Nghiên cứu sự ức chế phát quang của vi khuẩn vibrio fischeri nhằm phát hiện độc tính của nước sinh hoạt nhiễm một số kim loại nặng (Tóm tắt trích đoạn)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - KIỀU THỊ HÒA NGHIÊN CỨU SỰ ỨC CHẾ PHÁT QUANG CỦA VI KHUẨN Vibrio fischeri NHẰM PHÁT HIỆN ĐỘC TÍNH CỦA NƯỚC SINH HOẠT NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 1.1 Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng nguồn nƣớc sinh hoạt Việt Nam .4 1.1.1 Các khái niệm liên quan 1.1.2 Kim loại nặng ảnh hưởng chúng đến người 1.1.2.1 Cadimi (Cd) 1.1.2.2 Đồng (Cu) 1.1.2.3 Các kim loại khác .7 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước sinh hoạt Việt Nam .9 1.1.3.1 Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc mặt .9 1.1.3.2 Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc ngầm 11 1.2 Một số phƣơng pháp phát ô nhiễm kim loại nặng 13 1.2.1 Phương pháp hóa học đánh giá phát ô nhiễm kim loại nặng 13 1.2.1.1 Phƣơng pháp hấp phụ nguyên tử lửa F - AAS 13 1.2.1.2 Phƣơng pháp khối phổ plasma cảm ứng ICP - MS 15 1.2.2 Phương pháp sinh học đánh giá độc tính kim loại nặng nước .17 1.3 Một số đặc tính Vibrio fischeri giúp đánh giá độc tính nƣớc 19 1.3.1 Cấu trúc, hình thái đặc điểm di truyền vi khuẩn Vibrio fischeri 19 ii 1.3.1.1 Cấu trúc, hình thái 19 1.3.1.2 Các đặc điểm di truyền qui định khả phát quang 20 1.3.2 Cơ chế liên quan đến khả phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri 21 1.3.2.1 Cơ chế phát quang sinh học .21 1.3.2.2 Cơ chế tác động đến khả phát quang sinh học 22 1.3.3 Môi trường điều kiện nuôi cấy tối ưu Vibrio fischeri 23 1.3.3.1 Môi trƣờng nuôi cấy .23 1.3.3.2 Các điều kiện nuôi cấy .24 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 25 2.2 Hóa chất trang thiết bị .25 2.2.1 Hóa chất 25 2.2.2 Máy móc trang thiết bị .26 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.3.1 Phương pháp lấy mẫu, phân tích đánh giá chất lượng nước cấp sinh hoạt 27 2.3.1.1 Phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc 27 2.3.1.2 Phƣơng pháp phân tích đánh giá chất lƣợng nƣớc 27 2.3.2 Phương pháp, kĩ thuật vi sinh 28 2.3.2.1 Kĩ thuật phân lập sàng lọc vi khuẩn 28 2.3.2.2 Các kĩ thuật cấy vi sinh 29 2.3.2.3 Kĩ thuật chụp huỳnh quang nhuộm Gram 29 2.3.2.4 Kĩ thuật sinh học phân tử 29 iii 2.3.2.5 Phƣơng pháp nuôi cấy môi trƣờng lỏng 32 2.3.2.6 Phƣơng pháp xác định tốc độ sinh trƣởng .33 2.3.2.7 Phƣơng pháp xác định cƣờng độ phát quang 33 2.3.2.8 Phƣơng pháp xác định mật độ tế bào .33 2.3.2.9 Phƣơng pháp xác định ảnh hƣởng mật độ tế bào vi khuẩn tới cƣờng độ phát quang .34 2.3.3 Phương pháp xác định độc tính kim loại nặng .34 2.3.3.1 Xác định ảnh hƣởng nồng độ kim loại đến cƣờng độ phát quang .34 2.3.3.2 Xác định ảnh hƣởng hỗn hợp kim loại tới cƣờng độ phát quang 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36 3.1 Kết chất lƣợng nƣớc sinh hoạt số đơn vị quân đội 36 3.2 Phân lập xác định đặc điểm sinh học chủng Vibrio fischeri .37 3.2.1 Kết phân lập sàng lọc vi khuẩn từ nước đầm tôm .37 3.2.2 Hình thái, cấu trúc vi khuẩn Vf3 .38 3.2.3 Nhận dạng vi khuẩn đọc trình tự đoạn gen mã hóa cho ARNr 16S 39 3.2.3.1 Tách chiết ADN hệ gen chủng vi khuẩn Vibrio fischeri 39 3.2.3.2 Nhân đoạn gen mã hóa cho ARNr 16S chủng vi khuẩn Vibrio fischeri PCR 40 3.2.3.3.Giải trình tự gen mã hóa cho ARNr 16S chủng vi khuẩn Vibrio fischeri 41 3.2.4 Nghiên cứu lựa chọn môi trường điều kiện nuôi cấy Vibrio sp Vf3 42 3.2.5 Ảnh hưởng mật độ tế bào tới cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 47 iv 3.3 Nghiên cứu ức chế phát quang Vibrio sp Vf3 số kim loại nặng .48 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ Cd2+ tới cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 ngưỡng độc tính .49 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ Cu2+tới cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 ngưỡng độc tính 51 3.3.3 So sánh độc tính Cd2+, Cu2+ Vibrio sp Vf 52 3.3.3.1 So sánh độc tính Cd2+, Cu2+ Vibrio sp Vf3 thông qua giá trị EC10 .52 3.3.3.2 So sánh độc tính Cd2+, Cu2+ Vibrio sp Vf3 thông qua giá trị EC50 .52 3.3.3.3 So sánh độc tính Cd2+, Cu2+ Vibrio sp Vf3 thông qua giá trị EC90 .53 3.3.5 Ảnh hưởng hỗn hợp Cu2+ Cd2+ đến cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Tài liệu Tiếng Việt 57 Tài liệu Tiếng Anh 58 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Viết đầy đủ QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BYT Bộ Y tế RLU (Relative Light Units) Đơn vị ánh sáng tƣơng đối OD600 (Optical Density 600 nm) Mật độ quang học bƣớc sóng 600 nm WHO (World Health Organization) Tổ chức y tế giới JECFA (Joint Expert Committee of Food Additives) Ủy ban chuyên gia phụ gia thực phẩm IARC (International Agency for Research on Cancer) Tổ chức ung thƣ giới F - AAS (Flame Atomic Absorption Spectrometry) Phƣơng pháp hấp phụ nguyên tử lửa ICP - MS (Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry) Phƣơng pháp khối phổ plasma cảm ứng vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bệnh itai - itai cấu trúc xương .5 Hình 2: Hàm lượng sắt nước giếng khoan, giếng đào nông thôn 12 Hình 3: Cấu trúc tế bào vi khuẩn Vibrio fischeri 20 Hình 4: Trình tự gen 16S rARN Vibrio fischeri ngân hàng gen 20 Hình 5: Vùng gen qui định khả phát quang Vibrio fischeri 21 Hình 6: Cơ chế điều hòa phát quang sinh học Vibrio fischei .22 Hình 7: Cơ chế tác động đến khả phát quang Vibrio fischeri gây hai độc chất 23 Hình 1: Máy Delta