Nghiên cứu tác dụng ức chế của cao chiết cây mần tưới (eupatorium fortunei turcz ) lên sinh trưởng của vi khuẩn lam độc microcystis aeruginosa kutzing trong các thủy vực nước ngọt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

**********************

PHẠM THANH NGA
NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ỨC CHẾ CỦA CAO CHIẾT
CÂY MẦN TƯỚI (EUPATORIUM FORTUNEI TURCZ.) LÊN
SINH TRƯỞNG CỦA VI KHUẨN
LAM ĐỘC MICROCYSTIS AERUGINOSA KUTZING
TRONG CÁC THỦY VỰC NƯỚC NGỌT
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 9.52.03.20

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hướng dẫn khoa học:
Hướng dẫn 1.

GS.TS. Đặng Đình Kim

Hướng dẫn 2.

TS. Lê Thị Phương Quỳnh

Hà Nội – 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi, Phạm Thanh Nga, tác giả luận án tiến sỹ xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi, không trùng lặp và sao chép với bất kì công trình khoa học
nào khác. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, được
các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào,
chưa từng được công bố trong công trình nào khác.
Hà Nội, tháng……..năm 2019
Tác giả luận án

Phạm Thanh Nga


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.........................................3
1.1. Vi khuẩn lam độc và hiện tượng phú dưỡng trong các thủy vực nước ngọt........4
1.1.1. Vi khuẩn lam độc.............................................................................................4
1.1.2. Hiện tượng phú dưỡng và triển bùng nổ sinh khối VKL độc............................6
1.1.3. Các biện pháp kiểm soát phát triển bùng nổ sinh khối VKL độc................... 10
1.1.4. Phương pháp triển khai áp dụng ngoài thực tế tại các ao, hồ Việt Nam........17
1.2. Sử dụng cao chiết thực vật và hoạt chất thiên nhiên để kiểm soát bùng nổ Vi
khuẩn lam độc......................................................................................................... 20
1.2.1. Hoạt tính sinh học của cao chiết và các hợp chất thiên nhiên.......................20
1.2.2. Nghiên cứu điển hình sử dụng cao chiết, dịch chiết thực vật kiểm soát bùng
phát VKL độc........................................................................................................... 22
1.2.3. Một số nhóm hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên kiểm soát bùng nổ VKL....30
1.2.4. Cơ chế tác động của các cao chiết và các hợp chất thiên nhiên lên sinh
trưởng của VKL độc M. aeruginosa........................................................................ 32
1.3. Cây Mần tưới Eupatorium fortunei.................................................................. 34

1.3.1. Sơ lược về cây Mần tưới Eupatorium fortunei............................................... 34
1.3.2. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học.................................................... 34
1.3.3. Hoạt tính sinh học của cây Mần tưới............................................................. 42
1.3.4. Ứng dụng cao chiết cây Mần tưới để kiểm soát bùng phát sinh khối VKL độc
M. aeruginosa.......................................................................................................... 45
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................47
2.1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 47
2.1.1. Cây Mần tưới Eupatorium fortunei................................................................ 47
2.1.2. Vi khuẩn lam độc nước ngọt Microcystis aeruginosa Kützing......................47
2.1.3. Loài tảo lục Chlorella vulgaris...................................................................... 48
2.1.4. Bèo tấm Lemna minor.................................................................................... 49
2.1.5. Giáp xác Daphnia magna.............................................................................. 49
2.1.6. Quần thể thực vật phù du hồ Hoàn Kiếm và hồ Láng.................................... 50


2.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất............................................................................ 50
2.2.1. Thiết bị và dụng cụ........................................................................................ 50
2.2.2. Hóa chất........................................................................................................ 50
2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 51
2.3.1. Phương pháp xử lý mẫu thực vật, tạo cao chiết và phân lập các hợp chất sạch
................................................................................................................................. 51
2.3.2. Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất sạch.......................................51
2.3.3. Phương pháp đánh giá sinh trưởng của VKL, tảo lục Chlorella vulgaris và
thực vật phù du........................................................................................................ 51
2.3.4. Phương pháp quan sát hình thái tế bào VKL và Chlorella vulgaris [63].......53
2.3.5. Phương pháp đánh giá độc tố của cao chiết lên Daphnia magna [135].......53
2.3.6. Phương pháp đánh giá độc tố của cao chiết lên Lemna minor [22]..............54
2.3.7. Phương pháp phân tích chất lượng môi trường nước [17]............................54
2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................. 55
2.4. Mô tả thực nghiệm............................................................................................ 55

2.4.1. Thực nghiệm xử lý mẫu thực vật, tạo cao chiết và phân lập chất sạch...........55
Quy trình phân lập các chất sạch từ cao chiết phân đoạn etyl axetate Mần tưới .. 59
2.4.2. Thực nghiệm nghiên cứu độc tính diệt VKL độc và tảo lục của các cao chiết
................................................................................................................................. 62
2.4.3. Thực nghiệm đánh giá tính an toàn của cao chiết.......................................... 64
2.4.4. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của cao chiết đối với mẫu nước hồ tự nhiên
................................................................................................................................. 66
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................67
3.1. Công thức cấu tạo các chất sạch được phân lập từ cây Mần tưới Eupatorium fortunei . 68

3.1.1. Hợp chất 7,8,9-trihydroxythymol (EfD4.7)................................................... 69
3.1.2. Hợp chất 8,10-didehydro-7,9-dihydroxythymol(EfD4.8)...............................75
3.1.3. Hợp chất 8,9,10- Trihydroxythymol (EfD5.1)................................................ 79
3.1.4. Hợp chất o-Coumaric acid (EfD1.8)............................................................. 80
3.1.5. Hợp chất 4-(2-hydroxyethyl)benzaldehyde (EfD10.1)................................... 81
3.1.6. Hợp chất kaempferol (EfD10.3)..................................................................... 82
3.1.7. Hợp chất 8,10-dihydroxy-9-acetoxythymol (EfD14.1)................................... 83
3.2. Kết quả đánh giá khả năng ức chế sinh trưởng và diệt VKL độc, vi tảo của các
cao chiết và chất sạch được phân lập....................................................................... 86


3.2.1. Đánh giá khả năng ức chế sinh trưởng VKL độc Microcystis aeruginosa TC3
của các cao chiết tổng Mần tưới.............................................................................. 86


