Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng ni tơ và phốt pho tới tốc độ sinh trưởng của vi tảo desmodesmus abundans được phân lập trên địa bàn thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƢỜNG
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ BÍCH UN

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG NI-TƠ VÀ PHỐT-PHO
TỚI TỐC ĐỘ SINH TRƢỞNG CỦA VI TẢO Desmodesmus abundans
ĐƢỢC PHÂN LẬP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƢỜNG
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ BÍCH UN

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG NI-TƠ VÀ PHỐT-PHO
TỚI TỐC ĐỘ SINH TRƢỞNG CỦA VI TẢO Desmodesmus abundans
ĐƢỢC PHÂN LẬP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trƣờng

Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Trần Nguyễn Quỳnh Anh

Đà Nẵng – Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kì cơng trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Thị Bích Uyên


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành bài khốn luận này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.
Trần Nguyễn Quỳnh Anh - Khoa hóa và TS. Trịnh Đăng Mậu - Khoa Sinh - Môi
trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ
em trong suốt thời gian làm khóa luận này.
Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Trần Ngọc Sơn và các thầy, cô
giáo trong khoa Sinh – Môi trƣờng, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng đã
giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành khóa luận
này.
Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những ngƣời đã giúp
đỡ, động viên em trong suốt thời gian làm khóa luận.
Đà Nẵng, ngày 16 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Bích Uyên

Mục lục
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ....................................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học .........................................................................................................2
CHƢƠNG I: ....................................................................................................................3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ...........................................................................3
1.1.1. Vị trí địa lí..............................................................................................................3
1.1.2. Khí hậu thành phố Đà Nẵng ..................................................................................3
1.2.3. Địa hình thành phố Đà Nẵng .................................................................................3
1.2. Tổng quan Ni-tơ và Phốt-pho ...................................................................................4
1.3. Tổng quan về vi tảo Desmodesmus abundans ..........................................................4
1.4. Tổng quan sự tích lũy lipid và chlorophyll-a của vi tảo. ..........................................5
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU.................................................................................................................................7
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................... 7
2.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................7
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 7
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................................7
2.4.1. Phƣơng pháp nhân giống tảo và giữ giống vi tảo vào môi trƣờng BBM. .............7
2.4.2. Phƣơng pháp xác định mật độ tế bào vi tảo bằng buồng đếm Newbauer .............8
2.4.3. Phƣơng pháp xác định tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng ............................................8
2.4.4. Phƣơng pháp xác định thời gian thế hệ .................................................................8
2.4.5. Phƣơng pháp xác định lipid ...................................................................................8
2.4.6. Phƣơng pháp xác định Chlorophyll-a ....................................................................9
2.4.7. Phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng N đến tốc độ tăng trƣởng của
tảo. ...................................................................................................................................9
2.4.8. Phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng P đến tốc độ tăng trƣởng của
tảo. ...................................................................................................................................9

2.4.9. Phƣơng pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm .........................................10


CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 11
3.1 Đặc điểm sinh học vi tảo Desmodesmus abundans .................................................11
3.2 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Ni-tơ tới tốc độ sinh trƣởng của vi tảo D. abundans ...12
3.3 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng P tới tốc độ sinh trƣởng của vi tảo Desmodesmus
abundans. .......................................................................................................................14
3.4 Ảnh hƣởng của môi trƣờng nuôi tới khả năng tích lũy lipid và chl-a .....................16
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................21
1. Kết luận......................................................................................................................21
2. Kiến nghị ...................................................................................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 22


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
NH4
NO3
PO4
QCVN
TCVN
N
P

Amoni
Nitrat
Photphat
Quy chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam
Ni-tơ

Phốt-pho


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu
hình
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7

Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11

Tên hình

Trang

Vi tảo Desmodesmus abundans
Đƣờng cong sinh trƣởng của vi tảo Desmodesmus
abundans sau 24 ngày
Đƣờng cong tăng trƣởng của vi tảo sau 20 ngày ở các
nồng độ Ni-tơ khác nhau
Tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng của tảo D. abundans ở các
nồng độ Ni-tơ thí nghiệm

Đƣờng cong tăng trƣởng của vi tảo sau 20 ngày ở các
nồng độ Phốt-pho khác nhau
Tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng của tảo D. abundans ở các
nồng độ Phốt-pho thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm ảnh hƣởng của phốt-pho đến tốc độ
tăng trƣởng ở các nồng độ 0,36g/l đến 0,9g/l sau 20
ngày
Hàm lƣợng lipid tích lũy và tốc độ tăng trƣởng đặc
trƣng ở các nồng độ Ni-tơ thí nghiệm
Hàm lƣợng lipid tích lũy và tốc độ tăng trƣởng đặc
trƣng ở các nồng độ Phốt-pho thí nghiệm
Hàm lƣợng Chl-a tích lũy ở các nồng độ Phốt-pho thí
nghiệm sau 20 ngày ni
Hàm lƣợng Chl-a tích lũy ở các nồng độ Phốt-pho thí
nghiệm sau 20 ngày ni

