thủy sản
Theo báo cáo “Đánh giá tác động môi trường trong lĩnh vực thủy sản năm 2002”,
tổng lượng chất thải rắn (đầu, xương, da, vây, vẩy...) ước tính khoảng 200 nghìn tấn/năm,
đây là chất thải dễ lên men thối rữa. Lượng chất thải này cũng phụ thuộc vào mùa vụ khai
SVN
C
KH

thác hải sản, chất lượng và số lượng nguyên liệu sử dụng dẫn đến lúc quá nhiều chất thải,
lúc lại rất ít, là khó khăn cho các nhà quản lý xí nghiệp muốn xây dựng cho riêng mình
một hệ thống xử lý nước thải có công suất phù hợp.
Lượng chất thải lỏng trong chế biến thủy sản được coi là quan trọng nhất, các nhà
máy chế biến đông lạnh thường có lượng chất thải lớn hơn so với các cơ sở chế biến hàng
khô, bình quân khoảng 50 nghìn m3
/ngày. Nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản có
các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng
cho nuôi trồng thủy hải sản. Mức ô nhiễm của nước thải chế biến thủy sản về mặt vi sinh
hiện vẫn chưa có số liệu thống kê, nhưng có thể khẳng định là chỉ số vi sinh vật như
Clorom sẽ vượt qua tiêu chuẩn cho phép bởi vì các chất thải từ chế biến thủy sản phần
lớn có hàm lượng protein, lipit cao là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển đặc biệt là
trong điều kiện nóng ẩm như ở Việt Nam
Đối với các nhà máy chế biến nước mắm, các chất khí phát tán vào khí quyển chủ
yếu là SO2, NO2, H2S. Ngoài những chất khí nêu trên, còn một số chất gây mùi khó chịu,
làm giảm chất lượng môi trường không khí. Lượng ô nhiễm do các xí nghiệp chế biến
thủy sản gây ra là rất lớn nếu không được xử lý, sẽ làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường
trên sông rạch và xung quanh khu chế biến. ô nhiễm nước thải chế biến thủy sản nhiều
khi chưa được nhận ra ngày do lúc đầu kênh rạch còn khả năng pha loãng và tự làm sạch.
Nhưng với lượng thải tích tụ ngày càng nhiều thì dần dần chúng làm xấu đi nguồn nước
mặt sông, rạch, ao, hồ và ảnh hưởng đến môi trường sống của khu dân cư xung quanh.
Ngòai ra nước thải của ngành chế biến còn tiềm ẩn nguy cơ lan truyền dịch bệnh từ xác
thủy sản bị chết, thối rữa.... và điều đáng quan tâm nữa là gây ảnh hưởng trực tiếp đến
người lao động, đến môi trường nuôi trồng thủy sản và đến sự phát triển bền vững của
ngành.
Cùng với sự tăng trưởng của nuôi trồng thủy sản là những cảnh báo ngày càng gia
tăng về các tác động xấu đến môi trường do sự phát triển quá nhanh, thiếu quy hoạch,
cũng như thiếu sự bền vững của nuôi trồng thủy sản.
 Một số vấn đề môi trường nảy sinh trong hoạt động NTTS ở nước ta:
+ Do thiếu quy hoạch, nuôi trồng thủy sản (NTTS) ven biển phát triển khá tự phát
và một cách ồ ạt về cả quy mô lẫn phương thức nuôi, chủ yếu vẫn là quảng canh, tăng
cường mở rộng diện tích. Vì thế làm giảm vai trò điều hòa và tự điều chỉnh môi trường
SVN
C
KH

của tự nhiên dẫn đến sự phá hủy phần lớn các nơi cư trú của các loài ở vùng ven biển, thu
hẹp không gian vùng ven biển và đẩy môi trường vào tình trạng khắc nghiệt hơn về mặt
sinh thái, tăng rủi ro bệnh dịch.
+ Nuôi trồng thủy sản ven biển tăng nhanh và mạnh dẫn đến nguồn giống tự nhiên
của một số loài cá giống kinh tế cư trú ở các rạn san hô bị đối tượng nuôi lồng bè khai
thác một cách cạn kiệt. Điều này làm ảnh hưởng đến chức năng duy trì nguồn lợi tự nhiên
của các hệ sinh thái đặc hữu và ảnh hưởng tới khả năng khai thác hải sản tự nhiên của
vùng biển. Việc thiết kế, xây dựng đầm ao NTTS ở vùng cửa sông ven biển dẫn đến
những thay đổi về nơi sinh sống của quần xã sinh vật, độ muối, lắng đọng trầm tích và
sói lở bờ biển. Một số hoạt động của nghề NTTS không dựa trên các căn cứ khoa học đã
tác động xấu đến nguồn giống thiên nhiên (cá, tôm hùm, cua), làm giảm sức sản xuất tự
nhiên và mất tính đa dạng sinh học.
+ Tại một số khu vực nuôi tôm, cá tập trung (trong đó có nuôi trên cát), do việc xả
thải các chất hữu cơ phú dưỡng, chất độc vi sinh vật (cả mầm bệnh) và các chất sinh hoạt
bừa bãi làm cho môi trường suy thoái, bùng nổ dịch bệnh (bệnh tôm năm 1993 – 1994)
và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế cũng như về điều kiện môi trường sinh thái.
+ Lạm dụng nước ngầm để nuôi tôm trên cát, không tuân thủ luật tài nguyên nước
đang là hiện tượng khá phổ biến ở vùng cát ven biển miền Trung. Hậu quả lâu dài sẽ làm
cạn kiệt nguồn nước ngọt và nước ngầm, ô nhiễm biển và nước ngầm, gây mặn hóa đất
và nước ngầm, thu hẹp diện tích rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay và bão cát.
Hai vấn đề môi trường đáng lo ngại nhất hiện tại cho vùng nuôi trồng thủy sản là
khai thác nước ngầm quá mức (do nhu cầu nước ngọt dùng để pha với nước biển làm
nước nuôi rất lớn) và nước thải gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh.
Hiện nay, có rất nhiều loại sản phẩm thuốc, hoá chất và chế phẩm sinh học (CPSH)
được dùng rộng rãi trong nuôi trồng thuỷ sản trên thế giới. Hoá chất được dùng trong
NTTS trên thế giới thường ở các dạng sau: thuốc diệt nấm (antifoulants), thuốc khử trùng
(disinfectants), thuốc diệt tảo (algicides), thuốc trừ cỏ (herbicides), thuốc trừ sâu
(pesticides), thuốc diệt ký sinh trùng (parasiticides) và thuốc diệt khuẩn (antibacterials)
và chất kháng sinh được sử dụng đáng kể trong NTTS hoặc để chữa các bệnh lây nhiễm
hoặc phòng bệnh.
SVN
C
KH

