Nghiên cứu tuyển chọn, phân lập và khả năng phân hủy hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) của chủng vi khuẩn từ nước thải khu công nghiệp

Luận văn tốt nghiệp cao học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -- --- --- ---

Trần Hải Đăng

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN, PHÂN LẬP VÀ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY
HYDROCARBON THƠM ĐA VÒNG (PAH) CỦA CHỦNG VI KHUẨN TỪ
NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành : Công nghệ sinh học

Người hướng dẫn khoa học : TS. Nghiêm Ngọc Minh

Hà Nội – Năm 2010
Trần Hải Đăng

1

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết
quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa có ai công bố trong một
công trình nào khác.
Tác giả

Trần Hải Đăng

Trần Hải Đăng

2

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
Lời cảm ơn !
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nghiêm
Ngọc Minh, trưởng phòng Công nghệ Sinh học Môi trường, Viện Công nghệ Sinh
học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt tôi
trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Trong quá trình nghiên cứu vừa qua, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo
tận tình của các cán bộ phòng Công nghệ Sinh học Môi trường, đặc biệt là KS.
Cung Ngọc Mai, CN. Nguyễn Văn Bắc đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện
luận án của mình.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Viện Công nghệ Sinh
học và Thực phẩm, Viện Đào tạo sau đại học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, lãnh đạo
Viện Công nghệ Sinh học đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập,
nghiên cứu tại trường và viện.
Bên canh đó, tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè đã
tạo điều kiện động viên giúp đỡ tôi cả về vật chất và tinh thần để tôi có thể hoàn
thành bản luận văn này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày

tháng

năm 2010

Học viên

Trần Hải Đăng

Trần Hải Đăng

3

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Bảng chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
M Ở ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1 Đặc điểm chung của PAH

3

1.1.1 Cấu trúc hóa học và một số đặc tính cơ bản của PAH

3

1.1.2 Tính độc và ảnh hưởng của PAH tới con người và môi trường

5

1.2 Nguồn gốc phát sinh PAH

7

1.3 Tình trạng ô nhiễm PAH và các biện pháp xử lý

9

1.3.1 Tình trạng ô nhiễm PAH

9

1.3.2 Các biện pháp xử lý tẩy độc PAH

11

1.4 Phân hủy sinh học các PAH bởi vi sinh vật

14

1.4.1 Vi sinh vật phân hủy PAH

14

1.4.2 Cơ chế phân hủy PAH bởi vi sinh vật

16

1.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phân hủy PAH

23

1.6 Các phương pháp phân loại vi sinh vật

27

1.6.1 Phân loại theo phương pháp cổ điển

27

1.6.2. Phương pháp phân loại bằng sinh học phân tử

28

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

31

2.1 Nguyên liệu, hóa chất và các thiết bị sử dụng

31

2.1.1 Nguyên liệu

31

2.1.2 Hóa chất, môi trường

31

Trần Hải Đăng

4

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
2.1.3 Thiết bị

32

2.2 Phương pháp nghiên cứu

33

2.2.1 Thu thập mẫu nước thải

33

2.2.2 Làm giàu tập đoàn vi sinh vật trên môi trường chứa hỗ hợp PAH

33

2.2.3 Phân lập một số chủng vi khuẩn có khả năng sử dụng PAH

33

2.2.4 Quan sát hình thái tế bào trên kính hiển vi điện tử quét

34

2.2.5 Phân loại, định tên và xây dựng cây phát sinh chủng loại

34

2.2.5.1 Tách chiết DNA tổng số của vi khuẩn

34

2.2.5.2 Nhân đoạn gene 16S rRNA bằng phương pháp PCR

35

2.2.5.3 Tách dòng đoạn gene mã hóa 16S rRNA vào vector pBT

37

2.2.5.4 Tách chiết DNA plasmid

38

2.2.5.5 Kiểm tra plasmid mang sản phẩm PCR mong muốn

39

2.2.5.6 Phương pháp xác định trình tự đoạn gene 16S rRNA

40

2.2.5.7 Phương pháp xây dựng cây phát sinh chủng loại

40

2.2.6 Xác định khả năng xử lý PAH và phenol của vi khuẩn

40

2.2.6.1 Xác định khả năng sử dụng PAH của vi khuẩn

40

2.2.6.2 Xác định khả năng sử dụng phenol của vi khuẩn

41

2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng lên sự phát triển của các chủng vi khuẩn

41

được lựa chọn
42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn có khả năng phát triển trên môi

42

trường chứa PAH
3.2 Đặc điểm khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng BTL6 và BTL11

45

3.3 Xác định trình tự đoạn gene mã hóa 16S rRNA của hai chủng vi

46

khuẩn BTL6, BTL11
3.3.1 Tách chiết DNA tổng số của hai chủng BTL6, BTL11

46

3.3.2 Nhân đoạn gene 16S rRNA của hai chủng BTL6, BTL11

47

3.3.3 Tách dòng gene 16S rRNA của chủng BTL6

48

3.3.4 Trình tự đoạn gene mã hóa 16S rRNA của hai chủng BTL6,

50

Trần Hải Đăng

5

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
B T L 11
3.4 Khả năng phân hủy PAH và phenol của hai chủng vi khuẩn BTL6,

53

BTL11
3.4.1 Khả năng phân hủy PAH khác của hai chủng BTL6, BTL11

54

3.4.1.1 Khả năng phân hủy naphthalene của hai chủng BTL6,

54

BTL11
3.4.1.2 Khả năng phân hủy anthracene của hai chủng BTL6,

56

BTL11
3.4.1.3 Khả năng phân hủy pyrene của hai chủng BTL6, BTL11
3.4.2 Khả năng phân hủy phenol của hai chủng BTL6, BTL11
3.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phát triển của hai chủng BTL11,

57
60
63

BTL6
3.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển của hai chủng BTL11,

63

BT L 6
3.5.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển của chủng BTL11

