PHÂN LẬP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY HỢP CHẤT CHỨA CLO TẠI VIỆT NAM

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Thị Nhật Ánh
PHÂN LẬP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ
CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY HỢP CHẤT CHỨA
CLO TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Quang Huy
Hà Nội - 2013
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
1
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất
đến PGS. TS. Nguyễn Quang Huy, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho
em những kĩ năng nghiên cứu cũng như những kiến thức cần thiết trong suốt thời
gian học tập và thực hiện đề tài. Bên cạnh đó Thầy đã tạo điều kiện học tập và
nghiên cứu tốt nhất cho em để em có thể hoàn thành tốt luận văn này.
Tiếp đến em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Sinh học,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn và cung
cấp cho em những kiến thức bổ ích trong suốt khóa học.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, các anh chị, các
bạn, các em sinh viên trong Bộ môn Sinh lý thực vật và Hóa Sinh, phòng Enzyme và
Phân tích hoạt tính sinh học, Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Protein và
Enzyme đã hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian em nghiên cứu tại
phòng thí nghiệm.
Đề tài được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài mã số KLEPT 01-12

do PGS.TS. Nguyễn Quang Huy chủ trì được ĐHQG Hà Nội tài trợ, em xin trân
trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn bên
cạnh, động viên và ủng hộ em trong suốt thời gian học tập cũng như quá trình hoàn
thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Học viên
Nguyễn Thị Nhật Ánh
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
2
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
MỞ ĐẦU
Hợp chất Halogen là những hợp chất quan trọng được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp, nông nghiệp, y học…Bên cạnh những lợi ích mang lại thì việc sử
dụng tràn lan và thải ra môi trường mà không có phương pháp xử lý triệt để đã và
đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe
con người. Việc áp dụng các phương pháp vật lý, hóa học để giải quyết tình trạng ô
nhiễm gây ra bởi các hợp chất halogen cho hiệu quả cao song chi phí đắt cũng như
đòi hỏi công nghệ hiện đại. Phương pháp sinh học sử dụng khả năng phân giải của
vi sinh vật tự nhiên được đánh giá là tiềm năng cao không chỉ cho hiệu quả nhanh
chóng mà còn mang tính bền vững, ít tốn kém, thân thiện với môi trường. Trong tự
nhiên tồn tại các nhóm vi sinh vật có khả năng sử dụng hợp chất halogen như là
nguồn cacbon để thực hiện các quá trình trao đổi chất, duy trì các hoạt động sống
của cơ thể, từ đó các hợp chất halogen được phân giải trở nên ít độc hơn hoặc
không còn độc với môi trường và con người.
Việt Nam vốn là nước sản xuất nông nghiệp với khí hậu nhiệt đới nóng và
ẩm thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng song cũng thuận lợi cho sự phát sinh,
phát triển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại mùa màng, do vậy hàng năm chúng ta sử
dụng một lượng lớn hóa chất bảo vệ thực vật có bản chất là hợp chất halogen mà

chủ yếu là các hợp chất clo hữu cơ. Việc sử dụng tràn lan dẫn đến tồn dư các loại
hợp chất này lớn đã gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Ở
Việt Nam hiện chưa có nhiều nghiên cứu cơ bản về việc ứng dụng vi sinh vật có
hoạt tính phân giải hợp chất halogen để giải quyết ô nhiễm môi trường, đồng thời
nhận thấy tiềm năng của phương pháp sinh học do đó chúng tôi đã tiến hành thực
hiện đề tài: “PHÂN LẬP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA
MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY HỢP CHẤT
CHỨA CLO TẠI VIỆT NAM”
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
3
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hợp chất halogen và hợp chất clo hữu cơ
Các hợp chất halogen hữu cơ là một lớp lớn các chất hóa học tự nhiên và
tổng hợp, có chứa một hoặc nhiều gốc halogen gồm Flo, Clo, Brom, Iot kết hợp với
cacbon và các yếu tố khác.
Hợp chất hữu cơ halogen được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quan
trọng của đời sống như công nghiệp, nông nghiệp, y học,… Ngày nay cùng với sự
phát triển của nền nông nghiệp hiện đại là thực trạng sử dụng nhiều các hóa chất
bảo vệ thực vật có thành phần chính là hợp chất Halogen mà chủ yếu là hợp chất có
chứa clo. Bên cạnh lợi ích to lớn như diệt trừ sâu bệnh, tăng năng suất… thì việc sử
dụng các thuốc bảo vệ thực vật lại ảnh hưởng xấu đến môi trường, phá hủy sự bền
vững của hệ sinh thái do tính độc hại, khó bị phân hủy, tích tụ trong đất, nước, động
vật, thực vật, nghiêm trọng hơn còn gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
1.1.1. Sự phổ biến của hợp chất halogen trong tự nhiên
Số lượng các hợp chất halogen tự nhiên đã được biết đến từ 30 loại năm 1968 lên
gần 3.900 loại trong đầu những năm 2000. Nhiều loại có cấu tạo giống với chất hóa
học tổng hợp. Chúng được tổng hợp từ các sinh vật biển, vi khuẩn, nấm, thực vật,
côn trùng và một số động vật có vú. Tảo, nấm, một số cây, thực vật phù du sản xuất
ra chloromethane. Mối sản xuất ra chloroform. Một số loại rau sản xuất

bromomethane. Một trăm loại hợp chất hữu cơ halogen đã được tìm thấy trong rong
biển ăn được.
Muối clo và muối brom thường xuất hiện trong thực vật, đất, và các mỏ địa
chất; cháy rừng và núi lửa cũng sinh ra hợp chất halogen. Lượng chloromethane
toàn cậu tạo ra từ sinh khối là 5 triệu tấn mỗi năm, trong khi đó lượng tổng hợp chỉ
có 26.000 tấn mỗi năm. Núi lửa tạo ra khí hydro clorua (3 triệu tấn / năm) và hydro
florua (11 triệu tấn / năm), cả hai chất này đều có thể phản ứng với các hợp chất
hữu cơ để sản xuất ra hợp chất halogen.
[Gribble, Gordon W. (1994). "Natural Organohalogens—Many More Than You
Think!" Journal of Chemical Education 71(11):907–911.]
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
4
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
1.1.2. Ứng dụng của hợp chất clo hữu cơ
Hợp chất hữu cơ halogen nói chung và hợp chất clo hữu cơ nói riêng được sử
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống.
Trong công nghiệp chúng có nhiều ứng dụng quan trọng sau đây:
 Chất dẻo
Polyvinyl clorua (PVC) được trùng hợp từ vinyl clorua (CH
2
= CHCl), là loại nhựa
nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới (Theo:CMAI). PVC là
một thành phần không thể thiếu của vật liệu xây dựng, hàng tiêu dùng, thiết bị y tế,
và nhiều sản phẩm dân dụng khác thường ngày. Hơn 2,2 tỷ kg (5 tỷ bảng Anh) của
PVC được sử dụng hàng năm cho dây điện, dây cáp, và các ứng dụng điện
khác. Clo trong PVC làm cho loại nhựa này chống cháy do đó nó là nguyên liệu lý
tưởng cho các ứng dụng xây dựng và trang trí nội thất.
[Vinyl Environmental Council(2007), PVC Leads Climate Change Mitigation and
Risk Reduction for Sustainable Development, Japan.]
 Dung môi