Tox II …………………………………………… ……… 26 Hình 2: Máy ICP - MS ……………………………………………………… 26 Hình 3: Chu trình nhiệt kĩ thuật PCR gen 16S rARN…………… … …31 Hình 1: Phân lập cấy zic zac vi khuẩn môi trường Photobacterium 38 Hình 2: Ảnh chụp huỳnh quang Vf3 39 Hình 3: Ảnh nhuộm Gram Vf3 39 Hình 4: Điện di kiểm tra gel agarose 1% ADN tổng số 40 Hình 5: Điện di kiểm tra gel agarose 1% sản phẩm PCR đoạn gen 16S rARN chủng vi khuẩn nghiên cứu 41 Hình 3.6: So sánh trình tự đoạn gen 16S rARN Vf3 với trình tự đoạn gen 16S rARN Vibrio fischeri 42 Hình 7: Đồ thị tương quan tốc độ sinh trưởng (thể qua giá trị OD600, đơn vị A) cường độ phát quang (thể qua giá trị photon light, đơn vị RLU) Vibrio sp Vf3 Photobacterium MT K 2% 43 vii Hình 8:Vibrio sp Vf3 nuôi lỏng MT K 2% (trái), Photobacterium (phải) sau 23h 45 Hình 9: Mức độ phát quang Vibrio sp Vf3 môi trường Photobacterium MT K 2%, sau 23h 46 Hình 10: Ảnh hưởng mật độ tế bào tới cường độ phát quang Vibrio sp Vf 47 Hình 11: Sự ảnh hưởng Cd2+ đến cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 49 Hình 12: Sự ảnh hưởng Cu2+ đến cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 51 Hình 13: Ảnh hưởng hỗn hợp kim loại đến cường độ phát quang Vibrio sp Vf3 (nồng độ Cd2+ 2,5 mg/l nồng độ Cu2+ thay đổi từ 0,5 - 60mg/l) 54 Hình 14: So sánh ảnh hưởng hỗn hợp hai kim loại tác động CuSO4 tới khả phát quang Vibrio sp Vf3 55 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Hàm lượng sắt, mangan mẫu trà đen trà xanh 15 Bảng 2: Giá trị EC50 thử nghiệm độc học D.magna với kim loại nặng nước 18 Bảng 1: Thành phần phản ứng PCR gen 16S rARN vi khuẩn…………… 30 Bảng 3.1: Chất lượng nước sinh hoạt số đơn vị quân đội……………….37 Bảng 2: Kết theo dõi trình sinh trưởng khuẩn lạc 38 Bảng 3.3: Mật độ tế bào vi khuẩn Vibrio sp Vf môi trường nuôi cấy 46 Bảng 4: Giá trị EC10 (mg/l) Cu2+ Cd2+ Vibrio sp Vf3 52 Bảng 5: Giá trị EC50 (mg/l) Cu2+ Cd2+ Vibrio sp Vf3 53 Bảng 3.6: Giá trị EC90 (mg/l) Cu2+ Cd2+ Vibrio sp Vf3 53 ix MỞ ĐẦU Hiện nƣớc ta, trạng ô nhiễm kim loại nặng nƣớc sinh hoạt ngày phổ biến diễn biến theo chiều hƣớng phức tạp Hiện trạng đƣợc phản ánh thông qua hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ đồng, chì, cadimi, asen,… nƣớc sông, suối, ao, hồ,… nơi cấp nƣớc dùng cho sinh hoạt cao tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Bên cạnh đó, ô nhiễm kim loại nặng nƣớc sinh hoạt gây hại cho sinh vật ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức khỏe ngƣời Tính đến nay, có hai nhóm phƣơng pháp phát độc chất kim loại, phƣơng pháp truyền thống phƣơng pháp đại Phƣơng pháp truyền thống sử dụng cá, bo bo (McFetters, 1983; Wang, 1991), tảo, Daphnia magna,… để xác định độc tính đơn kim loại Phƣơng pháp đơn