Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi khuẩn oxy hóa sulfur ở vùng ven biển hải phòng ứng dụng xử lý khí độc h2s trong nuôi trồng thủy sản

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, và TS. Đỗ Mạnh Hào – Trạm nghiên cứu biển Đồ Sơn- Viện Tài
1


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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 tại 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 tháng năm 2016

Sinh viên
Nguyễn Thị Hương

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
2


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

DANH MỤC VIẾT TẮT
ATP

Adenozin Diphotphat

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

FAO

Agriculture Organization of the United Nation (Tổ
chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)

GHCP

Giới hạn cho phép

RNM

Rừng ngập mặn

BOD

Nhu cầu sinh hóa

DO

Hàm lượng oxy trong nước

ĐC

Đối chứng

MĐTB

Mật độ tế bào

OD

Mật độ hấp thụ quang ở bước sóng nhất định (OD
600, OD 420)

SO42-

Hàm lượng ion sunfat trong nước

[H2S]:

Hàm lượng hydrogen sulfide trong nước

3


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
thời sự hiện nay. 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. 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 …
Trên thế giới, việc sử dụng các nhóm vi khuẩn 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 vẫn còn 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 ứng dụng xử lý
khí độc H2S trong nuôi trồng thủy sản.”
4


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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, đảm bảo môi trường trong sạch cho nuôi trồng
hiệu suất cao và bền vững.
1.2.2. Yêu cầu
- Phân lập và 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 H 2S của vi khuẩn oxy hóa sulfur trong thí
nghiệm mô phỏng.

5

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH NTTS 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)
Năm

200
4

Nước ngọt

200
5

200
6

2000
7

200
8

200
9

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

(Nguồn: FAO, 2010)
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] [14]
Sản lượng từ NTTS chủ yếu làm nguồn cung cấp thực phẩm cho con người. Sản
lượng từ NTTS làm thực phẩm trên toàn thế giới đã tăng từ 42,6 % năm 2006 lên
tới 45,7%(2008). 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.Ở 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 vực Châu Á - Thái Bình
Dương, chiếm 89% về giá trị sản lượng và 79% về giá trị kinh tế. Trong đó, Trung
Quốc là quốc gia rất mạnh về NTTS, chiếm 62% tổng sản lượng toàn cầu và 52%
6


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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] [15]
Bảng 2.2: Các nước có sản lượng NTTS cao nhất thế giới
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

(Nguồn:

FAO,

2010)
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 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

7


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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] [15]
Đối tượng NTTS rất phong phú. Theo Pillay, đã có 465 loài thực vật thủy sinh rong tảo là đối tượng nuôi trồng [3] [15]. 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
Tên nước

Diện tích ao nuôi nước
ngọt (ha)

Diện tích ao nuôi nước lợ
(ha)

Trung Quốc

5.583.276

676.184

Bangladesh

151.000

203.071
8


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Cu Ba

11.424

1.383

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
(Nguồn: FAO,
2006)

Theo số liệu tổng hợp của Verdegem (từ thống kê năm 2006 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. [17] [18]
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
9

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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
triển, đặc biệt là nuôi lồng, bè trên biển ở các tỉnh: Kiên Giang, Quảng Nam, Ninh
Thuận, Phú Yên, Hải Phòng. [2] [6] [7]
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. [2]
[6] [7].
Diện tích NTTS được phát triển nhanh và mạnh trong khoảng 2 thập kỷ trở lại

đây. 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 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
10


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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 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 MÔI TRƯỜNG TRONG NTTS
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.
11


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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
diện tích ao nuôi lớn. Nuôi cá ruộng là điển hình cho hình thức này. Hình thức này
ít gây ô nhiễm môi trường. [3]
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, ví dụ các ao nuôi cá. Hình thức này bắt đầu xuất hiện
ô nhiễm môi trường nước. [3]
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 nuôi thâm canh cũng xuất hiện nhiều hơn. 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 NH 4+,
NO3-, NO2-, H2S và phát sinh dịch bệnh. [3] [4]
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
12


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

nhiễm với chỉ số tai biến dinh dưỡng = 0,76 ở mức nguy cơ tai biến môi trường, ô
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] [4]

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 bùn đáy, 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 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. H2S 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 nhiều yếu tố như
13

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

pH, nhiệt độ của nước. Theo Bonn và Follis (1957) thì ở nhiệt độ 25-30 oC, pH = 6,8
thì nồng độ H2S 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 H2S 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 H 2S thành SO42- phải
tiêu tốn đến 1,3 mg oxy của môi trường. Trong mùa hè, khí H 2S thường được hình
thành nhiều ở nền 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] [16]
2.2.3. Xử lí ô nhiễm trong nuôi trồng thủy sản.
2.2.3.1 Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật.

Một số loài vi sinh vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng làm
nguồn dinh dưỡng, tạo năng lượng, sinh trưởng, 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 là: [3] [26]
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 kị khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật kị khí. Trong xử
lý nước thải công nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi.
2.2.3.2 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.
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.
14


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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, 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.
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. 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. [3] [26]
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.
Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên.

