Đánh giá khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học của vi khuẩn, ứng dụng xử lý môi trường nhiễm kim loại nặng

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

KLN
Kim loại nặng
CHHBMSH
Chất hoạt hóa bề mặt sinh học
CHHBM
Chất hoạt hóa bề mặt
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
CMC
Nồng độ mixen tối thiểu
HC
Hydrocacbon

WHO
Tổ chức sức khỏe thế giới
EEC
Cộng đồng kinh tế Châu Âu
DNA
Deoxyribonucleoic Acid
BTNMT
Bộ tài nguyên môi trường
HKTS
Hiếu khí tổng số
DO
Diesel Oil

DANH MỤC BẢNG


Bảng 1.1. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc…….5
Bảng 1.2. Phân loại CHHBMSH tạo ra từ vi sinh vật…………………………….… 14

Bảng 1.3. Một số loài vi sinh vật có khả năng tạo CHHBMSH………………….… 19
Bảng 3.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của 24 chủng vi khuẩn nghiên
cứu 38
Bảng 3.2. Khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH của các chủng vi khuẩn
nghiên cứu…………………………………………………………………………….40
Bảng 3.3. Khả năng loại Cd và Pb của CHHBMSH tạo ra từ chủng CB5a………… 55

DANH MỤC HÌNH


Hình 1.1: Mối quan hệ giữa nồng độ CHHBMSH và sự hình thành các mixen,
sức căng bề mặt……………………………………………………………………….26
Hình 1.2. Cơ chế loại kim loại nặng từ đất của CHHBMSH………………………… 27
Hình 3.1. Hình thái khuẩn lạc của chủng vi khuẩn CB5a…………………………….42
Hình 3.2. Hình thái tế bào của chủng CB5a dưới kính hiển vi điện tử quét ……….42
Hình 3.3. Ảnh hưởng của các nguồn carbon khác nhau đến sinh trưởng và tạo
CHHHBMSH của chủng CB5a……………………………………………………….44
Hình 3.4. Khả năng tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các nguồn carbon khác
nhau……………………………………………………………………………… ….44
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ glycerol đến sinh trưởng và tạo CHHBMSH của
chủng CB5a……………………………………………………………………… 46
Hình 3.6. Khả năng tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các hàm lượng glycerol
nuôi cấy khác nhau…………………………………………………………………….47
Hình 3.7. Ảnh hưởng của các nguồn nitơ khác nhau đến quá trình sinh trưởng và tạo
CHHBMSH của chủng CB5a………………………………………………………….48
Hình 3.8. Khả năng tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các nguồn nitơ khác nhau….48
Hình 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng Urea đến sinh trưởng và tạo CHHBMSH của
chủng CB5a……………………………………………………………………………50
Hình 3.10. Khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các hàm lượng
Urea khác nhau…………………………………………………………………………50
Hình 3.11. Ảnh ưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH của
chủng CB5a…………………………………………………………………………….51
Hình 3.12. Khả năng tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các nhiệt độ khác nhau… 52

Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH của chủng
CB5a……………………………………………………………………………………53
Hình 3.14. Khả năng tạo CHHBMSH của chủng CB5a ở các điều kiện pH môi trường
khác nhau………………………………………………………………………………54


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………………………………….3
1.1. Ô nhiễm kim loại nặng……………………………………………………………… 3
1.1.1. Khái niệm kim loại nặng……………………………………………………………3
1.1.2. Tính độc hại của kim loại nặng……………………………………………… 4
1.1.3. Ô nhiễm Chì (Pb)……………………………………………………………………6
1.1.3.1. Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong môi trường………………………………6
1.1.3.2. Nguồn ô nhiễm…………………………………………………………………………7
1.1.3.3. Tính độc của Chì…………………………………………………………………… 9
1.1.4. Ô nhiễm Cadimi (Cd)…………………………………………………………… 10
1.1.4.1. Sự phân bố - dạng tồn tại của cadimi trong môi trường………………… 10
1.1.4.2. Nguồn ô nhiễm……………………………………………………………………… 11
1.1.4.3. Tính độc của Cadimi…………………………………………… 11
1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm Chì và Cadimi ở Việt Nam………………………………….12
1.2. Chất hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH)………………………… 13
1.2.1. Khái niệm chất hoạt hóa bề mặt sinh học……………………………………….13
1.2.2. Phân loại chất hoạt hóa bề mặt sinh học………………………………… …….13
1.2.3. Tính chất của chất hoạt hóa bề mặt sinh học……………………………… 16
1.2.3.1. Hoạt tính bề mặt……………………………………………………………… 16
1.2.3.2. Khả năng chịu nhiệt, pH và chịu lực ion………………………………….….….17
1.2.3.3. Khả năng phân hủy sinh học và tính độc thấp…………………………….…….17
1.2.3.4. Sự hình thành nhũ hóa chủa CHHBMSH……………………………………… 17

1.2.3.5. Đa dạng về cấu trúc hóa học………………………………………………… 18
1.2.4. Vi sinh vật có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học………………… 18
1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học……… 20
1.2.5.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon…………………………………………… 20
1.2.5.2. Ảnh hưởng của nguồn nitơ……………………………………………………… 21
1.2.5.3. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường……………………………………… … 22


1.2.6. Ứng dụng của chất hoạt hóa bề mặt sinh học trong công nghiệp và xử lý ô nhiễm môi
trường…………………………………………………………………………………….22
1.3. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng…………………………………… 23
1.3.1. Xử lý bằng phương pháp hóa học……………………………………………….23
1.3.2. Xử lý bằng phương pháp hóa lý…………………………………………… 23
1.3.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học…………………………………………… 24
1.4. Xử lý kim loại nặng bằng chất hoạt hóa bề mặt sinh học……………………… 25
1.4.1. Cở chế xử lý đất nhiễm kim loại nặng bằng CHHBMSH……………………… 25
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam…………………………………27
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………29
2.1. Vật liệu…………………………………………………………………………………29
2.1.1. Chủng giống……………………………………………………………………… 29
2.1.2. Hóa chất……………………………………………………………………… 29
2.1.3. Thiết bị máy móc………………………………………………………………… 30
2.1.4. Môi trường nuôi cấy……………………………………………………………… 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………… 31
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái của vi khuẩn……………………… 31
2.2.2. Phương pháp xác định Gram của vi khuẩn……………………………………… 32
2.2.3. Phương pháp quan sát hình thái tế bào dưới kính hiển vi quang học 32
2.2.4. Phương pháp quan sát hình thái tế bào bằng kính hiển vi điện tử
quét (SEM - Scanning Electron Microscope) 32
2.2.5. Phương pháp phân lập vi khuẩn tạo CHHBSMH trên môi trường chọn lọc 33