Những hoá chất trên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ động vật
thuỷ sản nếu như sử dụng đúng, nhưng khi lạm dụng dẫn đến những hậu quả khôn lường,
gây rủi ro cho người lao động, tồn dư các chất độc trong sản phẩm thuỷ sản gây hại cho
người tiêu dùng, làm giảm giá trị thương phẩm và còn tạo các chủng vi khuẩn kháng
thuốc làm giảm hiệu quả trong điều trị bệnh.
Thành phần lớp bùn trong các đầm, ao NTTS chủ yếu là các chất hữu cơ như
protein, lipids, axit béo với công thức chung CH3(CH2)nCOOH , photpholipid, Sterol -
vitamin D3, các hoocmon, carbohydrate, chất khoáng và vitamin, vỏ tôm lột xác,... Lớp
bùn này luôn ở trong tình trạng ngập nước, yếm khí, các vi sinh vật yếm khí phát triển
mạnh, phân huỷ các hợp chất trên tạo thành các sản phẩm là hydrosulphua (H2S),
Amonia (NH3), khí metan (CH4),... rất có hại cho thuỷ sinh vật.
Ví dụ nồng độ 1,3 ppm của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm.
Khí amonia (NH3) cũng được sinh ra từ quá trình phân huỷ yếm khí thức ăn tồn dư gây
độc trực tiếp cho tôm, làm ảnh hưởng đến độ pH của nước và kìm hãm sự phát triển của
thực vật phù du (Hassanai Kongkeo,1990).
Nước thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ở nước ta chủ yếu được thải thẳng ra
ngoài môi trường, ít qua xử lý. Nước thải chứa thức ăn thừa, chất bài tiết, phân, vi khuẩn
gây bệnh, kháng sinh...làm suy giảm chất lượng nước, gây tổn hại sinh cảnh, làm suy
giảm đa dạng sinh học, nhiễm mặn đất, lan truyền bệnh, biến đổi gien của vi sinh do
kháng sinh và đôi khi gây hiện tượng phú dưỡng cho vực nước nhận [Woolard, Irvine.,
1995; Dahl và ctv., 1997; Furumai và ctv., 1998; Dincer AR và ctv., 2001]. Trong quá
trình nuôi thủy sản một lượng rất lớn thức ăn, phân vô cơ, phân hữu cơ được đưa vào ao
nuôi nhằm tăng năng suất sản phẩm. Hiệu quả sử dụng các thành phần bổ sung này
thường khá thấp, ví dụ lượng thức ăn đưa vào chỉ được hấp thu khoảng 25 - 30%. Do vậy
nước thải từ các ao nuôi rất giàu các chất hữu cơ (từ thức ăn, phân bón), nitơ, phốtpho (từ
phân hủy các prôtêin) và chất rắn lơ lửng. Gây ô nhiễm môi trường và quay ngược lại gây
thiệt hại cho người nuôi trồng do thủy sản bị nhiễm bệnh từ nước thải nuôi trồng bị ô
nhiễm đã thải ra.
1.2. Vi khuẩn quang hợp.
1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp (VKQH)
SVN
C
KH

Nhóm vi khuẩn có khả năng quang hợp nhờ có sắc tố lục. Chất diệp lục vi khuẩn
khác với chất diệp lục của thực vật. VKQH không sử dụng nước làm nguồn hidro như
thực vật và không tạo ra sản phẩm cuối cùng là oxi. Chúng sử dụng nguồn hidro là sunfit
tiosunfat, hidro tự do, chất hữu cơ và sản sinh ra nhiều sản phẩm phụ dạng oxi hóa.
Ðặc điểm của loại vi khuẩn này là tính thích ứng mạnh, bất kể là trong nước biển
hay trong nước ngọt, trong những điều kiện khác nhau có ánh sáng mà không có ôxy
hoặc tối tăm mà có ôxy đều có thể lơị dụng chất hữu cơ (axit béo cấp thấp amino axít,
đường) để phát triển. Trong điều kiện không có ôxy, có ánh sáng, có thể lợi dụng các
sunfit, phân tử H hoặc vật hữu cơ khác làm thành dioxide carbon CO2 cố định tiến hành
tác dụng quang hợp; trong điều kiện có ôxy và tối tăm, chúng có thể lợi dụng vật hữu cơ
như axit béo cấp thấp tạo nguồn carbon để tiến hành tác dụng quang hợp
Bao gồm: vi khuẩn lưu huỳnh lục, vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi khuẩn tía không
lưu huỳnh. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ sử dụng vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
1.2.2. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp tía
Vi khuẩn quang hợp tía là những dạng sống đầu tiên trên Trái đất. Chúng là những
sinh vật vi sinh vật đơn bào có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống.
Vi khuẩn quang hợp tía thuộc nhóm prokaryote, là các tế bào gram âm, đơn bào,
có các dạng cầu, xoắn, hình que ngắn, hình phẩy… đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi. Các
loài vi khuẩn quang hợp tía đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng
cách nảy chồi.
Chúng có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học bởi
quá trình quang hợp kỵ khí. VKQH tía thường có màu hồng đến màu đỏ tía, sắc tố quang
hợp chính là bacteriochlorophyll a hoặc b. Cơ quan quang hợp là màng quang hợp được
gắn với màng tế bào.
Năm 1907, Molisch là người đầu tiên phát hiện ra các vi khuẩn có sắc tố màu đỏ
và có khả năng quang hợp, nên ông gọi chung vi khuẩn quang hợp này là Rhodobacteria
Molisch 1907. Nhóm này gồm hai họ là Thiorhodaceae (những vi khuẩn tía có khả năng
hình thành giọt “S” bên trong tế bào) và Athiorhodaceae (là những vi khuẩn tía không có
khả năng hình thành giọt “S” bên trong tế bào). Nhóm vi khuẩn tía bao gồm hai họ này
SVN
C
KH

sau này được đổi tên là bộ Rhodospirillales và hai họ Choromatiaceae và
Rhodospirillaceae.
Bảng 1.2. Một số đặc điểm của vi khuẩn tía
(Nguồn: Nguyễn Lân Dũng, 2005)
Đặc điểm Ví dụ
Nhóm/loài
 Vi khuẩn tía lưu huỳnh (grammaproteobacteria)
 Vi khuẩn tía không lưu huỳnh (alpha-hoặc
betaproteobacteria)
Một số loài chính
 Vi khuẩn tía lưu huỳnh: Allochromatium
vinosum, Thiocapsa roseopersicina.
 Vi khuẩn tía không lưu huỳnh: Rhodobacter
capsulatus, Rhodobacter sphaeroides,
Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas
palustris
Sắc tố/ màu sắc của
huyền phù tế bào
 BChl a or b; carotenoids chính: spirilloxanthin,
spheroidene, lycopene, rhodopsin và dẫn xuất
của chúng.
 Màu sắc huyền phù tế bào: tía, đỏ tía, đỏ, tía –
tím, cam, nâu, vàng nâu(với những loài chứa
BChl a), xanh hoặc vàng (với những loài chứa
BChl b).
Vị trí của sắc tố trong tế
bào
 Nằm trong lớp màng sinh chất, được sắp xếp
thành dạng ống, dạng màng, dạng túi hoặc dạng
phiến lamellae.
Phổ hấp thụ cực đại của
tế bào sống
 Những loài chứa BChl a: gần 800nm và những
vùng có bước sóng từ 815-960 nm;
 Với những loài chứa BChl b: 835-850 nm và
SVN
C
KH