giản, dễ thực không tốn Tuy nhiên kết thu đƣợc từ phƣơng pháp chƣa định tính, định lƣợng kim loại cụ thể Bên cạnh đó, phƣơng pháp đại nhƣ quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), khối phổ plasma cảm ứng (ICP - MS), phân tích xác đƣợc kim loại cụ thể với độ nhạy cao nhƣng đòi hỏi máy móc, trang thiết bị đại chƣa áp dụng điều kiện phòng thí nghiệm Để khắc phục đƣợc hạn chế đó, giới sử dụng vi khuẩn Vibrio fischeri dƣới dạng test, kit (để đánh giá độc tính nƣớc) phòng thí nghiệm (nhờ vào khả phát quang vi khuẩn) Trên giới, nhà khoa học Mỹ chế tạo thành công thuốc thử Microtox, có thành phần Vibrio fischeri dạng đông khô Tuy nhiên, thuốc thử cần đƣợc bảo quản nhiệt độ thấp (-15 oC đến -25oC), trƣờng, việc bảo quản gặp nhiều khó khăn Ở Việt Nam, việc sử dụng vi khuẩn đƣợc tiêu chuẩn hóa TCVN 6831:2010 đƣợc đề cập nhiều nghiên cứu Trong đó, Đỗ Thị Lan Chi năm 2006, xác định đƣợc độc tính đơn kim loại nặng bùn thải công nghiệp thuốc thử Microtox Tuy nhiên, nƣớc ta nghiên cứu đánh giá độc tính nƣớc qua thuốc thử áp dụng điều kiện phòng thí nghiệm (bằng thiết bị đọc ánh sáng Microtox Model 500 Analyzer), chƣa đánh giá đƣợc độc tính hỗn hợp kim loại không chủ động nguồn thuốc thử đắt đỏ Đồng thời, nhiều nghiên cứu Vibrio fischeri thƣờng có nƣớc biển nƣớc đầm tôm Vì vậy, việc chủ động tạo nguồn vi khuẩn từ tự nhiên để phát nhanh kim loại nặng nƣớc sinh hoạt điều cần thiết có ý nghĩa thực tiễn Do tên đề tài luận văn đƣợc lựa chọn là: “Nghiên cứu ức chế phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri nhằm phát độc tính nước sinh hoạt nhiễm số kim loại nặng” Mục tiêu đề tài: - Đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt số đơn vị quân đội - Phân lập xác định đặc điểm sinh học vi khuẩn Vibrio fischeri - Đánh giá ảnh hƣởng số kim loại nặng hòa tan nƣớc đến phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri làm sở để chế tạo kit phát nhanh độc tính nƣớc sinh hoạt bị ô nhiễm kim loại nặng Đối tượng nghiên cứu: vi khuẩn phát quang Vibrio fischeri, nƣớc cấp sinh hoạt số đơn vị quân đội mẫu nƣớc chứa Cd2+, Cu2+ tự tạo Phạm vi nghiên cứu: xác định điều kiện phân lập nuôi cấy để tạo nguồn vi khuẩn Vibrio fischeri; đánh giá ức chế phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri nguồn nƣớc chứa Cd2+, Cu2+ tự tạo phòng thí nghiệm Nội dung nghiên cứu: - Khảo sát mẫu nƣớc dùng sinh hoạt số đơn vị quân đội - Phân lập, xác định đặc điểm sinh học Vibrio fischeri từ đầm nuôi tôm - Xác định điều kiện nuôi cấy, tạo nguồn vi khuẩn Vibrio fischeri dùng cho nghiên cứu - Xác định ảnh hƣởng số kim loại nặng tới khả phát quang Vibrio fischeri Địa điểm nghiên cứu Phòng Công nghệ Hóa sinh - Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học