11
12
13
14
15
16
16

17
18
19
19

DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng
Bảng 1

Tên bảng
Thành phần môi trƣờng BBM (Bold’s Basal
Medium) nhân nuôi các giống tảo (Pratt, R., 1948)

Trang
7


1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Với đô thị ngày càng phát triển thì lƣợng xả thải của các hoạt động sản xuất và
sinh hoạt của con ngƣời ngày càng tăng gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. Lƣợng nƣớc
thải môi trƣờng tiếp nhận chứa hàm lƣợng Ni-tơ và Phốt-pho gây ra hiện tƣợng phú
dƣỡng ở một số hồ nội thành thành phố Đà Nẵng nhƣ hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung, hồ
Bàu Trảng, hồ Cơng viên 29/3… Các nguồn nƣớc thải có chứa Ni-tơ và Phốt-pho lớn
nếu không đƣợc xử lý các chất dinh dƣỡng này sẽ gây ra sự tích tụ và gây độc tính
trong mơi trƣờng thủy sinh, đồng thời tăng mức độ ơ nhiễm khơng khí ảnh hƣởng đến
đời sống dân cƣ xung quanh. Đã có các biện pháp hóa lí để xử lý hiện trạng trên nhƣng
nó lại khơng có hiệu quả xử lý lâu dài bằng việc sử dụng chính các lồi tảo bản địa để
xử lý (Christenson & Sims, 2011) . Các chủng bản địa sẽ thích nghi với mơi trƣờng và
khí hậu tại đây, sẽ cạnh tranh, xử lý hiệu quả và bền vững hơn (Chen & cs. 2015).
Vi tảo đóng một vai trị quan trọng trong môi trƣờng thủy phân của hệ sinh thái
thủy sinh, là cấp độ đầu tiên của chuỗi dinh dƣỡng để sản xuất chất hữu cơ và oxy
(Campanella & cs. 2001) . Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng vi tảo có tiềm năng
lớn trong việc loại bỏ Ni-tơ và Phốt-pho (Aslan & Kapdan, 2006) . Vi tảo có thể đƣợc

sử dụng để loại bỏ cả Ni-tơ và Phốt-pho từ nƣớc thải đơ thị có khả năng đồng hóa N và
P xuống nồng độ rất thấp (Boelee & cs. 2011) loại bỏ Ni-tơ và Phốt-pho từ nƣớc chủ
yếu bằng cách hấp thu vào các tế bào tảo (Aslan & Kapdan, 2006) . Các loài vi tảo
đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất để loại bỏ Ni-tơ và Phốt-pho là Scenedesmus (Shi & cs.
2007), Chlorella (Hernandez & cs. 2006), và Spirulina,...
Theo nghiên cứu về giảm các chất ô nhiễm hữu cơ từ nƣớc thải của B. Lekshmi
năm 2015 cho thấy vi tảo Desmodesmus abundans loại bỏ tối đa Ni-tơ amoni, phốt
phát và nitrat đến 98% với mật độ nuôi cấy khác nhau (Lekshmi& cs. 2015). Vì vậy
việc sử dụng vi tảo Desmodesmus abundans để loại bỏ Ni-tơ và Phốt-pho trong môi
trƣờng đang là một tiềm năng. Hơn nữa, các chủng bản địa sẽ thích nghi với mơi
trƣờng và khí hậu tại đây, sẽ cạnh tranh hơn, xử lý hiệu quả và bền vững hơn.
Chính vì thế tơi đã lựa chọn đề tài: “Đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng Ni-tơ
và Phốt-pho tới tốc độ sinh trƣởng của vi tảo Desmodesmus abundans đƣợc phân lập
trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.


2

2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá đƣợc khả năng xử lý ơ nhiễm hữu cơ và tích lũy lipid của loài vi tảo
Desmodesmus abundans nhằm ứng dụng kết hợp xử lý ô nhiễm môi trƣờng và sản
xuất nhiên liệu sinh học từ vi tảo.
3. Ý nghĩa khoa học
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu đề tài sẽ góp phần tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu
tiếp theo, góp phần vào nguồn tƣ liệu về việc sử dụng tảo xử lí Ni-tơ và Phốt-pho.
Đây là những nguồn tƣ liệu có ý nghĩa quan trọng trong việc làm giàu giống tảo trong
môi trƣờng dinh dƣỡng, khả năng xử lý Ni-tơ và Phốt-pho từ tảo Desmodesmus
abundans , đồng thời là nguồn tài liệu tham khảo hữu hiệu trong nghiên cứu và sản
xuất.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả đề tài là cơ sở khoa học phát triển xây dựng mơ hình tảo xử lý Ni-tơ và
Phốt-pho trong phịng thí nghiệm. Từ đó nâng tầm quy mơ lớn nhằm xử lý nƣớc thải
chứa hàm lƣợng Ni-tơ và Phốt-pho cao. Cung cấp nguyên liệu liên tục, ổn định thu hồi
sinh khối tảo có giá trị kinh tế.


