Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu nano đồng và nano bạc đến sinh trưởng và phát triển của chủng VKL độc microcystis aeruginosa trong điều kiện phòng thí nghiệm

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU NANO ĐỒNG VÀ BẠC ĐẾN
SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CHỦNG VI KHUẨN LAM ĐỘC
MICROCYSTIS AERUGINOSA TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

Giáo viên hướng dẫn

: TS. DƯƠNG THỊ THỦY

Sinh viên thực hiện

: DƯƠNG NGỌC ANH

Lớp

: KSCNSH 11-02

Hà Nội, 2015


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.Dương
Thị Thủy – Trưởng phòng Thủy sinh học môi trường – Viện Công nghệ môi trường

– Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, người đã định hướng nghiên
cứu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các cô chú, anh chị cán bộ phòng
Thủy sinh học môi trường – Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học
và Công Nghệ Việt Nam cùng các bạn thực tập sinh đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn
và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập tại phòng.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ban chủ nhiệm Khoa cùng các thầy
cô giáo Khoa Công Nghệ Sinh Học – Viện Đại Học Mở Hà Nội, đặc biệt là các thầy
cô giáo đã dạy dỗ và chỉ bảo tôi nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt
4 năm học vừa qua.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn bè và những
người thân đã hết lòng giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập.
Trong quá trình thực hiện đề tài, do điều kiện thời gian và trình độ hiểu biết của
bản thân còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự
quan tâm, góp ý của quý thầy cô và các bạn để khoá luận được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 19 ,tháng 05, năm 2015
Sinh viên

Dương Ngọc Anh

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Một số đặc điểm của các VKL độc Microcystis aeruginosa thường gặp
(Trần Thị Miên, 2006) ........................................................................................... 10
Bảng 2: Phân loại mức độ dinh dưỡng trong một số môi trường nước của Dodd và
cs (1998) ............................................................................................................... 13
Bảng 3: Hệ thống phân loại của Hakanson và cs, 2007 .......................................... 14
Bảng 4: Thành phần môi trường CB ...................................................................... 22
Bảng 5: Thành phần và tỉ lệ các chất tổng hợp vật liệu nano đồng theo thời gian
phản ứng................................................................................................................ 25
Bảng 6: Các công thức thí nghiệm đối với vật liệu nano đồng 3, 5, 10ppm ............ 30
Bảng 7: Cách chuẩn bị vật liệu nano đồng 3, 5, 10ppm .......................................... 30
Bảng 8: Các công thức thí nghiệm đối với vật liệu nano bạc .................................. 31
Bảng 9: Cách chuẩn bị vật liệu nano bạc 50, 100, 150ppm .................................... 32
Bảng 10: Biến động mật độ quang OD của các công thức thí nghiệm bổ sung vật
liệu nano và đối chứng (mẫu VKL không bổ sung vật liệu nano) ở bước sóng
750nm ................................................................................................................... 50
Bảng 11: Biến động mật độ tế bào VKL Microcystis aeruginosa của các công thức
thí nghiệm bổ sung vật liệu nano và đối chứng (mẫu VKL không bổ sung vật liệu
nano) ..................................................................................................................... 53
Bảng 12: Biến động mật độ quang OD của các công thức thí nghiệm bổ sung vật
liệu nano bạc và mẫu đối chứng không bổ sung vật liệu ........................................ 54

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Cấu trúc hóa học của Microcystin ............................................................... 7
Hình 2: Cấu trúc hóa học của Nodularin .................................................................. 8
Hình 3: Chủng VKL độc Microcystis aeruginosa KG được phân lập và nuôi cấy tại
phòng Thủy sinh học Môi trường, Viện công nghệ Môi trường ............................. 11
Hình 4: Hiện tượng phú dưỡng hồ Xuân Hương (www.cesti.gov.vn) .................... 12
Hình 5: Nuôi cấy VKL trong phòng điều kiện phòng thí nghiệm ........................... 28
Hình 6: Phổ XRD của vật liệu đồng oxalat ............................................................ 33
Hình 7: Ảnh SEM của vật liệu đồng oxalat ............................................................ 34
Hình 8: Ảnh dung dịch nano đồng nồng độ 100 ppm tại các thời gian phản thay đổi:
.............................................................................................................................. 35
Hình 9: Phổ UV-vis của hạt nano đồng nồng độ 100 ppm chế tạo tại các điều kiện
thời gian phản ứng thay đổi: .................................................................................. 35
Hình 10: Ảnh dung dịch nano đồng nồng độ 100 ppm chế tạo tại các điều kiện nồng
độ CuC2O4 /PVP thay đổi: .................................................................................... 36
Hình 11: Phổ UV-vis của hạt nano đồng nồng độ 100 ppm chế tạo tại các điều kiện
nồng độ CuC2O4 /PVP thay đổi: a) 1:45; b)1:60; c) 1:75; d) 1: 90; e) 1:105 ; f)
1:120. .................................................................................................................... 37
Hình 12: Ảnh nano đồng tại các điều kiện nồng độ thay đổi từ: a) 100 ppm; b) 150
ppm; c) 200 ppm; d) 250 ppm; e) 300 ppm; f) 400 ppm ..................................... 38
Hình 13: Phổ UV-vis của hạt nano đồng tại các điều kiện nồng độ thay đổi từ: a)
100 ppm; b) 150 ppm; c) 200 ppm; d) 250 ppm; e) 300 ppm; f) 400 ppm. ........ 39
Hình 14: Ảnh TEM của hạt nano đồng ở nồng độ :a) 100 pm, b)300 ppm ............. 40
Hình 15. Dung dịch nano Ag 100 ppm .................................................................. 41
Hình 16: Phổ UV – Vis với tỷ lệ nồng độ NaBH4 / Ag+ tăng dần: ........................ 41
Hình 17. Ảnh TEM dung dịch nano bạc 100 ppm .................................................. 42
Hình 18: Dung dịch keo nano bạc nồng độ 100 ppm với nồng độ chitosan tương

ứng 40 ppm,50 ppm,60ppm, 80ppm, 100 ppm, 150 ppm và 200 ppm (từ trái qua
phải) ...................................................................................................................... 43

