Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu về sự thiếu cân bằng khu hệ vi sinh vật nền đáy là một trong những mắt xích quan trọng. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai trò của vi sinh vật trong thủy vực và đặc biệt nền đáy là rất quan trọng. Sự có mặt của các nhóm vi sinh vật trong môi trường không những làm chức năng chỉ thị sinh học để đánh giá hiện trạng môi trường mà còn đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng của tự nhiên.
K t qu nghiên c u KHCN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC CHỦNG VI KHUẨN CHỊU MẶN ĐỂ XỬ LÝ BÙN ĐÁY ÂU THUYỀN THỌ QUANG Tăng Th Chính, Đ Văn M nh, Đăng Th Mai Anh, Ninh Th Lành,Nguy n S Nguyên, Huỳnh Đ c Long Vi n Công ngh môi tr ng, Vi n Hàn Lâm khoa h c Công ngh Vi t Nam MỞ ĐẦU Hiện nay, nghiên cứu kiểm sốt nhiễm thủy vực ngày quan tâm nhiều hơn, đó, nghiên cứu thiếu cân khu hệ vi sinh vật đáy mắt xích quan trọng Nhiều nghiên cứu vai trò vi sinh vật thủy vực đặc biệt đáy quan trọng [1,2] Sự có mặt nhóm vi sinh vật mơi trường khơng làm chức thị sinh học để đánh giá trạng mơi trường mà cịn đóng vai trị quan trọng việc trì cân tự nhiên Các nghiên cứu mối quan hệ nồng độ chất ô nhiễm mắt xích vi sinh vật vai trị chuyển hóa chúng tự nhiên; tốc độ chuyển hóa chất ô nhiễm phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, mật độ vi sinh vật yếu tố tác động bên ngồi mơi trường Việc loại bỏ chất ô nhiễm thông qua trình vật lý sinh học diễn thủy vực dẫn đến tiết kiệm nhiều chi phí kinh tế công nghệ đề cập nghiên cứu Jordan cộng sự, 2007 [5], Boynton cộng sự, 2008 [6] Kaushal cộng sự, 2008 [7] Ngay khu vực ven biển Louisiana, Hoa Kỳ, bao gồm hệ thống châu thổ lớn nhất, cửa sông Mississippi, Vịnh Mexico vùng đất ngập nước lớn nhất, nhà khoa học đề cập đến vai trò vi sinh vật đáy trình giảm thiểu nồng độ chất ô nhiễm [8,9] Tác giả Hugo Ribeiro cộng sự, 2012 [10] đề cập đến ảnh hưởng lớp trầm tích đến khả phân hủy sinh học nhóm vi sinh vật bầu rễ Juncus maritimus Nghiên cứu mối tương quan chất ô nhiễm với mật độ vi sinh vật tự nhiên thủy vực, Hình Âu Thuy n Th Quang, TP Đà N ng Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2016 109 K t qu nghiên c u KHCN hai đầu mối liên kết bị phá vỡ dẫn đến ảnh hưởng lâu dài hệ sinh thái Nghiên cứu Andrate cộng [11] Boorman [12] cho thấy chế độ thủy triều yếu tố có ảnh hưởng lớn đến chức hệ sinh thái nước nhiễm mặn [3,4] Âu thuyền Thọ Quang có diện tích 58 ha, vũng kín, khơng có dịng chảy lưu thơng nên lượng nước đổ vào bị ứ đọng gây mùi hôi thối Thêm vào đó, nguồn nước thải từ khu cơng nghiệp (KCN) Dịch vụ Thủy sản Thọ Quang, chợ cá Thọ Quang, tàu thuyền neo đậu khu dân cư… xả âu thuyền gây nên tình trạng nhiễm nặng nề, ảnh hưởng tới mỹ quan đô thị, môi trường sức khỏe người dân nhiều năm qua Để kiểm sốt giảm thiểu nhiễm mơi trường Âu thuyền Thọ Quang Đà Nẵng, năm 2015-2016 Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam UBND Thành phố Đà Nẵng cho thực đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cân hệ vi sinh vật phân hủy đáy đề xuất công nghệ xử lý mùi âu thuyền Thọ Quang thành phố Đà Nẵng” Bài báo trình bày số kết sử dụng chế phẩm vi sinh vật chịu mặn để xử lý bùn đáy Âu thuyền Thọ Quang I PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chế phẩm vi sinh vật chịu mặn Chủng Bacillus licheniformis TQ21, chủng Bacillus amyloliquefaciens TQ12, Bacillus amyloliquefaciens TS12, chủng vi khuẩn có khả sinh trưởng mơi trường có nồng độ NaCl