Nghiên cứu thu nhận chủng vi khuẩn có khả năng khử mùi hôi từ chất thải chăn nuôi trong điều kiện nước mặn

MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của dân số, nhu cầu về thực phẩm cũng tăng lên nhanh chóng, ngành chăn nuôi từ đó đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của người dân Việt Nam và toàn Thế giới. Vấn đề về an ninh lương thực đang ngày được người dân quan tâm, không những đáp ứng đủ mà còn phải sạch sẽ, đảm bảo chất lượng. Theo Bộ NN&PTNT, trong năm 2021, sản lượng sản phẩm chăn nuôi vẫn tăng mặc dù nước ta đang gồng mình đối mặt với đại dịch Covid 19. Theo Tổng cục Thống kê, tổng vật nuôi của cả nước tính đến thời điểm của cuối tháng 6/2021 đã tăng so với cùng thời điểm năm 2020: tổng số lợn tăng 11,6%, tổng số gia cầm tăng 5,4%, tổng số bò tăng 2,5%, tổng số trâu tăng 3,1% [1]. Các trang trại chăn nuôi được hình thành và phát triển mang lại điều kiện thuận lợi về năng suất, kinh tế, việc làm cho người dân. Tuy nhiên, vấn đề môi trường của các chuồng chăn nuôi cũng ảnh hưởng xấu đến cuộc sống người dân xung quanh bởi chất thải rắn, lỏng và đặc biệt là khí phát ra có mùi khó chịu. Các hợp chất gây mùi thường gây ra hậu quả khi tiếp xúc lâu dài và thường xuyên, đặc biệt đối với người làm chăn nuôi, đồng thời gây khó chịu khi hít thở bởi mùi hôi thối. Đặc trưng của nước thải chăn nuôi là có hàm lượng cao các chất hữu cơ và dinh dưỡng nên tạo ra khí thải có mùi. Các trang trại công nghiệp hóa nâng cao hiệu quả việc quản lý chuồng trại, tuy nhiên những vấn đề chẳng hạn như bệnh truyền nhiễm và xử lý chất thải chưa được hoàn thiện. Khí có mùi như amoniac (NH3) và hydro sunfua (H2S) là vấn đề nan giải ở các trang trại, đặc biệt là trang trại nhỏ lẻ, nó có thể tác động tiêu cực đối với người nông dân như rối loạn phổi mãn tính hoặc cấp tính, cũng như đối với động vật nuôi như lợn và gia cầm. Đã có rất nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước áp dụng vi sinh vật để xử lý mùi nước thải đặc biệt là chăn nuôi vì chi phí thấp, dễ sử dụng, nghiên cứu dễ dàng. Việc đưa vi sinh vào các chuồng trại chăn nuôi vừa làm giảm lượng khí NH3, H2S từ mùi chất thải, vừa làm tăng năng suất sinh trưởng, chất lượng vật nuôi. Hiện nay trên các đảo như Hoàng Sa, Trường Sa có các đơn vị bộ đội và nhiều dân sinh sống (số lượng dân trên đảo Trường Sa là 93 người và các nhân viên quân sự đồn trú chưa được thống kê) (Theo Tổng điều tra Dân số và Nhà ở năm 2019). Theo một nghiên cứu của tác giả Ngô Quang Vinh thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, số lượng vật nuôi phát triển mạnh trên đảo vượt kế hoạch gồm 155 con lợn giống, 40.150 con vịt giống [24]. Bên cạnh những thành công phát triển giống vật nuôi trên đảo cho người dân và quân đội thì chất thải vật nuôi tạo ra hàng ngày trong điều kiện môi trường nước mặn cũng rất được quan tâm do rất khó phân hủy gây ô nhiễm nước, mùi. Tính đến năm 2016, cả 13 địa phương thuộc ĐBSCL đều đã bị nhiễm mặn, trong đó đã có 11/13 tỉnh/thành công bố tình trạng thiên tai hạn hán, xâm nhập mặn là: Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, Cần Thơ, Hậu Giang, Ninh Thuận (Bộ Khoa học và Công nghệ, 2016). Vì vậy, nghiên cứu tạo ra chế phẩm sinh học trong môi trường điều kiện nước mặn là cấp thiết, ý nghĩa đối với hộ dân có chuồng trại nhỏ lẻ, quy mô hộ gia đình và cho các đơn vị bộ đội. Bài luận “ Nghiên cứu thu nhận chủng vi khuẩn có khả năng khử mùi hôi từ chất thải chăn nuôi trong điều kiện nước mặn” sẽ lựa chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng giảm mùi của chuồng trại chăn nuôi tạo chế phẩm, , nâng cao hiệu quả kinh tế, cải thiện cuộc sống cho người dân đặc biệt trong điều kiện nước mặn. * Mục tiêu nghiên cứu Phân lập được chủng VSV có khả năng khử mùi hôi (khử mùi H2S, NH3) Nghiên cứu điều kiện lên men thu nhận sinh khối vi sinh vật để sản xuất chế phẩm vi sinh khử mùi. * Nội dung nghiên cứu Phân lập chủng vi khuẩn từ các mẫu thuộc quần đảo Trường Sa có hoạt tính khử mùi H2S, NH3 trong chất thải chăn nuôi. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến sinh trưởng của VSV Nghiên cứu điều kiện lên men thu nhận sinh khối vi sinh vật để sản xuất chế phẩm vi sinh khử mùi.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỖ HUYỀN TRANG NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG KHỬ MÙI HÔI TỪ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TRONG ĐIỀU KIỆN NƯỚC MẶN Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Khoa học Mơi trường (Chương trình đào tạo chuẩn) Hà Nội - 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỖ HUYỀN TRANG NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHỦNG VI SINH VẬT CĨ KHẢ NĂNG KHỬ MÙI HƠI TỪ CHẤT THẢI CHĂN NI TRONG ĐIỀU KIỆN NƯỚC MẶN Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Khoa học Mơi trường (Chương trình đào tạo chuẩn) Cán hướng dẫn: TS Trần Thị Huyền Nga TS Phạm Kiên Cường Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin cảm ơn giúp đỡ ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, thầy giáo, cô giáo, anh chị bạn sinh viên giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp sau thời gian học tập, nghiên cứu trường Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến cô giáo TS Trần Thị Huyền Nga, thầy TS Phạm Kiên Cường cô Th.S Bùi Thị Thu Hà công tác Viện Công nghệ – Viện Khoa học Công nghệ Quân sự, tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình nghiên cứu thực nghiệm Em chân thành cảm ơn anh chị cán phịng Cơng nghệ Hóa sinh, Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học Công nghệ Quân tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè bên cạnh động viên em suốt trình thực nghiệm, nghiên cứu Mặc dù cố gắng để hoàn thành báo cáo, nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận góp ý q thầy bạn Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2022 Sinh viên Đỗ Huyền Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Ơ nhiễm chất thải chăn ni Hiện trạng chăn nuôi Tại Việt Nam Trên Thế giới 1.2 Thành phần chất thải chăn nuôi 1.2.1 Thành phần 1.2.2 Đặc điểm 6 1.3 Mùi chất thải chăn nuôi môi trường biện pháp xử lý 1.3.1 Thành phần mùi chất thải 1.3.2 Biện pháp quản lý chất thải chăn nuôi 1.3.3 Sự khác xử lý chất thải chăn nuôi nước nước mặn 11 1.4 Các nghiên cứu vi sinh vật có khả xử lý mùi chất thải chăn ni 12 1.4.1 Vi sinh vật phân hủy chất thải hữu 12 1.4.2 Một số chủng vi sinh vật có khả xử lý mùi 13 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 15 2.1 Nguyên liệu, hóa chất 15 2.1.1 Nguyên liệu 15 2.1.2 Hóa chất, thiết bị 15 2.1.3 Các mơi trường phân lập, ni cấy, xác định hoạt tính vi sinh vật 16 2.2 Phương pháp nghiên cứu 18 2.2.1 Tuyển chọn vi sinh vật 18 2.2.2 Nhuộm Gram theo phương pháp Hans Christian Gram 18 2.2.3 Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng chủng vi sinh vật 18 2.2.