Dung môi clo là dung môi phổ biến nhất trong số các dẫn xuất halogen.
Trichloroethylene (CHCl = CCl
2
) và tetrachloroethylene (CCl
2
= CCl
2
) được sử
dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất dung môi làm sạch khô.
Sau đây là bảng tóm tắt các ứng dụng của một số hợp chất clo hữu cơ:
Bảng 1: Ứng dụng của một số hợp chất clo hữu cơ [-Chlorine
Industry Review 2007-2008]
Hợp chất
Lượng tiêu thụ
(tấn) năm 2007
Ứng dụng
1,1,1 tricloetan 600.000
- Làm sạch kim loại ( chiếm 40% sản
lượng tiêu thụ)
- Ứng dụng trong sơn, chất kết dính, lớp
bọc, chất dẻo, chất giặt tẩy, trong công
nghiệp dệt và điện tử.
1,2,4- Triclobenzen 14.300 - Sản xuất thuốc diệt cỏ, thuốc nhuộm và
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
5
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
chất nhuộm màu.
Cacbontetracloride 59.700 -Sản xuất cao su và điều chế dược phẩm.
Clorofom 240.260
- Dùng làm dung môi, điều chế các hóa

chất khác, được sử dụng trong y tế.
- Sản xuất polyvinyliden (PVDC).
Trong sản xuất dược phẩm, 80% các dược phẩm và vitamin là liên quan đến
clo, nhiều loại thuốc cần có clo để gây tác dụng. Ceclor và Lorabid được sử dụng để
điều trị nhiễm trùng tai, Toremifene là một loại thuốc chống ung thư vú, và
Vancomycin kháng sinh tự nhiên được sử dụng để chống lại nhiễm trùng kháng
penicillin. Clorua benzyl được sử dụng để tổng hợp các loại thuốc phenobarbital,
benzedrine, và demerol. Thuốc mê hô hấp bao gồm các organofluorines desflurane,
sevoflurane, và enflurane (CHClFCF
2
OCHF
2
). Các Perfluorocacbon, chẳng hạn
như perfluorotributylamine ([CF
3
CF
z
CF
2
CF
2
]
3
N), được sử dụng để thay thế máu
hoặc "máu nhân tạo" và được sử dụng cho tạo hình động mạch vành.
[ />Compounds.html#ixzz2jjHntve1]
Hình 1. Công thức một số thuốc là hợp chất halogen hữu cơ: (a) Lorabid, kháng
sinh; (b) Toremifene, thuốc ung thư vú; (c) Mitotane, thuốc ung thư.
Hợp chất hữu cơ halgen rất cần thiết cho sản xuất nông nghiệp và bảo vệ cây
trồng vì nó là thành phần của thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Việt Nam là nước sản

xuất nông nghiệp, khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm thuận lợi cho sự phát triển của cây
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
6
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
trồng song cũng thuận lợi cho sự phát sinh, phát triển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại
mùa màng. Do vậy việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (TBVTV) mà phần lớn có
nguồn gốc từ các hợp chất clo để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ mùa màng là
một biện pháp quan trọng. Một số hóa chất như 2,2-Dichloropropionic acid,
Trichloroacetic acid, 1,4-Dichlorobenzen là thành phần chính của thuốc diệt cỏ và
thuốc trừ sâu. Bảng dưới đây thống kê một số loại thuốc BVTV có nguồn gốc clo.
[Nguyễn Trần Oánh, Nguyễn Văn Viên, Bùi Trọng Thủy (2007), Giáo trình Sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật, Đại học Nông Nghiệp Hà Nội. , Rodriguez L. N. H.
Khan F., Robins K. T., Meyer H. P. (2011), “Perspectives on biotechnological
halogenation”, Scientific article, 1, pp. 31.].
Bảng 2. Một số loại thuốc BVTV có nguồn gốc Clo
Tên thường gọi và thành phần chính Công thức hóa học
DDT
(2,2-bis[p- clophenyl]-1,1,1-Tricloroethane)
HCH (hexaclorocyclohexane)
Cyclodien thế clo (chlordane, aldrin, diendrin,
endrin,…)
2,4-D (2,4-Diclophenoxyacetic acid)
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
7
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
2,4,5-T (2,4,5-Triclorophenoxyacetic acid)
2,3,6-TBA (2,3,6-Triclorobenzoic acid)
2,2-Dicloropropionic acid
HCB (hexaclorobenzene)
Pentaclorophenol

1.1.3. Sự ô nhiễm môi trường các hợp chất clo hữu cơ
Các dung môi clo là những chất dễ bay hơi thoát vào khí quyển trong quá
trình sản xuất, vận chuyển và sử dụng gây ra ô nhiễm không khí. Nhiều hóa chất clo
nông nghiệp bốc hơi một phần khuếch tán đi xa tới cả các vùng cực mà ở đây không
có sản xuất nông nghiệp Các quá trình công nghiệp (luyện kim, pha sơn, giặt khô,
sản xuất giấy,…mcũng là một nguồn gây ô nhiễm môi trường.
[
Các hóa chất nông nghiệp có chứa clo khi sử dụng gây ô nhiễm cho đất,
nước và nông sản. Do độ bền hóa học lớn nên các thuốc bảo vệ thực vật dễ tồn lưu
trong đất đai, cây trồng, nông sản, thực phẩm. Chúng làm cho môi trường bị ô
nhiễm trong một thời gian lâu dài. Thời gian phân hủy 95 % hoạt chất trong điều
kiện tự nhiên của DDT là 10 năm; BHC là 6,5 năm; Dieldrin là 8 năm; Chlordane là
3,5 năm. Lượng thuốc lưu tồn không những làm cho phẩm chất, hình thức của nông
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
8
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
sản bị xấu đi mà còn gây độc cho người hay gia súc sử dụng nông sản đó, như BHC
thường để lại mùi khó chịu trên nông sản như khoai tây, rau, đậu
[ />huu-co.html]
1.1.4. Tác động của hợp chất clo hữu cơ đối với môi trường và con người
Nhược điểm lớn nhất của các hợp chất clo hữu cơ là có tính hoá học bền, nên
tồn lâu trong môi trường, gây ô nhiễm môi trường. Một số thuốc trong nhóm có khả
năng tích luỹ trong cơ thể, gây trúng độc mãn tính cho người và động vật máu nóng,
gây hiện tượng chống thuốc của sâu hại, ảnh hưởng xấu đến cân bằng sinh học, gây hại
cho côn trùng có ích. [Giáo trình sử dụng thuốc và bảo vệ thực vật, PGS.TS. Nguyễn
Trần Oánh (Chủ biên) TS. Nguyễn Văn Viên , KS.Bùi Trọng Thủy, trang 100]
Hình 2: Tác động của thuốc BVTV đến môi trường và con đường mất đi của thuốc
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
9
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm

