NGHIÊN cứu đặc điểm SINH học của một số CHỦNG VI KHUẨN OXY hóa SULFUR ở VÙNG VEN BIỂN hải PHÒNG để ỨNG DỤNG xử lý KHÍ độc h2s TRONG NUÔI TRỒNG THỦY sản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
VIỆN SINH NÔNG

HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THỊ HƯƠNG
NGÀY SINH: 30 - 05 - 1994
LỚP: CÔNG NGHỆ SINH HỌC K13

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ
CHỦNG VI KHUẨN OXY HÓA SULFUR Ở VÙNG VEN
BIỂN HẢI PHÒNG ĐỂ ỨNG DỤNG XỬ LÝ KHÍ ĐỘC
H2S TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

[

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Đình Lân
Học vị: Tiến sĩ
Chức danh khoa học: Tiến sĩ Khoa học
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Vũ Thị Lan Phương


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Đình
Lân – Trạm nghiên cứu biển Đồ Sơn- Viện Tài Nguyên và Môi Trường Biển, là người thầy
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ cho em những kiến thức, những kinh nghiệm, lời

khuyên quý báu, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài khóa
luận.
Em cũng xin được cảm ơn toàn thể các anh, các chị trong Trạm nghiên cứu biển Đồ
Sơn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho em có cơ hội được thực tập tại đơn vị và giúp đỡ nhiều
trong quá trình thực tập.
Em xin chân thành cảm ơn ThS. Vũ Thị Lan Phương đã nhiệt tình chỉ bảo, giúp đỡ em
rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Trạm nghiên cứu biển Đồ Sơn
cùng với Lãnh đạo Viện Tài Nguyên và Môi Trường Biển đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường cũng như viện.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đặc biệt là ba mẹ đã luôn ở
bên động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này.
Hải Phòng, ngày 4 tháng 5 năm 2016


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Sinh viên
Nguyễn Thị Hương

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ


DANH MỤC VIẾT TẮT
1. ATP: Adenozin Diphotphat
2. NTTS: Nuôi trồng thủy sản

3. FAO: Agriculture Organization of the United Nation (Tổ chức lương thực và

Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)
4. GHCP: Giới hạn cho phép
5. RNM: Rừng ngập mặn
6. BOD: Nhu cầu sinh hóa
7. DO: hàm lượng oxy trong nước
8. ĐC: Đối chứng
9. MĐTB: Mật độ tế bào
10. OD: Mật độ hấp thụ quang ở bước sóng nhất định (OD 600, OD 420)
11. [SO42-]: Hàm lượng ion sunfat trong nước
12. [H2S]: Hàm lượng hydrogen sulfide trong nước


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Phần 1: MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng luôn là vấn đề
nhức nhối của toàn thế giới. Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe dọa trực tiếp sự
phát triển kinh tế - xã hội bền vững, sự tồn tại, phát triển của các thế hệ hiện tại và
tương lai. Xã hội ngày càng phát triển, cùng với sự phát triển ồ ạt các khu, cụm,
điểm công nghiệp, các làng nghề thủ công truyền thống cũng có sự phục hồi và phát
triển mạnh mẽ, những khu đô thị, tất yếu dẫn đến môi trường ngày một suy thoái
loại nặng, các vi sinh vật gây bệnh và đặc biệt các hợp chất chứa lưu huỳnh. Như
trong nuôi trồng thủy sản nguyên nhân gây ô nhiễm phần lớn các chất hữu cơ dư
thừa từ thức ăn, phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi. Ngoài ra, còn
các hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong quá trình nuôi trồng cũng dư đọng lại

mà không được xử lý. Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các chất
hữu cơ, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối, các vi sinh vật sinh các
khí độc như như NH3, NO2, H2, H2S, CH4.... Sự ô nhiễm này không chỉ ảnh hưởng
xấu đến hệ sinh thái mà còn gây ra tác động không tốt đến sức khỏe con người. Vì
vậy, vấn đề bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn nước đang là nhiệm vụ cấp bách trên
toàn thế giới.
Trong những năm qua, đã có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy việc ứng
dụng các biện pháp sinh học vào xử lý các nguồn nước thải giàu chất hữu cơ – đặc
biệt là các nguồn nước thải có chứa các hợp chất của lưu huỳnh – đã mang lại hiệu
quả cao và an toàn cho môi trường.
Trong một số trường hợp, các hợp chất oxy hoá lưu huỳnh có thể bị oxy hóa
thành sulphur. Một số loài vi sinh vật có khả năng tận dụng nguồn năng lượng này
để chuyển hóa ATP thành năng lượng. Trong điều kiện hiếu khí, nhiều nhóm vi
khuẩn có thể oxy hóa các hợp chất oxy hoá lưu huỳnh thành thiosulfat, sulphur như
các loài vi khuẩn thuộc các chi: Micromonas spp., Bacillus spp., Pseudomonas
spp. và Klebsiella spp, Thiobacilus …

5


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Trên thế giới, việc sử dụng các nhóm vi khuẩn trên tham gia xử lý ô nhiễm (đặc
biệt là việc loại bỏ hydro sulfur trong nước) đã được biết đến qua nhiều nghiên cứu
cũng như ứng dụng thực tế.
Ở Việt Nam, việc ứng dụng vi sinh vật vào xử lý nước được đánh giá khá hiệu
quả, xong lĩnh vực này vẫn han chế. Trước tình hình ô nhiễm môi trường ở mức báo
động như hiện nay thì việc nghiên cứu các nhóm vi sinh vật để đưa vào ứng dụng là

rất cần thiết. Vì vậy em đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh
học của một số chủng vi khuẩn oxy hóa sulfur ở vùng ven biển Hải Phòng để ứng
dụng xử lý khí độc H2S trong nuôi trồng thủy sản.”
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
1.2.1. Mục đích
Tuyển chọn và xác định đặc điểm của các chủng vi khuẩn có hoạt tính oxy hóa
sulfur nhằm đưa ra cơ sở cho việc áp dụng nhóm vi khuẩn này vào xử lí H 2S trong
đầm nuôi thủy sản tại Hải Phòng, nhằm tối ưu hoá quá trình oxy hóa sulfur tự nhiên
của hệ thống ao nuôi, đảm bảo môi trường trong sạch cho nuôi trồng hiệu suất cao
và bền vững.
1.2.2. Yêu cầu
Phân lập chủng vi khuẩn có hoạt tính oxy hóa sulfur.
Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính oxy hóa sulfur cao.
Xác định đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn oxy hóa sulfur phân lập
được.
Thử nghiệm đánh giá khả năng xử lý H2S của vi khuẩn oxy hóa sulfur trong thí
nghiệm mô phỏng.

