Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)

Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG THỊ THANH NGA Tên đề tài: PHÂN LẬP VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN SINH TRƢỞNG CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG MẪU NƢỚC THẢI TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chun ngành/ngành : Cơng nghệ sinh học Khoa : CNSH & CNTP Khóa học : 2012 – 2016 Thái Nguyên – năm 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG THỊ THANH NGA Tên đề tài: PHÂN LẬP VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN SINH TRƢỞNG CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG MẪU NƢỚC THẢI TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÁI NGUN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành/ngành: Công nghệ sinh học Lớp : 45 - CNSH Khoa : CNSH & CNTP Khóa học : 2012 – 2016 Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Dƣơng Mạnh Cƣờng Thái Nguyên – năm 2016 i LỜI CẢM ƠN Được đồng ý Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm, thời gian thực tập tốt nghiệp, em tiến hành thực đề tài “Phân lập tối ưu số điều kiện sinh trưởng vi khuẩn Nitrate hóa mẫu nước thải trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên” Sau thời gian tham gia nghiên cứu thực đề tài, đến em hoàn thành đề tài nghiên cứu Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn tới: ThS Dương Mạnh Cường, Khoa Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn tới ThS Vi Đại Lâm giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em suốt trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên dạy dỗ, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm nghiên cứu khoa học suốt thời gian học tập Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ln ủng hộ, động viên để em có tự tin học tập thực tập tốt nghiệp Dù cố gắng nhiều, xong khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận bảo, đóng góp ý kiến q Thầy Cơ tồn thể bạn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Hoàng Thị Thanh Nga ii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc dịng vi khuẩn nghiên cứu 31 Bảng 4.2 Đặc điểm tế bào dòng vi khuẩn nghiên cứu .32 Bảng 4.3 Ảnh hưởng pH đến phát triển dòng vi khuẩn A1 33 Bảng 4.4 Ảnh hưởng pH đến phát triển dòng vi khuẩn B3 34 Bảng 4.5 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến dòng A1 36 Bảng 4.6.Ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường ni cấy dịng vi khuẩn B3 37 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nguồn cacbon hữu đến sinh trưởng dòng vi khuẩn A1 38 Bảng 4.8 Ảnh hưởng nguồn cacbon vô kết hợp nguồn cacbon hữu đến phát triển dòng vi khuẩn A1 .39 Bảng 4.9 Ảnh hưởng nguồn cacbon hữu đến sinh trưởng dòng vi khuẩn B3 40 Bảng 4.10 Ảnh hưởng nguồn cacbon vô kết hợp với hữu đến sinh trưởng dòng vi khuẩn B3 42 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Chu trình Nitơ tự nhiên Hình 4.1 Các dịng vi khuẩn nitrate có hoạt tính mơi trường Winogradsky I 28 Hình 4.2 Các dịng vi khuẩn nitrate có hoạt tính mơi trường WinogradskyII 29 Hình 4.3 Dịng vi khuẩn nitrite hóa mơi trường có chứa thuốc thử Griss 30 Hình 4.4 Dịng vi khuẩn nitrat hóa mơi trường có chứa thuốc thử Griss 30 Hình 4.5 Hình thái khuẩn lạc dòng vi khuẩn A1, B2 .31 Hình 4.6 Hình thái tế bào dịng A1, B3 32 Hình 4.7 Biểu đồ ảnh hưởng pH đến phát triển dịng vi khuẩn A1 .34 Hình 4.8 Biểu đồ ảnh hưởng pH đến phát triển dịng B3 .35 Hình 4.9 Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển dịng vi khuẩn A1 36 Hình 4.10 Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển dịng vi khuẩn B3 37 Hình 4.11 Biểu đồ ảnh hưởng nguồn hữu đến phát triển dòng vi khuẩn