2. 1 Tình hìn hô nhiễm dầu trên thế giới:
4.5. Ảnh hƣởng của pH, nồng độ muối NaCl đến khả năng sinh trƣởng
trong môi trƣờng có dầu diesel của chủng G10:
Nghiên cứu ảnh hƣởng của các điều kiện hóa lý đến khả năng sử dụng dầu diesel của vi sinh vật nhằm mục đích xác định các điều kiện tối ƣu để vi sinh vật dễ phát triển. Từ đó, có thể kiểm soát đƣợc quá trình phân hủy các nguồn ô nhiễm của vi sinh vật theo mong muốn và đạt hiệu quả cao nhất, các yếu tốt pH, nồng độ muối NaCl đƣợc xem là có ảnh hƣởng lớn nhất, trực tiếp nhất đến sự phát triển cũng nhƣ khả năng sử dụng dầu diesel của vi sinh vật, đồng thời đây cũng là yếu tố dễ kiểm soát nhất.
Chủng vi khuẩn G10 đƣợc nuôi đánh giá khả năng sử dụng dầu diesel trên môi trƣờng muối khoáng Gost có các giá trị pH từ 6 – 9, với giá trị OD600 đầu vào của các chủng là nhƣ nhau và bằng 0,3 trong thời gian 7 ngày. Tuy nhiên khi thử nghiệm với các giá trị pH là 8,5 và 9 thì khả năng sử dụng dầu diesel giảm đi rõ rệt. Điều này có thể lý giải là do chủng vi khuẩn G10 đƣợc phân lập từ các mẫu lấy ở kho xăng Việt Hoàng nên pH của mẫu có giá trị trung tính. Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 4.7 và hình 4.15.
Bảng 4.7. Khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng G10 với nồng độ DO 10% ở các dải pH khác nhau
Dải Ph Giá trị OD tại bƣớc sóng 600 nm
Ngày 0 Ngày 1 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 7
6,0 0,3 0,92 1,86 1,98 1,57 6,5 0,3 1,16 2,03 2,23 1,98 7,0 0,3 1,8 2,72 3,48 2,76 7,5 0,3 1,98 3,24 3,84 3,08 8,0 0,3 1,96 3,76 4,06 3,78
Từ bảng 4.7 chúng tôi nhận thấy tốc độ tăng trƣởng và phát triển của chủng G10 tăng dần theo thời gian nuôi cấy. Đặc biệt tốc độ sinh trƣởng của chủng G10 mạnh nhất thể hiện qua giá trị OD trong ngày thứ 5 tƣơng ứng giải pH = 8.
Kết quả ở bảng 4.7 đƣợc chúng tôi thiết lập bằng đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của chủng G10 ở các giá trị pH khác nhau. Kết quả thể hiện ở hình 4.15.
Hình 4.15. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trưởng của chủng vi khuẩn G10 tại các giá trị pH khác nhau
Kết quả trên hình 4.15 cho thấy, tại giá trị pH 8 khả năng sử dụng dầu diesel của chủng G10 là mạnh nhất và đạt các giá trị OD600 = 4,06 sau 5 ngày nuôi cấy. Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Sharma và Pant (2001)
[39]. Nhƣ vậy chủng G10 có khả năng sinh trƣởng và phát triển mạnh nhất ở pH 8 và pH này đƣợc lựa chọn để đánh giá tiếp ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl.
Chúng tôi đã tiến hành nuôi cấy chủng G10 trong dung dịch nuôi cấy Gost ở nồng độ DO 10%, ở các nồng độ muối khác nhau,kết quả thể hiện bảng 4.8
Bảng 4.8. Khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng G10 với nồng độ DO 10% ở các nồng độ muối NaCl khác nhau
Nồng độ NaCl
Giá trị OD tại bƣớc sóng 600 nm
Ngày 0 Ngày 1 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 7
0,0% 0,3 1,09 2,16 1,57 1,26 0,5% 0,3 1,36 1,65 2,37 1,56 1,0% 0,3 2,24 3,05 3,49 3,08 1,5% 0,3 2,38 3,48 4,06 3,21 2,0% 0,3 2,76 4,14 4,45 4,03
Qua bảng 4.8 chúng tôi nhận thấy qua thời gian thử nghiệm với các giá trị OD tại bƣớc sóng 600nm tốc độ sinh trƣởng và phát triển của G10 đều tăng qua các ngày,đặc biệt tốc độ sinh trƣởng và phát triển của chủng G10 cao nhất ở ngày thứ 5 trong thời gian nuôi cấy.