đến 4% sinh tổng hợp enzyme proteaza, amylaza zenlulaza cao sử dụng nghiên cứu Chủng lên men môi trường lỏng, 300C 48h để tạo chế phẩm vi sinh sử dụng cho nghiên cứu mật độ vi khuẩn đạt 10 CFU/ml Nghiên cứu thử nghiệm: Bùn đáy thu từ vị trí khác Âu thuyền Thọ Quang phối trộn để thử nghiệm - Mẫu bùn tươi lấy âu thuyền chuyển phịng thí nghiệm - Phân tích tiêu nước như: COD, BOD, NH4+ - Phân tích tiêu bùn như: tổng bon hữu cơ, tổng nitơ, tổng phốt - Chế tạo bể phân hủy bùn làm ngăn ngăn có kích thước dài, rộng, cao 50x50x40cm - Cho bùn vào bể theo thể tích 5l/bể; - Bổ sung chế phẩm vi sinh vào bể²: 10ml chế phẩm (kí hiệu M1) , bể ³ 5ml chế phẩm (kí hiệu M2, bể ´ ml chế phẩm (kí hiệu M3) sau khuấy đều; Bể đối chứng µkhông bổ sung chế phẩm vi sinh (ký hiệu M4) Hình Mơ hình bố trí thử nghiệm phịng thí nghiệm 110 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2016 K t qu nghiên c u KHCN Hình Hiệu xử lý COD, BOD nước ô thí nghiệm II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.1 Hiệu xử lý bùn đáy Âu thuyền Thọ Quang, Đà Nẵng Đã khảo sát chất lượng nước sau xử lý chế phẩm vi sinh (xem Hình 3) + Đối với COD: sau 14 ngày mẫu M1 nằm mức QCVN08:2015/BTNMT, sau 21 ngày mẫu M2 M3 giảm đến mức thấp so với QCVN, mẫu khơng bổ sung chế phẩm M4 sau 35 ngày COD= 48,7mg/l nhỏ so với QCVN Sau 63 ngày, hiệu suất xử lý COD ô M1, M2, M3, M4 87,52%; 79,81%; 70,99%; 38,56% Qua cho thấy, thí nghiệm bổ sung 10ml chế phẩm xử lý COD tốt so với thí nghiệm cịn lại + Hình Hiệu xử lý NH4 nước thí nghiệm + Đối với BOD: thí nghiệm M1 sau 21 ngày BOD= 21,5mg/l nằm QCVN, sau 28 ngày thí nghiệm M2, M3 có BOD 17,4 22,3mg/l nhỏ QCVN, đối mẫu M4 khơng bổ sung chế phẩm hàm lượng BOD có giảm chậm lớn so với QCVN (sau 63 ngày BOD=29,4mg/l) Sau 63 ngày, hiệu suất xử lý BOD ô M1, M2, M3, M4 86,23%; 80,53%; 78,22%; 30,17% Qua cho thấy, thí nghiệm bổ sung chế phẩm xử lý BOD tốt so với thí nghiệm khơng bổ sung chế phẩm Kết số NH4+ (Hình 4) cho thấy có khác biệt mẫu bổ sung nồng độ chế phẩm khác Ở mẫu không bổ sung chế phẩm hàm lượng NH4+ giảm dần theo thời gian chậm chí sau 63 ngày hàm lượng khoảng xấp xỉ 5mg/l Đối với mẫu thí nghiệm bổ sung Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Soá 4,5&6-2016 111 K t qu nghiên c u KHCN 1mg/l hàm lượng NH4+ giảm tương đối nhanh khoảng – 42 ngày, sau tốc độ giảm chững lại sau 42 ngày hàm lượng NH4+ đạt quy chuẩn cho phép Với lượng chế phẩm bổ sung ban đầu 5ml vịng 14 ngày đầu hàm lượng NH4+ có tăng đơi chút, sau giảm nhanh sau 42 ngày đạt quy chuẩn cho phép nước mặt Ở mẫu bổ sung 10ml chế phẩm hàm lượng NH4+ tăng vọt sau 14 ngày (xấp xỉ 25mg/l) cao nhiều so với mẫu bổ sung 5ml chế phẩm Điều cho thấy lượng chế phẩm bổ sung vào tương đối chất hữu phân hủy nhanh chóng biết sản phẩm protein hữu phân hủy thường tạo lượng NH4+ Tuy nhiên, theo thời gian nước mơ hình khơng lấy tiếp tục bổ sung vào nên lượng hữu giảm dần theo thời gian lượng NH4+ chuyển hóa q trình sống vi sinh vật nên lượng NH4+ giảm dần theo thời gian sau 42 ngày hàm lượng NH4+ mẫu bổ sung 10ml chế phẩm Thời gian (ngày) đạt quy chuẩn cho phép Kết xác định COD, BOD NH4+ phần khẳng định hiệu chế phẩm trình cải thiện chất lượng nước thí nghiệm Lượng chế phẩm bổ sung – 10ml cho hiệu xử lý nước tương đối tốt so với mẫu không bổ sung 2.2 Hiệu xử lý trầm tích Bên cạnh chất lượng nước, đánh giá số tiêu bùn để xem q trình đưa chế phẩm vào có ảnh hưởng đến thông số bùn đáy Thời gian (ngày) Thời gian (ngày) Hình Hiệu xử lý