(Theo Richardson,1979; Dẫn theo Phạm Văn Biên và cộng sự, 2000)
Trên thế giới ước tính có khoảng 39 triệu người có thể bị ngộ độc cấp tính
hàng năm do ảnh hưởng của hóa chất bảo vệ thực vật. Trong đó có khoảng 3 triệu
người bị ngộ độc cấp tính nghiêm trọng và 220 nghìn người tử vong mỗi năm. Đi
đôi với số lượng hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng tăng là số người ngộ độc hóa chất
BVTV cũng tăng, đặc biệt là tại các nước đang phát triển, 99% trường hợp ngộ độc
xảy ra ở các nước này, cho dù lượng tiêu thụ hóa chất bảo vệ thực vật chỉ chiếm
20%. Tuy nhiên, phần lớn người nông dân tại cá nước này chưa nhận biết đầy đủ về
tác hại cũng như nguy cơ do hóa chất BVTV gây ra. [ />Những nghiên cứu trong vài năm gần đây tại Việt Nam cũng đưa ra các số
liệu đáng quan ngại. Theo báo cáo của tổ chức WHO (World Heath rganization),
vào năm 2002, từng có 7.170 trường hợp nhiễm độc thuốc trừ sâu được ghi nhận tại
Việt Nam. Kết quả xét nghiệm máu ngẫu nhiên của 190 nông dân ở khu vực đồng
bằng sông Cửu Long cho thấy hơn 35% mẫu bị nhiễm thuốc trừ sâu cao và 21% bị
nhiễm ở nồng độ thấp.
[ />hoa-chat-loi-it-hai-nhieu.htm]
Trong năm 2007 theo thống kê sơ bộ tại 38 tỉnh, thành phố đã xảy ra gần
4.700 vụ, với 5.207 trường hợp bị nhiễm độc hóa chất bảo vệ thực vật và 106 người
đã tử vong. Năm 2009 có 4.372 vụ nhiễm độc với 4.515 trường hợp, trong đó 138
trường hợp tử vong, chiếm tỷ lệ 305% (Theo: Cục Y tế dự phòng và môi trường
năm 2010). Số liệu qua các năm cho thấy, số ca bị nhiễm độc với thuốc bảo vệ thực
vật là có giảm, nhưng không đáng kể. Điều tra nguyên nhân gây ngộ độc chủ yếu do
tình trạng lạm dụng và sử dụng bừa bãi hóa chất BVTV trong đó 98% trường hợp
lạm dụng hoặc pha đặc hơn so với hướng dẫn trên bao bì 2-3 lần; có từ 84,17% đến
93,23% không sử dụng đầy đủ phương tiện bảo vệ cá nhân khi phun hóa chất bảo vệ
thực vật.
[Lô Thị Hồng Lê (2003), Nghiên cứu thực trạng sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật,
tình hình sức khỏe của người chuyên canh chè tại nông trường Sông Cầu và xã
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
10
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm

Minh Lập - Đồng Hỷ - Thái Nguyên, luận văn thạc sĩ Y học, Trường Đại học Y –
Dược Thái Nguyên, Nguyễn Văn Tư (2003), Nghiên cứu một số chỉ số hóa sinh,
kiến thức hiểu biết, sức khỏe ở người sử dụng thuốc trừ sâu trong chuyên canh chè,
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ, mã số B2001 – 04 – 08, Trường Đại học Y
Khoa Thái Nguyên.]
Mỗi năm trên thế giới sản xuất và tiêu thụ khoảng 24 triệu tấn hợp chất clo hữu cơ.
Trong hệ nước ngầm và nước thải công nghiệp thường tìm thấy một số hợp chất
như 1,2-Dichloroethane (1,2-DCE), Tetrachloroethylene (TTCE), 1,1,2-
Trichloroethene (1,1,2-TCE) với nồng độ cao gây ảnh hưởng đến sức khỏe con
người cũng như hệ sinh thái [ Một số chất độc đã bị cấm
sử dụng như hexaclorocyclohexan (HCH) nhưng nhiều nước vẫn còn sản xuất hoặc
sử dụng như các nước ở Châu Phi, Ấn Độ và các nước khác do chưa tìm được chất
thay thế. Chất DDT cũng là một chất khuyến cáo không nên sử dụng nhưng hằng
năm hiện nay vẫn còn được sản xuất ở một số nước để dùng vào mục đích y tế
[Thông tấn xã Việt Nam (2005), Loại bỏ dần 12 chất thải nguy hại ra khỏi cuộc
sống].
Dung môi clo có thể ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh trung ương, thận và
gan, gây viêm da và kích ứng da, mắt, đường hô hấp trên và màng nhầy. Qua tiếp
xúc lâu ngày với dung môi có thể dẫn đến trầm cảm, nhức dầu, buồn ngủ, bất tỉnh
và thậm chí tử vong. Một số dung môi clo có thể gây ung thư ở chuột, khi cho chuột
tiếp xúc với các dung môi này ở nồng độ cao. Việc sử dụng quá nhiều các dung môi
clo đã gây ảnh hưởng đến môi trường như biến đổi khí hậu, gây mưa axit hay sự
hình thành sương khói [ />1.1.5. Cách thức gây độc của các hợp chất clo hữu cơ đối với cơ thể
Thuốc BVTV xâm nhập vào cơ thể con người bằng các con đường như qua da, qua
miệng, qua hô hấp và gây ngộ độc đến tính mạng con người:
 Con đường qua da: Thuốc thâm nhập qua da, đây là con đường xâm nhập
phổ biến nhất.
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
11
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm

 Con đường qua miệng và hô hấp: Thuốc xâm nhập qua đường miệng thường
gây ngộ độc rất nặng.
Khi thuốc bảo vệ thực vật tồn dư trong thực phẩm vào cơ thể qua con đường ăn
uống, chúng có thể bị loại bớt theo khí thở, theo phân hoặc nước tiểu, tuy nhiên
không thể tránh khỏi sự chuyển hóa các chất độc hại này ở trong gan. Một số thuốc
bảo vệ thực vật chuyển hóa thành những sản phẩm ít độc hơn, dễ hòa tan trong
nước hơn thì sẽ dễ dàng bị loại bỏ, nhưng cũng có những loại hóa chất lại tạo thành
những chất trao đổi trung gian độc hơn (như paration chuyển thành paraoxon), tích
lũy trong một số cơ quan hoặc mô mỡ gây tổn thương và kèm theo các triệu chứng
ngộ độc nguy hiểm. Thuốc bảo vệ thực vật có trong thức ăn, đồ uống với lượng lớn
có thể gây ngộ độc cấp tính gây rối loạn tiêu hóa (nôn mửa, tiêu chảy), rối loạn thần
kinh (nhức đầu, hôn mê, co giật hoặc co cứng cơ ), trụy tim mạch, suy hô hấp rất
dễ dẫn dến tử vong. Những trường hợp ngộ độc mãn tính do tiếp xúc với thuốc bảo
vệ thực vật hoặc tồn dư trong thực phẩm sử dụng với lượng nhỏ nhưng tích lũy lâu
ngày cũng có thể gây các tổn thương ở đường tiêu hóa, hô hấp, tim mạch, thần kinh,
rối loạn hệ thống tạo máu, ảnh hưởng tới chức năng gan, thận.
[ />option=com_content&view=article&id=423:tac-hi-ca-thuc-bo-v-thc-vt-i-vi-sc-khe-
con-ngi&catid=94:y-t-d-phong&Itemid=185]
Nhóm Clo hữu cơ bao gồm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi
trường tự nhiên và thời gian bán phân huỷ dài (ví dụ như DDT có thời gian bán
phân huỷ là 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích luỹ vào cơ thể sinh vật qua chuỗi
thức ăn). Đại diện của nhóm này là Aldrin, Dieldrin, DDT, Heptachlo. Chúng là
những chất độc với tế bào thần kinh. Các chất này liên kết với các chất thành phần
của màng sợi trục thần kinh (là Protein và Lipid), cản trở sự vận chuyển của Ion
(chủ yếu là Na+ và K+) qua màng, làm mất điện thế tạo nên sự dẫn truyền xung
động thần kinh, dẫn đến thần kinh bị tê liệt, sâu chết. Các hợp chất Clo hữu cơ còn
ức chế hoạt tính của men ATPaze và một số men khác, làm các tế bào thần kinh bị
nhiễm độc. Thuốc còn ức chế phân chia tế bào ở trung kỳ, dẫn đến hiện tượng đa
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
12

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
bội thể, làm xuất hiện những tế bào nhiều nhân không đồng nhất. Côn trùng bị
nhiễm độc thần kinh, lúc đầu có biểu hiện kích động, sau đó co giật do kích động
mạnh lên và cuối cùng là tê liệt rồi chết.
Sự chuyển hoá năng lượng là cơ sở tạo nên quá trình trao đổi chất trong cơ thể sống.
Năng lượng bị tiêu hao trong các hoạt động sẽ được lấy lại từ các chất hữu cơ trong
thức ăn thông qua sự hô hấp với sự tham gia của các enzyme. Các hợp chất clo hữu
cơ ức chế hoạt tính của các enzyme hô hấp oxydaza, hydrogenaza, xitocrom làm
tích luỹ acid xetonic, ngăn cản chu trình Kreb trong quá trình hô hấp hậu quả là gây
ức chế sự chuyển hoá năng lượng trong quá trình trao đổi chất
[ />tac-dong-cua-thuoc-bao-ve-thuc-vat&catid=44:tai-lieu-tham- thao&Itemid=66].
1.2. Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc halogen ở Việt Nam
Thuốc bảo vệ thực vật là các chất hay hỗn hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp có tác
dụng kiểm soát, đẩy lùi các loại sâu và côn trùng gây tác hại đến thực phẩm, phát
tán bệnh tật. Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 4 nhóm
chính: họ clo hữu cơ (organochloride), họ lân hữu cơ (organophosphate), họ
carbamate, họ cúc (pyrethoid). Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: nhóm
triazole, nhóm benzimidazole, các chất trừ sâu vô cơ (nhóm asen), nhóm thuốctrừ
sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus (thuốc trừ nấm, trừ vi khuẩn)
[Nguyễn Trần Oánh].
Thuốc BVTV đã góp phần hạn chế sự phát sinh, phát triển của sâu bệnh,
ngăn chặn và dập tắt các đợt dịch bệnh trên phạm vi lớn, bảo đảm được năng suất
cây trồng, giảm thiểu thiệt hại cho nông dân. Tuy nhiên, những năm gần đây việc sử
dụng thuốc BVTV trong thâm canh sản xuất, đặc biệt trong thâm canh hoa, cây
cảnh có xu hướng gia tăng cả về chất lượng lẫn chủng loại. Một thực tế hiện nay là
việc sử dụng thuốc BVTV tràn lan, không thể kiểm soát đã và đang gây ảnh hưởng
xấu đến môi trường đất, nước, không khí, sức khoẻ con người và môi trường sinh
thái. [ />thuc-vat-45645/]
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
13

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam các loại thuốc BVTV đã được sử
dụng từ nhiều năm trước đây. Tuy nhiên thời kỳ đó, do tình hình phát sinh, phát
triển của sâu hại, dịch bệnh diễn biến chưa phức tạp nên số lượng và chủng loại
thuốc BVTV chưa nhiều. Ngày đó do thiếu thông tin và do chủng loại thuốc BVTV
còn nghèo nàn nên người nông dân đã sử dụng nhiều loại thuốc BVTV có độc tính
cao, tồn lưu lâu trong môi trường.
Những năm gần đây, do thâm canh tăng vụ, tăng diện tích, do thay đổi cơ
cấu giống cây trồng nên tình hình sâu bệnh diễn biến phức tạp hơn. Vì vậy số lượng
và chủng loại thuốc BVTV sử dụng cũng tăng lên. Nếu như trước năm 1985 khối
lượng thuốc BVTV dùng hàng năm khoảng 6.500 đến 9.000 tấn thành phẩm quy
đổi và lượng thuốc sử dụng bình quân khoảng 0,3 kg hoạt chất /ha thì thời gian từ
năm 1991 đến nay lượng thuốc sử dụng biến động từ 25- 38 ngàn tấn. Đặc biệt năm
2006 lượng thuốc BVTV nhập khẩu là 71.345 tấn. Cơ cấu thuốc BVTV sử dụng
cũng có biến động: thuốc trừ sâu giảm trong khi thuốc trừ cỏ, trừ bệnh gia tăng cả
về số lượng lẫn chủng loại.Do tập quán canh tác và diện tích trồng lúa lớn nên các
các tỉnh vùng đồng bằng nông dân sử dụng nhiều thuốc BVTV hơn (1,15- 2,66 kg
thành phẩm/ha/năm) so với các tỉnh miền núi (0,23 kg thành phẩm/ha/năm).
[ />nhiem-moi-truong_120-55-vi-VN.aspx]
Việc sử dụng thuốc BVTV không rõ nguồn gốc xuất xứ và cùng với đó các loại bao
bì, chai lọ đựng thuốc BVTV không được xử lý đúng cách cũng đang là mối nguy
cơ đe dọa nghiêm trọng tới sức khỏe cộng đồng và gây ô nhiễm môi trường. Các
thành phần độc hại trong thuốc BVTV sẽ thâm nhập vào các nguồn nước mưa, nước
thải, nước sinh hoạt trực tiếp hoặc gián tiếp tác động lên con người [Dwivedi, A. H.
and Pandehotochemical degradation of halogenated compounds: A review,
Scientific reviews and Chemical Communications: 2(1), 41-65].
Bảng 3: Giới hạn tối đa cho phép của dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật nguồn gốc
clo hữu cơ trong đất. [Tổng cục Môi trường và Vụ Pháp chế (2008), Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật trong đất.]
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học