3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của cao chiết tổng etanol Mần tưới lên sinh trưởng
của Microcystis aeruginosa TC3 và Chlorella vulgaris........................................... 89
3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng của cao chiết phân đoạn lên sinh trưởng của
Microcystis aeruginosa TC3 và Chlorella vulgaris................................................. 95
3.2.4. Đánh giá tiềm năng kiểm soát bùng nổ sinh khối Microcystis aeruginosa TC3

của cao chiết Mần tưới..........................................................................................101
3.2.5. Đánh giá hoạt tính diệt Microcystis aeruginosa TC3 của các chất sạch.....105
3.2.6. Ảnh hưởng của cao chiết lên cấu trúc tế bào M. aeruginosa TC3 và C. vulgaris
.......................................................................................................................................109

3.3. Kết quả đánh giá tính an toàn của cao chiết thực vật Mần tưới (ảnh hưởng lên
một số sinh vật khác).............................................................................................115
3.3.1. Ảnh hưởng của cao chiết đến giáp xác Daphnia magna..............................115
3.3.2. Ảnh hưởng của cao chiết đến bèo tấm Lemna minor...................................121
3.4. Bước đầu thử nghiệm ảnh hưởng của cao chiết lên sinh trưởng VKL độc trong
mẫu nước hồ tự nhiên............................................................................................127
3.4.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng ức chế của cao chiết lên mẫu nước hồ Hoàn
Kiếm quy mô phòng thí nghiệm.............................................................................127
3.4.2. Kết quả thử nghiệm trên mẫu nước hồ Láng quy mô 5L tại phòng thí nghiệm
.............................................................................................................................. 130
3.4.3. Kêt quả thử nghiệm trên mẫu nước hồ Láng quy mô ngoài trời..................134
3.4.4. Ảnh hưởng của cao chiết đến các thông số môi trường...............................137
KẾT LUẬN..........................................................................................................141
KIẾN NGHỊ.........................................................................................................142
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................142
PHỤ LỤC
1. Quyết định về việc công nhận trúng tuyển nghiên cứu sinh năm 2015
2. Quyết định về việc công nhận tên đề tài và người hướng dẫn
3. Danh mục các bài báo công bố của NCS
4. Danh mục các phổ của các chất sạch được phân lập từ cây Mần tưới


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU
13

C NMR

1

H NMR

DO
EC50
EtOAc
EtOH
HMBC
HR-ESIMS
HSQC
IE
IR
LC50
MeOH
OD
SEM
TEM
TN
TP
TVN
VKL
W


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Hiệu suất tạo cao chiết tổng trong các dung môi khác nhau...................68

Bảng 3.2. Hiệu suất tạo cao chiết phân đoạn từ cao chiết tổng ethanol Mần tưới .. 68

Bảng 3.3. Hiệu suất tách chiết các chất sạch từ Mần tưới......................................69
Bảng 3.4. Số liệu phổ NMR của hai chất EfD4.7 và EfD4.8:..................................74
1

Bảng 3.5. Số liệu phổ H NMR ( H và J) của EfD 10.1 và của hợp chất 8,9,10Trihydroxythymol đã được công bố trong tài liệu tham khảo [137]
Bảng 3.6. Số liệu phổ

13

79

C NMR của hợp chất axit o- coumaric.............................. 80

1

Bảng 3.7. Số liệu phổ H NMR của hợp chất axit o- coumaric...............................81
1

Bảng 3.8. Số liệu phổ H NMR ( H và J) của EfD 10.3 và của kaempferol đã được
công bố

83

1

Bảng 3.9. Giá trị H NMR spectra ( Hvà J) của EfD 14.1 với 8,9-didydroxy -9
axetoxythymol đã được công bố

84

Bảng.3.10. Hiệu qủa ức chế sinh trưởng của cao chiết etanol Mần tưới lên M.
aeruginosa và Ch. vulgaris tại nồng độ 200 và 500 µg/mL

93

Bảng 3.11. Hiệu quả ức chế sinh trưởng của cao chiết phân đoạn etyl axetat và cao chiết

phân đoạn nước lên M. aeruginosa và Ch. vulgaris tại nồng độ 200 và
500

µg/mL................................................................................................. 101
Bảng 3.12. Hiệu quả ức chế sinh sinh trưởng của chủng M. aeruginosa dưới ảnh
hưởng của CuSO4 5 µg/L và các cao chiết Mần tưới sau 72 giờ........104
Bảng 3.13. Giá trị LC50 của cao chiết tổng etanol Mần tưới tại 24 và 48 giờ.......117
Bảng 3.14. Giá trị DO và pH của mẫu phơi nhiễm cao chiết tổng etanol Mần tưới
tại 0 và sau 48h.................................................................................. 119
Bảng 3.15. Giá trị DO và pH của mẫu phơi nhiễm cao chiết etyl axetat Mần tưới tại
0 và sau 48h....................................................................................... 119
Bảng.3.16A. Biến động thông số thủy lý mẫu nước Hồ Hoàn Kiếm quy mô 5L bổ
sung hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol và etyl axetat Mần tưới....137
Bảng.3.16B. Biến động của thông số thủy hóa mẫu nước Hồ Hoàn Kiếm quy mô 5L bổ

sung hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol và etyl axetat Mần tưới....137


Bảng.3.17.A Biến động của thông số thủy lý mẫu nước Hồ Láng quy mô 5L bổ sung
hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol và etyl axetat Mần tưới 138
Bảng.3.17 B. Biến động của thông số thủy lý mẫu nước Hồ Láng quy mô 5L bổ

sung
hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol và etyl axetat Mần tưới 138
Bảng.3.18.A. Biến động của thông số thủy lý mẫu nước Hồ Láng quy mô 300L bổ
sung hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol Mần tưới

139

Bảng.3.18B. Biến động của thông số thủy lý mẫu nước Hồ Láng quy mô 300L bổ
sung hoạt chất CuSO4 và cao chiết etanol Mần tưới

139


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1.

Cấu trúc hóa học của phân tử microcystin [7]...................................... 5

Hình.1.2.