6


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT
NAM
2.1.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản trên thế giới
Tổng sản lượng khai thác và NTTS trên toàn thế giới đạt khoảng 142 triệu tấn

vào năm 2008 trong đó sản lượng từ NTTS (bao gồm cả nước ngọt và nước mặn)
vào khoảng 52 triệu tấn, chiếm 46% tổng sản lượng. Bảng 1 cho thấy sản lượng từ
NTTS liên tục tăng từ năm 2004 đến 2009 [1]
Bảng 2.1: Sản lượng NTTS thế giới trong các năm 2004 - 2009 (triệu tấn)
(Nguồn: FAO, 2010)
Năm

2004

200

2006

20007

2008

2009

25,2

26,8

28,7

30,7

32,9

35,0

Biển

16,7

17,5

18,6

19,2

19,7

20,1

Tổng NT

41,9

44,3

47,4

49,9

52,5

55,1

5

Nước ngọt

Ghi chú: không bao gồm sản lượng rong biển, số liệu ước tính tạm thời
NTTS vẫn là một ngành sản xuất thực phẩm động vật tăng nhanh nhất, lượng
cung cấp thực phẩm bình quân tính trên đầu người từ năm 1970 là 0,7kg/ người cho
đến năm 2008 là 7,8 kg/người, tăng bình quân hàng năm 6,6%. Nếu không tính đến
sản lượng rong biển, sản lượng từ NTTS chỉ đạt dưới một triệu tấn trong những năm
đầu 1950 đã tăng lên 52,5 triệu tấn vào năm 2008, đạt tổng giá trị là 98,4 tỉ đô la
Mỹ. [1]
Sản lượng từ NTTS chủ yếu làm nguồn cung cấp thực phẩm cho con người.
Trên toàn thế giới đã tăng từ 42,6% (năm 2006) lên đến 45,7% (năm 2008) sản
lượng từ NTTS làm thực phẩm. Riêng Trung Quốc, lượng thực phẩm thủy hải sản
trong năm 1970 chỉ chiếm 23,6% và tăng lên đến 80,2% trong năm 2008. Riêng các
nước còn lại, lượng thực phẩm thủy hải sản cũng tăng từ 4,8% trong năm 1970 lên
26,7% trong năm 2008. Mặc dù nghề NTTS có thể có truyền thống lâu đời ở một số
nước, nhưng nhìn chung trên toàn thế giới thì đây còn là một nghề non trẻ, mới
được phát triển nhanh trong khoảng 50 năm qua. NTTS chủ yếu phát triển ở khu
7


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

vực Châu Á - Thái Bình Dương, chiếm 89% về giá trị sản lượng và 79% về giá trị
kinh tế. Trong đó, phải kể đến Trung Quốc là quốc gia rất mạnh về NTTS, chiếm
62% tổng sản lượng toàn cầu và 52% tổng giá trị. Tỉ lệ tăng trưởng trung bình về
sản lượng trên toàn thế giới giữa năm 2006 và năm 2008 là 5,3%. [1]
Bảng 2.2: Các nước có sản lượng NTTS cao nhất thế giới (Nguồn: FAO, 2010)
Quốc gia

Sản lượng(nghìn tấn)
1990

2000

Tỷ lệ phát triển trung bình hàng
năm

2008

1990-2000

2000-2008

1990-2008

Trung Quốc

6 482

21 522

32 736,1

2,7

5,4

9,4

Ấn Độ

1 017

1 943

3 479

6,7

7,6

7,1

Việt Nam

160

499

2 462

12,0

22,1

16,4

Indonesia

500

789

1 690

4,7

10,0

7,0

Thái Lan

292

738

1 374

9,7

8,1

9,0

Băng-la- dét

193

657

1 006

13,1

5,5

9,6

Na- uy

151

491

844

12,6

7,0

10,0

Chi-lê

32

392

843

28,3

10,1

19,8

Philippin

380

394

741

0,4

8,2

3,8

Nhật Bản

804

763

732

–0,5

–0,5

–0,5

62

340

694

18,6

9,3

14,4

7

99

675

30,2

27,1

28,8

Hoa Kỳ

315

456

500

3,8

1,2

2,6

Hàn Quốc

377

293

474

–2,5

6,2

1,3

Ai Cập

Myanma

Trên thế giới, Châu Á cho sản lượng thủy sản nuôi trồng lớn nhất, chiếm 89%
tổng sản lượng và 77% tổng giá trị sản phẩm thủy sản nuôi trồng thế giới năm 2006.
Năm 2006, tổng sản lượng NTTS thế giới là 51 triệu tấn và sản lượng khai thác là
92 triệu tấn. Trong số này, Trung Quốc chiếm 66,7% tổng sản lượng nuôi, các nước
Châu Á khác chiếm 22,8%, và các nước khác còn lại ở Châu Âu, Châu Mỹ, Úc…
chiếm 10,5%. Nghề NTTS nội địa tiếp tục đóng góp chính cho nghề nuôi thủy sản
nói chung, với hơn 61% sản lượng và 53% tổng giá trị sản phẩm nuôi trồng. Nuôi
thủy sản nước ngọt chiếm 58% sản lượng và 48% giá trị, nuôi biển chiếm 34% sản
lượng và 36% giá trị. Trong khi đó, nuôi nước lợ với tỷ lệ sản lượng thấp 8% nhưng
8


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

cho tỷ lệ giá trị đến 16% do nuôi chủ yếu các loài tôm có giá trị cao. Cơ cấu nhóm
loài nuôi cho thấy, năm 2006, cá nước ngọt cho sản lượng cao nhất là 27,8 triệu tấn,
đạt giá trị 29,5 triệu USD; động vật thân mềm và rong biển cho sản lượng và giá trị
tương đương nhau. Trong khi đó, giáp xác có sản lượng chỉ 4,5 triệu tấn nhưng đạt
giá trị đến 17,95 triệu USD. [1] [2]
Đối tượng NTTS rất phong phú. Theo Pillay, đã có 465 loài thực vật thủy sinh rong tảo là đối tượng nuôi trồng [3]. FAO đã liệt kê 107 loài cá, 21 loài giáp xác và
43 loài nhuyễn thể được nuôi từ năm 1994[4]. Số lượng này chắc chắn được tăng
lên hàng năm. Tuy nhiên, tùy từng nơi với mục đích nuôi khác nhau mà đối tượng
nuôi cũng khác nhau. Châu Á, Trung Quốc và Nam Á nuôi chủ yếu là các loài cá
chép, trong khi Đông Á nuôi chủ yếu các loài cá biển có giá trị cao. Vùng Châu Mỹ
la tinh và Caribê, nuôi chủ yếu cá hồi và tôm; Vùng Bắc Mỹ nuôi chủ yếu cá hồi đại
dương. Một số loài thủy sản quan trọng được nuôi gồm cá hồi Đại Tây Dương, cá

trắm, cá mè hoa, cá chình Châu Âu, cá chình Nhật Bản, cá hồi vân, cá rô phi vằn,
tôm càng xanh, tôm sú, tôm he chân trắng, hầu Mỹ, hầu Thái Bình Dương, rong
mứt, rong bẹ, rong sụn v.v...
Số liệu thống kê từ các báo cáo tổng quan các nước trên thế giới về diện tích ao
nuôi nước ngọt và nước mặn tại một số nước của FAO cho biết Trung Quốc là nước
có diện tích lớn nhất với 5.583.276 ha ao nuôi thủy sản nước ngọt và 676.184 ha
nước lợ. [6] [7]