1010-1040 nm.
Chất cho electron/giọt
lưu huỳnh
 H2S, S0
, S2O3
2-
, H2, Fe2+
.
 Nếu S0
được hình thành từ quá trình oxy hóa
sulfide thì S0
được tích lũy bên trong tế bào, và
điều này chỉ xảy ra ở loài vi khuẩn tía có lưu
huỳnh.
Quang tự dưỡng/hô hấp
tối
 Vi khuẩn tía lưu huỳnh bị hạn chế về số lượng.
 Vi khuẩn tía không lưu huỳnh đa dạng về số
lượng.
v Quá trình trao đổi chất ở vi khuẩn quang hợp tía
Vi khuẩn màu tím là những vi khuẩn đầu tiên phát hiện quang hợp mà không có
một sản phẩm phụ oxy. Thay vào đó, sản phẩm phụ của chúng là lưu huỳnh
Trong điều kiện có ánh sáng, vi khuẩn quang hợp tiến hành quang hợp để thu nhận
năng lượng sử dụng cho các hoạt động sống của tế bào. Phương trình tổng quát quá trình
quang hợp: CO2 + 2H2A + hV => [CH2O]2 + 2A + H2O
Ở tảo hay thực vật bậc cao: H2O đóng vai trò của H2A. Ở vi khuẩn quang hợp:
H2A có thể là các chất hữu cơ đơn giản các hợp chất khử của lưu huỳnh hoặc hydro phân
tử. Trong đó, các chất hữu cơ vừa đóng vai trò làm chất điện tử, vừa làm nguồn cacbon
trong quá trình quang hợp dị dưỡng.
Ở ngoài sáng, tất cả các loài vi khuẩn tía không lưu huỳnh đều ưa thích điều kiện
sinh trưởng dị dưỡng, sử dụng các chất hữu cơ đơn vừa làm nguồn cho điện tử, vừa làm
nguồn C. Nhiều đại diện của họ vi khuẩn này có khả năng sinh trưởng quang tự dưỡng
cacbon với sự có mặt nguồn cho điện tử là các hợp chất khử của lưu huỳnh hay H2. Tuy
nhiên, khả năng chịu oxy hóa của các chủng rất khác nhau.
Trong điều kiện sinh trưởng quang hợp, khả năng dinh dưỡng hô hấp của các loài
này bị ức chế do ánh sáng.
Ở điều kiện kỵ khí tối, một số loài như Rhodobacter capsulatus, Rhodospirillum
rubrum có thể tồn tại nhờ quá trình trao đổi chất theo kiểu hô hấp kỵ khí với sự có mặt
của các chất nhận điện tử như nitrat, nitrit, NO, dimethylsulfua hay trimethylami N-oxit.
SVN
C
KH

Khi quang hợp, chu trình calvin, hệ thống cố định nito, hệ thống DMSO/DMSOR
được tế bào sử dụng để duy trì thế oxy hóa khử. Các phản ứng của chu trình calvin cho
phép CO2 có chức năng thu nhận các lực khử dư thừa do trao đổi chất các chất hữu cơ
như malate, succinate. Do đó, vai trò của chu trình calvin trong suốt quá trình sinh trưởng
quang dị dưỡng là giữ thế cân bằng oxy hóa khử trong tế bào. Khi tế bào sinh trưởng
trong điều kiện quang tự dưỡng thì vai trò chủ yếu của chu trình calvin là cố định CO2 để
tổng hợp các vật liệu tế bào. Chính nhờ tính lưỡng cực này mà chu trình calvin có vai trò
điều khiển giữa hai quá trình quang tự dưỡng và quang dị dưỡng.
 Đặc điểm sinh thái học của vi khuẩn quang hợp tía
Vi khuẩn quang hợp tía là nhóm vi khuẩn quang dưỡng, sống kỵ khí hoặc kỵ khí
tùy tiện trong môi trường có ánh sáng chiếu rọi. Gồm vi khuẩn quang hợp tía lưu huỳnh
và vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh. Chúng là các vi sinh vật điển hình, rất phổ
biến ở nước ngọt cũng như nước mặn, thường cư trú nhiều trên bề mặt các ruộng lúa,
sông, đại dương và bùn các ao đầm tù, có nhiều bùn cặn các xác động, thực vật.
Họ vi khuẩn tía lưu huỳnh thường được tìm thấy trong các thủy vực nước ngọt
hoặc nước mặn có chứa hàm lượng sulfua cao. Ở các độ sâu khác nhau có thể thu nhận
được các loài khác nhau. Ngoài ra còn có thể gặp họ vi khuẩn này ở một số thủy vực có
điều kiện cực trị như các thủy vực kiềm hóa hoặc các suối nước nóng.
Hệ sinh thái của họ vi khuẩn tía không lưu huỳnh rất đa dạng, có thể gặp chúng
trong các ao hồ tù đọng, các vùng đầm nước lợ hoặc mặn. Nơi sống của chúng thường là
các thủy vực có hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng oxy hòa tan và lưu huỳnh thấp .
Ở một số vùng đất axit có thể gặp các chủng thuộc loài Rhodopseudomonas acidophila,
Rhodopseudomonas palustris.
1.2.3. Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh ( Nonsulfure purple bacteria )
Là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ ( photoorganoheterotrophs ) thường kỵ
khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hóa dị
dưỡng hữu cơ – chemoorganoheterotrophs). Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống
quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến ( lamellar ) gắn với màng sinh chất.
Nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi
khi sử dụng hợp chất lưu huỳnh dạng khử hoặc H2. Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có
SVN
C
KH

khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có túi khí, tỷ
lệ G+C là 61-72% (Nguyễn Lân Dũng, 2005).
Bảng 1.3. Một số đặc tính đặc trưng ở vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
(Nguồn: Nguyễn Lân Dũng, 2005)
Loài
Hình
dạng
tế
bào
Màng
tế bào
ICM
Carotenoid
chính
Sản
phẩm
oxy hóa
sulfide
Nhân tố
tăng
trưởng
Môi
trường
nước
thích
hợp
Đặc
tính
phân
biệt
khác
Rhodospirillum r
ubrum
Xoắn Túi Sp,rv S0
b Ngọt -
Photometricum Xoắn Cụm Rv, rh - YE Ngọt -
Molischianum Xoắn Cụm Ly, rh - AA Ngọt -
Fulvum Xoắn Cụm Ly, rh - p-aba Ngọt -
Salexigens Xoắn Phiến sp - glutamat Mặn Cần
NaCl
Slinarum Xoắn Túi sp - YE Mặn Cần
NaCl
Mediosalinum Xoắn Túi sp S0
T,p-
a,ba, n
Mặn Cần
NaCl
Rhodophila globi
oformis
Cầu Túi kts - B, p-aba Ngọt pH axit
Rhodomicrobium
vannielii
Gậy
ngắn
Phiến Rh, ly, sp + Không Ngọt pH axit
SVN
C
KH

Rhodobacter
Blastica
Gậy Phiến Sn, se - B12, b,
n, t
Ngọt -
Capsulatus Gậy Túi Sn, se S0
T, b, n Ngọt -
Velkampii Gậy Túi An, se S0
/sul B, t, p-
aba
Ngọt Không
di động
sphaeroidis Gậy
ngắn
Túi Sn, se S0
/sul B,t,n Ngọt -
Sulfidophilus Gậy Túi Sn, se - B,t,n,p- Biển Cần
NaCl
Euryhalinus Gậy Túi se - aba Biển Cần
NaCl
Aduriatacus Gậy Túi Sn, se - B,t,n,p-
aba
Biển Cần
NaCl
Rhodocyclus
purpureus
Bán
vòng
ống Ra, rh - B12 Ngọt Không
di động
Tenuis Xoắn ống Ly, rh. Ra - Không Ngọt -
Rubriviax
gelatinosa
Gậy ống Sn, se - B,t Ngọt -
Rhodopseudomo
nas palustris
Gậy Phiến Sp,rv,rh sul p-aba, b Ngọt -
Viridis Gậy Phiến Neu*
, ly*
- p-aba,b Ngọt Bchlb
Sulfidoviridis Gậy Phiến Neu,sp + p-aba, b Ngọt Bchlb
SVN
C
KH

