nghiên cứu một số chủng vi khuẩn có khả năng tạo màng sinh học nhằm định hướng ứng dụng xử lý nước ô nhiễm dầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG TẠO
MÀNG SINH HỌC NHẰM ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ
NƯỚC Ô NHIỄM DẦU”
Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS NGHIÊM NGỌC MINH
Sinh viên thực hiện : BÙI NHƯ QUỲNH
Lớp : KSCNSH 0802

HÀ NỘI, 05/2012
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
LỜI CÁM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới
PGS.TS. Nghiêm Ngọc Minh, trưởng phòng Công nghệ Sinh học Môi
trường, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn
thành khóa luận này.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới toàn thể các anh chị Phòng Công
nghệ Sinh học Môi trường, đặc biệt là TS. Lê Thị Nhi Công và ThS.
Cung Thị Ngọc Mai đã giúp đỡ và chỉ bảo tôi tận tình trong quá trình
thực hiện khóa luận của mình.
Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công
nghệ sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội cùng với ban lãnh đạo Viện
Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều
kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường cũng
như tại viện.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã
động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều cả về vật chất và tinh thần để tôi có thể
hoàn thành tốt khóa luận này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm
2012
Sinh viên
Bùi Như Quỳnh
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2
Bảng 1.1: Vai trò của mạng lưới ngoại bào trong biofilm [17] 14
Hình 1.1: Cấu trúc hiển vi của một biofilm 16
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
Hình 3.1: Mẫu làm giàu lần 1, lần 2, lần 3 trên môi trường khoáng có bổ sung
1% dầu DO 29
Hình 3.2: Tập đoàn vi sinh vật sử dụng dầu DO trên môi trường khoáng thạch
30
Hình 3.3: Khả năng phân hủy dầu DO của các chủng vi khuẩn 31
Bảng 3.1: Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của các chủng vi
khuẩn 32
Hình 3.4: Khả năng hoạt động của CHHBM của 5 chủng vi khuẩn 34
Hình 3.5: Khả năng tạo biofilm của 5 chủng vi khuẩn 34
Hình 3.6: Kết quả phân hủy dầu DO của 5 chủng vi khuẩn sau 5 ngày 36
Hình 3.7: (A) Điện di đồ DNA tổng số chủng B8; (B) Điện di đồ sản phẩm
nhân đoạn gene mã hóa 16S rRNA của chủng B8 37
Hình 3.8: Trình tự đoạn gene mã hóa 16S rRNA của chủng vi khuẩn B8 38

Hình 3.9: Cây phát sinh chủng loại dựa trên so sánh trình tự gen 16S rRNA
của chủng B8 và các chủng vi sinh vật đại diện 39
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 41
Hình 3.12: Biofilm của chủng B8 ở nồng độ NaCl khác nhau (48h) 42
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự hình thành biofilm của chủng
B8 42
Hình 3.14: Biofilm của chủng B8 ở nhiệt độ khác nhau (48h) 43
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Kết luận: 45
Kiến nghị: 46
PHỤ LỤC 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
bp Base pair (cặp bazơ)
DNA Deoxyribonucleic acid
ESP Extracellular Polymeric Substances (Hợp chất ngoại bào)
kDa KiloDalton
LB Luria-Bertani
MPA Môi trường Malt Peptone Agar
nm Nanomet
PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)
ppm Past per million (Đơn vị 1 phần triệu (mg/l))
RNA Ribonucleic acid
rRNA Ribosomal Ribonucleic acid
μl Microlit

μm Micromet
v/p vòng/phút
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Vai trò của mạng lưới ngoại bào trong biofilm…………… ……
Error: Reference source not found
Bảng 3.1: Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của các chủng vi
khuẩnError: Reference source not found
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc hiển vi của một biofilm……………………………
… Error: Reference source not found
Hình 3.1: Mẫu làm giàu lần 1, lần 2, lần 3 trên môi trường khoáng có bổ sung
1% dầu DO……………………………………………………………
… Error: Reference source not found
Hình 3.2: Tập đoàn vi sinh vật sử dụng dầu DO trên môi trường khoáng
thạch…………………………………………………………………………
Error: Reference source not found
Hình 3.3: Khả năng phân hủy dầu DO của các chủng vi khuẩn …… Error:
Reference source not found
Hình 3.4: Khả năng hoạt động của CHHBM của 5 chủng vi khuẩn… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.5: Khả năng tạo biofilm của 5 chủng vi khuẩn……………… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.6: Kết quả phân hủy dầu DO của 5 chủng sau 5 ngày………… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.7: (A) Điện di đồ DNA tổng số chủng B8; (B) Điện di đồ sản phẩm
nhân đoạn gene mã hóa 16S rRNA của chủng B8…………………… ……

Error: Reference source not found
Hình 3.8: Trình tự đoạn gene mã hóa 16S rRNA của chủng vi khuẩn
B8……………………………………………………………………………
Error: Reference source not found
Hình 3.9: Cây phát sinh chủng loại dựa trên so sánh trình tự gen 16S rRNA
của chủng B8 và các chủng vi sinh vật đại diện………………………. ……
Error: Reference source not found
Hình 3.10: Biofilm của chủng B8 ở pH khác nhau (48h) …………………
Error: Reference source not found
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 ……
Error: Reference source not found
Hình 3.12: Biofilm của chủng B8 ở nồng độ NaCl khác nhau (48h)… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự hình thành biofilm của chủng
B8…………………………………………………………………… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.14: Biofilm của chủng B8 ở nhiệt độ khác nhau (48h)……… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tạo biofilm của chủng
B8……………………………………………………………………………
Error: Reference source not found
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
MỞ ĐẦU
Công nghiệp dầu khí là một trong những ngành công nghiệp quan
trọng, đem lại lợi ích vô cùng lớn cho nền kinh tế quốc dân. Nguồn nguyên
liệu dầu khí tạo ra rất nhiều sản phẩm phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực công
nghiệp, nông nghiệp, đời sống xã hội, an ninh quốc phòng… Bất kì một nước

