Nghiên Cứu Đa Dạng Quần Xã Vi Khuẩn Kỵ Khí Trong Phân Hủy Sinh Học Chất Diệt Cỏ và Dioxin

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu đa dạng quần xã vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý chất diệt cỏ dioxin bằng phương pháp, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Nguyễn Thị Tâm Thư
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Thị Cẩm Hà
• Trường học: Viện Công Nghệ Sinh Học
• Chuyên ngành: Vi sinh vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Vi Khuẩn Kỵ Khí Trong Phân Hủy Sinh Học Chất Diệt Cỏ và Dioxin
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Vi Khuẩn Kỵ Khí Phân Hủy Dioxin Chất Diệt Cỏ

Chất diệt cỏ chứa dioxin là một trong những chất hữu cơ chứa clo độc hại, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Khả năng phân hủy tự nhiên của chúng rất hạn chế. Giải pháp phân hủy sinh học (bioremediation) sử dụng vi khuẩn kỵ khí đang được nghiên cứu rộng rãi vì tính hiệu quả và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá sự đa dạng của quần xã vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin, cũng như đánh giá tiềm năng phân hủy sinh học của chúng. Mục tiêu là tối ưu hóa quy trình xử lý ô nhiễm bằng cách khai thác sức mạnh của vi sinh vật kỵ khí.

1.1. Đặc điểm ô nhiễm chất diệt cỏ và dioxin

Chất diệt cỏ chứa dioxin là một vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng tại nhiều khu vực, đặc biệt là các khu vực quân sự trước đây như sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng. Sự tồn tại dai dẳng của dioxin trong môi trường gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xử lý đất ô nhiễm bằng các phương pháp truyền thống thường tốn kém và gây ảnh hưởng đến môi trường. Do đó, phân hủy sinh học nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Cần nghiên cứu sâu hơn về các vi sinh vật kỵ khí có khả năng phân hủy các chất này.

1.2. Vai trò của vi khuẩn kỵ khí trong xử lý ô nhiễm

Vi khuẩn kỵ khí đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy. Quá trình phân hủy kỵ khí thường bao gồm nhiều giai đoạn, trong đó các vi sinh vật khác nhau thực hiện các phản ứng khác nhau. Việc hiểu rõ sinh thái học vi sinh vật và cơ chế phân hủy của các vi khuẩn kỵ khí là rất quan trọng để phát triển các phương pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc xác định và phân lập các vi khuẩn kỵ khí có khả năng phân hủy chất diệt cỏ và dioxin.

II. Thách Thức Phân Hủy Sinh Học Dioxin Chất Diệt Cỏ Kỵ Khí

Quá trình phân hủy sinh học các hợp chất clo hóa, đặc biệt là dioxin, trong điều kiện kỵ khí đặt ra nhiều thách thức. Bản chất trơ về mặt hóa học và độc tính cao của dioxin đòi hỏi các vi khuẩn kỵ khí có các enzym phân hủy đặc biệt và khả năng chịu đựng nồng độ độc hại cao. Hiệu quả của quá trình phân hủy cũng phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ, và sự hiện diện của các chất dinh dưỡng. Việc xác định và tối ưu hóa các điều kiện môi trường để tăng cường hoạt động của vi khuẩn kỵ khí là một thách thức quan trọng.

2.1. Giới hạn sinh học trong phân hủy dioxin kỵ khí

Sự phân hủy kỵ khí dioxin bị giới hạn bởi nhiều yếu tố sinh học. Các vi khuẩn kỵ khí có khả năng phân hủy dioxin thường phát triển chậm và đòi hỏi các điều kiện môi trường cụ thể. Cơ chế phân hủy dioxin của các vi khuẩn kỵ khí vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn, gây khó khăn cho việc tối ưu hóa quy trình xử lý. Cần nghiên cứu sâu hơn về gen vi khuẩn và enzym phân hủy để vượt qua những giới hạn này.