Acidophila Gậy Phiến Rh,rg,rag - Không Ngọt pH axit
Rutila Gậy Phiến Sp,rv - Không Ngọt -
Marina Gậy Phiến sp + o Biển Cần
NaCl
Chú thích:
O: Không xác định B: Biotin Neu Neurosporene
Bchlb: Bacteriochlorophyll T: Thiamin rag Rhodopinal
glucoside
ICM: Cấu trúc hệ thống bên
trong màng tế bào chất
p-
aba
Para aminobenzoic
acid
rh Rhodopin
S0:
Chỉ có lưu huỳnh nguyên
tố
YE Cao nấm men se Spheroidense
S0
/sul: Sulphat và lưu huỳnh
nguyên tố bên ngoài tế
bào
aa Amino axit sp Spirilloxanthin
-: Không ocid hóa sulfide kts Ketocarotenoids ra Rhodopinal
+: Sulphide được ocid hóa
thành nhiều sản phẩm
khác nhau
ly lycopene rg Rhodopin
glucoside
Neu*
: 1,2-lihydroneurosporen ly*
1,2-dihydrolycopene rv rhodovibrin
Sn spheroidenone
SVN
C
KH

Rhodobacter
Hình 1.2. Ảnh tế bào của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
( Nguồn: Nguyễn Lân Dũng, 2005 )
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhóm vi sinh vật có sinh lý linh hoạt, có thể
phát triển quang dưỡng và trong bóng tối. Chúng có thể sử dụng nguồn carbon vô cơ
hoặc hữu cơ. Nếu tăng trưởng là quang tự dưỡng thì H2, sunfua ở nồng độ thấp được sử
dụng làm nguồn cho điện tử trong quang hợp. Một vài loài có thể sử dụng thiosulfate
hoặc Fe2+
là nguồn cho điện tử (Ehrenreich và cs, 1994; Brune, 1995).
Tuy nhiên, hầu hết vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía phát triển tốt nhất trong môi
trường dị dưỡng. Đó là môi trường có chứa một số hợp chất hữu cơ dễ sử dụng, chẳng
hạn như malate hoặc pyruvat và ammoniac là nguồn nitơ (Sojka, 1978). Ngoài ra, một số
vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển trong điều kiện thiếu oxy, trong bóng
tối bằng cách lên men hoặc hô hấp kỵ khí (Hunter và cs, 2009).
1.2.4. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh.
1.2.4.1. pH
Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra trong môi trường có pH 3 – 11 (Hunter
và cs, 2009). Vi khuẩn tía sinh trưởng và phát triển ở pH tối ưu khoảng 6 – 7.
SVN
C
KH

1.2.4.2. Cường độ ánh sáng
Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía sử dụng ánh sáng để quang hợp, phát triển mạnh ở
môi trường có ánh sáng đỏ. Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển quang
dưỡng và trong bóng tối (Hunter và cs, 2009).
1.2.4.3. Nhiệt độ
Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra ở nhiệt độ lên tới 570
C và xuống tới 00
C
(Castenholz và Pierson, 1995). Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi
khuẩn tía ở 300
C.
1.2.4.4. Các yếu tố khác
Nhiều loài vi khuẩn tía có thể sinh trưởng quang dưỡng với sulfide như là chất cho
điện tử với nồng độ nhỏ hơn 2 mM (tương đương 64mgS2-/L). Nếu trong môi trường
sống có nồng độ sulfide quá cao sẽ ức chế sự sinh trưởng của chúng (Hunter và cs, 2009).
Ngoài ra, nồng độ NaCl trong môi trường cũng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của vi
khuẩn tía. Có loài sống được trong môi trường nước biển có độ mặn từ 8 – 11%NaCl
(Mack và cs, 1993).
1.2.5. Ứng dụng của VKQH tía
Những ứng dụng nổi bật của VKQH tía là xử lý nước thải, cải thiện môi trường,
sản xuất hydro phân tử, sinh khối. Các VKQH tía nói chung là nguồn cung cấp các thành
phần của chuỗi truyền điện tử trong quang hợp và tạo ATP, nguồn vitamin và các phân tử
hữu cơ khác.
Sản xuất protein đơn bào
VKQH là nguồn cung cấp protein đơn bào có giá trị vì sinh khối VKQH giàu
protein, vitamin và carotenoid. Ở tế bào VKQH hàm lượng protein thường chiếm 60 – 70%
trọng lượng khô, số lượng cũng như hàm lượng các axit amin không thay thế của chúng
có thể tương đương với đậu tương, thịt, trứng gà.
Sinh khối VKQH giàu vitamin, axit amin thiết yếu và axit amin có lưu huỳnh là
nguồn thức ăn tốt cho gia súc, phiêu sinh vật và tôm cá. Sinh khối VKQH được xem là
một thực phẩm bổ dưỡng cho các giai đoạn phát triển của cá. Giá trị dinh dưỡng của
VKQH khi bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đã được chứng minh trong thực tiễn. Mức độ
sống sót của cá giống tốc độ sinh trưởng và trọng lượng của chúng được gia tăng khi nuôi
SVN
C
KH

bằng thức ăn có bổ sung tế bào VKQH. Việc bổ sung sinh khối của VKQH vào thức ăn
của gà mái đã giúp cải thiện số lượng, chất lượng trứng gà.
Sản xuất ubiquinone
Ubiquinone 10 (Q10) là thành phần quan trọng của chuỗi vận chuyển điện tử trong
hệ quang của VKQH. Q10 được biết đến là loại ubiquinone có giá trị về dược liệu, chúng
có tác dụng kích thích cơ tim được sử dụng trong điều trị các bệnh về phổi và còn có thể
sử dụng như một chất chống oxy hóa trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm. Tế bào
VKQH tía chứa hàm lượng Q10 cao hơn ở các loài vi sinh vật khác. Thành phần này đã
được chiết tách, tinh chế từ Rhodopseudomonas sphaeroides, Rhodopseudomonas
sulfidophilus, và Rhodospirillum rubrum.
Sản xuất hoocmon thực vật
Người ta đã phát hiện ra rằng một số hoocmon thực vật cũng có mặt trong tế bào
VKQH tía với vai trò điều chỉnh quá trình quang hợp các hoocmon tách ra rừ R.rubrum
có hoạt tính sinh lý khá cao và bao gồm ba loại cytokinin (hàm lượng 1mg/g sinh khối
tươi) có nguồn gốc adenin. Dịch tế bào R.spharroides đã nuôi cấy bằng nước thải có chứa
kinetin (hàm lượng 4.7g/L) và zeatin với hàm lượng 2g/L.
Ngoài ra, người ta cũng tìm thấy một số chất kích thích sinh trưởng khác nhau như auxin,
idol-3-axetic axit (IAA), idol-3-butiric axit (ABA) trong tế bào chủng R.sphaeroides IFO
12203.
Sản xuất các chất kháng sinh
Một trong những đặc tính của VKQH là có khả năng sinh các chất kháng sinh vi
sinh vật bao gồm: các chất kháng sinh, các chất kháng khuẩn và kháng virus.
Hoạt chất kháng virus có thể được tìm thấy trong khá nhiều chủng thuộc loài
R.rubrum, R.capsulatus. C.vinosum. Chất này thường tấn công vào các virus gây bệnh
cho cá và các coliphage mà không gây hại cho vật chủ R.capsulatus có thể loại bỏ được
97% coliphage khi sử dụng chúng trong nước thải chăn nuôi.
Sử dụng vi khuẩn quang hợp trong xử lý nước thải
Các chi của vi khuẩn tía không lưu huỳnh hiện đang nhận được nhiều sự quan tâm
của các nhà khoa học, đặc biệt cho khả năng lạ thường của chúng trong xử lý nước thải
nuôi trồng thủy sản, các tế bào của chúng không tích lũy sulfide.
SVN
C
KH