2.2.6. Phương pháp đánh giá khả năng sinh tổng hợp CHHBMSH của các
chủng vi khuẩn phân lập thông qua chỉ số nhũ hoá E24 33
2.2.7. Đánh giá khả năng sinh trưởng của vi khuẩn dựa vào phương pháp đo độ
đục của dung dịch nuôi cấy (OD) 34
2.2.8. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi
cấy lên khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH 34
2.2.9. Lên men, tách chiết và tinh sạch CHHBMSH 35
2.2.10. Loại Cd và Pb từ đất ô nhiễm bằng CHHBMSH………………………… …35
2.2.11. Phân tích trình tự gen 16S rDNA định tên đến loài chủng CB5a…………… 36


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, đặc điểm gram các chủng vi khuẩn phân lập 38
3.2. Khả năng tạo CHHBMSH của các chủng vi khuẩn 40
3.3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào chủng vi khuẩn CB5a……………41
3.4. Định tên loài chủng CB5a…….…………………………………………………….43
3.5. Ảnh hưởng các yếu tố môi trường đến khả năng tạo CHHBMSH của chủng
vi khuẩn nghiên cứu……………………………………………………………………… 43
3.5.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon lên quá trình sinh trưởng và tạo CHHBMSH
của chủng vi khuẩn nghiên cứu………………………………………………………… 43
3.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ Glycerol……………………………………………… 45
3.5.3. Ảnh hưởng của nguồn nitơ …………………………………………………… 47
3.5.4. Ảnh hưởng của nồng độ Urea đến quá trình sinh trưởng và tạo CHHBMSH
của chủng CB5a…………………………………………………………………………… 49
3.5.5. Ảnh hưởng của nhiêt độ nuôi cấy……………………………………………… 51
3.5.6. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng và tạo CHHBMSH của
chủng CB5a………………………………………………………………………………….52
3.6. Nghiên cứu khả năng xử lý đất nhiễm Cd và Pb từ đất bằng CHHBMSH
tạo ra bởi chủng CB5a……………………………………………………………… 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………… 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 57
1

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm kim loại nặng đang là vấn đề môi trường được quan tâm ở Việt Nam
và trên thế giới. Ô nhiễm kim loại nặng gia tăng cùng với sự phát triển của quá trình
công nghiệp hóa cũng như các hoạt động khai thác khoáng sản. Kim loại nặng như Pb,
Cd, Cr, Cu, As, Zn, Hg và Ni được xem là những nguyên tố chính gây ô nhiễm. Sự
tích tụ của những kim loại nặng độc hại này trong đất và nước gây ảnh hưởng tiêu cực
tới con người, sinh vật cũng như môi trường xung quanh. Đặc biệt, ở người, các bệnh
thường gặp ở những vùng ô nhiễm kim loại nặng là bệnh viêm đường hô hấp, quái thai,
gan, thận, ung thư, sẩy thai, thai chết lưu
Các phương pháp thường được sử dụng để xử lý đất nhiễm kim loại nặng bao
gồm: kết tủa, hấp phụ, trao đổi ion, ổn định hóa, chôn lấp Tuy nhiên, phương pháp
kết tủa, hấp phụ, trao đổi ion thường có giá thành cao, gây ô nhiễm thứ cấp do sử dụng
nhiều hóa chất, phương pháp ổn định hóa và chôn lấp lại đòi hỏi nhiều diện tích để xử
lý. Với những đặc tính như tính hòa tan, ổn định và tạo được phức bền với kim loại,
chất hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH) tạo bởi vi sinh vật có tiềm năng xử lý hiệu
quả kim loại từ môi trường ô nhiễm. CHHBMSH là hợp chất sinh học do vi sinh vật (vi
khuẩn, nấm men, nấm mốc) tạo ra chứa cả hai nhóm chức ưa nước và kị nước trong
cùng một phân tử. Vì vâỵ, chúng có thể tập trung tác động tương hỗ với nhau làm giảm
sức căng bề mặt, đồng thời làm giảm lực hút tĩnh điện ở bề mặt tiếp giáp giữa hai pha
(lỏng –lỏng; lỏng – rắn) giúp CHHBMSH (tích điện âm) dễ dàng tiếp xúc và tạo phức
bền vững với kim loại nặng (tích điện dương). Ưu điểm của việc ứng dụng CHHBMSH
để xử lý kim loại nặng là tính tương hợp, khả năng phân hủy sinh học, an toàn với môi
trường, giá thành rẻ do có thể tận dụng được các chất thải làm nguồn carbon, nitơ,
không tạo nhiều cặn dư thừa gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường và chịu được các yếu
tố môi trường (pH, nhiệt độ, ) khắc nghiệt. Do những ưu điểm vượt trội kể trên,
nghiên cứu xử lý kim loại nặng bằng CHHBMSH hiện thu hút được sự quan tâm của
2

nhiều nhà khoa học trên thế giới. Tuy nhiên, ở Việt Nam hướng nghiên cứu này vẫn
còn mới mẻ.
Từ thực trạng ô nhiễm kim loại nặng nói chung, cũng như cadimi (Cd) và chì
(Pb) nói riêng, cùng với nhu cầu tìm kiếm các giải pháp phù hợp để xử lý môi trường
nhiễm kim loại nặng hiệu quả ở Việt Nam, chúng tôi thực hiện đề tài luận văn “Đánh
giá khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học của vi khuẩn, ứng dụng xử lý môi
trường nhiễm kim loại nặng”.