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

Hình 19. Phổ UV – VIS nano Ag 100 ppm với tỷ lệchitosan tăng dần ................... 43
Hình 20: Ảnh TEM của dung dịch keo nano bạc nồng độ 100 ppm với nồng độ
chitosan 80 ppmvà 200 ppm tương ứng sau 48 giờ ................................................ 44
Hình 21: Dung dịch keo nano bạc nồng độ 100 ppm với nồng độ citric tương ứng là
5% , 10 % , 15 % , 20 %, và 40 % (từ trái sang phải) ............................................. 45
Hình 22: Phổ UV – VIS nano Ag 100 ppm với nồng độ axit citric tăng dần ......... 45
Hình 23: Ảnh TEM dung dịch nano bạc 100 ppm với nồng độ axit citric bằng 15%
.............................................................................................................................. 46
Hình 24: Dung dịch nano bạc với nồng độ bạc tăng dần từ 50 ppm, 100 ppm, 150
ppm, 200 ppm, 300 ppm tương ứng (từ trái qua phải) ............................................ 46
Hình 25: Phổ UV- VIS của dung dịch nano Ag với nồng độ 50 ppm (1), 100ppm
(2), 150 ppm (3), 200 ppm (4), 250 ppm (5) .......................................................... 47
Hình 26: Ảnh TEM dung dịch nano bạc 100 ppm và 300 ppm tương ứng.............. 48
Hình 27 : VKL Microcystis aeruginosa trong phòng thí nghiệm- Phòng Thuỷ sinh
học môi trường, Viện Công nghệ Môi trường. ....................................................... 49
Hình 28: Biến động mật độ quang OD của các công thức thí nghiệm bổ sung vật
liệu nano và đối chứng (mẫu VKL không bổ sung vật liệu nano) ở bước sóng
750nm ................................................................................................................... 51

Hình 29: Biến động mật độ quang tế bào của các công thức thí nghiệm bổ sung vật
liệu nano đồng và đối chứng (mẫu VKL không bổ sung vật liệu)........................... 53
Hình 30: Biến động OD của các công thức thí nghiệm bổ sung vật liệu nano bạc và
mẫu đối chứng không bổ sung vật liệu nano bạc .................................................... 55

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
VKL

: Vi khuẩn lam

DO

: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan

VTM

: Vitamin

SEM

: Scanning electron microscopy

TEM

: Transmission electron microscopy

LD50

: Lethal concentration50 – nồng độ gây chết 50% động vật thí nghiệm sau

24 giờ
SE

: Độ lệch chuẩn

T-N

: Nitơ tổng số

T-P

: Photpho tổng số

MC

: Microcystins

KG

: Kẻ Gỗ

Cu

: Đồng

Ag

: Bạc

tb

: Tế bào

a.a

: Axit amin

cs

: Cộng sự

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
PHẦN 1: TỔNG QUAN.......................................................................................... 3
1.1: Tổng quan về VKL........................................................................................ 3
1.1.1: VKL và độc tố VKL .................................................................................... 3
1.1.2: Hiện tượng phú dưỡng các thủy vực ......................................................... 12
1.2: Một số phương pháp kiểm soát sự phát triển của VKL ................................ 17
1.2.1: Các phương pháp vật lý và cơ học. ....................................................... 17
1.2.2: Các phương pháp sinh học.................................................................... 18
1.2.3: Các phương pháp hóa học .................................................................... 19
1.3: Vật liệu nano trong xử lý môi trường nước và vi tảo (Các loại vật liệu nano
sử dụng trong xử lý môi trường và vi tảo). ......................................................... 20
PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………..22
2.1: Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 22
2.1.1: Chủng VKL độc Microcystis aeruginosa ............................................... 22
2.1.2: Môi trường nuôi VKL độc Microcystis aeruginosa ................................ 22
2.1.3: Dụng cụ, hoá chất ................................................................................. 23
2.2: Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 23
2.2.1: Chế tạo vật liệu nano đồng bằng phương pháp polyol .......................... 23
2.2.2: Chế tạo vật liệu nano bạc bằng phương pháp sử dụng chất khử NaBH4
....................................................................................................................... 26
2.2.3: Đánh giá đặc trưng vật lý của vật liệu nano chế tạo được thông qua phổ
UV-VIS, TEM, SEM. ....................................................................................... 27
2.2.4: Phương pháp nuôi cấy VKL trong phòng thí nghiệm: ........................... 28
2.2.5: Xác định sinh trưởng VKL bằng phương pháp đếm tế bào: ................... 28
2.2.6: Xác định sinh trưởng qua đo mật độ quang (Đo OD) ............................ 29
2.2.7: Phương pháp xử lí số liệu: .................................................................... 29
2.2.8: Bố trí thí nghiệm đánh giá sinh trưởng của VKL độc khi bị tác động bởi
vật liệu nano Cu và Ag .................................................................................... 29
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 32

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


Khóa luận tốt nghiệp

Khoa CNSH

3.1: Kết quả chế tạo vật liệu nano và một số đặc trưng của vật liệu nano chế tạo
được ................................................................................................................... 33
3.1.1: Đối với vật liệu nano đồng: ................................................................... 33
3.1.2: Đối với vật liệu nano bạc: ..................................................................... 40
3.2: Đánh giá tác động của các vật liệu nano đồng và bạc lên sinh trưởng của
chủng vi khuẩn lam độc Microcystis aenuginosa ............................................... 48
3.2.1: Tác động của vật liệu nano đồng 3ppm, 5ppm, 10ppm đến sinh trưởng
VKL Microcystis aeruginosa . ......................................................................... 49
3.2.2: Tác động của vật liệu nano bạc đến sinh trưởng VKL Microcystis
aeruginosa ...................................................................................................... 54
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 55
4.1: Kết luận....................................................................................................... 57
4.2: Kiến nghị .................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 58