TOC, TN, TP trầm tích thí nghiệm 112 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2016 K t qu nghiên c u KHCN không, khả tồn nhóm vi sinh vật chế phẩm tồn bùn đáy Hình số thông số quan trắc từ bùn trình thử nghiệm chế phẩm Từ kết thí nghiệm Hình cho thấy: Hàm lượng TOC, TN, TP có xu hướng giảm theo thời gian + Đối với hàm lượng TOC: hàm lượng TOC có giảm theo thời gian hay nói cách khác hiệu xử lý tổng lượng chất hữu tăng lên theo thời gian Sau 63 ngày hiệu suất xử lý TOC thí nghiệm M1, M2, M3, M4 32,02%; 25,02%; 19,86%; 11,71% Qua thấy ô M1 xử lý TOC tốt ô thí nghiệm bổ sung chế phẩm xử lý TOC tốt so với thí nghiệm khơng bổ sung chế phẩm + Đối với hàm lượng TN: Nito nước thải cao chảy vào thủy vực làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng Do nito gây phát triển mạnh mẽ loại thực vật phù du rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường thủy vực, sản sinh nhiều chất độc nước H2S, CH4, CO2,… tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích nước, gây mùi thối làm nhiễm khơng khí khu dân cư Qua phân tích đánh giá hiệu xử lý nito chế phẩm sinh học cho kết cao Trong thí nghiệm M1 cho kết xử lý nito tốt nhất, sau 63 ngày, hiệu suất xử lý TN ô M1, M2, M3, M4 44,33%; 30,71%; 24,52%; 12,93% Qua cho thấy, thí nghiệm bổ sung chế phẩm xử lý TN tốt so với thí nghiệm không bổ sung chế phẩm + Đối với hàm lượng TP: Chất dinh dưỡng nito photpho quan trọng sinh trưởng phát triển vi sinh vật Mỗi thể sinh vật định có nhu cầu dinh dưỡng N, P Trong điều kiện môi trường thừa thiếu N, P, sinh trưởng phát triển vi sinh vật bị ảnh hưởng Ngồi ra, photpho nguyên nhân gây bùng nổ tảo số nguồn nước mặt, gây tượng tái nhiễm bẩn nước có màu, mùi khó chịu (Kết phân tích hàm lượng tổng photpho trầm tích thể hình 27) Sau 63 ngày, hiệu suất xử lý TP ô M1, M2, M3, M4 27,54%; 21,74%; 15,94%; 11,59% Qua cho thấy thí nghiệm bổ sung 5ml 10ml chế phẩm xử lý TP tốt so với ô bổ sung 1ml chế phẩm ô đối chứng Tương tự số hóa học, số VSV bùn biến động theo thời gian Với mẫu không bổ sung chế phẩm 1ml chế phẩm mật độ vi sinh vật khơng có biến động nhiều theo thời gian Còn mẫu bổ sung 10ml chế phẩm, mật độ VSV đặc biệt nhóm phân hủy cellulose, tinh bột, protein, kitin tăng thời gian từ – 14 ngày, sau bắt đầu giảm; với mẫu bổ sung 5ml chế phẩm, VSV tăng theo quy luật tương tự , tốc độ chậm Quy luật VSV mẫu có lượng chế phẩm bổ sung 5, 10ml phù hợp với quy luật COD, BOD, NH4+ nước TOC, TP, TN bùn Qua cho thấy, VSV chế phẩm có khả tồn bùn đáy xử lý nước mơ hình thử nghiệm III KẾT LUẬN Nghiên cứu thí nghiệm xử lý bùn đáy chế phẩm VSV chịu mặn qui mơ phịng thí nghiệm xác định • Chế phẩm vi sinh chịu mặn có khả cải thiện chất lượng nước rõ rệt so không bổ sung chế phẩm, sau 63 ngày thử nghiệm COD, BOD, NH4+ mẫu có bổ sung chế phẩm đạt yêu cầu QCVN 08:2015/BTNMT Hiệu loại bỏ chất ô nhiễm tăng liều lượng bổ sung chế phẩm tăng • Đối với việc xử lý bùn đáy mẫu có bổ sung chế phẩm cho hiệu xử lý TOC, TN, TP tốt so với mẫu không bổ sung, sau 63 ngày: hiệu suất xử lý mẫu bổ sung 10ml, 5ml, 1ml chế phẩm TOC tăng 20,3%; 10,3%; 8,2%; TN tăng 31,4%; Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2016 113 K t qu nghiên c u KHCN 17,8%; 11,6%; TP tăng 15,9%; 10,1%; 4,35 so với mẫu không bổ sung chế phẩm Kết cho thấy sử dụng chế phẩm vi sinh chịu mặn để xử lý bùn đáy Âu thuyền Thọ Quang, Đà Nẵng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Atreyee Sims, Yanyan Zhang, Shashikanth Gajaraj, Pamela B Brown, Zhiqiang Hu(2013), Toward the development of microbial indicators for wetland assessment Water Research 47, (5), 1, pp1711–1725 [2] Yan, L., Inamori, R., Gui, P., Xu, K.Q., Kong, H.N., Matsumura, M., Inamori, Y.