Bảng 2.3: Diện tích ao nuôi nước ngọt và nước lợ tại một số nước trên thế giới
(Nguồn: FAO, 2005) [11]
Tên nước

Diện tích ao nuôi nước Diện tích ao nuôi nước
ngọt (ha)
lợ (ha)

Trung Quốc

5.583.276

676.184

Bangladesh

151.000

203.071

Cu Ba

11.424

1.383
9


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Ai Cập

64.100

0

Hungary

28.000

0

Ấn Độ

850.000

0

Indonesia

97.821

480.762

Nepal

6.000

0

Tổng

6.832.621

1.361.400

Theo số liệu tổng hợp của Verdegem (từ thống kê năm 2004 của FAO) cho biết
trên thế giới có khoảng 8.750.000 ha ao nuôi nước ngọt và 2.333.000 ha ao nuôi
nước lợ đang được sử dụng. Sản lượng thủy sản thu được từ các nguồn nuôi nước
ngọt chiếm 59,9% tổng sản lượng và 56% tổng giá trị. Sản lượng thủy sản từ nuôi
biển chiếm 32,3% tổng sản lượng và 30,7% tổng giá trị. NTTS biển đóng góp nhiều
loài có giá trị cao như nhóm cá có vây, giáp xác và bào ngư đồng thời nhiều nhóm
loài cũng đem lại sản lượng cao như hầu, điệp, ngao, sò… NTTS từ nước lợ chiếm
7,7% về sản lượng và 13,3% về giá trị.
2.1.2. Tình hình nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam
Việt Nam trong thập niên 1990 và 3 năm đầu của thế kỉ 21, sản lượng thủy sản
nuôi trồng có tốc độ tăng trưởng rất cao, vượt xa tốc độ tăng trưởng của khai thác.
Trong thập niên cuối của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành một trong 10 nước có
sản lượng cá nuôi lớn nhất thế giới, sau Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Nhật Bản,
Thái Lan, Banglađesh.

Ở Việt Nam, nghề nuôi thủy sản cũng phát triển rất năng động. Nghề nuôi thủy
sản truyền thống bắt đầu từ thập niên 1960, tuy nhiên trong vòng 10 năm nay, nghề
nuôi thủy sản có tốc độ phát triển rất nhanh chóng. Theo thống kê của Bộ Thủy sản
trong năm 1999 cả nước có tổng cộng trên 524.619 ha NTTS, đạt sản lượng
480.767 tấn. Năm 2005, cả nước có gần 1.000.000 ha nuôi thủy sản, đạt sản lượng
1.437.356 tấn, trong đó, sản lượng nuôi thủy sản nước lợ - măn là 546.716 tấn, sản
lượng nuôi nước ngọt đạt 890.650 tấn. Năm 2008, tổng sản lượng NTTS tại Việt
Nam đạt 2.448.000 tấn, tăng 15% so với năm 2007. Sản lượng thuỷ sản nuôi trồng
năm 2009 ước tính đạt 2.569,9 nghìn tấn, tăng 4,2% so với năm trước, chủ yếu do
các địa phương tiếp tục chuyển đổi và mở rộng diện tích nuôi trồng theo hướng kết
hợp đa canh, đa con. Bên cạnh đó, mô hình nuôi thuỷ sản lồng, bè tiếp tục phát
10


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

triển, đặc biệt là nuôi lồng, bè trên biển ở các tỉnh: Kiên Giang, Quảng Nam, Ninh
Thuận, Phú Yên, Hải Phòng. [2]
Hiện nay, đối tượng nuôi và mô hình nuôi thủy sản ở Việt Nam khá phong phú.
Tuy nhiên, chủ lực nhất vẫn là nuôi cá tra thâm canh ở vùng nước ngọt và nuôi tôm
ở vùng nước lợ ven biển. Đặc biệt, năm 2008, sản lượng nuôi cá tra và basa đạt trên
1.200.00 tấn và sản lượng tôm nuôi đạt 380.680 tấn, cá biển đạt 3.510 tấn, nhuyễn
thể đạt 114.570 tấn, rong biển đạt 20.260 tấn, tôm nước ngọt đạt 6.400 tấn, cá nước
ngọt và một số loài khác đạt 255.272 tấn, đạt giá trị kim ngạch xuất khẩu trên 2 tỉ
đô la Mỹ. Một số loài nuôi thủy sản quan trọng đang được nuôi rộng rãi tại một số
tỉnh thành là cá nước ngọt nhập nội (cá rô phi, cá mè trắng, mè hoa, trắm cỏ, các
loài cá trôi Ấn Độ, trê phi...), cá nước ngọt bản địa (mè vinh, thát lát, bống tượng,
cá rô, cá lóc, cá sặc...), cá da trơn (tra, basa), cá biển (cá trắm, bống mũn, cá kèo, cá

chình, cá giò....), giáp xác (tôm sú, tôm chân trắng, tôm càng xanh, cua biển, tôm
hùm...), nhuyễn thể (nghêu, sò, tu hài, ốc hương, ngọc trai, hầu...), và rong biển
(rong sụn, rong câu...). Các đối tượng nuôi được phát triển trên cả nước, tùy vào
từng địa phương mà phát triển nuôi nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn. Tính đến
hết ngày 10/12/2010 tổng sản lượng giống sản xuất cá tra cả nước đạt 2,359 tỷ con,
sản lượng cá thu hoạch đạt 1.140.390 tấn, xuất khẩu đạt 538,2 nghìn tấn, đạt giá trị
1,15 tỷ USD, tăng 6,6% về khối lượng và 2,4% về giá trị. Nuôi tôm nước lợ đạt
469.893 tấn, trong đó tôm sú đạt 333.174 tấn, tôm chân trắng đạt 136.719 tấn.
Diện tích NTTS là một ngành được phát triển nhanh và mạnh trong khoảng 2
thập kỷ trở lại đây cả về sản lượng và diện tích. Việt Nam là một quốc gia có đường
bờ biển dài 3260km với 12 đầm phá, 112 cửa sông, nhiều eo biển, vũng vịnh. Tổng
diện tích mặt 8 nước tự nhiên khoảng 1.700.000 ha trong đó bao gồm 120.000 ha là
các ao nhỏ, hồ, kênh rạch; 340.000 ha là các hồ chứa lớn; 580.000 ha là các ruộng
lúa có thể NTTS và 660.000 ha là các vùng triều. Theo thống kê có khoảng 300.000
đến 400.000 ha các eo biển, vũng vịnh, đầm phá nằm dọc theo bờ biển có thể sử
dụng NTTS nhưng chưa được quy hoạch hoàn thiện. Hiện nay, tổng số loài nuôi
nước ngọt là 544 loài, nuôi nước lợ và mặn là 186 loài. Với tiềm năng mặt nước rất
phong phú và đa dạng, các hình thức và thủy vực nuôi trên cả nước được chia thành
11


