Xây dựng quy trình xử lý ngăn chặn và kiểm soát sự bùng phát tảo lam độc hại ở các thuỷ vực bị phú dưỡng bằng giải pháp bentonite biến tính

VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ XẠ HIẾM




BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NĂM 2009 – 2011





XÂY DỰNG QUY TRÌNH
XỬ LÝ NGĂN CHẶN VÀ KIỂM SOÁT SỰ BÙNG PHÁT TẢO
LAM ĐỘC HẠI Ở CÁC THỦY VỰC BỊ PHÚ DƯỠNG BẰNG
GIẢI PHÁP BENTONITE BIẾN TÍNH

MÃ SỐ: NV.BVMT.01/09/NLNT

Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ xạ hiếm
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Lê Bá Thuận





9471

HÀ NỘI, THÁNG 9/2012



i

DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN
TT HỌ VÀ TÊN CHỨC VỤ ĐƠN VỊ
1 PGS.TS. Lê Bá Thuận NCVC Viện Công nghệ xạ hiếm
2 ThS. Bùi Văn Thắng NCS
Đại học Đồng Tháp
(Nghiên cứu sinh)
3 ThS. Trần Văn Sơn GV
Đại học KHTN, ĐH Quốc gia
Hà Nội
(Học viên thạc sỹ)
4 ThS. Nguyễn Mạnh Trường GV
Trường PTTH
(Học viên thạc sỹ)
5 TS. Nguyễn Trọng Hùng NCVC Viện Công nghệ xạ hiếm
6 KS. Lê Thị Bằng NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
7 CN. Cao Duy Minh NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
8 CN. Nguyễn An Thái NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
9 ThS. Phùng Vũ Phong NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
10 ThS. Hoàng Văn Đức NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
11 CN. Đào Trường Giang NCV Viện Công nghệ xạ hiếm
12 CN. Ngô Quang Hiển KTV Viện Công nghệ xạ hiếm
13 CĐ. Nguyễn Thanh Thủy KTV Viện Công nghệ xạ hiếm
14 TS. Nguyễn Thùy Liên GVC

Đại học KHTN
ĐH Quốc gia Hà Nội
15 TS. Trần Văn Quy GVC
Đại học KHTN
ĐH Quốc gia Hà Nội


ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tên đầy đủ
Ben-La Bentonit biến tính lantan
Bent-La Bentonit Bình Thuận biến tính lantan
B90 Bentonit Bình Thuận 90% montmorillonit
B40 Bentonit Bình Thuận 40% montmorillonit
CBen Bentonit Lâm Đồng
B90-La Bentonit Bình Thuận 90% montmorillonit biến tính
lantan
B40-La Bentonit Bình Thuận 40% montmorillonit biến tính
lantan
CLa Bentonit Lâm Đồng biến tính lantan
MMT Montmorillonit
XRD X – rays Diffraction
SEM Scanning electron microscope
EDX Engergy Dispersive analysis of X-ray
BET Brunauer-Emmett-Teller
ICP-AES Inductively coupled plasma atomic emission
spectroscopy
FTIR Phương pháp phổ hồng ngoại
PHT Phốtpho hoà tan
TP Tổng phốtpho

TN Tổng nitơ
T Tấm silic tứ diện
O Tấm nhôm bát diện
HK Hồ Hoàn Kiếm
HM Hồ Hoà Mục
KĐ Hồ Kim Đồng
XL Xử lý
ĐC Đối chứng


iii
MỤC LỤC

ABSTRACT …………………………………………… vii
TÓM TẮT ………………………………………………. ix
MỞ ĐẦU ………………………………………………… 1
PHẦN I. TỔNG QUAN ……………………………………………. 5
1.1. Ngành Tảo lam hay Vi khuẩn lam …………………… 5
1.1.1. Cấu tạo tế bào …………………………………………… 6
1.1.2. Sinh sản ………………………………………………… 6
1.1.3. Phân bố và sinh thái …………………………………… 7
1.1.4. Phân loại ………………………………………………… 8
1.1.5. Ý nghĩa thực tiễn ………………………………………… 10
1.1.6. Nguồn gốc và tiến hóa …………………………………… 11
1.1. HIỆN TƯỢNG PHÚ DƯỠNG ………………………… 11
1.2.1. Khái niệm hiện tượng phú dưỡng ……………………… 11
1.2.2. Nguyên nhân và cơ chế ………………………………… 12
1.2.3. Phân loại trạng thái phú dưỡng 13
1.2.4. Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng ………………… 14
1.3. BẢN CHẤT QUÁ TRÌNH PHÚ DƯỠNG 16

1.3.1. Sinh lý dinh dưỡng và tầm quan trọng của tỉ lệ N:P 16
1.3.2. Ảnh hưởng của động vật phù du 17
1.3.3. Khả năng điều chỉnh độ nông sâu của tảo lam ………… 19
1.3.4. Trạng thái nghỉ của tảo lam ……………………………… 19
1.3.5. Nồng độ CO
2
và pH ……………………………………… 20
1.3.6. Ảnh hưởng của kim loại vi lượng ………………………. 21
1.4. PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT TẢO LAM …………… 21
1.4.1. Xử lý dinh dưỡng trong thành phần nước ……………… 21
1.4.2. Xử lý bùn đáy tại hồ và cố định phốtpho ……………… 23
1.4.3.

Các phương pháp kỹ thuật và vật lý

31
1.4.4.

Kiểm soát sinh học

34
1.4.5.

Thuốc diệt tảo

37
1.5. XỬ LÝ PHÚ DƯỠNG VÀ QUẢN LÝ PHÚ DƯỠNG
BẰNG BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN ……………

44

1.5.1. Giới hạn dinh dưỡng …………………………………… 44
1.5.2. Bentonit biến tính lantan là công cụ quản lý phú dưỡng
hiệu quả ………………………………………………….

45
1.6. BENTONIT VÀ BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN 47
1.6.1. Tổng quan về bentonit …………………………………… 47
1.6.2. Bentonit biến tính lantan 50
1.7. TÌNH HÌNH PHÚ DƯỠNG CỦA CÁC THUỶ VỰC Ở

iv
VIỆT NAM 51
1.7.1. Khái quát chất lượng nước ở các thuỷ vực ở Việt Nam 51
1.7.2. Tình hình phú dưỡng ở các hồ nghiên cứu ………………. 52
PHẦN II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55
2.1. HOÁ CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ SỬ DỤNG ………. 55
2.1.1. Hoá chất …………………………………………………. 55
2.1.2. Dụng cụ ………………………………………………… 55
2.1.3. Thiết bị …………………………………………………… 55
2.2. MẪU QUẶNG SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ……. 55
2.3. ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN ……… 55
2.3.1. Điều chế vật liệu bentonit biến tính lantan ………………. 55
2.4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA
BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN

57
2.4.1. Ảnh hưởng của thời gian 58
2.4.2. Ảnh hưởng của pH 58
2.4.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ 58
2.4.4. Động học hấp phụ 58

2.4.5. Nghiên cứu nhiệt động học ………………………………. 59
2.4.6. Ảnh hưởng của một số ion cản đến quá trình hấp phụ 59
2.4.7. Khả năng lưu giữ phốtpho trên bentonit biến tính lantan 59
2.5. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO TỪ
DUNG DỊCH THỰC CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH
LANTAN ………………………………………………


59
2.6. KHẢO SÁT TRONG CỘT ……………………………… 59
2.6.1. Cấu tạo cột ………………………………………………. 60
2.6.2. Khảo sát với nước hồ phú dưỡng ……………………… 60
2.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BENTONIT VÀ
BENTONIT BIẾN TÍNH ……………………………….

