Phân lập tuyển chọn và nghiên cứu, khả năng phân hủy sinh học hydrocacbon thơm của một vài chủng vi khuẩn được phân lập từ nước ô nhiễm dầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - LÊ TIẾN MẠNH PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC HYDROCACBON THƠM CỦA MỘT VÀI CHỦNG VI KHUẨN ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ NƯỚC Ô NHIỄM DẦU TẠI QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thái nguyên - 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - LÊ TIẾN MẠNH PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC HYDROCACBON THƠM CỦA MỘT VÀI CHỦNG VI KHUẨN ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ NƯỚC Ô NHIỄM DẦU TẠI QUẢNG NINH Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS NGHIÊM NGỌC MINH Thái nguyên - 2008 Lêi c¶m ¬n! Trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới TS Nghiêm Ngọc Minh tận tình hướng dẫn dìu dắt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Trong trình nghiên cứu vừa qua, nhận giúp đỡ bảo tận tình PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà anh chị Phòng Công nghệ Sinh học Môi trường, đặc biệt KS Đàm Thúy Hằng, Thạc Sỹ Nguyễn Bá Hữu người giúp đỡ trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban chủ nhiệm khoa, thầy cô bạn đồng nghiệp Khoa Sinh – KTNN tạo điều kiện, giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Sư Phạm - Đại Học Thái Nguyên Bên cạnh đó, xin cảm ơn người thân gia đình bạn bè tạo điều kiện động viên giúp đỡ vật chất tinh thần để hoàn thành luận văn Với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn tất giúp đỡ quý báu đó! Hà nội, tháng năm 2008 Học viên Lê Tiến Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa có công bố công trình khác Tác giả Lê Tiến Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC BẢNG CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG .2 DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .8 1.1 Đặc điểm hợp chất hydrocarbon thơm đa nhân .8 1.1.1 Tính chất hóa lý 1.1.2 Tính độc PAH ảnh hƣởng tới môi trƣờng sống .10 1.2 Nguồn gốc phát sinh PAH 13 1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm PAH giới Việt Nam 13 1.2.2 Nguồn gốc phát sinh 14 1.3 Các biện pháp xử lý tẩy độc PAH 15 1.3.1 Phƣơng pháp hóa lý 16 1.3.2 Phƣơng pháp phân hủy sinh học 16 1.4 Phân hủy sinh học PAH vi sinh vật 19 1.4.1 Vi sinh vật phân hủy PAH 19 1.4.2 Cơ chế phân hủy PAH VSV 21 1.5 Các yếu tố ảnh hƣởng tới trình phân hủy hợp chất hydrocarbon thơm đa nhân 25 1.6 Các phƣơng pháp phân loại vi sinh vật 29 1.6.1 Phƣơng pháp phân loại truyền thống 29 1.6.2 Phƣơng pháp phân loại sinh học phân tử .30 CHƢƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nguyên liệu hóa chất 33 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1.1 Nguyên liệu .33 2.1.2 Hóa chất .33 2.2 Môi trƣờng nuôi cấy 33 2.3 Máy móc thiết bị nghiên cứu 34 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu .34 2.4.1 Phân lập vi sinh vật mẫu nƣớc nhiễm dầu 34 2.4.2 Nghiên cứu số đặc điểm sinh học