Đánh giá sự ức chế của chất kháng sinh họ quinolone đối với vi sinh vật trong môi trường nước mặt sông sài gòn

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN THANH PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ SỰ ỨC CHẾ CỦA CHẤT
KHÁNG SINH HỌ QUINOLONE ĐỐI VỚI VI
SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
MẶT SƠNG SÀI GỊN

Chun ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUN VÀ MÔI TRƯỜNG
Mã chuyên ngành: 60.85.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Cơng nghiệp Tp. HCM.
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Hồng Nhật
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường
Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ......................................................................... - Chủ tịch Hội đồng
2. ......................................................................... - Phản biện 1
3. ......................................................................... - Phản biện 2
4. ......................................................................... - Ủy viên
5. ......................................................................... - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

VIỆN TRƯỞNG

PGS.TS. Lê Hùng Anh


BỘ CƠNG THƯƠNG

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Thanh Phương

MSHV: 16000041

Ngày, tháng, năm sinh: 19/08/1992

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã chuyên ngành: 60.85.01.01
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Đánh giá sự ức chế của chất kháng sinh họ quinolone đối với vi sinh vật trong môi
trường nước mặt sông Sài Gòn.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Đánh giá chất lượng nước và một số kháng sinh (Ciprofloxacin và Ofloxacin) trong

lưu vực sơng Sài Gịn.
2. Đánh giá sự ức chế của chất kháng sinh tiêu biểu thuộc họ Quinolon đối với vi sinh
vật trong nước mặt.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết định giao số 1064/QĐ-ĐHCN ngày 08
tháng 05 năm 2018 của Hiệu trưởng trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí
Minh.
III. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 16 tháng 05 năm 2020
IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Phạm Hồng Nhật
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020
NGƯỜI HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS. Phạm Hồng Nhật

TS. Trần Thị Thu Thủy

VIỆN TRƯỞNG

PGS.TS. Lê Hùng Anh


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Thầy hướng
dẫn là PGS.TS. Phạm Hồng Nhật đã tận tình giúp đỡ Tôi từ những bước đầu tiên xây
dựng hướng nghiên cứu, cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu và hồn thiện luận
văn.
Tơi xin cảm ơn Nghiên cứu sinh Nguyễn Phú Bảo – người anh và người thầy đã tận
tình hỗ trợ, giúp đỡ tơi trong suốt q trình hồn thành luận văn. Bên cạnh đó, tơi
cũng xin cảm ơn các anh chị làm tại Phòng Quan trắc Viện Nhiệt đới mơi trường đã

tận tình hỗ trợ tơi trong việc phân tích và cung cấp các số liệu quan trắc về chất lượng
nước sơng Sài Gịn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trường đã
truyền đạt cho tôi kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu
và hồn thành Luận văn.
Tơi xin gửi lời tri ân tới mọi thành viên trong gia đình, người thân, bạn bè về những
động viên, chia sẻ, giúp đỡ Tôi trong q trình hồn thành luận văn.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Sự hiện diện của các chất kháng sinh trong nước mặt luôn nhận được mối quan tâm
đặc biệt của những người làm công tác nghiên cứu môi trường. Luận văn này nghiên
cứu một số đặc điểm tiêu biểu của chất kháng sinh Ciprofloxacin và Ofloxacin (tḥc
nhóm Quinolones) trong tương quan với các đặc trưng mơi trường nước mặt sơng Sài
Gịn và khả năng ức chế của chúng đối với E. coli.
Nghiên cứu cho thấy các chỉ tiêu chính như đợ pH, hàm lượng phosphat, nồng độ
BOD5 và nồng độ COD tại các điểm quan trắc đạt quy chuẩn cho phép đối với nguồn
nước mặt loại A1 và B1 (QCVN 08-MT:2015/BTNMT). Nồng độ DO tại 30%, hàm
lượng coliform và hàm lượng amoni tại 70%, hàm lượng TSS tại 80% các điểm quan
trắc không đạt quy chuẩn cho phép, nồng độ Fe tại 40% các điểm quan trắc khơng
đạt quy chuẩn cho phép.
Kết quả tính tốn chỉ số chất lượng nước WQI cho thấy tại 10 điểm quan trắc khu vực
sơng Sài Gịn có chỉ số WQI khoảng 72 - 93, chỉ có điểm quan trắc Bến Súc phù hợp
cho mục đích cấp nước, 07/10 điểm quan trắc Bến Củi, Hòa Phú, Phú Cường, Rạch
Tra, Phú Long, Bình Phước và Phú Mỹ phù hợp cho mục đích cấp nước sinh hoạt
nhưng cần các biện pháp xử lý.
Ở vùng đầu nguồn sơng Sài Gịn nồng đợ trung bình của Ciprofloxacin và Ofloxacin
nhỏ hơn 100 ng/L như Ciprofloxacin (81 ng/L) và Ofloxacin (59 ng/L). Các giá trị

này nhỏ hơn rất nhiều lần so với giá trị chất kháng sinh của toàn khu vực và chênh
lệch khoảng 226,28% đối với Ciprofloxacin và như khoảng 252,98% đối với
Ofloxacin.
Ở trong vùng đô thị (từ Bình Phước đến Phú Xn), nồng đợ chất kháng sinh
Ciprofloxacin và Ofloxacin là rất cao, lên đến hơn 200 ng/L. Kết quả tính tốn cho
thấy, nồng đợ Ciprofloxacin trung bình khoảng 269 ng/L và Ofloxacin khoảng 207
ng/L. Các giá trị này, gần tương đương với giá trị trung bình của tồn khu vực, chênh
lệch chỉ khoảng 1,41% đối với Ciprofloxacin và 1,10% đối với Ofloxacin.