 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
• Lựa chọn được một chủng vi khuẩn có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh
học cao, cùng các điều kiện sinh trưởng và tạo CHHBMSH tối ưu.
• Đánh giá được khả năng loại chì (Pb) và cadimi (Cd) trong đất ô nhiễm bằng
CHHBMSH tạo bởi chủng vi khuẩn lựa chọn.
 Đưa ra các phương pháp tiếp cận mới nhằm xử lý đất ô nhiễm KLN.
 KẾT QUẢ CHÍNH ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC:
• Lựa chọn được một chủng vi khuẩn CB5a có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt
sinh học cao.
• Phân tích trình tự 16S rDNA: chủng CB5a tương đồng 99,9% với loài
Pseudomonas aeruginosa.
• Tìm được điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp CHHBMSH của chủng vi khuẩn
CB5a là 37
o
C, pH 7, 2% Glycerol, 2g urea/l với chỉ số nhũ hóa E24 đạt 60%.
• Hiệu quả loại chì và cadimi trong đất bằng CHHBMSH tạo bởi chủng CB5a lần
lượt là 89 và 79% sau 3 ngày thí nghiệm.


3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Ô nhiễm kim loại nặng
1.1.1. Khái niệm kim loại nặng
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều quan điểm về kim loại nặng, như:
- Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: cho rằng kim loại nặng là các kim loại có tỉ
trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5, bao gồm: Pb (d = 11,34), Cd ( d = 8,6), As (d = 5,72), Zn
(d = 7,10) Co (d = 8,9), Cu (d = 8,96), Cr (d = 7,1), Fe (d = 7,87), Mn ( d =
7,44) Trong số các nguyên tố này có một số nguyên tố được coi là nguyên tố vi lượng
cần cho dinh dưỡng của con người, cây trồng và sinh vật ở liều lượng thấp, ví dụ: Mn,
Co, Cu, Zn, Fe….Tuy nhiên, với hàm lượng cao các nguyên tố này sẽ gây độc [53].
- Theo quan điểm độc học: kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây nên các
vấn đề về môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti, Fe, Mn, Ag,
Sn, As, Se. Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là Pb, Cd, As và Hg. Bốn nguyên tố
này gây độc cho sinh vật và con người kể cả ở liều lượng thấp [7].
Một định nghĩa khác cho rằng, kim loại nặng là những nguyên tố có đặc tính
kim loại và có số nguyên tử lớn hơn 20. Các nguyên tố này thường ở dạng vết trong
môi trường đất tự nhiên [43]. Các kim loại nặng phổ biến nhất là: Cd, Cr, Cu, Zn, Pb,
Hg. Các KLN nói chung ở nồng độ cao là yếu tố cực kì độc hại đối với quá trình trao
đổi chất của tế bào. Ô nhiễm KLN có thể dẫn đến mất cân bằng của các loài động, thực
vật bậc cao, đặc biệt trong môi trường đất chứa hàm lượng KLN cao thực vật phát triển
kém dẫn đến độ che phủ bề mặt thấp, hậu quả là các KLN từ đất sẽ xâm nhập vào
nguồn nước mặt và nước ngầm [43].



4

1.1.2. Tính độc hại của kim loại nặng
Trong số 70 kim loại nặng tồn tại trong tự nhiên, chỉ có một số nguyên tố là các

nguyên tố vi lượng (<10
-4
) như: Cu, Zn, Mn, B, Mo…Những nguyên tố này cần thiết
cho cơ thể ở lượng rất nhỏ, cần dùng trong các chức năng trao đổi chất quan trọng cho
cuộc sống. Đa số các kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, As…không cần thiết cho sự sống,
với đặc tính bền vững trong môi trường, khả năng gây độc ở liều lượng thấp và tích lũy
lâu dài ở chuỗi thức ăn, những kim loại nặng này được xem như chất thải nguy hại tác
động tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng xâm nhập
vào cơ thể người và sinh vật chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hóa và da. Chúng tác động
đến gốc sulfate làm vô hiệu hóa các enzyme, gây cản trở sự chuyển hóa của các chất
qua màng tế bào của người và sinh vật. Độ độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc
vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các
yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật. Trong tự nhiên kim loại nặng thường tồn tại ở
dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ khi
Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do
[20].
Độc tính của KLN đối với sinh vật liên quan đến cơ chế oxy hóa và độc tính
gen. Tác hại của KLN đối với động vật và con người là làm giảm chức năng của hệ
thần kinh trung ương, giảm năng lượng sinh học, tổn hại đến cấu trúc của máu, phổi,
thận, gan, và các cơ quan khác. Tiếp xúc với KLN trong thời gian dài có thể ảnh hưởng
mãn tính đến thể chất, cơ và quá trình thoái hóa hệ thần kinh dẫn đến biểu hiện các
bệnh Parkinson, bệnh teo cơ, bệnh đa xơ cứng…Hơn nữa KLN còn làm tăng các tương
tác dị ứng và gây nên đột biến gen, cạnh tranh với các kim loại cần thiết trong cơ thể ở
các vị trí liên kết sinh hóa và phản ứng như các kháng sinh giới hạn rộng chống lại cả
vi khuẩn có lợi và có hại.
5

Bảng 1.1. Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể người

Bộ phận vùng Nguyên tố Các tác động

+Hệ thần kinh trung ương Hg
2+

Pb
2+

+
Hư hại não: Giảm chức năng sinh lý
của nơtron
+Hệ thần kinh ngoại vi Hg
2+
-Đi lại và phản xạ không bình thường
Pb
2+

-
Tác động đến nơtron ngoại vi

As -Bệnh thần kinh ngoại vi
+Hệ bài tiết Hg
2+
-Bệnh thận, bệnh đường tiết niệu
As -Rối loạn đường tiết niệu
+Gan As -Bệnh sơ gan
+Hệ thống máu Pb
-
Kìm hãm sinh tổng hợp của máu

Cd -Thiếu máu nhẹ
As -Thiếu máu

+Miệng, tóc, đường hô
hấp
Hg
2+
-Viêm miệng
As -Loét, lên nhọt, hói đầu
Hg -Gây tác động đến cuống phổi
Se -Sưng hoặc viêm đường hô hấp
+Xương Cd -Nhuyễn xương
Se -Mục răng
+Hệ thống tim mạch Cd, As -Mỡ tim
+Hệ thống sinh sản Hg, As -Sảy thai
+Phổi, da, tuyến tiết niệu Cd, As -Ung thư
6

1.1.3. Ô nhiễm chì (Pb)
Chì (tên Latin là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong
bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev; số thứ tự nguyên tử là 82; khối lượng nguyên tử
bằng 207,2; nóng chảy ở 327, 4
o
C; sôi ở 1725
o
C; khối lượng riêng bằng 11,34 g/cm
3
.
Chì là nguyên tố màu xám xanh, rất mềm, có thể cắt bằng dao. Là nguyên tố
KLN có khả năng linh động kém, có thời gian bán phân hủy trong đất từ 800-6000
năm. Chì là nguyên tố độc hại đối với con người và hầu hết các sinh vật. Sự có mặt của
chì làm giảm hoạt động của vi sinh vật đất, gây rối loạn quá trình tuần hoàn nitơ trong
đất [1, 4].