nào sở hữu nguồn tài nguyên quý giá này đều có tiềm năng phát triển kinh tế
vượt trội, vì vậy nó không ngừng được tìm kiếm, khai thác và với quy mô
ngày càng tăng. Đặc biệt với một nước đang phát triển như nước ta thì vai trò
của nó lại càng quan trọng.
Hiện Việt Nam là nước khai thác dầu đứng thứ 3 Đông Nam Á, tấn dầu
đầu tiên được khai thác vào năm 1986 tại Vũng Tàu, tính đến năm 2004 đã
khai thác được tấn dầu thứ 140 triệu, hàng năm đem lại một phần ba nguồn
ngân sách quốc gia. Hoạt động thăm dò khai thác dầu khí diễn ra hết sức sôi
nổi ở thềm lục địa phía Nam và đang có xu hướng chuyển sang miền Bắc như
ở Thái Bình, Hải Phòng.
Bên cạnh những mặt tích cực đó, hoạt động khai thác càng mạnh mẽ
cũng đồng nghĩa với việc thải ra môi trường càng nhiều phế thải và tình trạng
ô nhiễm lại trầm trọng thêm. Các hiện tượng tràn dầu, rò rỉ khí dầu gây nên
tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường, như làm hủy hoại hệ sinh
thái động thực vật, và gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người. Vì
vậy vấn đề bảo vệ môi trường khỏi các chất ô nhiễm dầu đã trở thành một
trong những vấn đề được xã hội quan tâm. Tuy nhiên việc xử lí chúng rất khó
khăn và tốn kém nên các nhà thầu thường sao lãng. Hiện tại trong ngành công
nghiệp dầu khí nước ta chỉ mới áp dụng các biện pháp hoá lí thông thường để
làm giảm tác hại, mà không xử lí triệt để rồi thải vào môi trường.
Vấn đề đặt ra cho các nhà môi trường là phải xử lí chúng, phương án
giải quyết phải đảm bảo sao cho vừa hiệu quả, đơn giản mà lại kinh tế. Do đó
mà phương pháp phân hủy sinh học đang được chú ý bởi các ưu điểm vượt
1
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
trội của nó so với các phương pháp hoá lí như: an toàn với môi trường, đơn
giản, xử lí triệt để mà giá thành lại rẻ. Một trong các phương pháp xử lí sinh
học đem lại hiệu quả cao đó là sử dụng màng sinh học do các vi sinh vật tạo
ra. Màng sinh học (biofilm) là một tập hợp các vi sinh vật gắn trên một bề mặt

của vật thể cứng hoặc bề mặt chất lỏng, tạo thành lớp màng bao phủ bề mặt
đó. Các vi sinh vật trong biofilm liên kết với nhau một cách chặt chẽ, tạo
thành một cấu trúc bền vững. Do mật độ các chủng vi sinh vật trong biofilm
cao, hỗ trợ và liên kết với nhau một cách chặt chẽ nên khả năng đồng hóa,
trao đổi chất, phân hủy các hydrocarbon sẽ xảy ra nhanh hơn. Vì vậy biofilm
được ứng dụng cao trong xử lý ô nhiễm môi trường. Việc ứng dụng thành
công biofilm trong công nghiệp dầu khí và xử lý ô nhiễm trên thế giới hứa
hẹn trở thành một công nghệ mới đem lại hiệu quả kinh tế cao và thân thiện
với môi trường.
Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên
cứu về màng sinh học từ vi sinh vật nhằm ứng dụng trong xử lý ô nhiễm dầu.
Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu một số
chủng vi khuẩn có khả năng tạo màng sinh học nhằm định hướng ứng
dụng xử lý nước ô nhiễm dầu”
Với mục tiêu nghiên cứu là:
Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn tạo biofilm có khả năng phân
hủy và chuyển hóa các thành phần dầu mỏ nhằm định hướng ứng dụng xử lý
nước thải ô nhiễm dầu.
Những nội dung nghiên cứu gồm có:
- Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy
dầu DO
- Đánh giá khả năng tạo biofilm của các chủng đã tuyển chọn
- Phân loại và định tên một số chủng đã chọn
- Đánh giá ảnh hưởng các điều kiện sinh trưởng của các chủng biofilm
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
1.1 Tình hình ô nhiễm dầu hiện nay và ảnh hưởng của nó
1.1.1 Tình hình ô nhiễm dầu hiện nay