14
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
STT Tên thuốc trừ sâu, diệt cỏ
(Công thức hóa học)
Giới hạn tối đa cho
phép (mg/kg đất khô)
1 Atrazine (C
8
H
14
ClN
5
) 0,10
2 Benthiocarb (C1
6
H
16
CINOS) 0,10
3 Dalapon (C
3
H
4
Cl
2
O
2
) 0,10
4 Fenoxaprop – ethyl(C
16
H

12
ClNO
5
) 0,10
5 Trichlorfon (C
4
H
8
Cl
3
O
4
P) 0,05
6 Chlordane (C
10
H
6
Cl
8
) 0,01
7 DDT (C
14
H
9
Cl
5
) 0,01
8 Hexachlorobenzene (C
6
Cl

6
) 0,01
9 Endrin (C
12
H
8
Cl
6
O) 0,01
1.3. Một số phương pháp xử lý ô nhiễm hợp chất clo hữu cơ.
1.3.1. Phương pháp vật lý.
• Biện pháo oxy hóa ở nhiệt độ cao
Biện pháp oxy hóa ở nhiệt độ cáo gồm 2 giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phương pháp hóa hơi.
Giai đoạn 2: Chất ô nhiễm được phá hủy ở nhiệt độ cao. Liên kết C-Cl trong phân
tử bị phá vỡ bằng cách thiêu đốt trong bằng O
2
không khí ở nhiệt độ cao, trong các
lò đốt được thiết kế đặc biệt. [ />Đây là biện pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch
triệt để chất ô nhiễm, hiệu suất xử lý cao (trên 95%), cặn bã tro sau xử lý chiếm tỷ
lệ nhỏ (0,01%). Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là không được sử
dụng phổ biến do chi phí tốn kém đặc biệt là bước để nâng nhiệt độ lên tới hơn
900°C, không áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc sau xử lý bị
phá hủy. Mặt khác phương pháp này không an toàn về phương diện môi trường do
khí thải còn lẫn nhiều chất độc, cần phải lọc trước khi thải ra môi trường, quá trình
đốt hình thành các sản phẩm phụ như dioxin, dibenzofuran là những hợp chất còn
độc hại gấp nhiều lần [Nguyễn Thành Yên (2010), Đánh giá hiện trạng công nghệ
xử lý chất thải nguy hại tại Việt Nam hiện nay, Hội nghị Môi trường toàn quốc lần
thứ Ba, Hà Nội., Ordóñez S., Sastre H., Dı́ez F. V. (2001), “Catalytic
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học

15
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
hydrodechlorination of tetrachloroethylene over red mud”, Journal of Hazardous
Materials, 81(1-2), pp. 103-114].
• Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời
Các phản ứng phân hủy bằng tia UV hay bằng ánh sáng mặt trời thường có
tác dụng. Làm đứt gẫy mạch vòng hoặc mối liên kết giữa cacbon với clo sau đó thay
thế nhóm clo bằng nhóm phenyl hoặc nhóm hydoxyl và giảm độ độc của hoạt chất.
Phương pháp này có hiệu suất cao, chi phí xử lý thấp, rác thải an toàn với môi
trường. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không thể áp dụng để xử lý
chất ô nhiễm hay chất thải có nồng độ đậm đặc [].
Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày
hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5mm
thì biện pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghiệ xử lý hiện trường.
[ />• Phá hủy bằng vi sóng Plasma
Biện pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Hợp chất clo
hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn. Sóng
phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó
dẫn tới các phản ứng tạo clorua, sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất hợp
chaatss BVTV. Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ,
khí thải an toàn cho môi trường, song biện pháp này chỉ sử dụng hiệu quả trong pha
lỏng và pha khí, chi phí cao, phải đầu tư lớn [ />• Biện pháp ozon hóa kết hợp UV
Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV là biện pháp phân hủy các chất thải clo
hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Phản ứng hóa học để phân hủy hợp
chất là:
Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O
3
CO
2
+ H

2
O + các nguyên tố khác
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
16
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Kỹ thuật này sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi
trường sau xử lý ít độc, thời gian phân hủy ngắn. Nhược điểm của biện pháp này chỉ
sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý là
rất lớn [].
1.3.2. Phương pháp hóa học
• Phương pháp khử
Phương pháp khử sử dụng dòng khí H
2
để cắt bỏ liên kết C-Cl trong hợp chất
hữu cơ chứa clo và thay thế nguyên tử clo bị loại bỏ bằng nguyên tử H
2
. Đây là
phương pháp quan trọng để xử lý ô nhiễm các chất clo hữu cơ thành các chất không
độc hại và được sử dụng cho các quá trình khác của công nghệ tổng hợp hữu cơ.
Phương pháp này cho hiệu suất cao, không sinh ra các sản phẩm thứ cấp độc hại và
thời gian phản ứng cũng nhanh hơn đa số các phương pháp khác. Sản phẩm chính
của phương pháp này chủ yếu là HCl, hợp chất có thể dễ dàng loại bỏ qua việc
trung hòa với kiềm trong khi các sản phẩm còn lại là các Hydrocacbon có thể được
đốt cháy một cách an toàn, không độc hại. Nhược điểm của phương pháp là chi phí
cao do thiết bị đắt tiền [Ordóñez S., Sastre H., Dı́ez F. V. (2001), “Catalytic
hydrodechlorination of tetrachloroethylene over red mud”, Journal of Hazardous
Materials, 81(1-2), pp. 103-114].
• Phương pháp oxy hóa sử dụng xúc tác
Bản chất của phương pháp này là đốt các hợp chất chứa clo ở nhiệt độ cao sử
dụng các chất xúc tác. Mức độ chuyển hóa của quá trình này cao và hơn 90% các