1.1.3.1. Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong môi trường
Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong đất
* Chì (Pb): là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian
bán phân huỷ trong đất từ 800 - 6000 năm. Theo thống kê của nhiều tác giả hàm lượng
chì trong đất trung bình từ 15 – 25 ppm [13]. Chì thường nằm ở dạng phức chất bền
với các anion (CO
3
2-
; Cl
¯
; SO
3
2-
; PO
4
3-
) ở trong đất. Hàm lượng chì bị hấp phụ trao đổi
chiếm tỷ lệ nhỏ (< 5%) tổng hàm lượng chì có trong đất. Chì cũng có khả năng kết hợp
với các chất hữu cơ hình thành các chất dễ bay hơi như (CH
3
)
4
Pb. Trong đất chì có tính
độc cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng phức
hệ với các chất hữu cơ [13].
Chì trong đất có khả năng thay thế ion K
+
trong các phức hệ hấp phụ có nguồn
gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp thu chì tăng dần theo thứ tự sau [13]:
Montmorillonit < Axit humic < Kaolinit < Allophane < Ôxyt Sắt

Theo các nhà khoa học Mỹ, chì trong đất được chia thành 10 dạng bao gồm: hòa
tan trong nước, trao đổi, có khả năng bị thay thế bởi bạc, cacbonat, dạng dễ khử, tạo
phức với chất hữu cơ, kết hợp với oxit Fe ở dạng vô định hình, kết hợp với oxit Fe ở
7

dạng tinh thể, dạng sulfit….Dạng không tan của Pb bao gồm: Pb(OH)
2
, PbCO
3
, PbS,
PbO, Pb
3
(PO
4
)
2
, Pb
5
(PO
4
)
3
OH, PbSO
4
, Pb
4
O(PO
4
)
2

[2].
Phần lớn các hợp chất của chì đều ít tan. Các anion có ảnh hưởng nhiều nhất đến
tính tan của chì là CO
3
2-
, OH
-
, S
2-
, PO
4
2-
và SO
4
2-
. Ở môi trường đất trung tính hoặc
kiềm, chì dễ kết tủa ở dạng Pb(OH)
2
. Nếu trong đất có chứa photphat hòa tan thì
Pb(OH)
2
sẽ dần dần chuyển thành Pb
3
(PO
4
)
2
hay các photphat khó tan khác như
plumbogumit PbAl
3

H(OH)
6
(PO
4
)
2
. Các hợp chất này xác định trực tiếp mức nồng độ
linh động của Pb trong dung dịch đất [3].
Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong nước
Trong nước chì thường tồn tại ở 3 dạng là hoà tan, lơ lửng ở dạng keo và phức
chất. Tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua độ tan . Tính tan của
chì phụ thuộc vào pH, khi pH tăng thì tính tan giảm. Ngoài ra tính tan của chì còn phụ
thuộc vào các yếu tố như hàm lượng các ion khác và điều kiện ôxy-hoá khử trong
nước. Chì thường tồn tại ở dạng keo trong nước mặt sử dụng cho sản xuất nông nghiệp
(pH 7) và ít tồn tại ở dạng keo trong nước sinh hoạt (pH 6). Nhờ tác dụng ngoại lực của
chất hữu cơ mà các phức keo của Pb ở dạng Pb(CH
3
)
3
2+
; Pb(CH
3
)
4
và Pb(CH
3
)
2
2+

thường lắng đọng ở bùn cặn đáy, Pb trong nước tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng hoá
trị +2 [7].

1.1.3.2. Nguồn ô nhiễm
Chì được thải ra từ mỏ quặng chì, cơ sở sản xuất pin, ắc quy, chất dẻo tổng hợp,
sơn, thuốc nổ, mực in, bột màu… Chì tích đọng trong xương và hồng cầu gây rối loạn
tủy xương, đau khớp, viêm thận, liệt, thần kinh… Nhiễm độc chì có thể gây tử vong
cho người thậm chí chỉ với liều lượng nhỏ.
8

Trong tự nhiên, chì là nguyên tố vi lượng có trong thành phần của vỏ trái đất.
Hàm lượng chì trong vỏ trái đất khoảng 13,0 µg/g [2]. Chì tồn tại trong khoảng 84
khoáng chất, điển hình là galen PbS, ngoài ra còn có cernsute PbCO
3
, cunglesite
PbSO
4
…Tuy nhiên, nguồn phát sinh tự nhiên này chỉ gây ô nhiễm một lượng không
đáng kể. Chính các hoạt động nhân tạo của con người mới là những nguồn chủ yếu
nhất phát thải chì ra ngoài môi trường, gây tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc chì. Trong
tổng lượng chì phát sinh ra ngoài môi trường, chì từ các hoạt động nhân tạo chiếm tới
95% [2].
Chì được sử dụng hầu như ở mọi lĩnh vực trong đời sống con người, do đó
nguồn gây ô nhiễm chì xảy ra trên diện rộng ở hầu hết loại hình sản xuất và sinh hoạt
của xã hội. Sau đây là một số những nguồn chính gây ô nhiễm chì [2, 43].
 Trong công nghiệp
Công nghiệp khai khoáng và luyện kim là nguồn phát thải chì lớn nhất. Không
chỉ riêng ngành khai thác và tinh chế chì, mà nhiều ngành khai thác và tinh chế các kim
loại khác cũng phát sinh chất thải chứa chì. Những dòng thải chứa chì trong loại hình
công nghiệp này bao gồm:

- Chất thải rắn từ các khu khai thác và tuyển quặng
- Nước thải ở các khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng.
- Nước thải tại các lò luyện quặng
Chất thải, chủ yếu là nước thải của một số ngành công nghiệp khác như sản xuất ác
quy, sản xuất sơn, bột màu… cũng là nguồn phát thải rất đáng kể chì ra môi trường.
 Trong nông nghiệp
Nguồn phát thải chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải
của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha chì. Qua quá trình sa lắng ướt,
chì sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm, nước mặt, đất… gây ô nhiễm.