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 18 2.2.3.2 Ảnh hưởng nồng độ NaCl 2.2.3.3 Ảnh hưởng pH 19 19 2.2.3.4 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy 19 2.2.3.5 Ảnh hưởng nồng độ chất 19 2.2.4 Nghiên cứu hoạt tính chủng vi sinh vật 2.2.5 Nuôi cấy thu nhận sinh khối 19 20 2.2.6 Phương pháp xác định mật độ vi sinh vật 20 2.2.7 Phương pháp pha loãng đếm số lượng khuẩn lạc(cfu/ml) 20 2.2.8 Phương pháp xác định vịng hoạt tính phân giải chất 20 2.2.9 Phương pháp xác định pH 21 2.2.10 Phương pháp định lượng NH4+ 21 2.2.11 Phương pháp định lượng Sulfat 23 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .25 3.1 Tuyển chọn phân lập chủng VSV 25 3.1.1 Tuyển chọn 25 3.1.2 Phân lập 25 3.1.3 Sàng lọc 26 3.2 Nhuộm Gram 27 3.3 Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng chủng vi sinh vật 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 27 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ NaCl 29 3.3.3 Ảnh hưởng pH 30 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy 31 27 3.3.5 Ảnh hưởng nồng độ chất 32 3.4 Nghiên cứu hoạt tính chủng vi sinh vật 33 3.5 Lên men thu nhận sinh khối 35 IV KẾT LUẬN .37 V KIẾN NGHỊ 37 PHỤ LỤC 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí tự Tiếng Anh BOD BTN&MT Tiếng Việt Nhu cầu oxy sinh hóa Ministry of Natural Resources & Environment Bộ Tài ngun Mơi trường COD Nhu cầu oxy hóa học ĐC Đối chứng JICA The Japan International Cooperation Agency MT NN&PTNT Môi trường Ministry of Agriculture & Rural Development OXH QCVN Nông Nghiệp Phát triển nông thôn Oxy hóa Vietnamese standard TCVN VSV Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản Quy chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn Việt Nam Microorganism Vi sinh vật PTN Phịng thí nghiệm TCTK Tổng Cục thống kê UBND Ủy ban nhân dân DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tỉ lệ chăn ni tính đến tháng 6/2021 so với tháng 6/2020 Hình 1.2 Diễn biến sản lượng thịt heo từ năm 2000 – 2017 Hình 3.1 Nhuộm Gram 26 Hình 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng chủng N1 .27 Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng chủng S3 .27 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng chủng N1 .28 Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng chủng S3 .28 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng N1 .30 Hình 3.7 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng S3 30 Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ amoni đến sinh trưởng chủng N1 32 Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ Na2S2O3 đến sinh trưởng chủng S3 32 Hình 3.10 Đường chuẩn nồng độ NH4+ 33 Hình 3.11 Hoạt tính xử lý amoni chủng N1 33 Hình 3.12 Đường chuẩn nồng độ ion SO42- 34 Hình 3.13 Hoạt tính sinh ion SO42- chủng S3 34 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Ước tính chất thải rắn chăn ni năm 2009 Bảng 3.1 Môi trường sinh trưởng chủng VSV .25 Bảng 3.2 Đặc điểm khuẩn lạc chủng VSV .25 Bảng 3.3 Sự thay đổi pH dịch nuôi cấy VSV 26 Bảng 3.4 Sự thay đổi nồng độ NH4+ sau nuôi cấy 26 Bảng 3.5 Hoạt tính phân giải chủng VSV .26 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đến sinh trưởng VSV 28 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng VSV .29 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng VSV 30 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến sinh trưởng VSV 31 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ chất đến sinh trưởng VSV 32 Bảng 3.11 Đặc điểm sinh trưởng chủng VSV 33 Bảng 3.12 Khả phân hủy sinh học chủng VSV 35 Bảng 3.13 Mật độ VSV dịch lên men 35 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển dân số, nhu cầu thực phẩm tăng lên nhanh chóng, ngành chăn ni từ đóng vai trị quan trọng đời sống người dân Việt Nam toàn Thế giới Vấn đề an ninh lương thực ngày người dân quan tâm, khơng đáp ứng đủ mà cịn phải sẽ, đảm bảo chất lượng Theo Bộ NN&PTNT, năm 2021, sản lượng sản phẩm chăn nuôi tăng nước ta gồng đối mặt với đại dịch Covid 19 Theo Tổng cục Thống kê, tổng vật ni nước tính đến thời điểm cuối tháng 6/2021 tăng so với thời điểm năm 2020: tổng số lợn tăng 11,6%, tổng số gia cầm tăng 5,4%, tổng số bò tăng 2,5%, tổng