 Trên thế giới
Trong lịch sử của thế giới đã có vô vàn những vụ tràn dầu kinh hoàng
gây hậu quả nghiêm trọng. Năm 1991 là một năm kinh hoàng khi thế giới liên
tiếp chứng kiến những vụ tràn dầu lớn trên biển, gây hậu quả nghiêm trọng
đến hệ sinh thái biển. Trong cuộc chiến vùng vịnh năm 1991 khi quân đội
Iraq rút khỏi Kuwait, họ đã mở tất cả các van của giếng dầu và phá vỡ các
đường ống dẫn dầu nhằm ngăn cản bước tiến của quân đội Mỹ. Kết quả là
một lượng dầu lớn nhất trong lịch sử đã phủ lên Vịnh Ba Tư. Ước tính, số dầu
loang tương đương 240 triệu gallon dầu thô. Diện tích dầu loang có kích
thước tương đương đảo Hawaii. Cũng trong thời gian này, hai con tàu chở dầu
là ABT Summer và M/T Heaven Tanker vì lý do kỹ thuật đã bị nổ trên biển,
làm tràn hơn 80 triệu gallons dầu, số dầu tràn đã lan trên diện tích lên đến 120
km
2
[22]. Ngày 14/4/2001, tàu Zainab (Iraq) vận chuyển khoảng 1300 tấn dầu
thô bị chìm trên đường tới Pakistan. Xấp xỉ 300 tấn dầu đã tràn xuống biển
trước khi người ta kịp hàn lỗ thủng thân tàu. Sự cố tràn dầu này là thảm họa
môi trường lớn nhất ở các Tiểu vương quốc Ảrập thống nhất suốt 6 năm qua
[6]. Ngày 07/12/2007, một sà lan đâm vào một chiếc tàu chở dầu ở ngoài khơi
bờ biển phía Tây Hàn Quốc làm 10.280 tấn dầu đã tràn ra trên 40 km đường
bờ biển. Ngày 24/9/2008, một đoạn dài 15 km trên sông Loire - con sông lớn
nhất nước Pháp, đã bị ô nhiễm dầu máy do sự cố xảy ra trong khi thực hiện
quy trình bảo dưỡng kỹ thuật tại một nhà máy điện nguyên tử gần đó. Gần
đây nhất, ngày 21/4/2011 giàn khoan dầu Deepwater Horizon của Mỹ, ngoài
khơi bang Louisiana bất ngờ phát nổ và chìm tại vịnh Mehico. Sau khi sự cố
này xảy ra, mỗi ngày có tới 5000 thùng dầu tràn ra biển gây ra sự cố tràn dầu
nghiêm trọng nhất tại Mỹ trong khoảng nửa thập kỷ qua, đe dọa hệ sinh thái ở
khu vực vốn đã chịu nhiều tác động của tình trạng bão lũ và xói mòn tại vùng
bờ biển này.
3

KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
 Ở Việt Nam
Theo thống kê của Trung tâm nghiên cứu an toàn dầu khí, từ năm 1987
đến năm 2001 tại Việt Nam đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu tại các vùng sông và
biển ven bờ [7]. Riêng thành phố Hồ Chí Minh, tính từ năm 1993 đến nay đã
xảy ra trên 8 vụ tràn dầu với lượng dầu ước tính là 2520 tấn, gây thiệt hại hơn
7 triệu USD. Điển hình như cuối tháng 10/2007 tàu vận tải biển New Oriental
bị lâm nạn và chìm đắm ở vùng biển xã An Ninh Đông, huyện Tuy An, tỉnh
Phú Yên. Vết dầu loang ra cách vị trí tàu chìm về hướng Tây Nam khoảng
500 m với diện rộng ước tính khoảng 25 ha. Đêm 23/12/2007, trên vùng biển
cách mũi Ba Làng An – xã Bình Châu – huyện Bình Sơn – tỉnh Quảng Ngãi
khoảng 3 hải lý, hai chiếc tàu chở hàng đã đâm nhau, làm hơn 170 m
3
dầu
diezel tràn ra biển. Theo báo cáo hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam
năm 2010 thì Vịnh Hạ Long là nơi ô nhiễm dầu nặng nhất cả nước. Vùng
nước Cảng Cái Lân có thời điểm hàm lượng dầu trong nước biển đạt tới 1,75
mg/l gấp 6 lần tiêu chuẩn Việt Nam (Tiêu chuẩn tạm thời: 0,3 mg/l) và gấp
hàng chục lần tiêu chuẩn ASEAN, có đến 1/3 diện tích mặt vịnh thường
xuyên có hàm lượng dầu từ 1 đến 1,73 mg/l [5]. Hàm lượng dầu trong trầm
tích ven bờ hai bên Cửa Lục đạt mức độ cao nhất 752,85 mg/kg. Bằng mắt
thường có thể thấy, tại cảng tàu du lịch Bãi Cháy, cầu cảng Tuần Châu, các
khu neo đậu tàu du lịch ở các điểm tham quan du lịch trên Vịnh, khu neo đậu
tàu Vụng Đâng, Lán Bố, Bến Đoan, cảng xăng dầu B12, cảng Cái Lân, khu
công nhiệp đóng tàu Giếng Đáy…, đều thường xuyên có váng dầu loang rộng
trên mặt biển.
Từ những ví dụ trên, ta có thể thấy vấn đề ô nhiễm dầu ngày nay đang
trở thành nỗi bức xúc toàn cầu. Đứng trước những hiểm họa ô nhiễm dầu mỏ
và các sản phẩm của nó, để có thể giải quyết một cách triệt để đòi hỏi phải có