 Hồ sinh học: được gọi là hồ oxy 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: 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.
Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử
lý hơn.
b. Hồ kỵ khí: 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
15


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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 đặc điểm hình thái khuẩn
lạc của nhóm vi khuẩn này khá đa dạng khuẩn lạc tròn, có màu trắng đục, màu
vàng, màu hồng hoặc vàng đậm. Hoặc khuẩn lạc bề mặt bóng, mép nhăn, nhớt và ăn

sâu vào mặt thạch. [9] [20] [23].
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. [9]
[20] [23].
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 có 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
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
16


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

khác nhau thuộc giống Chromatium, Thiocystis, Thiospirillum, Ectothiorhodospira,
Chlorobium, v.v…[20] [23]
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. [9] [10] [20]

2.3.2. Cơ sở của quá trình xử lí sulfur bằng vi khuẩn oxy hóa sulfur.
2.3.2.1 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. [4] [27]
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
sulfur.

17


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 có khả năng chuyển hóa lưu huỳnh. 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 sulfur để làm chất oxy hóa, sử dụng
sulfate như chất nhận electron ngoại lai để hình thành sulfur tích lũy lại trong môi
trường. Đó là ví dụ điển hình của quá trình khử dị hóa và hô hấp kỵ khí. Ngược lại,
việc khử sulfur trong quá trình sinh tổng hợp amino acid và protein được coi là một
quá trình khử đồng hóa. Nhiều vi sinh vật khác 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. Sulfur là một dạng trung gian quan
trọng khác, nó có thể bị nhiều loại vi sinh vật oxy hóa khử thành sulfur, 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. [4] [27]
Ngoài ra, các vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh thuộc nhóm tự dưỡng quang năng rất
quan trọng, có thể tác động mạnh trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt dưới chiều sâu
18


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

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 bacterioclorophyl a và
carotenoid, chúng thường là thành phần chính của khuẩn lạc vi sinh vật. Các chi:
Erythromonas, Roseococcus, Porphyrobacter và Roseobacter. [4] [27].
2.3.2.2. 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. [4] [26]
- Vi khuẩn lưu hóa: Những loài thuộc chi Thiobacillus có thể oxy hóa lưu
huỳnh phân tử hoặc sulfur để thu năng lượng, sinh ra H 2SO4, 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.
19


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

2 H2S + O2 → 2S + 2 H2O + năng lượng
2S + 2 H2O → 2 SO-24 + 4H+ + năng lượng
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 môi trường ô nhiễm khác nhau. Các biện
pháp bao gồm: xử lí bằng tác nhân vật lý, hóa học và sinh học. Trong đó việc xử lý
ô nhiễm môi trường bằng tác nhân sinh học đang được quan tâm nhất. 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. [3] [6] [27]
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 sulfur rồi sau đó bị oxy hóa thành sulfur. Sulfur tan rất
mạnh trong nước và phân tán trong các cặn bã. Sự oxy hóa sulfur 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 H 2S trong nước là nguyên nhân
gây hủy hoại mang và các triệu chứng khác ở tôm và cá. H 2S 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.
[3] [6] [27].
20


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Một số vi khuẩn sống ở tầng đáy có khả năng xử lý H 2S 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. 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 sẽ làm
giảm nguy cơ độc tính của hydrogen sulfur thông qua quá trình điều chỉnh sinh học,
giảm thiểu lớp bùn tích tụ ở đáy ao, dẫn đến giảm nguồn hình thành hydrogen
sulfur.
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. [3] [6] [27].
Vi khuẩn quang hợp phá vỡ hydrogen sulfur 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 sulfur 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 sulfur 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. [3] [6] [27]

21


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.
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.
- Phân lập và 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 H 2S của vi khuẩn oxy hóa sulfur trong
thí nghiệm mô phỏng.

22


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
3.3.1 Sơ đồ phân tích
Lấy mẫu: RNM (1), Đền Bà Đế (2),
đầm nuôi(3)

Môi trường nuôi tăng sinh
( 1ngày,300 C)

Cấy môi trường đĩa thạch

Tìm khuẩn lạc đặc trưng, cấy 3
pha thuần khiết, giữ giống

Chuyển vào môi trường
dịch thể Na2S2O3

Thử khả năng làm giảm pH của
một số chủng

Chọn khuẩn lạc có hoạt tính cao

Sau 1-3 ngày ktra nồng độ SO42tăng lên trong mt

Khả năng xử lý H2S trong môi
trường bị ô nhiễm

Xác định hình thái, đặc điểm
sinh hóa, sinh lí, phân loại

Giữ giống

3.3.2. Phương pháp thu mẫu
Về nguyên tắc cần thu mẫu sao cho mẫu thu được có tính đại diện cho khối
nước cần kiểm nghiệm. Do chủng loại và mật độ vi sinh vật trong nước thay đổi rất
nhiều theo bề mặt, độ sâu và chất lượng nước nên cần đánh giá chất lượng chung về
vi sinh vật, khi thu mẫu nước cần chọn nhiều vị trí thu mẫu khác nhau.
Trên bình chứa cần ghi chú rõ ràng, đầy đủ các thông tin cần thiết liên quan đến
mẫu (địa điểm, thời gian, mục đích, người thu…).