ii


Đối với các nguồn nước sông, nhánh sông, kênh/rạch đổ vào sơng Sài Gịn thì nồng
đợ Ciprofloxacin và Ofloxacin là rất cao, giá trị trung bình khoảng 342 ng/L
(Ciprofloxacin) và 276 ng/L(Ofloxacin). Các giá trị này cao hơn khoảng 25,50% đối
với Ciprofloxacin đến 31,65% đối với Ofloxacin.
E. coli trong nước sơng Sài Gịn tḥc loại kháng kháng sinh đối với cả Ciprofloxacin
và Ofloxacin với đường kính vùng ức chế kháng sinh trung bình của Ciprofloxacin
(10,3 mm) và Ofloxacin (7,9 mm).
Khi có mặt kháng sinh Ciprofloxacin thì vi sinh vật bị ức chế, sự phân hủy chất hữu
cơ diễn ra với hiệu suất thấp, khả năng phân hủy chất hữu cơ chỉ đạt 69,2 - 75,0% và
giữ mức trung bình của hiệu suất ức chế khả năng phân hủy chất hữu cơ của
Ciprofloxacin trong cả quá trình khoảng 76,5 - 76,9%.
Tùy vào điều kiện thích nghi của vi sinh vật ban đầu mà tỷ lệ ức chế tăng trưởng của
Ciprofloxacin đối với vi sinh vật là từ trung bình (137,5%) đến cao (240,0%).
Từ khóa: Ciprofloxacin, Ofloxacin, sơng Sài Gịn, ức chế chất kháng sinh, E. coli.

iii

ABSTRACT
The presence of antibiotics in surface water always receives special attention of those
who do environmental research. This thesis investigates some typical characteristics
of antibiotics Ciprofloxacin and Ofloxacin (Quinolones group) in relation to the
environmental characteristics of the Saigon river surface water and their inhibitory
capacity for E. coli.
Research shows key indicators like pH, phosphate content, BOD5 concentration and
COD concentration at the monitoring points reach the permitted standards for surface
water sources of types A1 and B1 (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT). DO concentration
at 30%, coliform content and amoni content at 70%, TSS content at 80% of the
monitoring points do not reach the permitted standards.
The calculation result of WQI water quality index shows that at 10 monitoring points
in the Saigon river area, there are WQI index of about 72 - 93. Only Ben Suc
monitoring point is suitable for water supply purpose. At 07/10 monitoring point as
Ben Cui, Hoa Phu, Phu Cuong, Rach Tra, Phu Long, Binh Phuoc and Phu My is
suitable for the purpose of domestic water supply but requires remedial measures.
In the watershed area of Saigon River, the average concentration of Ciprofloxacin
and Ofloxacin is less than 100 ng/L such as Ciprofloxacin (81 ng/L) and Ofloxacin
(59 ng/L). These values are many times smaller than the antibiotic value of the whole
region.The difference is about 226,28% for Ciprofloxacin and 252,98% for
Ofloxacin.
In urban areas (from Binh Phuoc to Phu Xuan), the concentration of antibiotics
Ciprofloxacin and Ofloxacin is very high, up to over 200 ng/L. Calculation results
show that the average Ciprofloxacin concentration is about 269 ng/L and Ofloxacin
is about 207 ng/L. These values are roughly equivalent to the regional average,
differed from 1,41% for Ciprofloxacin and 1,10% for Ofloxacin.

iv

For rivers, tributaries and canals flowing into the Saigon River, Ciprofloxacin and
Ofloxacin concentrations are very high. The average values are about 342 ng/L
(Ciprofloxacin) and 276 ng/L (Ofloxacin). These values are about 25,50% higher for
Ciprofloxacin, 31,65% for Ofloxacin.
E. coli in Saigon river water belongs to antibiotic resistance for both Ciprofloxacin
and Ofloxacin with the average antibiotic inhibitor diameter of Ciprofloxacin (10,3
mm) and Ofloxacin (7,9 mm).
In the presence of Ciprofloxacin, the microorganism is inhibited, the decomposition
of organic compound takes place with low efficiency, the ability to decompose
organic compound is only 69,2 – 75,0% and keep the average level inhibition of
organic compound decomposition ability of Ciprofloxacin in the process of about
76,5 – 76,9%.
Depending on the adaptive conditions of the original microorganism, the growth
inhibition rate of Ciprofloxacine for microorganisms is from medium (137,5%) to
high (240,0%).
Key words: Ciprofloxacin, Ofloxacin, Sai Gon river, antibiotic inhibitor, E. coli.