số trâu tăng 3,1% [1] Các trang trại chăn nuôi hình thành phát triển mang lại điều kiện thuận lợi suất, kinh tế, việc làm cho người dân Tuy nhiên, vấn đề môi trường chuồng chăn nuôi ảnh hưởng xấu đến sống người dân xung quanh chất thải rắn, lỏng đặc biệt khí phát có mùi khó chịu Các hợp chất gây mùi thường gây hậu tiếp xúc lâu dài thường xuyên, đặc biệt người làm chăn ni, đồng thời gây khó chịu hít thở mùi thối Đặc trưng nước thải chăn ni có hàm lượng cao chất hữu dinh dưỡng nên tạo khí thải có mùi Các trang trại cơng nghiệp hóa nâng cao hiệu việc quản lý chuồng trại, nhiên vấn đề chẳng hạn bệnh truyền nhiễm xử lý chất thải chưa hồn thiện Khí có mùi amoniac (NH3) hydro sunfua (H2S) vấn đề nan giải trang trại, đặc biệt trang trại nhỏ lẻ, tác động tiêu cực người nông dân rối loạn phổi mãn tính cấp tính, động vật ni lợn gia cầm Đã có nhiều nghiên cứu nước áp dụng vi sinh vật để xử lý mùi nước thải đặc biệt chăn ni chi phí thấp, dễ sử dụng, nghiên cứu dễ dàng Việc đưa vi sinh vào chuồng trại chăn ni vừa làm giảm lượng khí NH3, H2S từ mùi chất thải, vừa làm tăng suất sinh trưởng, chất lượng vật nuôi Hiện đảo Hồng Sa, Trường Sa có đơn vị đội nhiều dân sinh sống (số lượng dân đảo Trường Sa 93 người nhân viên quân đồn trú chưa thống kê) (Theo Tổng điều tra Trên hình 3.1 3.2 cho thấy chủng N1, S3 sinh trưởng tốt dải nhiệt độ 30 C - 40oC Mật độ tế bào chủng N1 OD600nm đạt max 1,731; 1,662 1,368 tương ứng điều kiện nhiệt độ 40 oC, 35oC 30oC vào ngày thứ Qua đó, ta thấy chủng N1 vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp chúng vào khoảng trung bình 35 – 40 0C So sánh với chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa oxi hóa amoni Nguyễn Hữu Đồng cộng nghiên cứu chủng vi khuẩn ưa ấm có khoảng nhiệt độ từ 30 – 37 0C [25] Mật độ tế bào chủng S3 đạt OD 600nm max 0,672; 0,53 0,477 sau thời gian nuôi cấy ngày điều kiện nhiệt độ 30 oC, 35oC 40oC Trong nghiên cứu [17] tác giả ni cấy vi khuẩn lưu huỳnh màu tía vi khuẩn lưu huỳnh không màu đặt vào tủ ấm có nhiệt độ 25 – 300C Điều cho thấy, vi khuẩn oxi hóa sulfide vi khuẩn ưa ấm Như nhiệt độ sinh trưởng tối ưu cho chủng N1 40oC, chủng S3 30oC, chủng vi khuẩn oxi hóa sunfide thích hợp với điều kiện 300C, thích hợp mơi trường điều kiện thường phát triển chậm nhiệt độ tăng cao o 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ NaCl Chủng N1 nuôi môi trường MT2 chủng S3 nuôi môi trường MT4 với nồng độ NaCl lần lượt: 10, 20, 30 g/L lắc 150 vòng/ phút thời gian ngày Sau thời gian nuôi cấy đo mật độ tế bào (OD600nm) xác định khả sinh trưởng chủng vi sinh vật, kết trình bày bảng 3.7 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng VSV Chủng N1 0h 10 g/l 20 g/l 30 g/l Chủng S3 0,191 0,161 0,153 10 g/l 20 g/l 30 g/l 0,084 0,112 0,065 0h OD600nm 1ngà 2ngà y y 1,715 1,932 1,437 1,879 1,136 1,536 1ngà 2ngà y y 0,256 0,483 0,422 0,787 0,346 0,647 30 3ngà y 1,886 1,802 1,561 3ngà y 0,451 0,769 0,634 4ngà y 1,829 1,742 1,502 4ngà y 0,447 0,736 0,572 7ngà y 1,454 1,408 1,195 7ngà y 0,367 0,608 0,478 2.5 0.8 10 g/l 20 g/l 1.5 O D 0 nm O D 0 nm 0.5 0 T hời gian (ngày) 10 g/l 20 g/l 30 g/l 0.6 0.4 0.2 0 T hời gian (ngày) Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng chủng N1 Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ NaCl đến sinh trưởng chủng S3 Trên hình 3.4 3.5 cho thấy chủng N1 sinh trưởng tốt nồng độ muối NaCl 10 – 30 g/l, chủng S3 sinh trưởng tốt nồng độ muối NaCl 20 – 30 g/l Mật độ tế bào OD600nm chủng N1 đạt > 1,8 sau ngày nuôi cấy nồng độ 20g/l 30 g/l Cũng vậy, chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa q trình chuyển hóa amoni diễn MT có bổ sung nồng độ muối đến 3% không phát triển