Để thấy rõ hơn tốc độ sinh trƣởng và phát triển của chủng G10 ở nồng độ DO 10% trong các môi trƣờng NaCl từ 0.5% đến 2%, chúng tôi đã tiến hành nuôi cấy và thiết lập đồ thị biểu thị tốc độ sinh trƣởng của chủng vi khuẩn G10 tại các nồng độ NaCl khác nhau.
Hình 4.16. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trưởng của chủng vi khuẩn G10 tại nồng độ NaCl khác nhau
Nồng độ muối liên quan đến áp suất tế bào, ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi chất và chuyển hóa các chất ô nhiễm. Vì vậy,việc nghiên cứu về ảnh hƣởng của nồng độ muối đến khả năng phân hủy dầu diesel chủng vi khuẩn là rất quan trọng cho việc ứng dụng về sau. Nồng độ muối đƣợc sử dụng trong thí nghiệm nằm trong dải từ 0 ÷ 3. Tuy nhiên ở nồng độ muối có 2,5%;3% khả năng sinh trƣởng và phân hủy dầu diesel của chủng vi khuẩn G10 giảm đi rõ rệt ( Kết quả không minh họa). Nhƣ vậy tại pH 8, nồng độ muối NaCl 2% là điều kiện tối ƣu cho khả năng phân hủy dầu diesel chủng vi khuẩn G10 (Hình 4.16).
4.6. Khả năng phân huỷ dầu diesel của chủng G10:
Sau 7 ngày nuôi cấy với điều kiện pH 8,nồng độ muối NaCl 2%, ở 37oC,tốc độ lắc là 200 vòng/phút, mẫu đƣợc gửi đi phân tích tại Viện Hoá Công nghiệp - Bộ Công thƣơng. Kết quả phân tích cho thấy,so với mẫu đối chứng (49720 mg/l) mẫu chứa chủng G10 hàm lƣợng dầu còn lại là 23140mg/l từ đó tính toán đƣợc hiệu suất phân hủy dầu DO là 53,46%.
Những nghiên cứu sử dụng tập đoàn vi khuẩn phân huỷ dầu DO trong đất đã cho kết quả nghiên cứu tìm ra đƣợc bốn loại vi khuẩn thuộc tập đoàn vi khuẩn lấy từ Viện Dầu khí của Mexico đựoc định tên là Pseudomona,
Serratia, Acinetobacter và Flavobacterium có khả năng giảm nồng độ dầu
DO trong đất chỉ còn nhỏ hơn 15% so với nồng độ ban đầu trong thời gian 5 tuần. Khi áp dụng thí điểm thực tế trên diện tích đất là 5m2
thì nồng độ dầu DO đã giảm hơn 85%, khi bổ sung thêm NH4NO3 thì kết quả đạt tới 90% [31], [32].
Nghiên cứu mới nhất của Kaczorek và cộng sự năm 2011 khi nghiên cứu về khả năng phân huỷ sinh học các hợp chất hydrocarbon đã phân lập đƣợc chủng vi khuẩn Pseudomonas alcaligenes S22 có khả năng phân huỷ 92% dầu DO sau 21 ngày nuôi cấy có bổ sung thêm chất hoạt động bề mặt Triton X-100 [28].
Ở Việt Nam đã có công bố của một số nhóm tác giả về các chủng vi khuẩn có khả năng sử dụng dầu DO. Năm 2011,nhóm tác giả tại phòng Vi sinh Vật Dầu mỏ, Viện Công nghệ Sinh học đã phân lập đƣợc 2 chủng vi khuẩn TN1 và TN2 trong mẫu cát biển Đồ Sơn có khả năng phân huỷ 67% và 37% hàm lƣợng dầu DO tổng số khi thu đƣợc bổ sung chất hoạt động bề mặt. Trần Thị Nga (2005)đã phân lập đƣợc chủng vi khuẩn SG =7 có khả năng phân huỷ 80% dầu DO với nồng độ DO là 17 – 18% sau 3 ngày nuôi cấy [6].