Dương Ngọc Anh

Lớp 11 - 02


MỞ ĐẦU

Các thủy vực nước ngọt có ý nghĩa quan trọng trong việc điều tiết và cung
cấp nước cho các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt của con người.
Ngoài ra, chúng còn mang ý nghĩa sinh thái quan trọng, là môi trường sống của các
sinh vật thủy sinh. Trong một vài thập kỉ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh
chóng của đất nước, ngành công nghiệp Việt Nam cũng đã có những tiến bộ không
ngừng cả về số lượng các nhà máy lẫn chất lượng sản phẩm. Ngành công nghiệp
trong nước đã đem lại những lợi ích to lớn cho người dân, góp phần phát triển nền
kinh tế chung của đất nước. Bên cạnh những mặt tích cực do sự phát triển của các
ngành công nghiệp mang lại thì cũng phải kể đến những tác động tiêu cực. Một
trong những tác động tiêu cực đó là việc suy giảm chất lượng nước trong các ao hồ
thủy vực do sự xả thải ồ ạt không qua xử lý của các nhà máy, khu công nghiệp. Hầu
hết các ao hồ, sông ngòi đi qua các nhà máy, khu công nghiệp hay các khu dân cư
đông đúc ở Việt Nam đều bị ô nhiễm, đặc biệt là các ao hồ trong các đô thị lớn như
Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Những nguồn nước bị ô nhiễm này có nồng độ
các muối dinh dưỡng chứa nitơ và phốt pho cao hơn rất nhiều lần cho phép, gây ra
hiện tượng phì dưỡng, là nguyên nhân gây bùng phát sự phát triển của vi tảo nói
chung, trong đó có vi khuẩn lam (Cyanobacteria) hay còn gọi là tảo lam. Đây được
gọi là hiện tượng nở hoa nước (water bloom).
Khoảng ¼ trong số các loài tảo gây hiện tượng nở hoa có khả năng sản sinh
độc tố. Chúng đang là mối đe dọa, thậm chí có thể tàn phá khu hệ động, thực vật.
Cấu trúc hóa học của các độc tố tảo trong tự nhiên rất khác nhau, nhưng chúng
không dễ bị phá hủy hoặc tiêu giảm trong quá trình đun nấu và cũng không ảnh
hưởng đến mùi vị của thực phẩm. Vi khuẩn lam (VKL) là nhóm chiếm ưu thế trong
các mẫu nước nở hoa trong các thủy vực nước ngọt. Các khảo sát tiến hành ở nhiều
quốc gia trên thế giới cho thấy nhiều loài vi khuẩn lam gây nở hoa có khả năng sản
xuất ra các chất gây độc hay còn gọi là độc tố vi khuẩn lam và có tỷ lệ sinh ra độc tố
khá cao, khoảng 50-90%. Phần lớn (> 75%) VKL gây nở hoa tại các thủy vực là các
loài có khả năng sản sinh độc tố (Sinoven, 1996; Codd, 2005). Những độc tố này

Dương Ngọc Anh

1

Lớp 11 - 02


được xếp vào loại các hợp chất rất độc có nguồn gốc sinh học và có ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khoẻ con người, thuỷ sản, vật nuôi, động vật hoang dã,…
cũng như ảnh hưởng tới các hoạt động du lịch, thể thao dưới nước. Cho đến nay,
hơn 100 loài VKL thuộc 40 chi được biết đến có khả năng gây độc, trong số đó các
chi Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Lyngbya, Nostoc,
Nodularia and Oscillatoria là những chi có nhiều loài gây độc nhất. Microcystis
aeruginosa là loài xuất hiện ở hầu khắp các thủy vực nước ngọt trên thế giới.
Ngoài việc gây nguy hiểm trực tiếp cho các sinh vật thủy sinh và gián tiếp
tác động đến sức khỏe của con người, tảo nở hoa còn gây mất mĩ quan trong các đô
thị. Vì vậy, vấn đề cấp bách là đưa ra các biện pháp nhằm kiểm soát, hạn chế và loại
bỏ tảo lam độc có trong nguồn nước thủy vực. Trên thực tế đã có khá nhiều biện
pháp được đưa ra, từ cơ học, vật lý đến hóa học, nhưng các biện pháp này đều còn
nhiều mặt hạn chế. Một hướng nghiên cứu mới khắc phục được hạn chế của các
phương pháp hóa học đó là sử dụng các vật liệu kích thước nano để vẫn diệt được
tảo mà lại không gây ảnh hưởng đến các sinh vật thủy sinh. Ở Việt Nam, việc
nghiên cứu để đưa ra các biện pháp ngăn ngừa sự phát triển của tảo lam độc vẫn
chưa được chú trọng. Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, trong khuôn khổ khóa luận
này tôi thực hiện đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu nano
đồng và nano bạc đến sinh trưởng và phát triển của chủng VKL độc
Microcystis aeruginosa trong điều kiện phòng thí nghiệm” nhằm mục tiêu chế
tạo và lựa chọn được vật liệu nano xử lý tối ưu bùng phát vi khuẩn lam và vi tảo;
đánh giá tác động của vật liệu nano chế tạo được lên sự sinh trưởng và phát triển
của chủng VKL độc.

Dương Ngọc Anh

2

Lớp 11 - 02


PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1: Tổng quan về VKL
1.1.1: VKL và độc tố VKL
1.1.1.1: Đặc tính sinh học của VKL
Vi khuẩn lam (VKL) hay Tảo lam là nhóm vi sinh vật bao gồm các cơ thể
tiền nhân đa bào hay đơn bào có chlorophyll a và tiến hành quá trình quang hợp liên
quan đến hệ quang hóa I và II (Castenholz và Waterbury, 1989).
* Phân loại:
Theo những đặc điểm hình thái khác nhau, VKL được chia thành 4 bộ:
Chlorococcales, Oscillatoriales, Nostocales và Stigonematales (Theo Anagnostidis
và Komárek, 1985, 1988, 1990;Komárek và Anagnostidis, 1986, 1989).
-

Bộ Chlorococcales bao gồm những loài VKL đơn bào hay đa bào dạng tập
đoàn, không hình thành sợi. Tuy nhiên một số dạng phức tạp thì có tản phân
cực và xuất hiện những tế bào biệt hóa. Sự phân chia tế bào xảy ra ở trên 1, 2
hay nhiều mặt phẳng hơn.

-

Bộ Oscillatoriales bao gồm những loài dạng sợi, sự phân chia tế bào chỉ xảy
ra ở trên 1 mặt phẳng vuông góc với chiều dài của sợi. Chúng không có tế
bào dị hình (heterocyte) hay bào tử màng dày (akinete).

-

Bộ Nostocales bao gồm những loài dạng sợi với những tế bào phân chia chỉ
trong 1 mặt phẳng vuông góc với chiều dài của sợi. Chúng có tế bào dị hình
bào tử màng dày. Chỉ có thể có sự phân nhánh giả.

-

Bộ Stigonematales bao gồm những loài dạng sợi có tế bào dị hình, bào tử
màng dày và phân nhánh thật.