2.2. Yếu tố môi trường ảnh hưởng quá trình phân hủy

Các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ, độ ẩm và sự hiện diện của các chất dinh dưỡng ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của vi khuẩn kỵ khí trong quá trình phân hủy sinh học chất diệt cỏ và dioxin. Việc tối ưu hóa các yếu tố môi trường này có thể giúp tăng cường hiệu quả phân hủy và giảm thời gian xử lý ô nhiễm. Cần thực hiện các thí nghiệm để xác định các điều kiện môi trường tối ưu cho sự phát triển và hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đa Dạng Vi Khuẩn Kỵ Khí Phân Hủy

Nghiên cứu này sử dụng kết hợp các phương pháp vi sinh vật, sinh học phân tử, và hóa sinh để đánh giá sự đa dạng và hoạt động của vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin. Các phương pháp sinh học phân tử như DGGE và Metagenomics được sử dụng để xác định các loài vi khuẩn kỵ khí khác nhau và các gen vi khuẩn liên quan đến quá trình phân hủy. Các phương pháp hóa sinh được sử dụng để đo lường nồng độ các chất ô nhiễm và sản phẩm phân hủy, từ đó đánh giá hiệu quả phân hủy của các vi khuẩn kỵ khí.

3.1. Kỹ thuật phân tích sinh học phân tử tiên tiến

Các kỹ thuật sinh học phân tử như định danh vi khuẩn bằng giải trình tự gen 16S rRNA, DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) và Metagenomics cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích sự đa dạng và thành phần của quần xã vi sinh vật kỵ khí. Metagenomics cho phép nghiên cứu toàn bộ gen vi khuẩn trong một mẫu môi trường, giúp xác định các gen chức năng liên quan đến quá trình phân hủy. Các kỹ thuật này giúp hiểu rõ hơn về sinh thái học vi sinh vật và cơ chế phân hủy của các vi khuẩn kỵ khí.

3.2. Phương pháp làm giàu và phân lập vi khuẩn

Việc làm giàu và phân lập các vi khuẩn kỵ khí có khả năng phân hủy chất diệt cỏ và dioxin là rất quan trọng để nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân hủy và tiềm năng ứng dụng của chúng. Phương pháp này bao gồm nuôi cấy vi khuẩn trong các môi trường chọn lọc chứa chất diệt cỏ hoặc dioxin làm nguồn carbon duy nhất. Sau đó, các vi khuẩn có khả năng phát triển được phân lập và định danh vi khuẩn. Việc này giúp tạo ra các chủng vi khuẩn thuần khiết để nghiên cứu chi tiết hơn.

3.3. Đánh giá hiệu quả phân hủy bằng phương pháp hóa sinh

Việc đánh giá hiệu quả phân hủy của các vi khuẩn kỵ khí đòi hỏi các phương pháp hóa sinh để đo lường nồng độ các chất ô nhiễm và sản phẩm phân hủy trong môi trường nuôi cấy. Các kỹ thuật như HPLC (High Performance Liquid Chromatography) và GC/MS (Gas Chromatography/Mass Spectrometry) được sử dụng để phân tích định lượng các chất này. Kết quả phân tích giúp đánh giá khả năng phân hủy và chuyển hóa chất diệt cỏ và dioxin của các vi khuẩn kỵ khí.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Đa Dạng Vi Khuẩn Kỵ Khí Phân Hủy Dioxin

Nghiên cứu đã xác định sự hiện diện của nhiều loài vi khuẩn kỵ khí khác nhau trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin, bao gồm các loài thuộc các chi Dehalococcoides, Desulfovibrio, và Geobacter. Các loài Dehalococcoides được biết đến với khả năng hô hấp loại khử clo các hợp chất clo hóa, trong khi các loài Desulfovibrio và Geobacter có khả năng phân hủy các chất hữu cơ khác và tạo điều kiện cho quá trình phân hủy dioxin diễn ra. Metagenomics cho thấy sự hiện diện của nhiều gen vi khuẩn liên quan đến quá trình phân hủy các hợp chất clo hóa.