63

3.5.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển của chủng BTL6

64

3.5.2 Ảnh hưởng của pH lên sự phát triển của hai chủng BTL11, BTL6

66

3.5.2.1 Ảnh hưởng của pH lên sự phát triển của chủng BTL11

66

3.5.2.2 Ảnh hưởng của pH lên sự phát triển của chủng BTL6

67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

70

Trần Hải Đăng

6

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
bp

Base pair (cặp bazơ)

DN A

Deoxyribonucleic acid

LB

Luria-Bertani

PAH

Polycyclic aromatic hydrocacbon (hydrocarbon thơm đa nhân)

PCR

Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp)

pp m

Đơn vị một phần triệu (mg/l)

RNA

Ribonucleic acid

rRNA

Ribosomal ribonucleic acid

USEPA

United State Environmental Protection Agency (Cục bảo vệ
môi trường Hoa Kỳ)

X-gal

5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside

μl

Microlit

μm

Micromet

Trần Hải Đăng

7

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Tính chất vật lí của một số PAH

4

1.2

Một số chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy

15

PAH
1.3

Một số phương pháp phân loại vi sinh vật

29

3.1

Các chủng vi khuẩn phân lập được trên môi

44

trường khoáng có bổ sung hỗn hợp PAH ( không
bổ sung glucose)
3.2

Các chủng vi khuẩn phân lập được trên môi

44

trường khoáng có bổ sung hỗn hợp PAH và
glucose
3.3

Khả năng phân hủy naphthalene của hai chủng

55

BTL6, BTL11
3.4

Khả năng phân hủy anthracene của hai chủng

56

BTL6, BTL11
3.5

Khả năng phân hủy pyrene của hai chủng BTL6,

58

BTL11
3.6

Khả năng phân hủy phenol của hai chủng BTL6,

61

BTL11

Trần Hải Đăng

8

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu hình vẽ

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Cấu trúc hóa học của một số hydrocarbon

3

thơm đa nhân (PAH)
1.2

Các con đường phân hủy PAH ở vi sinh vật

1.3

Các con đường phân hủy hiếu khí PAH chính

17
18

của vi khuẩn và nấm
1.4

Con

đương

phân

hủy

napthalene

ở

20

Con đương phân hủy pyrene ở Mycobacterium

21

Pseudomonas

1.5

sp. AP1
1.6

Con

đường

phân

hủy

anthracene

ở

22

Mycobacterium sp. PYR-1
3.1

Mẫu enrich lần 3 của mẫu nước thải

42

lấy từ khu công nghiệp Từ Liêm
3.2

Tập đoàn vi sinh vật trên môi trường khoáng

43

thạch (có và không bổ sung glucose) với 50
ppm PAH sau 3 lần làm giàu
3.3

Sự phát triển của chủng vi khuẩn BTL6 trên

45

môi trường khoáng dịch có bổ sung hỗn hợp
PAH (A), BTL11 trên môi trường khoáng dịch
có bổ sung hỗn hợp PAH và glucose (B)
3.4

Hình thái khuẩn lạc (A), hình thái tế bào (B)

45

của chủng BTL6

Trần Hải Đăng

9

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học

3.5

Hình thái khuẩn lạc (C), hình thái tế bào (D)

46

của chủng BTL11
3.6

DNA tổng số của hai chủng BTL6, BTL11

47

3.7

Sản phẩm nhân đoạn gene mã hóa 16S rRNA

47

của chủng BTL6
3.8

Sản phẩm nhân đoạn gene mã hóa 16S rRNA

48

của chủng BTL11
49

3.9

Kết quả biến nạp chủng BTL6

3. 10

Sản phẩm điện di DNA plasmid của dòng số 2

49

từ BTL6 trên gel agarose 1%
3. 11

Sản phẩm cắt DNA plasmid của dòng số 2 từ

50

BTL6
3. 12

Trình tự đoạn gene 16S rRNA của chủng

51

BTL6
3. 13

Trình tự đoạn gene 16S rRNA của chủng

51

BTL11
3. 14

Cây phát sinh loài dựa trên so sánh trình tự

52

gene 16S rRNA của hai chủng BTL6, BTL11
và các chủng vi sinh vật đại diện.
3. 15

Khả năng phát triển của chủng BTL11 trên các

63

nhiệt độ khác nhau sau 6 ngày nuôi cấy
3. 16

Đồ thị biểu thị mật độ tế bào chủng BTL11 ở

64

các nhiệt độ khác nhau

Trần Hải Đăng

10

K810CNSINHHOC

Luận văn tốt nghiệp cao học
3. 17

Khả năng phát triển của chủng BTL6 trên các

65

nhiệt độ khác nhau sau 6 ngày nuôi cấy
3. 18

Đồ thị biểu thị mật độ tế bào chủng BTL6 ở

65

các nhiệt độ khác nhau
3. 19

Đồ thị biểu thị mật độ tế bào chủng BTL11 ở

66

các pH khác nhau
3. 20

Đồ thị biểu thị mật độ tế bào chủng BTL6 ở

67

các pH khác nhau

Trần Hải Đăng

11

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
M Ở ĐẦU
Tính đến tháng 10 năm 2009, toàn quốc đã có 233 khu công nghiệp được
thành lập theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ. Trong đó, 171 khu công
nghiệp đã đi vào hoạt động, với tổng diện tích đất 57264 ha, đạt tỷ lệ lấp đầy trung
bình khoảng 46% [2].
Chất lượng nước thải đầu ra của các khu công nghiệp phụ thuộc rất nhiều
vào việc nước thải có được xử lý hay không. Hiện nay, tỷ lệ các khu công nghiệp
đã đi vào hoạt động có trạm xử lý nước thải tập trung chỉ chiếm khoảng 43%, rất
nhiều khu công nghiệp đã đi vào hoạt động mà chưa triển khai xây dựng hạng mục
này. Nhiều khu công nghiệp đã có hệ thống xử lý nước thải tập trung nhưng tỷ lệ
đấu nối của các doanh nghiệp trong khu công nghiệp còn thấp. Nhiều nơi, doanh
nhiệp xây dựng hệ thống xử lý nước thải cục bộ nhưng không vận hành hoặc vận
hành không hiệu quả.
Thực trạng trên đã dẫn đến việc phần lớn nước thải của các khu công nghiệp
khi thải ra môi trường đều có các thông số ô nhiễm cao hơn nhiều lần so với tiêu
chuẩn Việt Nam [2].
Mức độ ô nhiễm của nước thải công nghiệp phụ thuộc vào tính chất ngành
nghề và công nghệ sản xuất tạo ra. Các chất gây ô nhiễm trong thành phần nước thải
khu công nghiệp đều là những chất rất độc, trong đó bao gồm các hợp chất
hydrocarbon thơm đa vòng (PAH – Polycyclic Aromatic Hydrocarbon). Đây là chất
có khả năng gây ung thư tiềm tàng, gây đột biến và là chất gây ô nhiễm môi trường