hợp chất clo hữu cơ được biến đổi thành các hợp chất an toàn hơn như CO
2
, H
2
O và
HCl ở nhiệt độ tương đối thấp. Chất xúc tác sử dụng trong quá trình này là Pd hoặc
Pt tuy nhiên đây là những kim loại quý nên giá thành xử lý cao mặt khác quá trình
xúc tác có thể gây độc cho người thực hiện nếu không có các biện pháp an toàn đầy
đủ [González Valasco J. R., Aranzabal A., Lospez Fonseca R., Feret R., González-
Marcos J. A. (2000), “Enhancement of the catalytic oxidation of hydrogen-lean
chlorinated VOCs in the presence of hydrogen-supplying compounds”, Applied
Catalysis B: Environmental, 24(1), pp. 33-43.].
• Phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
17
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Có nhiều dạng than hoạt tính được sử dụng để khử Clo, trong đó dạng than hạt
(GAC) thường được sử dụng trong các bộ lọc nước lớn. Than hoạt tính loại bỏ Clo
và các hợp chất Clo bằng cơ chế hấp thụ bề mặt, ngoài ra, Carbon của than hoạt tính
còn phản ứng trực tiếp với Clo, theo một nhiên cứu cho thấy 1 kg Carbon có thể
phản ứng với 6 kg Clo.
/>• Sử dụng hóa chất
Clo có thể được loại bỏ bởi các phản ứng giảm sử dụng sulfite, bisulfites hoặc các
metabisulfites. Tuy nhiên phương pháp sử dụng hóa chất sẽ làm tăng các ion ( ví dụ
Na, Clo, sulfate ) từ đó làm tăng tải trọng cho các thiết bị xứ lý phía sau như thiết bị
khử ion.
/>1.3.3. Phương pháp sinh học
Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân hủy lượng tồn dư
thuốc bảo vệ thực vật một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân hủy sinh
học tồn dư thuốc bảo vệ thực vật trong đất, nước, rau quả là một trong những

phương pháp loại bỏ nguồn ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nền
kinh tế. Biện pháp phân hủy hợp chất BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở
sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn trong môi trường. Chúng có khả năng phá hủy sự
phức tạp trong cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của hợp chất BVTV.
Tập đoàn vi sinh vật rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân hủy hợp
chất BVTV và dùng thuốc như nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, đó là cacbon, nitơ
và năng lượng để chúng phát triển và phân chia. Quá trình phân hủy của vi sinh vật
có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng
dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm thành CO
2
, H
2
O và một số chất khác.
Một số loài thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân hủy. Nhưng có một số
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
18
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
loài vi sinh vật có thể phân hủy được nhiều hợp chất BVTV trong cùng một nhóm
hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau.
Quá trình phân hủy hợp chất BVTV của sinh vật đất đã xảy ra trong môi trường có
hiệu xuất chuyển hóa thấp. Để tăng tốc độ phân hủy và phù hợp với yêu cầu xử
lý, người ta đã tối ưu các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật
như: pH môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thoáng khí, bổ sung vào
môi trường đất chể phẩm sinh vật có khả năng phân hủy hợp chất BVTV. [I. C.
MacRae , Martin Alexander (1965), "Herbicide Degradation, Microbial
Degradation of Selected Herbicides in Soil”, J. Agric. Food Chem., 13 (1), pp
72–76.]
Khả năng sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường là một hướng
nghiên cứu mới như việc ứng dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu
cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại có thể

tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy đồng thời nhiều hóa chất khác
nhau mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp cũng như không gây hại cho
động vật, thực vật cũng như con người và môi trường xung quanh. Phương pháp
này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý
các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận.
[ />Công nghệ sinh học áp dụng cho xử lý các chất thải nguy hiểm trong đó có các hợp
chất hữu cơ dẫn xuất halogen bao gồm sự phát triển của hệ xử lý có sử dụng các
enzym xúc tác tác sinh học phân hủy sinh học, làm suy thoái hoặc tích lũy chất gây
ô nhiễm môi trường thuận tiện cho việc xử lý. Việc xử lý sinh học cho các hợp chất
hữu cơ dẫn xuất halogen trong môi trường áp dụng công nghệ sinh học được áp
dụng theo: (i) sử dụng các chủng vi sinh vật mang gen biến đổi di truyền; (ii) sử
dụng thích nghi hoặc biến đổi gen vi sinh vật được thiết kế để xử lý đất bị ô nhiễm,
nước ngầm, (iii) xử lý ô nhiễm với sự tham gia của các vi sinh vật tạo màng sinh
học hoặc có hoạt tính cố định các chất độc từ môi trường, (iv) phát triển các cảm
biến sinh học để phát hiện các dấu vết của chất độc hữu cơ, (v) thu hồi các sản
phẩm từ chất thải bằng cách sử dụng vi khuẩn tích lũy. [Fetzner S and Ligens F, 1994.
Bacterial dehalogenases: Biochemistry, genetics, and biotechnological application.
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
19
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Microbiol. Rev 58 (4):641-685.]
1.4. Vi sinh vật phân hủy hợp chất clo hữu cơ
Sự phân giải các hợp chất thường không chỉ bởi một chủng vi sinh vật duy
nhất mà thường bởi một nhóm các vi sinh vật khác nhau. Các nhóm sinh vật khá đa
dạng và tồn tại trong các điều kiện sinh thái môi trường khác nhau [Marzorati M,
Balloi A, Ferra F, Corallo L, Carpani G, Lieven W, Verstraete W Daffonchio D
(2010), “Bacterial diversity and reductive dehalogenase redundancy in a 1,2-
dichloroethane degrading bacterial consortium enriched from a contaminated
aquifer, Microbial Cell Factories, 9, pp. 12.]. Chiba và cộng sự đã phân lập được
các chủng vi sinh vật từ bùn ngoài biển [Chiba K., Yoshida T., Norihiro I.,

Nishimura H., Imada C., Yashuda H., Sako Y., (2009), “Isolation of bacterium
possessing a haloacid dehalogenase from marine sediment core”, Microbes and
Environments, 24(3), pp.276-279.], trong khi Hamid và cộng sự phân lập các chủng
có sử dụng cơ chất 2,2- Dichloropropionate từ đất vùng núi lửa [Hamid AAA,
Hamdan S, Ariffin AHZ, Huyop F. (2010), “Molecular prediction of dehalogenase
producing microorganism using 16S DNA analysis of 2,2 dichloropropionate
degrading bacterium isolated from volcanic soil”, Journal of Biology Science,
10(3), pp. 190-199.]. Habe và cộng sự đã phân lập hai chủng Pseudomonas sp.
CA10 và Terrabacter sp. DBF63 có khả năng sử dụng 2,7- DCDD
[Habe H, Ide K, Yotsumoto M, Tsuji H, Hirano H, Widada J, Yoshida T, Nojiri
H, Omori T. (2001), “Preliminary examinations for applying a carbazole-degrader,
Pseudomonas sp. strain CA10, to dioxin-contaminated soil remediation”, Journal of
Bacteriology, 181(10), pp 105-113]. Yadav J.S và cộng sự đã phát hiện nấm
Phanerochaete chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4-D và rất nhiều hợp chất
clo hữu cơ khác như Clorinated phenol, Polychlorinate biphenyls (PCBs), Dioxin
[Yadav J. S and Reddy C.A. (1993), “Mineralization of 2,4-dichlorophenoxyacetic
acid (2,4-D) and mixtures of 2,4-D and 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid by
Phanerochaete chrysosporium”, Applied and Environmental Microbiology, 59:
2904-2908.]
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
20
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Các nghiên cứu phân hủy sử dụng hợp chất halogen từ vi sinh vật tập trung
nhiều vào nhóm halogen có vòng thơm. Việc phân hủy nhóm hợp chất này cần có
sự tham gia tập đoàn gồm nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Không có nhiều các
công trình công bố cơ chế tác dụng từ của các chủng đơn lẻ. Một số kết quả công bố
mới về phân lập đánh giá khả năng phân hủy như: Chủng Desulfomonile tiedjei
DCB-1 có khả năng sử dụng dechlorinates 3-chlorobenzoate, chlorophenols và
tetrachlorethylene; chủng Desulfomonile tiedjei DCB-2, thuộc chi Clostridium, ưu
tiên dechlorinates nhóm thế ortho để phenolic nhóm hydroxyl và tri