9

 Trong hoạt động quân sự
Chì được sử dụng trong ngành chế tạo đạn dược phuc vụ cho mục đích quân sự
chiếm một lượng không nhỏ tổng lượng chì được con người sử dụng. Ngoài ra, chì còn
được phát thải từ việc sử dụng xăng pha chì trong các động cơ, như xe tăng, máy bay…
1.1.3.3. Tính độc của chì
Chì có độc tính cao. Sau khi đi vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời
gian rồi mới gây độc. Chì xâm nhập vào cơ thể người gián tiếp qua chuỗi thức ăn hoặc
trực tiếp qua đường hô hấp, tiêu hóa, da… gây ức chế một số enzyme quan trọng, làm
rối loạn quá trình tạo huyết ở tủy, phá vỡ quá trình tạo hồng cầu, gây hại đến hệ thần
kinh, nhất là hệ thần kinh của trẻ sơ sinh. Đối với phụ nữ mang thai, khi tiếp xúc với
chì ở mức cao có thể bị sẩy thai. Nam giới tiếp xúc lâu dài với chì sẽ làm giảm khả
năng sinh sản [1, 20].
Một số dạng nhiễm độc chì được biết đến là: nhiễm độc mãn tính và nhiễm độc
cấp tính. Nhiễm độc chì thường làm rối loạn trí óc, nhức đầu, co giật, có thể dẫn đến
động kinh, hôn mê, thậm chí tử vong. Độc chất chì còn làm viêm thận, thấp khớp. Cơn
đau bụng chì là biểu hiện của sự nhiễm độc nghiêm trọng: đau bụng kèm với buồn nôn.
Chì tích lũy và làm tổn hại nghiêm trọng đến xương. Nhiễm độc chì mãn tính là một
trong những tác nhân gây ung thư [1].

Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt mỏi, ăn không ngon, đau đầu do chì
tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngoại vi. Tác dụng sinh hoá quan trọng của chì
là can thiệp vào hồng cầu, ức chế một số enzym quan trọng của quá trình tổng hợp
máu. Chì kìm hãm việc sử dụng O
2
và glucoza để sản xuất năng lượng cho quá trình
sống. Sự kìm hãm này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 mg/l.
Khi nồng độ chì trong máu cao hơn 0,8ppm có thể gây hiện tượng thiếu máu do thiếu
Hemoglobin, sẽ gây rối loạn chức năng thận và phá hủy não [21].
10

1.1.4. Ô nhiễm Cadimi ( Cd)
Cadimi (tên Latin là Cadmium, viết tắt là Cd), là nguyên tố hóa học nhóm IIB
trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev; số thứ tự nguyên tử là 48; khối lượng
nguyên tử bằng 112,41; nóng chảy ở 321,1
o
C; sôi ở 766,5
o
C; khối lượng riêng bằng
8,65 g/cm
3
.
Cd là nguyên tố màu trắng xanh, mềm, dễ nóng chảy, dễ tan trong HNO
3
. Trong
tự nhiên Cd thường tồn tại cùng với kẽm, đồng. cadimi độc hại đối với con người và
hầu hết các sinh vật [20].
1.1.4.1. Sự phân bố - dạng tồn tại của cadimi trong môi trường
Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong đất
* Cadmium (Cd): là kim loại nằm sâu trong lòng đất, tồn tại ở dạng Cd

2+
. Trong
các điều kiện oxy hoá Cd thường ở các dạng hợp chất rắn như CdO, CdCO
3
,
Cd
3
(PO
4
)
2
. Trong điều kiện khử (E
h
≤ - 0,2V) thì Cd thường tồn tại ở dạng CdS, ngoài
ra Cd có thể tồn tại dạng phức như CdCl
+
; CdHNO
3
+
; CdHCl
ˉ
; CdCl
4
ˉ
; Cd(OH)
4
ˉ
.
Trong đất chua, Cd tồn tại ở dạng linh động hơn, tuy nhiên nếu đất chứa nhiều Fe, Al,
Mn và chất hữu cơ thì Cd sẽ liên kết với các nguyên tố này dẫn tới giảm khả năng linh

động. Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO
3
.
Thông thường Cd tồn tại trong đất ở dạng hấp phụ trao đổi chiếm 20 - 40%, dạng các
hợp chất cacbonat là 20%, hyđrôxit và ôxit là 20%, phần liên kết các hợp chất hữu cơ
chiếm tỷ lệ nhỏ [13].
Quá trình hấp phụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 80 % Cd đưa vào đất bị hấp
phụ trong vòng 10 - 15 phút và 100 % trong vòng 1 giờ. Khả năng hấp phụ Cd của các
chất trong đất giảm dần theo thứ tự: Hyđrôxit và ôxit sắt, nhôm, halloysit > Allphane >
kaolinit, axit humic > montmorillonit [13].