sự nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, công nghệ và các nhà quản lí môi
trường cũng như sự hợp tác giữa các đơn vị vận chuyển, kinh doanh và sử
4
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
dụng dầu mỏ.
1.1.2 Ảnh hưởng của nước ô nhiễm dầu
 Đối với môi trường
Dầu ô nhiễm làm thay đổi tính chất lí hóa của môi trường nước, tăng độ
nhớt, giảm nồng độ oxy hấp thụ vào nước…, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng
đối với môi trường.
Nước biển nhiễm dầu làm thay đổi hệ sinh thái vùng bờ biển, sóng
đánh khoảng 10% lượng dầu vào đất liền làm hư hại vùng đất ven biển. Cặn
dầu lắng xuống đáy làm ô nhiễm trầm tích biển. Một tấn dầu mỏ tràn ra biển
có thể loang phủ 12 km
2
mặt nước, tạo thành váng dầu ngăn cách nước và
không khí, làm thay đổi tính chất của môi trường biển, cản trở việc trao đổi
oxi và cacbonic với bầu khí quyển. Làm ảnh hưởng đến khí hậu khu vực,
giảm sự bốc hơi nước dẫn đến giảm lượng mưa.
 Đối với sinh vật
Nước nhiễm dầu khi chưa được xử lý mà thải ra môi trường sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến các sinh vật đang sống.
Đối với sinh vật thủy sinh sự ô nhiễm này sẽ gây suy giảm hàm lượng
oxy hòa tan, phú dưỡng hóa, tồn lưu các chất độc hại…, làm thay đổi điều
kiện sống, gây nhiễm độc và rối loạn trao đổi chất trong cơ thể sinh vật. Hậu
quả đem lại là mất cân bằng sinh học với sự diệt vong, suy giảm cá thể, số
lượng loài. Động vật trên cạn sống gần khu vực ô nhiễm cũng chịu ảnh hưởng
có thể dẫn đến chậm phát triển, suy yếu, xuất hiện các biến dị di truyền, giảm
khả năng sinh sản, tử vong, nếu ăn phải dầu sẽ bị chứng mất nước và giảm

khả năng tiêu hóa.
Dầu nổi trên mặt nước làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước,
nó hạn chế sự quang hợp của các thực vật trong nước và vi sinh vật phù du.
Điều này làm giảm lượng cá thể của hệ động vật và ảnh hưởng đến chuỗi thức
ăn trong hệ sinh thái.
5
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
 Đối với kinh tế, xã hội và con người
Tốn kém tiền bạc để làm sạch môi trường bị ô nhiễm
Ngoài những thiệt hại trực tiếp về tài sản ra nó còn có ảnh hưởng mang
tính chất lâu dài như các cảnh quan, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy hải
sản…
Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến con người thông qua tiếp xúc trực tiếp
hoặc hít thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da… Ngoài ra
chúng còn gây ra một số bệnh ung thư, bệnh phổi, gián đoạn hormon…
1.2 Các phương pháp xử lý ô nhiễm dầu
1.2.1 Phương pháp cơ học
Một số phương pháp cơ học dựng để xử lý ô nhiễm dầu như lắng, gạn
cơ học, hấp thụ… Phương pháp lắng, gạn cơ học dựa trên sự khác nhau về tỉ
trọng giữa dầu và nước để phân tách và thu hồi dầu. Phương pháp hấp thụ sử
dụng các loại vật liệu có khả năng hấp thụ và giữ dầu.
Ưu điểm của phương pháp cơ học là có thể dựng để ứng cứu các điểm
bị ô nhiễm với khối lượng dầu lớn như vụ tràn dầu biển. Tuy nhiên phương
pháp này cũng có hạn chế là không xử lý được triệt để ô nhiễm dầu, không
hấp thụ hoặc vớt được dầu hòa tan trong nước.
1.2.2 Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học sử dụng các chất phân tán, các chất phá nhũ
tương dầu – nước, các chất keo tụ… Ưu điểm của phương pháp xử lý hoá học
là xử lý nhanh, tuy nhiên phương pháp này xử lý không triệt để và còn gây ô

nhiễm thứ cấp cho môi trường.
1.2.3 Phương pháp phân hủy sinh học
Sử dụng phân hủy sinh học trong xử lý ô nhiễm dầu đã được các nhà
khoa học trên thế giới nghiên cứu từ năm 1976. Công nghệ phân hủy sinh học
6
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
đảm bảo an toàn sinh học cho môi trường hơn tất cả các công nghệ khác, đặc
biệt trong điều kiện sinh thái đa hệ việc áp dụng công nghệ phân hủy sinh học
làm sạch dầu cũng như làm sạch các chất độc khác đạt hiệu quả cao nhất. Xử
lí ô nhiễm hữu cơ bằng phân hủy sinh học là phương pháp an toàn, rẻ và có
thể áp dụng ở các qui mô rất lớn ngoài tự nhiên. Sản phẩm cuối cùng của
phân hủy sinh học thường là các chất khí (CO
2
, N
2
, CH
4
, H
2
S), các chất vô cơ
(NH
4
+
, PO
4
3-
) và sinh khối vi sinh vật. Các sản phẩm này không độc hại và
không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường.
a. Vai trò của vi sinh vật trong phân hủy dầu

Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ có khả năng gây ô nhiễm
môi trường. Trong dầu mỏ, chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon nên dễ bị vi
sinh vật phân hủy trong điều kiện hiếu khí và kị khí [2, 4]. Nhiều nghiên cứu
cho thấy rằng, trong tự nhiên các vi sinh vật phân hủy dầu và các sản phẩm từ
dầu mỏ luôn tồn tại và phân bố rộng rãi trong các hệ sinh thái khác nhau như
trong đất, nước ngọt, nước biển, các mẫu trầm tích, vùng cực, mỏ dầu…, và
vô cùng đa dạng về chủng loài [9]. Bao gồm các nhóm vi khuẩn như:
Achromobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Bacillus, Pseudomonas…, các
nhóm xạ khuẩn như: Streptomyces sp, Actinomyces sp…, các loại nấm như:
Allescheria, Aspergilius, Cephalosporium, Mucor, Hansenula…, và một số
loài tảo [2, 4, 19].
Vai trò của các nhóm vi sinh vật sử dụng dầu thể hiện rất khác nhau
trong các môi trường khác nhau. Mỗi loại vi sinh vật chỉ có thể phân hủy
mạnh một vài hydrocarbon khác nhau. Không một vi sinh vật đơn lẻ nào có
khả năng phân hủy tất cả các loại hydrocarbon có trong thành phần dầu mỏ
[29]. Vì vậy ứng dụng màng sinh học – tập hợp các vi sinh vật sẽ giúp cho
quá trình phân hủy các loại hydrocarbon nhanh hơn và triệt để hơn.
b. Cơ chế phân hủy hydrocarbon nhờ vi sinh vật
7
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Cơ chế phân huỷ các hydrocarbon của vi sinh vật đã được các nhà khoa
học trong và ngoài nước nghiên cứu. Vi sinh vật sử dụng hydrocarbon làm
nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Việc sử
dụng các hydrocarbon của vi sinh vật có thể xảy ra theo hai hướng:
- Đối với một số các hydrocarbon tan trong nước, vi sinh vật có thể hấp
thụ trực tiếp.
- Đối với các hydrocarbon khó tan mà có thể tan dưới dạng nhũ tương
dầu - nước thì quá trình phân huỷ vi sinh theo trình tự các bước: đầu
tiên là hòa tan các hydrocarbon dưới dạng nhũ tương dầu nước, sau đó

vi sinh vật tiếp xúc với dầu, cuối cùng nó tiết ra các enzyme để chuyển
hoá các hydrocarbon thành các chất mà nó có thể sử dụng được.
Nhìn chung các hydrocarbon khác nhau bị phân huỷ bởi nhiều loại vi
khuẩn và bằng nhiều con đường khác nhau [9, 19, 21].
 Cơ chế phân huỷ các alkan
Khả năng phân huỷ của các alkan phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của
chúng. Thông thường các hydrocarbon bậc 1 và bậc 2 dễ phân huỷ hơn các
hydrocarbon bậc 3 và 4.
 Cơ chế phân huỷ các n-alkan:
Quá trình phân huỷ alkan được khơi mào nhờ enzyme mono-oxygenase
và di-oxygenase. Quá trình này đòi hỏi có sự tham gia của một phân tử oxy và
chất cho điện tử NADPH
2
.
Các giai đoạn oxi hoá alkan:
* Giai đoạn 1: Tạo thành rượu
Tạo thành hợp chất peoxit
R- CH
2
- CH
3
+ O
2
—> R- CH
2
- CH
2
- OOH
Hợp chất peroxide không bền dưới tác dụng của NADPH
2

tạo thành rượu
và nước [19]. Có hai khả năng xảy ra:
Tạo thành rượu bậc 1: xảy ra khi nhóm OH gắn vào C bậc 1:
8
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
R- CH
2
-CH
2
- OOH + NADPH
2
—> RCH
2
- CH
2
- OH + H
2
O + NADP
Tạo thành rượu bậc 2: khi nhóm OH gắn với C bậc 2:
* Giai đoạn 2: tạo thành aldehyde và xeton
Rượu bậc 1 tạo thành aldehyde:
RCH
2
- CH
2
- CH
2
- OH + 1/2 O
2

—> RCH
2
- CH
2
- CHO + H
2
O
Rượu bậc 2 tạo thành xeton:
* Giai đoạn 3: tạo thành acid béo:
Các xeton bị oxy hoá tạo thành este, liên kết este bị phá vỡ tạo ra một acid
và rượu bậc một, rượu bậc 1 lại bị oxy hoá thành aldehyde rồi acid béo:
Các aldehyde bị oxy hoá thành acid béo:
RCH
2
- CH
2
- CHO +1/2 O
2
—>R- CH
2
- COOH
Có trường hợp sự oxi hóa xảy ra ở cả hai đầu của alkan tạo thành các diol,
các dicarbonxylic.
* Giai đoạn 4: các acid béo bị oxi hóa.
Acid béo mạch dài dưới tác dụng của một loại enzyme chuyển sang
dạng acetyl coenzyme A và được hoạt hóa bởi một chuỗi các enzyme. Kết
quả là nhóm acetyl CoA bị cắt ra và phân tử acid béo bị cắt đi hai nguyên tử
cacbon. Quá trình này được lặp lại và cuối cùng phân tử CoA qua chu trình
Creb được chuyển hóa tới CO
2

và H
2
O [9, 19, 21].
 Cơ chế phân huỷ các alkan mạch nhánh:
Do cản trở về mặt không gian nên khả năng phân huỷ của chúng kém
hơn n-alkan. Các vi sinh vật phân huỷ ưu tiên C bậc 1 và bậc 2, còn C bậc 3
và 4 thì khó phân huỷ hơn.
9
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Alkan có nhóm metyl ở đầu mạch khó phân huỷ hơn ở giữa mạch.
Alkan có mạch nhánh dài dễ bị phân huỷ hơn alkan có mạch nhánh
ngắn [39, 41].
 Cơ chế phân huỷ các hydrocarbon no mạch vòng:
Phân hủy sinh học hydrocarbon no mạch vòng thường có sự tham gia
đồng chuyển hóa (co-metabolism) hoặc tập đoàn vi sinh vật cùng thực hiện
quá trình đồng hóa [30]. Cycloalkan là cấu tử chính của dầu thô. Dưới tác
dụng của enzyme monooxygenase và oxygenase các cycloalkan bị phân huỷ
thành các cycloalkanol.
Theo các tác giả, khả năng phân huỷ của cyclohexan là mạnh nhất
trong dãy đồng đẳng cycloalkan. Cùng vòng cycloalkan chất nào có mạch
nhánh dài hơn thì sẽ dễ phân huỷ hơn.
Khi phân huỷ cyclohexan, quá trình hydroxyl hóa được xúc tác bởi
enzyme oxydase chức năng tạo ra một rượu mạch vòng. Rượu mạch vòng sẽ
bị dehydro hóa để tạo ra xeton, xeton bị oxi hóa tiếp thành lacton. Lacton sẽ
bị thuỷ phân, nhóm hydroxyl bị oxi hóa thành một nhóm aldehyde và một
nhóm cacboxyl. Kết quả là acid dicacboxylic bị biến đổi tiếp nhờ chu trình
oxi hóa.
Các vi sinh vật có khả năng phát triển trên cyclohexan phải thực hiện
tất cả các phản ứng trên. Tuy nhiên ta thường gặp hơn các vi sinh vật có khả

