nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp đến khả năng sinh enzyme ngoại bào manganese peroxidase, phân hủy thuốc nhuộm từ chủng nấm sợi aspergillus sp. fbh11

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM


VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
~~~~~~*~~~~~~






CHÂU NGỌC ĐIỆP


Đề tài:
Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp đến khả
năng sinh enzyme ngoại bào manganese peroxidase
(MnP), phân hủy thuốc nhuộm từ chủng nấm sợi
Aspergillus sp. FBH11


LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

Hà Nội – 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM


VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
~~~~~~*~~~~~~






CHÂU NGỌC ĐIỆP


Đề tài:
Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thích hợp đến khả
năng sinh enzyme ngoại bào manganese peroxidase
(MnP), phân hủy thuốc nhuộm từ chủng nấm sợi
Aspergillus sp. FBH11


LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

Hà Nội – 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Đặng Thị
Cẩm Hà - Nguyên Trưởng phòng Công nghệ sinh học môi trường - Viện Công nghệ sinh học
- Viện Khoa hoc và Công nghệ Việt Nam. Người đã hướng dẫn luận văn cho tôi, cô đã tận
tình chỉ bảo, quan tâm, giúp đỡ và dìu dắt tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thành công trình này, cung cấp nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa
học.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, tận tình chỉ bảo, ủng
hộ của các cán bộ, anh, chị, em tại Phòng Công nghệ Sinh học môi trường như: HVCH.
Nguyễn Nguyên Quang, TS. Nguyễn Bá Hữu, , HVCH. Đàm Thúy Hằng, KS Nguyễn Quang
Huy, ThS. Đào Ngọc Ánh. Tôi cũng nhận được làm việc và thực hiện một phần của luận văn
tại Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia về công nghệ gen, Viện Công nghệ Sinh học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo giảng dạy thuộc Viện Sinh thái
và Tài nguyên Sinh vật đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới những người thân trong gia đình và bạn
bè đã ủng hộ, động viên giúp đỡ tôi cả về tinh thần và vật chất để tôi có thể hoàn thành luân

văn này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn.!


Hà Nội, tháng 11 năm 2010




Châu Ngọc Điệp




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan:
Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các cộng sự
khác;
Các kết quả và số liệu trình bày trong luận văn là trung thực, chưa được công bố bởi
bất kì tác giả nào.

Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2010
Học viên

Châu Ngọc Điệp
















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT

1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD 1,2,3,4,6,7,8,9-octachlorodibenzo-p-dioxin
2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin
2,4,5-T 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid
2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid
2,7-DCDD 2,7-dichlorodibenzo-p-dioxin
ABTS axít 2,2’-azino-bis 3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic
BTEX Nhóm chất vòng thơm gồm benzene, toluene, ethylbenzene và

xylen
BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học (Biochemical Oxygen Demand)
CB Biphenyl chứa clo
CDD Dibenzo-p-dioxin chứa clo
CDF Dibenzofuran chứa clo
CFU Đơn vị tạo thành khuẩn lạc (Colony-Forming Unit)
COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)
DDT 1,1,1-trichloro-2,2-bis (p-chlorophenyl) ethane
PAHs Hydrocacbon thơm đa nhân
PCBs Polychlorobiphenyls
PCDDs Polychlorinated dibenzo-p-dioxin
PCDFs Polychlorinated dibenzofuran
POPs Hợp chất hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants)
TS Tổng các chất rắn (Total Solid)
TEF Hệ số độc tương đương (Toxic Equivalency Factor)
TEQ Lượng độc tố đương lượng (Toxic Equivalent)
TCP Trichlorophenol
DCP Dichlorophenol
LiP Lignin peroxidase
MnP Manganese peroxidase
Lac Laccase
HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (Hight-Performance Liquid Chromatography)
RBBR Remazol brilliant blue R
NY1 Acid Red 299
NY3 Acid Blue 62
NY5 Acid Blue 281
NY7 Acid Red 266
NY8 Acid Orange 116

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang
Bảng 1.2 Phân hủy các chất ô nhiễm bởi nấm và các enzyme của chúng 25
Bảng 2.1

Các loại màu được sử dụng trong nghiên cứu

30
Bảng 2.2 Môi trường phân lập các chủng nấm sợi 31
Bảng 2.3 Môi trường sàng lọc chủng nấm sợi có khả năng sinh enzyme
ngoại bào MnP
32
Bảng 3.1 Hình thái khuẩn lạc của các chủng nấm đã được phân lập 44
Bảng 3.2 Hoạt tính MnP, LiP và laccase của 4 chủng nấm được tuyển
chọn
47
Bảng 3.3 Hoạt tính MnP của chủng FBH11 trong lên men rắn 68
Bảng 3.4 Hoạt tính enzyme MnP thô còn lại trong quá trình loại màu
sau 4 ngày
76
Bảng 3.5 Độ bền pH của MnP từ chủng FBH11 78

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1 Công thức cấu tạo 2,4,5-T 4
Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của PCDDs 5
Hình 1.3 Công thức cấu tạo 2,3,7,8-TCDD 6
Hình 1.4 Đặc điểm và cấu trúc hoá học một số thuốc nhuộm 11
Hình 1.5 Con đường phân hủy 2,7-DCDD nhờ nấm mục trắng
P. chrysosporium
16
Hình 1.6 Cấu trúc không gian của enzyme MnP từ chủng nấm
P. chrysosporium
23
Hình 3.1 Khả năng sinh enzyme ngoại bào của 4 chủng chọn lọc 46
Hình 3.2 Ảnh hưởng của các môi trường nuôi cấy khác nhau lên khả năng
sinh enzyme MnP của chủng FBH11