61
2.7.1. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X …………………… 61
2.7.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X …………………………… 61
2.7.3. Phương pháp xác định bề mặt riêng BET ……………… 62
2.7.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét ………………… 62
2.7.5. Phương pháp ICP-AES và ICP-MS ……………………… 62
2.7.6. Phương pháp phổ hồng ngoại ……………………………. 62
2.8. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
CỦA VẬT LIỆU …………………………………………

62
2.8.1. Động học hấp phụ ……………………………………… 63
2.8.2. Đường đẳng nhiệt hấp phụ ………………………………. 65
2.8.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và các tham số nhiệt động học … 66
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …………………………… 68

v
3.1. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH
LANTAN ………………………………………………

68
3.1.1. Đặc trưng của bentonit Bình Thuận và bentonit Lâm Đồng 68
3.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính bentonit
bằng lantan

72
3.1.3. Đánh giá đặc tính lý hoá của bentonit biến tính lantan … 80
3.1.4. Xây dựng qui trình điều chế lượng lớn bentonit biến tính
lantan …………………………………………………….

84
3.1.5. Kết luận chung về quá trình điều chế bentonit biến tính
lantan

89
3.2. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO TRONG
DUNG DỊCH TỔNG HỢP

90
3.2.1. Khả năng hấp phụ phốtpho của bentonit biến tính lantan 90
3.2.2. Kết luận chung về khả năng hấp phụ phốtpho trong dung
dịch nước tổng hợp của bentonit biến tính lantan ………

99
3.3. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA

BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN ĐỐI VỚI DUNG
DỊCH THỰC


100
3.4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO TỪ
DUNG DỊCH THỰC CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH
LANTAN TRONG CỘT …………………………………


103
3.4.1. Khảo sát nước hồ bị phú dưỡng …………………………. 103
3.4.2. Khảo sát nước hồ bị phú dưỡng với liều lượng cao …… 111
3.4.3. Kết luận chung về khả năng hấp thụ phốtpho của vật liệu
bentonite biến tính lantan trong mô hình cột

114
3.5. KHẢO SÁT XỬ LÝ PHỐTPHO TRONG GIẾNG TẠI
HỒ

115
3.5.1. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 115
3.5.2. Kết quả xử lý …………………………………………… 117
3.5.3. Kết luận chung về khả năng hấp thụ phốtpho trong giếng
của vật liệu Bentonite biến tính lantan …………………

126
3.6. XỬ LÝ TOÀN HỒ HOÀ MỤC BẰNG BENTONIT
BIẾN TÍNH LANTAN …………………………………

126
3.6.1. Vật liệu và phương pháp ………………………………… 126
3.6.2. Đặc tính lý hoá của hồ Hoà Mục trước khi xử lý ……… 128
3.6.3. Kết quả xử lý …………………………………………… 131
3.6.4. Kết luận chung về xử lý toàn hồ ………………………… 145
3.7. XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ NGĂN CHẶN,
KIỂM SOÁT TẢO LAM Ở THUỶ VỰC PHÚ DƯỠNG

146
3.7.1. Cơ sở khoa học ………………………………………… 146

vi
3.7.2. Các ưu điểm của vật liệu Bent-La ………………………. 148
3.7.3. Kỹ thuật sử dụng ………………………………………… 149
3.7.4. Tần suất và thời điểm xử lý thủy vực bằng Bent-La ……. 151
3.7.5. Cách thức sử dụng Bent-La ……………………………… 151
3.7.6. Kiểm tra, đánh giá ………………………………………. 152
3.7.7. Giải pháp sử dụng Bent-La phối hợp giải pháp khác quản
lý thủy vực ………………………………………………

152
3.8. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH …………………………… 152
PHẦN IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ……………………………. 155
4.1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BENTONIT BIẾN TÍNH
LANTAN LƯỢNG LỚN ………………………………

155
4.1.1. Cơ sở lý luận ……………………………………………. 155
4.1.2. Sơ đồ công nghệ 156
4.1.3. Đánh giá sản phẩm 158

4.2. QUY TRÌNH XỬ LÝ, NGĂN CHẶN VÀ KIỂM SOÁT
TẢO LAM Ở CÁC THUỶ VỰC BỊ PHÚ DƯỠNG

159
4.2.1. Cơ sở khoa học 159
4.2.2. Ưu thế của Bent-La ……………………………………… 161
4.2.3. Kỹ thuật sử dụng …………………………………………. 162
4.2.4. Tần suất và thời điểm xử lý thủy vực bằng Bent-La …… 164
4.2.5. Cách thức sử dụng Bent-La …………………………… 164
4.2.6. Kiểm tra, đánh giá ……………………………………… 165
4.2.7. Giải pháp sử dụng Bent-La phối hợp giải pháp khác quản
lý thủy vực ……………………………………………….

165
KẾT LUẬN ………………………………………………. 166
KIẾN NGHỊ ……………………………………………… 169

Lời cảm ơn ………………………………………………
170
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 171
TÀI LIỆU THAM KHẢO 172
PHỤ LỤC 186




vii

ABSTRACT
Ponds and lakes in Hanoi have been polluted seriously, so called

‘eutrophication’, and lead to form blooms of blue-green algae. This impacted on
aquatic organisms and population living around the eutrophic ponds and lakes.
The project studied on technology for treatment and control of forming blooms
of blue-green algae in eutrophic ponds or other small water bodies by solution
using betonies material modified lanthanum, a rare earth element –
environmentally friendly.
Bentonite modified lanthanum material (bent-La) was prepared from Binh
Thuan bentonite containing 40 and 90% MMT and Di Linh – Lam Dong
bentonite. The influence factors of the preparing process, namely time, ratio of
bentonite/LaCl
3
, pH, temperature, suspension were investigated. From the
results of the investigations, a technical flowsheet for the preparation of bent-La
material on scale of 40kg per batch was established. The parameters of
procedure are LaCl
3
concentration of 200 gram/L; concentration of suspension
of 10%, sweling time of 24 hours; modification time of 24 hours. One kilo of
bentonite needs 50 gram/L. Bentonite after modification was filtrated, washed
and dried at 80-100
o
C, ground and packaged. The project was produced an
amount of 1 tone bentonite modified lanthanum in order to meet the study
contents of the project.
The experiments in order to determine the phosphorous absorption of the
bent-La material were carried out. The results indicated that the phosphorous
absorption of the bent-La material increases with growth of time and reaches
balance state for 4 hrs. The SPR absorption of B90-La, B40-La and CLa
materials in conditions: P concentration in solution of 10mg/L, absorption time
of 4 hrs are 90%, 80% and 60%, respectively. The SRP absorption capacity of

the materials is not change in pH range from 3 to 6 and then decreases in pH
range from 7 to 11.
The experiments in order to determine the isothermal lines according to
Langmuir and Freundlich model and the absorption kinetics according to
quadratic kinetic equation and Elovich model that describe SRP absorption

viii
process of bent-La material were carried out in laboratory. The studies on the P
absorption of bent-La material determined the values of Langmuir equation with
relation coefficient R > 0.97: the P absorption capacity maximum in 35
o
C of
12.19 mg/g, 9.19 mg/g and 6.92 mg/g for the B90-La, B40-La and Cla materials,
respectively.
The P absorption kinetics of the materials obey the quadratic kinetic
equation and Elovich model with relation coefficient R
2
>0.99. The
thermodynamic parameters of the P absorption on bent-La material were also
determined on the base of the experimental data. The P absorption on Bent-La
materials is endothemic process and
G
∆
values for B90-La, B40-La and CLa
are – 5.742 kJ/mol, - 4.812 kJ/mol and – 4.402 kJ/mol, respectively, in
temperature of 35
o
C.
The study on SRP absorption of bent-La material in eutrophic water of
Hoan Kiem, Hoa Muc and Kim Dong lakes on the laboratory scale; and of Hoa