số chủng vi khuẩn .35 2.4.3 Đánh giá khả sử dụng PAH vi khuẩn 36 2.4.4 Xác định trình tự gen mã hóa 16S rRNA catechol 2,3-dioxygenase 36 2.4.4.1 Tách chiết DNA tổng số vi khuẩn theo phƣơng pháp Sambrook, Russell 36 2.4.4.2 Nhân đoạn gen phƣơng pháp PCR 37 2.4.4.3 Quy trình biến nạp chọn dòng 38 2.4.4.4 Phƣơng pháp xác định trình tự gen máy tự động 40 2.4.4.5 Phƣơng pháp xây dựng phát sinh chủng loại 41 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Phân lập tuyển chọn vi khuẩn có khả phát triển môi trƣờng chứa PAH 42 3.2 Đặc điểm hình thái tế bào chủng vi khuẩn BQN31 .44 3.3 Khả sử dụng loại PAH chủng vi khuẩn BQN31 .45 3.4 Xác định trình tự đoạn gen mã hóa 16S rRNA chủng BQN31 .49 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4.1 Tách chiết DNA tổng số nhân đoạn gen mã hóa 16S rRNA kỹ thuật PCR .49 3.4.2 Tách dòng gen mã hóa 16S rRNA từ chủng BQN31 50 3.4.3 Tách DNA plasmid kiểm tra dòng khuẩn lạc thích hợp 52 3.4.4 Trình tự gen 16S rRNA chủng vi khuẩn BQN31 .54 3.5 Nhân đoạn gen mã hóa catechol 2,3 dioxygenase từ chủng BQN31 .57 IV KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN BẢNG CHỮ VIẾT TẮT bp Base pair (cặp bazơ) USEPA United State Environmental Protection Agency (Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ) LB Luria-Bertani PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp) POP Persistent Organic Pollutant DNA Deoxyribonucleic acid RNA Ribonucleic acid rRNA Ribosomal ribonucleic acid VSV Vi sinh vật X-gal 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside μl Microlit μm Micromet PAH Polycyclic aromatic hydrocacbon (hydrocarbon thơm đa nhân) ppm đơn vị phần triệu (mg/l) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Tính chất vật lý số loại PAH Bảng 1.2: Một số chủng vi sinh vật có khả phân hủy PAH 20 Bảng 1.3: Một số phương pháp phân loại vi sinh vật 30 Bảng 3.1: Số lượng vi khuẩn phân lập mô i trường khoáng có bổ sung hợp chất PAH 42 Bảng 3.2 Đặc điểm hình thái chủng vi khuẩn 44 Bảng 3.3: phổ UV đo khả phân hủy PAH chủng BQN31 46 Bảng 3.4: Khả sử dụng PAH khác chủng BQN31 46 Bảng 3.5: Độ tương đồng chủng BQN31 so với số đại diện công bố ngân hàng gen quốc tế 56 Bảng 3.6: Độ tương đồng đoạn gen mã hóa enzyme catechol 2,3 dioxygenase chủng BQN31 so với số đại diện công bố ngân hàng gen quốc tế 60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu trúc hóa học số hydrocacbon thơm đa nhân (PAH) Hình 1.2: Các đường phân hủy PAH vi sinh vật 21 Hình 1.3: Ba đường phân hủy hiếu khí PAH vi khuẩn nấm 22 Hình 3.1: Khả phân hủy phenanthrene chủng BQN30, BQN31, BQN32, BQN33 43 Hình 3.2: Hình thái khuẩn lạc chủng vi khuẩn BQN31 45 Hình 3.3: Hình thái tế bào vi khuẩn BQN31 45 Hình 3.4: DNA tổng số chủng BQN31 50 Hình 3.5: Sản phẩm PCR nhân đoạn gene mã hóa 16S rRNA chủng BQN31 50 Hình 3.6: Kết biến nạp chủng BQN31 51 Hình 3.7: Sản phẩm điện di kiểm tra DNA plasmid dòng lựa chọn 52 Hình 3.8: Sản phẩm cắt DNA plasmid dòng số 13 53 Hình 3.9: Sản phẩm làm DNA plasmid dòng số 13 chủng vi khuẩn BQN31 