QUAN hệ GIỮA HAI CỘNG ĐỒNG VI KHUẨN có KHẢ NĂNG KHỬ CLO yếm KHÍ CHLORODIBENZO p DIOXIN và CỘNG ĐỒNG KHỬ CLO 1,2,3,4 TETRACHLOROBENZENE TRONG TRẦM TÍCH ô NHIỄM CHẤT độc DA CAM

Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT DIỆP NGUYỄN DIỄM CHÂU QUAN HỆ GIỮA HAI CỘNG ĐỒNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG KHỬ CLO YẾM KHÍ CHLORODIBENZO -P-DIOXIN VÀ CỘNG ĐỒNG KHỬ CLO 1,2,3,4-TETRACHLOROBENZENE TRONG TRẦM TÍCH Ơ NHIỄM CHẤT ĐỘC DA CAM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Cần Thơ, 2011 -1- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Tên đề tài: QUAN HỆ GIỮA HAI CỘNG ĐỒNG VI KHUẨN CĨ KHẢ NĂNG KHỬ CLO YẾM KHÍ CHLORODIBENZO -P-DIOXIN VÀ CỘNG ĐỒNG KHỬ CLO 1,2,3,4-TETRACHLOROBENZENE TRONG TRẦM TÍCH Ơ NHIỄM CHẤT ĐỘC DA CAM Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS Dương Minh Viễn Diệp Nguyễn Diễm Châu MSSV: 3077437 Lớp: Khoa học đất K33 Cần Thơ, 2011 -2- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu LỜI CẢM TẠ Tôi xin gởi lời tri ơn sâu sắc đến Cha, Mẹ anh Tôi không ngại khó khăn, gian khổ tiếp sức, lo lắng động viên cho Tơi có ngày hơm Tơi xin ghi ơn thầy Dương Minh Viễn tận tình hướng dẫn, động viên tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi thực hồn thành luận văn Chân thành biết ơn thầy Trần Bá Linh, cô Châu Thị Anh Thy cố vấn học tập lớp Khoa học Đất Khóa 33 giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt khóa học Xin gởi lời biết ơn đến quý Thầy Cô Bộ môn Khoa học đất quý Thầy Cô Khoa Nông Nghiệp Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập Trường Tôi xin gởi lời biết ơn tới chị Thị Tú Linh giúp đỡ Tơi nhiều q trình thực đề tài giúp chỉnh sửa luận văn Các chị Phịng Sinh học đất, Bộ mơn Khoa học đất tận tình giúp đỡ Tơi suốt thời gian thực luận văn Tôi thân gởi lời chúc sức khỏe, thành đạt đến bạn lớp Khoa học đất Khóa 33, người bạn động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập Chúc bạn gặp nhiều may mắn sống DIỆP NGUYỄN DIỄM CHÂU -3- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu MỤC LỤC Trang Nhận xét cán hướng dẫn .i Nhận xét hội đồng ii Lời cam đoan iii Lý lịch cá nhân iv Lời cảm tạ v Mục lục .vi Danh sách chữ viết tắt vii Danh sách biểu bảng viii Danh sách biểu hình .ix Tóm lược x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ DIOXINS 1.1.1 Giới thiệu dioxins 1.1.2 Tính chất dioxins mơi trường 1.1.3 Nguồn gốc phát sinh dioxins môi trường 1.1.4 Sự tích tụ dioxins mơi trường chuỗi thức ăn 1.2 TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM DIOXINS TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2.1 Ô nhiễm dioxins giới .5 1.2.2 Ô nhiễm dioxins Việt Nam 1.3 KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DIOXIN 1.3.1 Các biện pháp khắc phục ô nhiễm dioxins giới 1.3.2 Các biện pháp khắc phục