- Mẫu làm giàu trên đất ô nhiễm
7 Loại clo của hợp chất chứa clo dạng acid
3.5.2. Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến sinh trưởng của quần xã vi khuẩn khử sulfate
3.5.1. Làm giàu quần xã vi khuẩn khử sulfate
Để nghiên cứu sự giống và khác nhau về đặc điểm sinh học giữa các quần xã VK KSF tại lô xử lý ở Biên Hòa và Đà Nẵng, hai quần xã VK KSF tại hai vị trí tương ứng được làm giàu 3 lần liên tiếp trên môi trường Posgate B chứa DCĐ và được phối trộn theo tỷ lệ bằng nhau giữa các mẫu từ nguồn khác nhau (mỗi mẫu làm giàu riêng lẻ được lấy 10 ml dịch nuôi, trộn đều tạo thành quần xã).
Quần xã VK KSF ở Đà Nẵng (gọi tắt là VK KSF từ Đà Nẵng) là hỗn hợp các VK KSF được làm giàu từ các mẫu 10DNT, 100DNT sau xử lý 8 năm, các mẫu từ P1 đến P5 sau xử lý 6, 7 tháng. Quần xã VK KSF ở Biên Hòa (gọi tắt là VK KSF từ Biên Hòa) là hỗn hợp các VK KSF được làm giàu từ các mẫu M1, M2, M3, M4 sau 18 tháng xử lý. Các quần xã này được sử dụng cho một số nghiên cứu về đặc tính quần xã VK KSF trong các nghiên cứu tiếp theo.
3.5.2. Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến sinh trưởng của quần xã vi khuẩn khử sulfate khuẩn khử sulfate
Các yếu tố môi trường ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng của VSV nói chung và quần xã VK KK nói riêng. Tuy nhiên, do quần xã VK KK bắt buộc khó nuôi cấy, khó xác định sinh trưởng nên việc nghiên cứu các yếu tố môi trường gặp nhiều khó khăn. Trong phạm vi đề tài luận án này, các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng của quần xã VK KSF đã được chọn để nghiên cứu. Các yếu tố môi trường bao gồm nhiệt độ, pH, nồng độ NaCl, nồng độ chất độc chứa clo (DCĐ), các hợp chất chứa clo khác và một số nguồn carbon thay thế đã được khảo sát. Trong nghiên cứu này, hai quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa được sử dụng để nghiên cứu. Để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, pH, nồng độ NaCl, nguồn carbon thay thế đến sinh trưởng của VK KSF, hai quần xã VK KSF được nuôi cấy trên môi trường Posgate B chứa 3,2 % DCĐ (v/v). Sinh trưởng của quần xã VK KSF được xác định sau 10 ngày nuôi cấy.
3.5.2. 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của thế giới VSV trong đó có VK KSF. Dải nhiệt độ được nghiên cứu là 4, 25, 30, 35, 40 và 45oC và kết quả được trình bày ở Hình 3.11. Kết quả trình bày ở Hình 3.11 cho thấy, nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng của quần xã VK KSF.
Cả hai quần xã VK KSF trong các lô xử lý ở Đà Nẵng và Biên Hòa có khả năng sinh trưởng ở dải nhiệt độ 15-40oC và tối ưu ở nhiệt độ 30oC. Tuy nhiên, sự sinh trưởng của mỗi quần xã tại cùng một nhiệt độ lại khác nhau. Ở trên 30oC, sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Biên Hòa giảm chậm nhưng sinh trưởng của quần xã ở Đà Nẵng giảm nhanh hơn. Ở 25oC, sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà Nẵng lại cao hơn so với ở Biên Hòa.
Hình 3.11. Sinh trưởng của hai quần xã VK KSF từ Đà Nẵng ( ) và Biên Hòa ( ) ở
các nhiệt độ khác nhau
Kết quả thu được có thể giải thích do ở hố chôn lấp của Biên Hòa sâu tới 2,5 m, có 5 lớp bọc nên nhiệt độ ổn định hơn so với nhiệt độ trong các lô xử lý khác nhau của Đà Nẵng chỉ sâu 1,2-1,5 m và chỉ có 1-2 lớp bọc đất xử lý. Sinh trưởng của cả hai quần xã VK bị ức chế hoàn toàn ở nhiệt độ 10oC và 45oC.