3
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.1.1. Vị trí địa lí
Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.283,42 km2. Thành phố Đà Nẵng
gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đơng. Trong đó, các quận nội thành
chiếm diện tích 241,51 km2, các huyện ngoại thành chiếm diện tích 1.041,91
km2. Vùng đất liền nằm ở 15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ
Đông, Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, Đông giáp
Biển Đông.
Nằm ở vào trung độ của đất nƣớc, trên trục giao thông Bắc – Nam về đƣờng bộ,
đƣờng sắt, đƣờng biển và đƣờng hàng khơng.
1.1.2. Khí hậu thành phố Đà Nẵng
Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít
biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và
miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam. Mỗi năm có 2 mùa
rõ rệt: mùa mƣa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7,
thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhƣng không đậm và không kéo dài.
Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,90C; cao nhất vào các tháng 6, 7, 8,
trung bình từ 28-300C; thấp nhất vào các tháng 12, 1, 2, trung bình từ 18-230C. Riêng
vùng rừng núi Bà Nà ở độ cao gần 1.500m, nhiệt độ trung bình khoảng 200C.
Độ ẩm khơng khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình
từ 85,67 - 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình từ 76,67 - 77,33%.

Lƣợng mƣa trung bình hàng năm là 2.504,57mm/năm; lƣợng mƣa cao nhất vào
các tháng 10, 11, trung bình từ 550 - 1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3,
4, trung bình từ 23-40 mm/tháng.
Số giờ nắng bình quân trong năm là 2.156,2 giờ; nhiều nhất là vào tháng 5, 6,
trung bình từ 234 đến 277 giờ/tháng; ít nhất là vào tháng 11, 12, trung bình từ 69 đến
165 giờ/tháng.
1.2.3. Địa hình thành phố Đà Nẵng
Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng vừa có núi, vùng núi cao và dốc
tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài ra biển, một số đồi
thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp.
Địa hình đồi núi chiếm diện tích lớn, độ cao khoảng từ 700-1.500m, độ dốc lớn
0
(>40 ), là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ mơi trƣờng sinh
thái của thành phố.
Hệ thống sơng ngịi ngắn và dốc, bắt nguồn từ phía Tây, Tây bắc và tỉnh Quảng
Nam.


4
Đồng bằng ven biển là vùng đất thấp chịu ảnh hƣởng của biển bị nhiễm mặn, là
vùng tập trung nhiều cơ sở nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, quân sự, đất ở và các
khu chức năng của thành phố.
1.2. Tổng quan Ni-tơ và Phốt-pho
Ni-tơ, chủ yếu ở dạng amoni và nitrat, Chất dinh dƣỡng chính gây ra hiện tƣợng
phú dƣỡng trong việc tiếp nhận các vùng nƣớc, có tác dụng độc hại đối với các sinh
vật dƣới nƣớc và ảnh hƣởng đến sự bền vững môi trƣờng của tài nguyên nƣớc. Do đó,
việc loại bỏ Ni-tơ từ nƣớc thải trong xử lý nƣớc thải có tầm quan trọng. (Junping & cs.
2019) .
Ni-tơ trong nƣớc thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lƣợng chất dinh
dƣỡng. Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du nhƣ rêu,

tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nƣớc, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lƣợng nƣớc,
phá hoại môi trƣờng trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nƣớc nhƣ
NH4+, H2S, CO2, CH4… tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nƣớc. Hiện tƣợng đó
gọi là phú dƣỡng nguồn nƣớc.
Ni-tơ và phốt phát đóng vai trị chính cho sự phát triển của tảo nitrat, nitrit và
Amoni là các nguồn Ni-tơ quan trọng cho vi tảo trong nƣớc thải.
Phốt phát cũng là một chất dinh dƣỡng chính đóng vai trị là chất trung gian trong
hoạt động chuyển hóa carbohydrate.
Phốt-pho cũng là một yếu tố chính trong q trình chuyển hóa năng lƣợng của
tảo đóng vai trị quan trọng trong sự tăng trƣởng và chuyển hóa tế bào tảo. Phốt phát
cũng là một chất dinh dƣỡng chính đóng vai trị là chất trung gian trong hoạt động
chuyển hóa carbohydrate.
1.3. Tổng quan về vi tảo Desmodesmus abundans
Vi tảo nƣớc ngọt đã đƣợc cho thấy có thể làm giảm nồng độ N và P trong môi
trƣờng nƣớc. Trong môi trƣờng dinh dƣỡng cao, vi tảo cũng có thể phát triển và tích
lũy chất dinh dƣỡng.
Vi tảo là sinh vật quang hợp đồng hóa Ni-tơ (N) và Phốt-pho (P) trong quá trình
sinh trƣởng của chúng (Ometto & cs. 2014). Vi tảo có khả năng thích ứng và khả năng
sử dụng các Ni-tơ và Phốt-pho từ nƣớc thải. Ƣu điểm của việc sử dụng tảo cho mục
đích đó bao gồm: chi phí vận hành thấp, khả năng tái chế Ni-tơ và Phốt-pho đồng hóa
thành sinh khối tảo làm phân bón tránh đƣợc vấn đề xử lý bùn (Aslan & Kapdan,
2006).
Các chủng vi tảo nƣớc ngọt sinh trƣởng đƣợc ở nồng độ N từ 0,5 đến 3,50 g N/l.
Sinh trƣởng tốt ở nồng độ từ 1,0 đến 1,5 gN/l. Các nghiên cứu ảnh hƣởng của N đến
sinh trƣởng của vi tảo cho đến nay cho thấy N là dinh dƣỡng thiết yếu cho vi tảo (Trần
Yên Thảo, 2016).


