Lựa chọn chủng vi khuẩn có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học cao nhằm ứng dụng xử lý ô nhiễm dầu

a------------------

, ..... ■■
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------------LJ

----

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

LỰA CHỌN CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG

TẠO CHÁT HOẠT HÓẪ BÈ MẬT SINH HỌC CAO
NHẢM ÚNG DỤNG xử LÝ Ô NHIỄM DẦU

Giáo viên hướng dẫn : TS. K1ÈU THỊ QUỲNH HOA
Sinh viên thực hiện

: HOÀNG THỊ YẾN

Lớp

: 11-02

HÀ NỘI - 2015


Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội
LÒI CẢM ON

Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sac tới TS. Kiều Thị Quỳnh Hoa,

trường phòng Vi sinh vật dầu mị, Viện Cơng nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, người dã cho em định hướng nghiên cứu, tận tình chi
bào đế em thực hiện khóa luận.
Em xin bày tị lịng cảm ơn tới Thạc sĩ Nguyễn Thị Yên cùng các cán bộ phịng

Vi sinh vật Dầu mó. những người đã giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại phòng
Vi sinh vật dầu mó.
Em xin chân thành cám ơn các thay cô Khoa Công nghệ sinh học. Viện Dại học

Mớ Hà Nội đã dạy dỗ, tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập. nghiên

cứu tại trường.
Cuối cùng, Em xin gừi lời căm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã động viên, giúp
đỡ để em có thề hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn về tất cá những sự giúp đỡ quý báu trên!

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội
Hà Nội, ngày 22 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

Hoàng Thị Yến

Hoàng Thị Yen

Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội
MỤC LỤC

BẢNG CHỮ VIẾT TẨT................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ............................................................................ 1
LỜI MỚ ĐẦU.................................................................................................................... 1
PHÀN I: TÓNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................. 2
1.1. 0 nhiễm dầu trên thể giới....................................................................................2
1.2. Ô nhiễm dầu ớ Việt Nam..................................................................................... 3
1.3. Nguyên nhân ô nhiễm dầu ở Việt Nam............................................................... 3
1.3.1. 0 nhiêm dầu từ các khu công nghiệp và khu dân cư đô thị........................ 3
1.3.2. 0 nhiêm dầu do hoạt động hàng hái............................................................ 3
1.3.3. 0 nhiêm dầu từ sự cố tràn dầu Việt Nam..................................................... 4
1.3.4. 0 nhiễm dầu do khí quyển xâm nhập xuống................................................ 5
1.3.5. 0 nhiễm dầu do quá trình khai thác dầu trên biến...................................... 5
1.4. Tác động cùa ô nhiễm dầu đen môi trường và con người.................................. 5
1.4.1. Tác động cùa ô nhiễm dầu đen môi trường.................................................. 5
1.4.2. Tác động cùa ô nhiễm dầu đối với con người............................................. 7
1.5. Một số phương pháp xứ lý ô nhiễm dầu............................................................. 8
1.5.1. Phương pháp hóa học.................................................................................. 8

,

LThii viện Víệh Đặí nọc Mơ I la Nội

„

1.5.2. Phương pháp cơ học.................................................................................... 9
1.5.3. Phương pháp sinh học.................................................................................. 9
1.6. Chất hoạt hóa bề mặt sinh học......................................................................... 11
1.6.1. Khái niệm chất hoạt hóa bề mặt sinh học................................................. 11
1.6.2. Phân loại chất hoạt hóa bề mặt sinh học.................................................. 11
a. Glycolipid.......................................................................................................... 11
b. Lipopeptid và lipoprotein..................................................................................12
c. Phospholipid và acid béo.................................................................................. 12
c. CHHBM trùng hợp và CHHBM dạng hạt........................................................ 13
1.6.3. Tính chất của chất hoạt hóa bề mặt sinh học.............................................14
a. Tính chất hóa lý.................................................................................................14
b. Khá năng phân húy sinh học tốt và độc tính thấp........................................... 14
d. Khá năng chịu nhiệt, pH và chịu lực lon......................................................... 15
1.6.4. ừng dụng cùa chất hoạt hóa bể mặt sinh học trong đời song.................. 15
1.6.5. Ưng dụng của chất hoạt hóa bể mặt sinh học trong xử lý ơ nhiễm dầu...16
/.
7. Vi khn có khả năng tạo chất hoạt hóa bể mặt sinh học và các yếu tố ánh
hướng đến khá năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học........................................... 17
1.7.1. Vi khuân có khá năng tạo chat hoạt hóa bề mặt sinh học......................... 17

Hoàng Thị Yen


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

1.7.2. Các yếu tố ảnh hướng đen tống hợp chất hoạt hóa bề mặt sinh học........... 18
a. Anh hướng của nguồn carbon.......................................................................... 18
b. Anh hưởng của ni tơ.......................................................................................... 19

c. Anh hướng cùa pH............................................................................................ 20
d. Anh hưởng cùa nhiệt độ................................................................................... 21
PHÀN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu....................................... 22

2.1. Vật liệu............................................................................................................... 22
2.1.1. Chúng vi khn........................................................................................... 22
2.1.2. Mơi trường, hóa chất và điều kiện ni cay vi khn............................... 22
2.1.3. Máy móc thiết bị.......................................................................................... 22
2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................23
2.2.1 Phân lập........................................................................................................ 23
2.2.2. Xác định hình thái vi khuẩn........................................................................ 23
2.2.3. Nghiên cứu ánh hường cùa nguồn carbon tới khả năng sinh trướng và
tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học cùa các chùng vi khuân lựa chọn..................... 24
2.2.4. Nghiên cứu ánh hướng cùa nguồn ni tơ tói khá năng sinh trướng và tạo
CHHBMSH cùa chúng vi khuẩn lựa chọn............................................................... 24
2.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng cùa pH tời khá năng sinh trưởng và tạo
CHHBMSH của chúng vi khuân lựa chọn............................................................... 24
2.2.6. Nghiên cứu ánh hường của nhiệt độ.tái khá năng sinh trướng và tạo
CHHBMSH của chúng vi khuẩn lựa chọn............................................................... 24
2.3. Phân loại theo kít chuân sinh hóa API cùa BioMerieux:.................................25
PHÀN III: KẾT QUÁ VÀ THÁO LUẬN....................................................................... 26
3.1. Lựa chọn chủng vi khuân có khá năng tạo chát hoạt hóabê mặt sinh học.... 26
3.2. Đặc diêm hình thái và gram cùa chủng vi khuân lựa chọn............................. 27
3.3. Anh hường cùa nguồn carbon tới kha năng tạo CHHBMSH cùa chúng G917 ..28
3.4. Anh hướng cùa nguồn ni tơ tới sự sinh trướng và khủ năng tạo CHHBMSH
cùa chúng G917............................................................................................................ 30
3.5. Anh hướng cùa pH tới sự sinh trướng và khá năng tạo CHHBMSH cùa chùng
G917...................... ............. .................... .................. ...................................... ...33
3.6. Anh hướng cùa nhiệt độ tới khá năng tạo CHHBMSH cùa chùng G917....... 34
KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ....................................................................................... 36

TÀI LIỆU THAM KHAO.............................................................................................. 37

Hoàng Thị Yen


Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội
BẢNG CHỦ VIÊT TẨT

% v/v

Nồng độ phan trăm về thể tích

CHHBMSH

Chất hoạt hóa bề mặt sinh học

Da

Dalton

DO

Diesel oil

Dyn/cm

Dyne/centimet

E 24

Chi số nhũ hóa sau 24 giờ

mN/m

Milinewton/metter

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Hoàng Thị Yến


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Băng 1. Những vụ tràn dầu nghiêm trọng trong lịch sử.................................................2
Bảng 2. Đặc điếm khuẩn lạc, tế bào, gram của chúng vi khuẩn G917.........................24