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

nuôi nước ngọt (nuôi ao, nuôi lồng), nuôi ven biển (nuôi ao, đầm, lồng). Việt Nam
có nhiều tiềm năng để phát triển nuôi trồng thuỷ sản ở khắp mọi miền đất nước cả
về nuôi biển, nuôi nước lợ và nuôi nước ngọt. Đến năm 2003, trên cả nước đã sử
dụng 612.778 ha nước mặn, lợ và 254.835 ha nước ngọt để nuôi thuỷ sản. [2]
Trong đó, đối tượng nuôi chủ lực là tôm với diện tích 580.465 ha. Đồng bằng

sông Cửu Long có diện tích NTTS lớn nhất nước, tốc độ cũng tăng nhanh nhất so
với các vùng miền khác trong cả nước. Gần đây, mô hình nuôi cá tra ao đã đạt đến
diện tích trên dưới 6.000 ha, với sản lượng xuất khẩu đạt gần 600.000 tấn trong năm
2008 (gấp 3 lần sản lượng tôm xuất khẩu). Diện tích nuôi tôm sú năm 2009 ước tính
đạt 549,1 nghìn ha, giảm 10,7% so với năm trước, một số diện tích nuôi tôm sú đã
chuyển đổi sang nuôi tôm thẻ chân trắng cho năng suất và thu nhập cao hơn. Đến
nay diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng năm nay ước tính đạt 13,5 nghìn ha, tăng
75,5% so với năm 2008; sản lượng đạt 63 nghìn tấn, gấp trên 2 lần. Tính chung số
lồng bè nuôi thuỷ sản năm 2009 của cả nước đạt 98,4 nghìn chiếc, tăng 12,6 nghìn
chiếc (tăng 14,7%) so với năm 2008. Diện tích NTTS 6 tháng đầu năm 2010 đạt
972.5 nghìn ha, tăng 3,2% so với cùng kỳ năm trước, bao gồm 312 nghìn ha nuôi cá
(3,749 ha cá tra), tăng 8% và 623.5 nghìn ha nuôi tôm, tăng 3%. Đồng bằng sông
Cửu Long chiếm 70% - 75% diện tích và sản lượng nuôi trồng, tập trung chủ yếu
vào cá tra, basa, tôm sú và tôm thẻ chân trắng. Trong đó, An Giang, Đồng Tháp,
Cần Thơ là các tỉnh có sản lượng lớn về cá tra và Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng có
thế mạnh về tôm. Thống kê đến 10/12/2010, diện tích nuôi cá tra và basa đạt 5.400
ha, diện tích nuôi tôm sú đạt 613.718 ha, diện tích nuôi tôm he chân trắng 25.397
ha.
2.2. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

2.2.1. Tình trạng ô nhiễm trong NTTS
Tại Việt Nam nói chung, và Hải Phòng nói riêng đang tồn tại các hình thức nuôi
trồng thủy sản đó là nuôi quảng canh, nuôi bán thâm canh, nuôi thâm canh.
Hình thức nuôi quảng canh là hình thức nuôi chỉ dựa vào thức ăn có sẵn trong
môi trường nuôi, mật độ nuôi thường thấp, năng suất thấp. Để có sản lượng lớn cần

12


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

diện tích ao nuôi lớn. Nuôi cá ruộng là điển hình cho hình thức này. Hình thức này
ít gây ô nhiễm môi trường.
Hình thức nuôi bán thâm canh là hình thức nuôi bón phân để phát triển thức ăn
tự nhiên hay cho ăn thêm thức ăn bổ sung có chất lượng thấp, thức ăn tự nhiên vẫn
đóng vai trò quan trọng. Mật độ thả nuôi cao hơn do điều kiện dinh dưỡng được cải
thiện nên năng suất cũng cao hơn; Ví dụ các ao nuôi cá. Hình thức này bắt đầu xuất
hiện ô nhiễm môi trường nước.
Hình thức nuôi thâm canh chủ yếu dựa vào thức ăn cung cấp thêm, thức ăn
thường có chất lượng cao (thức ăn viên, thức ăn đầy đủ). Mật độ thả thường rất cao
và năng suất cao. Ví dụ: nuôi cá lồng. Sự gia tăng thâm canh thường gây ra mức độ
ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với hai hình thức quảng canh và bán thâm canh. Cụ
thể nó làm giảm DO của nước và tích lũy nhiều hydro sulfur trong nước. Bệnh dịch
trong hình thức này cũng xuất hiện nhiều hơn hai hình thức kia. Trong loại hình
nuôi tôm thâm canh và nuôi công nghiệp trên cát, một lượng lớn thức ăn, phân vô
cơ, phân hữu cơ được đưa vào đầm nuôi nhằm tăng năng suất sản phẩm. Hiệu quả
sử dụng của các thành phần bổ sung này thường khá thấp, ví dụ: lượng thức ăn đưa
vào chỉ được hấp thụ khoảng 25 – 30%. Lượng chất hữu cơ không được hấp thụ này
tích tụ trong nước làm cho vi sinh vật chuyển hóa chậm chạp khiến nước đục, hôi
thối do hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép. Việc lạm dụng các chất kháng sinh,
chất bảo vệ thực vật làm cho nước ao đầm chứa nhiều thành phần độc hại. Với mật
độ vi sinh vật hữu ích thấp dẫn đến khả năng tự làm sạch của các ao đầm này là rất
khó. Bên cạnh đó, việc gia tăng quá mức diện tích nuôi trồng và quy hoạch bừa bãi
NH4+, NO3-, NO2-, H2S và phát sinh dịch bệnh.
Tham khảo số liệu từ Trung tâm Quốc gia Quan trắc, Cảnh báo Môi trường
Biển - Viện Nghiên cứu Hải sản thuộc hoạt động quan trắc chất lượng môi trường
một số vùng nuôi biển trong thời gian tháng 9 - 10/2008 như sau: Khu vực nuôi cá
lồng bè Hải Phòng: Hàm lượng muối dinh dưỡng N-NO 2- : 0,009 - 0,142mg/l; NNO3- :0,050 - 0,403mg/l; N-NH4+ :0,003 - 0,069 mg/l; P-PO 43- : 0,014 - 0,041mg/l.