v


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Nguyễn Thanh Phương, là tác giả của luận văn “Đánh giá sự ức chế của
chất kháng sinh họ quinolone đối với vi sinh vật trong mơi trường nước mặt sơng Sài
Gịn”, xin cam đoan như sau:
Luận văn này là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của
PGS.TS. Phạm Hồng Nhật, những kết quả và số liệu trình bày trong luận văn là trung
thực và chưa được các tác giả cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào.
Các trích dẫn về bảng biểu, kết quả nghiên cứu của các tác giả khác; tài liệu tham
khảo trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng và theo đúng quy định.
Tôi xin cam đoan các nội dung ghi trên là đúng sự thật và hồn tồn chịu trách nhiệm

về tồn bợ nợi dung nghiên cứu và kết quả của luận văn.
Học viên

Nguyễn Thanh Phương

vi


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xiii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2
3.1

Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................2

3.2

Phạm vi nghiên cứu...........................................................................................2

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................3
4.1

Ý nghĩa khoa học ..............................................................................................3

4.2

Ý nghĩa thực tiễn ...............................................................................................3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................4
1.1

Chất kháng sinh và hiện tượng kháng kháng sinh ............................................4

1.1.1

Khái niệm chất kháng sinh ............................................................................4

1.1.2

Lịch sử phát triển chất kháng sinh ................................................................4

1.1.3

Phân loại chất kháng sinh .............................................................................6

1.1.4

Cấu tạo, tính chất và đặc trưng của nhóm kháng sinh quinolon ..................9

1.1.5

Nguồn gốc sự xuất hiện chất kháng sinh trong môi trường nước mặt ........12

1.1.6

Các tác động đến sức khỏe và môi trường .................................................13

1.1.7

Đặc trưng của vi sinh vật bị ức chế .............................................................13

1.2

Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài ..............................................14

1.2.1

Các nghiên cứu nước ngoài .........................................................................14

1.2.2

Các nghiên cứu trong nước .........................................................................16

1.3

Tổng quan nước và vai trò của tài nguyên nước mặt ......................................17

1.3.1

Sơng Sài Gịn ...............................................................................................17

1.3.2

Tầm quan trọng của tài ngun nước mặt sơng Sài Gịn ............................20

1.3.3

Ơ nhiễm nước sơng Sài Gịn ........................................................................21

1.3.4 Ơ nhiễm nguồn nước và những vi khuẩn gây bệnh phổ biến trong môi
trường nước ...............................................................................................................24
vii


CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................28
2.1

Nội dung nghiên cứu .......................................................................................28

2.2

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................28

2.2.1

Phương pháp thu thập số liệu......................................................................28

2.2.2

Phương pháp lấy mẫu ..................................................................................29

2.2.3

Phương pháp phân tích hóa lý ....................................................................31

2.2.4

Phương pháp phân tích chất kháng sinh và LC-MS....................................31

2.2.5

Phương pháp đánh giá chất lượng nước .....................................................38

2.2.6 Phương pháp định lượng E. coli bằng phương pháp MPN (most probable
number) .....................................................................................................................39
2.2.7
coli

Phương pháp đánh giá sự ức chế của chất kháng sinh đối với vi khuẩn E.
41

2.2.8

Đánh giá sự giảm khả năng phân hủy chất hữu cơ .....................................44

2.2.9

Phương pháp tính tốn chỉ số ức chế tăng trưởng của kháng sinh.............44

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................45
3.1

Kết quả đánh giá chất lượng nước sơng sài gịn .............................................45

3.1.1

Giá trị pH.....................................................................................................47

3.1.2

Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) ..........................................................47

3.1.3

Nồng độ amoni (NH4+-N)............................................................................47

3.1.4

Nồng độ phosphat (PO43- tính theo P) .........................................................48

3.1.5

Nồng độ oxy hịa tan (DO) ..........................................................................48

3.1.6

Nhu cầu oxy sinh học (BOD5)......................................................................49

3.1.7

Nhu cầu oxy hóa học học (COD) ................................................................49

3.1.8

Ô nhiễm vi sinh (Coliform) ..........................................................................50

3.1.9

Kim loại mangan (Mn) ................................................................................50

3.1.10 Kim loại sắt (Fe) ...........................................................................................51
3.1.11 Tính tốn chỉ số chất lượng nước .................................................................51
3.1.12 Nhận xét về kết quả phân tích chất lượng nước sơng Sài Gịn tại các điểm
quan trắc ...................................................................................................................53
3.2 Đánh giá sự hiện diện của chất kháng sinh trong mơi trường nước mặt sơng
sài gịn .......................................................................................................................54
3.2.1 Lựa chọn điểm khảo sát và chất kháng sinh tiêu biểu thuộc nhóm
Quinolones ................................................................................................................54
viii