Hình 1. Khá năng nhũ hóa với xylen của các chủng vi khn...................................... 23
Hình 2. Hình thái khuấn lạc chùng G917 trên mơi trường HKTS 2%.......................... 24
Hình 4. Ánh hường của nguồn carbon đến sự sinh trưởng và tạo CHHBMSH chủng

G917................................................................................................................................ 25
Hình 5. Anh hường của nông độ carbon đên sự sinh trướng và tạo CHHBMSH

chủng G917..................................................................................................................... 26
Hình 6. Khá năng tạo CHHBMSH cúa chung G917 với nguồn cơ chất DO ớ các

ngày khác nhau................................................................................................................ 26
Hình 7. Khá năng nhũ hóa với xylen trên các nguồn ni tơ khác nhau cua chủng

G917................................................................................................................................ 27
Hình 9. Khá năng nhũ hóa với xylen của chung G917 ờ các nồng độ Ni tơ khác
nhau.................... Iliư..Y.iệxi..yiện.Đ.ại.liọ.c..M.Ở..H.à.Nộ.i................... 29

Hình 10. Khá năng tạo CHHBMSH cúa chung G917 ớ các nguồn ni tơ khác nhau ở

các ngày khác nhau........................................................................................................... 29
Hình 11. Khá năng nhũ hóa với xylen ở các pH khác nhau của chủng G 917 sau 6

ngày ni cấy................................................................................................................... 30
Hình 12. Khá năng tạo CHHBMSH của chúng vi khuấn G9I7 sau các ngày ni

cấy ờ các pH khác nhau................................................................................................... 30
Hình 13. Khá năng nhũ hóa với xylcn của chung G917 ờcác nhiệt độ khác nhau...... 31
Hình 14. Khá năng tạo CHHBMSH cùa chung G917 ờ các nhiệt độ khác nhau........... 31

Hoàng Thị Yến


Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội

LỜI MỞ ĐÀU

Từ khi được phát hiện và khai thác cho đến nay, dầu và các sản phấm từ dầu đã
trờ thành một nguồn nguyên liệu thiết yếu không thể thiếu đối với cuộc sống. Theo

những nghiên cứu được thực hiện trong thời gian gần đây đã cho thấy rằng 2/3 năng
lượng mà thế giới đang sừ dụng hiện nay là từ dầu. Tuy nhiên, những hoạt động liên
quan đến dầu như khai thác dầu, vận chuyển dầu trên biến, sự rò ri dầu từ các

phương tiện lưu thông trên biển, từ dầu thải của các cơng trình ven biến hay các sự
cố đâm va tàu trên biến, các sự cố tràn dầu đã thái ra môi trường một lượng dầu lớn

dần den ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng nghiêm trọng den môi trường sinh thái

và cuộc sống cúa con người. Chính vì vậy. vấn đề xử lý ơ nhiễm dầu là vơ cùng cần

thiết.

Hiện nay, có nhiều phương pháp đe xử lý ơ nhiễm dầu như phương pháp hóa
học, phương pháp cơ học hay phương pháp sinh học. Nhiều nghiên cứu chi ra rằng
phương pháp sinh học có ưu điểm vượt trội như an tồn với mơi trường và có the xừ

lý triệt đế vùng ô nhiệpi, ạịậ thành rè.ỊMột tropg vác phương pháp xử lý sinh học
dem lại hiệu quà cao là sứ dụng các chất hoạt hóa bề mặt do vi sinh vật tạo ra. Chất
hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH) là một hợp chất lưỡng cực có khả năng nhũ

hóa mạnh, cho phép hịa tan các chất không tan vào trong nước, chúng dề bị phân
húy sinh học lại không gây độc. Đặc biệt, chất hoạt hóa bề mặt sinh học có thế được

vi sinh vật tạo ra lừ các nguồn cơ chất là phe thải cùa một số ngành cơng nghiệp
khác. Chính vì hiện trạng ô nhiễm và những ưu điếm cúa phương pháp sinh học.
chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Lựa chọn chúng vi khuẩn có khả năng tạo

chất hoạt hóa bề mặt sinh học cao nham úng dụng xử lý ô nhiễm dầu

Mục tiêu của đề tài là tìm chung vi khuân có khã năng tạo CHHBMSH cao, đánh
giá các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình tạo CHHBMSH để tìm ta điều kiện phù hợp
nhất cho quá trình tạo CHHBMSH của chủng vi khuân lựa chọn nham ứng dụng xứ

lý ô nhiễm dầu.

Hoàng Thị Yến

1


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

PHÀN I: TỎNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Ơ nhiễm dầu trên thế giói
Dầu mõ và các sản phấm cùa dầu mó đang gây ô nhiễm nghiêm trọng trên biền

và dại dương. Theo thống kê cùa chương trình Mơi trường Liên Hợp Quốc (UNEP),

ước tính mỗi năm có khống 2,4 triệu tấn dầu đố ra biến.
Ô nhiễm dầu đến từ các nguồn: từ lục dịa, rò ri tự nhiên, hoạt động của tàu
thuyền, tai nạn tàu bè trên biền, khí quyền xâm nhập xuống hay các q trình khai

thác dầu trên biển. Trong đó, nguồn lớn nhất là từ lục địa (42% tổng số) chú yếu là

chất thái từ các ngành công nghiệp, các khu đô thị, khu dân cư ... Dầu được vận

chuyến trên biển bị rò ri chiếm 23%. Các tàu chờ dầu gặp nạn dẫn đến hiện tượng
tràn dầu được đánh giá là 13%, từ khí quyến xâm nhập xuống là 9%. Dầu từ q

trình khai thác dầu gây ơ nhiễm ước tính chi khống 2%, trong khi rị ri tự nhiên từ
các đứt gãy của trái đất lại chiếm tới 11% [36], Trên thế giới từ trước đến nay dã

xảy ra một số vụ tràn dầu lớn gây ô nhiễm dầu nghiêm trọng như nêu ra ớ báng I.
Báng 1. Những vụ tràn dầu nghiêm trọng trong lịch sứ
(Nguồn: Trung tâm nghiên cứu an tồn Dầu khí [38]')

STT

Năm diễn ra

Địa điểm

1
2
3
4
5
6
7

1991
1979
1979
1992
1983
1991

1983

Kuwait
Vịnh Campeche, Mexico
Trinidad và Tobago, Tây Án
Uzbekistan
Vịnh Ba Tư
Bờ biến Angola
Ngoài khơi vịnh Saldanha, Nam Phi

8
9

1978
1988

Ngoài khơi vùng biến Pháp
700 hái lý ngoài khơi bờ biến Nova
Scotia, Canada
Genoa, Italy

10

1991

Lượng dấu tràn
(triệu gallons)
240-336
140
88,3

87,7
80
80
78,5
68,7
43

42

1.2. Ỏ nhiễm dầu ở Việt Nam
Chi tính riêng trừ lượng dầu khí ngồi khơi miền nam Việt Nam đã chiếm
khoảng 25% trừ lượng dầu dưới đáy biến Đông. Với trữ lượng này, chúng ta có thế

khai thác khoảng 20 triệu tấn/năm, đây là nguồn nàng lượng đảm báo cho như cầu

Hoàng Thị Yến

2


Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội

sử dụng dầu ở nước ta. Tuy nhiên, cùng với quá trình khai thác dầu và sử dụng dầu
làm năng lượng chất lượng môi trường biến và vùng ven bờ Việt Nam đang bị suy

giám do ô nhiễm dầu.