Nước thải chứa hỗn hợp các chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ là nguồn cơ chất tốt
cho vi khuẩn tía để tăng trưởng trong điều kiện kỵ yếm khí và vi hiếu khí; VKQH thường
được ứng dụng cùng với các vi sinh vật dị dưỡng yếm khí, hiếu khí, và vi tảo trong các
hệ thống làm sạch nước thải. Các loài thường được sử dụng trong xử lý nước thải là:
R.Capsulatus, R.sphaeroides, Rhodopseudomonas palustris, Rhodospirillum fulvum...
Hệ thống xử lý nước thải có sự tham gia của VKQH có những ưu điểm sau:
Không cần thiết phải khử trùng nước trước khi xử lý.
Sinh khối thu được sau quá trình xử lý giàu protein, vitamin, carotenoid và nhiều hoạt
chất sinh học khác nên có thể được tái sử dụng trong y học, nông nghiệp và chăn nuôi.
Khi xử lý nước thải đậm đặc hữu cơ bằng vi khuẩn quang hợp tía thì không cần phải
pha loãng.
Nói chung, vi khuẩn tía được coi là nhóm quang dưỡng quan trọng bởi vì chúng có
thể khử một chất làm hôi môi trường H2S, và đóng góp vật chất hữu cơ trong các môi
trường thiếu ôxy do năng lực tự dưỡng của chúng. Hơn nữa chúng còn có khả năng tiêu
thụ các hợp chất hữu cơ, trong đó vai trò của chúng là vi sinh vật quang dị dưỡng. Ngoài
ra, chúng còn là vi sinh vật mô hình cho các nhà khoa học nghiên cứu sự đa dạng phân tử
của quá trình quang hợp (Hunter và cs, 2009). Sinh khối của chúng còn được sử dụng để
sản xuất các chất có hoạt tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh,
enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản (Sasikala và
Ramana, 1995).
Năm 1988, Gadra đã nghiên cứu sử dụng ủng cvi khuẩn quang hợp tía Chlorobiaceae
để xử lý H2S trong khí biogas với hiệu xuất đạt được 99,9%. Theo nghiên cứu của Chung
et al., 1996 khi nồng độ H2S từ 10 – 150 ppm thì hiệu quả xử lý của chủng vi khuẩn
quang hợp tía Pseudomonas Putida đạt 96%.
Sinh khối của chúng còn được sử dụng để sản xuất các chất có hoạt tính sinh học có
giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia
cầm và nuôi trồng thủy sản (Sasikala và Ramana, 1995).
Ngoài ra, sinh khối của vi khuẩn tía rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là vitamin
B12.
SVN
C
KH

Tại Ấn Độ có công nghệ sản xuất sinh khối của vi khuẩn tía ở dịch ly tâm từ phân gia
súc dùng để làm thức ăn (cùng vi tảo) cho tôm hoặc cho ngao đạt hiệu quả rất khả quan.
Có lẽ đây là thức ăn rất thích hợp cho thủy sản thân mềm và đang được ưa chuộng trên
thị trường thế giới (Lương Đức Phẩm, 1998).
Hiện nay, ở Trung Quốc qua hơn hai mươi năm nghiên cứu, phát triển đã phát triển vi
khuẩn quang hợp thành chế phẩm sinh vật thương mại hoá vừa có các dạng nước, vừa có
dạng bột. Ngoại quan của dạng nước là chất lỏng màu nâu hồng, dạng bột khác nhau theo
sự khác nhau của vật mang, hàm lượng khuẩn cũng khác nhau tuỳ theo nhà sản xuất, số
lượng khuẩn sống ở mỗi ml là mấy chục triệu hoặc mấy trăm triệu con.
Ở Việt Nam, nhóm vi khuẩn này đã và đang được chú trọng phân lập và tuyển chọn
để ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thải đậm đặc hữu cơ (Đỗ Thị Tố
Uyên và cs, 2003), phân hủy các hydrocacbon mạch vòng (Đinh Thị Thu Hằng và cs,
2003), thu nhận các hoạt chất sinh học có giá trị như ubiquinine (Đỗ Thị Tố Uyên và cs,
2005).
SVN
C
KH

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu và mô hình
2.1.1. Vi khuẩn quang hợp tía
Vi khuẩn Phototrophic Bacteria thuộc chủng Rhodobacter được cung cấp từ Viện
Vi sinh vật học Ứng dụng – Trường đại học Quốc Gia Hà Nội đã phân lập và tuyển chọn
tại các khu đầm nuôi thủy sản ở Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh.
2.1.2. Môi trường nhân nuôi vi khuẩn
Môi trường nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía: sử dụng môi trường SA.
Bảng 2.1. Thành phần môi trường SA
STT Thành phần Hàm lượng (g/l)
1 Sodium acetate 1.0
2 K2HPO4 0.6
3 (NH4)2SO4 1.0
4 MgSO4.7H2O 0.2
SVN
C
KH

5 NaCl 0.2
6 CaCl2.2H2O 0.05
7 Na2S2O3 0.1
8 Cao nấm men 0.1
9 Nước cất 1000 ml
10 Hỗn hợp vitamin 1ml
11 Dung dịch vi lượng 1ml
12 pH 6.8 – 7
Bảng 2.2. Thành phần dung dịch vi lượng
STT Thành phần Hàm lượng
1 EDTA-2Na 1.0 g
2 FeCl3.6H2O 2.0 g
3 ZnCl2 0.1
4 MnSO4.H2O 0.1g
5 H3BO3 0.1 g
6 CoCl2.6H2O 0.1 g
7 Na2Mo4.2H2O 20 mg
8 CuSO4 10 mg
9 Na2SeO3 5 mg
10 Nước cất 100 ml
SVN
C
KH

Bảng 2.3. Thành phần hỗn hợp vitamin
STT Thành phần Hàm lượng (mg)
1 Thiamin – HCl 50
2 Niacin 50
3 p-aminobenzoic acid 30
4 Pyridoxal-HCl 10
5 Biotin 5.0
6 Vitamin B12 5.0
7 Nước cất đủ 100 ml
2.1.3. Môi trường nước thải giả định
2.1.3.1. Môi trường khảo sát nhu cầu và khả năng sử dụng NaCl
Môi trường trong đó NaCl được bổ sung để có nồng độ xác định: 0, 5, 10, 15, 20,
25, 30, 35‰ .
2.1.3.2. Môi trường nước thải giả định khảo sát khả năng sử dụng nguồn cacbon
Tạo môi trường nước thải giả định bằng cách bổ sung glucose để có nồng độ hữu cơ
lần lượt là: 20, 50, 100, 400, 500 mgC/L.
Môi trường đối chứng: môi trường giống với môi trường được bổ sung glucose để
có nồng độ hữu cơ tương đương: 20, 50, 100, 400, 500 mgC/L nhưng không có VKQH
tía chi Rhodobacter.
SVN
C
KH

2.1.3.3. Môi trường nước thải giả định khảo sát khả năng sử dụng sulfide.
Môi trường được bổ sung Na2S để có nồng độ S2-
: 0.2, 0.5, 1, 2, 5 mgS2-
/L.
2.1.4. Thiết bị
- Tủ sấy.
- Cân phân tích (4 số)
- Máy đo pH (Thụy Sĩ)..
- Thiết bị đo độ mặn.
- Nồi hấp vô trùng.
- Tủ cấy vi sinh (Telstar, Tây Ban Nha).
- Tủ lạnh (Nano Silver, Việt Nam).
- Kính hiển quang học.
- Kính hiển vi điện tử.
- Máy quang phổ DR5000.
2.1.5. Vật liệu để làm mô hình thí nghiệm
Sử dụng bình nhựa 5 lít có nắp đậy, số lượng: 110 bình.
Hình 2.1. Mô hình bình nhựa trong thí nghiệm
2.1.6. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
SVN
C
KH

