Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu do và BDF tới một số vi sinh vật trong nước biển ở Việt Nam

Nội dung text: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu do và BDF tới một số vi sinh vật trong nước biển ở Việt Nam

1. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 20, số 3/2015 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DẦU DO VÀ BDF TỚI MỘT SỐ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC BIỂN Ở VIỆT NAM Đến tòa soạn 16 – 7 – 2015 Nguyễn Hoàng Phương Lan, Nguyễn Thế Đông Tổng Cục Môi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường Nguyễn Quang Trung Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam SUMMARY STUDY ON EFFECTS OF DO OIL AND BDF TO SOME MARINE ORGANISMS IN SEA WATER OF VIETNAM This paper presents the results of studying the effects of natural mineral oils DO and biodiesel fuels BDF1 of Vietnam and BDF2 of Japan to the development of some types of marine organisms. The some aerobic bacteria, yeast and mold in sea water were selected for study. The results showed that the present of DO (from 200mg/L to 500mg/L) has inhibitation of growth of aerobic bacteria. Biodiesel fuel contents of BDF1 and BDF2 become a food source, causing the growth of aerobic bacteria from 10 to 15 times higher than the control sample. The present of DO make the development of the yeast 2 times higher, while BDF1 and BDF 2 make the development of yeast about 12 times higher. DO make the mold growth is 1.4 times higher, but BDF1 and BDF2 make the mold growth about 2.6 times higher compared with reference sample in about 27 days the survey. The biological effects of oil BDF1 of Vietnam and BDF2 of Japan were similar in experiments. Key word: biodiesel fuel, bacteria, diesel oil, impact, sea water. 1. MỞ ĐẦU thường xuyên trên biển, các sự cố đáng kể Việt Nam đã và đang nghiên cứu, sử dụng như đắm tàu, dầu tràn, đổ thải bừa bãi, xúc chế phẩm dầu sinh học (BDF-Biodiesel rửa lan can, hầm tầu, đều có thể gây nguy Fuel) nhằm giảm nhẹ áp lực khai thác cạn cơ ô nhiễm môi trường biển do việc sử kiệt dầu mỏ DO (Diesel Oil). Mức tiêu thụ dụng các loại nhiên liệu dầu DO và BDF hai nguồn nhiên liệu BDF và DO cho nền gây ra ( C.L.Peterson,Gregory Moler ,Juli công nghiệp vận tải hàng hóa và du lịch 2007 [1], Randall von Wedel,1999[2], Arnold biển là rất lớn. Bên cạnh sự hoạt động 63
2. V.Hallare, Paulo Loeno S. S.Ruiz, J.C.Earl Nguyên liệu: Dầu nhiên liệu khoáng DO D.Carino 2014)[3] . của Việt Nam; dầu sinh học BDF1của Việt Hiện nay còn rất ít công trình nghiên cứu nam do dự án JASTREP cung cấp và dầu về khả năng gây ô nhiễm môi trường nước, BDF2 của Nhật Bản, do trường đại học đặc biệt là nước biển do sử dụng DO và Osaka cung cấp; Nước biển vịnh Hạ Long, BDF. Sự biến đổi của chúng trong tự nhiên, Quảng Ninh, Việt nam, cách bờ 350m: trong môi trường nước biển, những ảnh 100lít; Bùn đáy biển cách bờ 350m (để khô hưởng của chúng đối với môi trường sống, ở nhiệt độ phòng 18-20oC trong thời gian đặc biệt là môi trường vi sinh vật biển còn 48h rồi cân bùn để làm mầm vi sinh). là những câu hỏi bức xúc đối với các nhà Đối tượng nghiên