dichlorophenols, chủng Clostridium sphenoides và một số vi khuẩn thuộc chi
Bacillus và họ Enterobacteriaceae tham gia vào khử clo lindane, chủng Aerobacter
aerogenes chuyển hoá thuốc trừ sâu DDT và chủng Alcaligenes denitrificans NTB-
1 phát triển trên môi trường 2,4- dichlorobenzoate trong điều kiện hiếu khí [Đặng
Thị Cẩm Hà, Nguyễn Bá Hữu, Mai Anh Tuấn, Nguyễn Đương Nhã, Nguyễn Quốc
Việt, Nguyễn Nguyên Quang (2008), “Khảo sát vi sinh vật trong vùng nhiễm chất
diệt cỏ chứa dioxin ở khu vực sân bay Đà Nẵng và khử độc đất nhiễm ở điều kiện
phòng thí nghiệm”, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 6(4A), trang 138-143.].
Ngoài các vi khuẩn hiếu khí nhóm vi khuẩn kỵ khí thuộc chi Dehalococcoides có
khả năng khử clo của nhiều hợp chất chứa clo như Trichloethylene,
Vinylchloride… [Nguyễn Bá Hữu, Đàm Thúy Hằng, Nghiêm Ngọc Minh,
Đặng Thị Cẩm Hà (2007), “Xác định cấu trúc tập đoàn vi khuẩn khử loại clo
Dehalococcoides trong mẫu bùn hồ khu vực nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân
bay Đà Nẵng bằng kỹ thuật PCR-DGGE”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn, 16, tr. 41-45.]. Govender và tập thể đã phát hiện chủng
Ancylobacter hay chủng Xanthobacter autotrophicus trong nghiên cứu của
Janssen có khả năng phân hủy 1,2-Dichloroethane [Govender A., Pillay B.
(2011), “Characterization of 1, 2-dichloroethane (DCA) degrading bacteria
isolated from South African waste water”, African Journal of Biotechnology,
10(55), pp. 11567-11573., Janssen D. B., Pries F., van der Ploeg J., Kazemier
B., Terpstra P., Witholt B. (1989), “Cloning of 1, 2-dichloroethane
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
21
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
degradation genes of Xanthobacter autotrophicus GJ10 and expression and
sequencing of the dhlA gene”, Journal of Bacteriology, 171, pp.91-99.].
Trong nghiên cứu của Jacobus và cộng sự chủng Pseudomonas sp. có thể phát triển
trên DCE như là nguồn cacbon và năng lượng duy nhất. [Jacobus, C. H. and
Sybe, H., (1999), “Monooxygenase-mediated 1,2-Dichloro ethane degradation
by Pseudomonas sp. strain DCA1”, Apply Environ Microbiol, 65(6), pp. 2466-

2470.]
Trong nghiên cứu sự phân hủy Sodium-2,2- Dichloropropionate (2,2-DCPS) các
chủng vi khuẩn Agrobacterium và Alcaligenes, hay một số loài trong chi
Pseudomonas, Norcadia và một số loài khác như Rhizobium sp, Comomonas
acidvarans, Alcaligenes xylosoxidans cũng được phát hiện có khả năng phân
hủy hợp chất 2,2-DCP [Allison N., Skinner A. J., Cooper R. A. (1983), “The
dehalogenases of a 2,2-dichloropropionate degrading bacterium”, Journal
General Microbiology, 129, pp. 1283-1293.]. Hirsch và Alexander cũng nhận
thấy 89% tới 100% hàm lượng 2,2 DCPS bị phân giải sau 3 tuần trong môi
trường đất chứa các chủng thuộc chi Nocardia và Pseudomonas. [Hirsch P.,
Alexander M.icrobial decomposition of halogenated propionic and acetic
acids. Can j microbiol.6:241249.]. Sự phân hủy này không phụ thuộc vào loại
đất, kết cấu của đất mà liên quan trực tiếp đến số lượng, thành phần các chủng
vi sinh vật trong mẫu. Sự phân hủy sinh học của các hợp chất 3,4-
Dichloroaniline bởi nấm và vi khuẩn cũng được đề cập trong nhiều nghiên cứu
[Tixier C., Sancelme M., Ait-Aissa S., Widehem P., Bonnemoy F., Cuer A.,
Truffaut N., Veschambre H. (2002), “ Biotransformation of phenylurea
herbicides by a soil bacterial strain, Arthrobacter sp. N2: structure, ecotoxicity
and fate of diuron metabolite with soil fungi” Chemosphere, 46(4), pp. 519-
526.]. Theo nhiều nghiên cứu, một số loài trong chi Pseudomonas, Bacillus,
Achromobacter… được xác định là có khả năng phân hủy hợp chất 3,4-DCA
[Xie-Feng Yao, Fazlurrahman K., Rinku P., Janmejay P., Roslyn G. M.,
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
22
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Rakesh K. J., Jian-Hua Guo, Robyn J. R., John G. O., Gunjan P. (2011),
“Degradation of dichloroaniline isomers by a newly isolated strain, Bacillus
megaterium IMT21”, Microbiology, 157, pp. 721-726., Young M. K.,
Kunbawui P., Won C. K., Jae H. S, Jang E. K., Heui D. P., Koo R. (2007),
“Cloning and characterization of a catechol degrading gene cluster from 3,4-