Nước biển khu vực nuôi cá lồng tại Bến Bèo, Tùng Gấu, gần cảng Cát Bà bị ô
nhiễm với chỉ số tai biến dinh dưỡng = 0,76 ở mức nguy cơ tai biến môi trường, ô
13


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

nhiễm nhất là NO2 - với hàm lượng vượt GHCP 1,0 - 7,1 lần; mật độ Coliform tại
Bến Bèo, Tùng Gấu vượt GHCP 1,8 - 2,2 lần. [2]
2.2.2. Ảnh hưởng của khí sulfur trong NTTS.
Trong quá trình nuôi, các chất thải được máy quạt nước gom tụ vào giữa đáy ao
(đối với ao đáy bùn đất thì một lượng chất thải vẫn còn phân bố xung quanh nền
đáy). Đống chất thải này phân thành 2 lớp. Lớp ngoài rất mỏng (khoảng 5 mm)
được oxy hoá nên có màu tương đối sáng, có chức năng bao phủ và hạn chế khí độc
thoát ra ngoài. Lớp bên dưới có màu đen, chất thải ở điều kiện thiếu oxy nên vi
khuẩn khử lưu huỳnh tạo ra khí độc H2S.
Hydrosulfur (H2S) là chất khí, mùi trứng thối, hòa tan trong nước, khi tan thể
hiện tính acid yếu. Nó được hình thành trong lớp đấy bùn, ao dưới điều kiện yếm
khí, độc tính cao đối với thủy động vật, H2S là một hợp chất không bền trong môi
trường nước có chứa oxy và trong khoảng pH gần vùng trung hòa nó bị oxy hóa
thành SO42- theo con đường hóa học hoặc vi sinh. H 2S cũng có thể bốc hơi vào
không khí khi nước được sục khí mạnh nhưng không nhiều do độ hòa tan của nó
trong nước cao hơn nhiều so với các loại khí khác. Khi tiếp xúc với một kim loại
nặng như Fe, Zn, Cu sẽ tạo thành các hợp chất sulfide có độ hòa tan thấp, kết tủa và
lắng các hợp chất trên thường có màu đen trong đáy bùn, ao.
Nước từ đáy bùn, ao có thể chứa lượng lớn H 2S sinh ra từ quá trình khử SO42trong môi trường yếm khí. H2S có thể bị khuếch tán tới lớp nước mặt và dễ tích tụ ở
lớp nước sâu sát đáy. Mặc dù dễ phân hủy trong môi trường yếm khí nhưng do tốc
độ phản ứng chậm nên chúng vẫn tồn tại trong nước dưới điều kiện hiếu khí ở một

thời điểm nhất định nào đó.
H2S là một chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá chất lượng nước. Tuy H 2S không
ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của các loại tôm, cá nuôi trong nước nhưng nếu ở
một hàm lượng cao, nó sẽ gây hại cho hệ sinh thái ao đầm và ảnh hưởng tới chất
lượng và sản lượng nuôi trồng bởi H 2S là một chất khí cực độc đối với thủy sinh
vật, tác dụng độc của nó là liên kết với sắt trong thành phần của hemoglobine,
không có sắt thì hemoglobine không có khả năng vận chuyển oxy cung cấp cho các
tế bào, thủy sinh vật sẽ chết vì thiếu oxy. Độ độc của H2S đối với cá phụ thuộc vào
14


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ của nước. Theo Bonn và Follis (1957) (trích dẫn bởi
Boyd, 2000) thì ở nhiệt độ 25-30oC, pH nước bằng 6,8 thì nồng độ H 2S gây chết
50% cá sau 3 giờ thí nghiệm (LC50-3 giờ) là 0,8 mg/L. Còn pH bằng 7 thì LC50-3
giờ của khí H2S đối với cá Nheo bột Mỹ là 1,0 - 1,3 mg/L đối với cá tiền trưởng
thành và 1,4 mg/L đối với cá trưởng thành. Ở những nồng độ thấp hơn, khí H 2S
không gây độc hại trực tiếp nhiều đối với cá mà làm tiêu hao nhiều oxy của môi
trường (để oxy hóa hoàn toàn 1mg khí H2S thành SO42- phải tiêu tốn đến 1,3 mg oxy
của môi trường. Trong mùa hè, khí H2S thường được hình thành nhiều ở nến đáy
thủy vực, hạn chế sự phát triển của nhiều loại động vật đáy, hạn chế thức ăn tự
nhiên của một số loài cá, năng suất cá nuôi bị giảm. Vào mùa đông, sự tích lũy khí
H2S ở đáy ao nhiều bùn gây nên hiện tượng thiếu oxy có thể dẫn đến cá chết, nhất là
các ao nước tù. [2] [15]
2.2.3. Xử lí ô nhiễm trong nuôi trồng thủy sản.
 Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật. [1]

Có một số loài vi sinh vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ và một số chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối
của chúng tăng lên. Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm
hữu cơ và vô cơ có trong chất thải từ NTTS. Quá trình phân hủy này được gọi là
quá trình phân hủy ôxy hóa sinh hóa. Có thể phân phương pháp này thành hai loại
(Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999) là:
Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí.
Ðể đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy
trì ở nhiệt độ khoảng 20 - 40 độ C
Phương pháp yếm khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Trong
xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi.
 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm.

Bản chất của việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa
trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn.

15


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh
dưỡng là nitơ và photpho, cacbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối
(sinh vật tự dưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật
ngập mặn khác.
Kế tiếp trong chuỗi thức ăn là các động vật bậc 1 - động vật ăn thực vật. Ðiển
hình của các động vật bậc 1 ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu các
loài này có thể tiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy. Các

loài cá ăn thực vật phù du và mùn bã hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thử
nghiệm sử dụng ở các kênh thoát nước thải (Micheal J. Phillips, 1995).
Rừng ngập mặn (RNM) là một hệ sinh thái ở vùng đất ngập nước rất phổ biến ở
ven biển Việt nam. Có thể sử dụng RNM như một bể lọc sinh học các chất ô nhiễm
hữu cơ từ chất thải đô thị, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Theo tính toán lý
thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và có
thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kg photpho (Jesper Clausen, 2002). Ngoài ra,
RNM với bộ rễ có cấu tạo đặc biệt là nơi bẫy các trầm tích có chứa các kim loại
nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật. Thực vật ngập mặn cùng với toàn bộ hệ sinh
thái trong RNM là một bể lọc sinh học đối với các chất thải từ hoạt đông nuôi trồng
thủy sản ven biển.
Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất ô nhiễm với chi phí
vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết hợp
nhiều hệ thống và các tác nhân khác nhau. Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm trong
nước thải và điều kiện cụ thể của từng khu vực.
 Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods).