* Phân bố trong tự nhiên:
Phần lớn VKL là những cơ thể quang tự dưỡng hiếu khí. Quá trình sống đòi
hỏi nước, CO2, các chất vô cơ và ánh sáng thông qua quá trình quang hợp (Tuy
nhiên, có một số loài có khả năng tồn tại 1 thời gian dài trong bóng tối).VKL cũng
có khả năng sống dị dưỡng rõ rệt (Fay, 1965).
Nhờ những sắc tố bên ngoài của bộ máy quang hợp được dùng để hấp thu tia
tử ngoại, làm tăng cường sự phù hợp của chúng với môi trường đất nên VKL
Dương Ngọc Anh

3

Lớp 11 - 02


thường là thực vật đầu tiên xâm chiếm những mảnh đất khô cằn như đất và đá. Môi
trường nước ao hồ và biển là nơi sống ưa thích của chúng. Chúng có thể sống trong
môi trường nước ngọt, mặn, lợ hay trong các suối nước nóng, lạnh và cả trong môi
trường không có loài tảo nào tồn tại (Đặng Đình Kim, Dương Thị Thủy và cs

,2014).
VKL có khả năng đặc biệt để có thể sống được ở những nơi khắc nghiệt như
tro núi lửa, hoang mạc và đá (Jaag, 1945; Dor và Danin, 1996).Chúng có thể mọc
xen vào các kẽ đá để phá vỡ các tảng đá lớn (Đặng Đình Kim, Dương Thị Thủy và
cs ,2014).
VKL có thể sống cộng sinh với thực vật và động vật như: nấm, rêu, dương
xỉ, cây hạt trần và hạt kín (Rai, 1990).
VKL là một trong những sinh vật tiên phong trên Trái đất. Chúng có thể là
sinh vật sản xuất chất hữu cơ chủ yếu và là những cơ thể đầu tiên thải oxygen vào
khí quyển.
* Cấu trúc cơ thể, chức năng và lối sống:
Nghiên cứu cấu trúc cơ thể VKL bằng kính hiển vi quang học và điện tử.
Hình thái cơ bản bao gồm đơn bào, đa bào dạng tập đoàn hay dạng sợi.
Ở bộ Chroococcales đơn bào, có tế bào hình cầu, oval hay hình trụ.Tế bào
con tách ra khỏi tế bào mẹ bằng cách phân đôi. Các tế bào con sau khi sinh ra có thể
tích tụ lại vào trong một tập đoàn không đều và được giữ lại nhờ khối nhầy trong
suốt quá trình sinh trưởng để tạo thành tập đoàn. Bộ Chamaesiphonales, bào tử
ngoại bào được nảy ra từ đầu trên của tế bào. Còn trong bộ Pleurocapsales là kiểu
nhân đôi cơ bản bởi một loạt quá trình phân đôi liên tiếp để chuyển một tế bào mẹ
thành nhiều tế bào con (Đặng Đình Kim, Dương Thị Thủy và cs ,2014).
Hình thái sợi là kết quả của sự phân chia tế bào lặp đi lặp lại trong một mặt
phẳng theo hướng vuông góc với trục chính của sợi. Cấu trúc đa bào bao gồm một
chuỗi các tế bào được gọi là Trichome (Trichome có thể duỗi thẳng hay cuộn xoắn).
Bộ Oscillatoriales, các Trichome không theo thứ tự, không phân nhánh, bao gồm
các tế bào giống hệt nhau. Các bộ còn lại thì có bộ Trichome gồm các tế bào không
đồng nhất. Các tế bào sinh dưỡng có thể được biệt hóa thành tế bào dị hình và các
bào tử màng dày để nuôi dưỡng cơ thể trong điều kiện bất lợi.
Dương Ngọc Anh

4

Lớp 11 - 02


VKL chỉ sinh sản vô tính. Các loài dạng sợi thường sinh sản bằng cách phân
đoạn các Trichome hoặc hình thành các đoạn tảo. VKL không có màng nhân, chỉ có
lớp màng peptidoglycan và chứa ribosome 70S (Bryan, 1994).
Sắc tố quang hợp của VKL ở trong các thylakoid nằm tự do trong tế bào
chất, gần bề mặt tế bào. Màu săc tế bào biến động từ xanh lam sang đỏ tím. Màu
xanh của chlorophyll a thường bị che bởi các carotenoit (Beta-caroten,…) và các
sắc tố phụ như phycocyanin, allophycocyanin, phycoerythrin. Các sắc tố hợp lại
trong các phycobilisome, xếp thành hàng trên bề mặt thylakoid (Douglas, 1994). Tất
cả các VKL đều chứa chlorophyll a và phycocyanin.
VKL có kiểu quang dưỡng thải oxygen qua hai hệ quang hóa SPI và SPII
trong bộ máy quang hợp. Khả năng sinh trưởng quang hợp liên tục trong điều kiện
có oxygen cùng với việc có nước cung cấp electron cho quá trình khử CO2, đã làm
cho VKL có thể có mặt ở mọi vung sinh thái (Whitton, 1992). VKL có thể sản sinh
ra các sắc tố khác cần thiết để hấp thu ánh sáng hiệu quả nhất trong mọi điều kiện
sống.
VKL có khả năng dự trữ và đồng hóa các chất dinh dưỡng thiết yếu bên
trong tế bào chất. Các thể vùi dễ thấy trong tế bào chất có thể quan sát qua kính hiển
vi điện tử là các hạt glycogen, giọt lipid, các hạt cyanophycin, các thể
polyphosphate hay carboxysome (Fay và Van Baalen, 1987). Sản phẩm được tích
lũy dưới điều kiện thiếu chất dinh dưỡng nào đó.
Ngoài ra, cố định khí nitơ cũng là một quá trình đồng hóa cơ bản của
VKL,làm cho chúng có nhu cầu dinh dưỡng đơn giản nhất so với các cơ thể sống.
VKL chuyển đổi trực tiếp N2 thành NH4 nhờ enzyme nitrogenase. Dưới điều kiện
thiếu nitrogen nhưng đầy đủ các chất dinh dưỡng khác, VKL cố định nitơ vẫn có thể
sinh trưởng và phát triển bình thường.
* Sinh sản, sinh dưỡng:

Hình thức dinh dưỡng chủ yếu của VKL là quang tự dưỡng. Nhờ hệ sắc tố
phong phú, VKL có thể sử dụng cường độ ánh sáng thấp để biến đổi và hấp thụ chất
dinh dưỡng bằng cách hấp thụ dải ánh sáng rộng của quang phổ nhìn thấy được, do
vậy chúng có thể tồn tại cả trong môi trường ánh sáng yếu (Carmichael W.W,
1997). Ngoài quang hợp chính thức, VKL còn có khả năng quang khử, quang dị
Dương Ngọc Anh

