- Cột trắng là hàm lượng đồng phân 2,3,7,8TCDD
U. bacterium clone U18 TfdA
3.2.4. Định tính khả năng sử dụng các chất diệt cỏ/dioxin
Hai chủng P. sp. BHNA1 và A. sp. BHNB1 được nuôi cấy trên môi trường
muối khoángrắn với thành phần agar là 18% có bổ sung dịch chiết đất (DCD), sau 22 ngày nuôi cấy toàn bộ sinh khối và thạch lẫn dịch chiết đất trong đĩa peptri đã được
tách chiết trong 100ml toluen trong thời gian 2h. Sau đó cô đặc bằng máy cất quay còn khoảng 1ml và đem phân tích trên máy sắc ký khí khối phổ phân giải thấp (GC- MS). Kết quả thu được như sau:
Hình 3.19: Phổ sắc ký khí khối phổ thể hiện khả năng loại bỏ 2,3,7,8-TCDD bởi hai chủng BHNA1 và BHNB1
Từ phổ sắc ký khí khối phổ trên ta thấy rõ khả năng phân hủy 2,3,7,8-TCDD của hai chủng vi khuẩn được phân lâp từ khu vực ô nhiễm Tây sân bay Biên Hòa.
Tên mẫu Thời gian lƣu Diện tích pick % phân hủy
Mẫu ban đầu (P) 18.419 26.802 0
Pseudomonas sp. BHNA1 18.427 12.660 52,8
Mẫu đối chứng
Acinetobactersp. BHNB1
Acinetobacter sp. BHNB1 18.410 19.386 27,7 Bảng 3.3: Diện tích pick của đồng phân 2,3,7,8-TCDD
Sau 22 ngày nuôi cấy trên môi trường muối khoáng thạch, chủng vi khuẩn
P.sp. BHNA1 phân hủy 52,8%, chủng A. sp. BHNB1 đã phân hủy 27,7% so với hàm
lượng ban đầu.
Trong thành phần của dịch chiết đất có chất diệt cỏ/dioxin bao gồm các thành phần ô nhiễm chủ yếu như 2,4-D, 2,4-DCP, 2,4,5-T, 2,4,5-TCP, dioxin, ngoài ra còn chứa DBF và PAH. Hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu về khả năng phân hủy 2,4-D, 2,4-DCP, 2,4,5-T, 2,4,5-TCP, 2,3,7,8-TCDD của các chủng vi khuẩn thuộc chi
Pseudomonas, Acinetobacter, Rhodococcus, Terrabacter và Paenibacillus. Trong một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra khả năng phân hủy sinh học của một số các vi sinh vật liên quan đến các đồng phân của dioxin.
PCDDs bị phân hủy bởi các chủng vi sinh vật được phân lập từ đất và trầm
tích ô nhiễm chất độc PCDDs. Một trong số các chủng được phân lập là P. sp.
EE41. Chúng có khả năng phát triển và phân hủy mono- và di-chlorinated dibenzo- p-dioxin như là nguồn carbon. Sự phân hủy sinh học của TrCDD và TCDD có thể được tăng lên nhờ dinh dưỡng khởi đầu của quá trình đồng trao đổi chất với o-CDB, do đó 1,2,3-TrCDD và 2,3,7,8-TCDD bị phân hủy tới 33% (với nồng độ ban đầu là 1,2mg/L trong 3 tuần) và 37,8% (với nồng độ ban đầu 0,1mg/L trong 3 tuần [47]. Gần đây vi khuẩn có thể phát triển trên môi trường có monochlorinated dibenzo-p-
dioxin như là nguồn carbon và năng lượng duy nhất được phân lập là P.veronii[52].
Trong nghiên cứu phân hủy dioxin bởi nấm trắng Phanerochaete sortida
YK-624 trong môi trường rắn có hàm lượng nitơ thấp. Phần trăm phân hủy PCDDs và PCDFs lần lượt là xấp xỉ 40% (tetra-chloro-) đến 76% (hexachloro) và 45% (tetrachloro-) đến 70% (hexachloro-). Những kết quả trên cho thấy chủng nấm trắng có thể phân hủy khá ổn định cả hai PCDDs và PCDFs [111].
Chủng vi khuẩn Janibacter sp. Strain YA được phân lập từ trầm tích sông có
hủy trên 90% 1-chloro-dibenzo-p-dioxin (1-CDD) và trên 80% 2-chloro-dibenzo-p- dioxin trong 18 giờ với nồng độ khởi điểm là 40mg/L [69]. Bảy chủng vi sinh vật phân hủy dibenzofuran đã được phân lập từ môi trường đất ô nhiễm dioxin. Những chủng này có thể phát triển với dibenzofuran như là nguồn carbon và năng lượng duy nhất. Trong quá trình phát triển với dibenzofuran chúng tạo ra sản phẩm có dung dịch màu
vàng. Chủng này thuộc vào họ Nocardioides với tên loài là N. aromaticivorans sp. nov
[77].