nghiêm trọng. Nếu không được xử lý chúng có thể lan truyền theo nguồn tiếp nhận
(kênh, mương, sông, suối, hồ ao) ngấm xuống các tầng nước ngầm và ảnh hưởng
trực tếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người.
Giải quyết vấn đề ô nhiễm nước thải công nghiệp (trong đó có xử lý PAH) là
một nhu cầu bức thiết của thực tế. Hiện nay để khắc phục hậu quả này có nhiều
phương pháp có thể áp dụng như sử dụng như oxy hóa, phương pháp vật lý như
quang hóa, sử dụng tia bức xạ, tia cực tím, hay áp suất cao cũng mang lại hiệu quả
Trần Hải Đăng

12

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
nhất định…Tuy nhiên các phương pháp này đòi hỏi chi phí lớn và vẫn có thể gây ra
ô nhiễm thứ cấp.
Qua thử nghiệm thực tế, phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học đã và
đang khẳng định tính ưu việt của nó. Đó là giá thành rẻ, có thể tiến hành thuận lợi
trong điều kiện tự nhiên, độ an toàn cao và thân thiện với môi trường. Do vậy, trên
thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu về điều tra
về phân bố, cấu trúc các tập đoàn vi sinh vật, khả năng phân hủy PAH của các
chủng đơn cũng như các tập đoàn vi sinh vật.
Trong phương pháp này, vi sinh vật đóng vai trò quyết định cho khả năng xử
lý nước thải. Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn,
phân lập và khả năng phân hủy hydrocacbon thơm đa vòng (PAH) của chủng
vi khuẩn phân lập từ nước thải khu công nghiệp”.
Nội dung của đề tài:
- Lấy mẫu, làm giàu vi sinh vật từ nước thải khu công nghiệp.
- Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi sinh vật trên môi trường chọn lọc chứa

PAH.
- Nghiên cứu hình thái khuẩn lạc, tế bào và phân loại dựa trên trình tự đoạn
gen 16S rRNA để định tên và xây dựng cây phát sinh chủng loại.
- Nghiên cứu khả năng phân hủy PAH và phenol của hai chủng vi khuẩn đại
diện từ những chủng vi khuẩn đã tuyển chọn được.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH lên sự sinh trưởng của hai chủng vi
khuẩn được lựa chọn.

Trần Hải Đăng

13

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Đặc điểm chung của PAH
1.1.1 Cấu trúc hóa học và một số đặc tính cơ bản của PAH
Các PAH có mặt khắp nơi trong môi trường, những hợp chất này có 2- 6 vòng
benzen kết hợp với nhau, trọng lượng phân tử vào khoảng 128 – 278 g/mol. Cấu
trúc hóa học của một số loại PAH được thể hiện ở hình 1.1.

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của một số hydrocarbon thơm đa nhân (PAH)
Tại nhiệt độ thường (15-35ºC), PAH tinh khiết tồn tại ở thể rắn không màu,
màu trắng hoặc màu vàng chanh. Tuỳ thuộc vào kích thước và khối lượng phân tử
mà các PAH có những tính chất vật lí, hóa học khác nhau.
Tuy nhiên hầu hết các PAH đều ít tan trong nước, có áp suất hơi thấp nhưng
lại tan tốt trong chất béo và có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao [57]. Khả năng
gây ô nhiễm môi trường tùy thuộc khả năng hòa tan của chúng trong môi trường

nước [16]. Đặc điểm về khả năng hòa tan và áp suất hơi của PAH là nhân tố chính
ảnh hưởng đến khả năng phân tán của chúng trong khí quyển, thủy quyển và sinh
Trần Hải Đăng

14

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
quyển. Số lượng vòng benzen trong cấu trúc hóa học của các PAH quyết định khả
năng hòa tan của các PAH trong nước. PAH giảm khả năng hòa tan trong nước hay
tăng tính kỵ nước khi số lượng vòng benzen tăng [59]. Khả năng hòa tan của các
PAH rất biến động, từ những chất khó hòa tan nhất là Benzo[g,h,i]perylene có chỉ
số hòa tan là 0,0003 mg/l cho đến chất dễ hòa tan nhất là naphthalen có chỉ số hòa
tan tới 31 mg/l. Nếu khả năng hòa tan trong nước của PAH thấp, hay hệ số hấp phụ
cao sẽ dẫn đến các PAH có xu hướng bị hấp phụ trong cặn bùn, đất đá và trầm tích,
do đó ảnh hưởng rất nhiều tới khả năng chúng bị phân hủy sinh học bởi vi sinh vật
[12]. Ngược lại, khả năng hòa tan trong nước của PAH cao thì khả năng bị phân hủy
bởi vi sinh vật cũng cao. Điều đó cho thấy khả năng hòa tan trong nước của các
PAH có ảnh hưởng đặc biệt quan trọng trong quá trình phân hủy sinh học PAH.
Tính chất vật lí của một số PAH được chỉ ra ở bảng 1.1.
Bảng 1.1: Tính chất vật lí của một số PAH [27]