cứu : sự sinh trưởng của khoa học hiện nay. vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm mốc Trong nước biển có nhiều chủng thủy vi trong nước biển tại vịnh Hạ long, Việt sinh vật khác nhau, mỗi loại vi sinh vật có Nam. khả năng phân hủy một nhóm hydrocacbon Thời gian khảo sát: từ 2013/01/04 đến cụ thể nào đó (Kasai,Y et al, 2014)[4], Các 2013/01/31 vi sinh vật có thể phân hủy 0.03-0.5g dầu Hoá chất: Cloroform, pA, Nhật Bản ; /24h/1m2 Hexan, pA, Nhật Bản (Oilandgastechnology.net,2014)[5], (Dan Phương pháp xác định: TCVN Gundersor, 2014)[9]. Khi dầu rơi xuống 4884:2005,ISO 4833:2003: Tổng số vi nước, các chủng vi sinh phân huỷ các loại khuẩn hiếu khí[7] , TCVN 1566- Sản phẩm dầu này như là thức ăn để sinh trưởng. Nếu thực phẩm: xác định tổng số bào tử nấm khuếch tán tốt thì sự phân huỷ dầu của các mem, nấm mốc [8] vi sinh vật nhanh, mạnh hơn. Điều kiện để 2.1.2. Dụng cụ, trang thiết bị các vi sinh vật phân huỷ dầu được là phải Dụng cụ: Can nhựa trắng đã vô trùng 20 có oxy. Do đó trên bề mặt nước, dầu dễ bị lít, để lấy mẫu nước biển; 19 bình chứa thể vi sinh phân hủy hơn là khi đã chìm xuống tích 5L mầu nâu cùng loại và giống nhau đáy. Khả năng phân hủy vi sinh phụ thuộc có nắp đậy kín; Máy xục không khí loại vào thành phần của dầu, loại dầu, diện tích dùng cho xục khí cho bể cá cảnh, đã vô dầu tràn trên mặt nước và nhiệt độ môi trùng. Bình chiết 1L, 2L; Tủ xấy; Bình hút trường. chân không; Bình hút ẩm.Máy cất quay Các nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chân không; Bình quả lê thể tích 200ml, dầu DO và dầu BDF tới các loại vi khuẩn cốc làm bay hơi và cân dầu. Cân phân tích hiếu khí, nấm men, và nấm mốc trong 5 chữ số: Ohaus DV 215 CD: 0.00001g. Tủ nước biển đã được thực hiện trong bài báo nuôi cấy vi sinh ESCO IFA-110L-8, này. Indonesia. 2. THỰC NGHIỆM VÀ MÔ HÌNH THỰC 2.2. Mô hình thực nghiệm. NGHIỆM. 2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của dầu đến 2.1.Nguyên liệu, đối tượng nghiên cứu, các vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm mốc hóa chất trong nước biển 64
3. Chuẩn bị mẫu, bố trí thí nghiệm phản 3.1.Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của ứng và theo dõi thực nghiệm dầu DO và BDF1, BDF2 tới vi sinh vật Chuẩn bị 10 bình mầu nâu, thể tích 5L: Cho trong nước biển vào mỗi bình 2 lít nước biển vịnh Hạ Long, Do tác động của gió và sóng nên nước biển Việt Nam. Bổ sung 20g bùn biển để tạo luôn có hàm lượng oxy hoà tan lớn, các vi nguồn vi sinh vật cho nước biển. khuẩn kị khí sẽ không tồn tại trên nước biển Khảo sát dầu DO: Bổ sung 500mg dầu bề mặt. Vì vậy thí nghiệm chỉ được thực DO vào bình 1 và 2, kí hiệu mẫu M1 và hiện với vi khuẩn hiếu khí. Tất cả 10 bình mẫu M2) chứa 2L mẫu nước biển, gây ô nhiễm dầu Bổ sung 200mg dầu DO vào bình 3, (kí cưỡng bức bằng cách bổ sung lượng dầu hiệu mẫu M3) DO, BDF1 và BDF2 nhất định, bổ sung Khảo sát dầu BDF1: Bổ sung 500mg dầu thêm 20g bùn đáy biển vào từng bình nhằm BDF1 vào bình 4 và 5, (kí hiệu mẫu M4 tạo mầm cho lượng vi sinh vật trong nước và mẫu M5) biển và cho cung cấp oxy qua bơm khí Bổ sung 200mg dầu BDF vào bình 6, (kí cưỡng bức tạo môi trường