Bảng 2.4. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
Chỉ tiêu Phương pháp/Tài liệu sử dụng Hoá chất/Thiết bị sử dụng
pH pH meter pH meter HANNA 211
DO DO meter Oxymeter WTW 330
COD Standard Methods 5220 B Định phân
S2-
Standard Methods 3500- D Chuẩn độ Iot
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 1995)
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thí nghiệm 1: Nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter
Chủng Rhodobacter được nuôi cấy trên môi trường SA, ở điều kiện không sục khí,
dưới ánh sáng tự nhiên. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn này là
khoảng 28 – 300
C, khoảng pH tối ưu là 6.5-7.5.
2.2.1.1. Quan sát hình thái tế bào
Tế bào được nuôi trong môi trường dịch thể ở điều kiện kỵ khí trong ống nghiệm và
bình nhựa. Quan sát hình thái tế bào bằng kính hiển vi quang học với vật kính 100X,
quan sát và chụp ảnh SEM bằng kính hiển vi điện tử.
2.2.1.2. Xác định khả năng sinh trưởng
Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter được nuôi cấy trên môi
trường SA, ở điều kiện không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên. Khả năng tích lũy sinh
khối của chủng vi khuẩn quang hợp tía(Rhodobacter) được xác định hàng ngày bằng
phương pháp đo độ hấp thụ.
Nguyên tắc: Khi pha lỏng có chứa nhiều phần tử không tan thì sẽ hình thành một hệ
huyền phù và có độ đục bởi các phần tử hiện diện trong môi trường lỏng cản ánh sáng,
làm phân tán chùm ánh sáng tới. Tế bào vi sinh vật là một thực thể nên khi hiện diện
trong môi trường cũng làm môi trường trở nên đục. Giá trị OD (optical density, mật độ
SVN
C
KH

quang) càng cao thì độ đục càng cao, chứng tỏ vi khuẩn sinh trưởng càng mạnh. Vì vậy
có thể xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn thông qua đo độ đục bằng máy so màu,
phổ hấp thụ ánh sáng cực đại của sắc tố tế bào được xác định khi quét huyền phù tế bào ở
dãy bước sóng từ 200 – 1100 nm bằng máy đo quang phổ (DR5000).
Đo độ hấp thụ của dịch nuôi cấy vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter bằng máy quang phổ DR5000 đồng thời đếm mật độ vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter bằng kính hiển vi từ đó xây dựng mối liên hệ giữa mật
độ vi khuẩn và độ hấp thụ.
2.2.2. Thí nghiệm 2: Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước giả định có độ mặn
khác nhau trong điều kiện không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 16 nghiệm thức (8 nghiệm thức để
dưới ánh sáng tự nhiên, 8 nghiệm thức che tối) và 3 lần lặp lại . Sử dụng 48 bình nhựa có
thể tích 5 lít có nắp đậy, cho vào mỗi bình 100ml dịch vi khuẩn của thí nghiệm 1 và môi
trường có độ mặn lần lượt 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰
SVN
C
KH

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Mật độ vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter được xác định
thông qua độ hấp thụ của dịch huyền phù tế bào trên máy quang phổ DR5000.
Độ mặn được chọn để bố trí thí nghiệm 3 tương ứng với mật độ phát triển tối ưu của
vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter đồng thời phù hợp với nước
thải thực tế trong nuôi trồng thủy sản.
SVN
C
KH

2.2.3. Thí nghiệm 3: Xác định khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý chất hữu cơ
của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
Sau khi xác định độ mặn thích hợp cho vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter tiến hành thí nghiệm xác định khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý chất
hữu cơ.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 10 nghiệm thức (5 nghiệm thức
sục khí để dưới ánh sáng tự nhiên, 5 nghiệm thức sục khí che tối) và 3 lần lặp lại . Sử
dụng 30 bình nhựa có thể tích 5 lít có nắp đậy, cho vào mỗi bình 100ml dịch vi khuẩn của
thí nghiệm 1 và môi trường có độ mặn được xác định ở thí nghiệm 2 với hàm lượng chất
hữu cơ lần lượt: 20, 50, 100, 400, 500mgC/L.
Thí nghiệm đối chứng: môi trường có độ mặn được xác định ở thí nghiệm 2 với
hàm lượng chất hữu cơ lần lượt: 20, 50, 100, 400, 500mgC/L nhưng không bổ sung vi
khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
Mật độ của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter được xác
định mỗi ngày thông qua độ hấp thụ của dịch huyền phù tế bào trên máy đo quang phổ
DR5000.
Hàm lượng hữu cơ được theo dõi mỗi ngày thông qua chỉ tiêu COD.
Môi trường có hàm lượng chất hữu cơ được xác định dựa vào hiệu quả xử lý chất
hữa cơ tối ưu của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
SVN
C
KH

2.2.4. Thí nghiệm 4: Xác khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý sulfide của vi
khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter trong các môi trường nước
giả định có hàm lượng sulfide khác nhau trong điều kiện không sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên và che tối.
Nghiên cứu trên môi trường có độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ từ kết quả của thí
nghiệm 2 và 3 để thiết lập nghiên cứu khả năng xử lý H2S.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 10 nghiệm thức (5 nghiệm thức để
dưới ánh sáng tự nhiên, 5 nghiệm thức che tối) và 3 lần lặp lại . Sử dụng 30 bình nhựa có
thể tích 5 lít có nắp đậy, cho vào mỗi bình 100ml dịch vi khuẩn của thí nghiệm 1, môi
trường có độ mặn được xác định ở thí nghiệm 2 và hàm lượng chất hữu cơ được xác định
ở thí nghiệm 3 với hàm lượng S2-
lần lượt là: 0.2, 0.5 1, 2, 5mgS2-
/L.
Mật độ của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhdobacter được xác định thông qua
xác định độ hấp thụ của dịch huyền phù tế bào trên máy đo quang phổ DR5000.
Khả năng khử sulfide của chúng được xác định thông qua hàm lượng sulfide còn lại
bằng phương pháp chuẩn độ được phân tích hằng ngày.
SVN
C
KH

SVN
C
KH

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter.
Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter được nuôi bằng môi
trường SA trong điều kiện không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên. Sau 14 ngày sự tăng
trưởng sinh khối của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với màu
sắc đặc trưng từ nâu vàng sang đỏ tía. Tiến hành quét phổ hấp thụ dịch huyền phù tế bào
vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter xác định được độ hấp thụ cực
đại 0,612Abs tại bước sóng 862nm.
Hình 3.1. Phổ hấp thụ của dịch tế bào vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter
SVN
C
KH

Hình thái tế bào
Rhodobacter
Rhodobacter trong môi trường SA.
SVN
C
KH

Hình 3.4. Kết quả nhân nuôi vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter
tại phòng thí nghiệm khoa Khoa học Môi trường trường Đại học Sài Gòn.
3.1.1. Mối liên hệ giữa độ hấp thụ và mật độ vi khuẩn
Hình 3.5. Đường tương quan tuyến tính giữa mật độ vi khuẩn và độ hấp thụ (Abs).
† Mật độ vi khuẩn và độ hấp thụ có mối quan hệ tuyến tính thuận.
SVN
C
KH

3.1.2. Diễn biến quá trình sinh trưởng phát triển của vi khuẩn quang hợp tía không
lưu huỳnh chi Rhodobacter trong môi trường SA
Hình 3.6. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía chi Rhodobacter trong 14 ngày nhân nuôi
Mức độ tích lũy sinh khối của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter sau 14 ngày cho thấy chúng có khả năng sinh trưởng rất tốt trong môi
trường SA, dịch huyền phù chuyển dần từ nâu vàng sang màu đỏ tía với mật độ vi khuẩn
ngày 0 là 82x109
tế bào/L(∆OD862: 0.156Abs.)và ngày 14 là 1.3x1012
tế bào/L((∆OD862:
2.45Abs), pH môi trường dao động từ 6.75-7.19, oxy hòa tan (DO) dao động từ 0-2mg/L.
3.2. Khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter ở các độ mặn 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰ trong điều kiện có sục khí dưới
ánh sáng tự nhiên và che tối.
 Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter ở các độ mặn 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰.
SVN
C
KH