Tên loại PAH

Nhiệt

Nhiệt

Độ tan

Áp suất

Số

độ

độ

t r on g

hơi ở

vòng

nóng

sôi

nước

chảy

(0 C )

(mg/l)

LogKpd

200C
(torr)

0

( C)
Phenanthrene

3

101

340

1,29

4,45

6,8x10-4

Anthracene

3

216

340

0,07

4,46

2,0x10-4

Fluoranthene

4

111

250

0,26

5,33

6,0x10-6

Benzo[a]anthracene

4

158

400

0,24

5,61

5,0x10-9

Pyrene

4

149

360

0,14

5,32

6,8x10-7

Schyrene

4

255

488

0,02

5,61

6,3x10-7

Benzo[a]pyrene (BaP)

5

179

496

0,0038

6,04

5,0x10-7

Dibenzo[a]anthracene

5

262

524

0,0005

5,97

1,0x10-10

Benzo[g,h,i]perylene

6

222

--

0,0003

7,23

1,0x10-10

Kpd=[octanol]/[nước]
Trần Hải Đăng

15

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
Trong các tính chất vật lý của PAH, hệ số Kpd phản ánh khả năng hấp phụ
lên bề mặt vật liệu rắn. Nếu hệ số Kpd cao, các PAH có xu hướng tăng khả năng hấp
phụ lên bề mặt các vật liệu rắn, đồng nghĩa với sự giảm khả năng phân hủy sinh
học.
Áp suất hơi và nhiệt độ sôi cũng có vai trò quan trọng trong quá trình xử lý
loại bỏ PAH khỏi các địa điểm ô nhiễm, nó ảnh hưởng đến khả năng hóa hơi của
mỗi PAH, mà sự bay hơi cũng là một con đường để loại bỏ PAH khỏi nguồn ô
nhiễm. Khi áp suất hơi tăng, khả năng bay hơi cũng tăng. Khả năng bay hơi cũng
phụ thuộc vào kích thước và khối lượng phân tử. Từ cấu trúc phân tử PAH ở trên và

bảng 1.1 ta thấy, naphthalene có kích thước nhỏ nhất nên có khả năng bay hơi đến
89%, trong khi đó benzo[a]pyrene là hợp chất có kích thước lớn, chỉ có khả năng
bay hơi 1%. Phenanthrene là đồng phân của anthracene có độ bay hơi thấp hơn do
cấu trúc phân tử chứa các vòng thơm không thẳng hàng như trong cấu trúc của
anthracene [27].
Ngoài ra, PAH có thể bị quang phân khi tiếp xúc với tia tử ngoại từ bức xạ
mặt trời. Trong khí quyển PAH còn có thể phản ứng với nhiều chất gây ô nhiễm
như: O3, NOx, SO2... để tạo thành dione, mononitro và dinitro PAH và H2SO4 [27].
1.1.2 Tính độc và ảnh hưởng của PAH tới con người và môi trường
Tính độc của PAH đã được người ta biết đến từ những năm 30 của thế kỷ
XX khi Hieger và Cook cùng những cộng sự khác nghiên cứu và thấy tinh thể
benzo[a]pyrene màu vàng gây khối u ở động vật thí nghiệm [24]. Một số nghiên
cứu trên chuột cũng đã chứng minh rằng sự tiêu hóa benzo[a]pyrene ở nồng độ cao
trong suốt quá trình mang thai của chuột sẽ dẫn đến việc sảy thai hoặc làm giảm cân
chuột con khi mới sinh ra, ngoài ra nếu bị phơi nhiễm PAH trong thời gian dài
chuột dễ bị các bệnh như: ung thư phổi qua đường hô hấp, ung thư dạ dày từ việc
tiêu hóa thức ăn có PAH và ung thư da do tiếp xúc trực tiếp với PAH qua da. Với
con người, PAH có thể là tác nhân gây đột biến và dẫn đến ung thư [13,16,27].
Một vài nghiên cứu trên đối tượng động, thực vật cho thấy, động vật nếu tiếp
xúc với naphthalene ở nồng độ cao thì chỉ trong thời gian ngắn cũng có thể gây mờ
Trần Hải Đăng

16

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
mắt, gây độc ở mức độ vừa phải. Hiệu ứng mạnh hơn, naphthalene có thể gây chậm
phát triển, thậm chí gây chết với động thực vật. Nghiên cứu ngưỡng độc của

naphthalene đối với loài cá vược, người ta đã xác định LC50 là 240 Pg/l (LC50 là liều
gây chết 50% mẫu sinh vật thí nghiệm). Bằng việc thử nghiệm với một nhóm chuột
cho sử dụng anthracene với lượng 1,8 µg/l, người ta thấy rằng, sau 2 tuần gây
nhiễm, tỷ lệ chuột xuất hiện khối u là 40% [27].
Trong thực tế, các nhà khoa học cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứu để xác
định khả năng gây ảnh hưởng của PAH đến sức khỏe con người. Người ta đã tiến
hành điều tra những người công nhân sống ở những nơi bị ô nhiễm PAH trong thời
gian dài và nhận thấy rằng những người này có nguy cơ bị mắc các như bệnh ung
thư da, ung thư phổi và ung thư dạ dày cao hơn những người bình thường. Tuy hiện
nay vẫn chưa có nghiên cứu nào cho thấy rằng PAH có thể giết chết con người sau
khi xâm nhập vào cơ thể nhưng những tác động của chúng đến cơ thể con người là
khá rõ ràng. Anthracene và naphthalene có thể gây dị ứng, viêm, sưng tấy da khi
tiếp xúc trong thời gian ngắn. Phenanthrene được biết như chất cảm quang với da
người, chất gây dị ứng với động vật, đột biến tới hệ thống vi khuẩn trong các điều
kiện đặc biệt. Chất này gây yếu các nhiễm sắc thể tương đồng và kìm hãm sự nối
liền các kẽ hở gian bào. Các PAH khác như acenaphthalene, fluoranthene, fluorene
đều gây độc cho động và thực vật. Độc tính của benzo[a]pyrene,
benzo[a]anthracene,

