Ở nước ta, cùng với quá trình công nghiệp hóa ở các nhà máy xí nghiệp là sự phát triển của các làng nghề. Cả nước hiện có tới 4.575 làng nghề khác nhau, trong đó có hàng trăm làng nghề sản xuất, tái chế kim loại như đúc đồng, tái chế chì, mạ, gia công cán thép…Do phần lớn các làng nghề đều sản xuất thủ công chưa tập trung, chưa có hê ̣ thống thoát nước và xử lý nước thải nên nước thải nhiễm kim loại nặng gây ảnh hưởng nghiêm tro ̣ng đến sức khỏe của con người và môi trường sinh thái. Nghiên cứu địa hóa ban đầu ở hai làng nghề cơ khí truyền thống điển hình của Nam Định là Vân Chàng và Đồng Côi đã cho thấy hàm lượng chì trong bùn từ đáy sông, ao hồ, và trong tóc người ở đây rất cao. Đặc biệt hàm lượng chì trong bùn ao hồ và sông Vân Chàng cao gấp nhiều lần hàm lượng cho phép. Tại Bắc Ninh, theo kết quả điều tra, phân tích các mẫu đất trên địa bàn tỉnh của Trung tâm quan trắc tài nguyên và Môi trường (2011) cho thấy hàm lượng chì vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, đặc biệt là tại các làng nghề, cụm khu công nghiệp mức độ ô nhiễm tăng theo từng năm.
Làng nghề tái chế chì của thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên là địa chỉ đại diện cho các làng nghề ô nhiễm chì cần được đặc biệt quan tâm. Theo thống kê của tiến sĩ Lê Đức, năm 2011, hàm lượng chì trong nguồn nước trung bình là 0,77 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 7,7 - 15 lần. Ở ao hồ đãi và đổ xỉ, hàm lượng chì là 3,278 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 32-65 lần. Do bề mặt nước bị ô nhiễm, thực vật ở đây cũng bị ảnh hưởng. Trong đó, bèo tích lũy tới 430 mg/kg; rau muống tích lũy từ 168 - 430
mg/kg. Trong đất, hàm lượng chì trung bình là 398 mg/kg. Trong không khí, tích lũy từ 26 mg/m3 - 46 mg/m3, gấp 4.600 lần so với tiêu chuẩn cho phép… Do nhiễm độc chì từ nước, đất và khí thải, thôn Đông Mai có hơn 50% số người mắc bệnh đường ruột, tá tràng, đau dạ dày; 30% số người mắc bệnh đường hô hấp, đau mắt; 100% số người trực tiếp nấu chì đều bị nhiễm độc chì trong máu. Hơn 40 người bị tàn tật nặng do ảnh hưởng của bụi và khói chì, trong đó có hơn 20 trẻ em bị viêm não, với các di chứng ngớ ngẩn, thọt chân, mù mắt, bại liệt… Theo phân tích từ cơ thể những người bị nhiễm độc chì, hàm lượng chì trong nước tiểu từ 0,25 - 0,56 mg/l; hàm lượng chì trong máu là 1,35 mg/l, vượt 1,5 lần mức cho phép. Vì vậy, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để xử lý nguồn nước thải nhiễm chì ở thôn Đông Mai nói riêng và các làng nghề, cụm khu công nghiệp tái chế chì nói chung là vấn đề môi trường rất cấp bách hiện nay.
Ứng dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam đã được một số tác giả nghiên cứu. Đặng Đình Kim và cs (1999) nghiên cứu sử dụng các chất hấp phụ sinh học như tảo và một số phế liệu của ngành chế biến thủy sản để loại chì và một số kim loại trong nước thải [6]. Kết quả là 90 - 92% hàm lượng chì đầu vào (15,23 mg/l) từ nước thải mạ được loại bỏ. Khả năng hấp thụ kim loại nặng trong đó có chì của hai loại vi tảo (Chlorella sp.1 và Pinnularia sp.) cũng được Trần Văn Tựa và cs (2003) nghiên cứu. Nhóm tác giả đã chứng minh khả năng hấp thụ chì của hai loại vi tảo này lần lượt là 70,58 mg Pb/g TK và 43,13 mg Pb/g TK [12]
Bên cạnh những nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ và hấp thụ sinh học, phương pháp sinh học kỵ khí xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng bằng vi khuẩn KSF thu hút được sự quan tâm nghiên cứu bởi các ưu điểm vượt trội đề cập ở trên. Ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu của Lại Thúy Hiền, Kiều Thị Quỳnh Hoa và cộng sự (2001-2003) lần đầu tiên công bố khả năng chuyển hóa kim loại nặng bằng vi khuẩn KSF và đã thành công trong việc xử lý hỗn hợp kim loại nặng (Cu, Zn, Ni, Cr và Fe) trong nước thải làng nghề cơ khí Vân Chàng, Nam Định bằng nhóm vi khuẩn này. [5, 22, 26]. Phạm Hương Sơn và cs (2003) đã xử
Commented [u1]: Em thiếu tài liệu này, chị đã bổ sung ở phần
Tài liệu Tham khảo, Đặng Đình Kim và Trân Văn Tựa có 2 bài khác nhau
lý nước thải nhân tạo có bổ sung 10 mg/l Cu và 10 mg/l As bằng vi khuẩn KSF. [11]. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào khả năng chuyển hóa Fe, Cr, Ni, Zn, As và Cu của vi khuẩn KSF mà chưa đánh giá vai trò của vi khuẩn này đối với sự chuyển hóa của Pb. Vì vậy, trong đề tài luận văn này chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam”.