3.2.2
3.3
3.3.1

Kết quả phân tích chất kháng sinh Ciprofloxacin và Ofloxacin .................60
Đánh giá sự ức chế của ciprofloxacin và ofloxacin đối với E. coli ................63
Kết quả phân tích E. coli tại sơng Sài Gịn trong vùng nội thị ...................63

3.3.2 Nghiên cứu tính kháng kháng sinh của E. coli đối với Ciprofloxacin và
Ofloxacin ...................................................................................................................67
3.3.3 Đánh giá sự ức chế đối với vi sinh vật trong q trình phân hủy chất ơ
nhiễm hữu cơ .............................................................................................................71
3.3.4 Tính tốn tỷ lệ ức chế tăng trưởng đối với vi sinh vật trong quá trình phân
hủy chất ô nhiễm hữu cơ ...........................................................................................73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................75
1. Kết luận ..............................................................................................................75
2. Kiến nghị ............................................................................................................76
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA HỌC VIÊN ............................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................78
PHỤ LỤC ..................................................................................................................81
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .........................................................88

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo chung của quinolon ........................................................9
Hình 1.2 Cân bằng acid - base của nhóm acidic quinolon ........................................10
Hình 1.3 Cân bằng acid - base của nhóm piperazinyl quinolon ...............................10
Hình 1.4 Sự di chuyển và tác đợng của chất kháng sinh đến mơi trường.................12
Hình 1.5 Vị trí địa lý lưu vực sơng Sài Gịn [17] ......................................................18
Hình 1.6 Phân bố các nguồn thải lưu vực hạ lưu sơng Sài Gịn Đồng Nai [20] .......22
Hình 1.7 Phân bố các nguồn thải trong lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai [20] ......23
Hình 2.1 Sơ đồ tạo ion dương bằng nguồn ESI ........................................................33
Hình 2.2 Cợt SPE được sử dụng trong nghiên cứu ...................................................35
Hình 2.3 Hệ thống hút chân khơng cho chiết pha rắn ...............................................35
Hình 2.4 Bơm hút chân khơng cho chiết pha rắn ......................................................35
Hình 2.5 Vial để đựng chất kháng sinh Ciprofloxacin cho phân tích bằng LC-MS .35
Hình 2.6 Phổ test dung dịch Tune gốc ......................................................................36
Hình 2.7 Phổ phân tích chuẩn chất kháng sinh Ciprofloxacin ..................................37
Hình 2.8 Quy trình bố trí thí nghiệm phân tích E. coli .............................................40
Hình 2.9 Qui trình thử nghiệm tính nhạy cảm kháng sinh bằng kỹ thuật khoanh giấy
kháng sinh khuếch tán theo tiêu chuẩn CLSI, 2011 ..................................42
Hình 2.10 Ví dụ về dĩa đọc đường kính vùng ức chế dạng nhỏ [22] ........................43

Hình 3.1 Nồng độ (ng/L) tổng thuốc kháng sinh phát hiện trong môi trường nước tại
các điểm lấy mẫu dọc sông Sài Gịn vào mùa mưa và mùa khơ năm 2017
[24] .............................................................................................................55
Hình 3.2 Nồng đợ nhỏ nhất, trung bình và lớn nhất (µg/L) của các chất kháng sinh
trong nước thải đơ thị tại Tp. Hồ Chí Minh [24] ......................................57
Hình 3.3 Nồng đợ nhỏ nhất, trung bình và lớn nhất (ng/L) của các chất kháng sinh
trong nước thải đầu ra của 5 trạm xử lý nước thải trong lưu vực sơng Sài
Gịn [24] .....................................................................................................58
Hình 3.4 Diễn biến chất kháng sinh Ciprofloxacin và Ofloxacin ở khu vực sơng Sài
Gịn .............................................................................................................61

x


Hình 3.5 Khuẩn lạc E. coli trên EMB .......................................................................64
Hình 3.6 Biểu hiện sinh hóa của E. coli ....................................................................64
Hình 3.7 Diễn biến E. coli tại các điểm khảo sát vùng đô thị sơng Sài Gịn ............65
Hình 3.8 Diễn biến tương đối giữa nồng độ Ciprofloxacin và Ofloxacin với mật độ
E. coli tại các điểm khảo sát Bình Phước và Bạch Đằng...........................67
Hình 3.9 Diễn biến so sánh mật độ E. coli với đường kính vùng ức chế đối với
Ciprofloxacin và Ofloxacin .......................................................................69
Hình 3.10 Diễn biến về sự ức chế của kháng sinh Ciprofloxacin đối với q trình
phân hủy chất hữu cơ (Thí nghiệm 1) ........................................................72
Hình 3.11 Diễn biến về sự ức chế của kháng sinh Ciprofloxacin đối với quá trình
phân hủy chất hữu cơ (Thí nghiệm 2) ........................................................73