ô nhiễm dioxins ứng dụng Việt Nam 10 1.4 CƠ CHẾ PHÂN HỦY DIOXINS BỞI VI KHUẨN 11 -4- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu 1.4.1 Sự phân hủy sinh học hiếu khí 11 1.4.2 Sự phân hủy sinh học yếm khí 12 1.5 MỘT SỐ TIẾN TRÌNH ẢNH HƯỞNG LÊN HOẠT ĐỘNG KHỬ CLO DIOXINS CỦA VI SINH VẬT YẾM KHÍ 14 1.5.1 Tiến trình metan hóa 15 1.5.2 Tiến trình acetate hóa 16 1.5.3 Tiến trình khử sulfate 16 1.6 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ KHÍ KHỐI PHỔ (GC-MS - Gas Chromatography-Mass Spectrometry) SỬ DỤNG TRONG PHÂN TÍCH DIOXINS 16 1.6.1 Tổng quan khối phổ sắc ký khí 16 1.6 Nguyên tắc hoạt động máy khối phổ .17 1.6 Khối phổ kết hợp với sắc kí khí (Gas Chromatography Mass Spectometry) 17 1.7 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ SỬ DỤNG PHÂN TÍCH CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT THAM GIA VÀO SỰ PHÂN HỦY DIOXINS 19 1.7.1 Phương pháp phản ứng chuỗi polymerase (PCR) 19 1.7.1.1 Giới thiệu 19 1.7.1.2 Nguyên tắc 19 1.7.1.3 Cách tiến hành phản ứng PCR 20 1.7.1.4 Các thành phần phản ứng PCR 21 1.6.2 Phương pháp điện di biến tính tăng cấp (DGGE) 21 1.6.2.1 Giới thiệu 21 1.6.2.2 Nguyên tắc phản ứng 22 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP .23 2.1 PHƯƠNG TIỆN 23 2.1.1 Thời gian địa điểm thí nghiệm 23 2.1.2 Thiết bị thí nghiệm 23 2.1.3 Sử dụng cộng đồng vi khuẩn phân hủy Chlorodibenzo-p-dioxin .23 -5- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu 2.1.4 Các hóa chất dùng thí nghiệm 24 2.2 PHƯƠNG PHÁP 24 2.2.1 Bố trí thí nghiệm 24 2.2.2 Chỉ tiêu theo dõi .25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 28 3.1 KHẢ NĂNG KHỬ CLO YẾM KHÍ CỦA CỘNG ĐỒNG VI KHUẨN ĐỐI VỚI 1,2,3,4TCDD; 2,3-DCDD VÀ 2,3,7,8-TCDD TRONG TRẦM TÍCH Ơ NHIỄM DIOXINS 28 3.2 HOẠT ĐỘNG KHỬ CLO YẾM KHÍ CỘNG ĐỒNG VI KHUẨN ĐỐI VỚI 1,2,3,4TeCB TRONG TRẦM TÍCH Ơ NHIỄM DIOXINS .30 3.2.1 Hoạt động khử clo 1,2,3,4-TeCB cộng đồng vi khuẩn khử PCDDs mẫu ủ lần .30 3.2.2 Hoạt động khử clo 1,2,3,4-TeCB cộng đồng vi khuẩn khử PCDDs mẫu ủ lần 34 3.3 MỐI QUAN HỆ GIỮA CỘNG ĐỒNG KHỬ CLO PCDDs VÀ CỘNG ĐỒNG KHỬ CLO 1,2,3,4-TeCB 35 3.3.1 Sự diện dòng vi khuẩn khử clo Chloroflexi nghiệm thức 35 3.3.2 Mối tương quan hai cộng đồng vi khuẩn khử clo PCDDs khử clo 1,2,3,4-TeCB 36 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .38 4.1 KẾT LUẬN 38 4.1 KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ CHƯƠNG 42 -6- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT Chữ tắt Từ gốc 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,7,8-Pentachlorodibenzo-p-dioxin 2,4,5-T 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid 2,4-D 2.4-Dichlorophenoxyacetic acid bp Base pair DGGE Denaturing Gradient Gel Electrophoresis DiCB Dichlorobenzene DNA Deoxyribonucleic acid GCMS – QP 2010 Gas Chromatography Mass Spectometry