Theo số liệu thống kê, nguồn ô nhiễm dầu lớn nhất xuất phát từ các cơ sờ công

nghiệp và dân cư đô thị, với khoáng 960.000 tấn dầu chiếm 30%. đứng thứ hai phái

kế đến ô nhiễm do hoạt động cùa các tàu chờ dầu với 22%, sau đó là các vụ tai nạn
tàu chớ dau 13%, trong khi các hoạt động khai thác dầu khí trên biến chiếm một tý
lệ khiêm tốn khống 2%. Đáng ngạc nhiên là ô nhiễm dẩu tự nhiên từ các đứt gãy

cúa vỏ trái đất chiếm tới 8%, gấp 4 lần ô nhiễm lừ các hoạt động khai thác dầu khí
trên biến. Cịn lại 25% là do nhiều nguyên nhân khác [34].
1.3. Nguyên nhãn ô nhiễm dầu ở Việt Nam

1.3.1. 0 nhiễm dầu từ các khu công nghiệp và khu dân cư dơ thị

Q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đang cho thấy những mặt lích cực như
kinh tế được thúc đầy phát triển, giao lưu văn hóa kèm theo hội nhập đang ngày

càng diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên, nó cũng kéo theo những hệ lụy như gây ra ô
nhiễm môi trường ngày càhg nghiêm trọng;

'

Trong q trình sàn xuất cơng nghiệp, khối lượng dầu mó được thái ra khá lớn.

Chât thài từ các nhà máy chưa qua xứ lý được xà thăng ra biên và dại dương một
lượng lớn các chất bồi lang, kim loại, nhựa, cặn dầu. số lượng dầu mó thấm qua đất

và lan truyền ra biển ước tính khoảng hơn 1 triệu lấn mỗi năm [34],
1.3.2. Ô nhiễm dầu do hoạt dộng hàng hủi

Các hoạt động hàng hải và cơng nghiệp đóng tàu là nguyên nhân quan trọng gây

ô nhiêm dầu, bởi trên 60% tổng sàn lượng dầu khai thác trên the giới dược vận

chuyển bàng đường biển. Theo tài liệu của Viện nguồn lợi thế giới, trong giai đoạn
từ 1986 den nay đã xảy ra trên 524 tại nạn trong tong số 62341 tàu chờ dầu và làm

tràn 3,5 triệu tấn dầu ra biến [39].

Theo số liệu ước tính của cục Đàng kiếm Việt Nam năm 2010 thì hoạt dộng hàng

hải đã gây ô nhiễm dầu ở vùng biến nước ta bới nhiều nguyên nhân khác nhau.
Trong đó, súc rứa hầm hàng gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất với 46%. tiếp theo là
tràn dầu chiêm 24% và xà thãi nước lacanh. balat chiếm 22%. Ngoài ra, nước dằn.

Hoàng Thị Yến

3


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

nước làm mát máy gây ô nhiễm không đáng kể chỉ với 2% và sự cố nhận dầu 3%.

Còn lại 3% là do các nguyên nhân khác [35].
Theo thống kê số liệu quan trắc tại khu vực các sông thuộc khu vực Hạ Long -

Hái Phòng nồng độ dầu trong nước trung bình 0,26mg/l, tại khu vực Khánh Hịa Đà Nằng nong độ dầu trong nước trung bình 0,29mg/l, tại khu vực Bà Rịa - Vũng

Tàu nồng độ dầu trong nước dao động trong khoáng 0,14 - 0,52mg/l đều vượt giới

hạn Tiêu chuẩn Việt Nam. Đặc biệt hơn nếu hàm lượng dầu trong nước cao hon

0,2mg/l sẽ không dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt được. Điều này là đáng báo
động về tình trạng ơ nhiễm dầu ở các khu vực các sông ở nước ta.

1.3.3. 0 nhiễm dầu từ sự cố tràn dầu Việt Nam
Sự cố tràn dầu xáy ra ngày càng nhiều và tác động cùa chúng ngày càng lớn,
không chi ở các quốc gia có hoạt động khai thác dầu mà các quốc gia khác cũng có
khả năng gặp sự cố. Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dị,

khai thác, vận chuyển, chế biến, phân phối và tàng trữ dầu và các sàn phẩm của

chúng. Theo đánh giá của Viện Khoa học và Tài nguyên Môi trường biền - Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nanự từ năm 1989 đến nay, vùng biền Việt Nam có

khoảng 100 vụ tràn dầu do tai nạn tàu, các vụ tai nạn này đều đố ra biển từ vài chục
dến hàng trăm tấn dầu. Những vụ tràn dầu với lượng từ 7-700 tan thường do tàu
mắc cạn, còn với lượng tràn hơn 700 tan chu yếu là do quá trình vận chuyển và va
chạm tàu trên biển [41],

Theo nghiên cứu, trong dâu có chứa 6% hợp chất hidrocacbon thơm. Tuy có tỷ lệ

ít nhưng hidrocacbon thơm rất độc, là thành phần chính gây nên nhiều bệnh ung
thư. Ngồi ra, một tấn dầu tràn ra biến có thể loang phủ 12km2 mặt nước, tạo thành

lớp váng dầu ngăn cách nước và khơng khí, làm thay đối tính chất cúa mơi trường
biển, cán trờ việc trao đồi khí oxi và cacbonic với khí quyến.

1.3.4. Ơ nhiễm dầu do khí quyến xâm nhập xuống
Là ô nhiễm do lượng tiêu thụ dầu trong các phương tiện giao thông và công

nghiệp. Thông thường, chúng tìm đường vào đại dương qua các lớp bụi phóng xa

trong khí quyển.
1.3.5. 0 nhiễm dầu do q trình khai thác dầu trên biến

Hoàng Thị Yến

4


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

Trong quá trình khai thác dầu đã thái ra một lượng lớn nước thải có chứa dầu.

Khống 200 triệu tấn dầu được vận chuyến hàng năm qua các vùng biển ngoài khơi

Việt Nam từ Trung Đông tới Nhật Bán và Triều Tiên. Các hoạt động thăm dị. khai
thác dầu ngồi khơi Việt Nam đang tăng lên hàng năm. Biền Đông đã trở thành một

trong các địa điếm thăm dò và khai thác dầu khí nhộn nhịp nhất.
Ngồi ra. trong q trình khai thác dầu cịn có các sự cố gây tràn dầu như: sự cố

gây vờ ống dần dầu. sự cố va chạm tàu chớ dầu vào các giàn khoan trên biến. Đặc

biệt là sự cố dầu phun lên cao từ các giếng dầu do các thiết bị van bảo hiểm cúa
giàn khoan bị hỏng, dẫn đến một lượng lớn dầu tràn ra biển làm cho một vùng biến

rộng lớn bị ô nhiễm nghiêm trọng. Người ta ước tính có khống hơn 1 triệu tan dầu
mó tràn ra mặt biển do những sự cố giàn khoan đó.

1.4. Tác dộng của ơ nhiễm dầu den môi trường và con người
1.4.1. Tác động của ô nhiễm dầu đến môi trường

Dầu gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường biển, ảnh hướng đen
nguồn nước bề mặt và một loạt các loài động, thực vật, sinh vật trong lưới thức ăn

phức tạp bao gồm cấ thức ăn cho con người. Ô nhiễm dầu tàc dộng trực tiếp hoặc
gián tiếp lên các hệ sinh thái biền ớ các khía cạnh sau:

- Làm biến đồi cân bằng oxy cùa hệ sinh thái: dầu có tỷ trọng nhò hơn nước, khi

chày loang trên mặt nước tạo thành váng, các váng dầu làm giám khá năng trao đối
oxy giữa khơng khí với nước, giám hàm lượng oxy cùa hệ sinh thái, do vậy cán cân

điều hòa oxy trong hệ bị đào lộn.

- Làm nhiễu loạn các hoạt động sống trong hệ sinh thái: dầu bám vào cơ thế sinh

vật sẽ ngăn cán q trình hơ hâp, trao dôi chàt và sự di chuyên của sinh vật trong
môi trường nước. Dầu bao phú màng tế bào sẽ làm mất khá năng điều tiết áp suất
trong cơ thể sinh vật. Theo các chuyên gia. nồng độ dầu trong nước chi 0, lmg/1 có

thể gây chết cho các lồi sinh vật phù du. điều này làm nhiễu loạn các hoạt động
sống trong hệ sinh thái.