nồng độ 5% [25] Mật độ tế bào OD600nm chủng S3 đạt > 0,6 sau ngày nuôi cấy tương ứng điều kiện nồng độ muối NaCl 10, 20 g/l Trong nghiên cứu [17], để phân lập vi khuẩn lưu huỳnh có vùng nước mặn, tác giả bổ sung thêm 3% NaCl vào mơi tường, cho thấy vi khuẩn có khả chịu mặn cao, sinh trưởng có hoạt tính vùng nước mặn Như nồng độ muối NaCl tối ưu cho chủng N1 chủng S3 20 g/l 3.3.3 Ảnh hưởng pH Chủng N1 nuôi môi trường MT2 chủng S3 nuôi môi trường MT4 với pH 6, 7, 8, lắc 150 vòng/ phút thời gian ngày Khả sinh trưởng chủng vi sinh vật trình bày bảng 3.8 Bảng 3.9 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng VSV Chủng N1 pH pH pH OD600nm 1ngà 2ngà 3ngà 4ngà 7ngà 0h y y y y y 0,14 1,174 1,641 1,769 1,741 1,532 0,141 1,467 1,901 1,943 1,846 1,564 0,156 1,164 1,487 1,646 1,612 1,432 31 pH Chủng S3 pH pH pH pH 0,178 1,033 1ngà 0h y 0,07 0,266 0,082 0,294 0,103 0,22 0,128 0,263 O D 0 nm 0.5 0 1,649 3ngà y 0,387 0,398 0,280 0,300 1,621 4ngà y 0,381 0,371 0,269 0,278 1,399 7ngà y 0,312 0,318 0,183 0,195 0.45 pH pH pH 1.5 O D 0 nm 1,423 2ngà y 0,396 0,41 0,289 0,321 T hời gian (ngày) pH pH pH 0.3 0.15 0 T hời gian (ngày) Hình 3.8 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng N1 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng chủng S3 Trên hình 3.6 3.7 cho thấy chủng N1, S3 sinh trưởng tốt pH - 9, mật độ tế bào đạt max 1,943 0,41 sau thời gian nuôi cấy - ngày tương ứng điều kiện pH 6, 7, 8, Như pH tối ưu cho chủng N1 S3 So sánh với chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa oxi hóa amoni Nguyễn Hữu Đồng cộng nghiên cứu phát triển tốt MT có pH – [25] Bên cạnh đó, vi khuẩn lưu huỳnh màu lục người ta thường nuôi cấy điều kiện pH – 7,3 [17] Hai chủng vi khuẩn oxi hóa amoni oxi hóa sulfide sinh trưởng tốt điều kiện pH 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy Chủng N1 nuôi môi trường MT2 chủng S3 nuôi môi trường MT4 thời gian ngày Sau khoảng thời gian 24 đo mật độ tế bào (OD 600nm) xác định khả sinh trưởng chủng vi sinh vật, kết trình bày bảng 3.9 32 Bảng 3.10 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến sinh trưởng VSV OD600nm Chủng VSV 0h ngày N1 0,405 1,030 2,161 2,052 1,991 1,967 S3 0,073 0,146 0,410 0,408 0,372 0,302 Chủng N1 S3 phát triển tốt thời gian ngày nuôi cấy, OD 600nm tối đa chủng N1 2,161 chủng S3 0,410 ngày thứ 2, sau ổn định khoảng ngày thứ – giảm nhẹ ngày - Như vậy, mật độ vi khuẩn đạt tối đa ngày thứ sau nuôi cấy 3.3.5 Ảnh hưởng nồng độ chất Chủng N1 ni mơi trường MT2 có nồng độ (NH 4)2SO4 0,5; 1; 2; 5; 10 g/L chủng S3 nuôi môi trường MT4 nồng độ Na2S2O3 3; 5; 7; 10; 15 g/L lắc 150 vòng/ phút thời gian ngày Mật độ tế bào (OD600nm) xác định khả sinh trưởng chủng vi sinh vật, kết trình bày bảng 3.10 Bảng 3.11 Ảnh hưởng nồng độ chất đến sinh trưởng VSV Chủng N1 0h 0,5 g/l g/l g/l g/l 10 g/l Chủng S3 0,261 0,264 0,184 0,276 0,299 g/l g/l g/l 10 g/l 0,088 0,076 0,071 0,073 0h OD600nm 1ngà 2ngà y y 1,163 1,914 1,484 2,086 1,456 1,830 1,559 1,986 1,699 2,768 1ngà 2ngà y y 0,485 0,554 0,31 0,488 0,258 0,468 0,246 0,375 33 3ngà y 2,149 2,003 1,798 2,000 1,697 3ngà y 0,547 0,482 0,460 0,372 4ngà y 2,102 1,879 1,764 1,897 1,624 4ngà y 0,534 0,471 0,451 0,351 7ngà y 2,086 1,512 1,552 1,354 1,106 7ngà y 0,434 0,362 0,354 0,283 15 g/l 0,062 0,208 0,361 0,358 0,332 0,254 2.5 0.6 1.5 0.5 0 0,5 g/l g/l g/l g/l 10 g/l O D 0 nm O D 0 nm 0.4 0.2 T hời gian (ngày) g/l g/l g/l 10 g/l8 T hời gian (ngày) Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ amoni đến sinh trưởng chủng N1 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ Na2S2O3 đến sinh trưởng chủng S3 Trên hình 3.8 3.9 cho thấy chủng N1 sinh trưởng tốt nồng độ muối