Nhƣ vậy, so sánh với các chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ dầu DO trên thế giới và Việt Nam, chủng G10 mà chúng tôi phân lập đƣợc có khả năng phân huỷ dầu khá tốt. Chủng vi khuẩn này sẽ đƣợc lƣu giữ để phục vụ cho các nghiên cứu có liên quan.
CHƢƠNG V:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
1.Phân lập đƣợc 10 chủng vi sinh vật ([G1]; [G2]; [G3]; [G4]; [G5]; [G6]; [G7]; [G8] ;[G9] ;[G10] ) có khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt trên dầu diesel. Trong đó chủng G10 có khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt nhất trên môi trƣờng có chứa 10% dầu DO.
2. Chủng G10 có khuẩn lạc tròn,lồi,bóng,ƣớt,màu trắng đục,đƣờng kính 1,8 – 2,2 mm,tế bào chủng G10 có dạng hình que ngắn,kích thƣớc 0,6 ÷ 0,8 µm x 1,6 ÷ 2,3µm.
3. Chủng G10 đƣợc đặt tên là Klebsiella sp. G10. Trình tự nucleotide của đoạn gen mã hoá 16S rRNA của chủng Klebsiella sp. G10 đã đƣợc đăng ký trên ngân hàng gen quốc tế NCBI với mã số JX983098.
4. Hiệu suất phân hủy dầu DO của chủng G10 ở nồng độ 10% tại pH 8, nồng độ muối NaCl 2% là 53,46% sau 7 ngày nuôi cấy với hàm lƣợng ban đầu là 49720 mg/l.
Kiến nghị:
Nghiên cứu thêm các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển và khả năng phân huỷ dầu DO của chủng G10 từ đó tối ƣu hoá các điều kiện để có khả năng tạo chế phẩm và sử dụng xử lý nguồn nƣớc và đất nhiễm dầu tại cây xăng Việt Hoàng và các nguồn ô nhiễm dầu DO tƣơng tự.
Kết quả này đã được viết thành 1 bài báo khoa học “Khả năng phân huỷ dầu diesel của chủng G10 phân lập từ kho xăng Việt Hoàng, tỉnh Thái
Nguyên” của nhóm tác giả: Lê Thị Nhi Công, Khuông Trường Giang, Đỗ
Thị Dịu, Cung Thị Ngọc Mai, Nghiêm Ngọc Minh (Viện CNSH). Đăng tại
tạp chí Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên. Tr-103, Tập 101,số 01,năm
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
1. Đặng Thị Cẩm Hà, Nguyễn Bá Hữu, Trần Nhƣ Hoa, Cù Việt Nga, Nguyễn quang Huy, Đàm Tiến (1999), "Điều tra một số nhóm vi sinh vật trong mẫu đất Cửa Lục, vịnh Hạ Long", Kỷ yếu viện Công nghệ sinh học-
1998, Tr 302 -311, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
2. Đinh Thúy Hằng, Lê Gia Hy, Lƣu Thị Bích Thảo (l998), "Vi sinh vật phân hủy hyđrocarbon dầu mỏ" , Tạp chí khoa học và công nghệ, XXXVI (3) 3. Lại Thúy Hiền, Nguyễn Thị Thu Huyền, Đỗ Thu Phƣơng, Phạm Thị Hằng,
Vƣơng Thị Nga, Lê Thị Nhi Công, Nguyễn Thị Yên, Nguyễn Bá Tú, Hoàng Văn Thắng (2010), Nghiên cứu tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học từ vi sinh vật nhằm ứng dụng trong các ngành công nghiệp và xử lý môi trƣờng, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 199-209.
4. Nguyễn Bá Hữu, Trần Thị Tƣờng Vi, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2007). Phân hủy sinh học dầu diesel và hydrocarbon thơm đa nhân của một số chủng vi khuẩn phân lập từ nƣớc thải nhiễm dầu kho cảng B12, Quảng Ninh. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên 2(42): 59 – 66.