benzo[b]fluoranthrene,

benzo[k]fluoranthrene,

dibenzen

[a,h]anthracene và indenol[1,2,3-c,d]pyrene đã được nghiên cứu chứng minh gây
ung thư cho người. Trong tự nhiên hiếm khi bắt gặp các PAH đơn lẻ mà chỉ gặp
chúng ở dạng hỗn hợp nhiều PAH, do đó độc tính của chúng càng được tăng cường
[ 56 ] .
Khi xâm nhập vào cơ thể, PAH nhanh chóng xâm nhập và tích tụ trong các

mô mỡ và tiếp tục di chuyển đến những cơ quan khác. Tùy từng loại PAH với liều
lượng và thời gian tác động mà mức độ ảnh hưởng đến cơ thể khác nhau. Chẳng
hạn, với naphthalene, nếu tiếp xúc trong thời gian ngắn, nồng độ thấp, nó có thể gây
dị ứng, viêm tấy da, mắt. Khi xâm nhập vào hệ tiêu hóa, naphthalene sẽ gây bệnh
Trần Hải Đăng

17

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
thiếu máu do chúng phá vỡ các tế bào hồng cầu. Nếu tiếp xúc với naphthalene trong
thời gian dài với nồng độ lớn hơn 10 ppm sẽ dẫn tới các bệnh kinh niên, gây ung
thư da phổi và có thể làm giảm khả năng thụ thai ở phụ nữ và có thể làm nguy hiểm
tới sự phát triển của thai nhi [27].
Tính độc của PAH không những phụ thuộc vào nồng độ, cấu trúc hóa học, độ
phân cực của các nguyên tố mang điện tích trong phân tử mà còn phụ thuộc vào
những yếu tố môi trường như: ánh sáng, nhiệt độ… Tuy hiện nay các nghiên cứu để
chứng minh tính độc của mỗi loại PAH đơn lẻ là không nhiều nhưng người ta cũng
đã xác định được 8 loại PAH có khả năng gây ung thư trên cơ thể người đó là:
benzo[a]anthracene, chrysen, benzo[b]fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, BaP,
indeno[1,2,3-cd]pyren, dibenzo[ah]anthrancene và benzo[ghi]perylene [57]. Ở một
số vùng bờ biển bị ô nhiễm bởi các hợp chất PAH thì một số loài cá và các sinh vật
sống dưới nước khác sẽ tích tụ một lượng PAH nhất định từ đó có thể đe dọa tới sức
khoẻ con người thông qua việc tiêu dùng đồ biển. Do tính độc hại như vậy, Cục Bảo
vệ môi trường Mỹ (USEPA) đã liệt PAH vào danh sách những chất ô nhiễm điển
hình và tiến hành kiểm định sự có mặt của chúng trong hệ sinh thái dưới nước cũng
như trên cạn [16,56]. Cơ quan này cũng đã đưa ra mức nồng độ an toàn của PAH
trong quá trình tiếp xúc để tránh gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người để chúng ta

tham khảo, theo đó không nên tiếp xúc với một số loại PAH có nồng độ cao hơn các
mức sau: 0,3mg anthracene/kg cơ thể người, 0,06mg acenaphthene/kg cơ thể người,
0,04mg fluoranthene/kg cơ thể người và 0,03mg pyrene/kg cơ thể người.
1.2 Nguồn gốc phát sinh PAH
Có nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn đến sự phát sinh PAH tuy nhiên chúng
đều bắt nguồn từ quá trình đốt cháy các vật liệu hữu cơ trong tự nhiên hay trong các
hoạt động sản xuất của con người. Trong tự nhiên, sự phát sinh PAH là từ các quá
trình địa chất tự nhiên như: sự phun trào núi lửa, hóa lỏng khí than, cháy rừng, cháy
đồng cỏ… nhưng phần lớn lượng PAH tồn tại trong môi trường hiện nay đều bắt
nguồn từ các hoạt động sản xuất của con người. PAH được hình thành từ quá trình
khai thác than và dầu mỏ, sự đốt cháy các khí thiên nhiên, xử lý phế thải, từ khí thải
Trần Hải Đăng

18

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
của các phương tiện giao thông, từ quá trình chế biến thức ăn hay trong khói thuốc
lá…[46]. Như vậy, PAH có thể được hình thành từ nhiều quá trình khác nhau tuy
nhiên chúng ta có thể tóm tắt những nguồn phát sinh chính như sau:
- Các quá trình sản xuất công nghiệp: các công đoạn đúc sắt, thép, sản xuất
nhôm, sản xuất than chì, quá trình bẻ gãy các liên kết hữu cơ trong sản xuất dầu thô.
- Các thiết bị đốt nóng trong công nghiệp, các thiết bị sưởi, tháp chưng cất,
các lò đốt và lò luyện kim.
- Các động cơ chạy bằng dầu Diezen và các loại khí đốt khác.
- Các hoạt động sinh hoạt thường ngày của con người: chế biến thức ăn, sưởi
ấm, hút thuốc lá…
- Các lò thiêu đốt rác: rác thải y tế, rác thải sinh hoạt và một số phế thải trong

công nghiệp.
Tại các nước công nghiệp phát triển, các hoạt động có liên quan đến đốt cháy
tạo ra một lượng lớn PAH. Các PAH này được tích tụ lại trong đất và làm tăng nồng
độ PAH nhanh chóng trong vòng 100 -150 năm trở lại đây [27].
Có tới hàng trăm loại PAH khác nhau nhưng được biết đến nhiều nhất là
benzo[a]pyrene. Năm 1981, ở CHLB Đức sự phát tán BaP vào không khí được ước
lượng là khoảng 18 triệu tấn trong đó có khoảng: 30% từ hoạt động sản xuất than,
56% từ quá trình đốt cháy bằng than, 13% từ khí thải của các phương tiện giao
thông và khoảng 5% là do sự đốt cháy các nhiên liệu khác [57]. Hiện nay sự phát
tán BaP vào không khí không chỉ do các nguyên nhân trên mà còn có sự đóng góp
của một số nguồn phát sinh quan trọng khác: sự đốt cháy các nguyên, nhiên vật liệu
trong đời sống sinh hoạt của con người, quá trình đốt cháy các loại phế thải và rác
thải, quá trình cracking dầu mỏ… Như vậy, bằng cách trực tiếp hay gián tiếp con
người đã làm phát sinh PAH vào môi trường và chính những nguyên nhân này đã và
đang làm cho lượng PAH phát tán vào môi trường ngày càng nhiều, dẫn tới những
nguy cơ nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và môi trường sống của con
người.