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu
2.1.1.Vi khuẩn khử sulfate
Các hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF được nuôi cấy làm giàu từ các mẫu nước và bùn ô nhiễm chì thu được tại làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên. Các mẫu được bảo quản ở 4oC và phân tích vi sinh trong vòng 8 giờ.
2.1.2.Môi trường và điều kiện nuôi cấy vi khuẩn KSF
Vi khuẩn KSF được nuôi cấy làm giàu trên môi trường Postgate B (PB) có cải tiến cho phù hợp điều kiện tại nơi lấy mẫu phân tích. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và chì tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF nghiên cứu được tiến hành trên môi trường Postgate C (PC) cải tiến (Bảng 2.1)
Bảng 2.1: Môi trường nuôi cấy làm giàu và thí nghiệm
Thành phần (g/l) PB cải tiến PC cải tiến
KH2PO4 0,5 0,05 NH4Cl 1 0.28 Na2SO4 1 2,96 MgSO4.7H2O 2 - Lactate Natri 3,5 Ethanol 1,84 CaCl2 0,06 MgCl2 0,06 Cao men 0,5 - Axit Thioglycolic 0,1 - FeSO4.7H2O 0,2 Vitamin C 0,1 - Vitamin 0,1
Vi lượng 0,1 Citrate Natri - 0,3 PIPES 11g Nước máy 1000 ml Nước khử ion 1000 ml pH 7.2 7.5
Môi trường được chuẩn bị dưới điều kiện kỵ khí, sau đó khử trùng 20 phút (1 atm; 121oC). Tất cả các thí nghiệm đều được nuôi cấy ở 30oC, pH 7.2 (trừ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và pH tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn). Giá trị pH được chỉnh phù hợp bằng dung dịch NaOH và HCl . Tỷ lệ tiếp giống là 5% (v/v) vi khuẩn KSF (1 109 CFU/ml).
2.1.3.Hóa chất
Axit Ascorbic (Merck, Đức) Axits Thioglycolic (Merck, Đức) KH2PO4 (Trung Quốc)
NH4Cl (Trung Quốc) Na2 SO4 (Trung Quốc) CaCl2.6H2O (Trung Quốc) MgSO4.7H2O (Trung Quốc) Lactate Natri (Merck, Đức) Cao men (Merck, Đức) HNO3 (Trung Quốc) NaHCO3 (Trung Quốc) NaOH (Trung Quốc) HCl (Trung Quốc)
FeSO4.7H2O (Trung Quốc) Axit Folic (Merck, Đức) Axit Nicotin (Merck, Đức)
Pb(NO3)2 (Sigma, Mỹ) Ethanol 99% (Merck, Đức) Glycerol (Merck, Đức) Na2S.9H2O (Trung Quốc) CoCl2 (MerckĐức) CuCl2 (Merck, Đức) FeCl2 (Merck,Đức) ZnCl2 (Merck, Đức) MnCl2 (Merck, Đức) H3BO3 (Merck, Đưc) NiCl2 (Merck, Đức) Na2MoO4(Merck, Đức)
Axit Thioglycolic (Merck, Đức) Biotin (Merck, Đức)
Axit P-aminobenzoic (Sigma, Mỹ) Axit lipoic (Sigma, Mỹ)
2.1.4.Máy móc thiết bị
- Máy đo mật độ quang (OD) (SP-3000 Nano, Nhật) - Máy lọc chân không (Satorious, Đức)
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS 3000, Mỹ) - Máy đo pH (Testo, Đức)
- Máy ly tâm (Eppendoft, Đức)
- Máy lọc nước khử ion (AQUAMAX Ultra 370 Series, Ấn Độ) - Máy Voltex (Đức)
- Nồi hấp khử trùng (Mỹ)
- Thiết bị ổn nhiệt (Techne OSI, Nhật) - Tủ ấm (Hungari)
- Tủ cấy vô trùng hồi lưu (Việt Nam) - Tủ hút (Việt Nam)
- Tủ lạnh sâu (-20oC, -80oC) (Đức) - Thiết bị nuôi cấy kỵ khí (Mỹ) - Bình khí N2, N2/CO2
- Máy lọc chân không (Satorious, Đức)
Một số thiết bị và dụng cụ cần thiết khác được sử dụng trong quá trình nghiên cứu như pipette man, ống nghiệm, pipet, bình serum, bình Duran, bình tam giác, màng lọc vô trùng….