năng chuyển cyclohexan thành rượu mạch vòng nhưng không có khả năng
lacton hóa và mở mạch vòng. Do vậy cơ chế cộng sinh và cùng trao đổi chất
(co-metabolism) đúng một vai trò rất quan trọng trong phân huỷ sinh học các
hợp chất hydrocarbon mạch vòng.
 Cơ chế phân huỷ hydrocarbon thơm
Các hợp chất hydrocarbon thơm bị oxi hóa qua một vài phản ứng để tạo
thành catechol. Vòng thơm đã bị dihydroxyl hóa thành catechol sẽ được mở
nhờ cắt ở vị trí octo, tạo ra acid ciamuconic. Chất này bị oxi hóa tiếp thành
10
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
acid ketoadipic. Acid này bị oxi hóa thành các hợp chất cacbon trung gian:
acid succinic và axetyl-CoA. Cũng có khi vòng thơm bị mở ở vị trí meta tạo
ra 2 hydroxy-cis, cis-muconic semi-aldehyde. Chất này được biến đổi tiếp
thành acid focmic, pyruvic và acetaldehyde. Các hợp chất đa nhân (nhiều
vòng thơm) cũng bị phân hủy nhờ quá trình dihydroxyl hóa và bị gãy một
trong các vòng thơm. Vòng thơm đã bị gãy bị phân hủy đến acid pyruvic và
CO
2
. Vòng thơm thứ hai sẽ bị phân hủy tương tự như vậy.
c. Các phương thức xử lí ô nhiễm dầu bằng biện pháp phân huỷ sinh học
Khái niệm phân huỷ sinh học đưa ra để mô tả quá trình sử dụng các vi
sinh vật sống xử lí các vị trí bị ô nhiễm. Trong các vi sinh vật thì vi khuẩn
được sử dụng nhiều nhất, tuy nhiên nấm và các thực vật bậc cao cũng góp
phần xử lí ô nhiễm.
Bản chất của quá trình phục hồi sinh học là cố gắng thúc đẩy sự phân
huỷ sinh học trong tự nhiên. Khi trong môi trường bị ô nhiễm dầu, các vi sinh
vật có khả năng sử dụng dầu làm thức ăn lập tức phát triển. Tuy nhiên sự
thành công của việc ứng dụng chúng để xử lí ô nhiễm dầu phụ thuộc vào khả
năng tối ưu hoá các điều kiện khác nhau về sinh học, hoá học, địa chất…,

giúp cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ nhất có thể, với thời
gian nhanh nhất.
Có hai phương thức xử lí ô nhiễm dầu:
- Đưa vào một số vi sinh vật chọn lọc có khả năng phân huỷ cao, bổ
sung cùng với quần xã sinh vật bản địa trong môi trường bị ô nhiễm,
đồng thời tối ưu hóa các điều kiện dinh dưỡng để tăng cường khả năng
phân huỷ dầu.
- Lấy quần xã sinh vật bản địa làm trung tâm, các đặc điểm sinh học,
sinh thái của quần xã vi sinh vật được nghiên cứu kỹ qua đó đưa các
chất dinh dưỡng hữu cơ, vô cơ, cùng các chế phẩm sinh học với một tỉ
lệ thích hợp nhằm kích hoạt tập đoàn vi sinh vật có khả năng phân huỷ
11
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
dầu bản địa làm sạch môi trường.
Trên thế giới cả hai phương thức này cũng đã được đem ra áp dụng
nhưng theo các tài liệu thì phương thức thứ nhất dường như ít hiệu quả hơn
khi xử lí dầu trong môi trường mở. Trong các thử nghiệm thực tế, việc cho
thêm các vi sinh vật cho thấy không có gì hiệu quả hơn so với chỉ thêm các
chất dinh dưỡng. Nguyên nhân có thể là do khi đưa một lượng vi sinh vật mới
vào môi trường, chúng phải mất thời gian để thích nghi với môi trường sinh
thái mới, và thường mất đi khả năng phân huỷ mạnh như vốn có do có các tác
nhân kìm hãm nào đó trong môi trường ô nhiễm, nhiều khi chúng chuyển
sang sử dụng nguồn cơ chất mới không phải là dầu.
Ngày nay người ta thấy rằng với hệ vi sinh vật trong biofilm có khả
năng chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của môi trường tốt hơn, hỗ trợ trao
đổi chất tốt hơn và hạn chế sự cạnh tranh của các vi sinh vật khác [28]. Bên
cạnh đó, các chủng vi sinh vật này thường có khả năng phân huỷ các loại
hydrocarbon khác nhau nên việc ứng dụng biofilm trong công nghiệp dầu khí
và xử lý ô nhiễm hứa hẹn trở thành một công nghệ mới đem lại hiệu quả kinh