5

Lớp 11 - 02


dưỡng, tự dị dưỡng và hoàn toàn dị dưỡng. Chúng sử dụng các chất hữu cơ có trong
môi trường dưới dạng nguồn năng lượng bổ sung. Nhờ khả năng tạp dưỡng, VKL
có thể sống sót trong điều kiện tự nhiên khó khăn. Điều này giải thích vì sao VKL
phân bố trong môi trường có hay thậm chí không có sinh vật sống nào tồn tại , trên
tất cả các lục địa và các thủy vực của trái đất.
1.1.1.2: Độc tố VKL
Việc gia tăng dân số, phát triển các ngành công nghiệp, nông nghiệp đã và
đang làm gia tăng nguồn dinh dưỡng đáng kể trong các thủy vực. Điều này đã gây
nên hiện tượng “nở hoa” của VKL làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước , giảm
đa dạng sinh học và gây tắc nghẽn các hệ thống cấp thoát nước. Ngoài ra, VKL còn
có khả năng sinh độc tố nguy hiểm đến tính mạng con người, thủy sản và động vật
nuôi trong thủy vực.
Độc tố do VKL sinh ra được xếp vào loại các hợp chất rất độc có nguồn gốc
sinh học. Gồm 3 dạng độc tố: độc tố gan, độc tố có bản chất alkaloids và các LPS:
* Độc tố gan microcystin (MCs) và Nodularins (NODs)
Đây là nhóm độc tố gan dạng peptides mạch vòng, có trong VKL nước ngọt
và nước lợ. Các loại độc tố này hòa tan dễ dàng trong nước và có tính bền vững cao
về mặt hóa học. Chúng là sản phẩm trao đổi thứ cấp, trọng lượng phân tử khoảng

900-1100 Da, chứa 7 axit amin nếu là MCs, 5 axit amin nếu là NODs và chúng chỉ
thải vào nước một lượng đáng kể khi tế bào bị phân hủy. Các độc tố này có tính bền
vững cao về cấu trúc hóa học lại rất dễ tan trong nước nên tác động của chúng đến
con người và động vật là nhanh chóng và mạnh mẽ. Việc ngăn chặn ảnh hưởng của
độc tố này đến con người và động thực vật thực tế là rất khó. MCs và NODs gây ra
các tổn thương gan và cũng là tác nhân gây ung thư. Nhóm độc tố này do các loài
thuộc các chi : Microcystis, Planktothrix, Anabeana, Nodularia, Nostoc, Umezakia
sản sinh ra (Chorus và cs, 2000; Codd ,2000).
Microcystin
Microcystin là độc tố VKL được phất hiện hầu hết trong các thủy vực nước
ngọt và nước lợ trên khắp thế giới.Cho đến nay, đây là độc tố được nghiên cứu
nhiều nhất (Đ.Đ.Kim và cs, 2014).

Dương Ngọc Anh

6

Lớp 11 - 02


Microcytin là độc tố gan gồm 7 a.a, trong đó có 2 a.a cuối cùng của dãy
peptides nối với nhau tạo thành vòng. Cấu trúc chung:
Cyclo – (D-alanin1 – X2 – D-MeAsp3 – Z4 – Adda5 – D-glutamate6 – Mdha7)
Trong đó:
+ X và Z là các L-axit amin khác nhau
+ D-MeAsp3 là axit D-erythro-b-methylasparlic.
+ Mdha7 là N-methyldehydroalanine và Adda là axit (2S, 3S, 8S, 9S)- 3amino- 9- methoxy- 2,5,8- trimethyl- 10- phenyldeca- 4,6- dienoic.

Hình 1: Cấu trúc hóa học của Microcystin
Nodularin

NODs có cấu trúc pentapeptid dạng vòng gồm 5 axit amin ( Trong đó có 3
a.a giống với micricystins là D-MeAsp1, Adda3 và D-Glu4.Cấu trúc chung :
Cyclo- ( D-MeAsp1- L-arginine2- D-glutamate4- Mdhb5)

Dương Ngọc Anh

7

Lớp 11 - 02


Hình 2: Cấu trúc hóa học của Nodularin
+ Có hơn 10 dạng độc tố Nodularin do loài Nodularia spumigena và Thenella
swinhoei tạo ra
+ Nodularin dễ thâm nhập vào gan hơn microcystin, chúng có thể là các chất
gay ung thư gan (Sinoven, 1996).
+ Cả MCs và NODs đều có độc tính cao. Chúng tích lũy với mức độ khác
nhau ở nhiều sinh vật khác nhau như: chim nước, cá, tôm, động vật phù du và thực
vật đáy (Karjanailen và cs, 2008).
* Độc tố thần kinh có bản chất alkaloid
Độc tố alkaloid là nhóm các hợp chất nitơ dị vòng (cấu trúc mạch vòng chứa
ít nhất 1 liên kết C-N), phân tử lượng thấp (<1000) và rất đa dạng về cấu trúc lẫn
độc tính.
Các độc tố thần kinh do VKL tiết ra tác động mạnh mẽ đến hệ thần kinh của
sinh vật khi tiếp xúc chỉ với liều lượng rất nhỏ, gây ra các triệu chứng như: co cơ,
tím tái, nghẹt thở, suy hô hấp và làm chết sinh vật.
Các độc tố thần kinh có bản chất alkaloid do VKL sản sinh ra gồm:

Dương Ngọc Anh

8

Lớp 11 - 02


+ Anatoxins-a: là một amin bậc 2, trọng lượng phân tử thấp, do các loài Anabaena
flos-aquae, Anabaena spp, A.planktonica, Oscillatoria, Aphanizomenon và
Cylindrospermum sản sinh ra. Loại độc tố này lần đầu tiên được tìm thấy ở các loài
thuộc chi Anabaena, Oscillatoria ở Scandinavia, Italia, Nhật Bản (Sinoven, 1996).
+ Homoanatixin-a: là đồng đẳng của Anatoxins-a, được tách chiết từ Oscillatoria
formosa. Cả hai độc tố này đều có tác động giống như acetylcholine với LD50 là
200-250 ug/kg trọng lượng.
+ Anatoxins-a (S): là ête phosphat duy nhất của N-hydroxyguanine có trọng lượng
phân tử 252 hoạt động như một anticholinesterase chiết từ Anabaena flos-aquae và
A.lemmermannii. Độc tố này kìm hãm dẫn truyền xung thần kinh, gây kiệt sức, suy
hô hấp và kiệt sức trước khi chết.
Ngoài ra còn có độc tố Saxitoxins, CYN và các độc tố da (Đặng Đình Kim,
Dương Thị Thủy và cs, 2014).
* Các lypopolysacharides (LPS)
LPS là thành phần của thành tế bào vi khuẩn Gram âm. Chúng là độc tố nội
bào cấu tạo từ đường (thường là hexose) và lipit (thường là axit béo hydroxy C14C18) gây tác động lên đường tiêu hóa và gây sốt. LPS được chiết xuất lần đầu tiên từ
Anacystis nidulans (Rapala, 1998; Chorus và Barttram, 1999)
1.1.1.3: VKL Microcytis aeruginosa và độc tố
* Đặc điểm sinh học:
Microcystis aeruginosa thuộc bộ Chlorococcales, có tập đoàn dạng hình cầu
hoặc mắt lưới với các khoảng trống ở giữa các tế bào. Tế bào trong tập đoàn có
dạng hình cầu, màu xanh nhạt, xếp chồng lên nhau với nhiều aerotopes dày đặc,
đường kính tế bào từ 3,7 -6 um. Có bao nhầy không màu,không bền nên tế bào dễ
vỡ ra khỏi tập đoàn. Loài này được tìm thấy phổ biến trong các thủy vực nước ngọt,
lợ, ưu dưỡng;phân bố toàn cầu trừ vùng cực và cận cực (Komarek và Anagnostidis,