Bùng phát tảo nở hoa trên thế giới: A. Hồ Taihu, Trung Quốc. B. Hồ
Atitlan, Guatamala. C. Lake Erie, Mỹ - Canada. D. Ichetucknee
Springs, Florida, Mỹ. E and F. Hồ Taihu, Trung Quốc. G. Hồ Zaca,
California, Mỹ. H. and I. Sông St. Johns, Florida. Hồ J. Liberty,
Washington, Mỹ. K. Kênh Haarlem, Netherlands, L. Lagoon gần
sông St. Lucie Florida. [21] 9

Hình 1.3.

Một số hồ tiêu biểu ở Việt Nam bùng phát tảo nở hoa [1, 29]............11

Hình 2.1.

Cây Mần tưới (Eupatorium fortunei) [115]........................................ 47

Hình 2.2.

Tập đoàn M. aeruginosa chụp dưới kính hiển vi điện tử Microscope
BX51 48

Hinh 2.3.

Các tế bào M. aeruginosa được phân lập trong phòng thí nghiệm chụp
dưới kính hiển vi điện tử Microscope BX51

48

Hình 2.4.

C. vulgaris sử dụng trong phòng thí nghiệm..................................... 48

Hình 2.5.

Lemna minor...................................................................................... 49

Hình 2.6.

Daphnia magna.................................................................................. 49

Hình 2.7.

Hồ Hoàn Kiếm................................................................................... 50

Hình 2.8.

Hồ Láng............................................................................................. 50

Hình 2.9.

Thành phần loài Microcystis trong hồ Hoàn Kiếm (a-e). dưới kính hiển
vi quang học (độ phóng đại 200 lần); (f). dưới kính hiển vi huỳnh quang

(độ phóng đại 1000 lần); a. Microcystis botrys; b. Microcystis
wessenbergii; c. Microcystis flos-aquae; d. Microcystis viridis; e và f.
Microcystis aeruginosa. [134]
Hình 2.10.

18

Các loài Microcystis ở hồ Láng (A-F). A - Microcystis aeruginosa
Kützing, B - Microcystis flos-aquae (Wittrock) Kirchner, C Microcystis novacekii (Komárek) Compère, D - Microcystis smithii
Komárek & Anagnostidis, E - Microcystis viridis (Braun)
Lemmermann, F - Microcystis wesenbergii (Komárek) Komárek ex
Komárek

19


Hình 2.11.

Quy trình tạo cao chiết tổng từ mẫu thực vật tươi.............................. 55

Hình 2.11.

Chiết phân đoạn hexan từ cao tổng.................................................... 56

Hình 2.12.

Chiết phân đoạn ethyl-axetat từ cao tổng........................................... 56

Hình 2.13.

Quy trình tạo cao chiết tổng từ mẫu thực vật trong quy mô phòng....57

Hình 2.14.

Quy trình tạo cao chiết tổng từ mẫu thực vật trong quy mô phòng....58

Hình 2.15.

Quy trình phân lập các hợp chất sạch từ cao chiết phân đoạn etyl
axetat Mần tưới

Hình 2.16.

Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các cao chiết từ cây Mần tưới

lên sinh trưởng M.aeruginosa và Chlorella vulgaris
Hình 2.17.

60
62

Thực nghiệm đánh giá hoạt tính diệt VKL độc của các chất sạch phân
lập từ cây Mần tưới 64

Hình 2.18.

Thực nghiệm đánh giá độc tố của cao chiết Mần tưới lên giáp xác D.

magna 64
Hình 2.19.

Thực nghiệm nghiên cứu mẫu bèo Lemna minor dưới ảnh hưởng của

cao chiết Mần tưới 65
Hình 2.20.

Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của cao chiết Mần tưới lên mẫu
nước hồ tự nhiên quy mô phòng thí nghiệm

Hình 2.21.

67

Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của cao chiết Mần tưới lên mẫu
nước hồ tự nhiên quy mô ngoài trời

67

Hình 3.1.

Cấu trúc hoá học và các tương tác HMBC chính của chất EfD4.7.....69

Hình 3.2.

Phổ HR-ESI-MS của chất EfD4.7...................................................... 70

Hình 3.3.

Phổ H NMR của chất EfD4.7........................................................... 70

Hình 3.4.
Hình 3.5.

Phổ C NMR của chất EfD4.7.......................................................... 71
Phổ HSQC của chất EfD4.7............................................................... 72

Hình 3.6.

Phổ HMBC của chất EfD4.7.............................................................. 73

Hình 3.7.

Cấu trúc hoá học và các tương tác HMBC chính của chất EfD 4.8....75

Hình.3.8.

Phổ HR-ESI-MS của chất EfD4.8...................................................... 75

Hình.3.9.

Phổ H NMR của chất EfD4.8........................................................... 76

Hình 3.10.
Hình 3.11.

Phổ C NMR của chất EfD4.8.......................................................... 76
Phổ HSQC của chất EfD4.8............................................................... 77

1

13

1

13


Hình 3.12.

Phổ HMBC của chất EfD4.8.............................................................. 78

Hình 3.13.

Cấu trúc hợp chất EfD5.1................................................................... 79

Hình 3.14.

Cấu trúc hợp chất EfD1.8................................................................... 80

Hình 3.15.

Cấu trúc hợp chất EfD10.1................................................................. 81

Hình 3.16.

Cấu trúc hợp chất EfD10.3................................................................. 82

Hình 3.17.

Cấu trúc hợp chất EfD14.1................................................................. 83

Hình 3.18.

Ảnh hưởng của cao chiết Mần tưới nồng độ 200 (A) và 500 µg/mL (B)
lên sinh trưởng của M. aeruginosa TC3 tính theo mật độ quang (tại bước

sóng 680 nm)..................................................................................... 87
Hình 3.19.

Ảnh hưởng của cao chiết Mần tưới nồng độ 200 (A) và 500 µg/mL (B)
lên sinh trưởng của M. aeruginosa TC3 tính theo hàm lượng
chlorophyll a...................................................................................... 88

Hinh 3.20.

Sinh trưởng của M.aeruginosa dưới tác dụng của cao chiết tổng etanol
Mần tướitính theo mật độ quang (A), hàm lượng chlorop hyll a (B) và mật

độ tế bào (C)...................................................................................... 91
Hinh 3.21.

Sinh trưởng của C. vulgaris dưới tác dụng của cao chiết tổng etanol Mần
tưới tính theo mật độ quang (A), hàm lượng chlorophyll a (B) và mật độ

tế bào (C)........................................................................................... 93
Hình 3.22.