49
Hình 3.3 Mối quan hệ giữa sự phát triển và sinh MnP của chủng FBH11
trên môi trường cao malt sau 8 ngày
50
Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH môi trường lên sinh trưởng và phát triển của
chủng FBH11
52
Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy lên sự phát triển và sinh
enzyme MnP của chủng FBH11
53
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển của chủng nấm FBH1

54
Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh enzyme
MnP của chủng FBH11
54
Hình 3.8 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm khác nhau lên sinh trưởng của
chủng FBH11

55
Hình 3.9 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm khác đến khả năng sinh
MnP của chủng FBH11

56
Hình 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ dịch chiết malt lên sự phát triển của
chủng nấm FBH11 chủng FBH11

57
Hình 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ dịch chiết malt lên khả năng sinh enzyme

MnP của chủng FBH11
58
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Hình 3.12 Ảnh hưởng của các nguồn nitơ khác nhau lên sự phát triển của
chủng nấm FBH11
59
Hình 3.13 Ảnh hưởng của một số nguồn nitơ lên khả năng sinh
MnP của chủng FBH11
59
Hình 3.14 Ảnh hưởng của nồng độ NH
4
Cl lên khả năng sinh enzyme MnP
của chủng FBH11
60
Hình 3.15 Ảnh hưởng của nồng độ 2,4-D lên phát triển của chủng FBH11 62
Hình 3.16 Ảnh hưởng của nồng độ 2,4-D đến khả năng sinh enzyme
MnP của chủng FBH11
63
Hình 3.17 Ảnh hưởng của các chất cảm ứng lên khả năng sinh
MnP của chủng FBH11
64
Hình 3.18 Ảnh hưởng của nồng độ các chất cảm ứng được chọn lọc lên khả
năng sinh MnP của chủng FBH11
65
Hình 3.19 Sự phát triển của chủng FBH11 trên các
nguồn chất độn
67
Hình 3.20 Sơ đồ thiết bị lên men
bioreactor dung tích 15 lít

69
Hình 3.21 Hoạt tính enzyme MnP của chủng FBH11 trong quá trình lên men
lỏng trong bioreactor
70
Hình 3.22 Khả năng loại màu các loại thuốc nhuộm của chủng FBH11 sau
6 ngày
71
Hình 3.23 Khả năng loại màu màu thuốc nhuộm của chủng FBH11 sau 6
ngày nuôi
73
Hình 3.24 Hoạt tính MnP của chủng FBH11 trên môi trường nuôi cấy chứa
các màu khác nhau theo thời gian
74
Hình 3.25 Khả năng phân hủy màu thuốc nhuộm của MnP thô từ chủng
FBH11
75
Hình 3.26 pH tối ưu của MnP từ chủng FBH11 77
Hình 3.27 Ảnh hưởng của pH đệm lên hoạt tính của MnP từ chủng FBH11 77
Hình 3.29 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên hoạt tính của enzyme MnP 79
Hình 3.30 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên độ bền của MnP 80
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


MỤC LỤC

Lời cảm ơn

i
Lời cam đoan

ii

Danh mục các chữ cái viết tắt

iii

Danh mục các bảng biểu

iv

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

v

Lời mở đầu

1

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU
4

I Đặc điểm cấu trúc và tính chất hoá học của chất diệt cỏ/dioxin và thuốc
nhuộm
4

I.1 Chất diệt cỏ/dioxin và thuốc nhuộm 4

I.1.1 Chất diệt cỏ 2,4,5-T 4

I.1.2 Chất diệt cỏ 2,4-D 4

I.1.3 Các hợp chất dioxin chứa clo (PCDDs) 5

I.1.4

Thuốc nhuộm và vi sinh vật phân hủy thuốc nhuộm

6

I.1.5 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đang
được áp dụng tại Việt Nam
12

I.2 Tình trạng ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở Việt Nam 14

I.3 Tác hại của chất diệt cỏ/ dioxin đối với môi trường và con người 14

I.4 Sự phân hủy chất diệt cỏ/dioxin 15

I.4.1 Sự phân hủy chất diệt cỏ/dioxin trong môi trường 15

I.4.2 Phân hủy chất diệt cỏ/dioxin và quá trình đồng trao đổi chất ở nấm 15

I.5 Các phương pháp tẩy độc 18

I.5.1 Phương pháp tẩy độc bằng nhiệt 18

I.5.2 Phương pháp quang hóa, hóa học 18

I.5.3 Phương pháp khử độc bằng công nghệ phân hủy sinh học 19

II Manganes Peroxidase 21

1. Khái niệm

21

2. Cấu trúc của MnP 22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3. Tính chất hóa sinh của MnP

23

4. Cơ chế hoạt động của MnP

24

5. Ứng dụng của MnP trong phân hủy sinh học

24

6. Phân bố của MnP và một số vi sinh vật sinh MnP
26

6.1 MnP sinh ra từ nấm đảm
26

6.2 MnP sinh ra từ nấm sợi

27

6.3 MnP sinh ra từ xạ khuẩn

28

6.4 MnP sinh ra từ vi khuẩn

28

PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

30

I Vật liệu
30

I.1 Nguyên liệu

30

I.2 Hoá chất

30

I.3 Thiết bị và máy móc thí nghiệm
31

II Phương pháp nghiên cứu

31

II.1 Môi trường nuôi cấy và nồng độ các chất ô nhiễm được sử dụng
31

II.1.1 Các môi trường nuôi cấy
31

II.1.2 Nồng độ các chất ô nhiễm sử dụng trong nghiên cứu
33

II.2 Các phương pháp nghiên cứu
33

II.2.1 Phân lập nấm sợi trong đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay
Biên Hoà
33

II.2.1.1 Phân lập bằng phương pháp pha loãng
33

II.2.1.2 Phân lập bằng phương pháp làm giàu
34

II.2.2 Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng nấm
34

II.2.3 Sàng lọc và khảo sát nấm có khả năng sinh tổng hợp enzyme
ngoại bào LiP, MnP và Lac
35