53 Hình 3.10: Trình tự đầy đủ đoạn gen 16S rRNA chủng BQN31 54 Hình 3.11: Cây phát sinh loài dựa so sánh trình tự đoạn gen mã hóa 16S rRNA chủng BQN31 số chủng vi khuẩn đại diện Thước đo thể hai nucleotide khác 1.000 nucleotide so sánh 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN Hình 3.12: Sản phẩm PCR nhân đoạn gen mã hóa enzyme catechol 2,3-dioxygenaza từ DNA tổng số chủng BQN31 cặp mồi C23OF C23OR 58 Hình 3.13: Trình tự nucleotide trình tự axít amin suy diễn đoạn gen mã hóa enzyme catechol 2,3-dioxygenaza chủng Sphingomonas sp BQN31 58 Hình 3.14: Cây phát sinh loài dựa so sánh trình tự đoạn gen mã hóa enzyme catechol 2,3-dioxygenaza chủng Sphingomonas sp BQN31 số chủng vi khuẩn đại diện Thước đo thể nucleotide khác 100 nucleotide so sánh 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, với phát triển nhanh chóng xã hội, nhu cầu nguyên liệu nhiên liệu người ngày tăng, kéo theo mở rộng ngành công nghiệp khai thác, chế biến : công nghiệp dầu mỏ, khai thác chế biến than, công nghiệp sản xuất sơn, sản xuất hóa chất tẩy rửa Quảng Ninh tỉnh nằm vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao so với bình quân chung nước Trong năm gần đây, ngành công nghiệp dịch vụ chiếm tỷ trọng lớn, khoảng 80% GDP tỉnh Các ngành công nghiệp khai thác chế biến than, xi măng, đóng tàu, nhiệt điện, sản xuất vật liệu xây dựng có tốc độ phát triển nhanh Quảng Ninh điểm trung chuyển xăng dầu lớn nước Hoạt động vận tải đường bộ, đường thủy; hoạt động du lịch, vận tải khách du lịch….diễn sôi động Các hoạt động tạo mặt kinh tế đa dạng Quảng Ninh Tuy nhiên, hoạt động gây hậu không nhỏ môi trường, đặc biệt hoạt động vận chuyển khai thác than, chế biến sử dụng vật liệu nổ, hoạt động vận tải, trung chuyển xăng dầu… Quảng Ninh PAH nhóm hợp chất hữu có hai hay nhiều vòng thơm Chúng có mặt khắp nơi môi trường (đất, không khí, nguồn nước lớp trầm tích) thành phần có sản phẩm dầu mỏ [16] Một số PAH có khả gây ung thư tiềm tàng, gây đột biến chất gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) xếp PAH vào nhóm chất ô nhiễm điển hình tiến hành kiểm soát có mặt PAH hệ sinh thái nước cạn [16], [50] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN Trong nước thải nhiều sở sản xuất công nghiệp Quảng Ninh, số hợp chất hữu cơ, vô (NH4 NO3) có mặt dầu số hợp chất hydrocarbon thơm đa nhân (PAH) vấn đề lớn đặt đòi hỏi cấp quyền địa phương cần phải quan tâm xử lý triệt để Hiện để khắc phục hậu có nhiều phương pháp áp dụng sử dụng hóa chất, hấp phụ, lắng đọng… Tuy nhiên phương pháp đòi hỏi chi phí lớn gây ô nhiễm thứ cấp Qua thử nghiệm thực tế, phương pháp xử lý công nghệ sinh học khẳng định tính ưu việt Đó giá thành rẻ, tiến hành thuận lợi điều kiện tự nhiên, độ an toàn cao thân thiện với môi trường Do vậy, giới Việt Nam có nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu điều tra phân bố, cấu trúc tập đoàn vi sinh vật, khả phân hủy PAH chủng đơn tập đoàn vi sinh vật Các gen tham gia trình phân hủy sinh học PAH quan trắc trình xử lý, tập đoàn VSV