Sinh trưởng của M. aeruginosa dưới tác dụng của cao chiết phân đoạn
etyl axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) tính theo mật độ quang

95
Hình 3.23.

Sinh trưởng của M.aeruginosa TC3 dưới tác dụng của cao chiết phân
đoạn etyl axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) tính theo hàm
lượng chlorophyll a............................................................................ 96

Hình 3.24.

Sinh trưởng của M.aeruginosa dưới tác dụng của cao chiết phân đoạn
etyl axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) theo mật độ tế bào .. 97

Hình 3.25.

Sinh trưởng của C.vulgaris dưới ảnh hưởng của cao chiết phân đoạn etyl

axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) tính theo mật độ quang. 98

Hình 3.26.

Sinh trưởng của C.vulgaris dưới ảnh hưởng của cao chiết phân đoạn
etyl axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) Mần tưới theo hàm
lượng chlorophyll a 99

Hình 3.27.

Sinh trưởng của C. vulgaris dưới ảnh hưởng của cao chiết phân đoạn
etyl axetat (A) và cao chiết phân đoạn nước (B) tính theo mật độ tế
bào................................................................................................... 100

Hình 3.28.

Sinh trưởng của chủng M. aeruginosa trong vòng 72 giờ tác dụng của
các cao chiết Mần tưới Tính theo mật độ quang 98

Hình 3.29. Sinh trưởng của chủng M.aeruginosa dưới tác dụng của các chất sạch
sau 72 giờ tính theo mật độ quang bước sóng 680 nm (A) và theo mật
độ tế bào (B).................................................................................... 106
Hình 3.30.

Cấu trúc siêu hiển vi của tế bào M.aeruginosa TC3 (A) và C.vulgaris

(B) dưới kính hiển vi điện tử truyền qua.......................................... 110
Hình 3.31.

Ảnh hưởng của cao chiết lên cấu trúc siêu hiển vi của tế bào M.

aeruginosa TC3 dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (A- cao chiết
etanol, B- cao chiết phân đoạn etyl axetat, C- cao chiết phân đoạn
nước,................................................................................................ 111
Hình 3.32.

Ảnh hưởng của cao chiết lên cấu trúc siêu hiển vi của tế bào

C.vulgaris dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (A- cao chiết etanol,
B- cao chiết ethyl axetat, C- cao chiết nước, 3- sau 3 ngày, 6-sau 6
ngày, 10- sau 10 ngày)..................................................................... 113
Hình 3.33.

Tỷ lệ cá thể sống/chết của D.magna sau 24 giờ (A) và 48 giờ (B) phơi
nhiễm với cao chiết tổng etanol Mần tưới........................................ 116

Hình 3.34.

Tỷ lệ cá thể sống/chết của D.magna sau 24 giờ và 48 giờ phơi nhiễm
với cao chiết etyl axetat Mần tưới.................................................... 116

Hình 3.35.

Ảnh hưởng của cao chiết tổng etanol (A) và phân đoạn etyl axetat

Mần tưới (B) lên tổng số cánh bèo L.minor.....................................122
Hình 3.36.

Hình thái ngoài của cánh bèo L.minor sau 5 ngày phơi nhiễm cao

chiết tổng ethanol Mần tưới............................................................. 123

Hình 3.37.

Hình thái ngoài của cánh bèo L.minor sau 5 ngày phơi nhiễm cao

chiết tổng phân đoạn etyl axetat Mần tưới.......................................123
Hình 3.38.

Sinh khối tươi của bèo L.minor dưới tác động của cao chiết etanol (A) và
cao chiết phân đoạn etyl axetat Mần tưới (B) tại thời điểm bắt đầu (T0)

và sau 5 ngày (T5)........................................................................... 124
Hình 3.39.

Hàm lượng sắc tố quang hợp của bèo L.minor dưới tác động của cao
chiết etanol (A) và cao chiết phân đoạn etyl axetat Mần tưới (B) tại thời

điểm bắt đầu (T0) và sau 5 ngày (T5).............................................. 125
Hình 3.40.

Sự biến đổi sinh khối thực vật nổi (theo hàm lượng chlorophyll a) của mẫu

đối chứng, mẫu CuSO4 và mẫu bổ sung cao chiết trong mẫu nước hồ Hoàn
Kiếm................................................................................................ 127
Hình 3.41.

Biến động mật độ tế bào thực vật phù du nghiên cứu trên mẫu nước hồ
Hoàn Kiếm ngày T0 (A) và T10 (B) dưới ảnh hưởng của các cao chiết
Mần tưới.......................................................................................... 128

Hình 3.42.

Sự biến đổi sinh khối thực vật nổi (theo hàm lượng chlorophyll a) của
mẫu đối chứng, mẫu CuSO4 và mẫu bổ sung cao chiết trong nước Hồ
Láng................................................................................................. 130

Hình 3.43.

Biến động mật độ tế bào thực vật phù du nghiên cứu trên mẫu nước
Hồ Láng ngày T0 (A) và T10 (B) dưới ảnh hưởng của các cao chiết
Mần tưới.......................................................................................... 131

Hình 3.44.

Sự biến đổi sinh khối thực vật nổi (theo hàm lượng chlorophyll a) của
mẫu etanol Mần tưới trong nước Hồ Hoàn Láng quy mô ngoài trời 135

Hình 3.45.

Mật độ tế bào thực vật phù du nghiên cứu trên mẫu nước Hồ Láng quy
mô ngoài trời ngày T0 (A) và ngày T10 (B)....................................136


1
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất đã trở thành vấn đề hàng đầu, gióng

hồi chuông cảnh báo về sự suy giảm chất lượng cuộc sống và sức khỏe con người
không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều nơi trên thế giới. Ô nhiễm nguồn nước mặt là