Muc and Kim Dong lakes on field work scale were carried out. The study results
affirmed that the bent-La material treated and controlled the forming blooms of
blue-green algae in eutrophic ponds or other small water bodies. The content of
metal ions in the water and of rare earth metal, especially lanthanum, in fish,
mud and aquatic organisms is not change. Blue-green algae decrease, meanwhile
the other algae are growing normally and the lake water is still green, odorless.
The technical flowsheet for preparation of bent-La material on the scale of
40kg per batch and other for treatment and control of the forming blooms of
blue-green algae in eutrophic water bodies have been established.














ix

TÓM TẮT
Nhiều thủy vực ở Việt Nam đang bị tình trạng phú dưỡng, dẫn tới sự bùng
phát tảo lam độc gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các loài sinh vật trong hồ và
cuộc sống dân cư xung quanh. Nội dung của đề tài nghiên cứu xử lý và kiểm
soát sự bùng phát tảo lam độc hại ở các thủy vực bị phú dưỡng bằng giải pháp

bentonite biến tính lantan.
Đề tài đã thực hiện các khảo sát về ảnh h
ưởng thời gian, tỉ lệ
bentonit/LaCl
3
, pH, nhiệt độ, nồng độ huyền phù bentonit đối với các loại
bentonit Bình Thuận chứa 40 và 90% MMT và bentonit Di Linh, Lâm Đồng và
đã đề xuất quy trình biến tính bentonit quy mô pilot gồm các thông số cơ bản
sau: nồng độ LaCl
3
là 200 g La
2
O
3
/L, huyền phù bentonit đưa vào biến tính
10%, thời gian ngâm bentonit là 24 giờ, thời gian biến tính 24 giờ với tốc độ nạp
LaCl
3
,v.v. Chi phí 1kg bentonit cần 50 gam LaCl
3
. Bentonit sau biến tính được
lọc, rửa, sấy khô ở nhiệt độ khoảng 80-100
o
C, nghiền mịn và đóng bao thành
phẩm. Theo quy trình này, đề tài thực hiện biến tính > 1 tấn bentonit Bình Thuận
với quy mô 40 kg/mẻ, cung cấp cho nghiên cứu xử lý thủy vực.
Đề tài đã thực hiện nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp
phụ phốtpho của bentonit được biến tính. Khả năng hấp phụ phốtpho của
bentonit tăng theo thời gian, nhanh trong 1 giờ đầu, sau đ
ó giảm dần và đạt cân

bằng hấp phụ trong 4 giờ. Khả năng loại bỏ phốtpho trên 90% (đối với B90-La),
80% (B40-La) và trên 60% (CLa) với dung dịch phốtpho là 10 mgP/L sau 4 giờ.
Dung lượng hấp phụ phốtpho của vật liệu hầu như không thay đổi trong khoảng
pH từ 3 đến 6, sau đó giảm khi pH tăng từ 7 đến 11.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ tuân theo đường đẳng nhiệt Langmuir với hệ
số t
ương quan cao, R
2
> 0,97. Dung lượng hấp phụ phốtpho cực đại của bentonit
biến tính lantan ở 35
o
C của B90-La, B40-La và CLa lần lượt là 12,19 mg/g, 9,19
mg/g và 6,92 mg/g.
Động học hấp phụ phốtpho tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc
2 với hệ số tương quan, R
2
> 0,99. Tính toán các thông số nhiệt động học ở các

x
nhiệt độ khác nhau cho thấy quá trình hấp phụ phốtpho trên B90-La, B40-La và
CLa là tự xảy ra và thu nhiệt với giá trị
G
∆
lần lượt là – 5,742 kJ/mol, - 4,812
kJ/mol và – 4,402 kJ/mol ở nhiệt độ 35
o
C.
Các nghiên cứu về khả năng hấp thụ phốtpho hòa tan đối với dung dịch
thực của Hồ Hoàn kiếm, Hồ Hòa mục, Hồ Kim Đồng của vật liêu bentonit biến
tính lantan được tiến hành ở phòng thí nghiệm với các cấp độ khác nhau: cốc

hấp phụ có khuấy, cột trong suốt có chiếu sáng mô phỏng quá trình phun huyền
phù bentonit biến tính với chiều cao 2m và ngoài hiện trường với bước thử
nghiệm trong giếng b
ằng nhựa PP trong suốt, kín đặt ngay tại các hồ và thử
nghiệm toàn hồ đối với Hồ Hòa mục.
Các kết quả khảo sát ở các bước trên và đặc biệt quá trình theo dõi kết dài
1 năm đối hồ Hòa Mục, nơi xử lý toàn hồ, đã khẳng định rằng vật liệu bentonit
biến tính lantan khi xử lý nước thủy vực có tốc độ lắng nhanh sau 3 giờ.
Bentonit biến tính lantan có khả năng hấp phụ ph
ốtphat cao, sau 24 giờ hấp thụ
> 50% lượng phốtpho hòa tan, sau 12 ngày lượng phốtpho giảm hơn 75% (từ
0,205 mgP/L xuống còn 0,05 mgP/L). Đồng thời hàm lượng N cũng giảm, dẫn
đến tỉ lệ N/P tăng lên. Nồng độ chlorophyl giảm đã có tác dụng ngăn chặn sự
bùng phát tảo lam độc hại. Trong khi đó, hàm lượng các ion kim loại có trong
nước và các kim loại hiếm có trong bùn, đất, cá thay đổi không đáng kể. Đặc
biệt hàm lượng lantan trong bùn đáy, các thuỷ sinh v
ật như cá, ốc,v.v hầu như
không thay đổi. Các loài tảo Lam giảm, các loại tạo không độc hại như tảo lục,
tảo silic phát triển bình thường, hồ duy trì màu xanh, không có mùi.
Trên cơ sở này, đề tài đề xuất quy trình kiểm soát bền vững tảo lam cho
các thủy vực.


1
MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự thiếu hụt nước sạch là một trong những vấn đề nghiêm trọng
nhất mà thế giới phải giải quyết. Những tác động hủy hoại thiên nhiên của con
người đã gây hậu quả nghiêm trọng cả đến chất lượng và số lượng nguồn nước
sạch. Bên cạnh những hóa chất độc hại, sự ô nhiễm dinh dưỡng, dẫn tới phát
sinh phú dưỡng các thủy vực, là m

ột trong số loại hình ô nhiễm mà rất nhiều
thủy vực ở trên khắp thế giới gặp phải [
15]. Hiện nay, phú dưỡng đã trở thành
một vấn đề toàn cầu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước và
những hoạt động có sử dụng nước, đặc biệt là việc cung cấp nước sinh hoạt cho
con người.
Mặc dù sự phú dưỡng là một quá trình tự nhiên xảy ra ở những thủy vực
lâu đời và một số cửa sông, nhưng hoạt động của con người đã đẩ
y nhanh tốc độ
phú dưỡng lên nhiều lần bằng cách thải rất nhiều chất dinh dưỡng dưới dạng
chất thải hữu cơ, vô cơ vào các thủy vực xung quanh mình. Chất thải từ các hoạt
động nông nghiệp, công nghiệp, hệ thống cống dẫn, làm gia tăng dòng dinh
dưỡng chảy vào các thủy vực là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú
dưỡng và hậu quả cuối là bùng nổ tảo lam ở các ao hồ, cửa sông cũng nh
ư các
vùng biển ven bờ.
Tảo lam là một loại tảo đã xuất hiện từ rất lâu trên Trái Đất, chúng là một
loài vi khuẩn. Hầu hết thành viên trong đại gia đình tảo lam đều có khả năng
quang hợp tự dưỡng. Tảo lam thường xuất hiện cả ở các thủy vực nước ngọt,
nước lợ cũng như nước mặn, bao gồm cả những thủy vực được s
ử dụng làm
nguồn nước cấp cho nhu cầu của con người. Trong môi trường thủy vực chứa
nhiều chất dinh dưỡng, Tảo lam có tốc độ sinh trưởng và phát triển sinh khối
khá nhanh, gây ra hiện tượng bùng nổ tảo thường được gọi là “tảo nở hoa”. Hiện
tượng tảo nở hoa gây rất nhiều tác hại cho thủy vực như che khuất ánh sáng mặt
trời chiếu xuống tầng đáy, tăng pH, gi
ảm nồng độ oxy hòa tan trong nước (vì
nhu cầu cần oxi cho sự hô hấp và phân hủy sinh khối tảo) và cuối cùng là sản
sinh ra nhiều hóa chất độc hại khi tảo chết [
26]. Hậu quả cuối cùng là ức chế sự

sinh trưởng của các loài thực vật thủy sinh, gây mất cân bằng sinh thái, ảnh
hưởng đến lưới thức ăn của các sinh vật thủy sinh khác. Mặt khác, nó cũng gây
nhiều tác hại cho con người như gây mùi khó chịu và thải các chất độc hại vào
nguồn cấp nước sinh hoạt. Độc tố từ Tảo lam rất đa dạng và độc hại, bao gồm
các loạ
i độc tố thần kinh, độc tố gan và độc tố da [26]. Sự bùng nổ của tảo lam
cũng gây nhiều tác hại đến nền kinh tế như giảm giá trị bất động sản, tăng chi