Công nghệ quân Đóng góp đề tài Phân lập tạo thành công nguồn vi khuẩn Vibrio fischeri từ nƣớc đầm tôm Đồng thời, xác định đƣợc ảnh hƣởng Cd2+ Cu2+ đến khả phát quang Vibrio fischeri Ứng dụng thực tiễn đề tài Các kết nghiên cứu đề tài sở giúp chế tạo kit phát nhanh độc tính nƣớc sinh hoạt Trong đó, kit phát sử dụng kim loại chất chuẩn có ngƣỡng độc tính ổn định mức trung bình đƣợc nghiên cứu phổ biến Nồng độ gây suy giảm 50% khả phát quang vi khuẩn (hay giá trị EC50) chất chuẩn đƣợc sử dụng làm giá trị tiêu chuẩn để đánh giá độc tính với mẫu nƣớc sinh hoạt CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng nguồn nƣớc sinh hoạt Việt Nam 1.1.1 Các khái niệm liên quan Kim loại nặng kim loại có khối lƣợng riêng lớn 5g/cm3 [2] Một số kim loại nặng (nhƣ sắt, selen, molypden, đồng, mangan, coban, bo, stronti,… [34]) hàm lƣợng định nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho thể sống Tuy nhiên, hàm lƣợng vƣợt giới hạn cho phép chúng gây độc cho sinh vật Nƣớc sinh hoạt nƣớc sử dụng cho mục đích sinh hoạt thông thƣờng không sử dụng để ăn uống trực tiếp chế biến thực phẩm sở chế biến (theo QCVN 02:2009/BYT chất lƣợng nƣớc sinh hoạt) Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc thay đổi tính chất vật lý, hóa học sinh học nƣớc, gây tác động bất lợi cho tồn phát triển ngƣời nhƣ sinh vật khác [18] 1.1.2 Kim loại nặng ảnh hưởng chúng đến người 1.1.2.1 Cadimi (Cd) Cadimi thuộc nhóm IIB bảng tuần hoàn nguyên tố kim loại quí Trong vỏ Trái đất cadimi phân bố rải rác ƣớc tính đƣợc hàm lƣợng trung bình 0,11mg/kg [2] Ngoài ra, cadimi phân bố cặn lắng nƣớc sông, nƣớc biển không khí [2] Trong môi trƣờng khác nhau, cadimi tồn dạng hợp chất khác Thông thƣờng môi trƣờng ôxi hóa, cadimi tồn dƣới dạng hợp chất nhƣ CdO, CdCO3, Cd3(PO4)2 Trong môi trƣờng khử, cadimi tồn chủ yếu dƣới dạng hợp chất CdS [10] Tuy nhiên, môi trƣờng kiềm, chúng dễ dàng bị thuỷ phân Cadimi phát thải vào môi trƣờng có nguồn gốc tự nhiên nguồn gốc nhân tạo Các hoạt động có nguồn gốc tự nhiên bao gồm hoạt động núi lửa (hàng năm phát thải trung bình 0,5x103 [2]), hoạt động tạo bụi biển (hàng năm phát thải trung bình 0,1x103 [2]), hoạt động xói mòn (hàng năm phát thải trung bình 15x103 [32]) Các hoạt động có nguồn gốc nhân tạo bao gồm: khai thác chế biến quặng, đốt nhiên liệu hóa thạch xử lí chất thải Các hoạt động tập trung khu đô thị khu công nghiệp [32] Tổ chức ung thƣ giới (IARC) xếp cadimi hợp chất vào nhóm 2A (có khả gây ung thƣ cho ngƣời) [10] Tuỳ vào mức độ phơi nhiễm, ngƣời nhiễm độc cadimi bị thủng vách ngăn mũi, bị tổn thƣơng thận dẫn đến protein niệu, bị ảnh hƣởng tới máu, tim mạch, nội tiết, có nguy bị ung thƣ phổi [25] Đặc biệt, phơi nhiễm cadimi thời gian