địa nghiên cứu phân hủy PAH điều kiện phòng thí nghiệm Catechol sản phẩm trung gian trình phân hủy sinh học hợp chất vòng thơm, gen mã hóa enzym chuyển hóa catechol nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Chính yêu cầu thực tiễn trên, lựa chọn nghiên cứu thực đề tài “Phân lập, tuyển chọn nghiên cứu khả phân hủy sinh học hydrocarbon thơm vài chủng vi khuẩn phân lập từ nước ô nhiễm dầu Quảng Ninh” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN Mục tiêu nghiên cứu: Phân lập tuyển chọn số chủng vi khuẩn có khả phân huỷ hợp chất hydrocacbon thơm Nội dung nghiên cứu luận văn bao gồm: Phân lập tuyển chọn số loại vi khuẩn có khả phân hủy PAH Nghiên cứu, đánh giá khả phân hủy sinh học PAH số chủng vi khuẩn phân lập Nghiên cứu số đặc điểm hình thái tế bào đại diện vi khuẩn có khả phân hủy PAH Phân loại định tên đại diện vi khuẩn có khả phân hủy PAH dựa việc xác định trình tự đoạn gen mã hóa 16S rRNA Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm hợp chất hydrocarbon thơm đa nhân 1.1.1 Tính chất hóa lý Các PAH có mặt khắp nơi môi trường, hợp chất có 26 vòng benzen kết hợp với Trọng lượng phân tử vào khoảng 128 – 278 g/mol (Hình 1.1) Hình 1.1: Cấu trúc hóa học số hydrocarbon thơm đa nhân (PAH) PAH chất kỵ nước Khả gây ô nhiễm môi trường tùy thuộc khả hòa tan chúng môi trường nước [16], [48] Đặc điểm khả hòa tan áp suất PAH nhân tố ảnh hưởng đến khả phân tán chúng khí quyển, thủy sinh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp Khoa Sinh - KTNN Số lượng vòng benzen cấu trúc hóa học PAH định khả hòa tan PAH nước PAH giảm khả hòa tan nước hay tăng tính kỵ nước số lượng vòng benzen tăng [54] Khả hòa tan PAH biến động, từ chất khó hòa tan benzo(b)perylen có số hòa tan 0,003 mg/l chất dễ hòa tan naphthalen có số hòa tan tới 31 mg/l Nếu khả hòa tan nước PAH thấp, hay hệ số hấp phụ cao dẫn đến PAH có xu hướng bị hấp phụ cặn bùn, đất đá trầm tích, ảnh hưởng nhiều tới khả chúng bị phân hủy sinh học vi sinh vật [10] Ngược lại, khả hòa tan nước PAH cao khả bị phân hủy vi sinh vật cao Điều cho thấy khả hòa tan nước PAH có ảnh hưởng đặc biệt quan trọng trình phân hủy sinh học PAH Bảng 1.1: Tính chất vật lý số loại PAH [31] Loại PAH Nhiệt độ Số nóng chảy vòng (o C) thơm Nhiệt độ sôi (o C) Độ tan nước (mg/l) LogKp d Áp suất 20o C (torr) Phenanthrene 101 340 1,29 4,45 6,8x10-4 Anthracene 216 340 0,07 4,46 2,0x10-4 Fluoranthene 111 250 0,26 5,33 6,0x10-6 Benzo[a]anthracene 158 400 0,24 5,61 5,0x10-9 Pyrene 149 360 0,14 5,32 6,8x10-7 Chrysene 255 488 0,02 5,61 6,3x10-7 Benzo[a]pyrene (BaP) 179 496 0,0038 6,04 5,0x10-7 Dibenzo[a]anthracene 262 524 0,0005 5,97 1,0x10-10 Benzo[g,h,i]perylen 222 0,0003 7,23 1,0x10-10 * Kp d= [octanol]/ [nước] Trong tính chất vật lý PAH, hệ số Kp d phản ánh khả hấp phụ lên bề mặt vật liệu rắn Nếu hệ số Kp d cao, PAH có xu hướng tăng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp 10 Khoa Sinh - KTNN khả hấp phụ lên bề mặt vật liệu rắn, đồng nghĩa với giảm khả phân hủy sinh học Áp suất nhiệt độ sôi PAH