Tác nhân tham gia vào hệ thống xử lý này bao gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn,
nấm và một số vi sinh bậc thấp. Các dụng cụ thường là bể thông khí sinh học
(Aeroten) hoặc các đĩa lọc sinh học.
Quá trình xử lý diễn ra như sau:
- Bùn hoạt tính (vi sinh vật ở trạng thái huyền phù) có trong nước thải từ các
đầm nuôi tôm được đưa vào hệ thống xử lý.
16


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hòa oxy và bùn hoạt tính ở trạng thái
lơ lửng. Có thể áp dụng các thiết bị sục khí như:
Sục khí bằng sục đầu khuếch tán
Sục khí và chất lỏng bằng khuấy cơ học
Sục khí bằng kết hợp giữa khuấy nước bằng cánh quạt tuabin và hệ thống
khuếch tán.
Ðĩa lọc sinh học: gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau
một khoảng nhỏ. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong hồ/bể chứa nước thải,
phần còn lại tiếp xúc với không khí. Các vi khuẩn bám trên đĩa lọc phân huỷ các
chất hữu cơ có trong nước thải.
Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô nhiễm
được phân hủy triệt để, có thể xử lý được một khối lượng lớn nước thải với nồng độ
chất ô nhiễm cao, không cần sử dụng nhiều diện tích đất, kiểm soát vấn đề mùi một
cách dễ dàng. Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị và vận hành cao.
 Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) hay còn gọi là

bể metan.
Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất ô nhiễm hữu
cơ. Hệ thống này không thích hợp cho xử lý ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng
thuỷ sản do chi phí xây dựng cao. Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể
giải phóng nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3- cho nước mặt và nước ngầm.
Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên.
 Hồ sinh học: được gọi là hồ ôxy hóa hay hồ chứa lắng, bao gồm một chuỗi từ 3 đến

5 hồ. Trong hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác
nhân là tảo và vi khuẩn. Hồ sinh học bao gồm các loại hồ:
a. Hồ hiếu khí tự nhiên (Aerobic pond): độ sâu từ 0,2 - 0,4 m, diện tích đất rất
lớn, chi phí vận hành gần như bằng 0.
Tải lượng BOD: 250 kg- 300 kg/ngày cho một diện tích hồ rộng khoảng 1 ha.

17


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử
lý hơn.
b. Hồ kỵ khí (Anaerobic pond- Metan pond): độ sâu nước 2,4 -3,6 m, thời gian
lưu nước từ 2-5 ngày. Diện tích nhỏ hơn chỉ khoảng 10-20% diện tích hồ hiếu khí.
Nhiệt độ tối ưu: 30-350C, pH: 6,5-7,5, thời gian tối ưu là 5 ngày
2.3. VI KHUẨN OXY HÓA SULFUR VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ
SULFUR.
2.3.1. Đặc điểm vi khuẩn oxy hóa sulfur.
Nhóm vi khuẩn oxy hóa sulfur được phát hiện năm 1887 do nhà khoa học
Sergeri Winogradsky. Ông đã tham gia nghiên cứu các đặc điểm sinh hóa của vi
khuẩn oxy hóa lưu huỳnh trong các phòng thí nghiệm tại Bary. Các vi khuẩn oxy
hóa lưu huỳnh luôn gắn liền với sự xuất hiện của các hydro sulfur tự do trong tự
nhiên. Nhóm vi khuẩn oxy hóa sulfur sống chủ yếu trong môi trường hiếu khí và
một số chủng lại sống trong điều kiện kị khí. Chính vì vậy chúng đa dang đặc điểm
hình thái: thường là dạng khuẩn lạc tròn, có màu trắng đục, màu vàng, màu hồng
hoặc vàng đậm. Có chủng thì bề mặt bóng, mép nhăn, nhớt và ăn sâu vào mặt thạch.
Các loài vi khuẩn có khả năng oxy hoá các hợp chất lưu huỳnh vô cơ ở trạng
thái khử như là sulfide (S2-), sulfur (S0) và thiosulfate (S2O32-) thành các hợp chất
sulfate được gọi là nhóm vi khuẩn oxy hoá sulfur hay nhóm vi khuẩn sulfur. [15]
Nhóm vi khuẩn này thuộc nhiều đơn vị phân loại với các đặc tính trao đổi chất
rất khác nhau. Có thể chia thành 2 nhóm chính là vi khuẩn sulfur có màu (bao gồm
vi khuẩn sulfur tía và sulfur xanh) và vi khuẩn sulfur không màu (colorless sulfur
bacteria).

Vi khuẩn sulfur có màu là nhóm vi khuẩn mà sắc tố quang tổng hợp gắn vào
màng nội chất và nối với màng tế bào chất. Hầu hết tất cả các loài thuộc nhóm này
đều có sắc tố bacteriochlorophyll a và carotenoid 1, 3 hoặc 4. Dưới điều kiện kỵ
khí, tất cả các loài vi khuẩn này đều có khả năng trao đổi chất quang địa tự dưỡng
với sulfide hoặc sulfur là chất nhận điện tử. Nhiều loài có khả năng sử dụng
hydrogen phân tử như làm chất cho điện tử thay thế sulfur dạng khử. Tất cả các loại
thuộc nhóm này cũng có khả năng đồng hoá các chất hữu cơ như acetate và
18


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

pyruvate. Nhiều loài có đặc điểm trao đổi chất là quang tự dưỡng bắt buộc trong
điều kiện kỵ khí. Một số loài có khả năng sinh trưởng dị dưỡng dưới điều kiện vi
hiếu khí đến hiếu khí hoàn toàn. Vi khuẩn sulfur có màu gồm nhiều loài vi khuẩn
khác nhau thuộc giống Chromatium, Thiocystis, Thiospirillum, Ectothiorhodospira,
Chlorobium, v.v. (Nobert Pfenning và Hans G. Truper, 1989).
Vi khuẩn sulfur không màu là vi khuẩn sinh trưởng tự dưỡng hay dị dưỡng dưới
điều kiện hiếu khí trong tối và sử dụng các hợp chất sulfur dạng khử làm nguồn
năng lượng. Nhóm vi khuẩn này gồm hàng loạt các giống vi khuẩn thuộc các nhóm
phân loại khác nhau. Chúng bao gồm các giống Thiobacterium, Thiobacillus,
Thiosphaera, Beggiatoa, Sulfolobus, Thermothrix, v.v. (Kuenen, 1989).