- Gây độc tính tiềm tàng trong hệ sinh thái: ô nhiễm dầu sẽ ngăn càn q trình
trao đối oxy giữa nước và khơng khí, làm tích tụ các khí độc hại như H2S. CH| làm

tăng pH trong môi trường sinh thái. Dưới tác động của hoạt động sinh - địa hóa,

Hồng Thị Yến

5


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

dầu dần dần bị phân húy, lắng đọng và tích lũy trong các lớp trầm tích của hệ sinh
thái gây độc cho các loài sinh vật sống trong đáy biến.

- Dầu xua đuổi các đàn cá biến, làm chết các rạn san hơ, dần tới sự xói mịn các
đào và các vùng ven bờ. Dầu làm hóng các rừng ngập mặn, làm mất nơi trú ngụ và

cung cấp thức ăn cho sinh vật biên.
Ngồi ra, ảnh hường cùa ơ nhiễm dầu đến động, thực vật là vô cùng nghiêm

trọng. Cụ thê:
❖

Đối với chim biến:

Dầu phá húy cấu trúc lớp báo vệ cùa lơng và khá năng giữ nhiệt giâm các lồi

chim sẽ đóng băng đen chết. Chim sẽ khơng thế bay nếu lơng dính q nhiều dầu và
điều này có thể làm nó chết đuối.
Chim sẽ bị ngộ độc khi cố ria bộ lơng dính dầu. Thường chúng chết sau vài giờ.

Dầu cũng làm ành hưởng đến khă năng sinh sán của chim [33].

❖

Dối vói các lồi hải sinh vật có vú và cá

Dầu dính vào bộ lơng.cúa lồi cớ và như cá voi, cá heo. rải cá, làm mất đặc tính
cách nhiệt, hay làm nghẹt đường khí quán khi thân nhiệt bị mất, con thú sẽ chết.

137],
Cá có thể bị nhiễm một lượng lớn dau qua mang. Cá đã tiếp xúc với dầu có the bị
thay đồi nhịp thở, gan to, giâm tăng trường, mòn vây và một loạt các triệu chứng ờ
mức độ sinh hóa và te bào. Dầu cịn ánh hưởng đến khả năng sinh sàn do dầu phá

hũy trứng cá hoặc làm cho cá bị biến dạng.
Ngoài ra, ânh hường của các chất phân giài hóa học khi làm sạch khu vực ơ

nhiễm dầu cũng có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đối với các loài động, thưc vật
trong vùng bị ô nhiễm dầu.

1.4.2. Tác dộng của ô nhiễm dầu dối với con người
0 nhiễm dầu không chi gây hại lớn cho mơi trường, mà nó cịn ành hường trực

tiếp đến con người.

Hoàng Thị Yến

6

Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội

-

Ô nhiễm dầu sẽ làm cho hàm lượng hydrocacbon trong môi trường khơng khí

cao hơn gấp nhiều lần so với mức giới hạn. Hơi dầu tác động đến mơi trường khơng
khí xung quanh ảnh hướng tới sức khỏe cộng đồng.

-

Chất lượng môi trường biển thay đối dần đến nơi cư trú tự nhiên cũa các lồi

bị phá húy, dầu có the trực tiếp làm tốn hại các tàu thuyền, ghe lưới đánh cá và dụng

cụ nuôi trồng thủy sàn hay gián tiếp làm giám năng suất đánh bắt và nuôi trồng do
lo lang không tiêu thụ được những sàn phẩm sán xuất trong khu vực bị ô nhiễm.

Điều này gây thiệt hại nặng cho nền kinh tế.
-

Dầu làm nhiễm bấn các khu biển giãi trí sẽ làm càn trở hoạt động nghi ngơi

như tam biền, bơi thuyền, lặn, du lịch. Tất cả những dịch vụ từ biển sẽ bị giảm thu
nhập đáng kể.

-

Đối với các nhà máy sử dụng nước biến làm lạnh cũng có thế bị dầu làm ảnh

hướng, gây tắc nghẽn, làm giám năng suất máy.

7.5. Một số phương pháp xử lý ơ nhiễm dầu
1.5. ỉ. Phương pháp hóa học

iệĩl Dại học Mơ Hà Nội

Phương pháp hóa học được dùng khi có hoặc khơng có sự làm sạch cơ học trong
một thời gian dài. Phương pháp này sứ dụng các chất phân tán, các chất phá nhũ

tương dầu, các chất keo tụ và hấp thụ dầu.

a. Chất phân tán
Một trong các phương pháp hóa học xừ lý ơ nhiễm dầu là sử dụng các chất phân

tán phun thành bụi vào vết dầu nối, các chất keo tụ và hấp thu dầu. Đó là các chế

phâm hóa học chi dược sư dụng với những diều kiện khống che nghiêm ngặt.
về cơ bàn, chất phân tán là chất xúc tác bề mặt có cấu trúc phân cực, gồm một

dầu hấp thụ dầu (gốc oleophil) và một đầu hấp thụ nước (gốc hydrophil). Khi được
phun vào váng dầu, chất phân tán sẽ làm giám sức căng bề mặt tiếp xúc dầu - nước,

làm cho dầu bị phân tán thành các giọt nhỏ khoáng 0.2 mm. Kct quà làm tăng tống
diện tích tiếp xúc bề mặt của vệt dầu ban đầu với môi trường xung quanh. Các giọt

dầu này sẽ phân hũy nhanh (dầu nhẹ) hay lắng chìm dần (dầu nặng). Hóa chất thơng

Hồng Thị Yến

7


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

dụng trên thị trường hiện nay là chất phân tán ký hiệu BPI IO-OX cùa công ty dầu

BP [39].
Phương pháp sử dụng chất phân tán có ưu điểm là thúc đấy tốc độ phân húy cúa

các giọt nhũ tương dầu. Ngược lại có nhược điềm là dầu bị phân tán dưới mặt nước,
gây tốn that cho sinh vật ờ tầng lơ lừng và tầng đáy. hơn nữa có thế gây ơ nhiễm thứ
cấp vì chất phân tán thường có độc tính.

b. Chất hấp thụ dầu
Dầu sẽ hình thành một lớp chất lỏng trên bề mặt cúa chất hấp thụ. Chất hấp thụ
này hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn ở mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần hay bị
phân tán trên mặt nước. Đặc biệt chúng chi hút dầu chứ không hút nước. Chat hấp

thụ có thể là những chất hữu cơ tự nhiên, vô cơ tự nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay có

một số sàn phẩm như: enretech cellusorb, corbol...
Phương pháp này không những mang lại hiệu quá cao trong xứ lý dầu tràn mà

còn giảm thiều một cách tối đa các ánh hường tiêu cực đen mơi trường. Tuy nhiên,

nó cũng có điểm hạn chế là hiệu quả xứ lý phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, sóng, gió,
cấu trúc vật liệu che tạo và chi phi cho phương pháp hày tương đối cao.

1.5.2. Phương pháp cơ học
Đối với biện pháp cơ học, thực hiện quây gom, dồn dầu vào một vị trí nhất dịnh
đế tránh dầu lan trên diện rộng. Sử dụng phao ngăn dầu đề quây khu vực dầu tràn
sau đó, thu gom xừ lý. Sau khi dầu được quây lại dùng máy hớt váng hoặc hút dầu

đã thu gom.