5. Cung Thị Ngọc Mai, Nguyễn Thùy Linh, Nguyễn Văn Bắc, Vũ Thị Thanh, Nghiêm Ngọc Minh (2011), Nghiên cứu khả năng phân hủy diesel của chủng vi khuẩn BTL5 phân lập từ nƣớc thải công nghiệp, Tạp chí Sinh học, 33(4), 86-91.
6. Trần Thị Nga (2005), “Khả năng sử dụng vi khuẩn phân hủy dầu đồng thời tạo chất hoạt động bề mặt trong xử lý ô nhiễm dầu” Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
7. Trƣơng Hữu Trì (2008), “ Sản phẩm dầu mỏ thƣơng phẩm”, Đại học Bách khoa Đà Nẵng.
8. Đỗ Công Thung, Trần Đức Thành, Nguyễn Thị Minh Huyền (2008), "Đánh giá tác động của ô nhiễm dầu đối với hệ sinh thái biển Việt Nam".
9. Hà Thế Tiến (2010), Vịnh Hạ Long ô nhiễm dầu mạnh nhất cả nƣớc. Báo điện tử kiến thức – Khoa học và Công nghệ - Ngày 9/8/2010.
Tiếng Anh:
10. Amann RI, Ludwig WW, Schleifer KH (1995), "Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation ", Micobiological Reviews, 59, pp. 143-169.
11. Amellal N, Portal JM, Volgel T, Berthelin J (2001), "Distribution and location of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and PAH- degrading bacteria within son aggregates", Biodegradation, 12, pp. 49 - 57.
12. American public health association (1969), "Standard methods for the examination of water and wastewtaer including bottom sediments and
sludge'', pp. 604-609.
13. Atlas RM (1981), "Microbial Degradation of Petroleum ydrocarbon an Environment Perspective" Microbiological Reviews, 145.1, pp. 180-209. 14. Beam HW and Perry JJ (1974), "Microbial Degradation of
Cycloparaffmic Hydrocarbons via Co-metabolism and Commensalism"
Journal of General Nicrobiology, 82, pp. 163 -169.
15. Bidleman TF, Wralla MD, Roura R, Can E and Schmidt S (l993), “Organochlorine pesticides inthe atmosphere of the Southem Ocean and Antarctica, January - March, 1990", Marine Pollution Bulletin, 26, pp. 258-262. 16. Bitton LN (1984), "Microbial degradation of aliphatic hydrocarbons", In
Microbia degl adation of organic compounds David T. Gibson (ed).
17. Cappello S., Santisi S., Calogero R., Hassanshahian M. and Yakimov M. M. (2012), Characterisation of oil - degrading bacteria isolated from bilge water. Water, Air and Soil Pollution 3: 1-8
18. Chen Q, Jansen DB, and witholt B (1995), "Pseudomonas oleovorans due to the induction of alk B and synthesis of octanol", Journal of
Bacteriology, 177, pp. 6894- 6901.
19. Coates JD( Anderson RT and Lovlev D (1996), "Oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons under sulfate-reducing conditions", Applied and
Environment Microbiology, 62, pp. 1099 - 11 0 1.
20. Dorobantu LS, Yeung AKC, Foght JM and Gray MR (2004), "Stabilization of Oil-Water Emulsions by hydrophobic Bacteria",
Applied and Enronment Microbiology, pp.6333 - 6336.
21. Fingas M. and Edited by Charles J. (2000), Effects of oil spills on the environment – The bagic of oil ceanup. Lewis Publishers: United States of American. International Standard Book Number 1 – 56670 – 537 - 1. 22. Fernandez - Lineares GML, Acquaviva M and Bertrand JC (1997),
“Influence of glycine betaine on degradation of eicosane by
Marmobacter hydrocarbonoclasticus at high salinity", System Applied
Microbiology, 20, pp 150 - 153.
23. Gawdzik B. and Gawdzik J. (2011), Impact of pollution with oil derivatives on the natural enviroment and methods of their removal. Ecological Chemistry and Engineering S 18(3): 346 – 357.