2.3.2. Cơ sở của quá trình xử lí sulfur bằng vi khuẩn oxy hóa sulfur.
a. Chu trình chuyển hóa lưu huỳnh trong nước.
Chu trình lưu huỳnh trong nước là một vòng tuần hoàn quan trọng nhất đối với
cuộc sống thủy sinh. Đây là cơ sở lý luận của việc sử dụng các loại vi khuẩn oxy
hoá lưu huỳnh và khử lưu huỳnh để xử lý ô nhiễm H2S trong nước.

Trong môi trường tự nhiên, lưu huỳnh tồn tại ở các dạng khác nhau, từ lưu
huỳnh phân tử ở dạng khí tới các hợp chất hữu cơ phức tạp như hydro sulfur,
thiosulfate có trong môi trường. Trong ao đầm NTTS, lưu huỳnh ở dạng hợp chất,
trong thức ăn, sản phẩm bài tiết và xác chết của tôm, cá và bị phân hủy thành, SO 32-,
S2O3- hoặc SO42- bởi vi khuẩn oxy hoá sulfur. Quá trình đó còn gọi là quá trình oxy
hoá sulfur. Sau đó được chuyển thành dạng H 2S bởi vi khuẩn khử sulfur. Các hợp
chất sulfur được chuyển thành dạng lưu huỳnh phân tử thông qua quá trình khử
sulfat.

19


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Hình 2.1: Vòng tuần hoàn lưu huỳnh (theo J.G.Black).
Vi khuẩn quang hợp dùng hợp chất lưu huỳnh làm chất cho electron để chuyển
hóa lưu huỳnh. Đó là chức năng của Thiobacillus và các vi sinh vật tự dưỡng hóa
năng tương tự. Ngược lại, khi sulfate khuếch tán đến môi trường có trạng thái khử
thì chúng sẽ tạo cơ hội cho những nhóm vi sinh vật khác tiến hành khử sulfate
Chẳng hạn, khi tồn tại một chất khử hữu cơ có thể sử dụng được thì vi
khuẩn Desulfovibrio sẽ dùng sulfate để làm chất oxy hóa, sử dụng sulfate như chất
nhận electron ngoại lai để hình thành sulfid tích lũy lại trong môi trường. Đó là ví
dụ điển hình của quá trình khử dị hóa (dissimilatory reduction) và hô hấp kỵ khí.
Ngược lại, việc khử sulfate trong quá trình sinh tổng hợp amino acid và protein
được coi là một quá trình khử đồng hóa (assimilatory reduction). Nhiều vi
sinhvậtkhác cũng được biết đến là loại khử dị hóa lưu huỳnh nguyên tố, đó
là Desulfuromonas, cổ khuẩn ưa nhiệt, và cả các vi khuẩn lam trong các trầm tích có
độ muối cao. Sulfit là một dạng trung gian quan trọng khác, nó có thể bị nhiều loại

vi sinh vật oxy hóa khử thành sulfid, đó là các vi khuẩn như Alteromonas,
Clostridium và Desulfomaculum. Vi khuẩn Desulfovibrio thường được coi là loại kỵ
khí bắt buộc. Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây cho biết khi chúng tồn tại trong môi
trường có mức oxy hòa tan là 0,04% thì chúng cũng có thể dùng oxy để hô hấp.
Ngoài ra, các vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh thuộc nhóm tự dưỡng quang năng rất
quan trọng như có thể tác động mạnh trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt dưới
chiều sâu của nước, một nhóm lớn các vi khuẩn khác nhau có thể thực hiện quang
hợp hiếu khí không sinh oxy. Trong môi trường nước biển và nước ngọt phát hiện
thấy các vi khuẩn quang hợp hiếu khí không sinh oxy này sử dụng sắc tố
20


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

bacterioclorophyl a và carotenoid, chúng thường là thành phần chính của quần lạc
vi sinh vật. Các chi: Erythromonas, Roseococcus,Porphyrobacter và Roseobacter
b. Cơ sở sinh học của quá trình xử lý sulfur.
Trong môi trường nước tự nhiên sulfur tồn tại dưới dạng khí H 2S được hòa tan
trong nước. Khi đó quá trình lưu hóa hay oxy hóa lưu huỳnh (sulfur oxydation) có
sự tham gia của vi khuẩn lưu hóa và vi khuẩn lưu hùynh ôxy hóa H 2S, S, FeSO4
thành gốc sulfat và năng lượng.
- Vi khuẩn lưu hóa: Những lòai thuộc chi Thiobacillus có thể oxy hóa S hoặc
sulfid để thu năng lượng, sinh ra H2SO4, đồng hóa CO2 và tổng hợp nên chất hữu cơ,
thường bên trong tế bào không chứa trữ các hạt lưu huỳnh, như Thiobacillus
thiooxidans chẳng hạn:

2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 + năng lượng
Na2S 2O 3 + 2O2 + H2O → Na2SO4 + H2SO4+ năng lượng

H2S + O2 → 2H2O + năng lượng
Vi khuẩn Thiobacillus ferrooxydans có thể thu được năng lượng từ FeSO4 qua
trình oxy hóa thành Fe2(SO4)3:

4FeSO4 + O2 + H2SO4→ 2 Fe2(SO4)3 + H2O
Vi khuẩn Thiobacillus ferrooxydans chịu được acid mạnh, Fe2(SO4)3 lại là chất
dễ hòa tan, vì vậy có thể dùng vi khuẩn này để tách được đồng, sắt ra từ các dạng xỉ
quặng hay quặng nghèo:

FeS + 7 Fe2(SO4)3 + 8 H2O → 15 FeSO4 + 8 H2SO4
Cu2S + 2 Fe 2(SO4)3 → 2Cu SO4 + 4 FeSO4 + S
Vi khuẩn lưu huỳnh: Có thể oxy hóa H 2S thành S và tích trữ hạt S trong tế bào.
Khi môi trường thiếu H2S, chúng sẽ oxy hóa tiếp S thành H2SO4 năng lượng sinh ra
được dùng để cố định CO2.