5
Vi tảo Desmodesmus abundans có thể phát triển trên tất cả các nồng độ Phốt-pho

khác nhau (0,02g/l, 0,04g/l, 0,06g/l và 0,08g/l) trong môi trƣờng nuôi cấy (Mandotra
& cs. 2015) .
Theo nghiên cứu của Lekshmi (2015) vi tảo D. abundans có khả năng thích nghi
cao trong nƣớc thải. Loại bỏ chất dinh dƣỡng tối đa với ni-tơ 98,6%, nitrat 81% và
phốt-pho 96%.
Theo nghiên cứu Mandotra & cs (2015) cho thấy D.abundans phân lập từ hồ Dal,
Kashmir, đã đƣợc chứng minh là một nguyên liệu tốt cho sản xuất diesel sinh học. vi
tảo tăng trƣởng tốt đạt sinh khối và lipid tối ƣu với nồng độ nitơ là 0,32 g /l.
1.4. Tổng quan sự tích lũy lipid và chlorophyll-a của vi tảo.
Chlorophyll là sắc tố quan hợp chỉ có ở sinh vật tự dƣỡng (autotrophic) hoặc thực
vật phù du (phytoplankton) nhƣ tảo... Lƣợng chlorophyll có trong tế bào phụ thuộc vào
lƣợng sinh khối (Norbert, 2006).
Cấu trúc hóa học của Chlorophyll rất gần giống với cơng thức hemoglobin ở
ngƣời. Gồm 4 nhóm heme gắn với một nguyên tố kim loại, ở ngƣời là nguyên tố sắt,
còn ở thực vật và tảo, nguyên tố magiê (Mg) thay thế cho nguyên tố sắt. Ngƣời ta còn
gọi chất diệp lục (chlorophyll) là máu của thực vật.
Chlorophyll là một phân tử sinh học rất quan trọng, quyết định đến quá trình
quang hợp của cây. Giúp cây tổng hợp năng lƣợng từ ánh sáng. Chlorophyll hấp thụ
mạnh ánh sáng màu xanh dƣơng nhƣng lại hấp thụ kém ánh sáng màu lục trong dải
quang phổ của ánh sáng.
Trong quá trình quang hợp Chlorophyll giữ vai trị vơ cùng quan trọng trong quá
trình quang hợp, là chất đầu tiên nhận năng lƣợng ánh sáng cho hệ quang hợp để tổng
hợp các chất hữu cơ từ chất vô cơ nuôi sống mọi sinh vật trên trái đất. Chlorophyll hấp
thụ ánh sáng chuyển về dạng năng lƣợng ATP (hóa năng), trong quá trình này xảy ra
các phản ứng chuyển dịch electron (phản ứng oxy hóa khử) tạo thành các sản phẩm
oxy hóa và khử.
Trong y học, chlorophyll đƣợc sử dụng với mục đích chữa bệnh nhƣ: ngăn ngừa
và điều trị ung thƣ, giải độc gan, kích thích hệ thống miễn dịch, kháng viêm và da phát
ban, thanh lọc máu và độc tố trong cơ thể, làm sạch ruột, chữa lành vết
thƣơng…(Ferruzzi & Blakeslee, 2007)

Ngồi việc loại bỏ các chất dinh dƣỡng vơ cơ, vi tảo cũng có thể đƣợc coi là
nguyên liệu thô để sản xuất năng lƣợng sinh học, nhƣ diesel sinh học, là một nguồn
năng lƣợng tái tạo và có thể làm giảm khí thải nhà kính.
Vi tảo, sinh khối sơ cấp lớn nhất, đã thu hút chú ý nhƣ một nguồn nguyên liệu
lipid cao để sản xuất nhiên liệu sinh học. Vi tảo sử dụng nƣớc thải thay thế cho các
chất dinh dƣỡng giảm chi phí hoạt động ni trồng tảo, ngoài ra thu sinh khối tạo
nhiên liệu sinh học đem lại lợi nhuận kinh tế cao. (Abe 2008; Khan & Yoshida, 2008)


6
Các chủng vi tảo có hàm lƣợng dầu cao nằm trong khoảng 20 đến 60%, đạt
24.000 - 120,000 lít dầu/ha/năm trong khi đó hàm lƣợng dầu của các cây có dầu thấp
hơn nhiều, ví dụ cây cọ dầu là cây có năng suất dầu cao nhất, chỉ đạt đƣợc năng suất
khoảng 6.000 lít/ha/năm
Theo các bài báo đã cơng bố trên thế giới, một số lồi vi tảo có chứa hàm lƣợng
lipid cao: Chlorella sp:15-29%, Dunaliella tertiolecta: 36– 42 %, Nannochloropsis:
31–68%, Nitzschia: 28– 50 %, Scenedesmus 16 - 40 %, Tetraselmis suecica: 15 – 32
%. (Nguyễn Thị Mỹ Lan, 2015).