dài, ngƣời bị bệnh itai - itai (gây đau đớn vô xƣơng sống thận) Theo nghiên cứu Dokmecia cộng năm 2009 [25] chứng minh bệnh lý tƣợng khoáng chất cao, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới hệ xƣơng Hình 1.1 minh họa cho bệnh itai - itai bắt nguồn từ thƣợng lƣu sông Jinzu Nhật Bản Hình 1.1: Bệnh itai - itai cấu trúc xương [25] Cadimi (Cd) thâm nhập vào thể nhiều đƣờng khác (qua tiếp xúc, tiêu hóa,…) Chúng đƣợc tiết phần nhờ thận phần lại đƣợc tích lũy thời gian dài (thời gian bán huỷ kéo dài 20 - 30 năm [10]) Tổ chức y tế Thế giới (WHO) khuyến cáo lƣợng cadimi tối đa đƣa vào thể hàng tuần chịu đựng đƣợc 0,007 mg/kg trọng lƣợng 1.1.2.2 Đồng (Cu) Đồng kim loại màu chuyển tiếp có số hiệu nguyên tử 29, nguyên tử khối 63,54 Trong thạch quyển, đồng tồn hai dạng đơn chất (đồng kim loại) hợp chất (quặng pirit đồng (CuFeS2), quặng malachit [CuCO3 Cu(OH)2],… ) [11] Hiện nay, đồng phát thải vào môi trƣờng chủ yếu qua hoạt động ngƣời Môi trƣờng không khí tiếp nhận đồng dƣới dạng bụi hạt từ hoạt động sản xuất công nghiệp nông nghiệp nhƣ: khai thác chế biến quặng, tái chế sản xuất mĩ nghệ, sản xuất sử dụng thuốc bảo vệ thực vật,… Môi trƣờng nƣớc tiếp nhận đồng từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đời sống sinh hoạt ngƣời Môi trƣờng nƣớc vùng cửa sông đƣợc tích tụ lƣợng lớn đồng sunfat (có lên đến 50 - 100 µg/l) bắt nguồn từ chế phẩm diệt tảo mà ngƣời sử dụng Thông thƣờng, hàm lƣợng đồng nƣớc cấp sinh hoạt không vƣợt 1,3 mg/l [20] Tuy nhiên, thói quen sử dụng vật dụng chứa nƣớc có mối hàn đồng, làm gia tăng hàm lƣợng đồng nƣớc Môi trƣờng đất tiếp nhận đồng thông qua trình lắng đọng, trầm tích đồng không khí nƣớc Nhiều nghiên cứu rằng, đồng nguyên tố vi lƣợng cần cho tồn phát triển sinh vật [39] Chúng thành phần thiết yếu tham gia cấu trúc lên số enzyme Vì vậy, ngƣời có phần ăn thiếu nguyên tố vi lƣợng sức đề kháng thấp mức trung bình, chí bị thiếu máu Tuy nhiên, hàm lƣợng đồng vƣợt ngƣỡng cho phép, trở thành chất độc, ảnh hƣởng không tốt tới hệ tiêu hóa hệ thần kinh Trong nghiên cứu Raffaele cộng năm 2016 [44] xét nghiệm nồng độ đồng gan, nhận thấy nồng độ vƣợt 250 µg/g (trọng lƣợng gan) gây bệnh Wilson ngƣời Đây bệnh liên quan đến rối loạn trao đổi chất đồng Thông thƣờng, ngƣời mắc bệnh bị tổn thƣơng gan rối loạn chức hệ thần kinh Bao gồm biểu lâm sàng bệnh gan nhƣ viêm gan, suy gan xơ gan [29] Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến cáo lƣợng đồng tiếp nhận tối đa hàng ngày chịu đựng đƣợc độ tuổi 18 - 70 với nam giới 0,9 mg/kg thể trọng nữ giới mg/ kg thể trọng [38] 1.1.2.3 Các kim loại khác Asen (As) Asen nguyên tố phổ biến chiếm 0,00005% khối lƣợng vỏ trái đất với hàm lƣợng xếp thứ 20 tự nhiên, thứ 14 nƣớc biển