Ưu điểm cùa biện pháp này là ngăn chặn, khống chế và thu gom nhanh chóng
lượng dầu tràn tại hiện trường. Nhược điểm là không xứ lý được triệt đế các váng

dầu loang trên mặt nước.
1.5.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học xừ lý ô nhiễm dầu là dựa vào quá trình phân hủy dầu theo

con đường sinh học. Khái niệm phân húy sinh học dưa ra dế mô tả quá trình sử
dụng các vi sinh vật sống xư lý các hệ thống bị ô nhiễm. Trong các vi sinh vật thì vi

khuẩn được sừ dụng nhiều nhất. Tuy nhiên, nấm và các thực vật bậc cao cùng góp

phan vào q trình xử lý ơ nhiễm. Khi trong mơi trường bị ơ nhiễm dầu, sẽ xuất
Hồng Thị Yến

8


Luận văn tốt nghiệp

Viện Dại Học Mở Hà Nội

hiện các vi sinh vật có khá năng sử dụng dầu làm thức ăn hoặc các vi sinh vật tạo ra

các chất (CHHBMSH) giúp phân hùy dầu ô nhiễm thành các chất dề tiêu thụ. Tuy

nhiên sự thành công của việc ứng dụng chúng đế xử lý ơ nhiễm dầu cịn phụ thuộc
vào khả năng tối ưu hóa các điều kiện khác nhau về sinh học, hóa học, địa chất ...

giúp cho vi sinh vật sinh trường và phát triển mạnh mè nhất có thể với thời gian
nhanh nhất.
Có hai phương thức xừ lý ô nhiễm dầu theo phương pháp sinh học:

Bioaugmentation: là phương thức xử lý mà trong đó ngồi việc tối ưu hóa các
điều kiện dinh dưỡng, người ta đưa vào một số vi sinh vật chọn lọc có khả nâng
phân húy dầu cao, bố sung cùng với quan xã vi sinh vật bàn địa trong môi trường bị

ô nhiễm để tăng cường khá năng phân húy dầu [10].

Biostimulation: là phương thức xử lý lay quần xã sinh vật bán địa làm trung tâm,
các đặc điểm sinh học, sinh thái cúa quần xã vi sinh vật được nghiên cứu kỹ qua đó
đưa các chat dinh dường hữu cơ. vơ cơ cùng các che phẩm sinh học với một tỷ lệ
nhất định nhằm kích hoạt tập đồn vi sinh vật có khá năng phân húy dầu bán địa

làm sạch môi trườĩ0n»yiẹn

Viện Đại học Mở Hà Nội

Trên thế giới cà hai phương pháp này đã được sứ dụng nhiều. Các nhà khoa học

cho rang phương thức Bioaugmentation có tiềm năng trong việc trong việc xử lý

các hợp chất dầu ờ những vùng mà vi sinh vật bán địa làm việc không hiệu quá như
vùng đá sỏi, đất cát.

Biostimulation đã được chứng minh là một công cụ hữu hiệu đế xứ lý triệt đề các
bờ biến bị ô nhiễm dầu theo phương pháp hiếu khí vì nó có khá năng duy trì mức độ

dinh dưỡng tối ưu rất tốt. Các yếu tố môi trường phài được kháo sát kỹ làm cơ sớ đề
bồ sung hàm lượng dinh dưỡng phù hợp cho sự phát triến của tập đoàn vi sinh vật
bân dịa. Trong trường hợp hàm lượng dầu cao thì có the bố sung vi khuân và một số

chế phẩm khác như chất hoạt hóa bề mặt đế tăng tốc độ phân hủy sinh học. Các vi
khuân dược bô sung ở dây phải là các chủng dược phân lập từ chính mơi trường bị ô

nhiễm được nhân giống và bố sung dưới dạng chế phẩm.
Phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm dầu có những ưu điểm như giá thành

rè, hiệu quà xứ lý cao, triệt đế, không gây ô nhiễm thứ cấp, có thế áp dụng xừ lý ơ
Hồng Thị Yến

9


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

nhiễm dầu ở các môi trường khác nhau như môi trường nước hay trong đất. Nhược

điềm của phương pháp này là phụ thuộc nhiều vào khà năng phân hủy dầu cùa vi
sinh vật bán địa.

Trong tự nhiên ô nhiễm dầu được giám đi bằng nhiều cách như sự bay hơi cùa
các phân đoạn nhẹ hay sự tự oxy hóa và quang hóa nhưng cơ chế chủ yếu cùa sự

phân húy dầu là nhờ vi sinh vật. Điều này là cơ sở đế các nhà nghiên cứu khoa học
dùng các che phẩm sinh học đế hồ trợ các kỹ thuật làm sạch hóa lý khác [ 1()|.
Như vậy, xử lý ô nhiễm dầu có nhiều phương pháp, mỗi phương pháp có các ưu,

nhược điếm nhất định. Vì vậy, đế xứ lý ơ nhiễm dầu một cách có hiệu q, tùy từng
vị trí ơ nhiễm và tình trạng ơ nhiễm đế chọn biện pháp xứ lý phù hợp.
1.6. Chất hoạt hóa hề mặt sinh học
1.6.1. Khái niệm chất hoạt hóa bề mặt sinh học

Chất hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH) là những họp chất có cấu trúc đa

dạng về hoạt tính bề mặt được tống hợp bời vi sinh vật. Tất cà CHHBMSH là hợp
chất lưỡng cực, có cấu tạo gồm một nhóm ưa nước (thường là phân tử đường hoặc
amino acid) và một nhóm kị nước (thướng là axit bồó) [ í]. ■
Do cấu tạo phân cực, CHHBMSH có xu hướng co cụm tại bề mặt và mặt phân
cách giữa hai chất (có thế là chat lỏng - chất lóng, chất lõng - chat ran), kết quà là
làm giám sức căng bề mặt giữa hai chất (giữa chất lóng - khơng khí, chất lóng -

chất lỏng, chất lỏng - chất rắn) [23, 26].

1.6.2. Phăn loại chất hoạt hóa bề mặt sinh học
Khơng giống như chất hoạt hóa bề mặt hóa học thường phân loại theo bán chất

các nhóm phân cực, CHHBMSH dược phân loại dựa vào thành phần hóa học và

nguồn gốc các vi sinh vật tạo ra. Nhìn chung, CHHBMSH được chia làm các nhóm

chính: glycolipid; lipopeptid và lipoprotein; phospholipid và acid béo; CHHBM

trùng hợp và CHHBM dạng hạt [8].
a. Glycolipid

Vai trò của glycolipid rat đa dạng, từ việc thúc đấy sự bám của te bào vào bề mặt
kị nước của cơ chất không tan trong nước, tới việc làm tăng khá năng đề kháng của

Hoàng Thị Yến

10


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

vi khuấn đối với các yếu tố lý hóa của mơi trường ...[15]. Đây là một nhóm được

nghiên cứu, ứng dụng nhiều nhất và có hoạt tính mạnh, chúng gồm 3 loại:

• Rhamnolipid: do một hoặc hai phân tử rhamnoza liên kết với một hoặc hai
phân tử axit hydroxydecacnoic, gồm có 4 loại: 2 phân tử đường liên kết với 2 phân

lữ axil, 2 phân tử rhamnose liên kết với 1 phân lư axit, I phân tử đường liên kết với

2 phân tử axit và 1 phân tứ đường liên kết với 1 phân tử axit. Vi sinh vật thường tạo
ra nhóm này là Pseudomonas aeruginosa.