3.5.2.2. Ảnh hưởng của pH
pH là một trong các yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của VSV nói chung và VK KSF nói riêng. Các giá trị pH ban đầu được nghiên cứu là 4, 5, 6, 7, 8, 9 và kết quả được trình bày ở Hình 3.12.
Kết quả trên Hình 3.12 cho thấy cả hai quần xã VK KSF có khả năng sinh trưởng trên môi trường Posgate B chứa DCĐ ở dải pH từ 5 đến 9 và hoàn toàn bị ức chế ở pH 4. Sinh trưởng của quần xã VK KSF từ Đà Nẵng tối ưu ở pH 5-7 và từ Biên Hòa là pH 7. Ở pH cao hơn 7, sinh trưởng của quần xã từ Đà Nẵng giảm nhanh tuyến tính trong khi sinh trưởng của quần xã từ Biên Hòa giảm chậm.
Hình 3.12. Sinh trưởng của hai quần xã VK KSF từ Đà Nẵng ( ) và Biên Hòa
( ) ở các pH khác nhau
3.5.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl
Nồng độ NaCl là một yếu tố môi trường không chỉ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của quần xã VSV mà còn cho ta biết về khả năng ứng dụng các VSV này trong các điều kiện môi trường khác nhau như nước ngọt, nước lợ hay nước mặn. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl lên sự sinh trưởng của hai quần xã VK KSF được khảo sát với dải nồng độ từ 0-10% và được trình bày ở Hình 3.13.
Hình 3.13. Sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà Nẵng ( ) và Biên Hòa ( ) với các nồng độ NaCl khác nhau
Từ Hình 3.13 ta thấy, cả hai quần xã VK KSF có khả năng sinh trưởng ở nồng độ NaCl từ 0-5%. Chúng sinh trưởng tốt ở nồng độ NaCl từ 0 đến 1% trong đó nồng độ NaCl tối ưu cho sinh trưởng là 0,1%. Ở nồng độ NaCl trên 1%, sinh trưởng của
cả hai quần xã giảm dần. Tuy nhiên, sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Biên Hòa tốt hơn so với quần xã VK KSF ở Đà Nẵng với nồng độ NaCl cao hơn 1%. Theo những kết quả điều tra gần đây nhất cho thấy các khu vực ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin mới phát hiện tại Tây Nam sân bay Biên Hòa nằm dưới mực nước biển 2 m (Phung Khac Huy Chu, 2012), chúng có liên quan đến sinh thái nước lợ với nồng độ NaCl cao hơn 1%. Các khu vực đã xử lý của nghiên cứu này có thể liên quan ít nhiều đến nước lợ nên quần xã VK KSF ở đây có thể phát triển tốt ở nồng độ NaCl 1%. Kết quả nghiên cứu thu được cho thấy quần xã VK KSF ở Biên Hòa nằm trong lô xử lý có thể “làm giống” để xử lý khu vực ô nhiễm mới này và một số vị trí ô nhiễm khác có nồng độ NaCl cao hơn đất và trầm tích thông thường.
3.5.2.4. Ảnh hưởng của nguồn carbon
Trong quá trình hô hấp loại clo, VK KSF sử dụng các muối của acid hữu cơ làm nguồn carbon và chất cho điện tử. Một số muối natri của acid hữu cơ được sử dụng thay cho nguồn carbon là lactate trong môi trường Posgate B đã được khảo sát nhằm tạo điều kiện cho sinh trưởng của VK KSF tốt nhất. Chọn được nguồn carbon có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của quần xã VK KSF và kinh tế nhất có thể ứng dụng để xử lý ở quy mô hiện trường là một trong các nghiên cứu được quan tâm trong đề tài này. Sinh trưởng của VK KSF trên các nguồn carbon thay thế được trình bày ở Hình 3.14.