hiếu khí. Các vi hiệu mẫu M6) sinh vật chịu tác động của điều kiện môi Khảo sát dầu BDF2: Bổ sung 500mg dầu trường và thí nghiệm này là vi khuẩn hiếu BDF2 vào bình 7 và 8, (kí hiệu M7 và mẫu khí, nấm men và nấm mốc. Sự phát triển M8) của các vi sinh vật trong nước biển ở điều Bổ sung 200mg dầu BDF2 vào bình 9, (kí kiện hiếu khí được khảo sát trong thời gian hiệu mẫu M9) 27 ngày, vào các ngày thứ 3, 6, 9, 12, 15, Mẫu đối chứng. M10: chỉ có nước biển và 18, 21, 24 và 27, ba ngày lấy mẫu phân tích bùn, không bổ sung dầu một lần. Nồng độ các vi sinh vật trong các Điều kiện hiếu khí: Xục khí hàng ngày mẫu thay đổi theo thời gian thể hiện sự tăng bằng thiết bị xục khí bể cá cảnh trưởng của vi khuẩn hiếu khí, nấm men và Tiến hành phân tích nấm mốc dưới tác động của dầu khoáng Mẫu sau khi nuôi cấy vi sinh bùn biển từ DO, BDF1 và BDF2. ngày thứ nhất đến ngày thứ 3 thì bắt đầu lấy 3.1.1. Kết quả khảo sát tác động của mẫu nước để phân tích, các mẫu lấy để dầuDO và BDF1, BDF2 lên vi khuẩn hiếu phân tích vi sinh được thực hiện vào các khí ngày thứ 3, 6 ,9, 12,15, 18, 21, 24 và 27 sau Hàm lượng các loại dầu được sử dụng trong khi chuẩn bị mẫu và xục khí. Mỗi lần lấy nghiên cứu này là 200mg và 500mg trong 10ml mẫu cho vào các ống nghiệm 20ml đã thể tích 2 lít nước biển. Các mẫu sử dụng vô trùng để phân tích các chỉ tiêu vi khuẩn 500mg/L đều được làm hai lần để có kết hiếu khí, nấm men, nấm mốc. quả lặp lại. Kết quả phân tích tổng vi Các mẫu phân tích vi sinh được thực khuẩn hiếu khi được thể hiện trong hình 1. hiện tại Viện Công nghệ Môi trường, Viện Nhận xét: Từ kết quả hình 2 cho thấy, Dầu Hàn lâm Khoa học Việt Nam DO ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của vi 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN khuẩn hiếu khí trong quá trình khảo nghiệm, nồng độ DO càng cao thì càng ức chế sự sinh 65
4. trưởng của vi khuẩn hiếu khí (Aerobic khuẩn hiếu khí càng lớn, có thể do các vi Bacteria). Lượng dầu DO được bổ sung cao khuẩn có khả năng phân hủy và chuyển hóa (500mg) có tác dụng ức chế vi khuẩn hiếu khí dầu BDF1 và BDF2 thành nguồn cung cấp hơn hẳn so với bổ sung chỉ lượng 200mg dầu cacbon cho sự sinh trưởng của chúng. Lượng DO. Sau khoảng thời gian 24-27 ngày, 99% vi khuẩn hiếu khí trong các mẫu bổ sung dầu vi khuẩn hiếu khí bị ức chế bởi dầu DO, từ BDF1 và BDF2 tăng khoảng hơn 10 -15 lần. gần 5000 con xuống còn khoảng 20-30 con. Có thể thấy rằng vào các ngày từ thứ 3 đến Dầu BDF1 và BDF2 không ức chế sự sinh ngày thứ 21, vi khuẩn hiếu khí tăng trưởng trưởng của vi khuẩn hiếu khí trong quá trình nhanh, đến ngày từ thứ 23 đến 27. khảo nghiệm, nồng độ càng cao thì mật độ vi 6000 80000 BDF1-500 M1- 5000 DO-500 60000 BDF1-500 4000 DO-500 DO500 BDF1-200 3000 M2- 40000 2000 DO-200 BDF2-500 DO500 20000 1000 BDF2-500 0 M3- 0 DO200 BDF2-200 3 9 3 9 15 21 27 15 21 27 M10 (1a)- Ảnh hưởng của dầu DO 1b)- Ảnh hưởng của dầu BDF1 và BDF2 Hình 1. Ảnh hưởng của dầu DO(a), BDF1, BDF 2(b) đến sự tăng trưởng của VKHK trong nước biển Lượng vi khuẩn hiếu khí trong các mẫu có Nấm men cũng sử dụng các hợp chất hữu bổ sung dầu BDF1 và BDF2 đều đạt mức cơ làm thức ăn để tăng trưởng. Hình 