thứ 12 thể ngƣời [1] Asen phân bố chủ yếu đất Dƣới tác động trình phong hóa, asen bị khuếch tán vào môi trƣờng nƣớc Qua nghiên cứu Phan Thị Thu Hằng năm 2008 [10] nhận thấy, asen tồn hai dạng vô hữu Asen vô có hai dạng asenic có hóa trị (V) tồn môi trƣờng giàu ôxi asenat có hóa trị (III) tồn môi trƣờng nghèo ôxi Ngoài ra, asen tồn dƣới dạng hợp chất hữu nhƣ: axit dimetylasenic (DMAA), axit metylasonic (MMAA),… Asen đƣợc phát thải vào môi trƣờng thông qua hoạt động tự nhiên (nhƣ hoạt động núi lửa, xói mòn loại đá, cháy rừng,…) hoạt động nhân tạo (nhƣ sản xuất công nghiệp nông nghiệp) Độc tính hợp chất asen với sinh vật dƣới nƣớc đƣợc xác định tăng theo dãy: asin> asenic > asenat > hợp chất asen hữu Asen hợp chất đƣợc IARC xếp vào nhóm (các chất có nguy cao gây ung thƣ) Nghiên cứu Sabine Martin cộng [59] cho ngƣời phơi nhiễm asen mức độ thấp bị buồn nôn, ói mửa, nhịp tim bất thƣờng, tổn thƣơng mạch máu có cảm giác "kim châm" tay chân; phơi nhiễm mức độ thấp nhƣng kéo dài xuất chấm đen, mụn cóc da, lòng bàn tay, bàn chân chí khắp thể phơi nhiễm asenic gây ung thƣ da, phổi, gan bàng quang Asen có ba chế gây độc là: làm đông keo protein, tạo phức với asen (III) phá hủy trình photpho hóa Tổ chức y tế giới (WHO) khuyến cáo lƣợng asenic vô đƣa vào thể hàng tuần (PTWI) chịu đựng đƣợc dƣới 0,015 mg/kg trọng lƣợng [38] Thủy ngân (Hg) Trong tự nhiên, thủy ngân tồn hai dạng hợp chất vô hữu Trong đó, hóa trị I II hai dạng hóa trị thƣờng gặp chúng Ở ngƣời bị phơi nhiễm thủy ngân, thần kinh trung ƣơng thận quan đích bị tác động Tùy theo mức độ nhiễm độc thủy ngân mà ngƣời bệnh có triệu chứng nhƣ dễ bị kích thích, cáu gắt đồng thời kèm theo biểu rối loạn tiêu hóa, viêm lợi dẫn tới tử vong Ủy ban chuyên gia Phụ gia Thực phẩm (JECFA) khuyến cáo lƣợng tiếp nhận hàng tuần mà thể chịu đựng đƣợc thủy ngân µg/kg trọng lƣợng thể [55] Chì (Pb) Từ xa xƣa chì đƣợc biết tới với nhiều ứng dụng đời sống, đặc biệt xã hội đại, chì đƣợc sử dụng dùng cho công nghiệp hàn xì, công nghệ sản xuất ắc qui, Đặc biêt, tetraethyl tetramethyl chì hai hợp chất đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực chống kích nổ làm phụ gia xăng Tuy nhiên, việc sử dụng chì làm phụ gia xăng tiểm ẩn nhiều rủi ro số quốc gia nghiêm cấm sử dụng chì lĩnh vực Paulo cộng năm 2015 [60] cho nhiễm độc chì khiến ngƣời bị mắc bệnh liên quan đến hệ tuần hoàn (nhƣ máu, tim mạch), hệ tiết (nhƣ thận), hệ tiêu hóa, hệ xƣơng hệ thần kinh Cơ chế gây độc chì đƣợc biết tới tác động lên hệ thống enzyme, đặc biệt enzyme vận chuyển hydro Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến cáo lƣợng tiếp nhận hàng tuần chịu đựng đƣợc chì 0,025 mg/kg trọng lƣợng thể ngƣời Sắt (Fe) Sắt nguyên tố vi lƣợng cần thiết