xi


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phân loại các kháng sinh dựa vào mức độ tác dụng ....................................7
Bảng 1.2 Công thức cấu tạo và pKa của một số kháng sinh họ quinolon [5] ..........10
Bảng 1.3 Tình trạng tài nguyên nước mặt ở tiểu lưu vực sơng Sài Gịn [19] ...........20
Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu đánh giá chất lượng nước sơng Sài Gịn ............................30
Bảng 2.2 Phương pháp phân tích các chỉ số .............................................................31
Bảng 2.3 Tiêu chuẩn đọc kết quả đường kính vùng ức chế và nồng độ ức chế tối
thiểu (MIC) [22] .........................................................................................43
Bảng 3.1 Kết quả phân tích chất lượng nước sơng Sài Gịn trên địa bàn Tp. HCM .46
Bảng 3.2 Chỉ số WQI được đánh giá chất lượng nước cho các mục đích sử dụng ..51
Bảng 3.3 Kết quả tính tốn WQI tại các điểm quan trắc nước sơng Sài Gịn năm
2018............................................................................................................52
Bảng 3.4 Các vị trí được xác định lấy mẫu phân tích chất kháng sinh trong nghiên
cứu..............................................................................................................56
Bảng 3.5 Tần suất phát hiện (%) và nồng độ (ng/L) của kháng sinh phát hiện trong
nước mặt sơng Sài Gịn vào mùa mưa và mùa khơ ...................................59
Bảng 3.6 Kết quả phân tích Ciprofloxacin và Ofloxacin trung bình tại các vị trí lấy
mẫu trên sơng Sài Gịn ...............................................................................60
Bảng 3.7 Lịch trình lấy mẫu sơng Sài Gịn để đánh giá ơ nhiễm vi sinh vật ............63
Bảng 3.8 Kết quả phân tích mật đợ vi khuẩn E. coli ở sơng Sài Gịn .......................64
Bảng 3.9 Sự ức chế của kháng sinh Ciprofloxacin và Ofloxacin đối với E. coli ....68
Bảng 3.10 Thống kê kết quả đánh giá độ đúng của các thử nghiệm vùng ức chế đối
với Ciprofloxacin và Ofloxacin .................................................................71
Bảng 3.11 Kết quả thử nghiệm .................................................................................72
Bảng 3.12 Kết quả tính tốn tỷ lệ sự ức chế tăng trưởng đối với vi sinh vật do tác
động của Ciprofloxacin ..............................................................................74

xii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

APCI

Atmospheric pressure chemical ionization - Ion hóa
hóa học tại áp śt khí quyển

API

Atmospheric Pressure Ionization - Ion hóa tại áp
śt khí quyển

APPI

Atmospheric Pressure Photoionization - Ion hóa
bằng photon tại áp śt khí quyển

AQ

Acidic quinolon

ATCC

American Type Culture Collection - Hệ thống
Chủng chuẩn của Mỹ

BGBL

Brilliant Green Bile Lactose - Canh BGBL

BOD

Nhu cầu oxi sinh hóa

BTNMT

Bợ Tài ngun và Môi trường

BVMT

Bảo vệ môi trường

CLSI

Clinical Laboratory Standard Institute - Viện tiêu
chuẩn xét nghiệm lâm sàng

COD

Nhu cầu oxi hóa học

CV

Đợ thu hồi, hệ số biến thiên

DO

Ơxi hịa tan

EC

Electric Conductivity (Đợ dẫn điện)

EMB

Eosin Methylene Blue

ESI

Electrospray ionization - Ion hóa tia điện

FQs

Fluoro quinolone

ISO

International Organization for Standardization - Tổ
chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

KCN - KCX

Khu công nghiệp - khu chế xuất

KTXH

Kinh tế Xã hợi

LC-MS

Phương pháp phân tích bằng sắc ký lỏng ghép khối

phổ

LOD

Limit of detector - Giới hạn phát hiện của phương
pháp

LOQ

Limit of detection - Giới hạn định lượng của
phương pháp

xiii


LSB

Lauryl Sulphate Broth - Canh LSB

MC

Mac Conkey - Môi trường MC

MPN

Most Probable Number - Con số có thể nhất

MR - VP

Methyl Red - Voges Proskauer (Môi trường MR –

VP)