2, (2a) tăng trưởng cân bằng, lượng vi khuẩn trong và (2b) thể hiện khả năng phân huỷ các loại mẫu không tăng mạnh như các ngày trước. dầu DO và BDF1, BDF2 của nấm men Lượng BDF1 và BDF2 dù có bổ sung trong thời gian 27 ngày. Các mẫu M1, M4 nhiều, sức tăng trưởng của vi khuẩn hiếu và M 7 bổ sung 500mg mỗi loại dầu DO, khí cũng đạt cân bằng đến giá trị nhất định. BDF1 và BDF2 được đưa đi phân tích nấm Nếu lượng dầu BDF nhiều, sẽ gây ô nhiễm men, kết quả so sánh với nấm men của mẫu nước, ức chế sự phát triển của vi khuẩn đối chứng M10. Các kết quả khảo sát về tác hiếu khí, tác dụng xấu đến môi trường. Mẫu động lên tổng nấm men được trình bầy ở đối chứng (M10) không bố sung dầu cho hình 2. thấy vi sinh vật trong mẫu bùn biển phát Nhận xét. Từ hình 2 cho thấy, nấm men chỉ triển, tăng trưởng bình thường trong điều xuất hiện trong các mẫu thí nghiệm có bổ kiện nước biển và được cấp không khí, sung bùn và không có trong các mẫu thí nhưng sự tăng trưởng không mạnh bằng khi nghiệm chỉ sử dụng nước biển (M10). có mặt của dầu BDF trong môi trường. Nồng độ của BDF1, BDF2 và DO ( 500mg/ 3.1.2. Kết quả khảo sát tác động của dầu L) không ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của lên tổng nấm men nấm men trong suốt quá trình thử nghiệm. 66
5. Ngược lại, hàm lượng DO, BDF1 và BDF2 thể tăng trưởng 1.3 lần. Điều đó cho thấy còn có tác dụng làm tăng trưởng nấm men, nấm men không những không bị dầu DO, trong thời gian BDF1 và BDF2 ức chế, chậm phát triển hay khoảng 27 ngày thí nghiệm, các nấm men chết mà còn có khả năng sử dụng dầu tăng trung bình hơn 2 lần khi có mặt của DO,BDF1 và BDF2 làm nguồn thức ăn DO, tăng 12 lần khi có mặt của BDF1 và cung cấp cacbon cho chúng phát triển, tuy BDF2. Khi không có dầu, mà chỉ có bùn nhiên mức độ tăng trưởng là khác nhau. biển, các nấm men trong nước biển cũng có 500 5000 450 4500 400 4000 350 3500 3000 300 M4 250 M1 2500 M7 200 2000 150 1500 1000 100 500 50 0 0 3 9 3 6 9 12 15 18 21 24 27 15 21 27 (2a)- Ảnh hưởng của dầu DO 2b)- Ảnh hưởng của dầu BDF1 và BDF2 Hình 2. Ảnh hưởng của dầu DO(2a),BDF1, BDF2(2b) đến sự tăng trưởng của nấm men trong nước biển Sự tăng trường khi có mặt BDF1 và BDF2 không làm cho sự tăng trường lớn lên đáng của nấm men trong nước biển cao hơn khi kể, nhưng đối với BDF1 và BDF2 là khá rõ có mặt của DO khoảng gần 10 lần. ràng, điều đó cho thấy sự phù hợp là 3.1.3. Kết quả khảo sát tác động của dầu cacbon của dầu sinh học đẽ bị phân hủy vi lên tổng nấm mốc sinh hơn dầu mỡ khoáng. Tương tự như trong thí nghiệm của nấm men, nấm mốc cũng được khảo sát với các 500 mẫu M1. M4, M7 có bổ sung 500mg các 400 M1 300 dầu DO, BDF1 và BDF2 và mẫu M10 làm M4 200 đối chứng. Kết quả được thể hiện trong M7 100 hình 3. Các loại dầu trên cũng không gây 0 ức chế hay làm chết các loại nấm mốc, 3 6 9 15 18 21 24 27 ngược lại còn trở thành nguồn thức ăn cacbon cho sự phát triển của nấm mốc. Các Hình 3 . Ảnh hưởng của các loại dầu đến kết quả cũng chỉ ra rằng sự có mặt của DO nấm mốc trong nước biển 67