ngƣời Chúng tham gia vào cấu trúc hemoglobin giúp vận chuyển oxy máu Tuy nhiên hàm lƣợng cao, sắt trở nên dƣ thừa so với nhu cầu thể Lúc này, ngƣời mắc bệnh lí ứ sắt khiến chức mô, quan tích lũy sắt bị rối loạn Ngoài ra, thói quen sử dụng ống dẫn nƣớc sắt làm tăng hàm lƣợng sắt nƣớc (bởi hòa tan nguyên tố này) Hơn nữa, nƣớc bị nhiễm sắt đƣợc nhận biết qua tƣợng chuyển màu nƣớc (từ không màu sang màu đỏ) sau tiếp xúc với không khí Hiện tƣợng ôxi hóa ôxi không khí biến ion Fe2+ thành ion Fe3+ Theo JECFA lƣợng sắt tiếp nhận tối đa hàng ngày ngƣời chịu đựng đƣợc 0,8 mg/kg thể trọng Crom (Cr) Trong môi trƣờng crom có hai dạng hóa trị thƣờng gặp crom (III) crom (VI) Crom xâm nhập vào thể ngƣời chủ yếu qua đƣờng tiêu hóa từ nguồn thực phẩm tiếp nhận hàng ngày Sự hấp thụ crom thể phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa trị hợp chất đó, ví dụ nhƣ: crom (VI) đƣợc hấp thu dày ruột nhiều crom (III) Các hợp chất crom (VI) gây viêm loét da, xuất mụn cơm, viêm gan, viêm thận, thủng vách ngăn hai mía, ung thƣ phổi,… Lƣợng tiếp nhận tối đa hàng ngày thể trƣởng thành chịu đựng đƣợc 25 mg/ngày (đối với phụ nữ) 35 mg/ngày (đối với đàn ông) [38] Kẽm (Zn) Kẽm nguyên tố vi lƣợng cần thiết giúp nâng cao sức đề kháng ngƣời Tuy nhiên, vƣợt ngƣỡng cho phép muối chúng trở nên độc Ngƣời ngộ độc kẽm thƣờng có triệu chứng sau: cảm thấy miệng có vị kim loại sau bị đau bụng, mạch chậm, co giật bị tử vong Sử dụng ống dẫn nƣớc kẽm làm gia tăng hàm lƣợng nguyên tố nƣớc uống Theo JECFA lƣợng kẽm tiếp nhận tối đa hàng ngày thể chịu đựng đƣợc mg/kg thể trọng 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước sinh hoạt Việt Nam Hiện nƣớc ta nƣớc mặt nƣớc ngầm hai nguồn nƣớc cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt ngƣời dân nông thôn, miền núi đƣợc sử dụng ngƣời hoạt động dã ngoại 1.1.3.1 Ô nhiễm kim loại nặng nước mặt Ở nƣớc ta, nguồn nƣớc mặt dùng sinh hoạt có nguy bị ô nhiễm bao gồm ô nhiễm kim loại nặng Nguồn nƣớc bị ô nhiễm tiếp nhận nƣớc thải từ hoạt động sản xuất, tái chế loại hình kinh doanh dịch vụ nhƣ ... hƣởng số kim loại nặng hòa tan nƣớc đến phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri làm sở để chế tạo kit phát nhanh độc tính nƣớc sinh hoạt bị ô nhiễm kim loại nặng Đối tượng nghiên cứu: vi khuẩn phát quang. .. để phát nhanh kim loại nặng nƣớc sinh hoạt điều cần thiết có ý nghĩa thực tiễn Do tên đề tài luận văn đƣợc lựa chọn là: Nghiên cứu ức chế phát quang vi khuẩn Vibrio fischeri nhằm phát độc tính. .. 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nguồn nước sinh hoạt Vi t Nam .9 1.1.3.1 Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc mặt .9 1.1.3.2 Ô nhiễm kim loại nặng nƣớc ngầm 11 1.2 Một số phƣơng pháp phát