7
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Vi tảo Desmodesmus abundans
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ N và P tới tốc độ tăng trƣởng của vi tảo
Desmodesmus abundans
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá đặc điểm sinh học của vi tảo Desmodesmus abundans.

- Đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng N và P đến tốc độ tăng trƣởng của vi tảo
Desmodesmus abundans
- Đánh giá khả năng tích lũy lipid và chlorophyll-a của vi tảo Desmodesmus
trong xử lý ô nhiễm hữu cơ.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phƣơng pháp nhân giống tảo và giữ giống vi tảo vào môi trƣờng BBM.
- Vi tảo Desmodesmus abundans đã đƣợc phân lập từ thành phố Đà Nẵng đƣợc
nuôi trong môi trƣờng cơ bản BBM.
Bảng 1: Thành phần môi trƣờng BBM (Bold’s Basal Medium) nhân nuôi các giống
tảo (Pratt. 1948)
STT
Thành phần
Dung dịch Stock Hàm lƣợng sử
(g/l)
dụng (ml/l)
1
KH2PO4
17 ,5
10
2

K2HPO4

7 ,5

10

3

NaCl

2 ,5

10

4

CaCl2.2H2O

2 ,5

10

5

MgSO4.7H2O

7 ,5

10

6

NaNO3

25

10

7

H3BO3

8 ,05

1

8

Na2EDTA

10

1

9

KOH
FeSO4.7H2O

6 ,2
4 ,98

1

H2SO4

1ml

10,

Dung dịch vi lƣợng
MnCl2.4H2O
1 ,81
ZnSO4.7H2O
CuSO4.5H2O

0, ,222
0, ,079

1


8
- Nuôi các chủng vi tảo giống và nhân giống tảo ở cấp 1, 2, và 3.
- Điều kiện nuôi vi tảo với nhiệt độ 25°C và ánh sáng liên tục 100 μmol m-2 s-1
(Ferro, Gentili, & Funk, 2018) .
2.4.2. Phƣơng pháp xác định mật độ tế bào vi tảo bằng buồng đếm
Newbauer
- Buồng đếm Newbauer có độ sâu buồng là 0,1 mm và gồm 9 hình vng lớn 1
mm × 1 mm. Mỗi hình vng đƣợc chia thành các hình vng nhỏ hơn.
- Tiến hành pha lỗng mẫu đảm bảo lƣợng tế bào trong mỗi ô vuông không lớn
hơn 10 tế bào và không nhỏ hơn 2 tế bào. Nếu các tế bào dính lại với nhau cần lắc đều
để tách rời.
- Nhỏ 1 giọt dung dịch mẫu vào giữa buồng đếm và đậy lại bằng lamen, chú ý
không để tạo bọt khí.
- Tiến hành đếm số lƣợng tế bào trong 5 ô lớn chéo nhau (chọn 4 ô ở 4 góc và
một ơ ở chính giữa). Cách đếm số tế bào trong mỗi ô lớn nhƣ sau: mỗi ô nhỏ có 4 cạnh
giới hạn, đếm số lƣợng tế bào nằm trọn trong ô và những tế bào nằm trên 2 cạnh liên
tiếp cùng chiều (đếm cạnh bên trái và cạnh bên phải ). Đếm các ô từ trái sang phải, từ

hàng trên xuống hàng dƣới rồi đổi chiều. Cứ đếm nhƣ vậy cho đến ô cuối cùng của 16
ô nhỏ (Navid & cs. 2012) .
2.4.3. Phƣơng pháp xác định tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng
Xác định tốc độ tăng trƣởng của vi tảo đƣợc tính theo cơng thức (Hakalin & cs.
2014):

Trong đó: tt, t0 là thời gian kết thúc và bắt đầu của giai đoạn tăng trƣởng.
Nt và N0 là mật độ tế bào ở thời điểm tt và t0,
Xác định mật độ tảo phát triển trong môi trƣờng bằng cách đo mật độ quang của
mẫu ở bƣớc sóng thích hợp với từng chủng tảo, sử dụng máy đo quang phổ UV-Vis.
2.4.4. Phƣơng pháp xác định thời gian thế hệ
Thời gian thế hệ đƣợc xác định bằng công thức (Nguyễn Lân Dũng, 2000)
k=

(

)

(

)

Trong đó: N2, N1 là mật độ tế bào ở thời gian t2, t1
h là khoảng thời gian
Thời gian thế hệ g= (giờ/thế hệ)
2.4.5. Phƣơng pháp xác định lipid
Tiến hành hút 15ml sinh khối tảo vào lọ thuỷ tinh, bỏ lần lƣợt 2ml methanol và 1ml
chloroform lắc đều trong 2 phút. Hỗn hợp đƣợc bọc trong bao đen và giữ ở 250C trong
24h.