QP 2010 I-TEQ International-Total Toxic Equivalents MCB Monochlorobenzene PCBs Polychlorinated Biphenyls PCDDs Polychlorodibenzo-p-dioxins PCDFs Polychlorinated dibenzofurans PCR Polymerase Chain Reaction RNA Ribonucleic acid rRNA Ribosomal ribonucleic acid TCDD 2,3,7,8 - Tetrachlorodibenzo-p-dioxin TCVN Vietnamese Standards TeCB Tetrachlorobenzene TEFs Toxic Equivalance Factors TEQ Toxicity Equivalent TrCB Trichlorobenzene WHO World Health Organization -7- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu DANH SÁCH BIỂU BẢNG Bảng Tên bảng 1.1 Giá trị TEF theo International System (I-TEFs; Kutz et al., 1990) Trang theo WHO System (WHO-TEQs; Van Den Berg et al., 1998, 2000) 1.2 Hàm lượng dioxins chứa số hợp chất khai hoang 1.3 Ngưỡng dioxins đất trầm tích điểm bị ô nhiễm nặng dioxin (tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8183: 2009) 1.4 Mức độ ảnh hưởng đến người ứng với nồng độ dioxins -8- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu DANH SÁCH BIỂU HÌNH Hình 1.1 1.2 Tên hình Trang Cấu trúc hóa học Polychlorinated dioxins Cơ chế tạo sản phẩm phụ 2,3,7,8-TCDD trình tổng hợp chất diệt cỏ 2,4,5-T 1.3 Sự tích tụ dioxins môi trường chuỗi thức ăn 1.4 Máy bay C130 phun chất độc da cam chiến tranh Việt Nam 1.5 1.6 Con đường phân hủy DF với cách thức oxy hóa kép phía bên (A) oxy hóa kép gốc(B) 12 Con đường loại bỏ clo 1,2,3,4-TCDD (A) 1,2,3,7,8-PeCDD (B) lồi “Dehalococcoides” sp dịng CBDB1 14 1.7 Dòng điện tử trao đổi chất yếm khí (Max M Häggblom, 2004) 14 1.8 Cấu tạo máy sắc kí khí khối phổ GC-MS 2.1 Các mẫu ủ bố trí hồn chỉnh 25 3.1 28 Sản phẩm mẫu 3T4 (trầm tích đập Đội 4) sau tháng ủ 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 18 Phổ đồ mẫu 3T4-1 cấy 1,2,3,4-TCDD phân tích máy GC-MS QP2010 28 Mẫu 8T6 (trầm tích hồ Lâm Ly) cấy 2,3-DCDD sau tháng ủ 29 Sản phẩm mẫu 8T6 (trầm tích hồ Lâm Ly) cấy 2,3,7,8-TCDD sau tháng ủ 30 Nồng độ (μM) 1,2,3,4-TeCB mẫu 3_1, 3_2 3_3 qua tháng ủ 31 Diện tích peak sản phẩm khử 1,2,3,4-TeCB mẫu 3_1,3_2 3_3 qua tháng ủ 31 3.7 Nồng độ (μM) 1,2,3,4-TeCB mẫu 8_1, 8_2 qua tháng ủ 32 3.8 Diện tích peak sản phẩm khử 1,2,3,4-TeCB mẫu 8_1, 8_2 qua tháng ủ 3.9 Nồng độ (μM) 1,2,3,4-TeCB mẫu 8_2’, 8_3’ qua tháng ủ 3.10 Diện tích peak sản phẩm khử 1,2,3,4-TeCB mẫu 8_2’, 8_3’ tháng ủ 33 3.11 Nồng độ (μM) 1,2,3,4-TeCB mẫu ủ đợt sau tháng 3.12 Diện tích peak sản phẩm khử 1,2,3,4-TeCB mẫu ủ đợt sau tháng ủ 34 3.13 Nồng độ (μM) 1,2,3,4-TeCB mẫu ủ đợt sau tháng 3.14 35 Diện tích peak sản phẩm khử 1,2,3,4-TeCB mẫu ủ đợt sau tháng 3.15 3.16 33 34 35 Điện di đồ sản phẩm PCR nhóm vi khuẩn khử clo Chloroflexi nghiệm thức với cặp mồi 338F/1101R 36 Điện di đồ sản phẩm PCR nghiệm thức 37 -9- Luận văn đại học SVTH: Diệp Nguyễn Diễm Châu Diệp Nguyễn Diễm Châu, 2011 “Quan hệ hai cộng đồng vi khuẩn