MS

Mass Spectrometry - Phương pháp khối phổ

PEs

Phthalate ester

PQ

Piperazinyl quinolon

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SIM

Selected Ion Monitoring

SMR

Sulfamerazine

SMX

Sulfamethoxazole

SMZ

Sulfamethazine

STZ

Sulfathiazole

TCs

Tetracylines

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng việt nam

Tp. HCM

Thành Phố Hồ Chí Minh

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

WHO

World Health Organization - Tổ chức Y tế Thế giới

WQI

Water Quality Index - Chỉ số chất lượng nước

xiv


MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài

Sơng Sài Gịn là một trong những con sông lớn với chiều dài 226 km tḥc hệ thống
sơng Đồng Nai có tác đợng rất lớn đến sự phát triển về kinh tế - xã hội của các tỉnh
và thành phố trong khu vực. Để đảm bảo cho mục đích phát triển kinh tế xã hợi, an
sinh và anh ninh quốc phịng thì việc đánh giá chất lượng nước sơng Sài Gịn là cần
thiết và cần được thực hiện thường xuyên. Bên cạnh đó, việc theo dõi các chất độc
hại và các chất độc hại mới đưa vào sông cũng cần được nghiên cứu về bản chất và
đặc điểm.
Kháng sinh đã được đưa vào sử dụng từ những năm đầu của thế kỷ 20, nhưng cho
đến nay việc lạm dụng thuốc kháng sinh đã gây ra những hậu quả nặng nề. Nhiều
nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng không hợp lý thuốc kháng sinh là nguyên nhân
gây ra các bệnh cho con người đồng thời gây ô nhiễm môi trường nước ở các con
sông.
Một nghiên cứu gần đây có liên quan đến chất kháng sinh ở lưu vực sơng Sài Gịn đã
cho thấy nồng độ dư lượng khá cao của kháng sinh FQs tại nhiều vùng tḥc sơng
Sài Gịn và các khu vực lân cận với tần suất xuất hiện fluoroquinolone (FQs) trong
nước khoảng 33%, trong bùn khoảng 62% [1]. Trong quá trình sử dụng, các chất

kháng sinh chỉ được hấp thu và chuyển hố mợt phần, phần cịn lại tồn lưu lại đi vào
các lưu vực sông gây ra những ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước tự nhiên của vi
sinh vật. Sự tồn dư của chất kháng sinh trong môi trường nước có thể làm ảnh hưởng
đến chức năng của hệ vi sinh vật trong môi trường.
Sự ô nhiễm vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) trong nước mặt là mối đe dọa hàng
đầu đến sức khỏe và môi trường do các ảnh hưởng nghiêm trọng của nó. E. coli là
mợt trong những loài phổ biến nhất của vi khuẩn coliform. Chúng là thành phần thông
thường của ruột già ở người và các chất thải từ người, động vật. E. coli được tìm thấy

1


trong nước thải con người với số lượng lớn. E. coli được sử dụng là sinh vật chỉ thị
đánh giá chất lượng nước [2].
Ảnh hưởng chính của E. coli đối với sức khỏe con người là một sinh độc tố ruột gây
viêm dạ dày, viêm ruột, gây mất nước kèm theo nơn ói và đau quặn bụng. Tuy nhiên,
việc sử dụng thuốc kháng sinh là không hiệu quả trong một số trường hợp. Một số
nghiên cứu đã được thực hiện về sự ức chế của chất kháng sinh đối với E. coli trong
thực phẩm, bệnh phẩm... và chỉ ra rằng mức độ kháng kháng sinh của E. coli là ngày
càng gia tăng, nghĩa là khả năng ức chế của chất kháng sinh đối với E. coli là càng
giảm [3].
Chính vì thế nghiên cứu đề tài “Đánh giá sự ức chế của chất kháng sinh họ
quinolone đối với vi sinh vật trong mơi trường nước mặt sơng Sài Gịn” góp phần
đánh giá sự hiện diện của chất kháng sinh nhóm quinolones trong mơi trường nước
mặt sơng Sài Gịn, đồng thời nghiên cứu đánh giá được sự ức chế của chất kháng sinh
họ quinolones đối với vi sinh vật trong nước mặt.
2.

Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá sự hiện diện của chất kháng sinh họ Quinolones trong mơi trường nước mặt
sơng Sài Gịn, nghiên cứu sự ức chế của chất kháng sinh tiêu biểu tḥc nhóm
Quinolones đối với vi sinh vật trong nước mặt.
3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1

Đối tượng nghiên cứu

-

Một số chất kháng sinh tiêu biểu tḥc nhóm Quinolones;

-

Nước sơng Sài Gịn;

-

Tác đợng của chất kháng sinh đối với chức năng vi sinh vật trong nước sơng Sài
Gịn.

3.2

Phạm vi nghiên cứu

Do giới hạn thời gian thực hiện đề tài, phạm vi nghiên cứu sẽ được giới hạn từ: “dưới
Hồ Dầu Tiếng đến ngã ba sơng Sài Gịn - Nhà Bè”.

2


4.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1

Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu của luận văn dựa vào các tính chất ức chế của chất kháng sinh đối với vi
sinh vật sẽ đưa ra được tính kháng kháng sinh của E. coli đối với Ciprofloxacin và
Ofloxacin và đánh giá tác động của chất kháng sinh đến sự phân hủy chất hữu cơ
trong nước mặt.
Đề tài cũng góp phần tạo cơ sở khoa học cho các cuộc nghiên cứu sau này về tác động
của các chất kháng sinh đối với hệ sinh thái trong môi trường nước mặt.
4.2

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu góp phần đánh giá mức đợ ô nhiễm về chất kháng sinh trong nước
mặt sông Sài Gịn;
Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp số liệu điều tra cơ bản về sự có mặt cũng như
khả năng gây ức chế của chất kháng sinh họ Quinolones đối với vi sinh vật trong
nước sơng Sài Gịn.