đặc biệt nghiêm trọng khi nhiều nơi trên thế giới người dân không có nước sạch để
sử dụng cho ăn uống và sinh hoạt kéo theo tỉ lệ tử vong và bệnh tật gia tăng vì sử
dụng nguồn nước không đạt yêu cầu. Nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn đến ô
nhiễm nguồn nước mặt như xả trực tiếp các nguồn nước thải công nghiệp, nước thải
sinh hoạt mà không qua xử lý hoặc lạm dụng quá mức phân bón hóa học và thuốc
bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp để nâng cao sản lượng lương thực đáp
ứng sự gia tăng dân số thế giới trong những thập kỉ gần đây. Hậu quả dẫn đến gia
tăng nguồn dinh dưỡng (chủ yếu là nitơ và photpho) trong các thủy vực gây nên
hiện tượng phú dưỡng mà kéo theo là “tảo nở hoa” hoặc “nở hoa của nước”. Sự nở
hoa của nước bản chất là sự phát triển ồ ạt của Vi khuẩn lam (VKL) và vi tảo, có
khả năng sản sinh độc tố kéo theo sự nhiễm độc và cái chết của thủy hải sản, động
vật nuôi, động vật hoang dã và con người [1]. Sự nở hoa của nước thường gây ra
những tác động xấu lên môi trường như làm đục nước, tăng giá trị pH, giảm hàm
lượng oxy hòa tan, tăng độc tố đặc biệt là độc tố microcystin. Kết quả điều tra ở các
thủy vực nước ngọt cho thấy trong các loài VKL độc gây hiện tượng nở hoa nước
thì Microcystis aeruginosa chiếm đến 90% và sản sinh ba loại độc tố nguy hiểm là
độc tố gan (hepatotoxins), độc tố thần kinh (neurotoxins) và độc tố gây dị ứng da.
Điều nghiêm trọng là tần suất xuất hiện các loài VKL độc ngày càng tăng làm ảnh
hưởng đến sức khỏe con người và động vật nuôi, động vật hoang dã do sử dụng
nguồn nước có VKL độc. Do đó ngăn ngừa và giảm thiểu sự phát triển bùng nổ của
VKL độc là vấn đề quan trọng cần phải được quan tâm.
Các phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước gây ra bởi VKL độc đã được
nghiên cứu và áp dụng từ những phương pháp cơ học đơn giản như hớt váng, che
sáng hay pha loãng nước hồ đến các phương pháp lý - hóa như dùng sóng siêu âm,
sử dụng ánh sáng cực tím, hoặc sử dụng các hợp chất hóa học diệt tảo, các hợp chất


2
có tính oxi hóa cao, các kim loại và nano kim loại. Những phương pháp này bên

cạnh những ưu điểm dễ thấy như hiệu quả tác động nhanh, rõ rệt trong thời gian
ngắn nhưng còn tồn tại những hạn chế như tốn kém kinh phí triển khai hoặc gây ra
sự ô nhiễm môi trường thứ cấp, tác động không chọn lọc lên các loài sinh vật do đó
gây suy giảm đa dạng sinh học đặc biệt sử dụng hóa chất sau một thời gian quan sát
thấy hiện tượng nhờn thuốc và vì thế chúng bị hạn chế triển khai ở quy mô thực tế.
Do đó phương pháp sinh học dùng các cao chiết có nguồn gốc thực vật để ức chế
sinh trưởng VKL đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu vì tính hiệu quả
và thân thiện với môi trường.
Cây Mần tưới Eupatorium fortunei Turcz., thuộc họ Cúc (Asteraceae) là loài
cây cỏ lâu năm, được sử dụng trong dân gian như một loại thuốc chữa bệnh và được
chứng minh hoạt tính kháng khuẩn trong nhiều nghiên cứu khác nhau. Năm 2013,
Nguyễn Tiến Đạt và cộng sự đã tiến hành khảo sát và so sánh hoạt tính diệt VKL
độc M. aeruginosa của nhiều loại cao chiết từ các loài thực vật khác nhau tại Việt
Nam cho thấy cao chiết cây Mần tưới có hiệu quả nhất để kiểm soát bùng nổ VKL
độc [2]. Kết luận này được khẳng định bởi các công bố của Phạm Thanh Nga trong
những năm tiếp theo [3]. Tuy nhiên đây mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu khảo
sát hoạt tính diệt VKL độc của cao chiết cây Mần tưới.
Từ những lý do trên đề tài luận án tiến sỹ : “Nghiên cứu tác dụng ức chế của

cao chiết cây Mần tưới (Eupatorium fortunei Turcz.) lên sinh trưởng của Vi
khuẩn lam độc Microcystis aeruginosa Kutzing trong các thủy vực nước ngọt”
đã được lựa chọn để thực hiện.
Luận án đã đặt ra mục tiêu như sau: Tạo được cao chiết thực vật ức chế hiệu quả
sinh trưởng của Vi khuẩn lam độc Microcystis aeruginosa. Luận án có tính chất kế thừa
kết quả của những nghiên cứu trước và sẽ giải quyết nhiều vấn đề còn tồn tại.

Luận án đã đặt ra những nội dung như sau:
1.

Xây dựng quy trình tạo cao chiết tổng, cao chiết phân đoạn, các chất sạch

phân lập từ cây Mần tưới.
2.

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng ức chế của cao chiết tổng Mần tưới lên sinh

trưởng của M. aeruginosa và đánh giá an toàn sinh thái.


3
3.

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng ức chế của cao chiết phân đoạn etyl axetat

và cao chiết phân đoạn nước Mần tưới lên sinh trưởng của M. aeruginosa và đánh
giá an toàn sinh thái.
4.

Nghiên cứu phân lập và đánh giá hoạt tính diệt VKL độc M.aeruginosa

của 07 hợp chất hóa học được phân lập từ cây Mần tưới.
5.

Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng cao chiết để kiểm soát bùng nổ Vi

khuẩn lam trong các mẫu nước hồ tự nhiên.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án
Ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt hiện tượng phú dưỡng kéo theo sự bùng phát
sinh khối VKL với việc giải phóng độc tố microcystin đã nhận được nhiều sự quan tâm,
nghiên cứu trong thời gian gần đây. Sử dụng cao chiết từ thực vật để kiểm soát bùng nổ

sinh khối VKL thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống

được áp dụng trước đây. Kết quả của luận án cung cấp cơ sở khoa học, chứng minh
tính ưu việt khi áp dụng cao chiết thực vật như một hoạt chất ức chế và diệt chọn
lọc VKL độc để kiểm soát bùng phát sinh khối VKL độc.
Tính mới của luận án
- Tách chiết được 02 chất mới (7,8,9 - trihydroxythymol và 8,10-didehydro7,9-trihydroxythymol) và đánh giá tác động của 02 chất này lên M. aeruginosa
trong dải nồng độ từ 1,0 µg/mL đến 50,0 µg/mL với hiệu quả ức chế sinh trưởng ghi
nhận từ 39,1÷41,2 % và 20,0 – 25,0 %, tương ứng sau 72 giờ.
- Bước đầu ghi nhận khả năng ức chế sinh trưởng M. aeruginosa ≥ 90 % tại nồng độ 500
µg/mL ở quy mô phòng thí nghiệm và hiệu quả trên 60 % ở quy mô ngoài trời với mẫu nước hồ tự
nhiên. Độc tính của cao chiết tổng etanol Mần tưới đối với Daphnia magna và Lemna minor ghi
nhận là thấp hơn so với M. aeruginosa.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU


4
1.1. Vi khuẩn lam độc và hiện tượng phú dưỡng trong các thủy vực nước ngọt
1.1.1. Vi khuẩn lam độc (VKL)
Vi khuẩn lam (Cyanobacteria, Cyanoprokaryota, Cyanophyta, Blue-green
microalgae) là một trong những sinh vật xuất hiện trên Trái Đất cách đây hàng tỷ
năm và mang nhiều tên gọi khác nhau trong quá trình nghiên cứu. Từ năm 1854,
Kopp đã coi vi khuẩn và tảo lam là một nhóm có chung nguồn gốc phát sinh. Theo
những đặc điểm hình thái khác nhau, VKL được chia làm 4 bộ, Chlorococcales,
Oscillatoriales, Nostocales và Stigonematales. Theo các tài liệu công bố, hiện nay
có khoảng 100 loài VKL độc nước ngọt thuộc 40 chi trong đó Microcystis đặc biệt
là Microcystis aeruginosa, một trong những chi thường gặp nhất phổ biến nhất với
tỉ lệ trên 75 % [1, 4]. Microcystis aeruginosa có dạng tập đoàn, dạng hình cầu hoặc
mắt lưới với các khoảng trống giữa các tế bào, tế bào phân bố trong tập đoàn có

dạng hình cầu, màu xanh nhạt, xếp chồng lên nhau.
Cấu trúc cơ thể, hình dạng và kích thước: Trong phân loại hiện đại, VKL và vi
khuẩn có nhiều những nét chung như sinh vật chưa có nhân điển hình, chỉ có chất
nhân và nhiễm sắc thể. Màng tế bào cấu tạo từ murein một loại gluco aminopeptid
trong tế bào chất có nhiều riboxom, có khả năng đồng hóa được N 2 tự do và có khả
năng quang hợp. Tế bào chứa sắc tố quang hợp và hấp thụ bước sóng từ 430-440
nm và từ 660-680 nm [5]. Ngược lại với vi tảo nhân thật, VKL không có màng nhân
mà chỉ có lớp màng peptidoglycan và chứa ribosom loại 70 S [1]. Chi Microcystis
thường tồn tại dưới dạng tập đoàn gồm hàng nghìn tế bào riêng lẻ có kích thước từ
3-10 µm dao động phụ thuộc vào từng loài.
Dinh dưỡng và sinh sản: Phần lớn VKL là những cơ thể quang tự dưỡng hiếu
khí. VKL có khả năng dự trữ các chất dinh dưỡng thiết yếu và đồng hóa bên trong tế
bào chất, có thể quan sát dưới kính hiển vi các hạt glycogen, giọt lipip, các hạt
cyanophycin, các thể polyphosphate hay carboxysome.
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 (hormogonia). Đoạn tảo là những
đoạn sợi sinh sản phân biệt. Chúng được tạo thành nhờ chuyển động trượt và dần
dần phát triển thành những trichome mới, các loài dạng sợi thường sinh sản bằng
cách phân đoạn.


5
Phân bố VKL: Sự phân bố của VKL phụ thuộc vào nhiều yếu tố thủy văn và
khí hậu của từng vùng đặc biệt là điều kiện dinh dưỡng của môi trường sống. Đa số
các loài VKL trong tế bào đều chứa không bào khí. Đó là các thể nội bào dạng túi
chứa khí giúp điều khiển sự nổi của tế bào giúp cho chúng có ưu thế trong cạnh
tranh ánh sáng và dinh dưỡng. VKL phân bố rộng, chúng có trong nước, đất, ở các
nơi khô hạn, trên cây, băng tuyết.
Độc tố VKL: Neurotoxin là nhóm các chất độc thần kinh, hợp chất độc hại
nhất do VKL sản sinh ra và chúng can thiệp vào hệ thần kinh, gây tê liệt các cơ

quan hô hấp, gây tử vong chỉ sau vài phút tác động. Độc tố LD 50-24 h (Lethal dose,
50%) của các nhóm là khác nhau nhưng nhìn chung là rất độc dao động từ 10 đến
200 μg/kg, độc nhất phải kể đến Saxitoxin với LD 50-24 h là 10 μg/kg, LD50 của
nhóm Microcystin-LR là 50 μg/kg [6]. Microcystin là phân tử peptit có cấu trúc
vòng, hiện nay ghi nhận hơn 80 loại biến thể cấu trúc, trong đó ba loại phổ biến nhất
được trình bày tại hình 1.1 [7]. Microcystin có thể được tạo ra từ các loài thuộc chi
Microcystis, Anabaena, Nostoc, Oscillatoria và Hapalosphon.

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của phân tử microcystin [7]
VKL và độc tố của nó ảnh hưởng đến tất cả các loài trong hệ sinh thái bao gồm
vi khuẩn, tảo, động thực vật phù du, nhóm động vật không xương sống ở nước đặc biệt

nhóm loài Daphnia bao gồm gây độc cấp tính (trong vòng 48h) và mãn tính (sau 21
ngày). Tại nồng độ thấp microcystin hòa tan trong nước không gây ảnh hưởng độc


6
hại đến D. magna nhưng phơi nhiễm lâu hơn tại nồng độ cao có thể dẫn đến chết vì
microcystin đã được tích tụ trong D. magna ức chế sự hoạt động của enzyme
photphatase [8, 9]. Độc tố VKL còn ảnh hưởng tới các loài cá như Misguruns
mizolepis, Leuciscus cephalus, Danio rerio, Oryzias latipes, Oncorhynchus mykiss.
Nồng độ gây độc dao động từ 0,5 đến 50 μg MC-LR làm giảm 50% khả năng sống
sót, 25% khối lượng, gây tử vong bất thường, quái thai ở cá con, giảm khả năng nở
của trứng [10]. Đối với con người, gan là bộ phận bị ảnh hưởng nặng nề nhất, sau
đó đến thận và đại tràng, thời gian tích tụ lâu dài có thể dẫn đến ung thư gan và ung
thư trực tràng [11]. Khả năng gây hại cho người đối với nguồn nước phục vụ các
hoạt động giải trí từ 20.000 tế bào VKL/mL (tức hơn 10 µg/L nồng độ chlorophyll
a). Khi tăng mật độ lên đến 20.000 – 50.000 tế bào/mL (10 - 50 µg/L nồng độ
chlorophyll a) VKL tác động rõ rệt và trên 100.000 tế bào/mL gây nguy hiểm cho
con người, động vật nuôi và động vật hoang dã [6].