2 H2S + O2 → 2S + 2 H2O+ năng lượng
21


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

2S + 2 H2O → 2 SO-24 + 4H++ năng lượng
Vi khuẩn lưu huỳnh bao gồm 2 loại – vi khuẩn lưu huỳnh dạng sợi và vi khuẩn
lưu huỳnh tự dưỡng quang năng.
2.3.3. Ứng dụng của quá trình oxy hoá sulfur trong xử lí môi trường bằng vi
sinh vật.
Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý, biện pháp sinh học được đặc biệt quan tâm
xử lý. So với các biện pháp vật lý, hoá học biện pháp sinh học chiếm vai trò quan

trọng về qui mô cũng như giá thành đầu tư, do chi phí năng lượng cho một đơn vị
khối lượng chất khử là ít nhất. Đặc biệt xử lý bằng biện pháp sinh học sẽ không gây
tái ô nhiễm môi trường mà nhược điểm của biện pháp xử lý bằng hoá học mắc phải.
Biện pháp xử lý sinh học sử dụng đặc điểm của vi sinh vật là khả năng đồng hoá
được nhiều nguồn cơ chất khác nhau từ tinh bột, cellulose, hợp chất nitơ, kim loại
nặng …Thực chất của phương pháp này là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật (sử
dụng một số hợp chất hữu cơ, chất khoáng có trong nước ô nhiễm làm nguồn dinh
dưỡng và năng lượng) để biến đổi các chất hữu cơ cao phân tử trong nước ô nhiễm
thành các hợp chất đơn giản hơn, ít ảnh hưởng đến môi trường hơn.
Trong nuôi trồng thuỷ sản sulfur là thành phần được quan tâm nhiều bởi vì tầm
quan trọng của nó trong các chất cặn thiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí, lưu huỳnh
hữu cơ bị phân hủy thành sulfide rồi sau đó bị oxy hóa thành sulfate. Sulfate tan rất
mạnh trong nước và phân tán trong các cặn bã. Sự oxy hóa sulfide liên quan đến các
vi sinh vật trong lớp bùn. Trong điều kiện kỵ khí, sulfate được sử dụng là chất nhận
điện tử trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Quá trình này dẫn đến việc sản
sinh ra khí H2S. H2S được sản sinh qua nhiều bước trung gian liên quan đến quá
trình khử của vi sinh vật.

H2S là thành phần tan trong nước nên sự tích lũy H2S trong nước là nguyên
nhân gay hủy hoại mang và các triệu chứng khác ở tôm và cá. H2S ở dạng tự do là
một chất cực kỳ độc với tôm và cá ở nồng độ bình thường trong nước tự nhiên cũng
như nước ao nuôi. Các thử nghiệm sinh học trên nhiều loài đã chứng minh rằng, ở
bất kỳ nồng độ H2S nào trong nước đều ảnh hưởng lớn đến sự sản xuất động vật
thủy sản.
22


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Một số vi khuẩn sống ở tầng đáy có khả năng xử lý H2S được sử dụng rộng rãi
trong nuôi trồng thủy sản để duy trì điều kiện nước ao nuôi. Một trong những chủng
có hiệu quả trong việc xử lý H2S là Rhodopseudomonas (sản phẩm Rhodo Bacil).
Quá trình loại bỏ H2S được thực hiện theo quá trình như sau:
Việc xử lý sinh học với độc tính của H2S vi khuẩn có thể nuôi cấy để tạo sinh
khối và được đưa vào ao dưới dạng probiotic.
Một số chế phẩm sinh học (men vi sinh) thường được sử dụng trong ao với
niềm tin sẽ làm giảm nguy cơ độc tính của hydrogen sulfide thông qua quá trình
điều chỉnh sinh học, giảm thiểu lớp bùn tích tụ ở đáy ao, dẫn đến giảm nguồn hình
thành hydrogen sulfide.
Đã có nhiều nghiên cứu hướng đến việc nâng cao chất lượng nước ao nuôi bằng
cách ứng dụng các enzyme hoặc các vi sinh vật có lợi vào trong ao nuôi, gọi là
“điều chỉnh sinh học”. Điều chỉnh sinh học được định nghĩa là quá trình sử dụng
một lượng vi sinh vật có lợi - chế phẩm sinh học và các enzyme phù hợp để thả
xuống các ao nuôi nhằm tăng cường sự phân hủy chất hữu cơ và loại bỏ các tạp
chấp khác không cần thiết trong ao, giảm sự tích tụ của các chất cặn bã và bùn đáy,
làm tăng lượng oxy hòa tan trong nước ao nuôi nhờ vậy chất lượng nước trong ao
nuôi được cải thiện, giúp tăng sản lượng nuôi.
Vi khuẩn quang hợp phá vỡ hydrogen sulfide ở đáy ao đã được sử dụng rộng rãi
trong nuôi trồng thủy sản để duy trì môi trường nước thích hợp. Các vi khuẩn này
bao gồm bacteria - chlorophyll hấp thụ ánh sang và thực hiện quá trình quang hợp
trong điều kiện kỵ khí. Chúng là các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía có thể phát triển
trong điều kiện kỵ khí ở đáy ao. Vi khuẩn quang hợp không lưu hình màu tím có thể
phân hủy các chất hữu cơ, H 2O, NO2 và các chất thải độc hại trong ao. Vi khuẩn lưu
huỳnh màu tía phân nhỏ hydrogen sulfide để tận dụng bước sóng của ánh sáng
không bị thực vật phù du hấp thụ. Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía lấy các hạt electron
từ hydrogen sulfide ở mức năng lượng thấp hơn H 2O chia nhỏ sinh vật quang tự
dưỡng, do vậy đòi hỏi cường độ ánh sáng thấp hơn cho quá trình quang hợp.

23


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Đối tượng, vật liệu
Nhóm vi khuẩn oxy hóa sulfur được thu thập ở các địa điểm ở vùng ven biển
Hải Phòng.
24


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

3.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu: Trạm nghiên cứu biển Đồ Sơn
Địa điểm lấy mẫu: khu vực đầm nuôi trồng thủy sản, rừng ngập mặn tại Bàng
La, và khu vực đền Bà Đế
Thời gian nghiên cứu: Tháng 12/2015- 5/2016
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
- Thu mẫu tại một số điểm ở Hải Phòng
- Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn oxy hóa sulfur

- Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của một số chủng vi khuẩn
oxy hóa sulfur có hoạt tính cao
- Xác định khả năng xử lí H2S
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Kí hiệu mẫu:

ĐS: Đồ Sơn
01: Rừng ngập mặn
02: đền bà đế
03: đầm nuôi

Để nghiên cứu vi khuẩn oxy hóa sulfur, ta nghiên cứu theo quy trình sau:
Lấy mẫu: RNM (1), Đền Bà Đế (2),
đầm nuôi(3)

Mt nuôi tăng sinh( 1ngày,300 C)

Cấy mt đĩa thạch

Tìm kl đặc trưng, cấy 3 pha
25
thuần khiết, giữ giống