tế cao và thân thiện với môi trường [31, 36].
1.3 Màng sinh học (Biofilm)
1.3.1 Khái niệm về biofilm
Màng sinh học (biofilm) là một tập hợp các vi sinh vật gắn trên một bề
mặt của vật thể cứng hoặc bề mặt chất lỏng, tạo thành lớp màng bao phủ bề
mặt đó.
Phần lớn các vi sinh vật sinh trưởng trên môi trường bán lỏng đều có
khả năng tạo ra màng sinh học. Khu hệ vi sinh vật trong biofilm có khả năng
chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của môi trường tốt hơn, hỗ trợ trao đổi
chất tốt hơn và hạn chế sự cạnh tranh của các vi sinh vật khác [28]. Nhìn
chung có thể thấy một biofilm trong tự nhiên là cấu trúc của các loài vi sinh
vật gồm 2 thành phần chính:
12
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
- Thành phần tế bào: gồm tập hợp các tế bào của một hay nhiều loài vi
sinh vật khác nhau, bám dính trên bề mặt nhất định (có thể hữu sinh
hoặc vô sinh)
- Mạng lưới các hợp chất ngoại bào (extracellular polymeric substances
– EPS) bao quanh các tế bào, tạo nên cấu trúc đặc trưng cho biofilm
[10].
Biofilm không phải là một dạng sống quá đặc biệt mà trên thực tế đây
là một hình thức tồn tại khá phổ biến của vi sinh vật trong môi trường tự
nhiên.
1.3.2 Thành phần và cấu trúc của biofilm
Về cơ bản biofilm được cấu tạo gồm rất nhiều tế bào của cùng một loài
hay từ các loài vi sinh vật khác, khối lượng tế bào vi sinh vật chiếm 2 – 5%
tổng khối lượng biofilm, 97% là nước, 3 – 6% còn lại là các hợp chất polymer
ngoại bào (EPS) và ion [8]. Một tế bào riêng lẻ có thể tạo ra vài thành phần
ngoại bào khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường, đặc tính của từng

loài vi khuẩn cũng như cách thức khác nhau hình thành biofilm.
1.3.2.1 Thành phần mạng lưới các hợp chất ngoại bào
Thành phần polymer ngoại bào rất đa dạng tùy loài vi sinh vật, dạng
biofilm và điều kiện hình thành. Nhưng về cơ bản đều bao gồm các
polysaccharide chiếm khoảng 40 – 95%, 1 – 60% là protein, 1 – 10% là acid
nucleic, 1 – 40% lipid [15]. Các hợp chất này thay đổi theo không gian và
thời gian tồn tại của biofilm. Về cơ bản biofilm càng dày và thời gian tồn tại
càng lâu thì có hàm lượng EPS càng nhiều. Mật độ tế bào tập trung cao nhất ở
lớp đỉnh của biofilm và giảm dần theo độ sâu nhưng thành phần EPS lại
phong phú hơn ở vùng phía trong biofilm. Thành phần EPS trong hầu hết các
biofilm cũng khác biệt so với các vi khuẩn ở dạng sống tự do. Những thành
phần chính được xem xét trong một biofilm bao gồm polysaccharide, protein
và DNA.
13
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Bảng 1.1: Vai trò của mạng lưới ngoại bào trong biofilm [17]
Hiệu quả của mạng
lưới ngoại bào
Thành phần Vai trò trong biofilm
Kiến tạo
Polysaccharide
Amyloid
Cấu tạo nên cấu trúc
biofilm
Hoạt hóa Enzyme ngoại bào Phân hủy chất hữu cơ
Hoạt hóa bề mặt Amphiplic Tương tác giữa các bề mặt
Truyền tin
Lectin
Acid nucleic

Truyền thông tin giữa các
tế bào trong mạng lưới
Chất dinh dưỡng Nhiều loại polymer Nguồn cung cấp C, N, P
a. Thành phần polysaccharide ngoại bào
Polysaccharide là thành phần quan trọng để tạo nên cấu trúc hoàn chỉnh
biofilm. Các polysaccharide có thể rất đa dạng về đặc tính sinh lý, sinh hóa
thông qua dạng liên kết glycosidic giữa các phân tử (β-1,4, β-1,3 hay α-1,6)
hay đơn vị monomer cấu tạo nên. Polysaccharide có thể là các đồng phân tử
cấu tạo bởi một đơn phân monosaccharide duy nhất như cellulose, dextran,
curdlan hay dị phân tử cấu tạo bởi 2 đến 4 dạng đơn phân khác nhau như
alginate, emulsan, gellen. Các monosaccharide phổ biến trong biofilm là D-
glucose, D-galactose, D-mannose, L-fucose. Nhóm acid uronic như acid D-
glucuronic, acid D-galacturonic. Thành phần các đường đơn có ảnh hưởng
đến đặc tính của polysaccharide và qua đó ảnh hưởng đến đặc tính của cả
mạng lưới biofilm [11].
b. Protein ngoại bào
Những phương pháp di truyền và chụp ảnh hiển vi cung cấp thông tin
về việc protein đóng vai trị như là một yếu tố kết nối tế bào – tế bào trong quá
trình hình thành biofilm bởi các loài vi khuẩn. Protein ngoại bào có khối
14
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
lượng dao động từ 10 kDa đến 200 kDa với 40 – 60% thành phần là acid amin
kị nước. Những thành phần protein chính trong mạng lưới ngoại bào được nối
với nhau bởi các ion hóa trị 2 là Ca
2+
, Mg
2+
và một lượng nhỏ carbohydrate
và acid nucleic.