11

Sự phân bố - dạng tồn tại của chì trong nước
Trong nước Cd tồn tại chủ yếu ở dạng hoá trị +2 và rất dễ bị thuỷ phân trong
môi trường kiềm. Ngoài dạng hợp chất vô cơ, Cd còn liên kết với các hợp chất hữu cơ
đặc biệt là axit humic tạo thành phức chất có khả năng hấp phụ tốt trên các hạt sa lắng,
chiếm 60 - 75% nồng độ tổng số của Cd trong nước.
1.1.4.2. Nguồn ô nhiễm
Nguồn gây ô nhiễm Cd chủ yếu là do các chất thải từ công nghiệp mỏ, mạ điện,
ống dẫn plastic, sơn…Theo Phạm Quang Hà (2002) [6] khi nghiên cứu hàm lượng Cd
trong đất ở những vùng ven thành phố, nơi chịu ảnh hưởng của rác thải, nước thải sinh
hoạt và công nghiệp hay từ các làng nghề truyền thống như gò đúc nhôm, đồng có hàm
lượng Cd khá cao.
Cadimi có trong nguyên liệu dùng để sản xuất phân lân và vôi. Việc sử dụng
phân bón trong ngành nông nghiệp, nhất là phân bón có chứa photphat lâu dài là yếu tố
chủ yếu làm gia tăng hàm lượng Cd trong đất. Hàm lượng Cd trong đá photphat được
sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân lân thay đổi theo nguồn gốc địa chất và loại đá :
0,15mg – 5mg Cd/kg ở đá có nguồn gốc núi lửa và 5 – 300mg Cd/kg ở các đá trầm
tích. Trong sản xuất phân bón công nghiệp, khoảng 60 – 80% Cd trong đá photphat

nằm lại trong thành phần của phân hóa học [5]. Cadimi từ phân bón sẽ xâm nhập vào
môi trường qua nước thải và phát tán vào đất…Theo ước tính của các nước EEC lượng
Cd đưa vào đất hàng năm qua phân bón phosphat là 5g/ha (Nguyễn Đình Mạnh, 2000
[11]).
1.1.4.3. Tính độc của cadimi (Cd)
Cadimi là nguyên tố độc hại đặc biệt khi xâm nhập vào cơ thể người.

Cadimi có
thể tích tụ trong cơ thể người bằng nhiều cách khác nhau nhưng chuỗi thức ăn là con
đường chính đưa Cd vào cơ thể. Việc hút thuốc lá cũng là nguồn tích lũy Cd với lượng
từ 20 - 35μg Cd/ngày.
12

Cadimi có thời gian bán phân hủy sinh học dài từ 10-35 năm, chủ yếu tích tụ ở
thận. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt
xương, Cd tích lũy trong cơ thể sẽ cản trở việc cố định Ca. Khi cơ thể tích lũy một
lượng Cd đủ lớn, Cd sẽ thay thế Zn ở các enzym quan trọng và gây rối loạn tiêu hóa. Ở
nồng độ cao, Cd gây đau thận, thiếu máu và phá hủy tủy xương [21]. Tổ chức Lương
Nông của Liên Hợp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đề nghị lượng Cd
có thể chấp nhận được tối đa là 400 – 500 μg/tuần. Nó tương đương khoảng 70
μg/ngày [1].
1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm Chì, Cadimi ở Việt Nam
Năm 1998, Trần Kông Tấu, Trần Kông Khánh đã khảo sát mức độ ô nhiễm chì
của 5 nhóm đất chính trên phạm vi toàn quốc. Kết quả cho thấy, đất phù sa thuộc đồng
bằng Sông Hồng có hàm lượng Pb cao nhất và hầu hết các loại đất có tỷ lệ hàm lượng
các kim loại nặng dạng linh động so với dạng tổng số rất cao [16 ].
Kết quả điều tra khảo sát của Maqsud (1998) từ 8/1995 đến 8/1997 tại một số
kênh rạch của Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hàm lượng Cd và Pb ở hầu hết các
kênh rạch đều vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần ( Cd cao gấp 16 lần, Pb gấp 700 lần).
Hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích cũng ở mức báo động với As, Cd và Pb

lần lượt vượt quá TCVN là 11,7 ; 36 và 61 lần [12].
Năm 2000, Trần Kông Tấu và cộng sự theo dõi hiện tượng nhiễm kim loại nặng
cũng như sự thay đổi hàm lượng của chúng trong 16 ao, hồ trên địa bàn Hà Nội so sánh
với TCVN 5942 – 1995 loại A đối với nước mặt thì tất cả các ao hồ của Hà Nội đều đã
bị ô nhiễm KLN, đến 90 % mẫu kiểm tra bị ô nhiễm Pb [17].
Phạm Quang Hà (2002) khi phân tích hàm lượng Cd trong các mẫu đất trồng
lúa, và các mẫu bùn của Huyện Văn Môn, Yên Phong, Bắc Ninh, đã phát hiện được có
mẫu có hàm lượng Cd là 3,1mg/kg cao gấp 1,1 lần TCVN, còn lượng Cd trong các mẫu
bùn rất cao gấp 5 lần TCVN [6].
13

1.2. Chất hoạt hóa bề mặt sinh học
1.2.1. Khái niệm chất hoạt hóa bề mặt sinh học
CHHBMSH là một nhóm các phân tử đa dạng về cấu trúc, có tính chất hoạt
động bề mặt do các vi sinh vật tạo ra. Các phân tử này có tác dụng làm giảm sức căng
bề mặt, khả năng tạo đám ở nồng độ mixen tối thiểu (CMC-Critical Micelle
Concentration) và hấp phụ ở bề mặt trung gian giữa hai pha khác nhau [8, 31].
Cấu tạo của CHHBMSH gồm hai phần: một phần ưa nước (hydrophilic) và một
phần kị nước (hydrophobic). Phần kị nước là các axit béo chuỗi dài hoặc các dẫn xuất
của các axit béo, phần ưa nước có thể là một amino axit, mono-, oligo-, hoặc
polysaccharides, peptit, protein [45]. Những đặc tính này cho phép các phân tử
CHHBMSH tập trung lại và tác dụng bề mặt tương hỗ với nhau làm giảm sức căng bề
mặt, đồng thời làm giảm lực hút tĩnh điện ở bề mặt tiếp giáp giữa hai pha (lỏng –lỏng;
lỏng – rắn) [52]. Điều này có thể giúp CHHBMSH (tích điện âm) dễ dàng tiếp xúc và
tạo phức bền vững với kim loại nặng (tích điện dương ).
CHHBMSH thu được nhờ lên men vi sinh vật. Cũng giống như chất hoạt hóa bề
mặt được tổng hợp hóa học, CHHBMSH cũng được đặc trưng bởi khả năng làm giảm
sức căng bề mặt, khả năng hình thành, phá hủy mixen ở nồng độ tối thiểu. Chúng tạo
thành sản phẩm công nghệ sinh học quan trọng, thân thiện với môi trường, có tiềm
năng rất lớn trong thương mại và ứng dụng bảo vệ sức khỏe con người. Nhờ khả năng