1.1.2. Hiện tượng phú dưỡng và phát triển bùng nổ sinh khối VKL độc
1.1.2.1. Hiện tượng phú dưỡng
Hiện tượng phú dưỡng (Eutrophication) là một thuật ngữ sinh thái được sử
dụng cho quá trình làm giàu nước bởi các chất dinh dưỡng, đặc biệt là nitơ và
photpho dẫn đến sự phát triển bùng nổ các loại VKL và vi tảo [12, 13]. Năm 1931,
Naumann lần đầu tiên đưa ra phân loại các hồ theo các cấp độ dinh dưỡng khác
nhau như nhóm nghèo dinh dưỡng (oligotrophic), dinh dưỡng trung bình
(mesotrophic), phú dưỡng (eutrophic) và phì dưỡng (hypertrophic) [1]. Hakanson đã
giới thiệu hệ thống phân loại các mức độ dinh dưỡng khác nhau dựa trên các chỉ
tiêu như độ trong, hàm lượng chlorophyll a, nitơ tổng, photpho tổng và VKL trong
các môi trường nước ngọt (độ muối: từ 0 đến 5% o), nước lợ (độ muối từ 5 đến 20
%o) và nước mặn (độ muối: > 20 % o) thành các nhóm nghèo dinh dưỡng, nhóm
trung dưỡng, nhóm phú dưỡng và nhóm phì dưỡng [13, 14].
Nguyên nhân ban đầu của hiện tượng phú dưỡng được xác định là do mất cân
bằng nguồn dinh dưỡng đầu vào, chủ yếu là các nguồn nước thải chưa qua xử lý của hệ
sinh thái, từ đó tạo ra ưu thế cạnh tranh của một số loài. Bên cạnh yếu tố dinh dưỡng,
hiện tượng phú dưỡng trong môi trường nước cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ


7
và đồng thời bởi các điều kiện ngoại cảnh như các tính chất thuỷ lý, thuỷ hoá của
cột nước, nhiệt độ nước; cường độ chiếu sáng, pH, hàm lượng CO2.
Nghiên cứu tại một số hồ ở Thái Lan cho thấy hàm lượng các chất dinh dưỡng
-

thay đổi theo quy luật mùa khô cao hơn mùa mưa: hồ Nong Han (NO 3 là 1,50 và
3-

3-

0,62 mgN/L; PO4 là 0,43 và 0,11 mg P/L); hồ Kwan Phayao (NO là 1,70 và 0,19
-

mgN/L); hồ Bung Boraped (NO3 là 1,4 và 0,55 mgN/L; PO4

3-

là 0,51 và 0,051

mgP/L). Hồ Dianchi (Trung Quốc) là hồ phú dưỡng với sự nở hoa của tảo quan sát
thấy rõ rệt và chất lượng nước của hồ: nito tổng (TN): 1,20 - 8,70 mg/l và photpho
tổng (TP): 0,09 - 0,79 mg/L. Nghiên cứu này cho rằng chất lượng nước hồ bị ô
nhiễm nặng trong giai đoạn 1996 - 2003, là thời kì đô thị hóa ở thành phố Tây An,
Trung Quốc. Hồ Kojima (Nhật Bản), chất lượng nước là COD: 10 mg/l, TN: 1,8
mg/L, TP: 0,21 mg/L [15].
Tại Việt Nam, theo các nghiên cứu gần đây, hầu hết các hồ Hà Nội và các tỉnh
thành khác của Việt Nam ở trạng thái phú dưỡng, hàm lượng các chất dinh dưỡng
+

-

3-

(NH4 ; NO3 ; PO4 mg/L) dao động ở các hồ khác nhau như hồ Ba Mẫu (8 – 10; 3
– 5; 7,3 – 10 mg/L) ), hồ Giảng Võ (7 – 10; 2 – 10; 3,2 - 6 mg/L) ); hồ Ngọc Khánh (8
– 9; 30 – 40; 3,2 – 5 mg/L) [16]. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Bích Ngọc [17] tổng
nitơ vô cơ trong các hồ được nghiên cứu ở Hà Nội dao động từ 0,34 -3,85 mg/L, P tổng
từ 0,23-1,77 mg/L. Hàm lượng P tổng số trong các hồ nội đô tại Hà Nội trong quan trắc
đều cao hơn so với một số hồ trên thế giới, như: hồ Dianchi (Trung Quốc) dao động
0,09 - 0,79 mg/L; hồ Tega (Nhật Bản) là 0,1 mg/L; hồ Ypakarai (Mỹ) dao

động 0,15 – 0,3 mg/L. Sự suy giảm chất lượng nước hồ ở trạng thái phú dưỡng cũng
được ghi nhận ở nhiều nghiên cứu khác như hồ Xuân Hương, Đà Lạt [18] với nồng
độ nitơ tổng cao nhất đo được là 27,8 mg/L và nồng độ P tổng cao nhất là 1,52
mg/L. Chính sự phú dưỡng của các hồ luôn ở mức cao khi gặp điều kiện nhiệt độ
thích hợp đặc biệt vào tháng 3, 4 hoặc tháng 9,10 thường xuyên dẫn đến hiện tượng
phát triển bùng nổ sinh khối VKL hay hiện tượng “nở hoa nước”.
1.1. 2.2.Hiện tượng bùng nổ sinh khối VKL độc
a. Hiện tượng bùng nổ sinh khối VKL độc trên thế giới

Nở hoa của tảo gây hại đã được biết đến cách đây từ hơn 2000 năm. Những người
dân bản địa ở các vùng Bắc Mỹ, châu Phi và châu Úc đã từ lâu nhận thức được tính độc
của VKL [6, 10, 19]. Ngoài ra, các công trình nghiên cứu về bản chất hóa