A1 39 Hình 4.12 Biểu đồ ảnh hưởng nguồn cacbon vô kết hợp với nguồn cacbon hữu đến phát triển dịng vi khuẩn A1 .40 Hình 4.13 Biểu đồ ảnh hưởng nguồn hữu đến phát triển dòng vi khuẩn B3 41 Hình 4.14 Biểu đồ ảnh hưởng nguồn cacbon vô kết hợp với nguồn cacbon hữu đến phát triển dòng vi khuẩn B3 .42 iv DANH MỤC VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT AMO : Amon Monoxygenase AOB : Ammonium DO : Dissolved Oxygen ATP : Adenosine Tri-Phosphate h : Giờ ĐC : Đối chứng TAN :Total amonia nitrogen AOB : Ammonia Oxidizing Bacteria v MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu yêu cầu đề tài .3 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Yêu cầu đề tài .3 1.3 Ý nghĩa đề tài PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học đề tài 2.1.1 Chu trình Nitơ 2.1.2 Tác hại việc dư thừa Nitơ đời sống môi trường 2.1.3 Trạng thái tồn q trình chuyển hóa nitơ nước thải 2.1.4 Q trình chuyển hóa nitơ vơ vai trị nhóm vi khuẩn nitrate hóa 10 2.1.4.1 Q trình Nitrate hóa 10 2.1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình nitrate hóa 12 2.1.5 Đặc điểm sinh học vai trị vi khuẩn tham gia q trình nitrate hóa .14 2.1.5.1 Các dịng vi khuẩn tham gia vào q trình nitrate hóa 14 2.1.5.2 Đặc điểm sinh học vai trò vi khuẩn Nitrosomonas 16 2.1.5.3 Đặc điểm sinh học vai trò vi khuẩn Nitrobacter 17 2.1.6 Hiện trạng nước thải trường Nông Lâm Thái Nguyên .19 2.2 Tình hình nghiên cứu nước giới .20 2.2.1 Tình hình nghiên cứu nước .20 2.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 20 PHẦN ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành nghiên cứu 22 3.2.1 Địa điểm nghiên cứu .22 vi 3.2.2 Thời gian nghiên cứu 22 3.3 Dụng cụ, môi trường 22 3.3.1 Dụng cụ thiết bị .22 3.3.2 Môi trường 23 3.3.2.1 Môi trường Winogradsky I 23 3.3.2.2 Môi trường Winogradsky II 23 3.4 Nội dung nghiên cứu 24 3.5 Phương pháp nghiên cứu 24 3.5.1 Phương pháp thu thập mẫu 24 3.5.2 Phương pháp phân lập tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa 24 3.5.2.1 Phương pháp phân lập vi khuẩn 24 3.5.2.2 Phương pháp làm tuyển chọn dịng vi khuẩn có hoạt lực cao .25 3.5.3 Phương pháp nhuộm gram 25 3.5.4 Phương pháp giữ giống 26 3.5.5 Phương pháp phân tích 26 3.5.6 Xác định số tính chất sinh lý, sinh hóa đến dịng vi khuẩn nitrat hóa 27 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .28 4.2 Thử nghiệm khả nitrate hóa 29 4.2.1 Tuyển chọn dòng vi khuẩn có hoạt tính oxy hóa amon thành nitrite 29 4.2.2 Tuyển chọn dịng có hoạt tính nitrite thành nitrate 30 4.3 Định danh vi khuẩn dựa đặc điểm hình thái .31 4.4 Tối ưu số điều kiện pH, nhiệt độ, nguồn dinh dưỡng đến khả sinh trưởng vi khuẩn nitrate hóa .33 4.4.1 Ảnh hưởng pH đến phát triển vi khuẩn 33 4.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển dòng vi khuẩn nitrate hóa 36 4.4.3 Ảnh hưởng nguồn cacbon đến phát triển vi khuẩn nitrate hóa .38 5.1 Kết luận 44 5.2 Kiến nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nước thải - nước sau sử dụng bị nhiễm bẩn từ sinh hoạt, hoạt động công nghiệp, nông nghiệp thải khỏi khu vực sử dụng nguồn nhận ao, hồ, sông, biển Trong dịch chuyển, lượng nước thải định thấm vào đất tạo nước ngầm đem theo chất gây ô nhiễm Tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước chất có khả chuyển hố thành chất khác chất bền tác động đến cân sinh thái môi trường nước nhận Về nguyên tắc, chất bền môi trường coi độc hại khơng gây hại trực tiếp lên động vât, thực vật sống nước lên người cách gián tiếp tới người thơng qua chuỗi thức ăn Có nhiều họ chất hữu bền mơi trường có tác dụng xấu gây loại bệnh nan y, đột biến gen với nồng độ thấp Đó số họ chất bảo vệ thực vật, hormon, kháng