II.2.4 Phương pháp xác định hoạt tính MnP, LiP và laccase của vi sinh
vật
35

II.2.4.1 Xác định hoạt tính manganese peroxidase
35

II.2.4.2 Xác định hoạt tính enzyme lignin peroxidase
36

II.2.4.3 Xác định hoạt tính laccase
37

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

II.2.5 Chọn lọc môi trường thích hợp
38

II.2.6 Khảo sát các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến khả năng phát
triển và sinh MnP của chủng FBH11
38

II.2.7 Phương pháp lên men rắn
40

II.2.8 Lên men bằng bioreactor
41

II.2.9 Phương pháp đánh giá khả năng loại màu thuốc nhuộm của chủng

nấm sợi FBH11 và dịch enzyme MnP thô
41

II.2.9.1 Đánh giá khả năng loại màu thuốc nhuộm của chủng nấm
sợi FBH11
41

II.2.9.2 Phương pháp tách chiết enzyme MnP thô sinh tổng hợp từ
chủng FBH11 và khả năng loại màu
42

II.2.10 Xác định một số tính chất hóa sinh của MnP thô từ chủng FBH11

43

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
44

III.1 Một số đặc điểm hình thái khuẩn lạc của 4 chủng nấm sợi FBH11,
FBH14, FBH33, FBH34
44

III.2 Khảo sát, sàng lọc khả năng sinh tổng hợp 3 loại enzyme ngoại bào
MnP, LiP và laccase
45

III.3 Lựa chọn và tạo điều kiện môi trường thích hợp cho khả năng sinh
trưởng và sinh tổng hợp MnP của chủng FBH11
47

III.3.1 Lựa chọn môi trường thích hợp cho sự sinh tổng hợp enzyme
MnP của chủng FBH11
47

III.3.2 Mối quan hệ giữa sự phát triển và khả năng sinh MnP của chủng
FBH11 theo thời gian
50

III.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH môi trường nuôi cấy đến sự phát
triển và khả năng sinh MnP
51

III.3.3.1 Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy
51

III.3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
53

III.3.4 Ảnh hưởng của một số chất ô nhiễm
55

III.3.5 Ảnh hưởng của nồng độ cao malt
57

III.3.6 Ảnh hưởng của một số nguồn nitơ
58

III.3.7 Ảnh hưởng của nồng độ NH
4
Cl

60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

III.3.8 Ảnh hưởng của nồng độ 2,4-D
61

III.3.9 Ảnh hưởng của một số chất cảm ứng
63

III.3.10 Ảnh hưởng của nồng độ các chất cảm ứng MnSO
4
và CuSO
4

65

III.4 Khả năng sinh enzyme ngoại bào MnP của chủng FBH11 trên môi
trường rắn
66

III.5 Lên men lỏng bằng bioreactor
69

III.6 Khả năng loại màu thuốc nhuộm của chủng nấm sợi FBH11 và từ dịch
enzyme MnP thô
70

III.6.1 Khả năng loại màu thuốc nhuộm của chủng FBH11
70

III.6.2 Khả năng loại màu thuốc nhuộm bằng dịch enzyme MnP thô
74

III.7 Một số tính chất của enzyme MnP từ chủng FBH11
76

III.7.1 pH tối ưu và độ bền pH
76

III.7.1.1 pH tối ưu
76

III.7.1.2 Độ bền pH
78

III.7.2 Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của MnP thô và độ bền nhiệt
78

III.7.2.1 Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của MnP thô
78

III.7.2.2 Độ bền nhiệt
79

KẾT LUẬN
81

KIẾN NGHỊ
82

Tài liệu tham khảo
83












Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI MỞ ĐẦU
Có thể nói chiến dịch dùng hóa chất ở Việt Nam là một cuộc chiến tranh hóa
học lớn nhất thế giới. Trong thời gian hơn 10 năm từ năm 1961 đến năm 1971, quân
đội Mỹ đã rải khoảng 100 triệu lít các loại chất diệt cỏ chứa dioxin xuống nhiều vùng
miền Trung và miền Nam Việt Nam. Các nghiên cứu của nhiều cơ quan khoa học và
công nghệ Việt Nam và phân tích một số mẫu tại Cộng hòa Liên bang Nga, Canada,
Nhật Bản, các phòng phân tích của Hoa Kỳ cho thấy trong đất tại sân bay Đà Nẵng
cũng như Biên Hòa độ tồn lưu của PCDDs, PCDFs, 2,4,5-T, 2,4-D, TCD, DCP, PAHs
vẫn còn cao. Một số đặc điểm nổi bật là tại sân bay Đà Nẵng đồng phân 2,3,7,8-TCDD
đã phân tích được ở mức khá cao và rất cao chiếm tới 90% tổng độ độc. Trong nhiều
mẫu đất, tổng độ độc 2,3,7,8-TCDD lớn hơn 99% tất cả độ độc của PCDDs và PCDFs.
Ngoài ra, hàm lượng 2,4-D và 2,4,5-T vẫn còn ở mức rất lớn.
Do vậy, việc nghiên cứu để tìm ra giải pháp tẩy độc các điểm nóng nhiễm chất