có vai trò quan trọng trình xử lý loại bỏ PAH khỏi vùng bị ô nhiễm ảnh hưởng đến khả hóa PAH Khi áp suất tăng, khả bay PAH tăng, mà bay đường để loại bỏ PAH khỏi nguồn ô nhiễm Khả bay PAH phụ thuộc vào kích thước khối lượng phân tử Naphthalene có kích thước nhỏ nên có khả bay đến 89%, benzo[a]pyrene (BaP) hợp chất có kích thước lớn, có khả bay 1% Phenanthrene đồng phân anthracene có độ bay thấp cấu trúc phân tử chứa vòng thơm không thẳng hàng cấu trúc anthracene (Hình 1.1 Bảng 1.1) PAH bị phân hủy ánh sáng tử ngoại từ xạ mặt trời Trong khí quyển, PAH phản ứng với chất ô nhiễm nitrogen oxid, sulfur oxid tạo thành dạng dione, nitro dinitro PAH sulfonic acid 1.1.2 Tính độc PAH ảnh hưởng tới môi trường sống Tính độc PAH người ta biết đến từ năm 30 kỷ XX, Hieger Cook cộng khác nghiên cứu thấy tinh thể benzo(a)pyrene màu vàng gây khối u động vật thí nghiệm [17] Với người, PAH tác nhân gây đột biến dẫn đến ung thư [16], [31], [11], [27] Ở quy mô phòng thí nghiệm, số nghiên cứu rằng, trình gây ung thư PAH trình phức tạp, đa giai đoạn phụ thuộc vào nhiều yếu tố : kích thước phân tử PAH, độ phân cực phân tử, hóa học lập thể phản ứng xảy trình trao đổi chất, nguyên tố mang điện tích mà có ảnh hưởng đến gắn kết sản phẩm trao đổi chất với đại phân tử DNA, RNA Một số nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp 11 Khoa Sinh - KTNN khác đưa kết luận: PAH có khối lượng phân tử nhỏ, cấu tạo phân tử có một, hai, ba vòng thơm độc, PAH có khối lượng phân tử lớn lại gây độc mức độ gen, gây đột biến, chúng có khả gắn vào phân tử DNA, RNA, protein, gây nên biến đổi mức phân tử [16], [42] Naphthalene chất ô nhiễm thuộc nhóm PAH gây ảnh hưởng tới loạt quan phổi, thận kìm hãm trình hô hấp Nhiễm độc naphthalene người dẫn tới bệnh thiếu máu viêm thận Ngoài ra, thay đổi da mắt người bị phơi nhiễm naphthalen công nhận Phenanthrene biết chất cảm quang với da người, chất gây dị ứng với động vật, đột biến tới hệ thống vi khuẩn điều kiện đặc biệt Chất gây yếu nhiễm sắc thể tương đồng kìm hãm nối liền kẽ hở gian bào Ngoài ra, PAH khác acenaphthalene, fluoranthene, fluorene gây độc cho động thực vật Độc tính benzo(a)pyrene, benzo(a)anthracene, benzo(b)fluoranthrene, benzo(k)fluoranthrene, dibenzen (a,h)anthracene indenol(1,2,3-c,d)pyrene nghiên cứu chứng minh gây ung thư cho người Trong tự nhiên bắt gặp PAH đơn lẻ mà gặp chúng dạng hỗn hợp nhiều PAH, độc tính chúng tăng cường [53] PAH thâm nhập gián tiếp vào thể người thông qua chuỗi thức ăn, đường hô hấp qua tiếp xúc trực tiếp với nguồn ô nhiễm, gây ung thư, đột biến gen Rất nhiều PAH có chứa “vùng bay” vùng tương tự “vùng K” Cả hai vùng cho phép trao đổi chất, tạo dạng liên kết “epoxit-vùng bay” “epoxit- vùng K” có khả hoạt động cao số chúng nguyên nhân gây ung thư [53] Khi xâm nhập vào thể, PAH nhanh chóng xâm nhập vào mô mỡ tiếp tục di chuyển đến quan khác Tùy loại PAH với liều Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp 12 Khoa Sinh - KTNN lượng thời gian tác động mà mức độ ảnh hưởng đến thể khác Chẳng