9
Lấy hỗn hợp ra thêm vào 1ml chloroform và lắc mạnh trong 1phút, tiếp tục
thêm 1,8ml nƣớc cất và lắc 2 phút.
Ly tâm 2.000 vòng trong 10 phút. Lọc qua giấy lọc Whatman số 1 cân đƣợc
khối lƣợng W1.
Đem sấy khô ở 1400C trong 30 phút, cân đƣợc khối lƣợng W2 (Mandal &
Mallick, 2009) .
Tổng lipid (% trọng lƣợng khô) = (W2 W1) / W × 100
2.4.6. Phƣơng pháp xác định Chlorophyll-a
Cho 5ml mẫu tảo vào ống ly tâm thực hiện ly tâm 4000 (v/p) trong 30 phút loại
bỏ môi trƣờng chỉ để lại tảo.
Các sắc tố đƣợc chiết xuất với 5ml methanol và cát, phá vỡ tế bào bằng vontex
sau đó để trong tối 12h với nhiệt độ 250C.
Độ hấp thụ của dung mơi đƣợc đo tại bƣớc sóng chlorophyll là 652nm, 665nm.
Hàm lƣợng chlorophyll và carotenoid đƣợc tính bằng công thức sau (Dharma& cs.
2017)
Chlorophyll a (Ch-a)=16,72(A665)–9,16(A652)
2.4.7. Phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng N đến tốc độ tăng
trƣởng của tảo.
Bố trí thí nghiệm
- Mục tiêu thí nghiệm: Xác định ảnh hƣởng của nồng độ N tới khả năng sinh
trƣởng của vi tảo.
- Mơ tả thí nghiệm: Chủng vi tảo đƣợc ni cấy ở trong các bình mơi trƣờng có
các nồng độ NO3- khác nhau.
Thực hiện với 4 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần
- Các nghiệm thức
+ Nghiệm thức 1 ký hiệu: Mt BBMα + 0,22g/l
+ Nghiệm thức 2 ký hiệu: Mt BBMα + 0,28g/l
+ Nghiệm thức 3 ký hiệu: Mt BBMα + 0,32g/l

+ Nghiệm thức 4 ký hiệu: Mt BBMα + 0,38g/l
+ Nghiệm thức 5 ký hiệu: Mt BBMα + 0,44g/l
(BBMα: Môi trƣờng BBM loại bỏ NO3-)
- Thông số theo dõi Nhiệt độ, ánh sáng, pH, mật độ quang.
- Thời gian theo dõi: các thí nghiệm đƣợc theo dõi nhiệt độ, ánh sáng, PH mỗi
ngày. Tiến hành đo OD 5 ngày 1 lần.
2.4.8. Phƣơng pháp đánh giá ảnh hƣởng của hàm lƣợng P đến tốc độ tăng
trƣởng của tảo.
Bố trí thí nghiệm
- Mục tiêu thí nghiệm: Xác định ảnh hƣởng của nồng độ P khác nhau tới đặc
điểm sinh trƣởng của vi tảo.


10
- Mơ tả thí nghiệm: Chủng vi tảo đƣợc ni cấy ở trong các bình mơi trƣờng có
các nồng độ Phốt-pho khác nhau.
Thực hiện với 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần
- Các nghiệm thức
+ Nghiệm thức 1 ký hiệu: Mt BBMα + 0,18g /l
+ Nghiệm thức 2 ký hiệu: Mt BBMα + 0,36g /l
+ Nghiệm thức 3 ký hiệu: Mt BBMα + 0,54g /l
+ Nghiệm thức 4 ký hiệu: Mt BBMα + 0,72g /l
+ Nghiệm thức 5 ký hiệu: Mt BBMα + 0,9g /l
(BBMα: Môi trƣờng BBM loại bỏ PO43- )
- Thông số theo dõi Nhiệt độ, ánh sáng, pH, mật độ quang.
- Thời gian theo dõi: các thí nghiệm đƣợc theo dõi nhiệt độ, ánh sáng, pH mỗi
ngày. Tiến hành đo OD 5 ngày 1 lần.
2.4.9. Phƣơng pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm
- Phân tích các thơng số NO3-, NO2-, NH4+, PO43+ Xác định nitrat trong nƣớc bằng natrixalixilat (TCVN-1995).
+ Xác định hàm lƣợng nitrit trong nƣớc bằng thuốc thử griess (TCVN 5942–

1995).
+ Xác định Photphat trong nƣớc bằng thuốc thử Sunfo-molypdic.
+Xác định NH4+ trong nƣớc bằng thuốc thử nessler Tất cả các mẫu đƣợc tiến
hành so màu bằng máy UV-VIS UVD-3200.