8
học, đặc tính gây độc của các hoạt chất phân lập từ các mẫu nước nở hoa ngày càng
gia tăng. Sự ô nhiễm và bùng nổ tảo xảy ra thường xuyên hơn ở các quốc gia trên
thế giới, trong đó ghi nhận ít nhất 25% trường hợp có sự giải phóng độc tố
microcystin với nồng độ trên 10 µg/L, có tác động tiêu cực đến các loài thủy hải sản
và sức khỏe con người khi sử dụng [20]. Ở các quốc gia Châu Phi như Angola
(2008), Lesotho (2009), Botswana (2010) cũng công bố xuất hiện bùng nổ tảo độc,
đặc biệt Brazine ghi nhận hơn 100 bệnh nhân khi tiếp xúc với độc tố. Những hồ
chứa nước lớn khác trên thế giới như hồ Taihu (Trung Quốc) đến hồ Erie (America)
xuất hiện tường xuyên tảo nở hoa nước [21]. Hồ Krugersdrift, South Africa phát
triển bùng nổ tảo trong các tháng hè năm 2004 dẫn đến hiện tượng cá chết hàng loạt
do tích lũy hàm lượng độc tố microcystin cao đến 43 µg/L [22]. Năm 2007 trong
vườn quốc gia Kruger National Park cũng ghi nhận hậu quả nặng nề gây chết toàn
bộ sinh vật hoang dã do sử dụng nước đầm Nhlangezwane để uống với nồng độ độc
tố cao đến 20000 µg/L. Bùng nổ các loài Microcystis cũng đã được quan sát thấy tại

trong hồ Midmar (Pietermaritzburg, KwaZulu Nata) năm 2007, tại Hồ chứa Loskop
năm 2014. Nhìn chung khu vực Châu Á- Thái Bình Dương, 54% hồ hoặc hồ chứa bị
phú dưỡng, tỉ lệ này tại Châu Âu, Châu Phi, Bắc và Nam Mỹ là 53, 28, 48 và 41%
[23]. Ảnh hưởng bùng phát tảo không chỉ gây thiệt hại về người, ảnh hưởng đến đa
dạng sinh thái thủy vực mà còn gây những tổn thất về kinh tế, ví dụ tại Mỹ hậu quả
của bùng nổ vi tảo làm tiêu tốn hằng năm hơn 2,2 tỉ USD [24].


9

Hình.1.2. Bùng phát tảo nở hoa trên thế giới: A. Hồ Taihu, Trung Quốc. B. Hồ Atitlan,
Guatamala. C. Lake Erie, Mỹ - Canada. D. Ichetucknee Springs, Florida, Mỹ. E and F.
Hồ Taihu, Trung Quốc. G. Hồ Zaca, California, Mỹ. H. and I. Sông St. Johns, Florida. Hồ
J. Liberty, Washington, Mỹ. K. Kênh Haarlem, Netherlands, L. Lagoon gần sông St. Lucie
Florida. [21]


10
b. Hiện tượng phát triển bùng nổ sinh khối VKL độc tại Việt Nam
Ở Việt Nam, nghiên cứu VKL độc mới được tiến hành trong hai thập niên trở

lại đây. Nhiều công bố ghi nhận sự phát triển bùng nổ của VKL trong hệ sinh thái
nước ngọt ở nhiều thành phố và tỉnh thành khác nhau, như hồ Dầu Tiếng, Bình
Dương [7], hồ Hoàn Kiếm, Hà Nội [25, 26], hồ Núi Cốc, Thái Nguyên [27], hồ
Xuân Hương, Đà Lạt [18], Sông Hương, Huế [28]. Kết quả nghiên cứu cho thấy tại
các hồ Ba Bể, Hồ Tây, Hồ Hoàn Kiếm, Hồ Thác Mơ, Hồ Núi Cốc, Hồ Láng, Hồ
Dầu Tiếng, …đều quan sát thấy sự hiện diện của VKL độc chủ yếu là các loài thuộc
chi Microcystis [18]. Tại các thủy vực nghiên cứu tại Hà Nội và một số tỉnh phía
Bắc như Bắc Ninh, Hải Phòng, Nam Định, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Bắc
Giang, Hà Tây, Hoà Bình và Hà Tĩnh, mật độ thực vật nổi (TVN) khá cao [1]. Hàm

lượng chlorophyll a (là chỉ số sinh khối TVN dao động từ 0,17 g/L (hồ Sông Rác)
đến 5,43 µg/L (hồ Đại Lải). Mật độ VKL tại những hồ này thay đổi rất lớn phụ
3

thuộc vào thời gian và địa điểm lấy mẫu khoảng 0,02 x10 TB/L (vào mùa khô, hồ
3

Sông Rác) đến 3,121x10 TB/L (mùa khô, hồ Đồng Mô). Tỷ lệ VKL không độc, ví
dụ Spirulina, là không đáng kể trong quần thể VKL. Tại những hồ đã khảo sát có
diện tích mặt nước lớn, ví dụ hồ Hòa Bình và hồ Núi Cốc hiện tượng nở hoa nước
thường gặp với hàm lượng chlorophyll a trung bình trong cả năm là 1,25 g/L và
1,05 g/L, tương ứng [1] (hình 1.3).
1.1.3. Các biện pháp kiểm soát phát triển bùng nổ sinh khối VKL độc
Các phương pháp để ngăn ngừa, giảm thiểu ảnh hưởng có hại của sự bùng phát
sinh khối VKL độc có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau như: (1) nơi
áp dụng (nước mặt hoặc trầm tích); (2) mục đích tác động ( tác động gián tiếp thông
qua giảm nồng độ các chất dinh dưỡng nitơ, photpho hoặc ức chế tiêu diệt trực tiếp
các loài VKL); (3) đặc tính của các phương pháp (phương pháp cơ học- vật lý,
phương pháp hóa học, phương pháp sinh học [19].


11

Hồ Hoàn Kiếm, Hà Nội

Hồ Văn Quán, Hà Nội

Hồ Xuân Hương, Đà Lạt

Hồ Núi Cốc, Thái Nguyên (Ảnh

Hồ Thành Công Hà Nội

Hồ Giảng Võ, Hà Nội

Hình 1.3. Một số hồ tiêu biểu ở Việt Nam bùng phát tảo nở hoa [1, 29]