• Trehaỉoselipid: do 1 phân từ đường đơi trehalose liên kết ở vị trí c6 và cft’ với
các phân từ axit mycolic. Axit mycolic là một axit béo mạch dài có phân nhánh.
Các lồi vi sinh vật khác nhau tạo ra các chất có mạch hydrocacbon có chiều dài và

số liên kết đơi cũng khác nhau [8],

• Sophorolipid'. do 1 phân tử đường sophorose liên kết với 1 axit béo mạch dài.
Phân từ đường do 2 phân tử glucose liên kết với nhau, nhóm OH ờ vị trí c6 và c6’

bị acetyl hóa. Chúng do nhiều chúng nấm men thuộc chi Torulopsis sán xuất: T.
bombicola, T. petrophilum, T. apicola và lồi Candida bogoriensis. Sophorolipid có

khả năng làm giảm sức càng bề mặt nhưng t khơng phẩi chất nhũ hóa hiệu quà [5].

b. Lipopeptid và lipoprotein

Một lượng lớn các chuồi lipopcptides bao gồm decapeptide (gramicidins) và
lipopeptide (polymyxins) được sàn xuất bời Bacillus brevis và Bacillus polymyca
tương ứng. Các lipopeptidc được sán xuất bới B. subtilis ATCC 21332 là một trong

những CHHBMSH mạnh nhất. Nó làm giảm sức căng bề mặt cúa nước từ 72,0

mN/m xuống còn 27,9 mN/m ờ nồng độ 0,005% [17J. Hơn nữa, CHHBMSH này
cịn có khá năng kháng nam, kháng virut. Bacillus Lichenifonnis có khá năng tạo
CHHBMSH cao ớ nhiệt độ, pH thích hợp và nồng độ muối ốn định [27].
Các CHHBMSH được sán xuất bởi B. lichenifomis 86 có khả năng làm giám sức

căng bề mặt nước đến 27mN/m. Phân tích cấu trúc cho thấy rằng nó là hỗn hợp của
lipopcptidc với thành phần chu yếu là các phân tử có chứa từ 979 đến 1091 Da. Mồi

phân từ chứa 7 axit amin và một phân lipid trong đó gồm 8-9 nhóm methylene và
một hỗn hợp hydrocacbon mạch thang hoặc phân nhánh ] 17],

Hoàng Thị Yến

11


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

c. Phospholipid và acid béo

• Phospholipid

Phospholipid là một lớp chất béo có chứa axit photphoric. Có cấu tạo gồm hai
loại chính phospholipid chứa glycerol được gọi

là glycerophospholipds

(phosphoglyceride) và phospholipid chứa sphingosine được gọi là sphingomyelin
(sphingolipid).

Cấu trúc đặc trưng của phospholipid bao gồm: I đầu ưa nước là nhóm phosphate

(amoniac kiềm hoặc rượu) và 1 duôi kỵ nước là chuỗi hydrocacbon dài. Ở tế bào vi
khuấn, bề mặt ưa nước ở bên ngoài và đuôi kỵ nước ở màng bên trong.
Phospholipid vừa là thành phần quan trọng của màng sinh học, vừa có khả năng nhũ
hóa và cịn là chất hoạt động bề mặt sinh học [2).

• Acid béo
Được tạo ra do vi sinh vật oxi hóa ankan, gồm các axit béo mạch thẳng và các

axit béo phức hợp chứa OH và nhóm ankyl. Cân bàng dầu và nước (hydrophilic lipophilic balance) phụ thuộc vào chiều dài cúa mạch cacbon [311-

Acid béo được sừ dụng trõng việd sần xùất các chất nhuhóà ỳấ các chất hoạt hóa

bề mặt.
c. CHHBM trùng họp và CHHBM dạng hạt

• CHHBM trùng hợp
Hau hết các CHHBM trùng hợp là hồn hợp của polysaccarit với protein, chúng là

những chất có hoạt tính bề mặt có khối lượng rất lớn và cấu trúc phức tạp. Các chất
tốt nhất là emulsan. liposan, manoprotein và một so phức hợp của polysacarit -

protein khác.

Emulsan do Acinetobacter calcoaceticus RAG - 1 tạo ra, đơn phân của nó chứa
một trisacarit liên kết với hai axit béo, nó có khả năng nhũ hóa cao các hydrocacbon

trong nước thậm chí với nồng độ rất thấp [9].

Liposan tạo ra từ Candida lipolytica, là một chất nhũ hóa ngoại bào, hịa tan
trong nước, trong cấu trúc cùa nó chứa 17% protein và 73% hydrocacbon, các

hydrocacbon trong liposan gồm có glucose, galactose, galactosamin, axit
galactorunic [10].

Hoàng Thị Yến

12


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

Manoprotein do Sacharomyces cerevisiae tạo ra chứa 44% manose và 17%
protein.

• CHHỈỈM dạng hạt

CHHBMSH dạng hạt có hai loại: túi bào từ và tế bào vi khuẩn.
Acinetobacter sp. khi nuôi cấy trên hexadecan sẽ tạo các túi bào tứ có đường

kính 20-50 mm với mật độ sơi là l,158g/cm\ Các bọt khí xuất hiện đế đóng vai trị
hấp thu ankan bời Acinetobacter sp. H01-N. Các túi này được cấu tạo từ protein,
phospholipid và lipopolysaccharide [20]. Tương tự như Acinetobacter sp.,
Pseudomonas marginalis cũng hình thành túi đề hoạt động như một CHHBMSH.

L6.3. Tính chất của chất hoạt hóa bề mặt sinh học

a. Tính chất hóa lý
Một số điều tra đã cho thấy rằng, khả năng hoạt động bề mặt cùa CHHBMSH là

tốt hơn so với hoạt động của CHHBM tổng hợp. Cụ thế, CHHBMSH có thế làm

giảm sức căng bề mặt của nước đến 29,0mN/m, trong khi Plutonic F-68-42,8, SDS

28,6 [30] và LAS chỉ giảm đến 31mN/m [22], Mặt khác, nếu pha dầu chứa

hydrocarbon chuỗi ngắn thì khằ nặng nhũ hóa cùa CHHBM tổng hợp sẽ kém ồn

định hơn CHHBMSH.
CHHBMSH thực sự có hiệu quà trong việc loại bỏ dầu ra khói đất với khá năng
loại tối đa khoáng 22% trong khi CHHBM tổng hợp chi loại bo được khoáng 14%

|28|.
b. Khá năng phân hủy sinh học tốt và dộc tính thấp
Hầu hết các CHHBMSH không gây thiệt hại nghiêm trọng đến các hệ sinh thái

do chúng phân hùy dề dàng. Do đó, chúng có thể được sừ dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp mỹ phẩm, dược phâm. thực phẩm, ngành nông nghiệp ... So

sánh giữa CHHBMSH được tạo ra từ Pseudomonas aeruginosa với CHHBM tống
hợp Marlon A-350 (được sữ dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp) cho thấy
CHHBMSH do Pseudomonas aeruginosa tạo ra khơng độc hại và an tồn trong khi

Marlon A-350 độc và có tính gây đột biến [14],
c. Sự hình thành nhũ hóa của CHHBMSH

Hồng Thị Yến

13


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

CHHBMSH làm giám sức căng bề mặt và giúp hình thành hệ nhũ tương giữa các
chất lỏng khác nhau, chúng cũng có thế làm ổn định hoặc mất ổn định nhũ hóa.