2
phí xử lý nước sinh hoạt, gây bệnh, tốn nhiều tiền của để phục hồi thủy vực bị ô
nhiễm [31].
Tảo lam có nhiều đặc điểm cấu tạo thuận lợi cho việc thích nghi trong
nhiều môi trường nước khác nhau. Trong đó đáng kể là khả năng cố định nitơ
của không khí. Một trong số những loài Tảo lam bùng nổ nhanh, sản sinh ra
nhiều chất độc hại nhấ
t phải kể đến loài Tảo lam thuộc chi Microcystis, đặc biệt
loài Microcystis Aeruginosa. Do đó, đã có rất nhiều thí nghiệm nhằm tìm ra
phương pháp đối phó với loại tảo này trên toàn thế giới. Chúng cũng có nhiều
năng lực đặc biệt để chống lại các biện pháp xử lý nước hồ như tạo thành từng
cụm lớn, bao bọc bằng một lớp dày chất nhầy, có khả năng s
ống lâu dài trong
lớp bùn đáy trong điều kiện môi trường không thuận lợi và đặc biệt là khả năng
điều chỉnh được độ sâu nông trong nước để sử dụng tối đa oxy cũng như ánh
sáng trong thủy vực.
Mặc dù có không ít phương pháp đã được đề xuất để kiểm soát sự nở hoa
của tảo lam, nhưng để kiểm soát hiệu quả chúng mà không gây hại cho các loài
sinh vật khác vẫn
đang được nghiên cứu. Hiệu quả của biện pháp được sử dụng
vẫn phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như kích thước hồ, số lượng và
thành phần bùn đáy, thời điểm xử lý trong năm, điều kiện lý hóa của nước, khu

hệ cá trong hồ,.v.v. Không có một phương pháp nào có thể áp dụng hiệu quả cho
tất cả các thủy vực. Việc kết hợ
p vài phương pháp cho hiệu quả xử lý cao hơn là
chỉ áp dụng một phương pháp.
Một vấn đề quan trọng để ngăn chặn tảo nở hoa là kiểm soát dinh dưỡng
trong thủy vực, đặc biệt là hàm lượng phốtpho do vốn có vai trò tối quan trọng
trong hiện tượng tảo nở hoa. Nguồn cấp phốtpho cho thủy vực thường rất đa
dạng như các điểm xả nước thả
i công nghiệp/nông nghiệp, nước chảy tràn từ các
vùng đô thị và những vùng bị phá rừng. Nhiều phương pháp xử lý có thể giảm
tức thì hàm lượng phốtpho trong thủy vực nhưng để đảm bảo duy trì hàm lượng
thấp này trong một thời gian dài cũng như khôi phục cảnh quan thủy vực thì cần
rất nhiều công sức và tiền của. Việc sử dụng các hóa chất diệt tảo như muối
đồng có thể đem lại hiệu quả ngắn hạn rất cao, gần như ngay lập tức tiêu diệt
được hầu hết tảo lam trong thủy vực, nhưng nó cũng gây thiệt hại nặng nề đến
các sinh vật thủy sinh khác, thậm chí cho cả con người sử dụng nước trong thủy
vực. Do đó, yêu cầu quan trọng của hóa chất xử lý nước là không làm ảnh
hưởng đến các sinh vật có ích và con người.
Ở Việt Nam, rất nhiều thủy vực ở nước ta, đặc biệt là ở những ao hồ nhỏ
đóng kín chưa được quan tâm đúng mức đến quy hoạch và sử dụng tổng hợp.

3
Điều đó dẫn đến việc rất nhiều ao hồ phát sinh ô nhiễm và dần suy thoái, mất đi
giá trị sử dụng.
Các nghiên cứu cho thấy rằng, một số hồ như hồ Hoàn Kiếm, hồ Thành
Công, hồ Bảy Mẫu, hồ Ba Mẫu, hồ Kim Đồng,… đã bị tình trạng ô nhiễm dinh
dưỡng - phú dưỡng - dẫn tới sự bùng phát Tảo lam độc gây ảnh hưởng nghiêm
trọng đến các loài sinh v
ật trong hồ và cuộc sống dân cư xung quanh. Một trong
vấn đề bức xúc hiện nay là vấn đề ô nhiễm môi trường của các hồ này, trong đó

vấn đề ô nhiễm do Tảo lam độc gây ra là khá đặc trưng đối với các hồ lớn nhỏ
hiện nay ở Hà Nội và nhiều nơi khác ở nước ta. Sự ô nhiễm này ảnh hưởng đến
sinh thái, đến thủy sinh vật, đến du lịch, cảnh quan và sức khỏ
e cộng đồng.
Về phương pháp xử lý và ngăn chặn bùng phát tảo đã được các nhà nghiên
cứu và quản lý môi trường quan tâm nhiều năm và thu được một số kết quả nhất
định. Một số biện pháp cơ học đã được thực hiện, chẳng hạn đối với các hồ chứa
nước trong phạm vi nội thành và một số hồ khác ở ngoại thành Hà Nội, một số
bi
ện pháp được đưa ra như tách riêng đường nước thải và đường nước mưa vào
hồ; xử lý sơ bộ nước thải; nạo vét, kè hồ hoặc dùng những biện pháp cơ học như
hớt váng, vớt rác để loại bỏ bớt sự bùng nổ của Tảo lam. Các biện pháp trên
cũng có một hiệu quả nhất định, tuy nhiên chưa đủ để khắc phục triệt để tình
trạ
ng này. Gần đây, chế phẩm LTH-100 đã được dùng để xử lý nước Hồ Văn và
đã có kết quả bước đầu. Do thời gian ứng dụng còn ngắn chưa thể có đánh giá
đầy đủ về hiệu quả của chế phẩm này, cũng như đánh giá khả năng loại bỏ chất
dinh dưỡng N, P và khả năng ngăn chặn bùng phát trở lại của tảo độc. Tính chấ
t
kiểm soát, ngăn chặn sự nở hoa trở lại của Tảo lam độc không được thể hiện rõ
trong phương pháp xử lý này.
Như đã đề cập, phốtpho là chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của
sinh vật trong môi trường nước, nhưng nồng độ phốtpho dư thừa trong nước là
nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng cho các thủy vực, tác động xấu đến
hệ sinh thái nước. N
ếu hạn chế lượng lượng phốtpho hòa tan trong hệ sẽ gây nên
thay đổi thành phần khu hệ tảo, khu hệ tảo trở lại loại Tảo lục lành tính. Như
vậy, nếu giảm được sự bùng phát của hệ sinh thái và trạng thái phú dưỡng, Tảo
lục lành tính sẽ là nguồn thức ăn cho thủy sinh vật sống trong hồ. Đối với các hồ
mang giá trị văn hóa lịch sử cao, về cảnh quan, màu xanh củ

a hồ không bị mất
đi, hồ không trở thành hồ chết. Và như vậy, đảm bảo giá trị du lịch và bảo tồn
các động vật thủy sinh của thủy vực. Các nhà nghiên cứu đi đến kết luận rằng,
kiểm soát photpho hòa tan chính là giải pháp kiểm soát, ngăn chặn và quản lý
bền vững và lâu dài đối với sự phú dưỡng của thủy vực.