23

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

Mẫu nên được phân tích trong vòng 6 giờ sau khi thu mẫu. Trường hợp không
thực hiện phân tích ngay thì cần bảo quản mẫu ở 0 – 5 oC trong tủ lạnh và ta nên
phân tích trong vòng từ 6 – 8 giờ [8].
•

Các vật liệu cần chuẩn bị để lấy mẫu: Dụng cụ lấy mẫu (chai nhựa, lọ thủy
tinh đã khử trùng), cồn, bông vô trùng, xô đựng, túi đựng mẫu, thùng làm

-

lạnh...
• Địa điểm lấy mẫu: Mẫu được lấy ở 3 địa điểm:
- Khu vực Đền Bà Đế - Đồ Sơn
- Đầm nuôi trồng thủy sản tại Bàng La – Đồ Sơn
- Rừng ngập mặn tại khu vực Bàng La – Đồ Sơn
• Tiến hành lấy mẫu:
- Dùng lọ nhựa lấy 50ml mẫu tại các điểm đã định
Mỗi lọ đều ghi đầy đủ các thong số: vị trí lấy mẫu, ngày, giờ lấy mẫu
• Cách bảo quản mẫu:
- Bảo quản mẫu ở nhiệt độ 0-5ºC trong thùng làm lạnh
- Mẫu nên phân tích trong vòng 48h kể từ khi lấy mẫu.
•

-

Phương pháp đo nhanh các thông số môi trường:

Nhiệt độ nước được đo bằng nhiệt kế thuỷ ngân chuyên dụng hoặc máy đo
nhiệt độ, chính xác đến 0,10C.

-

Độ muối của nước biển (S ‰) xác định bằng máy đo độ muối - khúc xạ kế
cầm tay (Hand Refrectometer) với độ chính xác đến 1‰.

-

pH của nước được đo bằng máy đo pH, chính xác đạt 0,01 đơn vị.

-

Oxy hòa tan trong nước được đo bằng máy đo oxy hoặc chuẩn độ theo
phương pháp Winkler, chính xác đến 0,01 mg/l.

3.3.3. Phương pháp nuôi cấy và phân lập
Vi khuẩn ôxy hoá sulfur sau khi được làm giàu bằng môi trường Thiosulfate
dịch sẽ được phân lập trên thạch đĩa bằng phương pháp cấy trải và ria cấy 3 pha.
Chọn khuẩn lạc đặc trưng dựa trên đặc điểm hình thái, kích thước, màu sắc để thuần
khiết và test hoạt tính để nghiên cứu khả năng xử lý H 2S trong môi trường nước bị ô
nhiễm.

Môi trường Thiosulfate dịch thể phân lập vi khuẩn oxy hóa sulfur
Na2S2O3.5 H20

5g
24

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Nguyễn Thị Hương – CNSH K13

K2HP04
0.1g
NaHC03
0.2g
NH4Cl
0.1 g
Bromophenol(chất chỉ thị màu)
Nước

1 lít

Làm môi trường thạch thì thêm 2-3% khối lượng thạch theo thể tích môi trường
dịch thể, chú ý chuẩn pH= 7-7,2
Môi trường dịch thể phân lập vi khuẩn oxy hóa sulfur
NH4Cl
MgCl2.6 H20
KH2P04
Na2HP04
Na2S2O3.5 H20
MgS04.7H20

0.4g
0.2g
1.2g

Nước

1lit

1.2g
5g
0.01g

Làm môi trường thạch thì thêm 2-3% khối lượng thạch theo thể tích môi trường
dịch thể
Khi làm môi trường, chú ý điều chỉnh pH về 7 -7,2
Các loại môi trường sau khi pha cần hấp khử trùng 1210C,15 phút, dry: 15 phút
 Thử khả năng làm giảm pH của một số chủng vi khuẩn

Trong các thử nghiệm phân lập được lấy từ các mẫu khác nhau của vi khuẩn
oxy hóa lưu huỳnh vừa bị oxy hóa. Trong số đó, chủng phân lập được lựa chọn dựa
trên khả năng giảm độ pH tốt hơn trên xanh bromophenol chứa sulfur oxy hóa trong
dịch thể bằng cách thay đổi màu sắc của các môi trường nuôi cấy từ màu xanh tím
sang màu vàng nhạt dần.. Các vi khuẩn oxy hóa sulfur phân lập được từ các mẫu đã
thu có thể làm giảm độ pH lên đến 4,3 - 4,2 từ pH ban đầu 8,0 môi trường
thiosulphate trong vòng 1 tuần. Giảm độ pH của môi trường phát triển của vi khuẩn
oxy hóa lưu huỳnh đã được báo cáo bởi Donati et al. [21]. Việc giảm độ pH của môi
trường là do sự sản xuất axit sunfuric.
 Xác định nồng độ SO4 2- [13]
Nguyên tắc: Lượng SO42- cần xác định kết hợp với ion Ba 2+ để tạo thành kết tủa
BaSO4 sau đó được xác định thông qua mật độ quang ở bước sóng 420nm
25