Nhìn chung, các CHHBMSH có khối lượng phân tứ cao thì nhũ hóa tốt hơn các

CHHBMSH có khối lượng phân từ thấp. Sophorolipid từ T. bombicola có khà năng

giám sức căng bề mặt, tuy nhiên khá năng nhũ hóa lại khơng cao. Ngược lại, liposan
không làm giảm sức căng bề mặt nhưng lại có khả năng nhũ hóa dầu rất tốt. Các

CHHBMSH cao phân tử có nhiều lợi the hơn bới chúng bao phú các giọt dau. do đó

hình thành dạng nhũ hóa tốt [28].
d. Khả năng chịu nhiệt, pH và chịu lực ion
Nhiều CHHBMSH do vi sinh vật tạo ra không bị ành hường bới các yếu tố môi

trường như nhiệt độ, pH và lực ion. Hầu hết các CHHBMSH đều tối ưu ở dái nhiệt
độ 25-40°C và pH rộng 5-9. Tuy nhiên, sự phát triền của các vi sinh vật tạo
CHHBMSH lại chịu tác động cùa nhiệt độ. Nhiệt độ và pH tốt nhất cho các vi sinh

vật phát triền là 37°c và pH 7-8. Có những lồi chịu được nhiệt độ cao hơn, ví dụ

như Bacillus lichenifomis tạo CHHBMSH ớ 50°C và nồng độ NaCl là 50g/l.
1.6.4. ứng dụng cua chất hoạt hóa bề inặt sinh học trong đời sống

Ngày nay, CHHBMSH đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lình vực khác
nhau của cuộc sống như: cơng nghiệp, nơng nghiệp, khai thác mó, thuộc da, cơng

nghệ hóa học, mỹ phẩm, thực phẩm, dược phâm...Điều này cho thấy sự cần thiết và

tầm quan trọng cũa chất hoạt hóa bề mặt.

a. Trong công nghiệp dệt nhuộm: CHHBMSH được sử dụng cho nhiều mục

đích khác nhau như: chất trợ ngấm, chất phân tán. chất tấy rứa, chất làm mềm trong
quá trình xử lý hồn tất vài và là chất trợ trong in hoa.

b. Trong công nghiệp thực phẩm: CHHBMSH được sử dụng trong thực phẩm
với mục đích làm bền nhũ tương, tạo nhũ hóa cho bánh kẹo, sữa và đồ hộp.
c. Trong công nghiệp mỹ phẩm: CHHBMSH được sử dụng làm chất tẩy rứa,

nhũ hóa, tạo bọt.
d. Trong nơng nghiệp: CHHBMSH được dùng đế gia công thuốc báo vệ thực

vật, ngoài ra, CHHBMSH được cho là đề giúp vi khuấn hấp thụ giám đáng kể sự

độc hại cho đất. Các CHHBMSH thuộc nhóm Rhamnolipid, chù yếu được sản xuất
Hồng Thị Yến

14


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

bời các chi Pseudomonas được biết là có hoạt tính kháng khuẩn mạnh. Hơn nữa,

khá thân thiện với môi trường, điều này là vơ cùng có ích [24].

e. Trong y học: Lợi thế và các ứng dụng của CHHBMSH trong y học là việc sứ

dụng các chất bề mặt như là để kích thích q trình chuyển hóa tế bào gốc, điều hòa

miễn dịch. Mukhrjee và cộng sự (2009) đã chi ra các ứng dụng của CHHBMSH
trong y học như: hoạt động kháng khuẩn, hoạt động chống ung thư, tạo các chất

chống dính, sản xuất tá dược miền dịch, hoạt tính kháng virut và chuyển gen 1291.

1.6.5. ứng dụng của chất hoạt hóa bề mặt sinh học trong xử lý ơ nhiễm dầu
Bời những ưu điếm của CHHBMSH mà những nghiên cứu sừ dụng CHHBMSH
trong xử lý ô nhiễm dầu ngày càng được các nhà khoa học trong và ngoài nước
quan tâm.

Trong một cuộc điều tra thí điếm. Banat và cộng sự (1991) đã thư nghiệm khả
năng tạo CHHBMSH cứa một chúng vi khuẩn (Pel 1006) để làm sạch bế chứa dầu

và phục hoi hydrocacbon từ bùn đã nhũ hóa. Hai tan CHHBMSH được dùng đế làm
sạch 850m3 cặn dầu. Khoảng 91% (774m3) cặn dầu này đã được phục hồi như dầu

thô và 76m3 còn lần các tạp chất đươc tịr làm sạch [7].
Các nhà khoa học ở Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam đã phân lập được một số chúng có khà năng tạo CHHBMSH trên

môi trường bô sung 5% dầu thô làm nguồn cacbon duy nhất. Ket quá cho thay, sau
7 ngày ni cấy chủng 6C1 và 6C3 có khả năng phân hủy lần lượt là 82% và 78%

hàm lượng dầu tống số so với đối chứng. [40].

Tóm lại, phương pháp sữ dụng các CHHBMSH do các vi sinh vật tạo ra nhằm

tăng cường khá năng phân hủy dầu dang được đánh giá cao bời các đặc tính ưu việt
cúa nó như: xử lý triệt đề, an tồn cho mơi trường và giá thành thấp. Hơn nữa,

CHHBMSH có thế chịu dược các diều kiện khấc nghiệt như trong các giếng khoan

khai thác dầu khí [33].
1.7. Vi khuẩn có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học và các yếu tố (inh

hưởng dền kha năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học

1.7.1. Vi khuẩn có kha năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học

Hồng Thị Yến

15


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

Nghiên cứu cho thấy rằng, trong tự nhiên luôn tồn tại vi khuẩn có khả năng tạo
CHHBMSH. Sự tạo thành CHHBMSH và chức năng cùa chúng thường có liên

quan đến sự phân hũy các hydrocarbon. Do đó, các CHHBMSH này chú yếu là do

các vi khuấn có khá năng sừ dụng hydrocarbon tạo ra nhằm thích nghi với các điều
kiện mơi trường sống đặc biệt trong các bế chứa dầu. trong đất, trong nước ....

Người ta đã phân lập được chúng Pseudomonas aeruginosa trong nước bơm ép
vào giếng khoan dầu ớ Venuezuela. Chúng này có khá năng thích nghi với các điều

kiện khắc nghiệt trong bế chứa dầu và hơn nữa, các CHHBMSH (rhamnolipid) do

chúng này sinh ra lại không bị các điều kiện khắc nghiệt trong giếng khoan (pH,

nhiệt độ, độ mặn, Ca2+ và Mg2*) làm mất hoạt tính [26].
Jeneman và cộng sự (1985) đã phân lập dược chủng Bacillus licheniformis JF-2

trong một giếng khoan dầu ở vùng Carter, Oklahoma. Chủng này có khà năng phát
triển trong mơi trường có nồng độ NaCl lên tới 10%, nhiệt độ nuôi cấy là 50°C và
pH dao động từ 4-9. Hơn nữa. chùng này cũng khơng bị ức chế bơi sự có mặt của

dầu thơ. Vì vậy, có thế ứng dụng chủng vi khuấn này vào việc xứ lý ô nhiễm dầu
một cách hữu hiệu fisqL’

viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Các loài vi khuấn khác nhau có thế tạo ra các loại CHHBMSH có bàn chất hóa

học khác nhau và khối lượng phân tư khác nhau. Người ta đã tách chiết và mô tã

được bản chất hóa học của một số CHHBMSH do một số chúng vi khuẩn tạo ra.

CHHBMSH do vi khuẩn sinh ra có thể là chất ngoại bào hay chính bàn thân tế
bào. Một sơ trường hợp CHHBMSH có tính kháng sinh, do đó chúng có thê phân

hũy màng tế bào cũa một vi khuấn cạnh tranh nguồn carbon với chúng.

1.7.2. Các yếu tồ ánh hưởng đen khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học

a. Anh hưởng của nguồn carbon tới kha năng tạo CHHBMSH

Nguồn carbon là nhân tố quan trọng đồ tạo CHHBMSH. Các nguồn carbon
thường được sừ dụng trong sàn xuất CHHBMSH có thề được chia thành ba loại:

carbohydrates, hydrocarbon và dầu thực vật. Nguồn carbon hòa tan trong nước như
glycerol, glucose, mannitol và ethanol đều được sử dụng cho việc sản xuất

Rhamnolipid từ chủng Pseudomona. sp [21].

Hoàng Thị Yến

16


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

Javaheri và cộng sự (1985) đã chứng minh rằng có một lượng lớn CHHBMSH

dạng anion dược tạo ra từ chùng Bacillus licheniformis khi chúng được ni cấy
trên mơi trường có chứa glucose và 0,1 % cao men. Và CHHBMSH này có tác dụng
làm giảm sức căng bề mặt trung bình lừ 70-74 mN/m xuống chi còn 28 mN/m [18].