độc hóa học là một nhiệm vụ hết sức cần thiết. Nhóm nghiên cứu các hợp chất khó
phân hủy (POP) - Viện Công nghệ sinh học đã và đang tiến hành nghiên cứu và triển
khai ứng dụng công nghệ phân hủy sinh học trong các hố chôn lấp tích cực (tức là cô
lập, hấp phụ kết hợp với kích thích sinh học) để xử lý đất nhiễm chất diệt cỏ chứa
dioxin tại sân bay Đà Nẵng và Biên Hòa. Trong 11 năm nghiên cứu bằng công nghệ
phân hủy sinh học 50-70% tổng độ độc đã bị loại bỏ trong thời gian 2 năm [3]. Công
trình tẩy độc 3384 m
3
đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân bay Biên Hòa bằng công
nghệ phân hủy sinh học đã được thực hiện từ năm 2009 và đang trong quá trình quan
trắc và đánh giá hiệu quả khử độc.
Một trong bốn cơ chế phân hủy dioxin hay POP nói chung, cơ chế xúc tác phá
vỡ cấu trúc của dioxin và các chất vòng thơm khác gần đây đang rất được quan tâm.
Vì vậy phân lập và tuyển chọn những chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp
enzyme ngoại bào để thúc đẩy việc xử lý khử độc đã được nhóm tác giả tiến hành
nghiên cứu.
Hệ enzyme ngoại bào thường được trong xử lý sinh học đất và sử dụng enzyme
ngoại bào cho các quá trình xử lý các chất hữu cơ khác là một định hướng rất quan
trọng, chúng có khả năng phá vỡ các liên kết trong các hợp chất hữu cơ hoặc xúc tác
chuyển hóa chúng thành các chất ít độc hơn và các dạng dễ phân hủy hơn. Nhóm
enzyme ngoại bào có vai trò lớn trong quá trình phân hủy các hợp chất khó phân hủy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

gồm có laccase (Lac), manganese peroxidase (MnP), lignin peroxidase (LiP), trong đó
enzyme MnP là một trong những enzyme có khả năng ứng dụng cao.
Trên thế giới, ba loại enzyme MnP, LiP và Lac được nghiên cứu nhiều nhất và
tập trung trên đối tượng nấm đảm. Như đã đề cập ở trên tại Việt Nam, việc nghiên cứu
và ứng dụng ba loại enzyme nói trên mới bắt đầu trong vài năm gần đây nhất là trên
đối tượng chất độc hóa học chất diệt cỏ chứa dioxin chưa có nhiều nghiên cứu. Do đó,
việc nghiên cứu và tìm ra được các loại enzyme ngoại bào sinh tổng hợp từ các chủng

vi sinh vật bản địa tại đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin là hướng đi có tính khả thi cho
việc áp dụng vào xử lý các khu vực đang bị ô nhiễm và là nguyên liệu sinh học cho
các quá trình xử lý các chất vòng thơm khác trong đó có thuốc nhuộm.
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm thuốc nhuộm, màu ở Việt Nam đã trở nên báo
động. Các nhà máy, hộ gia đình trong quá trình sản xuất vải sợi đã thải trực tiếp nước
nhuộm vải sợi ra môi trường mà không qua bất kỳ một phương pháp xử lý nào. Ảnh
hưởng trực tiếp tới môi trường sống của bộ phận lớn khu dân cư lân cận. Do đó, xây
dựng các quy trình công nghệ để xử lý nước thải cho ngành công nghiệp này là một
trong những ưu tiên ở Việt Nam. Song, cho tới nay chúng tôi vẫn chưa tìm thấy một
tài liệu nào công bố về phương pháp phân hủy thuốc nhuộm, màu đã được áp dụng
thành công trên quy mô lớn ở Việt Nam. Vấn đề đặt ra là liệu rằng chúng ta có thể xây
dựng một “công nghệ xanh” để áp dụng xử lý triệt để vấn đề ô nhiễm thuốc nhuộm?
Đó là câu hỏi cho các nhà khoa học công nghệ Việt Nam trước thực trạng ô nhiễm
màu hiện nay!
Dựa trên những kết quả phân lập các chủng vi sinh vật tại khu vực nhiễm chất
diệt cỏ/dioxin tại sân bay Biên Hòa, một số chủng nấm sợi đã được phân lập tuyển
chọn. Với mục đích có cơ sở khoa học để ứng dụng một trong ba enzyme ngoại bào
trong xử lý ô nhiễm các chất đa vòng thơm, chúng tôi đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu
lựa chọn điều kiện thích hợp đến khả năng sinh enzyme ngoại bào manganese
peroxidase, phân hủy thuốc nhuộm từ chủng nấm sợi Aspergillus sp. FBH11
Các nội dung nghiên cứu bao gồm:
1, Phân lập, tuyển chọn và sàng lọc các chủng nấm sợi có khả năng sinh enzyme
ngoại bào MnP, LiP và laccase cao từ mẫu đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân bay
Biên Hòa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2, Lựa chọn điều kiện nuôi cấy thích hợp cho chủng nấm được lựa chọn sinh MnP
cao.
3, Đánh giá khả năng phân hủy thuốc nhuộm của chủng nấm và từ dịch enzyme thô
trong điều kiện phòng thí nghiệm.

4, Lên men rắn, lên men lỏng trong bioreactor, thu dịch enzyme để thử nghiệm xử lý
các chất vòng thơm trong đó có thuốc nhuộm.


























Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I Đặc điểm cấu trúc và tính chất hoá học của chất diệt cỏ/dioxin và thuốc nhuộm
I.1 Chất diệt cỏ/dioxin và thuốc nhuộm
I.1.1 Chất diệt cỏ 2,4,5-T
2,4,5-T là tên gọi tắt của axit 2,4,5-trichlorophenoxyacetic (Hình 1.1). Công thức
hóa học là C
8
H
5
O
3
Cl
3
, khối lượng phân tử 255,49 g/mol.

Hình 1.1 Công thức cấu tạo 2,4,5-T

2,4,5-T tinh khiết có dạng tinh thể rắn, không mùi, từ không màu đến màu vàng
nâu nhạt, tỷ trọng 1,8 g/cm
3

ở 20
o
C, nhiệt độ nóng chảy là 154÷158
o
C. 2,4,5-T tan ít
trong nước, độ hòa tan trong nước ở 30
o
C là 238 mg/kg, tuy nhiên 2,4,5-T tan tốt trong
dung môi hữu cơ.