11
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Đặc điểm sinh học vi tảo Desmodesmus abundans
Vi tảo Desmodesmus abundans gồm 2-4 tế bào sắp xếp tuyến tính; tế bào hình
elip, tế bào bên ngồi có gai dài ở hai đầu và gai ngắn ở mặt ngồi. Các tế bào bên
trong có một cột sống ngắn ở cả hai đầu. Có kích thƣớc 7,78 µm, chiều rộng 3,65 µm ,
gai 5,38 µm.
Xác định mật độ tế bào vi tảo hằng ngày theo phƣơng pháp xác định mật độ tế
bào vi tảo bằng buồng đếm Neubauer.

Hình 3.1: Vi tảo Desmodesmus abundans


12
Đặc điểm sinh trƣởng vi tảo D. abundans đƣợc khảo sát trong 24 ngày ở môi
trƣờng BBM, tại nhiệt độ 250C, cƣờng độ ánh sáng 2500lux (Hình 3.2). Trong 5 ngày
đầu tiên tốc độ phát triển của vi tảo D. abundans tƣơng đối chậm, đạt trung bình là
0,25 d-1. Trong pha thích nghi, vi tảo phát triển chậm vì chúng bắt đầu thích nghi với
điều kiện mơi trƣờng. Từ ngày thứ 10, tảo phát triển nhanh (tốc độ tăng trƣởng trung
bình là 0,32 d-1) và đạt mật độ cao nhất vào ngày 20 (mật độ đạt 783,6 x106 tb/ml).
Tuy nhiên, tảo không ở pha cân bằng mà bƣớc vào pha suy vong ngay ở ngày 21. Qua
khảo sát, chúng tôi ghi nhận đƣợc tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng của vi tảo D. abundans
là 0,28 d-1 và thời gian thế hệ 2,46 giờ/thế hệ.
So sánh với kết nghiên cứu của Mostafa & cs. (2018) ở ngày thứ 16 tảo bƣớc

vào pha cân bằng . Tuy nhiên, ở kết quả nghiên cứu thì ở ngày 20 tảo đạt mật độ cao
nhất nhƣng lại khơng có pha cân bằng. Ở nghiên cứu của Piligaev và cộng sự (Piligaev
& cs. 2015) ở ngày thứ 18 tảo vẫn tiếp tục phát triển và chƣa có dấu hiệu dừng lại.

Hình 3.2. Đƣờng cong sinh trƣởng của vi tảo Desmodesmus abundans sau 24 ngày
3.2 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng Ni-tơ tới tốc độ sinh trƣởng của vi tảo D. abundans
Qua khảo sát cho thấy, ở nồng độ Ni-tơ 0,22 g/l tốc độ sinh trƣởng và mật độ của
vi tảo D. abundans đạt cao nhất lần lƣợt là 0,83 d-1 và 9,3 106 tb/ml (Hình 3.3). Ở 10
ngày đầu tiên mật độ tảo phát triển tƣơng đối chậm tốc độ tăng trƣởng trung bình
0,0456 d-1 ở tất cả các nồng độ Ni-tơ khảo sát. Trong giai đoạn này tảo cần có một thời
gian để thích ứng với mơi trƣờng dinh dƣỡng, đây có thể là ngun nhân cho sự sát
triển chậm của vi tảo trong khoảng thời gian này. Từ ngày thứ 10, ở tất cả các nồng độ
Ni-tơ khảo sát, tảo phát triển nhanh (tốc độ tăng trƣởng trung bình 0,1 d-1) và chƣa có


13
xu hƣớng giảm cho tới thời điểm kết thúc thí nghiệm. Trong đó, Ở nồng độ Ni-tơ 0,22
g/l tảo phát triển tốt nhất với mật độ cao nhất vào ngày 20 (mật độ đạt 9,3 10 6 tb/ml),
tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng là 0,83 d-1 và thời gian thế hệ 8,3 ngày/thế hệ. Ở nồng độ
Ni-tơ 0,38 g/l tảo phát triển chậm nhất với mật độ cao nhất vào ngày 20 (mật độ đạt 2
106 tb/ml), tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng là 0,05 d-1 và thời gian thế hệ 79 giờ/thế hệ.
Bên cạnh đó, tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng ở các nồng độ Ni-tơ thí nghiệm có xu
hƣớng giảm đều khi nồng độ Ni-tơ tăng. Tuy nhiên, tốc độ tăng trƣởng ở nồng độ Nitơ 0,44g/l lại tăng so với nồng độ 0,38g/l là 0,04 d-1.