Trần Hải Đăng

19

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
Tuy nhiên, bên cạnh những tính độc của PAH kể trên thì một số loại PAH có
ứng dụng lớn trong các ngành công nghiệp như trong công nghiệp dược, nhuộm,
sản xuất đồ nhựa, thuốc tẩy rửa và thuốc trừ sâu [27]. Ở New York (Mỹ), hỗn hợp
phenanthrene và anthracene được sử dụng để chống rỉ cho những thiết bị trữ nước

[27]. Benzo[a]pyrene được sử dụng để hạn chế muội và khói, trong công nghệ quét
hắc ín, hay còn sử dụng để liên kết các phần tích điện lại với nhau. Người ta cũng
có thể tìm thấy trong hợp chất creosote, một chất hóa học được sử dụng làm chất
bảo quản gỗ (PAH chiếm đến 85% khối lượng của creosote) [15]. BaP cũng được
sử dụng là tác nhân gây đột biến lên động vật thí nghiệm, để kiểm tra đặc tính gây
ung thư của nó trong thời gian ngắn. Đặc biệt, phenanthrene còn được ứng dụng
trong công nghiệp dược để sản xuất thuốc ngủ [27].
1.3 Tình trạng ô nhiễm PAH và các biện pháp xử lý
1.3.1 Tình trạng ô nhiễm PAH
Trong môi trường nước, người ta ước tính có khoảng 2,3.105 tấn PAH xâm nhập
vào hệ sinh thái nước mỗi năm. Đặc biệt với hệ sinh thái biển, tình trạng ô nhiễm
PAH thực sự đáng báo động. Nguồn phát sinh PAH chủ yếu ở đây là từ phế thải của
công nghiệp hóa dầu, công nghiệp khai thác và vận chuyển dầu mỏ, nước thải công
nghiệp và sinh hoạt… Không chỉ tồn tại trong môi trường nước tự nhiên PAH còn
được tìm thấy trong nhiều mẫu nước uống. Người ta đã tiến hành kiểm tra 1 số
lượng nước khoáng nhất định và xác định được 6 loại PAH có trong đó:
flouranthene, benzo[b]flouranthene, benzo[k]fluoranthene, BaP, benzo[ghi]perylene
và indeno [1,2,3- cd] pyrene. Trong đó 90% mẫu nước kiểm tra có nồng độ 6 loại
PAH trên từ 0,001-0,01μg/l, 1% mẫu nước có nồng độ trung bình lớn hơn 0,11μg/l
và nồng độ BaP trong đó là khoảng 0,002-0,024μg/l [27].
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy sự có mặt của PAH trong các mẫu trầm tích
với nồng độ cao. Ở vịnh Boston (Mỹ) nồng độ PAH lên tới 100.000 ng/g. PAH tích
lũy nhiều như vậy là do chúng có khả năng hòa tan kém trong nước nên bị hấp phụ
với số lượng lớn vào trong các lớp đá trầm tích [27].

Trần Hải Đăng

20

K810CNSINHHOC

Luận văn tốt nghiệp cao học
Trong không khí cũng chứa một lượng đáng kể PAH. Có khoảng hơn 500
loại PAH và các hợp chất có liên quan đã được phát hiện tuy nhiên lượng lớn nhất
phải kể đến BaP. Vào những năm 70 của thế kỷ trước, ở Mỹ nồng độ BaP trung
bình hàng năm là 1-5 ng/m3 còn ở một số thành phố của châu Âu nồng độ BaP là
100 ng/m3 [57]. Trong khoảng 30 năm trở lại đây nồng độ BaP về cơ bản đã giảm
nhưng vẫn còn ở mức cao. Ở Copenhagen (Đan Mạch) là 4 ng/m3, ở Trung Quốc là
14,7 μg/m3, và ở Ấn Độ là 4 μg/m3 [57].
Trong khí quyển nồng độ PAH thay đổi tuỳ thuộc vào từng khu vực, ở nông
thôn hàm lượng PAH là 0,02-1,2 ng/m3 trong khi đó ở các đô thị hàm lượng này là
0,15-19,5 ng/m3. Hàm lượng PAH ở các đô thị cao như vậy là do sự tập trung của
các khu công nghiệp, các phương tiện giao thông, vận tải và dân cư đông đúc [57].
PAH cũng được tìm thấy trong lớp đất bề mặt. Nồng độ đặc trưng của PAH
trong đất rừng là 5-100 μg/kg, trong đất nông nghiệp là 10-100 μg/kg và trong đất
đai ở các đô thị là 600-3000 μg/kg hay thậm chí có thể cao hơn rất nhiều ở những
vùng sản xuất công nghiệp và giao thông đông đúc [51].
Ngoài ra người ta còn tìm thấy PAH trong hầu hết các sản phẩm thịt, cá, rau
và hoa quả. Tùy thuộc vào phương thức chế biến, dự trữ và bảo quản mà hàm lượng
PAH trong mỗi loại thực phẩm là khác nhau tuy nhiên hàm lượng PAH được tìm
thấy cao nhất là trong nhóm sản phẩm “đường và đồ ngọt” trong đó nồng độ
chrysen lên tới 36 μg/kg [57].
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ được tiến hành ở Bắc Mỹ
thì trung bình một ngày con người lấy vào 3,12 mg PAH trong đó 96,2% là từ thực
phẩm, 1,6% từ không khí, 0,2% từ nước và 0,4% từ đất [57].
Tại Việt Nam, ô nhiễm nước thải từ các khu công nghiệp đã trở nên phổ biến.
Hiện nay, tỷ lệ các khu công nghiệp đã đi vào hoạt động có trạm xử lý nước thải tập
trung chỉ chiếm khoảng 43%, rất nhiều khu công nghiệp đã đi vào hoạt động mà
hoàn toàn chưa triển khai xây dựng hạng mục này. Nhiều khu công nghiệp đã có hệ

thống xử lý nước thải tập trung nhưng tỷ lệ đấu nối của các doanh nghiệp trong khu
công nghiệp còn thấp. Nhiều nơi doanh nghiệp xây dựng hệ thống xử lý nước thải
Trần Hải Đăng