24. Hong JI, Kim J, Choi OK, Cho KS and Ryu HW (2005)
“Characterrization of a diesel-degrading bacterium, Pseudomonas aeruginosa
IU5, isolated from oil – contaminated soil in Korea”, World Journal of Microbiology ang Biotechnology 21: 381 - 384
25. Leahy G. J. and Colwell R. R. (1990), Microbial degradation of hydrocarbons in the environment. Microbiological Reviews 54(3): 305-315
26. Jesus GM, Silvia GA, Ana IA and Francisco RV (l999), "Use of 16S-23S ribosomal genes spacer region in studies of prokaryotic diversity",
Journal Microbiol Methods, vol 36, pp. 55-64.
27. Jun IM , Sakai Y, Tani Y and Kato N (1996), "Isolation and characterization of a novel oxygenase that catalyzes the first step of n- alkane oxidation in Acinetobacter sp. Strain M-l" Journal of
Bacterioiogy, 182 – pp. 2059 -2067.
28. Kaczorek E, Moszynska S and Olszanowski A (2011), "Modiflcation of cell properties of Pseudomonas alcaligenes S22 during hydrocarbon biodegradation" Biodegradation, 22(2), pp. 359-366.
29. Kanaly RA and Harayama S (2000), "Biodegradation of high-molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons by bacteria" Journal of
Bacteriology 182, pp. 2059-2067.
30. Mariano AP, Tomasella RC, Martino CD, Morais EB, Fitho RM, Seleghim MH R . Contiero J, Tomisielo SMT and Angelis DF (2010), "Aerobic bidegradation of butanol and diesel oil blends", African Journal
of Biotechnology, 9(42), pp. 7094-7101 .
31. Marquez-Rocha FJ, Hemandez-Rodriguez V and Lamela MT (2001), “Biodegration of diesel oil in soil by a microbial consortium", Water, air
and soil pollutionlution, 128, pp. 3 1 3-32 0.
32. Marquez-Rocha FJ, Olmos-soto J, Rosano-Hemandez MC and Muriel- Garcysa M (2005), "Detẹrnination of the hydrocarbon-degrading metabolic capabilities of tropical bacterial isolates" International
Biodeterioration &Biođegradation, 55 , pp. 1 7- 23.
33. Mergesin R and Schinner F (2001), "Biodegradation of hydrocarbons in exeme environment ", Applied Microbiology and Biotechnology 56, pp. 650-663.
34. Mullis K. B., Saiki R. K., Scharf S., Faloona F., Horn G. T., Erlich H. A. and Arnheim N. (1985), “Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia ”. Science 230(4732):1350- 4
35. Nguyen BH, Denner EBM, Dang TCH, WTanner G, and Stan - Lotter H (1999), "Marinobacter aquaeolei sp. nov., halophilic bacterium isolated from environments samples and their assembly into functional genes",
Gene, 212 , pp. 221 -228 .
36. Pirnik MP, Atlas RM, and Bartha R (l974), "Hydrocarbon Metabolism by
Brevibacterium erythrogenes: Normnal and Branched Alkanes", The
Journal of Bacteriol 119 (3): 868-878.
37. Radvan SS and Al - Hasan RE (2000), "Oil pollution and cyanobacteria",
The ecology of cyanobacteria Whitton BA and Potts M (eds.), pp. 307 -
319 , Kluwer Academic Publishers, Public in the Netherland.
38. Rontani JF and Giusti G (1986), “Study of the biodegradation of poly- branched alkanes by a marine bacterial community”, Marine Chemistry, 20(2), pp.197 – 205.
39. Sharma S. L. and Pant A. (2001), Crude oil degradation by a actinomycete
Rhodococcus sp. Indian Journal of Marine Science 30: 146-150
40. Smith C. A. and Hussey A. M. (2005), Gram Stain Protocols. American society for microbiology Conference for Undergraduate Educators – American
41. Trugill P W (l 989), "The degradation of alicyclic hydrocarbons by a microbial consortium", International Biodeterioration and
biodegradation, 25(l-3), pp. 197-206.
42. Ueno A, Ito Y, Yumoto I and Okuyama H (2007), "Isolation and haracterization of bacteria from soil contaminated with diesel oil and the possible use of these in autochthonous bioaugmentation", World Journal
43. Yamaga F., Washio K. and Morikawa M. (2010), Sustainable