3

CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chất kháng sinh và hiện tượng kháng kháng sinh

1.1.1 Khái niệm chất kháng sinh
Thuật ngữ “chất kháng sinh” được sử dụng đầu tiên bởi Pasteur và Joubert (1877) để
mơ tả hiện tượng kìm hãm khả năng gây bệnh của vi khuẩn Bacillus anthracis. Các
nghiên cứu về chất kháng sinh được tiếp tục với tính kháng khuẩn của Babes (1885),
hoạt tính kháng khuẩn của Bacillus subtilis của Nicolle (1907), hồn thiện phương
pháp tìm kiếm và phát hiện vi sinh vật sinh tổng hợp chất kháng sinh trong tự nhiên
của Gratia và đồng nghiệp (1925). Cho đến năm 1929 thuật ngữ “chất kháng sinh”
mới được Alexander Fleming mơ tả mợt cách đầy đủ và chính thức trong báo cáo chi
tiết về penicillin.
Theo các nhà sinh học, kháng sinh là những hợp chất hoá học do vi sinh vật tiết ra có
tác dụng ức chế sự phát triển hay tiêu diệt một cách chọn lọc một nhóm vi sinh vật
xác định hay cả tế bào ung thư ở nồng đợ thấp. Cịn các nhà hố học thì muốn định
nghĩa kháng sinh phải bao hàm cả các chất tổng hợp bằng hố học có tác dụng diệt
khuẩn như các chất thuộc quinolon.
Khái niệm chung về chất kháng sinh có thể đưa ra như sau: “Chất kháng sinh
(antibiotic) là các chất hố học xác định, khơng có bản chất enzyme, có nguồn gốc
sinh học với đặc tính ngay ở nồng đợ thấp có khả năng ức chế mạnh mẽ hoặc tiêu diệt
được các vi sinh vật gây bệnh mà vẫn đảm bảo được an toàn cho người hay động vật
được điều trị” [4].
1.1.2 Lịch sử phát triển chất kháng sinh
Kháng sinh là thuốc được con người sử dụng để chống lại các bệnh truyền nhiễm.
đến nửa sau thế kỷ 19, hàng loạt các nghiên cứu chỉ ra rằng vi sinh vật chính là thủ

phạm gây nên các bệnh truyền nhiễm. Do đó, liệu pháp hóa học nhằm vào các vi sinh
vật gây bệnh được phát triển thành liệu pháp điều trị chính.

4


Người đầu tiên đặt nền móng cho khoa học nghiên cứu chất kháng sinh là Alexander
Fleming - nhà sinh vật học người Anh, đã phát hiện ra penicillin vào tháng 10/1928.
Ngay sau đó, penicillin đã trở thành mợt kháng sinh nổi tiếng vì đã cứu sống nhiều
chiến binh trong chiến tranh thế giới thứ II.
Từ những năm 1940 đến cuối những năm 1960 được coi là thời kỳ vàng son của hóa
liệu pháp kháng sinh bởi việc phát hiện ra hàng loạt chất kháng sinh mới gramicidin,
tirocidin do Rene’ Jules Dobos phát hiện năm 1939, streptomycin do Waksman phát
hiện năm 1941, erythromycin do Gurre phát hiện năm 1952... Cùng với việc phát hiện
ra các chất kháng sinh mới, công nghệ lên men sản xuất chất kháng sinh cũng ra đời
và dần được hồn thiện.
Tốc đợ tìm kiếm các chất kháng sinh trong thời gian gần đây vẫn diễn ra nhanh chóng.
Nhiều trung tâm nghiên cứu về y học, dược phẩm, nông nghiệp tại nhiều nước trên
thế giới vẫn liên tục phát hiện được hàng loạt các chất kháng sinh mới có giá trị ứng
dụng trong thực tiễn.
Năm 1999, kháng sinh liposomal HA - 92, được tách từ xạ khuẩn Streptomyces
CDRLL - 312 có tác dụng ngăn chặn hiện tượng cholesterol, tăng đề kháng đối với
các chất độc của chuột và hoạt tính chống nấm gây bệnh mạnh. Năm 2003, tại Nhật
Bản, chất kháng sinh mới là yatakemycin được tách chiết từ xạ khuẩn Streptomyces
sp. TP - A0356 bằng phương pháp sắc ký cợt, có khả năng kìm hãm sự phát triển của
nấm Aspergillus fumigalus và Candida albicans. Năm 2007, tại Hàn Quốc, các nhà
nghiên cứu đã phân lập được loại xạ khuẩn Streptomyces sp. C684 sinh kháng sinh
laidlomycin, có khả năng tiêu diệt cả những tụ cầu đã kháng methicillin và các cầu
khuẩn kháng vancomycin.
Việc phát hiện, phát triển và sử dụng chất kháng sinh trong điều trị ở thế kỷ 20 đã

làm giảm đáng kể tỷ lệ chết do nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, từ năm 1980, số kháng sinh
mới được đưa vào điều trị giảm hẳn do chi phí cho việc phát triển và thử nghiệm
thuốc mới ngày càng lớn. Bên cạnh đó là hiện trạng ngày càng tăng các vi sinh vật
kháng các kháng sinh hiện có. Hiện nay, việc kháng của vi khuẩn phải được khắc