Dịch chiết tế bào của vi khuẩn Geobacillus sp. UZO3 phân hủy 2,7-
dichlorodibenzo-p-dioxin (2,7-DCDD) như là một chất xúc tác hiện đại nó tác động đến liên kết ether của phân tử 2,7-DCDD và qua đó xác định được 4‟-5-dichloro-2- hydroxydiphenyl ether và 4-chlorophenol là sản phẩm phân hủy của 2,7-DCDD [120].
Jin và cộng sự tiến hành thí nghiệm phân hủy sinh học DBF với nồng độ ban
đầu 100 ppm bởi chủng Janibacter terrae XJ-1 và cho thấy chủng này phân hủy hoàn
toàn DBF và tạo ra các 2,2‟,3-trihydroxylbiphenyl, salicylic acid, gentitis acid và các sản phẩm trao đổi chất khác sau 5 ngày nuôi cấy [72].
Nghiên cứu của Iida và đtg [67] cho thấy, chủng vi khuẩn Paenibacillus
sp.YK5 có thể phân hủy hoàn toàn 2mM DBF sau 34 giờ nuôi cấy ở 370
C. Nghiên
cứu khác của Kubota và đtg đã thông báo, các chủng vi khuẩn Nocardioides phân lập
từ đất và khu vực ô nhiễm dioxin ở Nhật Bản phân hủy hoàn toàn khoảng 0,18 mM
DBF sau 96 giờ nuôi cấy ở 300
C [59]. Hong và đtg đã thông báo chủng Pseudomonas
veronii PH-03 phân hủy được 90,7% DD, 79,7% DBF, 88,3% 1-MCDD và 78,6% 2- CDD sau 60 giờ nuôi cấy với nồng độ 1 mM ban đầu của các cơ chất [61].
P. veronii PH-03 có thể phát triển trên môi trường chứa CDD như là nguồn carbon và năng lượng duy nhất đã được mô tả [60]. Một số chủng vi khuẩn khác như
R. opacus SAO101 cũng có khả năng sử dụng 1-CDD, 2,3-DCDD và 2,7-DCDD,
Terrabacter sp. DBF63 có khả năng sử dụng 2-CDD và 2,3-DCD [83]. Gần đây,
chủng R. sp. HA01 không sử dụng DD như là nguồn carbon duy nhất nhưng các tế
nhiều nhà nghiên cứu, màu vàng được sinh ra do các sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa DD và CDD [32, 77].
Trong nghiên cứu của mình, Nguyễn Bá Hữu và đtg (2010) đã chỉ ra sự sinh
trưởng của chủng R. sp. HDN3 trên môi trường muối khoáng (MSM) chứa DD đạt
cao nhất sau gần 2 tuần nuôi cấy. Trên hỗn hợp môi trường MSM và HK hoặc LB chứa dioxin và 2-CIDD đã quan sát được sự sinh trưởng của chủng DMA. Tuy nhiên, cần có thêm các phân tích hóa học để khẳng định chủng vi khuẩn này có sử dụng các chất trên
theo con đường đồng trao đổi chất hay không. Kết quả nghiên cứu phân hủy
dibenzofuran của 3 chủng vi khuẩn Ao3, DMA và HDN3 cho thấy sau 24h các tế bào
của chủng R. sp. HDN3 đã phân hủy hoàn toàn lượng DBF. Tuy nhiên, chủng DMA
phân hủy 71,54% và 100% lượng DBF sau 24h và 48h nuôi cấy.
Một số chủng vi sinh vật khác sử dụng CDD và DBF cũng đã được phân lập từ bãi nhiễm CDD ở khu vực sân bay Đà Nẵng [11] Sau 7 ngày nuôi cấy, chủng nấm sợi FDN20 loại bỏ được 30% DBF ở nồng ban đầu trong môi trường là 547,3 µg/ml [13].
Như vậy, so với một số kết quả nghiên cứu đã công bố, hai chủng P. sp.
BHNA1 và A. sp. BHNB1 phân lập từ khu Tây sân bay Biên Hòa có khẳ năng phân
hủy 2,3,7,8-TCDD khá tốt minh chứng này một lần nữa cho ta thấy khả năng phân loại bỏ chất độc nhất này khi chúng ta áp dụng công nghệ phân hủy sinh học trong
các hố “chôn lấp tích cực”. Đặc biệt là Pseudomonas đã được biết tới khả năng sử
dụng dioxin như là “thức ăn”, hơn nữa lại có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện môi trường ít oxy.
Hơn thế nữa các chủng này sẽ là ứng cử viên để nghiên cứu cơ bản trong quá trình khử loại clo đối với các chất ô nhiễm có trong đất của khu vực Tây sân bay Biên Hòa
Các gene tham gia phân hủy dioxin và chất diệt cỏ sẽ được sử dụng để thiết kế kit quan trắc ô nhiễm và đánh giá tốc độ phân hủy các chất ô nhiễm trên.