Axit 2,4,5-trichlorophenoxyacetic là chất diệt cỏ có độc tính cực mạnh, làm
nhiễm độc thai nhi, gây quái thái, ưng thư và gây nhiễm độc tuyến sinh dục


Theo các nghiên cứu trước đây thì thời gian bán hủy của 2,4,5-T trong đất là 12-59
ngày [16], gần bề mặt nước là 15 ngày [17]. Tuy nhiên, đất tại các căn cứ quân sự cũ
của Mỹ ở sân bay Đà Nẵng, Biên Hòa vẫn bị nhiễm 2,4-D và 2,4,5-T với nồng độ rất
cao. [20].
I.1.2 Chất diệt cỏ 2,4-D
2,4-D có công thức hóa học C
8
H
6
Cl
2
O
3
được Giáo sư Krauss, trưởng khoa sinh
vật trường đại học Chicago tình cờ phát hiện ra vào năm 1941. Chất này khi phun lên
cây lá rộng nó sẽ làm trụi lá trong khoảng từ 24÷48h sau đó cây sẽ bị chết [13]. Thông
thường 2,4-D là một tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy là 129,25
o
C, độ hòa tan
trong nước ở 20
o
C là 0,5 g/l [Technical Factsheet on: 2,4 -D]. 2,4-D là một chất gây
độc trên diện rộng cho môi trường và con người, làm rụng lá và gây chết cây. Các triệu
chứng khi bị nhiễm 2,4-D thường là gây bỏng rát da mắt, phát ban, nôn mửa, chóng
mặt đau đầu, sưng tấy cỏ họng, khó thở… Ngoài ra, các nhà khoa học ở trường đại học
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Saskatchewan tiến hành nghiên cứu đối với những người làm việc với 2,4-D cho thấy
nguy cơ ung thư non- Hodgkin’s lymphoma tăng lên khi bị nhiễm 2,4-D. Người ta còn
tìm thấy ảnh hưởng của 2,4-D lên các hormon của tuyến giáp, tuyến sinh dục. Nhóm
nghiên cứu độc học này chỉ ra rằng, hàm lượng 2,4-D trong tự nhiên có thể làm giảm
khả năng biểu hiện của ít nhất ba gene ở người, các gene này có chức năng tổng hợp
các protein quan trọng trong hệ thống miễn dịch. Các nhà khoa học tại Học viện quốc
gia về an toàn sức khỏe Trường đại học West Virginia ở Mỹ đã chứng minh, 2,4-D
làm giảm lượng tế bào tạo kháng thể trong tủy xương của chuột [17].
I.1.3 Các hợp chất dioxin chứa clo (PCDDs)
PCDDs là tên viết tắt của polychlorinated dibenzo-p-dioxins là một tập hợp bao
gồm 75 chất khác nhau thường được gọi với cái tên chung là dioxin. PCDDs được chia
thành 8 nhóm căn cứ vào số lượng nguyên tử clo ở trong các nhóm chất. Nhóm có một
nguyên tử clo được gọi là mono-chlorinated dioxin, tương tự với những nhóm có từ 2
đến 8 nguyên tử clo được gọi lần lượt là di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, và octa-
chlorinated dioxins. Danh pháp hóa học của mỗi chất sẽ thể hiện cả số lượng nguyên
tử clo và vị trí gắn của chúng.Ví dụ 2,3,7,8-tetractchlorodibenzeno-p-dioxin (2,3,7,8
TCDD).
Clx
Cly
O
O
1
2
3
4
4a
5
6
8

9
10
7

Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của PCDDs

Đặc tính độc đối với người và động vật của các hợp chất dioxin là khác nhau.
2,3,7,8-TCDD là chất độc nhất đối với động vật có vú, trong 75 chất dioxin khác thì
chỉ có 7 chất là tính độc tương tự như 2,3,7,8-TCDD. Độ độc của những chất khác
được tính theo đương lượng độc (TEQ-toxic equivalent) của 2,3,7,8-TCDD dựa vào hệ
số đương lượng độc (TEF-toxic equivalent factor). Tổng độ độc của hỗn hợp chất
dioxin được đo bằng tổng đương lượng độc của các chất riêng lẽ trong hỗn hợp [13].
Để so sánh mức độ gây độc của các chất, WHO dùng chỉ số TEF để đánh giá (Phụ lục
1).
PCDDs trong tự nhiên được sinh ra từ những lò đốt rác, cháy rừng, cháy nhiên
liệu và là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất chất diệt cỏ trong công nghiệp [8].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2,3,7,8-TCDD nguyên chất có dạng chất rắn hoặc tinh thể không màu, không
mùi. Công thức hóa học C
12
H
4
O
2
C
l4
, khối lượng phân tử 321,97 g/mol, tỷ trọng 1,643
g/cm
3

, nhiệt độ nóng chảy 305-307
o
C. (Hình 1.3)