4
Các nghiên cứu về sử dụng bentonit tự nhiên biến tính bằng lantan cho
thấy loại vật liệu này đầy hứa hẹn giải quyết vấn đề kiểm soát tảo độc trong thuỷ
vực. Việt Nam phong phú về nguồn quặng đất hiếm và quặng bentonit. Những
thử nghiệm sơ bộ của chúng tôi về điều chế chế phẩm bentonit biến tính lantan
và xử lý ở phòng thí nghiệm đối với T
ảo lam ở Hồ Hoàn Kiếm cho thấy khả
năng hiện thực điều chế chế phẩm bentonit biến tính từ nguyên liệu trong nước
và sử dụng chúng cho xử lý, ngăn chặn và kiểm soát phú dưỡng của hồ. Hàm
lượng phốtpho giảm mạnh trong 3 giờ đầu sau xử lý và việc xử lý làm giảm đến
> 90% phốtpho hòa tan đến mức nghèo dinh dưỡng. Trong quá trình xử lý, qua
theo dõi hàng tháng, các thủy sinh vật vẫn sống bình thường. Hi
ện chưa có
nghiên cứu về sử dụng bentonit biến tính lantan từ nguồn quặng bentonit trong
nước, để loại bỏ phốtpho nhằm kiểm soát bùng phát Tảo lam độc.
Với mục đích chế tạo vật liệu và xây dựng quy trình kiểm soát Tảo lam,
Viện CNXH đã đề xuất nhiệm vụ môi trường: “Xây dựng quy trình xử lý ngăn
chặn và kiểm soát sự bùng phát tảo lam độc ở các thuỷ vực bị
phú dưỡng
bằng giải pháp bentonit biến tính”. Nhiệm vụ này đăng ký thực hiện nội dung
chủ yếu sau:
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính bentonit bằng
lantan từ nguồn bentonit Việt Nam (bentonit Bình Thuận và bentonit Lâm
Đồng) và xây dựng quy trình điều chế bentonit biến tính lantan lượng lớn (40-50

kg/mẻ), sử dụng làm chất hấp phụ và loại bỏ phốtpho trong nước.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưở
ng đến khả năng hấp phụ phốtpho của
bentonit biến tính lantan như: thời gian đạt cân bằng, pH, nồng độ phốtpho,
nhiệt độ, ảnh hưởng của các ion cản,.v.v.
- Đánh giá khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu điều chế ở chế độ động
và chế độ tĩnh đối với nước hồ Hoàn Kiếm, hồ Hoà Mục và hồ Kim
Đồng.
- Đánh giá khả năng hấp phụ và loại bỏ phốtpho của bentonit biến tính
lantan và sự thay đổi các chỉ tiêu sinh hoá của nước hồ Hoà Mục và hồ Kim
Đồng theo phương pháp giếng trong hồ.
- Thử nghiệm trên toàn hồ Hoà Mục với vật liệu bentonit biến tính lantan.
- Xây dựng quy trình xử lý, ngăn chặn và kiểm soát sự bùng phát của tảo
lam độc ở các thuỷ vực bị phú dưỡng bằng vật liệu bentonit bi
ến tính lantan.

5
PHẦN I. TỔNG QUAN
1.1. Ngành Tảo lam (Cyanophyta) hay Vi khuẩn lam (Cyanobacteria)
(Theo trang internet: thuviensinhhoc.com)
Trong số các cơ thể tự dưỡng được thì Tảo lam được xem là nhóm nguyên
thủy nhất. Di tích hóa thạch của các tảo lam dạng sợi phát hiện được cách nay
khoảng 3,5 tỷ năm. Mặc dầu tế bào không có cấu trúc phức tạp so với các tảo
khác nhưng tảo lam vẫn là đại diện có vai trò quan trọng ở các hệ sinh thái. Tảo
lam là sinh vật quang hợp đầu tiên tổng hợp chất hữu c
ơ và cũng là tế bào đầu
tiên có hai hệ thống tiếp nhận ánh sáng (hệ thống quang I, II) và giải phóng O
2
.
Nhiều loài tảo lam có khả năng cố định đạm, chuyển Nitơ trong khí quyển từ thể

tự do sang dạng Nitơ sử dụng được như amonium (NH
4
), acid amino và một loạt
hợp chất nitơ khác.
Tảo lam thuộc nhóm tiền nhân, được xếp liền sau các vi khuẩn, riêng với
các nhóm khác vì ngoài những đặc điểm như chưa có nhân điển hình, không có
màng nhân, vật chất di truyền được tập trung trong chất nhân (nucleoid), không
có lưới nội sinh chất, ty thể, thể golgi, lạp thể và không mang roi, chỉ chứa diệp
lục tố a, sắc tố phụ trội bản tính protein thường làm cho chúng có màu lam (có
khả nă
ng tự dưỡng) thì chúng cũng chưa có sự sinh dục hữu phái.
Về tổ chức cơ thể, tảo lam có cấu tạo đơn giản, một số có dạng đơn bào,
phần lớn dưới dạng tập đoàn hay đa bào hình sợi, hình chuỗi hạt đơn hay phân
nhánh.
Đại đa số tế bào tảo lam dạng sợi – chuỗi hạt thường có tế bào dị hình (dị
bào). Dị bào là những tế bào
đặc biệt, lớn hơn các tế bào bình thường khác, có
màng đôi, dày, trong suốt, không có oxygen và không có hệ thống quang II do
đó không sản xuất ra oxy trong quá trình quang hợp. Dị bào có 1 hoặc 2 lỗ (ở
đầu tiếp xúc với tế bào dinh dưỡng) tùy theo vị trí ở đầu hay ở giữa sợi (đặc biệt
trong phân loại) qua đó lưu thông tế bào chất với các tế bào nằm cạnh nó.
Khoảng cách của dị bào trên sợi chịu ảnh hưởng của các y
ếu tố môi trường.
Dưới KHV quang học, chất tế bào trông đồng nhất nhưng dưới KHV điện tử nó
có một hệ thống màng, thường có màu xanh vàng do có diệp lục tố a và caroten
nhưng thiếu phycocyanin.
Dị bào có vai trò trong việc cố định đạm trong điều kiện hiếu khí. Trong sự
phát triển của sợi, sợi có thể bị tách ra ở bên cạnh các dị bào này và tạo thành
một nhánh mới đi ra từ sợ
i chính. Đó là sự phân nhánh giả của sợi, phân biệt với

sự phân nhánh thật được bắt đầu từ một tế bào sinh dưỡng nào đó của sợi phân
chia dọc và sau đó tế bào non mới hình thành tiếp tục phân chia tạo nhánh bên.