21

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
cục bộ nhưng không vận hành hoặc vận hành không hiệu quả [2]. Theo báo cáo của
của Bộ tài nguyên Môi trường (2009), khoảng 70% trong số hơn 1 triệu m3 nước
thải/ngày từ các khu công nghiệp được xả thẳng ra các nguồn tiếp cận không qua
xử lý đã gây ra ô nhiễm môi trường nước mặt. Chất lượng nước mặt tại những vùng
chịu tác động của nguồn thải từ các khu công nghiệp đã suy thoái, đặc biệt tại lưu
vực sông: Đồng Nai, Cầu và Nhuệ-Đáy [2].
Các khu công nghiệp với sự đa dạng của các nhà máy (sản xuất sơn, cơ khí,
thép, thực phẩm, in…) có thể thải ra PAH trong quá trình hoạt động sản xuất. Tuy
hiện nay vẫn chưa có công bố chính thức về sự có mặt của PAH trong nước thải
khu công nghiệp ở Việt Nam nhưng khả năng ô nhiễm nghiêm trọng khá rõ ràng.
1.3.2 Các biện pháp xử lý tẩy độc PAH
Việc làm thay đổi cấu trúc hóa học của chất độc nhằm tạo ra các sản phẩm ít
độc hoặc không độc cho môi trường và con người đang là một thách thức đối với
các nhà khoa học và công nghệ. Để giảm độc tính của các chất này, người ta hay
phá vỡ cấu trúc phân tử của chúng bằng cách sử dụng enzyme cắt vòng. Đến nay,
trên thế giới, người ta đã đưa ra một số phương pháp tiêu độc như: cô lập, chôn lấp,
xử lý hóa học, đốt ở nhiệt độ cao, lý học, sinh học…
 Phương pháp vật lý
Trong cấu tạo hóa học của PAH, do có cấu trúc vòng thơm, PAH tương đối
khó phân hủy trong tự nhiên. Phương pháp chôn lấp hay được áp dụng đối với nhiều

chất thải, rác thải, kể cả các chất thải nguy hại trong đó có chất độc hóa học. Ưu
điểm của phương pháp này là không tốn kém nhưng nhược điểm là các chất độc vẫn
nằm trong đất chứ không được phân hủy, các chất độc hóa học này sẽ là nguồn tiềm
tàng gây ô nhiễm cho môi trường.
Công nghệ thiêu đốt cũng đã được sử dụng trên thế giới, phương pháp xử lý
này tương đối triệt để song giá thành lại cao và có khả năng gây ô nhiễm thứ cấp
bởi các sản phẩm phụ tạo trong quá trình vận hành.

Trần Hải Đăng

22

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
 Phương pháp hóa lý
Các phương pháp hóa học như oxy hóa, phương pháp vật lý như quang hóa,
sử dụng tia bức xạ, tia cực tím, hay áp suất cao cũng mang lại hiệu quả nhất định.
Theo Draper và cộng sự (1987), xử lý bằng phương pháp quang hóa, 80% chất độc
bị phân hủy dưới tác động của chùm tia cực tím cường độ 20 W/cm3 ở nhiệt độ
20oC trong thời gian 3 ngày [19]. Tuy nhiên, những phương pháp trên có nhược
điểm là không có tác dụng với lớp đất có độ sâu dưới vài milimet, do đó chỉ xử lý
được lớp đất rất mỏng trên bề mặt [50].
Mặc dù làm sạch PAH có thể được tiến hành bằng biện pháp hóa lý đã nêu ở
trên, nhưng các phương pháp này có nhược điểm là gây ô nhiễm thứ cấp nên không
an toàn và không xử lý triệt để. Mặt khác, giá thành của việc sử dụng các phương
pháp đó lại cao nên xu hướng sử dụng chúng ngày càng giảm.
 Phương pháp phân hủy sinh học
Hiện nay, phương pháp sinh học đang bắt đầu được quan tâm bởi tính an

toàn và hiệu quả không những về mặt công nghệ mà còn về kinh tế. Chìa khóa của
công nghệ phân hủy sinh học là thúc đẩy tập đoàn vi sinh vật bản địa tham gia vào
quá trình phân hủy ở mức cao nhất. Các nghiên cứu cơ bản đều nhằm mục đích thúc
đẩy hiệu quả quá trình tẩy độc thông qua việc kích thích tập đoàn vi sinh vật trong
các điều kiện phân hủy khác nhau tạo ra kết quả cuối cùng là các sản phẩm ít độc
hoặc hoàn toàn không độc. Chính vì vậy, công nghệ phân hủy sinh học đã trở thành
công nghệ thân thiện với môi trường.
Phương pháp phân hủy sinh học đã được các nhà khoa học trên thế giới
nghiên cứu và áp dụng trong những năm gần đây và cũng đã đạt được khá nhiều
thành tựu. Công nghệ sinh học đảm bảo an toàn cho môi trường hơn tất cả các công
nghệ khác. Đặc biệt, trong điều kiện sinh thái đa hệ, việc áp dụng công nghệ phân
hủy sinh học PAH nói riêng và các nguồn chất độc nói chung sẽ mang lại hiệu quả
kinh tế xã hội cao nhất [61], [64].
Quá trình làm sạch sinh học có thể thực hiện ở quy mô lớn nhỏ khác nhau và
ở điều kiện hiếu khí hoặc kị khí. Việc tẩy độc bằng phân hủy sinh học có thể được
Trần Hải Đăng

23

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học
tiến hành riêng rẽ hoặc kết hợp với các phương pháp khác, sau vài tháng hoặc vài
năm các chất ô nhiễm có thể được hoàn toàn loại bỏ. Phương pháp phân hủy sinh
học không đòi hỏi các điều kiện phức tạp (nhiệt độ cao, áp suất lớn, quá trình xúc
tác…) không gây ra ô nhiễm thứ cấp, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, do đó
rất phù hợp với điều kiện ở nước ta. Tuy nhiên, phương pháp sinh học thường diễn
ra với tốc độ chậm, thời gian xử lý kéo dài. Đây chính là một nhược điểm cơ bản
của nó, đòi hỏi có lời giải đáp từ phía các nhà khoa học.

Xử lý chất ô nhiễm theo phương pháp sinh học có thể được tiến hành theo
hai hướng chính: tăng cường sinh học và kích thích sinh học.
- Tăng cường sinh học: là phương pháp sử dụng tập đoàn vi sinh vật bản
địa đã được làm giàu hoặc vi sinh vật sử dụng các chất độc từ nơi khác, thậm chí vi
sinh vật đã được cải biến về mặt di truyền bổ sung vào các môi trường bị ô nhiễm.
Tuy nhiên, vẫn còn có những khó khăn trong việc bổ sung vi sinh vật vào các nơi bị
ô nhiễm do chi phí lớn; hiệu quả phân hủy nhiều khi không cao do nhiều nguyên
nhân (sự cạnh tranh của vi sinh vật, độ độc của môi trường; sự thiếu hụt nguồn dinh
dưỡng, các chất đa lượng và vi lượng cần thiết cho hoạt động phân hủy của vi sinh
vật) [37].
- Kích thích sinh học: là quá trình thúc đẩy sự phát triển, hoạt động trao
đổi chất của tập đoàn vi sinh vật bản địa có khả năng sử dụng các chất độc hại thông
qua việc điều chỉnh các yếu tố môi trường như độ pH, độ ẩm, nồng độ O2, chất dinh
dưỡng, các cơ chất, các chất xúc tác….
Kích thích sinh học hiện là khuynh hướng được sử dụng rộng rãi trong xử lý
ô nhiễm theo phương pháp phân hủy sinh học [37]. Trong hoạt động sống, vi sinh
vật cần nguyên tố N, P, một số chất dinh dưỡng khác và các điều kiện sống thích
hợp. Từ nguồn ô nhiễm, người ta có thể phân lập những chủng vi sinh vật có khả
năng sử dụng PAH, nghiên cứu các đặc tính sinh lý, sinh hóa của chúng để từ đó
tìm ra điều kiện sống tối ưu của chúng từ đó ứng dụng cho việc kích thích hoạt động
sống của tập đoàn vi sinh vật bản địa trong việc phân hủy sinh học PAH tại vùng ô
nhiễm. Để tăng cường quá trình phân hủy sinh học, việc bổ sung các nguồn dinh
Trần Hải Đăng

24

K810CNSINHHOC


Luận văn tốt nghiệp cao học

dưỡng như nguồn carbon, nitor, phosphor theo phải theo tỷ lệ nhất định đã đề là
C:N:P = 100:5:1. Ngoài ra, các yếu tố môi trường cũng cần điều chỉnh thích hợp,
đảm bảo cho tốc độ phân hủy ở mức ổn định và đạt hiệu quả cao nhất.
Đôi khi người ta cũng kết hợp cả hai biện pháp vừa bổ sung các chủng vi
sinh vật nuôi cấy có khả năng phân hủy chất ô nhiễm, đồng thời bổ sung các nguồn
dinh dưỡng để tạo điều kiện tối ưu cho tập đoàn vi sinh vật bản địa hoạt động tốt
nhất. Như vậy, hoạt động của tập đoàn vi sinh vật bản địa cùng với hoạt động của vi
sinh vật ngoại lai sẽ tăng cường hiệu quả của quá trình xử lý [37].
Quá trình làm sạch sinh học có thể thực hiện với các quy mô khác nhau và ở
điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí. Việc tẩy độc bằng phân hủy sinh học có thể tiến
hành riêng rẽ hoặc kết hợp với các phương pháp xử lý cơ học, hóa lý để tăng cường
hiệu quả xử lý của quá trình. Sau khoảng thời gian nhất định (vài tháng hoặc vài
năm), các chất ô nhiễm có thể được loại bỏ hoàn toàn [20,28,39].
Hiện nay trên thế giới phân hủy sinh học đã được các nhà khoa học nghiên
cứu và áp dụng khá rộng rãi. Tại Việt Nam, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ
sinh học đã tiến hành nghiên cứu và phân lập thành công một số chủng vi sinh vật
có khả năng phân hủy sinh học PAH cũng như phân bố của các tập đoàn vi sinh vật
tại các vùng sinh thái khác nhau [3,6,8].
1.4 Phân hủy sinh học các PAH bởi vi sinh vật
1.4.1 Vi sinh vật phân hủy PAH
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về khả năng của vi sinh vật sử dụng các PAH
có trọng lượng phân tử thấp như naphthalene, phenanthrene và anthracene. Tuy
nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu về tiềm năng phân hủy các PAH có trọng lượng
phân tử cao như chrysene và benzo[a]pyrene [16].
Vi sinh vật phân hủy PAH phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Số lượng các vi
sinh vật có khả năng phân hủy PAH tại các vùng ô nhiễm nhiều hơn so với các vùng
không ô nhiễm. Các loài vi sinh vật trong vùng ô nhiễm có xu hướng thích nghi,
bằng cách thay đổi cấu trúc di truyền để hướng đến việc phân hủy PAH. Vi khuẩn
có vai trò quan trọng trong tham gia phân hủy sinh học PAH trong nước và trầm
Trần Hải Đăng

25

K810CNSINHHOC