sinh, dược phẩm, số hợp chất đặc thù khác thâm nhập vào thể người động vật trực tiếp qua thức ăn Rất nhiều hợp chất gây nhiễm nước thải có khả chuyển hố cao môi trường nước tự nhiên thông qua phản ứng hoá học, sinh hoá, quang hoá tác động đến cân sinh thái môi trường Các chất gây đục vơ có khả chuyển hố không lớn, tồn nguồn nước nhận gây đục, gây tượng cản ánh sáng vào nước, hạn chế phát triển thuỷ thực vật sống Hậu kéo theo làm giảm nguồn thức ăn thuỷ động vật, làm giảm nồng độ oxy hồ tan nước q trình quang hợp thực vật bị hạn chế, gây khó khăn cho hoạt động động vật thuỷ sinh (Lê Văn Cát, 2007) Nitơ nguyên tố sống, có mặt tất hoạt động liên quan đến sống nhiều ngành nghề sản xuất cơng nghiệp, nơng nghiệp Hợp chất hố học chứa nitơ thành phần dinh dưỡng phạm trù nước thải đối tượng gây ô nhiễm trầm trọng cho mơi trường Nếu hàm lượng nitơ có nước thải xả sông, hồ mức gây tượng nhiễm, điển hình tượng phú dưỡng Trong môi trường phú dưỡng, điều kiện sống (pH, oxy tan) biến động liên tục mạnh tác nhân gây khó khăn, chí môi trường sống thuỷ động vật Thời gian hay chu kỳ sống tảo có giới hạn, sau phát triển mạnh (bùng nổ tảo hay gọi nước nở hoa) tảo chết lắng xuống lớp đáy tiếp tục bị phân huỷ điều kiện yếm khí Giống lồi tảo phong phú, có lồi tảo độc (tiết độc tố), điều kiện phú dưỡng tỷ lệ thành phần tảo thường thay đổi theo chiều hướng bất lợi, hình thành nhiều loại tảo độc (C E Boyd, 1998), phát triển mạnh, tảo che chắn ánh sáng không cho thực vật sống lớp phát triển, gây độc làm nguồn thức ăn cho thuỷ động vật Khi chết tảo lắng xuống đáy, bị vi sinh vật nấm phân huỷ làm cạn kiệt nguồn oxy hoà tan cung cấp cho loài động vật khác Trong phân huỷ tảo, chất dinh dưỡng hữu lại chiết mơi trường nước từ trầm tích, yếu tố lại thúc đẩy vi sinh vật phát triển Vi sinh vật phát triển bám vào thân, thực vật làm giảm khả quang hợp thực vật Để giải vấn đề trên, việc nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để xử lý nước bị ô nhiễm ngày phổ biến Khác với phương pháp vật lý, hóa học… việc sử dụng vi sinh vật giúp tăng cường khả phục hồi, khả tự làm mơi trường, có tính ổn định cao thân thiện với môi trường Trong tự nhiên, vi sinh vật loại bỏ hàm lượng Nitơ dư thừa nước cách chuyển hóa nitơ dạng hữu vơ thành dạng khí N2 ngồi mơi trường Q trình diễn chủ yếu nhờ q trình amon hóa, nitrate hóa phản nitrate hóa Dạng tồn phổ biến Nitơ nước NH3 muối NH4+ Trong nitrate hóa q trình hiếu khí ( điều kiện có O2), NH4+ Oxi hóa thành nitrite NO2-, sau nitrite NO2- chuyển hóa thành NO3- Các biến đổi thực vi sinh vật, ví dụ vi khuẩn: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus Do vậy, việc tìm dịng vi khuẩn chuyển hóa nitrate vi khuẩn phân giải nitrate có ý nghĩa quan trọng việc thiết lập quy trình phục hồi sinh học nhằm làm giảm nồng độ nitơ nước thải Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thuộc Tổ 10, xã Quyết Thắng–Thành Phố Thái Nguyên, nằm phía Tây cách trung tâm thành phố khoảng 5km, có diện ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG THỊ THANH NGA Tên đề tài: PHÂN LẬP VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN SINH TRƢỞNG CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG MẪU NƢỚC THẢI TẠI TRƢỜNG ĐẠI... thực tập tốt nghiệp, em tiến hành thực đề tài ? ?Phân lập tối ưu số điều kiện sinh trưởng vi khuẩn Nitrate hóa mẫu nước thải trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên” Sau thời gian tham gia nghiên cứu thực... vậy, vi? ??c tìm dịng vi khuẩn chuyển hóa nitrate vi khuẩn phân giải nitrate có ý nghĩa quan trọng vi? ??c thiết lập quy trình phục hồi sinh học nhằm làm giảm nồng độ nitơ nước thải Trường Đại học Nông