6

Tế bào dị hình (*) ở Tảo Annabaena

1.1.1. Cấu tạo tế bào
Màng tế bào Tảo lam khá dầy, gồm 4 lớp, bên ngoài thường hóa nhầy, có
khi tạo thành bao chuyên hóa, bao xung quanh tế bào hoặc nhóm tế bào hay toàn
bộ sợi.
Chất nguyên sinh ở Tảo lam được phân biệt thành 2 phần:
- Phần ngoài tập trung các phiến mỏng quang hợp (lamen), thể ri bô và
các thể hạt (hạt chất tế bào) khác.
- Phần trong chứa chất nhân (nucleoprotein). Ở giữa ranh giới gi
ữa 2
phần không rõ ràng chỉ nhận ra khi dùng phẩm Feulgen nhuộm trung bào chất
chứa chất nhân.
Các chất màu (sắc tố) phân bố trên các lamen ở phần ngoài nên phần này
có màu (xanh đen hoặc xanh lục).
Chất màu gồm có: diệp lục tố a (có màu lục); phycoxyanin màu lam và
phycoerythrin màu hồng, và các dẫn xuất của caroten, oxycaroten.
Chất dự trữ của tế bào là glycogen, volutin, không có tinh bột.
1.1.2. Sinh sản
Tảo lam không có sinh sản hữu tính, chỉ có sinh sản dinh dưỡng (bằ
ng tảo
đoạn) và vô tính (bằng bào tử).
Ở những Tảo lam đơn bào, sinh sản sinh dưỡng bằng cách phân đôi tế bào
ra làm 2,4,8 thẳng góc với chiều dài tế bào, hay theo 2 mặt phẳng thẳng góc
(Mersmopedia, cho ra cộng tộc phẳng) hay theo 3 chiều cho ra một khối dày.

Ở các tảo đa bào dạng sợi thì tách thành từng dạng sợi gọi là tảo đoạn
(hormogonies): tản đứt ra nhiều đoạn ngắn, cử
động được (trượt), rời tản mẹ và
mọc thành sợi khác: các đoạn tản sinh sản dinh dưỡng ấy gọi là tảo đoạn. Nhờ
cử động trượt mà tảo đoạn truyền lan loài rất xa.

7
Cơ quan để làm gãy và làm rời tảo đoạn ấy là:
- Gián bào: một hay hai tế bào gần nhau, hóa nhầy thành một chất đều
hòa, màu lục vàng, chiết quang. Tế bào cạnh đó nhờ vậy rời nhau dễ dàng và tản
đứt nơi ấy.
- Hoại bào: một tế bào trở nên vàng và vách ngang của chúng lõm. Tế
bào ấy lần lần tan đi và làm cho tảo đoạn rời ra.
Ở những dạng có bao, tảo đo
ạn chui ra khỏi bao, chuyển động trong nước
theo nước theo hướng trục dài, sau đó dừng lại và nảy mầm thành sợi tảo mới.
Sự hình thành tảo đoạn là một trong những dạng sinh sản phổ biến nhất của các
tảo dạng sợi.
Một số tảo lam sinh sản vô tính bằng bào tử không roi, nội sinh hay ngoại
sinh. Bào tử được hình thành từ những tế bào sinh dưỡng và thường lớn h
ơn
những tế bào này, có màng dày bảo vệ, tránh những điều kiện bất lợi bên ngoài.
- Bì bào tử : là những tế bào đặc biệt, to, chất tế bào đậm đặc (nhiều chất dự trữ)
và có một vách rất dày, nâu, có khi chạm trổ. Các tế bào này có thể tròn (như ở
Anabaena), tròn dài (như ở Cylindrospermum) hay rất dài (Anabaena).
Nhờ có vách dày mà bì bào tử có thể chịu đựng được thời tiết không thuận
l
ợi. Khi gặp điều kiện thuận hợp, bào tử nẩy mầm cho ra một tản mới.
- Nội bào tử : là những bào tử thành lập ở trong nội bào tử phòng. Ðặc
thù của bộ Pleurocapsales.

- Ngoại bào tử thành lập ở ngoài bào tử phòng, ở ngọn tế bào ấy và làm
thành chuỗi tương tự như đính bào tử ở Penicillium.
Bào tử vừa là cơ quan sinh sản vừa là giai
đoạn nghỉ của tảo. Khi gặp điều
kiện thuận lợi, bào tử nảy mầm thành tảo mới.
1.1.3. Phân bố và sinh thái
Tảo lam có sức sống rất dẻo dai, chúng phân bố rộng rãi trong tất cả các
môi trường. Đại bộ phận Tảo lam sống trong nước ngọt, ở các ao hồ có nhiều
chất hữu cơ và góp phần hình thành hệ sinh vật nổi (plankton) của các thủy vực;
m
ột số phân bố trong nước mặn hoặc nước lợ, nơi bùn lầy hay đất ẩm ướt, trên
đá, trên vỏ cây ẩm, ngay cả những nơi có điều kiện rất khắc nghiệt như trong
tuyết và ở những suối nước nóng đến 69°C.
Tảo lam thuộc loại ưa nhiệt, có tính bền vững với nhiệt độ. Nhiều loài có
thể phát triển ở nhiệt độ cao, cả trong các su
ối nước nóng (70 - 80°C). Tảo lam
có thể chịu được nhiệt độ cao như vậy là nhờ trạng thái keo đặc biệt của chất
nguyên sinh. Mặt khác, một số tảo lam cũng có khả năng tồn tại ở nhiệt độ thấp

8
(những tảo sống trong băng tuyết, hay ở Nam cực, nhiệt độ tới -83°C vẫn tìm
thấy một lượng lớn tảo Nostoc).
Những Tảo sống trên núi cao ở Nam cực, ngoài nhiệt độ thấp, còn chịu ảnh
hưởng của bức xạ Mặt trời rất mạnh. Chính sự tiết nhày xung quanh tế bào là
một trong những khả năng chống đỡ quan trọng của cơ thể
đối với những tác hại
của bức xạ Mặt trời.
Vì chất nhày có khả năng hấp thụ và giữ nước lâu dài nên tảo lam có thể
dinh dưỡng bình thường trong các vùng sa mạc khô cằn. Để đảm bảo hoạt động
sống, tảo cần phải đủ nước, chất nhày hấp thụ lượng nước tối đa vào ban đêm và

lúc sáng sớm, còn ban ngày đoàn hay khối sợi bị khô và cứng lại, khi
đêm đến
lại bắt đầu hấp thụ độ ẩm.
Tảo lam cũng gặp ở các hồ, vũng ven biển có độ mặn cao do quá trình bốc
hơi nước. Một số tảo lam có thể tiến hành quang hợp trong môi trường yếm khí
tương tự như vi khuẩn.
Tảo phát triển mạnh ở nhiệt độ cao (vào các tháng nóng trong năm). Với
các tảo nước ngọt, nhiệt độ phát triển thích hợ
p là 30°C.
Khi sinh trưởng phát triển mạnh, tảo gây nên hiện tượng “nước nở hoa”.
Tuy nhiên, một số loài thuộc chi Oscillatoria lại gây “nước nở hoa” trên băng ở
nhiệt độ gần 0°C. Khi có hiện tượng “nước nở hoa” do tảo lam gây ra thì nước
không sử dụng được vì khi đó sinh khối của tảo đạt tới mức khá lớn (tối đa tới
450-500g/m
3
) mà trong đó rất ít loài có thể dùng làm thức ăn cho các sinh vật
khác, sau đó chúng chết hàng loạt và phân hủy. Các chất do tảo tiết ra và các sản
phẩm phân hủy của chúng khi chết đều gây hại.
Một số Tảo lam sống cộng sinh bên trong cơ thể sinh vật khác. Nhiều tảo
lam cộng sinh đã tạo ra nguồn đạm cho vật chủ và cả chính mình. Nhờ có khả
năng cố định đạm đã giúp cho tảo lam sống thuậ
n lợi hơn các loại tảo khác trong
môi trường các thuỷ vực có nồng độ nitơ thấp. Ví dụ: cộng sinh với nấm tạo
thành Ðịa y; giữa Anabaena azolla với bèo hoa dâu
1.1.4. Phân loại
Ngành Tảo lam có khoảng 1500 – 2000 loài, tập hợp thành một số bộ, họ
khác nhau. Hiện nay con số các bộ không thống nhất tuỳ theo tác giả. Có người
chia ngành này thành 3 lớp với nhiều bộ, có người lại chia thành 1 lớp với 4 bộ
:
- Bộ Chroococcales: Tản đơn bào, đơn độc hay tập đoàn. Tế bào tròn

không phân biệt gốc và đỉnh, không có nội và ngoại bào tử.
Tế bào đơn độc hay tập đoàn nhưng không sắp xếp thành hàng hay sợi (họ
Chroococcaceae), thường gặp như: Chroococcus, Microcystis.