hạn, với naphthalene, tiếp xúc thời gian ngắn, nồng độ thấp, gây dị ứng, viêm tấy da, mắt Khi xâm nhập vào hệ tiêu hóa, naphthalene gây bệnh thiếu máu chúng phá vỡ tế bào hồng cầu Nếu tiếp xúc với naphthalene thời gian dài với nồng độ lớn 10 ppm dẫn tới bệnh kinh niên, gây ung thư da phổi làm giảm khả thụ thai phụ nữ làm nguy hiểm tới phát triển thai nhi [31] Trong số PAH, người ta đặc biệt ý đến benzo[a]pyrene tính độc hại Benzo[a]pyrene (BaP) thành phần có khói thuốc lá, nguyên nhân dẫn đến ung thư phổi [16], [31] Nhiều nghiên cứu chứng minh BaP chuyển hóa thành loại oxid với xúc tác phức hệ cytochrome P450, mà oxid phản ứng với DNA gây đột biến BaP xác định nguyên nhân gây ung thư cho người động vật [16], [31], [55] Một vài nghiên cứu đối tượng động, thực vật cho thấy, động vật tiếp xúc với naphthalene nồng độ cao, thời gian ngắn gây mờ mắt, gây độc mức độ vừa phải Hiệu ứng mạnh hơn, naphthalene gây chậm phát triển, chí gây chết với động thực vật Nghiên cứu ngưỡng độc naphthalene loài cá vược, người ta xác định LC50 240 g/l (LC50 liều gây chết 50% mẫu sinh vật thí nghiệm) Bằng việc thử nghiệm với nhóm chuột cho sử dụng anthracene với lượng 1,8 µg/l, người ta thấy rằng, sau tuần gây nhiễm, tỷ lệ chuột xuất khối u 40% [31] Sự tồn hợp chất PAH môi trường vùng bờ biển đe dọa tới sức khỏe người môi trường biển thông qua tác động trực tiếp qua chuỗi thức ăn chu trình vật chất [61] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp 13 Khoa Sinh - KTNN Do tính độc hại vậy, quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) xếp PAH vào danh sách chất ô nhiễm điển hình tiến hành kiểm định có mặt PAH hệ sinh thái nước cạn [16], [53] 1.2 Nguồn gốc phát sinh PAH 1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm PAH giới Việt Nam Các hydrocarbon thơm đa nhân tìm thấy nhiều môi trường sinh thái khác nhau, kể môi trường không khí Trong môi trường nước, PAH phân bố rộng rãi Người ta ước tính, hàng năm có khoảng 2,3x105 hợp chất xâm nhập vào hệ sinh thái nước Đặc biệt, với hệ sinh thái bị ô nhiễm PAH vùng ven bờ biển thường có nguồn gốc từ phế thải công nghiệp hóa dầu, công nghiệp khai thác vận chuyển dầu mỏ, nước thải công nghiệp sinh hoạt, cháy rừng cháy đồng cỏ [61] Người ta định lượng nồng độ BaP nước uống 0,0002 đến 0,024 g/l Trong 90 mẫu nước kiểm tra Mỹ cho thấy nồng độ PAH từ 0,001 đến 0,01 g/l, 1% mẫu nước kiểm tra cho thấy nồng độ trung bình lớn 0,1 g/l [31] Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, có mặt PAH mẫu trầm tích với nồng độ đáng kể Một số nơi có mức độ ô nhiễm PAH cao: nồng độ hợp chất PAH vịnh Boston (Mỹ) lên tới 100.000 ng/g Nguyên nhân chủ yếu môi trường biển hầu hết hợp chất PAH hòa tan nước dẫn đến việc chúng tích lũy lớp trầm tích [31] Trong không khí chứa lượng đáng kể PAH Đã có 500 PAH hợp chất liên quan phát không khí, đặc biệt BaP chiếm tỷ lệ cao Vào năm 1970, Mỹ, nồng độ BaP không khí trung bình 1- ng/m3 Trong 30 năm trở lại đây, nồng độ BaP có Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn