Luận án Nghiên cứu khả năng loại màu thuốc nhuộm hoạt tính và phân hủy chất diệt cỏ / dioxin của vi sinh vật sinh enzyme laccase

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- PHÙNG KHẮC HUY CHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LOẠI MÀU THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH VÀ PHÂN HỦY CHẤT DIỆT CỎ/DIOXIN CỦA VI SINH VẬT SINH ENZYME LACCASE LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- PHÙNG KHẮC HUY CHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LOẠI MÀU THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH VÀ PHÂN HỦY CHẤT DIỆT CỎ/DIOXIN CỦA VI SINH VẬT SINH ENZYME LACCASE Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 9.52.03.20 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS Đặng Thị Cẩm Hà Hà Nội, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án tiến sỹ “Nghiên cứu khả năng loại màu thuốc nhuộm hoạt tính và phân hủy chất diệt cỏ/dioxin của vi sinh vật sinh enzyme laccase” là công trình nghiên cứu do chính tôi tự thực hiện. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các trích dẫn sử dụng trong luận án đã được ghi rõ tên tác giả tài liệu tham khảo. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN ÁN NCS Phùng Khắc Huy Chú Lời cảm ơn Để hoàn thành được luận án, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà, Phòng Công nghệ sinh học tái tạo môi trường, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, là người thầy đã tận tâm, tận tình và nhiệt thành đã hướng dẫn, chỉ bảo, tạo mọi điều kiện thuận lợi và kịp thời trong những lúc khó khăn, vất vả để giúp tôi thực hiện và hoàn thành luận án này. Tôi chân thành cảm ơn các đồng chí lãnh đạo, chỉ huy Binh chủng Hóa học; các đồng chí lãnh đạo, chỉ huy, các đồng chí, đồng nghiệp công tác tại Phòng Khoa học quân sự và Viện Hóa học - Môi trường quân sự, Bộ Tư lệnh Hóa học đã hết sức giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và tối đa về mặt tinh thần và một phần vật chất cho tôi khi tôi tham gia học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình. Bên cạnh đó, để có thể hoàn thành được luận án này, tôi chân thành cảm ơn ThS Đào Thị Ngọc Ánh, ThS Lê Việt Hưng, ThS Nguyễn Hải Vân cùng toàn thể các đồng nghiệp trong phòng Công nghệ sinh học tái tạo môi trường,Viện Công nghệ sinh học đã giúp đỡ, làm việc nhóm một cách có hiệu quả để thực hiện một số nội dung liên quan đến luận án. Để hoàn thành chương trình nghiên cứu sinh đến được đích cuối cùng, tôi chân thành cảm ơn lãnh đạo, các thầy, các cô và các anh chị phụ trách đào tạo của Học viện Khoa học và Công nghệ, đặc biệt là lãnh đạo, các thầy, cô của Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình truyền đạt, chỉ dạy những kiến thức, kinh nghiệm và chia sẽ những khó khăn của bản thân tôi trong những năm tháng đã qua. Hoàn thành được luận án nghiên cứu này, tôi đã liên tục nhận được sự động viên to lớn của gia đình, dòng họ và đặc biệt là của “đồng chí vợ” đã luôn ở bên, chủ động khắc phục mọi khó khăn của gia đình nhỏ bé của tôi để động viên và tạo điểu kiện thuận lợi nhất để tôi yên tâm hoàn thành chương trình đào tạo tiến sỹ này. Tôi rất cảm ơn sự động viên, khích lệ của các đồng nghiệp, bạn bè trong và ngoài đơn vị đã dành cho tôi. Luận án được thực hiện với sự tài trợ về kinh phí của Đề tài độc lập cấp Nhà nước: "Nghiên cứu metagenome của vi sinh vật vùng đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin nhằm tìm kiếm các gene, các enzyme mới có khả năng phân hủy dioxin", Mã số DTDLCN.13/14 do PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà làm chủ nhiệm Đề tài. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 NGHIÊN CỨU SINH Phùng Khắc Huy Chú MỤC LỤC Mục lục Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ và đồ thị MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Laccase, laccase-like và vi sinh vật sinh tổng hợp laccase, laccase-like 4 1.1.1. Giới thiệu chung về laccase 4 1.1.1.1. Cấu trúc phân tử của laccase 4 1.1.1.2. Cơ chế xúc tác của laccase 5 1.1.1.3. Một số đặc tính sinh hóa của laccase 6 1.1.1.4. Vi sinh vật sinh tổng hợp laccase 7 1.1.1.5. Khả năng của laccase trong phân hủy các hợp chất hữu cơ 8 1.1.1.6. Khả năng của laccase trong phân hủy các hợp chất hữu cơ có clo 12 1.1.2. Giới thiệu về laccase-like 13 1.2. Đặc điểm ô nhiễm nước thải dệt nhuộm và công nghệ xử lý 17 1.2.1. Đặc điểm chung của thuốc nhuộm và nước thải dệt nhuộm 17 1.2.1.1. Đặc điểm chung của thuốc nhuộm 17 1.2.1.2. Đặc điểm chủng của nước thải dệt nhuộm 18 1.2.2. Các phương pháp xử lý màu thuốc nhuộm 19 1.2.2.1. Phương pháp hóa lý 19 1.2.2.2. Phương pháp oxy hóa nâng cao 20 1.2.2.3. Phương pháp sinh học 21 1.3. Hiện trạng ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở Việt Nam và các công nghệ xử lý 26 1.3.1. Hiện trạng ô nhiễm 26 1.3.2. Công nghệ xử lý dioxin và các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm 28 1.3.3. Phương pháp phân hủy sinh học xử lý dioxin và các hợp chất hữu cơ 30 1.3.3.1. Phân hủy 2,4-D, 2,4,5-T, dioxin và các hợp chất tương tự bởi laccase 31 1.3.3.2. Phân hủy 2,4-D, 2,4,5-T, dioxin và các hợp chất tương tự bởi nấm sinh tổng hợp enzym ngoại bào 33 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1. Đối tượng nghiên cứu 40 2.1.1. Vật liệu để phân lập vi sinh vật và các chủng nấm kế thừa 40 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu xử lý 40 2.1.3. Môi trường sử dụng trong nghiên cứu 41 2.1.4. Thiết bị chính sử dụng trong nghiên cứu 41 2.2. Phương pháp nghiên cứu 42 2.2.1. Phân lập, nuôi cấy vi sinh vật 43 2.2.1.1. Phân lập chủng nấm 43 2.2.1.2. Phân lập xạ khuẩn 43 2.2.1.3. Lựa chọn môi trường nuôi cấy để chủng nấm sinh tổng hợp laccase cao 43 2.2.1.4. Nuôi cấy xạ khuẩn sinh tổng hợp laccase-like trên các nguồn chất hữu cơ vòng thơm khác nhau 43 2.2.2. Phân loại vi sinh vật 44 2.2.2.1. Phân loại VSV theo hình thái khuẩn lạc 44 2.2.2.2. Phân loại VSV theo phương pháp sinh học phân tử 44 2.2.3. Phương pháp hóa - sinh 45 2.2.3.1. Xác định hoạt tính laccase, laccase-like sử dụng ABTS 45 2.2.3.2. Tinh sạch, nhận diện protein của laccase, laccase-like 46 2.2.3.3. Xác định đặc tính protein của laccase, laccase-like tinh sạch 48 2.2.4. Xác định khả năng loại màu thuốc nhuộm 49 2.2.4.1. Xác định khả năng loại màu thuốc nhuộm bởi laccase, laccase-like 49 2.2.4.2. Xác định khả năng loại màu thuốc nhuộm bởi chủng nấm 51 2.2.5. Xác định khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin 52 2.2.5.1. Thực nghiệm phân hủy chất diệt cỏ/dioxin bằng laccase thô 52 2.2.5.2. Thực nghiệm phân hủy chất diệt cỏ/dioxin bằng chủng nấm sinh tổng hợp laccase 54 2.2.5.3. Phương pháp phân tích để xác định khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin 55 2.3. Phương pháp xử lý số liệu 55 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 57 3.1. Phân lập, tuyển chọn và định tên chủng nấm và xạ khuẩn có khả năng sinh tổng hợp laccase, laccase-like 57 3.1.1. Phân lập và lựa chọn để phân loại nấm đảm có hoạt tính laccase cao 57 3.1.2. Phân lập và phân loại xạ khuẩn có khả năng sinh trưởng trên môi trường chứa chất diệt cỏ/dioxin và sinh tổng hợp laccase-like 60 3.1.2.1. Phân lập xạ khuẩn 60 3.1.2.2. Phân loại chủng xạ khuẩn XKBHN1 và XKBiR929 61 3.1.3. Môi trường để chủng nấm, chủng xạ khuẩn sinh tổng hợp laccase, laccase-like 64 3.1.3.1. Môi trường thích hợp để chủng nấm FBV40 sinh tổng hợp laccase 64 3.1.3.2. Khả năng sinh tổng hợp laccase-like của XKBHN1 và XKBiR929 trên môi trường chứa các chất hữu cơ clo khác nhau 65 3.2. Đặc điểm hóa-lý của laccase, laccase-like tinh sạch 68 3.2.1. Tinh sạch laccase của nấm đảm Rigidoporus sp. FBV40 68 3.2.2. Tinh sạch laccase-like của xạ khuẩn Streptomycese sp. XKBiR929 70 3.2.3. Đặc tính hóa-lý của laccase và laccase-like tinh sạch 71 3.2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến laccase tinh sạch 71 3.2.3.2. Đặc điểm động học của laccase tinh sạch 78 3.2.3.3. Đặc tính hóa-lý của laccase thô 79 3.2.3.4. Đặc tính hóa - lý của laccase-like tinh sạch 81 3.3. Loại màu thuốc nhuộm và phân hủy chất diệt cỏ chứa dioxin 84 3.3.1. Loại màu thuốc nhuộm bởi laccase, laccase-like 84 3.3.1.1. Loại màu thuốc nhuộm tổng hợp bởi laccase thô của chủng nấm FBV40 84 3.3.1.2. Loại màu hoạt tính sử dụng trong quân đội bởi laccase thô 89 3.3.1.3. Loại màu thuốc nhuộm hoạt tính MN.FBN bởi Lac1 tinh sạch 96 3.3.1.4. Loại màu thuốc nhuộm hoạt tính MN.FBN bởi laccase-like tinh sạch của chủng xạ khuẩn XKBiR929 97 3.3.2. Loại màu thuốc nhuộm hoạt tính bởi Rigidoporus sp.FBV40 98 3.3.2.1. Khả năng loại màu một số thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng để nhuộm vải may quân trang 98 3.3.2.2. Loại màu thuốc nhuộm MN.FBN ở các nồng độ khác nhau 101 3.3.2.3. Loại màu thuốc nhuộm MN.FBN khi có mặt D-glucose 102 3.3.2.4. Loại màu thuốc nhuộm MN.FBN khi có mặt các loại đường khác nhau 103 3.3.2.5. Loại màu thuốc nhuộm MN.FBN khi có mặt các nguồn nitơ khác nhau 106 3.3.3. Phân hủy chất diệt cỏ/dioxin bởi laccase và nấm sinh tổng hợp laccase 108 3.3.3.1. Phân huỷ chất diệt cỏ/dioxin bởi laccase thô 108 3.3.3.2. Phân huỷ chất diệt cỏ/dioxin bởi nấm sinh tổng hợp laccase 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 PHỤ LỤC Danh mục các chữ viết tắt 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin 2,4,5-T 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid 2,4,5-TCP 2,4,5-trichlorophenol 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid 2,4-DCP 2,4-dichlorophenol ABTS 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) BH Sân bay Biên Hòa CDD Chất diệt cỏ chứa dioxin CGK Chất gắn kết DBF Dibenzofuran DCĐ Dịch chiết đất DD Dibenzo-p-dioxin DBP Dibromophenol đtg Đồng tác giả HBT 1-Hydroxybenzotriazole HCHC Hợp chất hữu cơ LiP Lignin peroxidase LMCO Laccase multicopper oxidase MN.FBN Megafix navy FBN MnP Mangan peroxidase MR.EBR Megafix red EBR MT.BES Megafix turquoise BES MY.BES Megafix yellow BES MY.EG Megafix yellow EG MCDD Mono chlorodibenzo-p-dioxin NN.SG Nova navy SG NY.FN2R Nova yellow RN2R NY.S3R Nova yellow S3R NY1 acid red 299 NY5 acid blue 281 NY7 acid red 266 PAH Polycyclic Aromatic Hydrocacbon = hydrocacbon đa nhân PCB Polychlorinatedbiphenyl PCDDs Polychlorinated dibenzo-p-dioxin PCDFs Polychlorinated dibenzofuran POPs Các hợp chất hữu cơ khó phân hủy ppm Parts per million (mg/kg) ppt Parts per trillion (ng/kg) RBBR Remazol Brilliant Blue R TBP Tribromophenol VA Valli anilin ViO Violuric acid VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật Danh mục bảng Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Ứng dụng của laccase trong phân hủy các hợp chất hữu cơ vòng thơm 9 Bảng 1.2 Khả năng sinh laccase và hiệu suất phân hủy PAH, thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam 10 Bảng 1.3 Ứng dụng của laccase trong phân hủy các chất hữu cơ có clo 12 Bảng 1.4 Phân loại màu và tính chất các màu thuốc nhuộm 17 Bảng 1.5 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 20 Bảng 1.6 Ứng dụng của laccase trong phân hủy sinh học thuốc nhuộm 23 Bảng 1.7 Các công nghệ có thể xử lý đất, trầm tích ô nhiễm dioxin 30 Bảng 1.8 Phân hủy các đồng loại dioxin bởi nấm đảm 36 Bảng 2.1 Tổng hợp các thực nghiệm nghiên cứu loại màu thuốc nhuộm bởi laccase, laccase-like 49 Bảng 2.2 Đánh giá khả năng loại màu thuốc nhuộm bởi nấm đảm sinh tổng hợp laccase 52 Bảng 3.1 Đặc điểm mẫu nấm đã phân lập được 58 Bảng 3.2 Hoạt tính laccase-like của các chủng xạ khuẩn 61 Bảng 3.3 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc hai chủng xạ khuẩn XKBHN1 và XKBiR929 61 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của chất ức chế lên hoạt tính Lac1, Lac2 của FBV40 75 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của các ion kim loại lên hoạt tính Lac1 và Lac2 76 Bảng 3.6 Quan hệ giữa nồng độ ABTS với hoạt tính laccase tinh sạch 78 Bảng 3.7 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới hoạt tính laccase thô của FBV40 79 Bảng 3.8 So sánh hiệu suất loại màu thuốc nhuộm sử dụng laccase từ FBV40 và các chủng nấm đảm khác 87 Bảng 3.9 Hiệu suất loại màu thuốc nhuộm và biến động hoạt tính laccase theo thời gian (%) 89 Bảng 3.10 Biến động hoạt tính laccase trong quá trình loại màu thuốc nhuộm MN.FBN bởi FBV40 trong môi trường chứa các loại đường khác nhau 104 Bảng 3.11 Khả năng phân hủy 2,4,5-T tinh khiết bằng laccase thô chủng FBV40 109 Bảng 3.12 Khả năng phân hủy chất diệt cỏ và các chất ô nhiễm khác bằng laccase thô 110 Bảng 3.13 Khả năng phân hủy 2,4,5-T trong đất ô nhiễm bởi chủng FBV40 112 Bảng 3.14 Khả năng phân hủy 2,4-D, 2,4,5-T trong đất bởi đơn chủng FBV40 và hỗn hợp chủng FBV40, FBD154 và FNBLa1 113 Bảng 3.15 Khả năng phân hủy 2,3,7,8-TCDD bởi đơn chủng và hỗn hợp chủng 117 Danh mục hình Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Hình ảnh cấu trúc không gian ba chiều của laccase 5 Hình 1.2 Cơ chế giả định sự phân hủy 3-(2-hydroxy-1-naphthylazo) benzenesulfonic Acid bởi laccase 22 Hình 2.1 Sơ đồ thực hiện nghiên cứu 42 Hình 3.1 Hỉnh ảnh sợi, bào tử dưới kính hiển vị điện tử và ảnh phân lập mặt trước, mặt sau của chủng FBV40 58 Hình 3.2 Cây phát sinh chủng loài chủng nấm FBV40 60 Hình 3.3. Hình thái khuẩn lạc và cuống sinh bào tử chủng XKBHN1 (A, C) và chủng XKBiR929 (B, D) 62 Hình 3.4 Cây phát sinh chủng loài 2 chủng XKBHN1 và XKBiR929 63 Hình 3.5 Hoạt tính laccase thô chủng FBV40 ở các môi trường nuôi cấy 65 Hình 3.6 Khả năng sinh tổng hợp laccase-like theo thời gian 67 Hình 3.7 Hoạt tính laccase tinh sạch của chủng FBV40 69 Hình 3.8 Diện di protein chủng FBV40 69 Hình 3.9 Hoạt tính laccase-like tinh sạch của chủng XKBiR929 70 Hình 3.10 Phản ứng oxy hóa của laccase-like tinh sạch với ABTS 71 Hình 3.11 Ảnh hưởng của pH lên Lac 1, Lac 2/FBV40 72 Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ bền nhiệt lên hoạt tính 73 Hình 3.13 Cơ chất đặc hiệu đối với Lac1 (A) và Lac 2 (B) 74 Hình 3.14 Ảnh hưởng của chất ức chế lên Lac 1 (A), Lac 2 (B) của chủng FBV40 76 Hình 3.15 Ảnh hưởng của ion kim loại lên Lac 1, Lac 2/FBV40 77 Hình 3.16 Mối quan hệ giữa nồng độ cơ chất với hoạt tính Lac1 (A) và Lac2 (B) 78 Hình 3.17 Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính (A) và độ bền pH (B); ảnh hưởng của nhiệt độ (C, D); động học xúc tác (E, G) và ảnh hưởng của chất ức chế và ion kim loại (H, K) lên hoạt tính laccase thô của chủng FBV40 81 Hình 3.18 Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính (A) và độ bền (B); động học xúc tác (C, D) và ảnh hưởng của chất ức chế (E) và ion kim loại (G) lên laccase-like tinh sạch của XKBiR929 82 Hình 3.19 Khả năng loại màu NY1 (A) và sự thay đổi hoạt tính laccase theo thời gian (B) 85 Hình 3.20 Khả năng loại màu NY5 (A) và sự thay đổi hoạt tính laccase theo thời gian (B) 85 Hình 3.21 Khả năng loại màu NY7 (A) và sự thay đổi hoạt tính laccase theo thời gian (B) 86 Hình 3.22 Phổ UV-Vis và hình ảnh loại màu một số thuốc nhuộm hoạt tính thương mại của Nhà máy X20/TCHC 91 Hình 3.23 Khả năng loại màu thuốc nhuộm MN.FBN khi có mặt ViO ở các nồng độ khác nhau 93 Hình 3.24 Khả năng loại màu và hoạt tính laccase theo thời gian đối với thuốc nhuộm MN.FBN 95 Hình 3.25 Khả năng loại màu và hoạt tính laccase theo thời gian đối với 95 Hình Tên hình Trang thuốc nhuộm NN.SG Hình 3.26 Khả năng loại màu và thay đổi hoạt tính laccase theo thời gian loại màu MN.FBN khi có mặt D-glucose 96 Hình 3.27 Loại màu MN.FBN bởi Lac1 97 Hình 3.28 Khả năng loại màu thuốc nhuộm MN.FBN bằng laccase-like của chủng XKBiR929 97 Hình 3.29 Khả năng loại màu và sự biến động hoạt tính laccase theo thời gian trong loại màu thuốc nhuộm MY.EG, MY. BES, MN.FBN 99 Hình 3.30 Phổ UV-Vis của thuốc nhuộm MN.FBN sau khi nuôi cấy bằng FBV40 sau 1 ngày (A) và sau 4 ngày (B) 100 Hình 3.31 Khả năng loại màu MN.FBN bằng chủng FBV40 sau 1 ngày (A) và sau 4 ngày nuôi cấy (B) 100 Hình 3.32 Khả năng loại màu MN.FBN và hoạt tính laccase của chủng FBV40 101 Hình 3.33 Sự thay đổi màu MN.FBN bằng chủng FBV40 ở các nồng độ thuốc nhuộm 50, 100 và 200 mg/L sau 1 ngày (A), 2 ngày (B) và sau 3 ngày (C) 102 Hình 3.34 Khả năng loại màu bằng chủng FBV40 với nồng độ D-glucose khác nhau 102 Hình 3.35 Khả năng loại màu thuốc nhuộm bằng chủng FBV 40 (A) và hoạt tính laccase (B) theo thời gian trong môi trường nuôi cấy chứa các loại đường khác nhau 104 Hình 3.36 Phổ UV-Vis của màu thuốc nhuộm MN.FBN được loại bằng chủng FBV40 trong môi trường chứa các loại đường sau 4 ngày nuôi cấy 104 Hình 3.37 Khả năng loại màu thuốc nhuộm MN.FBN bằng chủng FBV40 trong môi trường chứa các loại đường khác