Hình 3.14. Sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà Nẵng ( ) và Biên Hòa ( ) trên các nguồn carbon khác nhau
Kết quả Hình 3.14 cho thấy, cả hai quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa có khả năng sinh trưởng tốt trên các nguồn carbon là lactate, acetate, pyruvate và sinh trưởng kém hơn trên môi trường chứa tartrate, fumarate, formate, benzoate và hoàn toàn bị ức chế trên môi trường chứa citrate, oxalate.
3.5.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ dịch chiết đất
Ngoài các yếu tố đã kể trên, sinh trưởng của quần xã VK KSF có khả năng loại khử clo còn bị ảnh hưởng bởi nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là 2,3,7,8-TCDD, 2,4,5-T, 2,4-D và các chất trao đổi khác có trong DCĐ. Thông thường, các hợp chất có độ độc cao sẽ ức chế sự sinh trưởng của quần xã VSV nói chung và VK KSF nói riêng. Do đó, ảnh hưởng của nồng độ DCĐ tới 2 quần xã VK KSF cũng được khảo sát. Trong nghiên cứu này, nồng độ DCĐ được sử dụng lần lượt là 0; 1,6; 3,2; 4,8; 6,4; 8 % (v/v). Ảnh hưởng của nồng độ DCĐ đến sinh trưởng của hai quần xã VK KSF được trình bày ở Hình 3.15.
Kết quả ở Hình 3.15 cho thấy, quần xã VK KSF ở Đà Nẵng và Biên Hòa có khả năng sinh trưởng trên môi trường có nồng độ DCĐ chứa chất diệt cỏ/dioxin khá cao. Ở môi trường không chứa DCĐ, quần xã VK KSF vẫn sinh trưởng và ở mức trung bình. Sinh trưởng của quần xã VK KSF cao nhất ở nồng độ 3,2% DCĐ và giảm dần ở nồng độ lớn hơn 4,8%.
Hình 3.15. Ảnh hưởng của nồng độ DCĐ đến sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà Nẵng ( ) và Biên
Hòa ( )
3.5.2.6. Ảnh hưởng của một số hợp chất chứa clo hữu cơ
Các chất hữu cơ chứa clo cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự sinh trưởng và quá trình hô hấp loại khử clo của VK KSF (Boyle, 1999a; Dar, 2005). Trong nghiên cứu
này, ảnh hưởng của một số chất hữu cơ chứa clo như các chất diệt cỏ 2,4,5-T, 2,4-D, các chất đã bị chuyển hóa thành các hợp chất phenol như 2,3-DCP, 2,4-DCP, 2,5- DCP, 3,5-DCP và DDT với nồng độ 100 ppm đến sinh trưởng của quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa đã được khảo sát. Sinh trưởng của các quần xã VK KSF trên một số nguồn clo hữu cơ được trình bày ở Hình 3.16.
Kết quả trên Hình 3.16 cho thấy, cả hai quần xã VK KSF ở Đà Nẵng và Biên Hòa có khả năng sinh trưởng trên môi trường Posgate B có chứa các hợp chất clo hữu cơ có độ độc khác nhau ở nồng độ 100 ppm. Kết quả này chứng tỏ cả hai quần xã VK KSF đều tồn tại và có khả năng sử dụng một số hợp chất vòng thơm chứa clo.
Hình 3.16. Ảnh hưởng của một số chất hữu cơ chứa clo đến sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà Nẵng ( ) và
Biên Hòa ( )
Như vậy, quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa có thể sinh trưởng tối ưu trên môi trường Posgate B ở nhiệt độ 30-35oC, pH 7, nồng độ NaCl 0,1% và nồng độ DCĐ 3,2%. Chúng có thể sinh trưởng trên nguồn chất clo hữu cơ riêng rẽ với độ độc khác nhau ở nồng độ 100 ppm. Cả hai quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa có khả năng sử dụng một số chất hữu cơ khác ngoài lactate làm nguồn carbon và chất cho điện tử như acetate, pyruvate, benzoate, tartrate, fumarate, formate. Tuy nhiên, chúng không thể sinh trưởng trên nguồn carbon là citrate và oxalate.