9
- Bộ Dermocarpales: đơn bào.
- Bộ Pleurocapsales: Tản đa bào dạng sợi đơn, có phân nhánh hoặc không,
sinh sản cách phân chia tế bào hoặc nội bào tử.
Các chi điển hình: Cyanocystis, Pleurocapsa.
- Bộ Hormogonales: đa bào dạng sợi lông, hoặc phân nhánh, thường có tế
bào dị hình, có khi sợi lại tập hợp thành tập đoàn.
Các chi điển hình: Nostoc, Anabaena, Aphanizomenon,
Tác giả khác lại chia thành 2 bộ: Chroococcales với những dạng đơn bàn
hay tập đoàn, và Hormogonales với những dạng đa bào.
M
ột số đại diện phổ biến:
- Tảo lam cầu (Microcystis): với 20-25 loài rất khó xác định, tế bào hình
cầu bé tập hợp thành tập đoàn hình cầu hay hình trái xoan. Phần lớn các loài
sống trôi nổi trong nước ngọt hay nước mặn; trong các ao hồ có khi chúng tạo
thành một lớp như phấn xanh rắc trên mặt nước. Nước chứa nhiều tảo này có thể
làm chết cá vì một số loài tiết ra chất độc (M. aeruginosa
).
- Tảo bèo dâu (Anabaena azollae): tảo đa bào hình chuỗi hạt, thỉnh thoảng
có xen lẫn các tế bào dị hình. Thường sống trong khoang lá bèo hoa dâu. Tảo
này có khả năng cố định đạm nên tổng hợp được nhiều nitơ cho bèo, dùng làm
phân xanh và thức ăn nuôi gia súc rất tốt.
Một số tảo lam thường gặp
a) Microcystis ; b) Nostoc; c) Oscillatoria
Thuộc chi Anabaena có tới 100 loài phân bố rộng cả trong nước và trên
mặt đất, nhiều loài có khả năng cố định đạm khí quyển và gây nên hiện tượng

“nước nở hoa”.

10
- Tảo chuỗi ngọc (Nostoc): có hình chuỗi hạt với các tế bào dị hình như
Anabaena. Nhưng bên ngoài các chuỗi có bao chất nhày. Thường gặp ở ruộng
lúa, trên bãi cỏ hay trên đất ẩm. Có tới 50 loài khác nhau. Nhiều loài cũng có
khả năng cố định nitơ tự do.
- Tảo dao động (Oscillatoria): sợi tảo cấu tạo bởi các tế bào hình chữ
nhật dẹt nối tiếp nhau, sợi không có bao, đầu sợi có sử
động dao động. Tảo sống
thành từng đám màu lục đen ở trên đất ẩm hoặc các cống rãnh nước bẩn.
Oscillatoria là 1 chi lớn có trên 100 loài, phân bố rộng cả ở nước mặn, ngọt.
- Tảo lam xoắn (Spirulina): đa bào hình sợi xoắn ốc. Loài S. platensis
hiện đang được gây nuôi nhiều vì có hàm lượng protein rất cao (trên 60% khối
lượng khô) với nhiều axit amin không thay thế và vitamin.
1.1.5. Ý nghĩa thực tiễn
Trong thực tiễ
n, tảo lam có vai trò tích cực và tiêu cực
- Trong nông nghiệp, vai trò quan trọng của tảo lam là làm tăng độ phì cho
đất nhờ khả năng cố định đạm. Hiện nay người ta đã tìm thấy khoảng 50 loài,
phần lớn thuộc họ Tảo chuỗi (Nostocaceae) có khả năng này. Ðặc biệt đáng chú
ý là loài Anabaena azollae cộng sinh trong bèo hoa dâu, một loại cây dùng làm
phân xanh và làm thức ăn gia súc có ý nghĩa kinh tế rất lớn ở nước ta.
Theo nhiều nghiên cứu cho thấy, nhờ
sự phát triển của vi khuẩn lam trong
ruộng lúa mà hằng năm mỗi hécta đất trồng lúa có thể lấy được thêm từ không
khí khoảng 15 - 50 kg nitơ, trung bình là 20 - 25 kg, đôi khi thu được đến 80 kg
hay nhiều hơn nữa.
Những năm gần đây, một số tảo lam có hàm lượng protein cao như
Spirulina maxima, S. platensis được nuôi trồng với quy mô công nghiệp để thu

sinh khối nhằm bổ sung nguồn protein cần thiết cho chăn nuôi và cho con người.
Tảo lam tích lũy ở
đáy thủy vực, tham gia vào việc hình thành bùn
sapropen được dùng làm phân bón, thức ăn gia súc giàu vitamin, chế biến làm
than cốc, khí hơi và dùng chữa bệnh
Một số tảo lam được dùng làm thức ăn cho người như Nostoc commune,
Nostoc pruniforme. Ðây là một loại thực phẩm ngon và quí đối với người Trung
Quốc, giàu protein và vitamin.
Ngoài ra, cùng với vi khuẩn và các động vật nguyên sinh, tảo lam còn được
dùng làm sạch sinh học các nguồn nước thải ra từ sản xuất công nghiệp.
Tảo lam c
ũng có những tác dụng tiêu cực: khi phát triển mạnh chúng gây
hiện tượng "nước nở hoa' làm giảm phẩm chất của nước, ảnh hưởng tới động vật
đáy và biến đổi hệ sinh thái thủy vực.

11
Tảo lam ít có ý nghĩa dinh dưỡng đối với động vật phù du, do chúng có cấu
trúc màng nhầy, động vật thường không sử dụng được và chúng thường sinh ra
độc tố. Chỉ có một số ít cá sử dụng một số tảo lam để ăn.
1.1.6. Nguồn gốc và tiến hóa
Nguồn gốc của Tảo lam với các nhóm sinh vật khác cho đến nay cũng chưa
rõ ràng.
Cùng với vi khuẩn, chúng xuất hiện sớm nhất trên Trái Đất, cách nay ít
nhất cũng khoảng gần 3 tỷ năm. Vì mang nhiều đặc tính cổ xưa và dựa trên
những di tích hóa thạch nên nhiều tác giả xem tảo lam bắt nguồn gần gũi nhất
với thủy tổ sinh vật. Quan hệ họ hàng của tảo lam với các ngành khác cũng
không rõ ràng, do chúng có cấu tạo quá đơn giản. Một số nhà Thực vật học cho
rằng Tảo lam tiến hóa theo hướng từ đơn bào đơn giản t
ới tộc đoàn, nên có lẽ
quan hệ với Tảo đỏ vì một số Tảo lam có sắc tố đỏ (phicoerythrin) của Tảo đỏ.

Tuy nhiên, nhiều người cho rằng Tảo lam có quan hệ với Vi khuẩn do chúng
cùng chưa có cấu tạo nhân và có quá trình hình thành bào tử bảo vệ. Di tích hóa
thạch vẫn còn giữ lại trong địa khai, hơn nữa chúng xuất hiện với lượng lớn trên
bề mặt trái đất.
Vào 1939 người ta đã tìm th
ấy dạng trung gian biểu hiện mối quan hệ giữa
tảo lam và vi khuẩn, đó là những đại diện của chi Caryophanon có cấu trúc rất
giống với cấu trúc dạng sợi của Tảo Oscillatoria, nhưng lại có đặc điểm sai khác
là mang roi hình lông chim giống như vi khuẩn Oscillospira mà trước đó (1920)
đã được Simons mô tả và coi là dạng chuyển tiếp giữa Vi khuẩn và Tảo lam.
Với những dẫn liệ
u hóa thạch tìm được trong các kỷ địa chất, người ta cho
ràng Tảo lam tiến hóa theo hướng từ đơn bào tới tập đoàn dạng nhầy không có
hình dạng nhất định, tiến sang tập đoàn phức tạp dạng khối và dạng sợi đơn, rồi
phân nhánh. Do có đặc tính bền vững với những điều kiện bên ngoài, Tảo lam
đã không bị thay đổi và không có sự tiến hoá đáng kể nào, chúng tạo thành một
nhánh c
ụt trong sự tiến hoá chung của sinh giới.

