DMCA.com Protection Status

Nghiên cứu sự hình thành màng sinh học (biofilm) từ các vi sinh vật phân lập tại Việt Nam nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm dầu mỏ  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 21:24 ngày 28/12/2017

Năm 2014, nhóm nghiên cứu do TS. Lê Thị Nhi Công, Viện Công nghệ Sinh học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu thành công sự hình thành màng sinh học (biofilm) từ các vi sinh vật phân lập tại Việt Nam nhằm định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm dầu mỏ. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Journal of Science, Natural Science and Technology, tạp chí Sinh học của Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Tạp chí Khoa học - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Việt Nam là nước khai thác dầu đứng thứ 3 Đông Nam Á. Hàng năm ngành này đem lại một phần ba nguồn ngân sách quốc gia. Tuy nhiên, hoạt động khai thác này càng mạnh mẽ thì đồng nghĩa với việc môi trường bị tác động càng lớn, phế thải ra môi trường càng nhiều. Hiện tượng tràn dầu, rò rỉ khí gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vấn đề này trở thành một tâm điểm được quan tâm hàng đầu. Hiện các biện pháp xử lý làm giảm tác hại không được xử lý một cách triệt để. Việc xử lý phenol theo phương pháp phân hủy sinh học đã và đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước quan tâm nghiên cứu. Các phương pháp này có ưu điểm vượt trội như: an toàn với môi trường, đơn giản, xử lý triệt để không gây ra hiện tượng ô nhiễm thứ cấp, giá thành rẻ. Công nghệ sử dụng màng sinh học (biofilm) do các vi sinh vật tạo ra hiện đang được xem là công nghệ có hiệu quả xử lý dầu cao. Biofilm là một tập hợp các vi sinh vật gắn trên một bề mặt của vật thể rắn hoặc bề mặt chất lỏng, tạo thành lớp màng bao phủ bề mặt đó. Các vi sinh vật trong biofilm liên kết với nhau một cách chặt chẽ, tạo thành một cấu trúc bền vững. Do mật độ các chủng vi sinh vật trong biofilm cao, hỗ trợ, và liên kết với nhau một cách chặt chẽ nên khả năng đồng hoá, trao đổi chất, phân hủy các hydrocarbon sẽ xảy ra nhanh hơn.

Qua quá trình xác định các chủng vi khuẩn và nấm men biển có các đặc tính mới như vừa tạo biofilm vừa có khả năng phân hủy và chuyển hóa các thành phần dầu mỏ từ các mẫu thu thập ở một số vùng biển bị ô nhiễm dầu mỏ tại Việt Nam. Nghiên cứu về cấu trúc hóa lý, cấu trúc phân tử và cấu trúc quần thể của biofilm nhằm sử dụng các chủng tạo biofilm này trong xử lý ô nhiễm dầu ở Việt Nam. Kiểm tra khả năng và hiệu quả xử lý các thành phần hydrocarbon dầu mỏ của các màng sinh học trong phòng thí nghiệm. Trên cơ sở kết quả đạt được sẽ xây dựng mô hình xử lý nước bị nhiễm dầu bằng công nghệ biofilm. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn và nấm men biển tạo biofilm tốt có khả năng phân hủy các thành phần dầu mỏ. Thu thập các mẫu đất và nước bị ô nhiễm dầu ở một số vùng biển tại Việt Nam để tiến hành phân lập và sàng lọc các chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy hoặc chuyển các thành phần hydrocarbon dầu mỏ. Tuyển chọn các chủng tạo biofilm tốt từ các chủng được lựa chọn trên. Định tên các chủng tuyển chọn nhằm phát hiện các chủng vi khuẩn và nấm men mới, có khả năng tạo biofilm. Nghiên cứu một số điều kiện hóa lý như nhiệt độ, pH,..., ảnh hưởng tới khả năng tạo biofilm của các chủng đã chọn. Nghiên cứu cấu trúc của biofilm do các chủng lựa chọn tạo ra ở mức độ phân tử. Đánh giá, so sánh khả năng phân hủy hydrocarbon no, một số PAH… của sinh vật có khả năng tạo mạng ở dạng planktonic và biofilm ở quy mô phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu thu được các kết quả nghiên cứu bao gồm: Xác định được một số chủng vi khuẩn và nấm men có đặc tính mới - vừa tạo biofilm vừa có khả năng dùng để xử lý ô nhiễm dầu có hiệu quả. Xác định được mối quan hệ giữa đặc trưng sinh hóa của màng với khả năng phân hủy hydrocarbon cũng góp phần quan trọng cho việc xây dựng mô hình xử lý nước bị ô nhiễm dầu. Đánh giá, so sánh được khả năng phân hủy hydrocarbon no, một số PAH… của sinh vật có khả năng tạo mạng ở dạng planktonic và biofilm.