Hình 3.3. Đƣờng cong tăng trƣởng của vi tảo sau 20 ngày ở các nồng độ Ni-tơ khác
nhau
So sánh với kết quả nghiên cứu của Mandotra (Mandotra & cs. 2015) tốc độ tăng
trƣởng của tảo tăng với nồng độ Ni-tơ ngày càng tăng và tốc độ tăng trƣởng cao nhất
trong môi trƣờng ni có nồng độ Ni-tơ 0,32 g/l. Kết quả khảo sát ngƣợc với kết quả
nghiên cứu trƣớc, nồng độ Ni-tơ tăng tốc độ tăng trƣởng giảm dần. Tuy nhiên tốc độ

tăng trƣởng ở nồng độ Ni-tơ 0,44g/l lại tăng so với nồng độ 0,38g/l là 0,04 d-1.


14

Hình 3.4. Tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng của tảo D. abundans ở các nồng độ Ni-tơ thí
nghiệm
3.3 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng P tới tốc độ sinh trƣởng của vi tảo Desmodesmus
abundans.
Qua khảo sát cho thấy, ở nồng độ 0,18g/l tốc độ sinh trƣởng và mật độ của vi
tảo D. abundans đạt cao nhất lần lƣợt là 0,03d-1, 3.88 106 (Hình 3.4). Ở 10 ngày đầu
tiên tảo phát triển chậm với tốc độ tăng trƣởng trung bình 0,19d-1 ở tất cả các nồng độ
Phốt-pho thí nghiệm. Có thể trong giai đoạn này tảo cần thời gian thích nghi với mơi
trƣờng dinh dƣỡng đó là ngun nhân cho sự phát triển chậm của tảo. Từ ngày thứ 10,
mật độ tảo có xu hƣớng giảm khi tăng nồng độ Phốt-pho từ 0,36g/l đến 0,9 g/l (tốc độ
tăng trƣởng trung bình -0,00869 d-1) và tăng lên xuống ở nồng độ Phốt-pho 0,18g/l
(tốc độ tăng trƣởng 0,042d-1). Trong đó, Ở nồng độ Phốt-pho 0,18 g/l tảo phát triển tốt
nhất với mật độ cao nhất vào ngày 20 (mật độ đạt 3,8 106 tb/ml), tốc độ tăng trƣởng
đặc trƣng là 0,042d-1 và thời gian thế hệ 22.3 giờ/thế hệ. Ở nồng độ Phốt-pho 0,72 g/l
tảo phát triển chậm nhất với mật độ cao nhất vào ngày 10 (mật độ đạt 1,9 106 tb/ml),
tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng là -0,037 d-1 . Bên cạnh đó, tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng ở
các nồng độ Phốt-pho thí nghiệm có xu hƣớng giảm đều khi nồng độ Phốt-pho tăng.
Tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng cao nhất 0,031 d-1 ở nồng độ Phốt-pho 0,18g/l . Ở nồng
độ Phốt-pho 0,9 g/l tốc độ tăng trƣởng của tảo là thấp nhất -0,019 d-1.


15

Hình 3.5. Đƣờng cong tăng trƣởng của vi tảo sau 20 ngày ở các nồng độ Phốt-pho
khác nhau

Theo nghiên cứu của Chittra & Benjamas (2011) tốc độ tăng trƣởng của vi tảo
đạt giá trị dƣơng trong điều kiện giàu nitơ và khi khơng có nguồn nitơ, khơng có sự
tăng trƣởng quan sát các tế bào xuất hiện tẩy trắng. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của
nồng độ phốt-pho đến tốc độ tăng trƣởng của vi tảo có giá trị âm (Hình 3.6). Ngun
nhân có thể do sự thiếu hụt ni-tơ hoặc do tỷ lệ giữa ni-tơ và phốt-pho gây ảnh hƣởng.
Sau 20 ngày nghiên cứu các tế bào có hiện tƣợng tẩy trắng (Hình 3.7).


16

Hình 3.6. Tốc độ tăng trƣởng đặc trƣng của tảo D. abundans ở các nồng độ Phốt-pho
thí nghiệm

Hình 3.7. Mẫu thí nghiệm ảnh hƣởng của phốt-pho đến tốc độ tăng trƣởng ở các nồng
độ 0,36g/l đến 0,9g/l sau 20 ngày.
3.4 Ảnh hƣởng của mơi trƣờng ni tới khả năng tích lũy lipid và chl-a
Khả năng tích lũy lipid của vi tảo D. abundans sau 20 ngày ở các nồng độ Ni-tơ
thí nghiệm là khác nhau (Hình 3.7). Hàm lƣợng lipid tích lũy trên trọng lƣợng khơ của
tế bào có xu hƣớng tăng lên khi tăng nồng độ Ni-tơ từ 0,22 g/l đến 0,38 g/l và giảm
xuống ở nồng độ Ni-tơ 0,44 g/l. Trong đó, hàm lƣợng lipid tích lũy đạt cao nhất ở
nồng độ Ni-tơ 0,38g/l với 74% trọng lƣợng khơ tế bào. Hàm lƣợng lipid tích lũy thấp
nhất ở nồng độ Ni-tơ 0,22g/l với 41% trọng lƣợng khô của tế bào. Kết quả nghiên cứu