Hình 1.3 Công thức cấu tạo 2,3,7,8-TCDD

I.1.4 Thuốc nhuộm và vi sinh vật phân hủy thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm đã tạo ra một cuộc cách mạng trong công nghiệp dệt và thương
mại hóa các sản phẩm của nó. Sự phát triển của ngành công nghiệp thuốc nhuộm tổng
hợp dẫn đến sự xuất hiện của hoá học hữu cơ cổ điển. Gần như mọi ngành công nghiệp
đều sử dụng chất màu bằng cách này hay cách khác [57]
Nước thải màu từ công nghiệp dệt được đánh giá là loại hình gây ô nhiễm nhất
trong tất cả các nghành công nghiệp. Có hơn 7000 loại thuốc nhuộm và bột nhuộm
khác nhau đang tồn tại và được sử dụng hàng năm. Ước tính có hơn 10.000 thuốc
nhuộm và chất màu khác nhau thường được sử dụng. Tổng sản lượng màu hữu cơ của
thế giới lên tới hơn 100.000 tấn/ năm [51]. Hai phần trăm màu được tạo ra bị thất thoát
trực tiếp vào nguồn nước và hơn 10% sau đó bị mất mát trong quá trình nhuộm màu
vải do khả năng hấp thụ kém của chúng vào sợi vải [76]. Các màu tổng hợp được phân
nhóm theo chỉ số màu (Phụ lục 2)
Thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong các ngành dệt (sử dụng trong nhuộm
quần áo) công nghiệp và công nghiệp giấy. Da và gỗ được nhuộm màu cũng bằng các
thuốc nhuộm. Thực phẩm thường có màu với thuốc nhuộm tự nhiên hoặc với thuốc
nhuộm tổng hợp đã được chấp nhận bởi một cơ quan liên bang (đã được chứng nhận là
an toàn cho người). Thuốc nhuộm cũng được sử dụng để tạo vết sinh học, lông thú, tóc
và thuốc nhuộm đặc biệt được thêm vào nhũ ảnh cho hình ảnh có màu sắc đẹp [57].
Xử lý loại bỏ màu trong nước thải dệt nhuộm là một trong những vấn đề cấp
bách hiện nay, bởi vì các loại màu tổng hợp có cấu trúc đa vòng thơm rất khó bị phân
hủy bởi các hệ thống xử lý thông thường. Chúng không thể loại bỏ triệt để các màu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

bền vững và các cặn hữu cơ khác từ các nguồn nước thải [51]. Một số phương pháp
hóa-lý học đã được sử dụng để loại bỏ màu trong nước thải nhưng các phương pháp
này thường có chi phí cao, giới hạn trong việc ứng dụng và tạo ra một lượng bùn lớn.
Ngày nay, việc sử dụng các kỹ thuật sinh học hiện đại trong xử lý các vấn đề ô nhiễm
khác nhau đang trở nên tốt hơn và phân hủy sinh học (bioremendiation) được quan tâm
nhiều hơn do tính hiệu quả về lợi ích lâu dài và hầu như không ảnh hưởng có hại đến
môi trường. Các nhà khoa học công nghệ đã chứng minh được rằng phương pháp này
có tính hiệu quả kinh tế hơn các phương pháp hóa lý [51].
Thuốc nhuộm sử dụng trong công nghiệp thường có nguồn gốc từ tổng hợp hóa
học và có cấu trúc phân tử đa vòng thơm làm cho chúng ổn định hơn, khó phân hủy
sinh học. Các nhóm màu khác nhau như azo, triphenylmethan và phthalocyanine đã
làm cho màu của thuốc nhuộm có cấu trúc đa dạng. Hơn 50% chúng được sử dụng
trong công nghiệp. Bên cạnh đó, một điều không mong muốn là các loại nước thải nhà
máy dệt, giấy, thuộc da… bị ô nhiễm màu rất cao, hầu hết các màu và các sản phẩm
phân huỷ của chúng là độc [47]. Ngoài ảnh hưởng đến thị giác và tác động bất lợi do
nhu cầu oxy hóa học của màu thuốc nhuộm, nhiều loại màu tổng hợp còn thể hiện tính
độc, gây ung thư và đột biến gene. Đặc biệt là các màu tổng hợp có lưu huỳnh và các
sản phẩm phân hủy liên quan đến chúng có chứa các nguyên tố cấu trúc, đặc tính chưa
được biết rõ hay rất hiếm trong tự nhiên; chúng không chỉ có ảnh hưởng xấu đến thẩm
mỹ mà còn kháng lại sự tấn công của VSV và tăng tính độc của nước và đất [75]. Nếu
như các loại nước thải này không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường thì sẽ cản
trở sự khuyếch tán của ảnh sáng vào nguồn nước gây ảnh hưởng tới khả năng quang
hợp của hệ thuỷ sinh thực vật, ô nhiễm nguồn nước sông hồ và nguy hại nhất là ảnh
hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của cộng đồng dân cư lân cận [47].
Nhóm màu azo là các màu quan trọng và được xác định nhờ sự hiện diện của 1
hoặc nhiều nhóm azo (-N = N-) và tạo thành một lớp màu lớn nhất được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp dệt, giấy, thuộc da, xăng dầu, công nghiệp thực phẩm và
mỹ phẩm [66].
Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển, trong đó các ngành công nghiệp
may mặc, dệt nhuộm và in ấn đang phát triển rất mạnh. Đi đôi với sản lượng và năng