1999).
M.aeruginosa phân bố chủ yếu trong các thủy vực nước ngọt ưu dưỡng ở
Việt Nam và là loài chính gây hiện tượng nở hoa nước ở các thủy vực. Một số
chủng phân lập ở Việt Nam đã được xác định là có khả năng sinh độc tố gan
microcystin (Nguyen T.T.L và cộng sự, 2007b).
Dương Ngọc Anh

9

Lớp 11 - 02


Sau đây là bảng thống kê một số chủng VKL độc Microcystis aeruginosa
thường gặp nhất:
Bảng 1: Một số đặc điểm của các VKL độc Microcystis aeruginosa thường gặp
(Trần Thị Miên, 2006)
Tên chủng

Đặc điểm cấu tạo và hình

Phân bố

thái
Microcystis

Tế bào hình cầu, đường kính

Sống trôi nổi, phân bố rộng

aeruginosa flos-

4-6,5 um. Tập đoàn hình cầu rãi. Thường thấy ở các ao

aquae.Flosaqua

hiếm khi uốn khuc ngoằn

hồ, vùng đồng bằng châu

ngoèo, dầy đặc hoặc các

thổ sông Hồng.

khoang thuỷ không rõ.
Microcystis

Tập đoàn dạng cầu hoặc

Thường gặp trong tất cả các

aeruginosa Kutz

hình trứng, ở trong một khối

ao hồ, thuỷ vực vùng đồng

nhầy có giới hạn rõ rệt. các

bằng. Phân bố trong các

tế bào hình cầu có đường

thuỷ vực nước đứng hoặc

kính 3-7 um, chứa đầy

chảy chậm.

không bào khí, thường xếp
dầy đặc trong tập đoàn.
Microcystis

Tế bào hình cầu, dường kính

Phân bố trong các thuỷ vực

aeruginosa f-

3-4 um, tập hợp thành các

nước đứng, sống trôi nổi,

Marginata (Menegh)

khối nhỏ hình cầu hoặc thấu

phân bố rộng. Thấy ở hồ

kính hơi dẹp hay đôi khi

Tây, hồ Bảy Mẫu, hồ Hoàn

thành hình tròn rộng từ 80-

Kiếm…

200 um.
Dưới đây giới thiệu hình ảnh chủng VKL độc Microcystis aeruginosa sản
sinh độc tố microcystin, là loại độc tố được nghiên cứu nhiều nhất hiện nay:

Dương Ngọc Anh

10

Lớp 11 - 02


Hình 3: Chủng VKL độc Microcystis aeruginosa KG được phân lập và nuôi cấy
tại phòng Thủy sinh học Môi trường, Viện công nghệ Môi trường
* Độc tố VKL Microcystins:
Hiện tượng nở hoa của các loài VKL độc chủ yếu là do các chi Microcystis,
Anabaena, Aphanizomenon, Osillatoria ( Đặng Hoàng Phước Hiền và cs, 2002).
Đây lại là các chi chủ yếu sản sinh ra độc tố Microcystins (Hoogenboezem và cs,
2004).
Cho đến nay, hơn 90 dạng cấu trúc của microcystin (MC) đã được xác định
(Neilan và cs, 2013).Sự thay đổi cấu trúc phổ biến là sự thay thế của L-axit amin
tương ứng ở vị trí 2 và 4, sự tách methyl của D-MeAsp và Mdha tương ứng ở vị trí
3 và 7.
Dạng độc tố thường gặp nhất là Microcytins-LR. Hầu hết độc tố MC là loại
chứa L-amino axit kỵ nước. Sự thay thế các L-amino axit kỵ nước trong các vị trí X

bằng các L-amino axit kỵ nước khác duy trì tính độc của độc tố. Nhưng nếu thay
bằng các L-amino axit ưa nước sẽ làm giảm đáng kể độc tính của độc tố MC.

Dương Ngọc Anh

11

Lớp 11 - 02


Microcystins rất bền, chúng có thể tồn tại trong môi trường nước thủy vực
khoảng 1 tuần. MC bị phân hủy chậm trong điều kiện nhiệt độ cao khoảng 40oC với
pH < 1 hoặc pH > 9.
Độc tố MC có thể gây tổn thương tế bào gan, phá vỡ cấu trúc tế bào gan, mất
cấu trúc thể xoang, tăng trọng lượng gan do xuất huyết và gây sốc sự vận chuyển
máu, rối loạn nhịp tim dẫn đến chết ở động vật (Sinoven, 1996). Độc tố microcystin
có trong M.aeruginosa cũng là nguyên nhân gây xuất huyết máu ở chuột và làm
chết nó trong vòng 1-3 giờ sau khi nhiễm độc tố này. Với liều lượng tối thiểu thì
chuột có thể chết sau 20 ngày (Hermansky và cs, 1991).
1.1.2: Hiện tượng phú dưỡng các thủy vực
1.1.2.1: Khái niệm:
Phú dưỡng hóa (Eutrophication) là một thuật ngữ sinh thái được sử dụng để
mô tả các quá trình làm giàu quá mức chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng
có nguồn gốc thực vật trong môi trường nước, thông thường là muối nitrat và
photphat, gây ra sự phát triển bùng nổ của các loài tảo được gọi là hiện tượng nở
hoa trong nước (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết, 2005).