giữ ẩm, tạo bọt và là chất phân tán CHHBM được ứng dụng trong các ngành công
nghiệp như : sơn, mỹ phẩm, dệt may, thực phẩm, dược phẩm, khai thác mỏ và chế biến
khoáng sản, tăng cường thu hồi dầu và xử lý ô nhiễm môi trường.
1.2.2. Phân loại chất hoạt hóa bề mặt sinh học
Không giống như chất hoạt hóa bề mặt hóa học (CHHBMHH) thường được
phân loại theo bản chất của các nhóm phân cực, CHHBMSH chủ yếu được phân loại
14

dựa vào thành phần hóa học và nguồn gốc các loại vi sinh vật. Rosenberg và Ron đã
chia các CHHBMSH thành hai nhóm: Các CHHBMSH có khối lượng phân tử thấp và
các CHHBMSH có khối lượng phân tử cao. CHHBMSH có khối lượng phân tử thấp
bao gồm các glycolipids (rhamnolipids, sophorolipids, mannosylerythritol lipids…),
lipopeptide và photpholipid, các CHHBMSH khối lượng phân tử cao là các chất cao
phân tử và các CHHBM dạng hạt (như thực phẩm nhũ tương và biodispersan).
Ngoài cách phân loại nói trên, CHHBMSH từ vi sinh vật tạo ra được chia làm 7
loại chính như Bảng 1.5 [15, 22, 45].

Bảng 1.2. Phân loại CHHBMSH tạo ra từ vi sinh vật
STT Loại CHHBMSH Vi sinh vật tạo CHHBMSH điển hình
1 Glycolipids

Rhamnolipids Pseudomonas aeruginosa
Trehalose lipids Rhodococcus erthropolis
Arthobacter sp.
Sophorolipids Candida bombicola
Candida apicola
Mannosylerythritol lipids Candida antartica
2 Lipopeptides

Surfactan/iturin/fengycin Bacillus subtilis

Viscosin Pseudomonas fluorescens
Lichenysin Bacillus licheniformis
Serrawettin Serratia marcescen
3 Phospholipids
Acinetobacter sp.
Corynebacterium lepus
4 CHHBM có hoạt tính kháng kháng

15

sinh
Gramicidin Brevibacterium brevis
Polymixin Bacillus polymyxa
Antibiotic TA Myxococcus Xanthus
5 Axit béo

Corynomicolic acids Corynebacterium insidibasseosum
6 CHHBMSH trùng hợp

Emulsan Acinetobacter calcoaceticus
Alasan Acinetobacter radioresistens
Liposan Candida lipolytica
Lipomannan Candida tropicalis
7 CHHBMSH dạng hạt

Vesicles Acinetobacter calcoaceticus
Toàn bộ tế bào vi khuẩn Cyanobacteria

Glycolipids là CHHBMSH được biết đến nhiều nhất. Nó có cấu trúc là
mạch hydratcarbon liên kết với một chuỗi các aliphatic axit hoặc hydroxyaliphatic

axit. Liên kết này được tạo bởi một nhóm ete hoặc este. Các glycolipids được quan
tâm và nghiên cứu nhiều nhất là rhamnolipids, sophorolipids và gần đây là
mannosylerythritol lipids [42].
Lipopeptides là CHHBMSH được tạo bởi chi vi khuẩn Bacillus, bao gồm 7
amino axit liên kết với các nhóm cacboxyl và hydroxyl. Đây là CHHBMSH có hoạt
tính làm giảm sức căng bề mặt rất tốt, chỉ cần bổ sung CHHBMSH với nồng độ rất
thấp, chỉ 0,005%, đã có thể làm giảm sức căng bề mặt từ 72 xuống 27 mN/m [35, 47].
Chủng tiêu biểu được nghiên cứu nhiều nhất có khả năng sinh tổng hợp nhóm
CHHBMSH này là Bacillus subtilis ATCC 21332.
16

Phospholipids là một dạng CHHBMSH được cấu thành từ màng vi sinh vật.
Mức độ tổng hợp phospholipids tăng lên khi vi khuẩn hay nấm men có khả năng phân
hủy hydrocarbon sinh trưởng trên nguồn cơ chất alkane. Các phospholipids này có thể
làm giảm sức căng bề mặt giữa nước và hexadecan xuống dưới 1 mN/m và CMC là 30
mg/l [35, 47].
CHHBM có hoạt tính kháng sinh là các CHHBMSH có tính kháng khuẩn
như gramicidin, polymixin và chất kháng sinh TA [42].
Axit béo là các axit béo được vi sinh vật tạo ra trong quá trình oxy hoá các cơ
chất alkane. Các axit béo này có chứa các nhóm hydroxyl và các gốc alkine, do đó
chúng cũng có hoạt tính bề mặt như các sản phẩm CHHBMSH khác.
CHHBMSH trùng hợp là polymeric heterasaccharide có chứa protein.
CHHBMSH polymeic được nghiên cứu nhiều nhất là emulsan, liposan, alasan,
lipomanan và các phức hợp polysaccharide – protein [42].
CHHBMSH dạng hạt là CHHBMSH có cấu trúc dạng hạt, các khoang ngoài
màng tế bào phân chia các gốc HC thành các hạt nhũ tương và các hạt nhũ này sẽ đóng
vai trò quan trọng trong việc hấp thu alkane bởi tế bào vi sinh vật [42].
1.2.3. Tính chất của chất hoạt hóa bề mặt sinh học
1.2.3.1. Hoạt tính bề mặt
Chất hoạt hóa bề mặt có hoạt tính tốt, có thể làm giảm sức căng bề mặt của nước

từ 72 mN/m xuống 1 mN/m [48]. Ví dụ Sophorolipid (do Torulopsis bombicola tạo ra)
làm giảm sức căng bề mặt của nước xuống 33 mN/m và làm giảm sức căng bề mặt giữa
hai pha nước và hexandecan xuống 5 mN/m [30]. Rhamnolipid làm giảm sức căng bề
mặt của nước xuống 26 mN/m và sức căng bề mặt giữa pha nước với hexadecan xuống
dưới 1mN/m [47].