suất tăng lên là việc môi trường nước bị ô nhiễm cũng tăng nhưng hầu như ở nước ta
vấn đề này chưa được nhiều nhà máy, xí nghiệp hay hộ gia đình quan tâm. Tình trạng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ô nhiễm thuốc nhuộm, màu ở Việt Nam đã trở nên báo động. Các nhà máy, hộ gia đình
trong quá trình sản xuất vải sợi đã thải trực tiếp nước nhuộm vải sợi ra môi trường mà
không qua bất kỳ một phương pháp xử lý nào. Ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường
sống của bộ phận khu dân cư lân cận. Do đó, xây dựng các quy trình công nghệ để xử
lý nước thải cho các ngành công nghiệp này là một trong những ưu tiên ở Việt Nam.
Song, cho tới nay chúng tôi vẫn chưa tìm thấy một tài liệu nào công bố về phương
pháp phân hủy thuốc nhuộm, màu đã được áp dụng thành công trên quy mô lớn ở Việt
Nam. Nhưng tiến tới chúng tôi sẽ xây dựng một “công nghệ xanh” để áp dụng xử lý
triệt để vấn đề ô nhiễm thuốc nhuộm.
Hiện nay việc tập trung vào nghiên cứu các chủng vi sinh vật có khả năng phân
hủy sinh học thuốc nhuộm được xem là một phương thức thay thế tốt hơn. Một số vi
sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn có thể làm giảm hoặc hấp thụ nhiều loại
thuốc nhuộm, ngoại trừ một số nấm đảm có khả năng loại màu rất tốt [44]. Nhiều
nghiên cứu đáng chú ý đã thông báo về khả năng sử dụng vi sinh vật để xử lý và khử
độc vấn đề ô nhiễm màu công nghiệp. Sử dụng vi sinh vật phân huỷ và loại màu tập
trung vào loại nhóm màu azo, các màu anthraquinone thường khó phân huỷ bởi cấu
trúc vòng benzene của chúng [47].
Phân hủy sinh học, đó là công cụ điều khiển ô nhiễm nhằm loại bỏ các chất ô
nhiễm trong đất và nước. Trong số nhiều cơ chế sinh học loại bỏ màu đã được đăng tải
trong các tạp chí khoa học thì hấp phụ sinh học kết hợp với phân hủy sinh học dường
như có tiềm năng lớn cho áp dụng quy mô công nghiệp. Vi khuẩn phân hủy những
màu này cần có sự tham gia của enzyme nội bào trong khi nấm phân hủy chúng bằng
các enzyme ngoại bào [77].
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu dựa trên một vài chủng nấm bao
gồm cả nấm phân hủy lignin và không phân hủy lignin có khả năng phân hủy và hấp
thụ màu tốt trong nước thải. Hầu hết nghiên cứu liên quan đến phân hủy đều tập trung

vào loài nấm đảm Phanerochaete chrysosporium, loài mày được biết đến với khả năng
khoáng hóa một phạm vi lớn các hợp chất khó phân hủy. Nhiều chủng nấm khác nhau
đã chứng tỏ khả năng hoạt động của chúng đạt hiệu quả cao trong quá trình loại màu
thuốc nhuộm, hầu hết nhóm vi sinh vật này thuộc vào chi nấm mục trắng. Thuốc
nhuộm được loại bỏ bởi sự hấp phụ của nấm và bị khoáng hóa bởi hệ enzyme ngoại
bào (LiP, MnP, MIP, Lac) [77].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Nhiều loài nấm sợi khác nhau không phân hủy lignin thuộc chi Aspergillus đã
được chứng minh khả năng loại được nhiều màu khác nhau. Chủng Aspergillus sojae
B10 thể hiện khả năng loại màu azo amaranth, congo red và sudan III trong môi
trường nghèo nitơ sau 3-5 ngày nuôi cấy [60]. Nghiên cứu cũng chứng minh được khả
năng loại màu của chủng Aspergillus alliaceus 121C với hai màu indigo và congo đỏ
cho hiệu quả rất tốt sau 9 ngày nuôi cấy [26]. Nhiều chủng nấm sợi phân hủy gỗ khác
như Aspergillus fumigatus G-2-6 và Aspergillus oryzae cũng thể hiện khả năng loại
nhiều màu ở một phạm vi lớn. Nấm sợi Aspergillus ochraceus NCIM-1146 thể hiện
hiệu quả loại màu thuốc nhuộm màu xanh lục và xanh cotton khi sử dụng hệ sợi của
nấm sau khi nuôi cấy 96 h [62]. Sự loại màu và phân hủy màu thuốc nhuộm xanh hòa
bình đậm 25 bởi A. ochraceus NCIM-1146 và xác định sản phẩm phân hủy của nó,
cũng như giám sát việc sinh tổng hợp enzyme ngoại bào Lac, tyrosinase và LiP trong
dịch nuôi cấy trong quá trình loại màu đã được nghiên cứu [55]. Chủng Pinicillium
ochorochloron MTCC 517 trong quá trình phân hủy màu sinh học màu xanh
triphenylmethan ngoài sinh LiP loài nấm này còn sinh laccase, mà không thấy sự xuất
hiện của enzyme ngoại bào MnP [65]
Rất ít nghiên cứu thực hiện xử lý loại màu bởi nấm men. Chỉ tìm thấy một vài
đại diện nấm men Ascomycetous như Candida zeylanoides, C. tropicalis,
Debaryomyces polymorphus và Issatchenkia occidentalis thực hiện phân hủy màu
bằng hệ enzyme và loại màu các thuốc nhuộm azo khác nhau [50]. Loài nấm men
Debaryomyces polymorphus có khả năng loại được 4 màu Reactive Red M-3BE,
Procion Scharlach H-E3G, Procion Marine H-EXL và Reactive Brillant Red K-2BP

với hiệu suất loại màu đạt 69-94% [57, 58].









Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Đặc điểm và cấu trúc hoá học của một số thuốc nhuộm sử dụng cho nghiên cứu

Loại màu

Ký
hiệu

MW
g/mol
Độ
hoà
tan
g/l

λ
max

Cấu trúc hoá học

Azo







NY1



519,6



10



520

Anthraquinone






NY3



400,5



40



595





Anthraquinone

NY5



580,6



20



600





Azo



NY7


467,8

15


499




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Azo


NY8


474,5


4


440

Azo


IN13


637,7


45


560





Azo


IN22


1232,0


20

500



Hình 1.4 Đặc điểm và cấu trúc hoá học một số thuốc nhuộm
I.1.5 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp
dụng tại Việt Nam
Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn
hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất. Theo phân tích của các
chuyên gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng kể,
trong đó, lượng nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ
yếu là trong công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm [58’]. Xét hai yếu tố là lượng
nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải, ngành dệt nhuộm được
đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp [64’].
Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy,thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX
- Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn,
nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nước thải cao do lượng kiềm trong nước
thải lớn. Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là
thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan - loại thuốc nhuộm
được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần [74’]. Thông thường,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi vải trong quá trình
nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải. Lượng
thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm
được sử dụng ban đầu [64’]. Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm
có độ màu cao, và nồng độ chất ô nhiễm lớn.