1.3.2.2 Thành phần tế bào
Biofilm có thể được hình thành bởi tập hợp các tế bào của một hoặc
nhiều loài vi sinh vật khác như nấm, tảo, xạ khuẩn, vi khuẩn. Trong biofilm
các tế bào tập hợp thành các đơn vị cấu trúc là các vi khuẩn lạc. Thành phần
này đóng vai trị qua trọng trong quá trình hình thành biofilm đặc biệt là giai
đoạn đầu bởi nó qui định đặc tính hình thành biofilm cho từng loài vi sinh vật,
đảm nhiệm chức năng tiết các hợp chất ngoại bào cũng như có chứa các yếu
tố phụ trợ tế bào như lông roi, lông nhung hỗ trợ cho việc bám dính của các tế
bào khác lên bề mặt giá thể.
1.3.2.3 Cấu trúc biofilm
Cấu trúc biofilm bao gồm thành phần tế bào liên kết với nhau một cách
có trật tự đảm bảo sự trao đổi thông tin liên tục diễn ra giữa các tế bào. Mạng
lưới các hợp chất ngoại bào có vai trò qui định sự sắp xếp tế bào đồng thời tạo
nên những kênh dẫn truyền nước bên trong biofilm. Nhờ đó một dòng nước
chảy có thể đi qua biofilm tạo điều kiện cho việc khuếch tán, phân phối chất
dinh dưỡng đến khắp các tế bào trong biofilm cũng như mang đi những chất
thải không cần thiết [44].Cấu trúc của biofilm được minh họa trong hình 1.1:
15
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học

(A) (B)
Hình 1.1: Cấu trúc hiển vi của một biofilm
(A) Cấu trúc không gian của một biofilm với mạng lưới ngoại bào bao quanh
(B) Ảnh hiển vi quét cho thấy cấu trúc không đồng đều bên trong biofilm và cấu
trúc những kênh dẫn nước cho phép dòng nước chảy qua [17]
Về cơ bản, một mạng lưới ngoại bào (EPS) có độ dày từ 0,2 đến 1 µm.
Ở một vài loài vi khuẩn độ dày của lớp EPS không vượt quá 10 đến 30 nm
[15]. Các biofilm được hình thành từ các loài khác nhau cũng không luôn
luôn giống như nhau, theo kiểu gồm nhiều lớp vi khuẩn hiếu khí bên trên và

nhiều lớp vi khuẩn kị khí bên dưới mà đều có cấu trúc đặc trưng do các luồng
nước chảy qua khuấy động nên các vi khuẩn kị khí và hiếu khí có thể song
song tồn tại khắp các hốc nhỏ ở trong biofilm.
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành biofilm của vi sinh vật
Biofilm có thể được hình thành trên một loạt các bề mặt bao gồm: mô
sống, các dụng cụ y khoa, các hệ thống ống nước…, có cấu tạo từ những vật
liệu khác nhau. Tuy nhiên trong điều kiện tự nhiên để chuyển từ dạng sống tự
do trong môi trường sang dạng cấu trúc trong biofilm đòi hỏi một loạt những
điều kiện nhất định [27].
 Đặc tính bề mặt giá thể
16
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Đây là yếu tố quyết định đến việc hấp thụ chất hữu cơ và bám dính của
tế bào bởi vậy mỗi loài vi khuẩn chỉ hình thành biofilm được trên một số bề
mặt nhất định.
Diện tích bề mặt là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự
phát triển biofilm. Theo nguyên tắc diện tích bề mặt càng lớn càng làm tăng
khả năng tiếp xúc với tế bào, qua đó tạo điều kiện cho việc bám dính lên bề
mặt giá thể. Các hệ thống ống dẫn khác với hầu hết các môi trường tự nhiên
(ao, hồ, sông, suối…) thường có một diện tích bề mặt khá lớn tạo điều kiện
cho việc tiếp xúc giữa tế bào vi khuẩn và bề mặt.
Sự phát triển của các tế bào vi khuẩn trong biofilm đã được chứng
minh là có tăng lên khi tăng mức độ thô ráp của bề mặt. Điều này được giải
thích là do ở bề mặt thô ráp, lực tương tác giữa các tế bào với bề mặt bị giảm
đi và diện tích tiếp xúc tăng lên so với bề mặt nhẵn [12].
Các tính chất cấu tạo của bề mặt cũng ảnh hưởng mạnh đến tốc độ và
mức độ gắn kết tế bào lên bề mặt. Hầu hết các nghiên cứu nhận thấy rằng các
vi sinh vật gắn kết với một bề mặt kị nước, không phân cực như Teflon và
nhựa nhanh hơn là so với một vật liệu ưa nước như thủy tinh hay kim loại

[10].
 Điều kiện môi trường
Các đặc trưng hóa lý của môi trường nước như pH, mức độ dinh
dưỡng, nồng độ các ion, nhiệt độ có thể đóng vai trị quan trọng trong mức độ
gắn kết vi sinh vật lên bề mặt.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng bám dính của vi sinh vật và sự
hình thành màng sinh vật cũng chịu ảnh hưởng của nhịp điệu mùa ở các lưu
vực nước khác nhau [18]. Hiệu ứng này có được là do ảnh hưởng của nhiệt độ
nước theo mùa lên các thông số tăng trưởng của vi sinh vật. Năm 1988,
Fletcher đã chứng minh sự gia tăng nồng độ của một số cation (Na
+
, Ca
2+
,
Fe
3+
, La
+
) ảnh hưởng đến khả năng bám dính của chủng Pseudomonas
fluorescens lên bề mặt thủy tinh, bằng cách làm giảm lực tương tác giữa các
17