NH4+ 0,5; 1; 2; 5; 10 g/L, chủng S3 sinh trưởng tốt nồng độ muối Na 2S2O3 3; 5; 7; 10; 15 g/l, mật độ tế bào đạt max 2,149 0,554 sau thời gian nuôi cấy ngày tương ứng điều kiện nồng độ muối NH 4+ 0,5; 1; 2; 5; 10 g/L chủng N1 nồng độ muối Na 2S2O3 3; 5; 7; 10; 15 g/l chủng S3 Như nồng độ muối tối ưu NH 4+ 0,5 g/l chủng N1 nồng độ muối Na2S2O3 g/l chủng S3 Chủng vi khuẩn N1 sinh trưởng tối ưu MT2 có nồng độ muối NH4+ 0,5 g/l, khoảng nồng độ muối chủng N1 sinh trưởng tốt đặc biệt có pha cân kéo dài, trì lâu so với nồng độ lại Chủng S3 sinh trưởng tốt MT4 có nồng độ muối Na 2S2O3 g/l phát triển chậm dần gia tăng nồng độ Na2S2O3 Tóm lại, đặc điểm chủng N1 S3 kết trình bày Bảng 3.11 Bảng 3.12 Đặc điểm chủng N1 S3 Đặc điểm Nhiệt độ sinh trưởng NaCl pH Thời gian sinh trưởng Nhuộm Gram Chủng N1 40 oC 10 g/l ngày Gram dương 34 Chủng S3 30 oC 20 g/l ngày Gram dương Amylaza Xenllulaza Proteaza Hình thái khuẩn lạc Hơ hấp hiếu khí mm 14 mm 19 mm Trịn, bóng, kem + mm mm Tròn, nhỏ, + 3.4 Nghiên cứu hoạt tính chủng vi sinh vật Chủng N1 nuôi môi trường MT2 chủng S3 nuôi môi trường MT4 với điều kiện tối ưu nghiên cứu theo mục 2.2.3 Hoạt tính phân hủy sinh học chủng đánh giá dựa giảm hàm lượng amoni dịch nuôi, lượng sulfat sinh dịch nuôi cấy Kết trình bày Bảng 3.12 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 f(x) = 0.05x + R² = 10 12 NH4+ Nồng độ NH4+ (mg/ml) Hình 3.12 Đường chuẩn nồng độ NH4+ 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 T hời gian (ngày) Hình 3.13 Hoạt tính xử lý amoni chủng N1 Kết cho thấy hiệu suất mà chủng N1 chuyển hóa amoni diễn mơi trường có pH đạt 87% Hiệu suất xử lý tăng dần 77% ngày đầu đạt 87% ngày thứ Kết giống với nghiên cứu [25], chủng Pseudomonas aeruginosa có hiệu suất chuyển hóa amoni đạt 50% 48 đầu 35 0.5 0.4 f(x) = 0.17x + 0.02 R² = 0.99 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1.5 2.5 SO42Hình 3.14 Đường chuẩn nồng độ ion SO42- Nồng độ ion SO42- 16.00 12.00 8.00 4.00 0.00 0h ngày 5ngày 7ngày T hời gian Hình 3.15 Hoạt tính sinh ion SO42- chủng S3 Qua hình 3.12, chủng S3 tối ưu chuyển hóa S 2- thành SO42- , nồng độ SO42- dịch nuôi cấy sau 4, ngày tương ứng 13,5; 14,66 16,1mg/ml Nồng độ SO42- chủng S3 tương đương với chủng SOB15, SOB26 SOB31 tác giả Ardiansyah 2020 [34] Bảng 3.13 Khả phân hủy sinh học chủng VSV Chủng N1 Chủng S3 NH4+ ban đầu (mg/ml) NH4+ lại (mg/ml) Giảm (%) 0,078 0,010 87% SO42- ban đầu (mg/ml) SO42- tạo sau ngày (mg/ml) pH 1,43 16,1 5,72 3.5 Lên men thu nhận sinh khối Chủng N1 nuôi môi trường MT2 với điều kiện tối ưu nghiên cứu theo mục 2.2.3 (nhiệt độ 400C, nồng độ NaCl 10g/l, pH 7) Chủng S3 nuôi môi trường MT4 với điều kiện tối ưu nghiên cứu 36 theo mục 2.2.3 (nhiệt độ 300C, nồng độ NaCl 20g/l, pH 7) Mật độ VSV chế phẩm đánh giá theo phương pháp pha loãng đếm khuẩn lạc (cfu/ml) Kết trình bày bảng 3.13 Bảng 3.14 Mật độ VSV dịch lên men Chủng VSV Chủng N1 Chủng S3 Mật độ VSV (cfu/ml) 3,8 x 107 1,2 x 107 Mật độ tế bào chủng N1 S3 sau trình lên men đạt > 10 cfu/ml đáp ứng yêu cầu cho chế phẩm sinh học So sánh với số lượng VSV chế phẩm E.M Viện Thú y Quốc gia phân tích > 1x10 CFU (Trần Thành Long, 2010) Chế phẩm Balasa N01 có mật độ Bacillus subtilis 5,8x106 CFU, Thiobacillus spp 1,6x106 CFU 37 IV KẾT LUẬN Đã phân lập chủng N1 S3 có khả khử mùi khí NH 3và H2S từ mẫu đất, nước chất thải từ Trường Sa Chủng N1 Gram dương, có hoạt tính khử amoni với hiệu suất đạt 87%, hoạt tính phân hủy chất hữu tinh bột, xenlulo, protein Điều kiện sinh trưởng tối ưu nhiệt độ 400C, nồng độ NaCl 10 g/l pH Chủng S3 Gram dương, có đặc điểm khử S2- sinh SO42- có nồng độ 16,1 mg/ml, có hoạt tính phân giải chất tinh bột, protein Điều kiện