Các yếu tố được cân nhắc khi lựa chọn phương án xử lý thích hợp cho nước thải
dệt nhuộm là: hiệu quả xử lý, hiệu quả kinh tế, tính chất và lưu lượng nước thải, thành
phần và nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải,
Nhìn chung, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng phổ biến ở
các cơ sở dệt nhuộm ở nước ta hiện nay chủ yếu là 3 phương pháp và thường được ứng
dụng riêng rẽ hoặc kết hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm là: phương pháp hóa lý,
phương pháp oxy hóa bậc cao và phương pháp sinh học.
Quá trình xử lý hóa lý với phương pháp keo tụ - tạo bông, tuyển nổi và hấp phụ
thu được hiệu quả cao trong việc khử độ màu và giảm nồng độ BOD [26]. Tuy nhiên,
nhược điểm của phương pháp này là chi phí hóa chất cao và lượng bùn sinh ra lớn (0,5
- 2,5 kg TS/ m
3
nước thải xử lý)
Trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa bậc cao,
các chất oxy hóa thường được sử dụng là chlorine (Cl
2
), hydroxy peroxide (H
2
O
2
), và
ozone (O
3
), với Cl
2
được đánh giá là chất oxy hóa kinh tế nhất [58’]. Nhược điểm của
phương pháp oxy hóa bậc cao là chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao, không thích
hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm có nồng độ chất ô nhiễm lớn.
Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học với bùn hoạt tính hiếu khí và kỵ khí cũng
có thể được sử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm với hiệu quả cao, tuy nhiên nhược

điểm của phương pháp này là thời gian xử lý dài và hiệu quả xử lý các chất màu là các
hợp chất hữu cơ khó phân hủy thấp.
Hiện nay, nước thải dệt nhuộm thường được xử lý bằng cách kết hợp các quá
trình xử lý sinh học và keo tụ-tạo bông. Quá trình xử lý sinh học giúp loại bỏ các hợp
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và xử lý một phần các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy sinh học dưới tác dụng của quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi sinh
vật, giúp giảm bớt tải lượng hoạt động của quá trình xử lý hóa lý keo tụ - tạo bông.
Việc bố trí quá trình xử lý sinh học trước quá trình xử lý hóa lý giúp giảm bớt chi phí
hóa chất và chi phí xử lý bùn hóa lý.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

I.2 Tình trạng ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở Việt Nam
Từ năm 1961 đến năm 1971, Việt Nam đã phải trải qua cuộc chiến tranh hóa học
lớn nhất trong lịch sử loài người. Quân đội Mỹ đã rải khoảng 100 triệu lít các loại chất
diệt cỏ chứa dioxin xuống nhiều vùng miền Trung và miền Nam Việt Nam. Theo
Stellman và cộng sự thì lượng dioxin trong các chất diệt cỏ đã rải có thể lên tới 1000
kg. Có tới 20 chất diệt cỏ khác nhau đã được sử dụng trong chiến tranh Việt Nam như
chất trắng, chất hồng, chất da cam, chất xanh, chất tím.v.v với nồng độ dioxin khác
nhau. Hợp chất được biết đến nhiều nhất là da cam ( 50% 2,4,5-T : 50% 2,4-D) [12].
Hiện nay tại các sân bay quân sự Biên Hòa, Đà Nẵng, tổng độ độc của 2,3,7,8
TCDD chiếm trên 90% tổng độ độc của PCDDs và PCDFs, có mẫu đất lên tới 99%
tổng độ độc, bên cạnh đó hàm lượng 2,4,5-T, 2,4-D vẫn còn rất lớn có mẫu lên đến vài
triệu µg/kg đất. Ngoài ra, trong những mẫu này còn xác định được một lượng không
nhỏ các chất như DCP, TCP, PAHs [13].
I.3 Tác hại của chất diệt cỏ/ dioxin đối với môi trường và con người
Chất diệt cỏ khi phun xuống làm cho các loại cây bị thiêu trụi hết lá, rất nhiều cây
bị chết, môi trường và cảnh quan sinh thái bị thay đổi nhanh chóng. Các hợp chất này
còn có thể tích tụ trong đất, phân tán trong lớp nước mặt, nước ngầm không khí, tích tụ
trong thực vật gây nhiều hiểm họa cho môi trường. Tại Việt Nam, chất diệt cỏ được
quân đội Mỹ phun tập trung chủ yếu tại các nguồn nước chiến lược và các khu vực dọc

rừng Trường Sơn trên một không gian rộng lớn khoảng 17 triệu hecta của miền Nam
Việt Nam. Sau nhiều năm chiến tranh đã kết thúc, lượng chất độc còn lại trong môi
trường rất lớn, có nồng độ dioxin và 2,4,5-T trong đất và trầm tích rất cao tại các điểm
nóng là các căn cứ quân sự cũ của Mỹ [12].
Các thống kê được tiến hành tại bệnh viện Hữu Nghị Việt Đức đã chỉ ra rằng,
trong các bệnh nhân mà họ đã từng phơi nhiễm chất diệt cỏ trong chiến tranh thì tỷ lệ
ung thư chiếm 67%. Tỷ lệ này là 28% đối với nhóm người không bị phơi nhiễm. Cũng
trong báo cáo này, trong các năm từ năm 1952-1981, tỷ lệ sẩy thai tự nhiên của sản
phụ tại Việt Nam tăng lên cùng với cường độ của quá trình rải chất độc hóa học của
quân đội Mỹ tại miền Nam Việt Nam [24].
Dioxin còn là nguyên nhân gây ra hàng loạt bệnh lý như chứng ban clo, sạm da,
các loại ung thư phân mềm (hodgkin, lymphoma, sarcoma co trơn v.v…), đa u tủy, các
loại ung thư đường hô hấp trên và ung thư phổi, ung thư tiền liệt tuyến, dị tật bẩm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên