Đặt vấn đề Tình trạng ô nhiễm nguồn nước sạch trên thế giới đang là một trong những vấn đề môi trường chính hiện nay. Các nhà khoa học nhận định rằng thế giới sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt 40% nguồn nước sạch vào năm 2030, do đó đặt ra một thách thức nghiêm trọng cho sự phát triển bền vững (Sun và ctv, 2016). Chat thải từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp và công nghiệp (dệt nhuộm, kim loại nặng, dược phẩm, .) Của con người là những nguồn gây ô nhiễm lớn đến môi trường (Nguyễn Thanh Tuyền, 2020). Nhiều công nghệ truyền thống đã được sử dụng rộng rãi nhằm xử lý nước thải của những ngành này trước khi chúng được thải ra môi trường như lắng, đông tụ, xử lý hiếu khí bang bùn hoạt tính, nitrat hóa — khử nitrat và loại bỏ photpho nhưng chúng có một số hạn chế như tiêu thụ nhiều năng lượng, phát thải khí nhà kính, chi phí đầu tư cao, vận hành phức tạp và tạo ra những sản phẩm phụ không mong muốn (Christenson và Sims, 2011; Ruiz và ctv, 2012; Carlos và ctv, 2021).
Ngày nay, nhiều phương pháp xử lý bằng biện pháp sinh học đã được áp dụng và mang lại hiệu quả vượt trội. Trong đó, xử lý nước thải bằng vi tảo nhận được nhiều quan tâm vì có hiệu qua cao, chi phí thấp, tiết kiệm năng lượng, không phát thải khí nhà kính và bùn thải là sinh khối tảo có nhiều giá trị trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học, thức ăn chăn nuôi, bột mau,. Vi tảo được biết đến là các loài có tốc độ tăng trưởng nhanh, chống chịu tốt với các điều kiện khắc nghiệt và có khả năng phát triển trong nhiều loại môi trường khác nhau như nước ngọt, nước lợ, nước mặn và nước thải (nước thải đô thị, công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt) (Mobin và Alam, 2014). Chúng có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm và chuyền hóa thành chất dinh dưỡng của tế bào thông qua quá trình quang hợp từ đó làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước.
Ngoài ra, vi tảo còn có khả năng tích lũy các hợp chất quan trọng như protein, lipid, các hợp chất chống oxy hóa, sắc tố,. có tiềm năng thay thế các hợp chất nhân tạo và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực (Collotta và ctv, 2018; Duran va ctv, 2018; Carlos và ctv, 2020). Bên cạnh đó, nuôi trồng vi tao con giúp tận dụng nguồn nước và đất không phù hợp cho sản xuất nông nghiệp; do đó, không cạnh tranh hoặc ảnh hưởng đến nông nghiệp truyền thống (Lozano — Garcia va ctv, 2019; Serra và ctv, 2020). Việc nuôi trồng vi tảo ở quy mô lớn đang phải đối mặt với vẫn đề về tính khả thi do giá môi trường nhân tạo cao và thu nhận sinh khối thấp.
Một trong những thách thức quan trọng nhất trong nuôi trồng tảo là giảm lượng nước tiêu thụ và nhu cầu dinh dưỡng nhân tạo (Miao và Wu, 2006; Liang và ctv, 2009; Cheirsilp và Torpee, 2012). Do đó, các nguồn nước thải giàu cacbon, nito, photpho và khoáng chất là những môi trường thích hợp dé nuôi cay vi tảo giúp giảm đáng ké chi phí đầu tư, nâng cao năng suất sinh khối đồng thời giảm hàm lượng các chất ô nhiễm (Wang và ctv, 2010). Trên thế giới, vi tảo Scenedesmus obliquus đã được nghiên rộng rãi về khả năng xử lý các chat 6 nhiễm trong nhiều loại nước thải vì chúng dé nuôi trồng và có thé phát triển được ở nhiều nồng độ dinh dưỡng, nhiệt độ và độ pH (Yun Duan và ctv, 2019). Tuy nhiên, các nghiên cứu tương tự ở Việt Nam vẫn chưa nhiều.
Theo Ana và ctv (2018), S. obliquus xử lý hơn 97% amoni và photpho sau 13 ngày nuôi cấy trong nước thai chăn nuôi gia cầm. Đối với nước thải từ quá trình sản xuất bia, S. obliquus loại bỏ các chất đinh dưỡng nito (N), photpho (P) và nhu cầu oxy hóa học (Chemical oxygen demand — COD) với hiệu suất tương ứng là 88, 30 và 71%.
Ngoài ra, các hợp chat tích lũy trong sinh khối tao thu được gồm phenolic (0,249 — 1,016 mg GAE/mL) và flavonoid (0,05 — 0,167 mg CE/mL) (Alice va ctv, 2019). obliquus cũng có kha năng loại bỏ hon 99% nito va photpho trong nước thải từ ngành công nghiệp sản xuất sữa va các sản pham từ sữa, hàm lượng lipid tích lũy trong sinh khối khoảng 31,45 — 37,74% trọng lượng khô tảo (Yun Ling và ctv, 2019). Do đó, đề tài “Đánh giá khả năng sinh trưởng và sinh tổng hợp các chất chong oxy hóa của tảo Scenedesmus obliquus trong môi trường nước thải chế biến thủy san” được thực hiện nhằm khảo sát các điều kiện môi trường phủ hợp cho sự phát triển và tích lũy một số hợp chất có lợi từ sinh khối vi tảo. Mục tiêu của đề tài Đánh giá khả năng sinh trưởng và sinh tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học của vi tảo Scenedesmus obliquus trong môi trường nước thai chế biến thủy sản.
Nội dung thực hiện Đề hoàn thành mục tiêu của dé tài cần thực hiện các nội dung chính sau: 1. Đánh giá các thông số đầu vào (pH, BOD, COD, nito tổng, photpho tổng) của nước thải chế biến thủy sản dùng dé nuôi cấy S. Khảo sát khả năng sinh trưởng của vi tảo S. obliquus trong môi trường nước thải không pha loãng và pha loãng ở các mức 25, 50 và 75%.
Xác định hàm lượng sắc tổ (chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid), hàm lượng polyphenol, và khả năng khang oxy hóa của dịch chiết từ sinh khối Š. obliquus thu được. TONG QUAN TAI LIEU 2. Tổng quan về nước thải chế biến thủy san 2.
Ngành thủy sản Việt Nam Việt Nam có hệ thống sông ngòi dày đặc với đường bờ biển dai hơn 3200 km trải dài từ Bắc đến Nam và hàng ngàn đảo lớn nhỏ thuận lợi cho phát triển nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy hải sản (Vũ Vân Hà, 2016). Ngành thủy sản hiện đang là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam với quy mô ngày càng mở rộng. Theo Hiệp Hội Chế Biến Và Xuất Khâu Thủy San (VASEP), tổng sản lượng thủy sản Việt Nam đạt 8,4 triệu tan; ngành thủy sản chiếm 4 — 5% GDP, 9 — 10% tổng kim ngạch xuất khâu quốc gia, đứng thứ năm về giá trị xuất khẩu (sau các ngành điện tử, may mặc, dau thô, giày dép). Sản lượng thủy sản Việt Nam tăng hơn sáu lần từ năm 1995 (1,3 triệu tan) đến năm 2020 (8,4 triệu tắn), tăng trưởng trung bình hằng năm khoảng 8%.
Trong đó, sản lượng nuôi trồng thủy sản chiếm 54%, khai thác chiếm 46%. Nuôi trồng thủy sản phục vụ cho xuất khẩu tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long (chiếm 95% tổng sản lượng cá tra và 80% sản lượng tôm). Các loài được nuôi trồng chủ yêu là các giống tôm nước lo (tôm su, tôm chân trắng) và cá tra, ngoài ra còn có các loài khác nuôi ở biển như tôm him, cá biển, rong biến, các loài nhuyễn thể, cá nước lạnh (cá hồi, cá tầm. Phần lớn lượng hải sản khai thác chủ yếu được biến đông lạnh hoặc chế biến thành các sản phẩm ăn liền.
Việt Nam cũng xuất khẩu thủy sản sang hơn 160 thị trường trên thế giới (Mỹ, Liên minh Châu Au (EU), Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, các nước Đông Nam Á, Úc, Anh, Canada, Nga,. Nước thải chế biến thủy sản Sự phát triển nhanh chóng của ngành thủy sản thúc đây tăng trưởng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất cũng thải ra một lượng lớn nước thải gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân nếu như không được xử lý triệt dé và đúng cách. Lượng nước thải của ngành thường chiếm 85 — 90% từ khâu sản xuât (từ các công đoạn xử lý nguyên liệu, chê biên, hoàn tât sản phâm, vệ sinh nhà xưởng, dụng cụ và thiết bị).
Phần còn lại là nước thải sinh hoạt đến từ khu vực nhà bêp, nhà ăn của công nhân viên. Nước thải chế biến thủy sản có đặc trưng: Nông độ các chất hữu cơ cao, chủ yếu là carbohydrate, protein, chất béo,. dẫn đến hàm lượng BOD và COD cao vượt mức cho phép; COD dao động từ 500 — 3000 mg/L, BOD trong khoảng 300 — 2000 mg/L. Nồng độ nito và photpho cao từ quá trình sơ chế và chế biến thủy sản.
Chất ran lơ lửng (Suspended Solids — SS) cao, dao động trong khoảng từ 50 — 1200 mg/L do các vụn thủy sản, bùn, cát khi rửa, sơ chế nguyên liệu, vệ sinh thiết bị nhà xưởng dẫn đến nước có độ đục hoặc độ màu cao. Mùi hôi, tanh, khí H2S, NH: sinh ra do quá trình phân hủy vụn thủy sản hay các hợp chất protid, acid béo. Các vi sinh vật gây bệnh: Coliform, Salmonella,. Tuy thuộc vào công suât, công nghệ sản xuât và nguyên liệu dau vào mà lưu lượng và tính chât của nước thải chê biên thủy sản khác nhau.
Thành phần nước thải chế biến thủy sản (Theo Tổng cục Môi trường, 2009) Nồng độ Chỉ tiêu Đơn vị Thủy sản đông lạnh Tôm đông lạnh Cá da trơn. tông hợp pH ¬ 6,5—9 6,5—7 5,5—9 TSS mg/L 100 — 300 500 — 1200 50 — 194 COD mgO¿z/L 800 — 2000 800 — 2500 694 — 2070 BODs mgO2/L 500 — 1500 500 — 1500 391 — 1539 Téng N mg/L 50 — 200 100 — 300 30 — 100 TổngP mg/l 10 — 120 50— 100 3—50 Dầu mỡ mg/l _ 250 — 830 2,4— 100 Từ Bảng 2.1 có thé thay hau hết tat cả các chỉ tiêu đều vượt mức cho phép của tiêu chuẩn nước thải đầu ra theo QCVN 11 — MT:2015/BTNMT (Bảng 2. Hàm lượng các 5 chất hữu cơ cao trong nước thải làm giảm nồng độ oxy hòa tan gây nên suy thoái tài nguyên thủy sản, giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo, rong rêu,.
Nồng độ nito và photpho cao gây nên hiện tượng phát triển bùng nỗ các loài tảo, đến một giới hạn tảo sẽ chết và phân hủy gây nên tình trang phú dưỡng hóa. Ngoài ra, các loài tảo nồi trên mặt nước tạo thành một lớp màng ngăn cản ánh sáng chiếu xuống tầng nước phía dưới làm quá trình quang hợp bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thủy sinh, du lịch và cấp nước (Nguyễn Thị Hân, 2016). Vì vậy, việc xử lý nước thải chế biến thủy sản là điều tất yếu.