dichloroaniline degrading bacterium Pseudomonas sp. KB35B”, Journal of
Agricultural and Food chemistry, 55, pp. 4722-4727.]. Kết quả công bố gần
đây trong nghiên cứu của Tian Li và cộng sự, chủng Myroides odoratimimus
có khả năng phân hủy 64% cơ chất 3,4-DCA trong 24 giờ [Tian Li, Xin- Ping
Deng, Jin- Jun Wang, Hui Zhao. Lei Wang, Kun Qian (2012),
“Biodegradation of 3,4-Dichloroaniline by a Novel Myroides odoratimimus
strain LWD09 with moderate salinity tolerance”, Water Air Soil Polluttion,
223, pp. 3271-3279.].
Vi sinh vật có khả năng phân giải nhờ việc sản xuất ra enzyme Dehalogenase.
Chủng Alcaligenes eutrophus JMP134 và Pseudomonas cepacia có khả năng
tổng hợp muconate cycloisomerases phân hủy 4-fluoromuconolactone. Các
chủng Arthrobacter trên môi trường bổ sung 2,4 D và Pseudomonas sp. NCIB
9340 đều có chứa các enzym chuyển đổi chloromaleylacetate thành succinate.
Trichloro ethylen (TCE) được sử dụng nhiều trong công nghiệp hóa chất được
nhiều nhóm vi sinh vật oxy hóa với sự tham gia xúc tác bởi nhiều loại enzym
khác nhau như toluene 2,3-dioxygenase, toluene 2-monooxygenase, toluene 4-
monooxygenase, phenol hydroxylase, 2,4-dichlorophenol hydroxylase, propane
monooxygenase, ammonia monooxygenase và metan monooxygenase. Chủng vi
khuẩn Methylosinus trichosporium OB3b có enzym chuyển hóa halogen thuộc
nhóm oxygenase là monooxygenase có hoạt tính mạnh nhất. Một số vi sinh vật
thuộc nhóm xạ khuẩn Actinomyces và Streptomyces có thể tổng hợp các enzym
ngoại bào có hoạt tính phân hủy hợp chất halogen như laccases, tyrosinases và
peroxidases [Fetzner S and Ligens F. (1994), Bacterial dehalogenases:
Biochemistry, genetics, and biotechnological application. Microbiol. Rev 58
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
23
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
(4):641-685., Marzorati M, Balloi A, Ferra F, Corallo L, Carpani G, Lieven W,
Verstraete W Daffonchio D, 2010, Bacterial diversity and reductive
dehalogenase redundancy in a 1,2 ichloroethane degrading bacterial consortium

enriched from a contaminated aquifer. Microbial Cell Factories 9:12.]. Nhiều
chủng vi sinh vật mang có enzym dehalogenase mới được phân lập, tinh sạch
trong thời gian gần đây [Horisaki T, Yoshida E, Kaori S, Takemura T, Yamane
T and Nojiri H, 2011. Isolation and characterization of monochloroacetic acid –
degradation bacteria. J. Gen. Appl. Microbiol 57: 277-284., Kurihara T, 2011. A
Mechanistic analysis of enzymatic degradation of Organohalogen Compounds.
Biosci. Bitechnol. Biochem 75 (2):189-198.].
Các enzyme thuộc nhóm này từ vi sinh vật đã thu hút rất nhiều sự quan tâm
của các nhà khoa học vì chúng có thể ứng dụng cho ngành công nghiệp hóa chất và
công nghệ môi trường. Hiện nay các nghiên cứu phân lập các chủng vi sinh vật
phân hủy nhóm halogen này còn gặp nhiều khó khăn, việc tinh sạch và nghiên cứu
các đặc điểm từ các enzym của các chủng vi sinh vật này còn khó khăn hơn nhiều
do sự đa dạng của các hợp chất, dẫn xuất halogen cũng như sự đa dạng của các
enzym tham gia xúc tác cho sự phân cắt của nhóm thế halogen từ các hợp cất có
vòng thơm, haloalkanes, haloalcohols và haloacids. Việc phân lập các chủng vi sinh
vật có enzym dehalogenase cũng như tinh sạch, nghiên cứu đặc tính các enzym này
không những làm sáng tỏ các quá trình chuyển hóa mà còn góp phần tạo ra các sản
phẩm nhằm mục đích phát hiện sự tồn tại của các chất độc hại này trong môi trường
và loại bỏ nó.[ Mowafy AM,]
1.5 Tình hình nghiên cứu sự phân hủy hợp chất halogen bằng vi sinh vật tại
Việt Nam
Tại Việt Nam vốn là một nước nông nghiệp và hàng năm chúng ta sử dụng
một lượng lớn các hóa chất bảo vệ thực vật, bảo quản sản phẩm nông nghiệp trong
nuôi trồng thủy sản hay sản xuất công nghiệp…Trong số các hợp chất này nhóm
chất chứa halogen chiếm một tỷ lệ lớn. Các chất độc này đang phá hủy hệ sinh thái
môi trường, gây ô nhiễm các nguồn nước ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng.
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
24
Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm
Tuy nhiên, Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu cơ bản nhằm đánh giá tác động môi

trường và đặc biệt chưa quan tâm đầu tư đến việc nghiên cứu sử dụng các chế phẩm
sinh học nói chung trong đó có các vi sinh vật có mang enzym dehalogenase giúp
phân hủy hợp chất halogen. Số lượng các công trình công bố trong nước về các
enzym phân hủy hợp chất halogen chưa nhiều.
Nguyễn Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cường đã tiến hành phân lập và tuyển
chọn một số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân hủy được methyl
parathion. [Nguyễn Thị Kim Cúc; Phạm Việt Cường; Nguyễn Thị Tuyết Mai
(2000), “Một số tính chất của vi khuẩn phân hủy methyl parathion phân lập từ các
mẫu đất tại Hà Nội”, Hội nghị sinh học Quốc gia: Những vấn đề nghiên cứu cơ bản
trong sinh học, Hà Nội, tr. 29-34.].
Đã có một số nghiên cứu tập trung vào các hợp chất trong thuốc trừ sâu như
DDT, hay Dioxin. [Đào Hùng Cường, Nguyễn Minh Thiên, Nguyễn Trần Nguyên
(2008), “Nghiên cứu xác định một số hợp chất clo trong nước mặt, trong đất thuộc
địa bàn thành phố Đà Nẵng”, Tạp chị Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng,
6(29), 57-58., Nguyễn Bá Hữu, Đàm Thúy Hằng, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị
Cẩm Hà (2007), “Xác định cấu trúc tập đoàn vi khuẩn khử loại clo Dehalococcoides
trong mẫu bùn hồ khu vực nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân bay Đà Nẵng bằng kỹ
thuật PCR-DGGE”, Tạp trí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 16: 41-45, Trần
Thị Vân Thi (2007), “Đánh giá sự tồn dư và tích lũy của các hợp chất ô nhiễm chứa
clo khó phân hủy tại các vùng cửa sông và đầm phá Thừa Thiên Huế, miền Trung
Việt Nam”, Báo cáo Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á, ĐHQGHN.]
Gần đây mới có công bố của một số tác giả Viện Công nghệ sinh học trong
việc nghiên cứu tính đa dạng của nhóm vi khuẩn kị khí khử clo hay phân lập các
chủng vi sinh vật tổng hợp lacase ngoại bào, tuy nhiên với sự đa dạng của nhóm
halogen, mức độ nguy hại của các nhóm hợp chất nay đối với môi trường thì các kết
quả công bố hiện nay vẫn còn khiêm tốn cả về số lượng và chất lượng. Do đó việc
phát hiện tìm kiếm các chủng vi sinh vật có hoạt tính mạnh phân huỷ các hợp chất
này là cần thiết và sẽ góp phần tìm hiểu tính đa dạng của nhóm vi sinh vật có hoạt
Nguyễn Thị Nhật Ánh K20 Cao học
25