1.2. HIỆN TƯỢNG PHÚ DƯỠNG
1.2.1. Khái niệm hiện tượng phú dưỡng
Phú dưỡng (eutrophication) là phát triển quá trình sinh học tự nhiên trong
hồ, ao, sông, biển,… do gia tăng chất dinh dưỡng (thường hợp chất của nitơ và
phốtpho) thúc đẩy sự phát triển của tảo, thực vật thuỷ sinh và tạo ra những biến
động lớn trong hệ sinh thái nước, làm chất lượng nước bị suy giảm và ô nhiễ
m
[54]. Hình 1.1 cho thấy một số thuỷ vực bị phú dưỡng.

12

Hình 1.1. Một số thủy vực bị phú dưỡng.

1.2.2. Nguyên nhân và cơ chế
Trong thực tế, hiện tượng phú dưỡng ở một số thuỷ vực xảy ra do điều
kiện tự nhiên là không nhiều. Một số ít thuỷ vực bị phú dưỡng tự nhiên, nhưng
đa số các thuỷ vực khác bị phú dưỡng là do các hoạt động của con người [15].
Nguyên nhân chính gây hiện tượng phú dưỡng là từ các nguồ
n thải có hàm
lượng nitơ, phốtpho cao được thải trực tiếp vào các thuỷ vực. Nồng độ phốtpho
hoà tan của nước mặt thường là chỉ thị để dự báo trạng thái dinh dưỡng của hệ
nước. Phốtpho là chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của tảo. Nó được
xem là yếu tố hạn chế năng suất sinh học trong hệ nước ngọt [111]. Tuy nhiên,
nếu dư
thừa phốtpho trong nước là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng và
nguồn thải phốtpho chủ yếu từ:

13
+ Các nguồn thải từ hệ thống cống rãnh trong các khu thị trấn, thành phố,
các khu công nghiệp. Nguồn thải này phụ thuộc rất nhiều vào mức sống của dân
số và tiêu chuẩn vệ sinh trong khu vực;
+ Nước thải từ các vùng canh tác, chăn nuôi, phân súc vật thối rữa,…;
+ Nước thải từ các khu vực sản xuất công nghiệp, chế biến các sản phẩm
nông nghiệp và khu vực sản xuất nông nghiệp,…
Cơ s
ở sinh hóa của hiện tượng phú dưỡng là phản ứng quang hóa xảy ra
theo nhiều bước: trước hết, các chất diệp lục và các sắc tố trong cây xanh hấp
thụ ánh sáng để tổng hợp lên các chất hữu cơ từ CO
2

và H
2
O. Tiếp theo quá
trình biến đổi sinh hóa, tổng hợp lên các tế bào.
Phản ứng quang hóa có thể chia thành 2 bước:
+ Quang năng được chuyển hóa thành hóa năng (biến đổi năng lượng) để
thực hiện các phản ứng hóa học;
+ Cacbon vô cơ chuyển hóa thành cacbon hữu cơ (biến đổi chất) và dạng
đầu tiên hình thành là gluco, sau đó chuyển thành phân tử của tế bào. Thành
phần chủ yếu của rong, tảo, cây xanh là C, H, O. Thông thường lượng C, H, O
trong cây xanh và rong tảo chiế
m 98% khối lượng tươi, nguồn cung cấp của các
nguyên tố này chủ yếu từ khí CO
2
và H
2
O. Ngoài ra còn có những nguyên tố đa
lượng và vi lượng khác cũng tham gia vào cấu trúc tế bào [55].
Phản ứng quang hợp của thực vật phù du (tảo) được trình bày ở phản ứng:
106CO
2
+ 16NO
3
-
+ HPO
4
2–
+ 122H
2
O + 18H

+
→ C
106
H
263
ON
16
P + 138O
2
(1.1)
Từ phản ứng (1.1) cho thấy, tỷ lệ mol của C:N:P là 106:16:1, trong đó tỷ
lệ N:P được gọi là giá trị biên độ đỏ. Dựa vào giá trị này trong môi trường nước,
có thể biết yếu tố nào hạn chế tiềm năng phát triển của tảo. Nếu tỷ lệ hàm lượng
(tính bằng mg/L) N : P > 7 thì phốtpho trở thành yếu tố hạn chế, ngược lại N : P
< 7 thì nitơ trở thành yếu tố h
ạn chế. Tuy nhiên hầu hết tỷ lệ này ở các ao hồ
khoảng 20 cho nên hầu như lúc nào phốtpho cũng là yếu tố hạn chế [26, 41].
Ngoài ra, tảo lam có nhiều đặc điểm cấu tạo thuận lợi cho việc thích nghi với
nhiều môi trường nước khác nhau. Trong đó đáng kể là khả năng cố định nitơ
của không khí. Vì vậy, hầu như trong các thuỷ vực phú dưỡng, phốtpho là yếu tố

hạn chế. Do vậy, việc xử lý phốpho sẽ cho hiệu quả hơn xử lý nitơ.
1.2.3. Phân loại trạng thái phú dưỡng
1.2.3.1. Phân loại theo hàm lượng phốtpho trong thuỷ vực
Dựa theo hàm lượng phốtpho và vai trò của phốtpho đối với phú dưỡng có
thể phân loại mức độ phú dưỡng trong thủy vực gồm 4 mức theo thứ tự hàm
lượng phốtpho tăng dần như Bảng 1.1 [18].

14
Bảng 1.1. Nồng độ phốtpho và trạng thái phú dưỡng của thủy vực.

Hàm lượng phốtpho tổng (mg/l) Mức độ dinh dưỡng
< 0,004
Cực kỳ nghèo dinh dưỡng (Ultra
Oligotrophic)
0,004 ÷ 0,010 Nghèo dinh dưỡng (Oligotrophic)
0,010 ÷ 0,035 Trung dưỡng (Mesotrophic)
0,035 ÷ 0,100 Phú dưỡng (Eutrophic )
> 0,100 Phú dưỡng nặng (Hypertrophic )
(Nguồn : OECD – 1982)
1.2.3.2. Phân loại dựa theo mật độ tảo
Dựa theo mật độ các loài tảo trong thủy vực có thể phân loại trạng thái
phú dưỡng theo 6 mức như trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Tương quan giữa mật độ tảo và trạng thái phú dưỡng.
Trạng thái phú dưỡng
Mật độ tảo
(*10
6
cá thể/lít)
O. Atrophy 0,00
Cực kỳ nghèo dinh dưỡng
Ultra - Oligotrophy <0,01
Oligotrophy 0,01-0,05
Nghèo dinh dưỡng
Oligo-mesotrophy 0,05-0,10
Mesotrophy 0,10-0,50
Trung dưỡng
Meso-eutrophy 0,50-1,00
Eutrophy 1,00-10,00
Phú dưỡng
Eu-polytrophy 10,00-100,00

Polytrophy 100,00-500,00
Phú dưỡng nặng
Hypertrophy >500,00
(Nguồn : OECD – 1982)
1.2.4. Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng
1.2.4.1. Ảnh hưởng tích cực
Trong nhiều trường hợp, phú dưỡng làm tăng sinh khối, cung cấp thức ăn
cho cá, các sinh vật thủy sinh khác và góp phần vào sản xuất lương thực (xem
thêm trong mục 1.1.5).