Trong 35 chúng vi khuấn mà Banat (1993) nghiên cứu thì có hai chúng AB-2 và

B-Y12 có khả năng làm giám sức căng bề mặt nước xuống dưới 35mN/m. Chùng

AB-2 tăng trướng trên nguồn carbon là glucose (5g/l) và hydrocarbon (acid oleic
2% v/v) được bỗ sung vào sau 8h lên men. Khả năng nhũ hóa (E-24) tăng lên nhanh

chóng và đạt cao nhất là 95% sau 14 giờ lên men [6].
Kim và cộng sự (1997) đã nghiên cứu ánh hường của nguồn carbon (glucose, dầu

thô và dầu đậu nành) đến sự tạo thành CHHBMSH từ chùng Bacillus subtilis C9. .

Ket quả là khi sử dụng các nguồn carbon kế trên, chúng B.subtilis C9 có khả năng
làm giâm sức căng bề mặt của nước từ 72,8 mN/m xuống còn 28,2 mN/m [22].
Makkar và Cameotra (1997) đã nghiên cứu sự sinh trướng và tạo CHHBMSH

trên các nguồn carbon khác nhau bời Bacillus subtilis MTCC 2423. Kết quá cho

thấy CHHBMSH do chung này' tạq ra cò khà năng làm giảm sức căng bề mặt của
nước khi dùng nguồn carbon là glucose, saccarose, tri-sodium citrate, sodium
pyruvate, cao men và cao thịt bò. Sodium acetate ức chế sự tăng trường đến khà
năng tạo CHHBMSH của chúng vi khuân này. Ket quả thí nghiệm cũng chứng

minh được ràng, chúng vi khuẩn này có thể phát triển trên n-hexadecan, tuy nhiên,
chúng lại khơng có khà năng tạo CHHBMSH [25].

Ciapina và cộng sự (2006) dã nghiên cứu khã năng việc tạo glucolipid bởi chung

nấm men Torulospos bombiloca. Kết quà là khi bổ sung thêm dầu ăn vào môi

trường nuôi cấy chứa 10% D-glucose, chủng nam men này dã tạo ra được lượng
CHHBMSH thô lên tới 90g/l [13],
b. Anh hưởng cửa nguồn nitưtứi khá năng tạo CHHBMSH

Nguồn nitơ cũng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hường đen việc tạo
CHHBMSH. Nguồn nitơ tác động đến sinh trường, tổng hợp protein và enzyme của

vi khuẩn. Các nguồn nitơ khác nhau thường được sử dụng để tạo CHHBMSH từ vi
Hoàng Thị Yến

17


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

sinh vật là ure. peptone, cao men, cao thịt, amoni sunphat, amoni nitrat. Các chủng

vi khuẩn khác nhau tạo CHHBMSH tốt với các nguồn nitư khơng giống nhau. Ví
dụ, chúng Paraffineus Arthrobacter tạo CHHBMSH cao với nguồn nitơ là amoni và

ure, trong khi p.aeruginosa lại tạo CHHBMSH cao với nguồn nitơ là nitrate [4],
Robert và cộng sự (1989) và Abu-Ruwaida và cộng sự (1991) đã cho thấy nitrate là
nguồn nitơ tốt nhất cho chùng Pseudomonas 44T1 và Rhodococcus ST-5 tạo

CHHBMSH trên dầu ô-liu và paraffin [ 16],

Kim et al. (1997) cho thấy, hiệu quă tạo CHHBMSH cùa chúng vi khuấn

Bacillus subtilis C9 khi khi sử dụng NH4NO3 làm nguồn nitơ đã được minh chứng
bời Kim và cộng sự (1997) [23], Makkar và Cameotra (1997a) đã nghiên cứu ảnh

hường cúa nguồn ni tơ đen việc sản xuất CHHBMSH cúa chùng Bacillus subtilis.

Kết quà chỉ ra rằng khi sư dụng các gốc nitơ tự do, chung vi khuẩn sẽ tạo ra

CHHBMSH ít hơn so với việc sử dụng sodium nitrate, potassium nitrate và ure.

Chủng vi khuẩn này không tạo CHHBMSH tốt với nguồn nitơ là ammonium sulfate
nhưng có thố tạo CT 1HBMSI1 trèn ammonium nitrate [25].
c. Anh hưởng của pH
Mỗi loài vi khuẩn sẽ toi ưu ờ một khoảng pH khác nhau, Điều này ánh hưởng

khá nhiều đen sự sinh trướng và khá năng tạo CHHBMSH của chủng đó.

Rhamnolipid được sinh ra từ chùng Pseudomonas spp tối đa ờ pH 6,0 - 6.5 và

giâm mạnh ở pH 7,0 [ 16], Ngược lại, khoáng pH 7 - 9 lại là khoảng tối ưu cho sự
tăng trướng và tạo CHHBMSH của chừng Bacillus licheniformis F2.2 [32], Hầu hết

các loại vi khuẩn là khơng có khã năng tạo CHHBMSH khi ni cấy trong mơi
trường có pH là 3 - 4.

Copper và Goldenberg (1987) đã nghiên cứu ánh hưởng cúa pH đen khá năng tạo
CHHBMSH của chủng Bacillus sp. Kết quá cho thấy, việc tăng pH từ 6,5 - 7,0

trong môi trường không ành hường đến việc tạo CHHBMSH cũng như sự sinh

trường cúa Bacillus sp. Ngược lại, nếu giảm pH dưới 5,5 thì nó sẽ làm giảm cả sự
sinh trướng và khă năng tạo CHHBMSH cùa chùng vi khuẩn này. Với chúng

Rhodococcus, pH tối ưu cho sinh trướng ớ khống pH 6,5 - 6,8.

Hồng Thị Yến

Tuy nhiên.
18


Viện Dại Học Mở Hà Nội

Luận văn tốt nghiệp

CHHBMSH do chúng này tạo ra có thế làm giảm sức căng bề mặt mạnh nhất trong

khoảng pH rộng 6,5 - 7,2. Điều này cho thấy rằng, mặc dù tốc độ tăng trưởng cao
nhất cúa chủng này diễn ra trong phạm vi pH hẹp nhưng nó vần có xu hướng tạo

CHHBMSH hiệu quả trong một khoảng pH rộng hơn [3].
d. Ánh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố môi trường ảnh hường đến việc tạo CHHBMSH cùa vi sinh
vật qua ánh hướng đến tốc độ phát triển của tế bào. Gurjar và cộng sự (1995) đã
cho thấy ảnh hường cùa nhiệt độ đến sự phát triền và tạo CHHBMSH cùa chúng

Bacillus stearothermophilus VR-8, chùng này tạo CHHBMSH tối đa ớ khoáng

nhiệt độ 45 - 70°C, cao nhất đạt 0,6g/l ờ nhiệt độ 50°C. CHHBMSH có thế hoạt
động ờ phạm vi nhiệt độ rộng hơn (50 - 80°C).

Abu-Ruwaida và cộng sự (1991) đã chứng minh rang sự sinh trường tối ưu và tạo
CHHBMSH cùa Rhodococcus sp ờ 37°c, năng suất sinh khối cao nhất là 2,3g/l.

Nhiệt độ thấp hơn hoặc cao hơn ảnh hường không tốt đen sự sinh trường và tạo

CHHBMSH của chúng vi khuẩn này với sinh khối được tạo ra lần lượt là l,0g/l và
0,75g/l ờ 35°c và^OT. Tuy nhiên, cáẽ tíiih chắt của CHHBMSH khơng bị ánh

hường trong phạm vi nhiệt độ rộng (30 - 4I°C) [3],

Hoàng Thị Yến

19