Hình 4: Hiện tượng phú dưỡng hồ Xuân Hương (www.cesti.gov.vn)

Dương Ngọc Anh

12

Lớp 11 - 02


Lần đầu tiên, khái niệm phú dưỡng và nghèo dinh dưỡng được Nauman giới
thiệu vào năm 1919. Ông đưa ra 2 khái niệm: hồ sạch là hồ chứa ít tảo, thực vật lơ
lửng; hồ phú dưỡng là hồ giàu thực vật phù du. Năm 1931, Nauman lần đầu tiên
đưa ra phân loại các hồ theo các cấp độ dinh dưỡng khác nhau như nhóm nghèo
dinh dưỡng, dinh dưỡng trung bình, phú dưỡng hay phì dưỡng. Hệ thống phân loại
cơ bản sau đó đã được sửa đổi và cải tiến nhiều lần (Đ.Đ.Kim và cs, 2014).
Dưới đây trình bày một số quan điểm về phân loại mức độ dinh dưỡng một
số thủy vực nước ngọt và nước mặn trên thế giới:
Bảng 2: Phân loại mức độ dinh dưỡng trong một số môi trường nước của Dodd
và cs (1998)
Mức dinh dưỡng

Hồ

T-N

T-P

Chla

Độ trong

(mg/m3)

(mg/m3)

(mg/m3)

(m)

Nghèo dinh dưỡng

<350

<10

<3,5

>4

Trung dưỡng

350-650

10-30

3,5-9

2-9

Phú dưỡng

650-1200

30-100

9-25

1-2

Phì dưỡng

>1200

>100

>25

<1

Mức dinh dưỡng

T-N

T-P

Chla

Chl a đáy

(mg/m3)

(mg/m3)

(mg/m3)

(mg/m3)

Sông/ Nghèo dinh dưỡng

<700

<25

<10

<20

Suối

Trung dưỡng

700-1500

25-75

10-30

20-70

Phú dưỡng

>1500

>75

>30

>70

Nước Nghèo dinh dưỡng

<260

<10

<1

>6

mặn

Trung dưỡng

260-350

10-30

1-3

3-6

Phú dưỡng

350-400

30-40

3-5

1,5-3

Phì dưỡng

>400

>40

>5

<1,5

Chú thích: Tổng N (T-N), Tổng P (T-P), Cha a (Chlorophyl a), SD (Độ trong).

Dương Ngọc Anh

13

Lớp 11 - 02


Nhờ vào mô hình tính toán, Hakanson và cs (2007) đã giới thiệu hệ thống
phân loại các mức độ dinh dưỡng khác nhau dựa trên các chỉ tiêu như: độ trong,
hàm lượng Chl a, TN, TP và VKL trong các môi trường nước ngọt (độ muối: 05%), nước lợ (độ muối: 5-20%) và nước mặn (độ muối >20%).(bảng 3)

Bảng 3: Hệ thống phân loại của Hakanson và cs, 2007
Mức độ dinh

Độ trong

Chl a

T- N

T-P

VKL

dưỡng

(m)

(ug/L)

(ug/L)

(ug/L)

(ug sinh
khối
tươi/L)

Nước ngọt, độ muối< 5%
Nghèo dinh

>5

<2

<60

<8

<2,2

Trung dưỡng

3-5

2-6

60-80

8-25

2,2-250

Phú dưỡng

1-3

6-20

180-430

25-60

250-1400

Phì dưỡng

<1

>20

>430

>60

>1400

>8

<2

<70

<10

<9,5

Trung dưỡng

4,5-8

2-6

70-220

10-30

9,5-380

Phú dưỡng

1,5-4,5

6-20

220-650

30-90

380-2500

Phì dưỡng

<1,5

>20

>650

>90

>2500

>11

<2

<110

<15

<55

Trung dưỡng

6-11

2-6

110-290

15-40

55-680

Phú dưỡng

2-6

6-20

290-940

40-30

680-4040

Phì dưỡng

<2

>20

>940

>130

>4040

dưỡng

Nước lợ, độ muối 5-20%
Nghèo dinh
dưỡng

Nước biển, độ muối> 20%
Nghèo dinh
dưỡng

Hiện tượng phú dưỡng lần đầu tiên được công nhận là một vấn đề môi
trường đáng quan tâm bởi các nhà khoa học: Steawart và Rohlich, 1967;

Dương Ngọc Anh

14

Lớp 11 - 02


Vollenweider, 1968. Hiện nay, ô nhiễm các chất dinh dưỡng và sự phát triển quá
mức của VKL gây hại đã và đang được nhiều nhà khoa học cũng như các nhà quản
lý các thủy vực trên thế giới quan tâm.
1.1.2.2: Nguyên nhân gây nên hiện tượng phú dưỡng:
Nguyên nhân gây nên hiện tượng nở hoa của VKL ban đầu được xác định là
do mất cân bằng nguồn dinh dưỡng đầu vào của hệ sinh thái mà cụ thể là sự dư thừa
nguồn P và N, từ đó tạo ra ưu thế cạnh tranh của một số loài (Đặng Đình Kim,
Dương Thị Thủy và cs, 2014).
Dựa trên nguyên nhân gây nên hiện tượng phú dưỡng, người ta chia thành
hai loại: Phú dưỡng tự nhiên và phú dưỡng nhân tạo. Phú dưỡng tự nhiên là quá
trình phú dưỡng diễn ra dưới tác động của các yếu tố tự nhiên, phụ thuộc vào địa
chất (hiện tượng xói mòn, rửa trôi….) và các đặc tính tự nhiên của lưu vực (lưu
lượng nước, chế độ khí hậu- thủy văn…). Quá trình này diễn ra với tốc độ chậm.
Quá trình phú dưỡng nhân tạo diễn ra dưới tác động của con người với tốc độ rất
nhanh. Hiện tượng phú dưỡng các thủy vực nội địa dưới tác động của con người hay
tự nhiên gây ra những hệ quả nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của
con người và các loài sinh vật, hiện đang là mối quan tâm bức thiết trong công tác
quản lí môi trường nước trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển.
Hai nguyên tố P và N, đặc biệt là các muối đa lượng của Nitơ và phốtpho,
thường là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng, làm bùng nổ sinh
trưởng thực vật, mà trong đó chủ yếu là các loài tảo độc hại và cỏ dại (Blomqvist và
cs, 1994). Các nguyên tố này có mặt trong môi trường nước, trong nguồn ngoại lai

hay trong nguồn nội tại có sẵn trong thủy vực. Nguồn ngoại lai như: nước thải sinh
hoạt đô thị, nước thải công nghiệp, nước rửa trôi đất canh tác, khai thác khoáng
sản…thường cung cấp một lượng lớn N và P vào môi trường nước.
Nguồn nước thải đô thị góp một lượng đáng kể các nguồn dinh dưỡng như N
và P vào hệ thống các sông hồ. Đô thị hóa và phát triển các ngành công nghiệp đem
lại lợi ích to lớn cho con người và quốc gia. Nhưng bên cạnh đó, nó kéo theo hàng
loạt những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Các nhà máy, xí nghiệp, khu
công nghiệp phát triển, hoạt động mạnh nhưng hầu hết đều không có hệ thống xử lý
nước thải đạt tiêu chuẩn. Nước thải của các ngành công nghiệp, các hoạt động sản
Dương Ngọc Anh

15

Lớp 11 - 02


xuất, sinh hoạt khác nhau với lưu lượng và mức độ xử lý khác nhau cung cấp nguồn
dinh dưỡng vào thủy vực khác nhau. Ví dụ, ngành chế biến thực phẩm, công nghiệp
len và các hoạt động mở rộng sản xuất nông nghiệp làm gia tăng hàm lượng P và N
vào môi trường nước mặt. Nước thải chứa nhiều chất tẩy rửa cung cấp nguồn P còn
quá trình lắng đọng khí quyển và quá trình cố định đạm cung cấp nguồn N vào môi
trường nước. Trong khí quyển, các oxit nitơ (xuất hiện do quá trình đốt nhiên liệu ở
nhiệt độ cao sẽ chuyển hóa thành nitrat theo nước mưa xuống đất. Nitrat trên mặt
đất sẽ theo nước mưa chảy tràn hoặc được đổ vào cống thoát nước, rồi xâm nhập
vào nguồn nước mặt và nước ngầm.
Theo nhiều tác giả, lượng lớn các chất dinh dưỡng hàm lượng cao N và P
thải vào các sông, hồ là nguyên nhân chính gây nên hiện tượng phú dưỡng hồ (Chen
và cs, 2009; Zhang và cs, 2011). Các biện pháp giới hạn nguồn dinh dưỡng và kiểm
soát sự phát triển ồ ạt của VKL được cho là cấp thiết để bảo vệ sự sống của con
người và các sinh vật thủy sinh.

1.1.2.3: Hậu quả của hiện tượng phú dưỡng:
Hiện tượng phú dưỡng ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái trong các thủy vực:
tăng độ đục, tăng tốc độ sa lắng,....Ngoài ra, một hệ quả nghiêm trọng do hiện tượng
này gây nên đó là làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước do VKL gây nên
hiện tượng phú dưỡng hô hấp nhờ quá trình quang hợp như thực vật (ban ngày, hấp
thu CO2 thải O2, ban đêm khi không có ánh sáng mặt trời thì lại hấp thu khí O2 thải
khí CO2). Khi VKL phát triển ồ ạt, lượng oxy cần cho quá trình hô hấp là rất lớn,
VKL sẽ chiếm lấy oxy trong nước dẫn đến lượng oxy khuếch tán trong nước giảm,
lượng oxy cung cấp cho các loài cá và sinh vật thủy sinh là không đủ khiến chúng
chết hàng loạt. Khi sử dụng nguồn nước phú dưỡng cung cấp cho sinh hoạt hàng
ngày của người dân, các nhà máy cung cấp nước gặp nhiều khó khăn trong việc xử
lý triệt để nguồn nước chứa quá nhiều VKL với các kích thước lớn nhỏ.
Khi lượng dinh dưỡng trong các thủy vực tăng cao, tạo điều kiện cho thực
vật quang hợp phát triển, sinh ra lượng sinh khối lớn. Khi các sinh vật thủy sinh
chết đi, xác chúng tích tụ dưới đáy hồ tạo ra lượng sinh khối lớn và quá trình phân
hủy từng phần lại tiếp tục giải phóng P, N, CO2,...Nếu hồ không quá sâu, các loài

Dương Ngọc Anh

16

Lớp 11 - 02


thực vật có rễ sẽ phát triển làm tăng nhanh quá trình tích tụ chất rắn, hình thành đầm
lầy và phát triển thành rừng.
Môi trường phú dưỡng gây ra sự bùng nổ sinh trưởng các loài VKL, trong đó
có nhiều loài có khả năng sinh độc tố (Microcystin, Nodularin,...)mà các độc tố này
đã được chứng minh là có khả năng gây độc cấp tính đối với con người và các sinh
vật thủy sinh. Hiện nay, thực trạng này đang diễn ra phổ biến ở các nước đang phát

triển như Việt Nam, ...và cả một số quốc gia phát triển như Trung Quốc, Anh,...
1.2: Một số phương pháp kiểm soát sự phát triển của VKL
Để kiểm soát sự phát triển của VKL, cần phải kiểm soát và giảm nguồn dinh
dưỡng đàu vào các thủy vực. Có rất nhiều phương pháp thử nghiệm đã được đưa
ra, nhưng đều gặp phải một số hạn chế như: phát sinh ô nhiễm thứ cấp, chi phí cao
hay chỉ có tác dụng diệt VKL trong thời gian ngắn… Dưới đây trình bày một số
phương pháp xử lý và kiểm soát VKL.
1.2.1: Các phương pháp vật lý và cơ học.
1.2.1.1: Phương pháp nạo vét bùn và xử lý váng sinh khối
Khi VKL độc sinh trưởng bùng nổ và các tế bào của chúng tạo thành váng
trên mặt nước thì giải pháp cấp bách đầu tiên là phải thu vớt và loại bỏ chúng bằng
thuyền, vợt hoặc thiết bị siphông. Ngoài ra, một phương pháp đơn giản mà khá hiệu
quả để làm giảm hàm lượng dinh dưỡng có trong bùn đó là nạo vét đáy hồ (
Đ.Đ.Kim và cs, 2014). Bùn dưới đáy hồ có chứa hàm lượng N và P cao do sự phân
hủy các tế bào VKL già.
1.2.1.2: Xử lý trầm tích đáy hồ
Cần phải giữ thủy vực không bị phân tầng để tránh vùng đáy hồ nằm trong
điều kiện kị khí nhằm giảm thiểu thẩm lậu P từ trong bùn ra cột nước. Nạo vét lớp
bùn trên của thủy vực có tác dụng loại bỏ phần lớn P, N trong trầm tích, tạo điều
kiện thoáng khí và tránh phân tầng vật chất. Tuy nhiên, việc nạo vét bùn cũng ảnh
hưởng tiêu cực đến sinh thái động vật dưới đáy thủy vực.
1.2.1.3: Xử lý nước vùng sát đáy thủy vực
Khi cột nước trong thủy vực bị phân tầng, một lượng lớn P từ trầm tích và
bùn sẽ thoát ra tập trung trong lớp nước sát đáy cùng với Fe và Mn. Đây là nguồn

Dương Ngọc Anh

17

Lớp 11 - 02