6. Từ thực nghiệm cho thấy, nấm mốc không nguồn thức ăn cung cấp cacbon cho nấm men, có trong các mẫu thử nghiệm khi sử dụng nấm mốc nhưng sự phát triển hạn chế hơn. nước biển (mẫu M10), nấm mốc chỉ có Có thể nghiên cứu để hướng tới việc sử trong các mẫu thí nghiệm có bổ sung bùn. dụng các chế phẩm dầu sinh học này để tạo Các loại dầu DO, BDF1 và BDF2 không ra một loại chế phẩm sinh học nhằm mục ức chế sự phát triển của nấm mốc khi bổ đích xử lý ô nhiễm dầu BDF khi sự cố ô sung 500mg vào môi trường nước biển. nhiễm môi trường do dầu sinh học gây ra. Tương tự đối với nấm mốc, dầu DO làm tăng Xin trân trọng cám ơn GS. Yasuaki Maeda và trưởng gấp 1.4 lần và dầu BDF 1 và BDF 2 GS. Otsuka Kouji, trường Đại Học Osaka làm tăng trường khoảng 2.6 lần (hình 3). Prefecture, Nhật Bản vì sự giúp đỡ quí báu So sánh giữa 2 loại dầu BDF1 và BDF2, trong quá trình thực hiện nghiên cứu này. cho thấy tác động của chúng trong mọi TÀI LIỆU THAM KHẢO trường hợp là tương tự nhau. 1- C.L.Peterson,Gregory moler: Juli (2007): Từ các hình 1,2 và 3 cho thấy trong các môi Biodiesel Biodegradability, BOD5,COD and trường có dầu BDF, các vi khuẩn hiểu kí toxicity of biodiesel fuel. lớn hơn sự nấm men hơn 10 lần và lớn 2- Randall von Wedel: Technical Handbook hơn nấm mốc gần 150 lần. for Marine Second Edition, April 22,(1999). Đây là một kết quả khả quan hướng tới khả 3- Arnold V.Hallare, Paulo Loeno S. S.Ruiz, năng nghiên cứu ra một loại chế phẩm sinh J.C.Earl D.Carino:Environmental Science and học chứa vi sinh vật có khă năng phân huỷ Pollution Research, Vol.21, p6044- dầu BDF như thức ăn để vi sinh vật tăng 6056,(2014) Asessment ò Jatropha curcas L. trưởng, nhằm sử dụng để xử lý ô nhiễm dầu biodiesel seed cake toxicity using the zebrafish trong thực tế. embryo toxicity test. 4. KẾT LUẬN 4- Kasai,Y et al: Environmental Microbiology Qua quá trình nghiên cứu , khảo sát thực 4.3, pag 141-147:Predominant Growth of nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của hai loại Alcanivorax trains in Oil- contaminated and dầu DO và BDF tới một số vi sinh vật như nutrient- supplemented Sea Water). vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm mốc 5- WW.oilandgastechnology.net.April 30, trong nước biển, chúng tôi rút ra một số (2014):Oil and natural gas eating bacteria to kết luận sau: clear-up spills. - Trong điều kiện hiếu khí, kết quả cho thấy 6- Dellagnezze, B. M., de Sousa, G. V., Martins, dầu DO có tác động loại bỏ các vi sinh vật hiếu L. L. et al. (2014).News Alert. Issue 403, khí còn dầu BDF1 và BDF2 không những Bioremediation potential of microorganisms không gây ảnh hưởng tới các vi khuẩn hiếu khí derived from petroleum reservoirs. mà còn tạo thành nguồn nguyên liệu cacbon 7- TCVN 4884:2005,ISO 4833:2003: Tổng số cho các loại vi sinh vật biển. vi khuẩn hiếu khí . - Trong điều kiện hiếu khí, cả ba loại dầu DO, 8- TCVN 1566- Sản phẩm thực phẩm: xác BDF1 và BDF2 đều không ảnh hưởng đến sự định tổng số bào tử nấm mem, nấm mốc. phát triển, sinh trường của nấm men, nấm 9- Dan Gundersor. Bemidji, minn. Jun mốc; đặc biệt là các loại dầu BDF1 và BDF2 4,2014: At an old minnesota oil spill site, đều là nguồn nguyên liệu cacbon cho nấm scientists discover oil- eating microbes. men, nấm mốc phát triển. Dầu DO cũng là 68