Các chủng vi khuẩn tạo màng sinh học tốt đã được phân lập và tuyển chọn từ các mẫu đất và nước bị nhiễm dầu ở vùng biển Quảng Ninh. Các chủng này có khả năng phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng như naphthalene, anthracene và pyrene, và đặc biệt chúng có thể phân hủy phenol rất tốt. Màng sinh học đa chủng tạo thành từ các chủng này đã được sử dụng để thử nghiệm xử lý phenol với nồng độ 150ppm trên mô hình 5lít ở quy mô phòng thí nghiệm trong các điều kiện; có giá thể là xơ dừa và không có giá thể, có sục khí và không sục khí. Sau 9 ngày thí nghiệm cho thấy 99,9%, 94,40%, 98,92% hàm lượng phenol đã được phân hủy tương ứng trong mô hình không có giá thể, có giá thể không sục khí và có giá thể sục khí. Đây được xem là kết quả thành công bước đầu trong việc thiết lập mô hình màng sinh học đa chủng từ các vi khuẩn biển để xử lý phenol, mở ra khả năng ứng dụng màng sinh học đa chủng xử lý nước thải nhiễm ô nhiễm dầu ở Việt Nam. 

Từ các mẫu nước ô nhiễm dầu lấy ở vùng ven biển vịnh Hạ Long (Quảng Ninh), nhóm nghiên cứu phân lập được một số chủng nấm men tạo màng sinh học (biofilm) có khả năng phân hủy phenol. Trong số các chủng đó, chủng nấm menTrichosporon Asahii QN-B1có khuẩn lạc tròn, gọn, bề mặt khô cằn, ở giữa có nhân lồi, trắng, đường kính 3-4mm là chủng có khả năng phân hủy phenol tốt hơn các chủng còn lại. Kết quả phân tích trình tự vùng bảo thủ cho nấm và kết hợp các đặc tính hình thái, các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa chủng B1 được định tên là Trichosporon Asahii QN-B1. Chủng này đã được đăng ký trên ngân hàng gene với mã số KC139404. Chủng này có khả năng phân hủy phenol và tạo biofilm tốt ở pH từ 3-7; nồng độ NaCl là 1,5% và nhiệt độ 30oC. Chủng này có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở nồng độ phenol lên tới 200ppm. Sau 7 ngày nuôi cấy áp dụng các điều kiện cho khả năng tạo màng của chủng cho thấy chủng phân hủy được 90% phenol, với nồng độ ban đầu là 200ppm. Các kết quả này đã mở ra khả năng ứng dụng các chủng nấm men tạo màng sinh học nhằm xử lý các hợp chất gây ô nhiễm môi trường là các hydrocarbon thơm nói chung và phenol nói riêng. Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá khả năng phân hủy phenol của màng do hỗn hợp các chủng này tạo thành bằng phương pháp đo quang và sắc kí lỏng cao áp (HPLC). Kết quả cho thấy 2 chủng nấm men tạo biofilm này có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trên nguồn cơ chất là phenol với nồng độ lên tới 200ppm.

Từ các mẫu nước thải Khu công nghiệp Từ Liêm, Hà Nội. Nhóm nghiên cứu phân lập được chủng Bacillus sp. B8 vừa có khả năng tạo màng sinh học cao vừa có khả năng phân hủy dầu diesel tốt. Phân tích trình tự gen mã hóa 16S rRNA, chủng B8 đã được định tên là Bacillus sp.B8 với mã số đăng ký trên GenBank là JQ764732. Bằng thực nghiệm đã xác định được một số điều kiện sinh lý sinh hóa tối ưu cho sự hình thành màng và khả năng hoạt động bề mặt của chủng là: nhiệt độ 30oC, pH 7, nồng độ NaCl 0,5%. Dưới các điều kiện tối ưu này, mật độ quang học ở bước sóng 570 nm của màng sinh học do chủng B8 tạo thành đạt gần 27,89 và khả năng đánh tan dầu đạt 68%. Nuôi tĩnh chủng B8 dưới các điều kiện bổ sung 1% dầu diesel, sau 5 ngày ở dưới dạng màng sinh học cao, hoạt động bề mặt lớn và phân hủy tốt dầu diesel, chủng B8 có tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước bị ô nhiễm dầu.

Các kết quả nghiên cứu này mở ra tiềm năng của việc sử dụng biofilm do hỗn hợp các chủng nấm nem tạo thành trong việc xử lý phenol và các hợp chất khác gây ô nhiễm môi trường.

Nguồn: most.gov.vn