nhau sau 2 ngày (A), 3 ngày (B) và sau 7 ngày (C) 105 Hình 3.38 Khả năng loại màu thuốc nhuộm MN.FBN bằng chủng FBV 40 (A) và hoạt tính laccase (B) theo thời gian khi sử dụng các hợp chất chứa nitơ 106 Hình 3.39 Hoạt tính laccase theo thời gian xử lý DCĐ 109 Hình 3.40 Hàm lượng và hiệu suất phân hủy 2,4,5-T (A), hoạt tính laccase thô theo thời gian (B) 110 Hình 3.41 Hiệu suất phân hủy 2,4,5-T trong đất (A) và sự biến động hoạt tính laccase thô theo thời gian (B) 111 Hình 3.42 Khả năng phân hủy 2,4,5-T trong đất (A) và sự thay đổi hoạt tính laccase thô theo thời gian (B) 113 Hình 3.43 Khả năng phân hủy 2,4-D, 2,4,5-T trong đất (A) và sự biến động hoạt tính laccase thô theo thời gian (B) 114 Hình 3.44 Khả năng phân hủy 2,3,7,8-TCDD (A) và quá trinh sinh tổng hợp laccase theo thời gian (B) 116 1 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, ô nhiễm bởi các loại hóa chất trong đó có các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) do con người tạo ra ngày càng được phát hiện nhiều, mức độ ngày càng nghiêm trọng và hậu quả gây nên rất nhiều hệ lụy cho sức khỏe con người, môi trường và hệ sinh thái. Các chất gây ô nhiễm môi trường phổ biến trong nước thải công nghiệp hiện nay ở Việt Nam gồm các hợp chất của phenol, các hợp chất đa vòng thơm chứa halogen và thuốc nhuộm, v.v. Ở các nước đang phát triển như Việt Nam, việc sử dụng và xả thải hóa chất trong nông nghiệp, công nghiệp, y dược và các ngành sản xuất khác không có khả năng kiểm soát đã gây nên những hậu quả nghiêm trọng với môi trường và con người. Nhiều chất ô nhiễm được thải ra môi trường có độc tính cao, thời gian bán hủy dài, khả năng tích lũy cao ở các dạng khác nhau trong hệ sinh thái dẫn đến giảm đa dạng sinh học và xuất hiện nhiều loại bệnh hiểm nghèo. Ngoài ra, ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, các chất diệt cỏ chứa dioxin có nguồn gốc từ chiến tranh hoặc nước thải ngành dệt nhuộm vẫn hàng ngày âm thầm gây tác động lớn tới môi trường và sức khỏe con người. Những chất ô nhiễm này đều là những chất rất bền vững và khó bị phân hủy bằng các công nghệ, giải pháp đơn giản nên để tiến tới xử lý triệt để ô nhiễm cần tính tới các giải pháp tích hợp các công nghệ, giải pháp để xử lý và quản lý bền vững. Với các thành tựu khoa học công nghệ ngày càng được nâng cao và hướng tiếp cận sử dụng tổ hợp các chuỗi công nghệ, giải pháp thì khả năng xử lý triệt để hoàn toàn các chất ô nhiễm trên ngày càng có tính khả thi cao hơn. Đến nay, di chứng của dioxin tới nạn nhân chất độc màu da cam đã đến thế hệ thứ 4. Trong hai thập kỷ qua các nghiên cứu ở quy mô khác nhau đều nhằm tìm kiếm các công nghệ khả thi để xử lý khử độc ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin trong môi trường phù hợp với điều kiện Việt Nam. Nhiều nghiên cứu từ năm 1999 trong phòng thí nghiệm, quy mô pilot và hiện trường sử dụng công nghệ phân hủy sinh học (bioremediation) đã chứng minh là một trong các giải pháp có hiệu quả cao về công nghệ, kinh tế và môi trường. Ở quy mô hiện trường, sử dụng công nghệ phân hủy sinh học đã xử lý hoàn toàn 3.384m3 đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin, kết quả đã được Hội đồng khoa học độc lập cấp Nhà nước của Bộ Khoa học và Công nghệ đánh giá, sau 40 tháng xử lý tổng độ độc trung bình trong các lô x