Nghiên cứu phân lập và khả năng phân hủy một số Hydrocacbon thơm đa phức ( PAHs ) của chủng vi khuẩn BQN31

Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, khả năng chuyển hóa PAHs của tập đoàn vi khuNn và chủng vi khuNn BQN31 phân lập từ khu đất, nước nhiễm dầu và thuốc nổ TNT ở mỏ than Quảng Ninh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phân lập và khả năng phân hủy một số Hydrocacbon thơm đa phức ( PAHs ) của chủng vi khuẩn BQN31T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY MỘT SỐHYDROCACBON THƠM ĐA NHÂN (PAHs) CỦA CHỦNG VI KHUẨN BQN31Lê Tiến Mạnh (Trường ĐH Sư phạm-ĐH Thái Nguyên)Nghiêm Ngọc Minh (Viện Công nghệ Sinh học)1. Mở đầuHydrocarbon thơm đa nhân (PAH) và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) là cácchất độc tồn tại ở môi trường sinh thái [1]. Sự phát triển của công nghiệp, đặc biệt là côngnghiệp luyện kim, dầu khí, sản xuất giấy, chất diệt cỏ… đã kéo theo sự ô nhiễm PAHs và POP.Hydrocarbon thơm đa nhân được biết đến như là hợp chất gây ô nhiễm nguy hiểm cho môitrường. Ngoài ra chúng còn là hợp chất gây ô nhiễm, gây nên ung thư và là tác nhân đột biến đốivới con người, đặc biệt là các PAHs có trọng lượng phân tử cao (4 benzene trở lên).Hợp chất hydrocarbon thơm đa nhân là những chất hoá học hữu cơ có cấu trúc từ 2 - 6vòng benzene, có khả năng hoà tan trong nước và khả năng này giảm khi số lượng vòng benzenetăng lên. Khả năng hoà tan trong nước thấp nhưng hệ số hấp phụ, khả năng bám dính cũng nhưkhả năng hoà tan trong mỡ động vật cao. PAHs còn có khả năng thNm thấu và tích tụ trong trầmtích đặc biệt là trầm tích biển và cặn, đó cũng là nguyên nhân ảnh hưởng rất nhiều tới khả năngphân hủy sinh học của vi sinh vật đối với hợp chất này [2]. Các hợp chất này thâm nhập giántiếp vào cơ thể con người thông qua chuỗi thức ăn, đường hô hấp hoặc tiếp xúc trực tiếp vớinguồn ô nhiễm gây nên tác hại cho con người như ung thư, đột biến. Trong tự nhiên, các hợpchất PAHs không tồn tại ở trạng thái đơn lẻ mà tồn tại ở dạng hỗn hợp.Nhiều tập đoàn và các chủng vi sinh vật như vi khuNn, xạ khuNn, nấm có khả năng phânhủy mạnh PAH từ nhiều nguồn ô nhiễm đã được phân lập, nghiên cứu như đại diện của các chiPseudomonas. Mycobacterium, Corylbacterium, Aeromonas, Rhodococus và Bacillus v.v. Chođến nay cũng đã có nhiều chủng vi khuNn phân hủy PAHs như là nguồn cacbon và năng lượngduy nhất đã được công bố, tuy nhiên tốc độ phân hủy PAH bởi chủng sạch và so với tốc độ phânhủy thực sự ở môi trường rất khó xác định [3].Đã có nhiều công bố của các tác giả trong nước cũng như ngoài nước về khả năng phân hủycác PAH của các chủng vi sinh vật được phân lập từ các nguồn khác nhau. Năm 2000, Nguyễn BáHữu và cộng sự đã phân lập được 7 chủng vi khuNn từ mẫu bùn cát tại Khe Chè, Quảng Ninh trongđó chủng vi khuNn KCP8 có khả năng chuyển hóa 6 loại PAH sau 7 ngày nuôi cấy [10]. Chủng vikhuNn Sphingomonas yanoikuyae MXL-9 của tác giả La Thị Thanh Phương phân lập từ cặn dầu thôkhai thác từ mỏ Bạch Hổ cũng thể hiện khả năng phân hủy Phenanthren và Anthracen [9].Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, khảnăng chuyển hóa PAHs của tập đoàn vi khuNn và chủng vi khuNn BQN31 phân lập từ khu đất,nước nhiễm dầu và thuốc nổ TNT ở mỏ than Quảng Ninh.2. Nguyên liệu và phương pháp2.1. Nguyên liệu nghiên cứuNguyên liệu được sử dụng trong nghiên cứu là chủng vi khuNn BQN31 được phân lập từkhu đất và nước nhiễm dầu và thuốc nổ TNT ở mỏ than Quảng Ninh.2.2 Phương pháp nghiên cứu61T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(46) Tập 2/N¨m 2008Chủng vi khuNn được phân lập theo phương pháp làm giàu. Hút 5ml nước ô nhiễm dầuchuyển vào bình nuôi cấy dung tích 250ml chứa 45ml môi trường muối khoáng, các PAHs vàmột số nguyên tố vi lượng khác. Sau 4 – 5 ngày nuôi cấy ở nhiệt độ 30oC và lắc ở 200v/phút, 5mldịch nuôi cấy được chuyển sang bình nuôi cấy mới ở cùng điều kiện thí nghiệm. Sau 3 lần làmgiàu trên nguồn carbon là PAH, các chủng vi sinh vật được phân lập theo phương pháp tới hạn.Nghiên cứu đặc điểm hình thái chủng BQN31 dựa trên việc quan sát đặc điểm màu sắc,kích thước khuNn lạc, đặc điểm phát triển trên môi trường thạch và trên kính hiển vi điện tử quétJSMLV5410 ở độ phóng đại 15000 lần, với sự cộng tác của Viện 69, Bộ Tư lệnh Lăng.Phương pháp xác định khả năng chuyển hóa PAHs là phương pháp đo quang phân tửUV-VIS: GBC - CINTRA 4. Dịch nuôi cấy vi sinh vật sử dụng PAH (20 ml) được chiết bằng180 ml cồn tuyệt đối, sau đó lọc toàn bộ, thu dịch lọc đưa đi phân tích. Nồng độ của mỗi PAHtrước và sau xử lý được tính toán dựa vào chiều cao Pic hấp thụ tại các bước sóng: Pyren 340nm; Fluoren, Fluoranthen, Phenanthren, Anthracen, Naphtalen: 205 nm.3. Kết quả và thảo luậnPhân lập vi khunVi sinh vật (VSV) sử dụng PAHs được phân lập theo phương pháp làm giàu trên môitrường muối khoáng chứa các nguồn PAHs như là nguồn cacbon và năng lượng duy nhất. Kếtquả phân lập cho thấy VSV sử dụng PAHs trong mẫu đất và nước nhiễm dầu không đa dạng,trên mỗi loại PAH chỉ có từ 1 đến 5 loại khuNn lạc, trong đó loại vi khuNn có mầu trắng, trơn, lồibóng và nhỏ chiếm ưu thế.Khả năng phân hủy PAHs được đánh giá sơ bộ bằng sự thay đổi mầu môi trường. Kếtquả được trình bày ở bảng 1.Bảng 1: Số lượng vi khun phân lập được và khả năng chuyển hoá PAHsSố lượng vi khuNn phân lập và khả năng chuyển hoá PAHsTTMôi trường chứaMẫu nướcMẫu đấtPAHs và hỗn hợp PAHsKhả năng phát triểnKhả năng phát triểnMạnhTrung bìnhYếuMạnhTrung bìnhYếu1Phenanthrene131--32Anthracene--4--13Fluorene + Fluoranthene--1--34Pyrene + Chrysene--3--15Naphtalene--2--2Chú thích: Phát triển mạnh (môi trường đổi mầu sau 1 ngày); Phát triển trung bình (môi trườngđổi mầu sau 3 ngày); Phát triển yếu (môi trường không đổi mầu sau 7 ngày).Kết quả bảng 1 cho thấy ở trên hai mẫu đất, nước nhiễm dầu và trên tất cả các PAHs đềucó sự xuất hiện của các khuNn lạc, đặt biệt là mẫu nước với 4 loại khuNn lạc có khả năng pháttriển khá mạnh (đổi màu môi trường sau 1-3 ngày). Sự tồn tại của các vi khuNn bản địa này chothấy tiềm năng áp dụng công nghệ phân hủy sinh học vào xử lý ô nhiễm dầu và PAH sẽ manglại hiệu quả cao.62T¹p chÝ Khoa häc & C«ng ngh ...