Rhodobacter trong đó NaCl được bổ sung để có nồng độ xác định: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30,
35‰, nhiệt độ 28 – 310
C, sục khí dưới ánh sáng tự nhiên (DO = 5-7 mg/L)
Hình 3.8. Khả năng sinh trưởng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter trong đó NaCl được bổ sung để có nồng độ xác định: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30,
35‰, nhiệt độ 28 – 310C, sục khí che tối.
 Kết quả cho thấy vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter thích
nghi với hầu hết các độ mặn, chúng có thể sinh trưởng ở tất cả các độ mặn được khảo sát,
SVN
C
KH

trong đó các độ mặn 0 - 20‰ thì vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter sinh trưởng tốt hơn và ổn định hơn.
 Khả năng chịu mặn cao của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ứng dụng chúng để xử lý nước thải nuôi
trồng thủy sản hay nhiều mục đích khác
 Ở điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên thì khả năng sinh trưởng của vi khuẩn
quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter cao hơn so với trong điều kiện sục khí
che tối.
 Để ứng dụng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter vào các
mục đích trong nuôi trồng thủy sản và trong đề tài này sẽ khảo sát khả năng sinh trưởng
và xử lý chất hữu cơ, hàm lượng sulfide thì độ mặn 15‰ được lựa chọn để tiến hành thử
nghiệm.
3.3. Khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp tía không
lưu huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và
che tối.
Để đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ của chủng VKQH tía chi
Rhodobacter trong môi trường nước thải giả định có hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300,
400mgC/L, tiến hành nuôi các chủng trong môi trường nước thải giả định có bổ sung
hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L. Thí nghiệm được tiến hành trong điều
kiện không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối. Sự tích lũy sinh khối và xử lý chất
hữu cơ của chủng được theo dõi trong 10 ngày:
v Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của VKQH tía với các hàm lượng cacbon 20, 50,
100, 300, 400mgC/L:
SVN
C
KH

Rhodobacter với các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L , nhiệt độ 28 – 300
C,
sục khí dưới ánh sáng tự nhiên
Rhodobacter với các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L , nhiệt độ 28 – 300
C,
sục khí che tối
 Theo kết quả cho thấy chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi
Rhodobacter đều sinh trưởng ở tất cả các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L,
trong đó ở hàm lượng 50, 100, 300, 400mgC/L thì chủng sinh trưởng tốt nhất.
SVN
C
KH

 Kết quả khảo sát khả năng xử lý của VKQH tía với các hàm lượng cacbon 20, 50,
100, 300, 400mgC/L.
Hình 3.11. Khả năng xử lý của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với hàm
lượng hữu cơ 20, 50, 100, 400, 500mgC/L, ở điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên
Hình 3.12. Khả năng xử lý của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với hàm
lượng hữu cơ 20, 50, 100, 300, 400mgC/L, ở điều kiện sục khí che tối
Bảng 3.1. Biến đổi hàm lượng chất hữu cơ trong các bình thí nghiệm và hiệu quả xử
lý trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên sau 10 ngày tiến hành thử nghiệm.
Bình có vi khuẩn Bình đối chứng
SVN
C
KH

Hàm lượng
cacbon bổ
sung
Hàm
lượng
COD
ngày 0
Hàm
lượng
COD
ngày 10
Hiệu suất
loại bỏ
cacbon(%)
Hàm
lượng
COD
ngày 0
Hàm
lượng
COD
ngày 10
Hiệu suất
loại bỏ
cacbon(%)
20mgC/L 92 36 61 92 64 30
50mgC/L 136 62 54 136 97 29
100mgC/L 255 84 67 255 210 18
300mgC/L 750 188 75 750 651 13
400mgC/L 1018 281 72 1018 925 9
Bảng 3.2. Biến đổi hàm lượng chất hữu cơ trong các bình thí nghiệm và hiệu quả xử
lý trong điều kiện sục khí che tối sau 10 ngày thử nghiệm
Hàm lượng
cacbon bổ
sung
Hàm
lượng
COD
ngày 0
Hàm
lượng
COD
ngày 10
Hiệu suất
loại bỏ
cacbon(%)
Hàm
lượng
COD
ngày 0
Hàm
lượng
COD
ngày 10
Hiệu suất
loại bỏ
cacbon(%)
20mgC/L 96 46 52 96 72 25
50mgC/L 136 59 57 136 107 21
100mgC/L 255 89 65 255 250 17
300mgC/L 750 267 64 750 653 13
400mgC/L 1018 300 71 1018 926 9
Nhận xét:
SVN
C
KH

Ø Kết quả cho thấy vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter này có
hiệu xuất xử lý chất hữu cơ tương đối cao, ở các hàm lượng hữu cơ 20, 50, 100, 300,
400mgC/L được khảo sát thì hàm lượng hữu cơ càng cao thì chủng càng sinh trưởng và
có hiệu suất xử lý càng cao, ở hàm lượng 100; 300; 400mgC/L hiệu suất xử lý ở cả trong
điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên lẫn che tối đều khá cao từ 60 - 70%, ở hàm
lượng chất hữu cơ 20 và 50mgC/L thì chủng sinh trưởng yếu và hiệu suất xử lý thấp hơn.
Ø Ở điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên thì chủng sinh trưởng tốt hơn và có hiệu
suất xử lý cao hơn so với trong điều kiện sục khí che tối.
Như vậy, vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter cò khả năng loại
bỏ chất hữu cơ trong môi trường kỵ khí và hiếu khí đều rất hiệu quả, trong đó ở điều kiện
không sục khí dưới ánh sáng tự nhiên thì chủng sinh trưởng và có hiệu suất xử lý tốt nhất.
3.4. Khả năng sinh trưởng và khử sulfide của vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện có sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối
Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và sục khí
che tối. Sự tích lũy sinh khối và khử sulfide của chủng sau 1 tuần nuôi cấy được trình bày
ở các bảng sau :
 Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter với các hàm lượng Na2S 0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L.
SVN
C
KH

Hình 3.13. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với
các hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L , nhiệt độ 27 – 310
C, sục khí sáng.
Hình 3.14. Khả năng sinh trưởng của VKQH tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter với
các hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L , nhiệt độ 28 – 300
C, sục khí che tối.
Ø Qua kết quả cho thấy vi khuẩn tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter sinh trưởng tốt
và đều ở tất cả các hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L vậy chủng này có thể sinh trưởng
tốt trong môi trường nước thải giả định có mặt sulfide và các hàm lượng S2-
này vẫn ở
trong khoảng thích nghi của chủng chưa vượt quá hàm lượng sulfide có thể gây ức chế
đến sinh trưởng của VKQH tía chi Rhodobacter. Trong đó ở điều kiện sục khí dưới ánh
sáng tự nhiên thì chủng sinh trưởng và phát triển đồng đều ít biến động hơn so với trong
điều kiện sục khí che tối.
 Kết quả khử sulfide của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter
với hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L
SVN
C
KH

0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L, ở điều kiện có sục khí dưới ánh sáng
tự nhiên.
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L, ở điều kiện không sục khí che tối.
huỳnh chi Rhodobacter trong điều kiện có sục khí dưới ánh sáng tự nhiên sau 7 ngày.
SVN
C
KH