sinh trưởng tối ưu nhiệt độ 300C, nồng độ NaCl 20 g/l điều kiện pH Đã lên men dịch thể chủng N1 S3 để sản xuất chế phẩm khử mùi, nồng độ VSV đạt 107 cfu/ml V KIẾN NGHỊ Nghiên cứu hướng đến cơng tác kiểm sốt vấn đề nhiễm khơng khí mùi hoạt động chăn nuôi, ngành coi mạnh phát triển kinh tế Việt Nam Đề nghị ứng dụng trang trại chăn nuôi nhằm bảo vệ sức khỏe người dân bảo vệ mơi trường 37 PHỤ LỤC Hình 1: Vịng phân giải tinh bột chủng VSV Hình 2: Vịng phân giải gelatin chủng VSV 38 Hình 3: Vòng phân giải CMC chủng VSV Chủng N1 Chủng S3 Hình 4: Hình thái khuẩn lạc chủng N1 S3 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Tổng cục thống kê, Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội quý II tháng đầu năm 2021 [2] Nhóm Ngân hàng Thế giới (2017), Tổng quan Ơ nhiễm Nơng nghiệp Việt Nam: Ngành Chăn ni, Nghiên cứu Ơ nhiễm Nơng Nghiệp Khu Vực Ngân hàng Thế Giới [3] Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM (2016), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý nước thải nhiễm mặn, Báo cáo phân tích xu hướng cơng nghệ, TP HCM [4] Vũ Thoại Mỹ, Nguyễn Minh Kỳ Bùi Trâm Anh (2017), Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý chất hữu nước thải chăn ni cơng nghệ sinh học lọc ngược dịng, Tạp chí Khoa học Đại học Đà Lạt Tập 7, Số 3, 2017 287-297, TP HCM [5] Cao Trường Sơn (2012), Đánh giá tình hình xử lý chất thải trang trại lợn địa bàn huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên, Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Khoa học môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN [6] Nguyễn Sáng (2016), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi phương pháp sinh học kết hợp lọc màng, Luận văn Tiến sĩ ngành Khoa học Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN [7] Nguyễn Trường Qn (2021), Nghiên cứu áp dụng mơ hình hóa cơng nghệ UASB cải tiến xử lý nước thải chăn nuôi lợn, Luận án Tiến sĩ ngành Khoa học Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN [8] Đỗ Văn Mạnh, Tăng Thị Chính (2018), Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật chịu mặn dạng viên chế phẩm vi sinh vật chịu mặn dạng viên thu từ quy trình này, Viện Cơng nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam [9] Vũ Thị Minh Đức (2001), Thực tập vi sinh vật học, Nhà xuất ĐHQGHN 40 [10] Nguyễn Lân Dũng (2014), Giáo trình vi sinh vật học, Nhà xuất Hà Nội [11] Bùi Huy Hiền (2010), Nghiên cứu chế phẩm vi sinh vật xử lý nhanh phế thải chăn ni, Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Bộ NN&PTNT [12] Lâm Phạm Thanh Hiền (2019), Nghiên cứu xử lý khí thải gây mùi hôi phương pháp sinh học, Luận văn Thạc sĩ ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, Trường ĐH Bách Khoa, ĐHQGTPHCM [13] Đào Thị Hồng Vân (2012), Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật địa nhằm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị Hà Nội, Luận án Tiến sĩ ngành Công nghệ sinh học thực phẩm, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội [14] Phùng Chí Sĩ (2015), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Ozon xử lý mùi hôi phát sinh từ hoạt động chăn nuôi heo Bình Dương, Trung tâm Cơng nghệ Mơi trường (ENTEC), Tạp chí Khoa học ứng dụng số 21-2015 [15] Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu, Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas quy mơ hộ giá đình Thừa Thiên Huế, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012 [16] Nguyễn Quang Tuyên cộng sự, Nghiên cứu sử dụng chế phẩm EM (Effective microorganisms) chăn nuôi lợn giảm thiểu ô nhiễm môi trường, Viện Khoa học Sự sống, Đại học Thái Nguyên, Việt Nam [17] Nguyễn Khánh Hoàng(2012), Nghiên cứu chế tạo thiết