17

1.2.3.2. Khả năng chịu nhiệt, pH và chịu lực ion
Nhiều CHHBMSH và hoạt tính bề mặt của chúng không bị ảnh hưởng bởi các
điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH. Ví dụ chất lychenysin từ Bacillus licheniformis
JF-2 không bị tác động bởi nhiệt độ (trên 50
0
C), pH (4,5-9,0), nồng độ NaCl lên tới 50
g/l và nồng độ Ca
2+
lên đến 25 g/l [38]. Một lipopeptide từ Bacillus subtilis LB5a vẫn
giữ được ổn định sau khi khử trùng (121
0
C/20 phút) và sau 6 tháng bảo quản ở -18
0
C,
hoạt tính bề mặt không thay đổi khi pH từ 5-11 và chịu được nồng độ NaCl lên tới 20%
[46].
1.2.3.3. Khả năng phân hủy sinh học và tính độc thấp
Không giống như các chất hoạt hoá bề mặt hoá học, các CHHBMSH được phân
huỷ dễ dàng. Do đó, chúng đặc biệt thích hợp với các ứng dụng liên quan đến môi
trường như phục hồi sinh học và xử lý ô nhiễm môi trường [38, 46 ].
Nhìn chung, các CHHBMSH là các sản phẩm có độc tính rất thấp hoặc không
độc. Do đó, chúng rất thích hợp trong các ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và

dược phẩm. Các nhà khoa học đã chứng minh CHHBMSH Corexit có giá trị LC
50

(nồng độ tối thiểu gây chết 50% số cá thể nghiên cứu) đối với vi khuẩn chỉ thị
Photobacterium phosphoreum thấp hơn 10 lần so với rhamnolipids được tổng hợp hoá
học. Chất hoạt hóa bề mặt sinh học do Pseudomonas aeruginosa được so sánh với chất
hoạt hoá bề mặt hoá học Marlon A-350 về phương diện gây độc và gây đột biến. Các
phân tích đều cho thấy Marlon A-350 có khả năng gây độc và gây đột biến, còn
CHHBMSH do Pseudomonas aeruginosa được đánh giá là tác nhân không gây độc,
không gây đột biến [36].
1.2.3.4. Sự hình thành nhũ hóa của CHHBMSH
Các CHHBMSH có thể làm ổn định hoặc làm mất ổn định dạng nhũ hoá. Nói
chung, các CHHBMSH khối lượng phân tử cao có khả năng nhũ hoá tốt hơn so với các
18

CHHBMSH khối lượng phân tử thấp. Sophorolipid từ T. bombicola có khả năng làm giảm
sức căng bề mặt, tuy nhiên khả năng nhũ hoá của chúng lại không cao. Ngược lại, liposan
không làm giảm sức căng bề mặt nhưng có khả năng nhũ hoá dầu ăn rất tốt. Các
CHHBMSH cao phân tử có nhiều lợi thế hơn bởi vì chúng bao phủ các giọt dầu, do đó
hình thành dạng nhũ hoá ổn định [35].
1.2.3.5. Đa dạng về cấu trúc hóa học
Mỗi loài vi sinh vật khác nhau có thể tạo ra các loại CHHBMSH có bản chất
hóa học và trọng lượng phân tử khác nhau, do đó CHHBMSH rất đa dạng về mặt cấu
trúc. Tính đa dạng về mặt hóa học của CHHBMSH tạo ra một sự đa dạng về các chất
có hoạt tính bề mặt với các thuộc tính như tạo nhũ, giữ ẩm, tạo bọt, làm ướt…có liên
quan chặt chẽ tới các ứng dụng của CHHBMSH [10].
1.2.4. Vi sinh vật có khả năng tạo chất hoạt hóa bề mặt sinh học
Lần đầu tiên Bayer và Gutnik (1950) đã phát hiện vi khuẩn Acinetotacter
calcoaceticus RAG - 1 có khả năng tạo CHHBMSH. Sau đó La Rivie (1955) phát hiện
ra khả năng ứng dụng các chất này trong khai thác dầu khí [8, 9]. Và hiện nay là ứng

dụng CHHBMSH trong các ngành công nghiệp và xử lý môi trường. Từ những năm 50
đến nay, nhiều nhà khoa học đã không ngừng tìm kiếm và phát hiện ra những loài vi
sinh vật có khả năng tạo CHHBMSH [9].
Các loài vi sinh vật khác nhau có thể tạo ra các loại CHHBMSH có bản chất hóa
học và trọng lượng phân tử khác nhau. Các nhà khoa học đã tách chiết và mô tả được
bản chất hóa học của các CHHBMSH do một số chủng vi sinh vật tạo ra. Banat (1992)
đã tổng kết được một số vi sinh vật có khả năng sinh CHHBMSH và bản chất hóa học
của từng chất do các chủng tương ứng tạo ra ở Bảng 1.6.
19

Hiện nay, Vi khuẩn là đối tượng được quan tâm nhiều nhất trong các vi sinh vật
tạo CHHBMSH vì dễ nuôi cấy, chu kỳ sinh trưởng ngắn, tạo ra lượng sinh khối
lớn…[10]
Bảng 1.3: Một số loài vi sinh vật có khả năng tạo CHHBMSH
Tên vi sinh vật Bản chất hoá học của CHHBMSH
Acinetobacter sp. Phospholipid
ArthrobacterRAG-1 Hetropolysaccharide
ArthrobacterMIS38 Lipopeptide
Arthrobacter Trechalose, saccharose, fructose
Bacillus licheniformisJF-2 Lipopeptide
Bacillus subtilis Sufactin
Bacillus pumilusA1 Sufactin
Bacillus sp.AB-2 Rhamnolipid
Bacillussp. C-14 Hydrocarbon-lipid-protein
Candida antarctica Mannosylethritol lipid
Candida bombicola Sophorose lipid
Candida tropicalis Mannan
Candida lipolyticaY-917 Sophorose lipid
Clostridium pasteuriannum Lipid trung tính
Corynebacterium hydrocarbolastus

Protein-lipid-hydratecarbon