Hàm
lượng
sulfide
ban đầu
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
ngày thứ
4 (mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
còn lại
(mg/L)
Hiệu
suất loại
bỏ
sulfide
(%)
Hàm
lượng
sulfide
ban đầu
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
ngày thứ
4 (mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
còn lại
(mg/L)
Hiệu
suất loại
bỏ
sulfide
ngày thứ
4(%)
0.2 0.00 0.00 100 0.2 0.09 0.00 55
0.5 0.00 0.00 100 0.5 0.24 0.00 52
1 0.00 0.00 100 1 0.50 0.00 50
2 0.00 0.00 100 2 0.88 0.00 56
5 0.00 0.00 100 5 2.45 0.00 51
Bảng 3.4. Khả năng sử dụng sulfide của các vi khuẩn Rhodobacter trong điều kiện
có sục khí che tối sau 7 ngày.
Hàm
lượng
sulfide
ban đầu
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
ngày thứ
4
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
còn lại
(mg/L)
Hiệu
suất loại
bỏ
sulfide
(%)
Hàm
lượng
sulfide
ban đầu
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
ngày thứ
4
(mg/L)
Hàm
lượng
sulfide
còn lại
(mg/L)
Hiệu
suất loại
bỏ
sulfide
(%)
0.2 0.08 0.00 100 0.2 0.15 0.08 58
0.5 0.42 0.00 100 0.5 0.25 0.23 55
1 1.42 0.00 100 1 0.76 0.50 50
SVN
C
KH

2 1.42 0.00 100 2 1.22 0.92 54
5 3.83 0.00 100 5 4.54 2.40 52

 Trong điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên và che tối vi khuẩn quang hợp tía
không lưu huỳnh chi Rhodobacter có khả năng khử sulfide gần như hoàn toàn sau 4 ngày
(chiếu sáng tự nhiên) và sau 7 ngày ( che tối) tại các hàm lượng S2-
0.2, 0.5, 1, 2, 5mg/L.
Việc loại bỏ S2-
đạt hiệu quả gần như tuyệt đối trong trường hợp sục khí của chủng vi
khuẩn này một phần (50%) là do H2S thoát vào môi trường do sự khuấy trộn.
SVN
C
KH

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Ø Chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter sinh trưởng
tốt trên môi trường SA ở nhiệt độ từ 28 – 300
C, dịch huyền phù có màu đỏ tía, phổ hấp
thụ dịch huyền phù tế bào cực đại của chủng tại 862nm đặc trưng cho bacteriochlorophyl
a, pH tối ưu ở khoảng trung tính 6.5-7.5, oxy hòa tan (DO) dao động từ 0-2mgO2/L đối
với môi trường kỵ khí và hiếu khí là 5-7mgO2/L.
Chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter sinh trưởng ở tất
cả các độ mặn 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35‰, trong đó ở các độ mặn 0, 5, 10, 15, 20‰
chủng sinh trưởng cao hơn các độ mặn còn lại, ở điều kiện không sục khí dưới ánh sáng
thì sinh trưởng tốt hơn ở điều kiện không sục khí che tối. Và ở điều kiện sục khí có ánh
sáng chủng cũng sinh trưởng tốt hơn ở điều kiện có sục khí che tối.
Ø Khả năng sinh trưởng và xử lý chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp tía không
lưu huỳnh chi Rhodobacter:
Chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter đều sinh trưởng
ở tất cả các hàm lượng cacbon 20, 50, 100, 300, 400mgC/L,sục khí dưới ánh sáng tự
nhiên ở hàm lượng 100, 300, 400mgC/L thì chủng sinh trưởng tốt nhất.
Ở điều kiện sục khí dưới ánh sáng thì chủng sinh trưởng tích lũy sinh khối cao hơn
trong điều kiện sục khí che tối.
Chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter này có hiệu suất
xử lý chất hữu cơ cao ở các hàm lượng hữu cơ 20, 50, 100, 300, 400mgC/L được khảo
sát, hàm lượng hữu cơ càng cao thì chủng càng sinh trưởng và có hiệu suất xử lý càng
cao.
Ø Khả năng sinh trưởng và khử sulfide của vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter:
Chủng vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter có khả năng sinh
trưởng tốt và hoạt tính khử sulfide cao.
Ở điều kiện sục khí (DO = 5-7mgO2/L) có oxy S2-
trong nước chuyển sang dạng
SO4
2-
không gây độc cho môi trường hay thủy sinh vật trong nước.
SVN
C
KH

Ở điều kiện sục khí dưới ánh sáng tự nhiên thì vi khuẩn quang hợp tía không lưu
huỳnh chi Rhodobacter sinh trưởng tốt hơn trong điều kiện sục khí che tối vì vậy chủng
này thuộc chủng sinh trưởng quang dị dưỡng.
Vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh chi Rhodobacter rất có tiềm năng trong
việc sử dụng chúng để xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ và ô nhiễm H2S đặc biệt là nước
thải nuôi trồng thủy sản vì chúng có thể chịu độ mặn cao và còn có thể làm thức ăn cho
thủy sản.
KIẾN NGHỊ
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
Nghiên cứu khả năng sử dụng tối ưu nguồn nitrogen và photpho trong nước thải
và tối ưu hóa môi trường nhân nuôi chủng vi khuẩn Rhodobacter
Nghiên cứu thu hồi sinh khối và sản xuất chế phẩm sinh học từ chủng VKQH tía
chi Rhodobacter.
Nhân nuôi đại trà và ứng dụng chủng VKQH tía chi Rhodobacter trong xử lý nước
thải thực tế.
SVN
C
KH

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếngViệt:
[1]. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến và Phạm Văn Tỵ (2005), Vi sinh vật học,
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[2]. Đinh Thị Thu Hằng, Đỗ Thị Tố Uyên, Văn Thị Như Ngọc và Trần Văn Nhị (
2003), Sinh trưởng của một số chủng vi khuẩn quang hợp tía phân lập tại Việt
Nam trong môi trường chứa benzoate và phenol. Báo cáo khoa học Hội nghị Toàn
quốc lần thứ 2, Nghiên cứu cơ bản trong sinh học, nông nghiệp và y học “ Những
vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống ”, Huế 25, 26/07/2003. Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, tr 90 – 93.
[3]. Đỗ Thị Liên, Đỗ Thị Tố Uyên và Trần Văn Nhị (2008), Một số đặc điểm sinh học
của chủng vi khuẩn quang hợp tía thuộc chi Rhodobacter có khả năng loại bỏ
sulfide phân lập từ vùng ven biển Quảng Ninh, Tạp chí Công nghệ sinh học, tập
6/số 4/2008, tr 497 – 504.
[4]. Lương Đức Phẩm (1998), Công nghệ vi sinh vật, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà
Nội, 358 tr.
[5]. Trần Linh Thước (2007), Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm
và mĩ phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 232 tr.
[6]. Phạm Văn Ty và Vũ Nguyên Thành (2007), Công nghệ Sinh Học, tập5, Công nghệ
vi sinh và môi trường, Nhà xuất bản giáo dục, tr 129 – 146.
[7]. Đỗ Thị Tố Uyên, Văn Thị Như Ngọc và Trần Văn Nhị (2003), Xử lý và tái sử dụng
nước thải chế biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp, Báo cáo hội nghị Công
nghệ sinh học Toàn quốc, Hà Nội 12/2003, tr 416 – 420.
SVN
C
KH

Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ

Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ

Similar to Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Vi khuẩn quang hợp Phototrophic Bacteria để xử lí chất hữu cơ