(2005), Distribution characteristics of ammonia-oxidizing bacteria in the Typha latifolia constructed wetlands using fluorescent in situ hybridization (FISH) Journal of Environmental Sciences 17 (6), pp 993-997 [3] R.W Howarth, R Marino (2006), Nitrogen as the limiting nutrient for eutrophication in coastal marine ecosystems: evolving views over three decades, Limnology and Oceanography, 51, pp 364–376 [4] S Seitzinger, J.A Harrison, J.K Bohlke, A.F Bouwman, R Lowrance, B Peterson, C Tobias, G Van Drecht (2006), Denitrification across landscapes and waterscapes: a synthesis, Ecological 114 Applications, 2064–2090 16, pp [5] T.E Jordan, M.P Andrews, R.P Szuch, D.F Whigham, D.E Weller, A.D Jacobs (2007), Comparing functional assessments of wetlands to measurements of soil characteristics and nitrogen processing, Wetlands, 27, pp 479–497 [6] W.R Boynton, J.D Hagy, J.C Cornwell, W.M Kemp, S.M Greene, M.S Owens, J.E Baker, R.K Larsen (2008), Nutrient budgets and management actions in the Patuxent River estuary, Maryland, Estuaries and Coasts, 31, pp 623–651 [7] S.S Kaushal, P.M Groffman, P.M Mayer, E Striz, A.J Gold, (2008), Effects of stream restoration on denitrification in an urbanizing watershed, Ecological Applications, 18, pp 789–804 [8] J.W Day, G.P Shaffer, L.D Britsch, D.J Reed, S.R Hawes, D Cahoon (2000), Pattern and process of land loss in the Mississippi Delta: a spatial and temporal analysis of wetland habitat change, Estuaries, 23, pp 425–438 [9] J.M Coleman, O.K Huh, D Braud (2008), Wetland loss in world deltas, Journal of Coastal Research, 24, pp 1–14 Bordalo (2013), Influence of natural rhizosediments characteristics on hydrocarbons degradation potential of microorganisms associated to Juncus maritimus roots, International Biodeterioration & Biodegradation,84, pp 86–96 [11] Andrade, M.L., Covelo, E.F., Vega, F.A., Marcet, P (2004), Effect of the Prestige oil spill on salt marsh soils on the coast of Galicia, (northwestern Spain), Journal of Environmental Quality 33, pp 2003-2110 [12] Boorman, L.A (1999), Salt marshes e present functioning and future change, Mangroves and Salt Marshes 3, 227-241 LỜI CÁM ƠN! Cơng trình thực tài trợ đề tài: “Nghiên c u gi i pháp ng d ng h vi sinh v t phân h y n n đáy đ x lý mùi phát sinh bùn n c m t t i khu v c âu thuy n Th Quang thành ph Đà N ng” Mã số: VAST.NĐP.09/15-16 Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam tạo điều kiện cho thực nghiên cứu [10] Hugo Ribeiro, C Marisa R Almeida, Ana P Mucha, Catarina Teixeira, Adriano A Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Soá 4,5&6-2016 ... nghệ xử lý mùi âu thuyền Thọ Quang thành phố Đà Nẵng” Bài báo trình bày số kết sử dụng chế phẩm vi sinh vật chịu mặn để xử lý bùn đáy Âu thuyền Thọ Quang I PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chế phẩm vi sinh... cao sử dụng nghiên cứu Chủng lên men môi trường lỏng, 300C 48h để tạo chế phẩm vi sinh sử dụng cho nghiên cứu mật độ vi khuẩn đạt 10 CFU/ml Nghiên cứu thử nghiệm: Bùn đáy thu từ vị trí khác Âu thuyền. .. 113 K t qu nghiên c u KHCN 17,8%; 11,6%; TP tăng 15,9%; 10,1%; 4,35 so với mẫu không bổ sung chế phẩm Kết cho thấy sử dụng chế phẩm vi sinh chịu mặn để xử lý bùn đáy Âu thuyền Thọ Quang, Đà Nẵng