bị xử lý H2S khí thải có sử dụng vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh, Đề án phát triển ngành Công nghiệp Môi trường Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025, Viện Khoa học cơng nghệ Quản lý môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh [18] Hồng Phương Hà, Đỗ Thị Liên, Cung Thị Ngọc Mai, Lê Thị Nhi Công (2020), Một số tính chất sinh học vi khuẩn khử nitrate hiếu khí phân lập vùng ni tơm thương phẩm Việt Nam, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam [19] TCVN 6179 - 1:1996 (ISO 7150-1: 1984 (E)): Chất lượng nước xác định Amoni 41 [20] TCVN 6492:2011(ISO 10523 : 2008) Chất lượng nước – Xác định pH [21] 9038 Method: Sulfate (turnbidimetric) [22] Nhóm Ngân hàng Thế giới (2016), Chuyển đổi Nông nghiệp Việt Nam: Tăng giá trị, giảm đầu vào, Báo cáo Phát triển Việt Nam 2016, Nhà Xuất Hồng Đức [23] Tầm quan trọng đảo quần đảo Việt Nam, Tạp chí Quốc phịng tồn dân (2022) [24] Ngơ Quang Vinh, Sản xuất phát triển số giống trồng vật nuôi quần đảo Trường Sa (2017), Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam [25] Nguyễn Hữu Đồng, Nguyễn Thị Việt, Đinh Thị Thu Hằng cộng (2019), Khả nitrit hóa amoni chủng vi khuẩn Pseudomoonas aeruginosa HT1 phân lập từ nước thải sau biogas trang trại chăn ni lợn Hà Tĩnh, Tạp chí Khoa học Đại học Huế, Tập 128, Số 3C, 2019, Tr119 - 132 [26] Viện Công nghệ Môi trường Dự án WEP-JICA Nhật Bản (2009), Sổ tay công nghệ xử lý nước thải công nghiệp Tiếng Anh [27] Kawin Rujisangvittaya, Sivawan Phoolphundh (2015), Sulfur Oxidizing Bacterial Biofilter for Removal of Hydrogen Sulfide (H2S) from Biogas, Journal of Sustainable Energy & Environment (2015) 71-74 [28] Mayer, J., Scheid, S., Widmer, F., Fließbach, A., & Oberholzer, H.R (2010) How effective are “Effective microorganisms® (EM), Results from a field study in temperate climate, Applied Soil Ecology, 46(2), 230–239 [29] McGinn, Sean M (2001): Odours from Intensive Livestock Operations, Advances in Dairy Technology, Volume 13, pp 417 – 430, Agriculture and Agri-Food Canada, Lethbridge, AB T1J4B1 [30] Rana, K., Rana, N., & Singh, B (2020), Applications of sulfur oxidizing bacteria, Physiological and Biotechnological Aspects of Extremophiles, 131–136 42 [31] Ying-Chien Chung, Yu-Yen Lin & Ching-Ping Tseng (2004), Operational Characteristics of Effective Removal of H2S and NH3 Waste Gases by Activated Carbon Biofilter, Journal of the Air & Waste Management Association, 54:4, 450-458, DOI: 10.1080/10473289.2004.10470915 [32] Young Mu Choi and Yun Jaie Choi (2019), Regulation of odor gas emission and performance by probiotic Bacillus in livestock industry, Archives of Animal and Poultry Sciences 1(2): AAPS.MS.ID.555559 (2019) [33] Yutaka Nakai (2001), Animal Waste Management and Microorganism, Graduate School of Agricultural Science, Tohoku University, Aoba-ku, Sendai-shi 981-8555, Japan [34] Ardiansyah (2020), The selected facultative mixotrophic sulphur oxidizing bacteria from intensive shrimp ponds, AACL Bioflux, Vol 13(5) 43 ... tâm chuyên sâu theo hướng xử lý mùi điều kiện nước mặn Chính vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu thu nhận chủng vi khuẩn có khả khử mùi từ chất thải chăn ni điều kiện nước mặn? ?? có ý nghĩa thực tiễn cao lựa... Thành phần mùi chất thải 1.3.2 Biện pháp quản lý chất thải chăn nuôi 1.3.3 Sự khác xử lý chất thải chăn nuôi nước nước mặn 11 1.4 Các nghiên cứu vi sinh vật có khả xử lý mùi chất thải chăn nuôi 12... biệt điều kiện nước mặn * Mục tiêu nghiên cứu Phân lập chủng VSV có khả khử mùi hôi (khử mùi H 2S, NH3) Nghiên cứu điều kiện lên men thu nhận sinh khối vi sinh vật để sản xuất chế phẩm vi sinh khử