5


phục bằng việc phát hiện ra các loại thuốc mới. Tuy nhiên, vi sinh vật ngày càng
nhanh chóng kháng thuốc và tốc đợ đó lại nhanh hơn tốc đợ tạo ra thuốc mới cho con
người.
1.1.3 Phân loại chất kháng sinh
Tùy theo mục đích nghiên cứu và cách sử dụng thuốc, trước đây người ta thường
phân loại các kháng sinh như sau: căn cứ vào phổ tác dụng của kháng sinh, căn cứ
vào nguồn gốc, căn cứ vào cơ chế tác dụng, căn cứ vào mức độ tác dụng...
1.1.3.1 Dựa vào mức độ tác dụng
Thuốc kháng sinh diệt khuẩn (bactericidial antibiotics) gồm những kháng sinh có cơ
chế tác dụng đến khả năng tạo vách tế bào, sinh tổng hợp DNA và RNA giải phóng
men autolyza, vi khuẩn tự phân giải.
Thuốc kháng sinh kìm khuẩn (bacteriostatic antibiotics) gồm các thuốc ức chế sinh
tổng hợp protein của vi khuẩn bằng cách gắn vào các enzim hay các ribosome 30s,
50s và 70s.

6


Bảng 1.1 Phân loại các kháng sinh dựa vào mức đợ tác dụng
Nhóm kìm khuẩn

Nhóm sát khuẩn

Tetracyclines

Betaclactams

Tetracycline

Penicillin

Oxytetracycline

Ampicillin

Chloteracycline

Amoxicillin

Doxycycline

Cephalosporin

Macrolid

Aminosid

Erythromycin

Streptomycin

Spiramycin

Gentamycin

Tylosin

Kanamycin

Tiamulin

Neomycin

Josamycin

Spectinomycin

Lincomycin

Quinolone

Phenicol

Flumequin

Chloramphenicol

Norfloxacin

Thiamphenicol

Enrofloxacin

Florphenicol

Ciprofloxacin

Sulfamid

Marbofloxacin

Diaminopyrimidin

Polypeptide

Trimethoprim

Colistin

Diayeridin

Bacitracin

Ormethoprim

Polymycin

Pyrimethamin

1.1.3.2 Dựa vào phổ tác dụng của kháng sinh
Nhóm có phổ tác dụng hẹp, chỉ tác dụng lên mợt loại hay mợt nhóm vi khuẩn:
Penicillin cổ điển chỉ tác dụng lên vi khuẩn Gr+ hay nhóm thuốc chỉ tác dụng lên vi

khuẩn Gr- như Streptomycin.
Nhóm kháng sinh có phổ tác dụng rợng: tác dụng với cả vi khuẩn Gr+, Gr-, virus cỡ
lớn, đơn bào như chloramphenicol, tetracycline.

7


Nhóm kháng sinh dùng ngồi hay các thuốc khơng hoặc ít hấp thu ở đường tiêu hóa.
Thuốc tḥc nhóm này thường đợc, bao gồm các thuốc có tác dụng với vi khuẩn Grnhư Baxitracin, heliomycin, tác dụng với vi khuẩn Gr+ như neomycin, polymycin.
Nhóm kháng sinh chống lao rifamycin.
Nhóm kháng sinh chống nấm: nystatin, grycefulrin, ampoterytin-B.
1.1.3.3 Dựa vào nguồn gốc:
Kháng sinh có nguốn gốc từ sinh vật, xạ khuẩn.
Nhóm kháng sinh có nguồn gốc hóa dược hay do con người tạo nên.
1.1.3.4 Dựa vào cơ chế tác dụng: phân thành hai nhóm
Nhóm kháng sinh có tác dợng lên tế bào vi khuẩn gồm các thuốc:
-

Thuốc tác đợng lên q trình tạo vách tế bào: Penicillin và các thuốc tḥc nhóm
β-lactamin, vancomycin, baxitracin…

-

Thuốc tác động lên màng tế bào: các thuốc này làm rối loạn tinh thần của vỏ và
màng nguyên sinh chất tế bào vi khuẩn, làm cho chức năng hàng rào của màng
bị phá hủy, vi khuẩn bị rối loạn q trình đồng hóa và dị hóa. Do vậy mất khả
năng lấy chất dinh dưỡng cần thiết và thải các sản phẩn của q trình dị hóa ra
ngồi colistin, polymycin…

Nhóm tác dụng lên hệ phi bào làm rối loạn các hoạt động sống của tế bào trong

nguyên sinh chất gồm:
-

Thuốc làm rối loạn và ức chế tổng hợp protein ở tế bào vi khuẩn ở mức
ribosome. Vi khuẩn không tạo nên các chất tham gia vào quá trình phân chia.
Thuốc gắn vào các tiểu phần 30s, 50s và 70s của ribosome của tế bào.

-

Thuốc ức chế sự tổng hợp nên các acid nucleotic: DNA và RNA. Các thuốc này
rất đợc, dùng chữa ung thư, ít dùng trong thú y.

8