có khả khử clo yếm khí Chlorodibenzo-p-dioxin cộng đồng khử clo 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene trầm tích nhiễm chất độc da cam” Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ Giảng viên hướng dẫn khoa học TS Dương Minh Viễn TÓM LƯỢC Đề tài: “Quan hệ hai cộng đồng vi khuẩn có khả khử clo yếm khí Chlorodibenzo-p-dioxin cộng đồng khử clo 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene trầm tích nhiễm chất độc da cam” thực từ tháng 04/2010 đến tháng 04/2011 nhằm nghiên cứu khả khử clo cộng đồng vi khuẩn trầm tích nhiễm chất độc da cam 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene (1,2,3,4-TeCB) mối quan hệ cộng đồng vi khuẩn khử clo polychlorodibenzo-p-dioxins (PCDDs) với cộng đồng khử clo 1,2,3,4-TeCB trầm tích hồ Lâm Ly thuộc huyện A Lưới, Thừa Thiên Huế trầm tích đập Đội 4, Cam Nghĩa, Quảng Trị Thí nghiệm thực phịng thí nghiệm Sinh học đất, Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông Nghiệp & SHƯD Trường Đại học Cần Thơ Thí nghiệm sử dụng dịng vi khuẩn có khả khử clo 1,2,3,4-Tetrachlorodibenzop-dioxins (1,2,3,4-TCDD), 2,3-Dichlorodibenzo-p-dioxin (2,3-DCDD) 2,3,7,8- Tetrachlorodibenzo-p-dioxins (2,3,7,8-TCDD) làm giàu hai mẫu trầm tích đập Đội 4- Cam Nghĩa - Quảng Trị Hồ Lâm Ly- A Lưới- Thừa Thiên Huế chuyển sang môi trường ủ có bổ sung 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene (1,2,3,4-TeCB) Sau bố trí lấy mẫu thời điểm tháng thứ 1,2,3,7,11; sau tháng ủ chuyển sang môi trường ủ với 1,2,3,4-TeCB sử dụng cộng đồng vi khuẩn mẫu ủ lần 1, lấy tiêu tháng thứ 2;3 Đem mẫu phân tích khử 1,2,3,4-TeCB máy GC-MS QP2010 Đồng thời trích DNA mẫu ủ sử dụng phương pháp phản ứng chuỗi polymerase (PCR) kép phương pháp điện di biến tính tăng cấp (DGGE) phân tích cộng đồng vi khuẩn tham gia chuyển hóa 1,2,3,4-TeCB; 1,2,3,4-TCDD; 2,3-DCDD 2,3,7,8-TCDD Sau 11 tháng ủ lần tháng mẫu chuyển lần 2, kết thí nghiệm cho thấy có hoạt động khử clo yếm khí 1,2,3,4-TeCB cộng đồng vi khuẩn khử clo 1,2,3,4-TCDD; 2,3DCDD 2,3,7,8-TCDD Kết phân tích với phương pháp DGGE, cộng đồng vi khuẩn khử clo yếm khí mẫu ủ đa dạng Cộng đồng vi khuẩn khử clo 1,2,3,4-TeCB có thành phần khơng khác -10- ... đẩy vi khuẩn khử PCDDs Chính đề tài ? ?Quan hệ hai cộng đồng vi khuẩn có khả khử clo yếm khí chlorodibenzo- p- dioxins cộng đồng khử clo 1,2,3,4 ? ?Tetrachlorobenzene trầm tích nhiễm chất độc da cam? ??... cứu khả khử clo cộng đồng vi khuẩn trầm tích ô nhiễm chất độc da cam 1,2,3,4- Tetrachlorobenzene (1,2,3,4- TeCB) mối quan hệ cộng đồng vi khuẩn khử clo polychlorodibenzo -p- dioxins (PCDDs) với cộng. .. TÓM LƯỢC Đề tài: ? ?Quan hệ hai cộng đồng vi khuẩn có khả khử clo yếm khí Chlorodibenzo- p- dioxin cộng đồng khử clo 1,2,3,4- Tetrachlorobenzene trầm tích ô nhiễm chất độc da cam? ?? thực từ tháng 04/2010