4.1. Phát hiện các chi vi khuẩn kỵ khí quan trọng

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng của quần xã vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý đất ô nhiễm. Các chi vi khuẩn quan trọng được phát hiện bao gồm Dehalococcoides, Desulfovibrio, và Geobacter. Dehalococcoides có khả năng hô hấp loại khử clo, một quá trình quan trọng trong phân hủy các hợp chất clo hóa. Desulfovibrio và Geobacter có khả năng phân hủy các chất hữu cơ khác và tạo điều kiện khử để dioxin có thể bị phân hủy.

4.2. Phân tích gen chức năng tham gia phân hủy

Phân tích Metagenomics đã xác định nhiều gen chức năng liên quan đến quá trình phân hủy các hợp chất clo hóa trong gen vi khuẩn của quần xã vi sinh vật kỵ khí. Các gen này mã hóa cho các enzym phân hủy có khả năng loại bỏ clo từ các phân tử dioxin và chất diệt cỏ, làm cho chúng dễ bị phân hủy hơn. Việc xác định các gen này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phân hủy và có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp công nghệ sinh học môi trường tiên tiến.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Vi Khuẩn Kỵ Khí Trong Xử Lý Ô Nhiễm

Kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp ứng dụng sinh học hiệu quả hơn để xử lý đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin. Việc sử dụng vi khuẩn kỵ khí trong các quy trình bioremediation có thể giúp giảm chi phí và tác động môi trường so với các phương pháp xử lý truyền thống. Việc kết hợp các phương pháp xử lý khác nhau, chẳng hạn như phân hủy hiếu khí và kỵ khí, có thể mang lại hiệu quả xử lý cao hơn.

5.1. Bioremediation tăng cường bằng vi khuẩn kỵ khí

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các chiến lược bioremediation tăng cường, trong đó các vi khuẩn kỵ khí được bổ sung vào đất ô nhiễm để tăng cường quá trình phân hủy. Việc bổ sung các chất dinh dưỡng và điều chỉnh các yếu tố môi trường cũng có thể giúp tăng cường hoạt động của vi khuẩn kỵ khí. Điều này có thể giúp đẩy nhanh quá trình xử lý và giảm chi phí so với các phương pháp xử lý truyền thống.

5.2. Phát triển công nghệ sinh học môi trường tiên tiến

Nghiên cứu về gen vi khuẩn và enzym phân hủy có thể được sử dụng để phát triển các công nghệ sinh học môi trường tiên tiến, chẳng hạn như các enzym tái tổ hợp hoặc các vi khuẩn biến đổi gen có khả năng phân hủy dioxin và chất diệt cỏ hiệu quả hơn. Các công nghệ này có thể giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm phức tạp và bảo vệ môi trường cho các thế hệ tương lai.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Vi Khuẩn Kỵ Khí

Nghiên cứu này đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự đa dạng và hoạt động của vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin. Các kết quả này có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả hơn và bền vững hơn. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc khám phá các cơ chế phân hủy mới và phát triển các công nghệ sinh học môi trường tiên tiến để giải quyết các vấn đề ô nhiễm phức tạp.

6.1. Tối ưu hóa quy trình phân hủy kỵ khí

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình phân hủy kỵ khí bằng cách điều chỉnh các yếu tố môi trường, bổ sung các chất dinh dưỡng và sử dụng các vi khuẩn cộng sinh để tăng cường hiệu quả phân hủy. Việc nghiên cứu các tương tác giữa các vi khuẩn khác nhau trong quần xã vi sinh vật cũng có thể giúp phát triển các chiến lược xử lý hiệu quả hơn.

6.2. Nghiên cứu cơ chế và enzym phân hủy dioxin

Việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân hủy dioxin và các enzym phân hủy có thể giúp phát triển các enzym tái tổ hợp hoặc các vi khuẩn biến đổi gen có khả năng phân hủy dioxin hiệu quả hơn. Việc này đòi hỏi các kỹ thuật sinh học phân tử tiên tiến và sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ nhiều lĩnh vực khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Chất diệt cỏ chứa dioxin (chất diệt cỏ/dioxin) là một trong số các chất hữu cơ chứa clo độc hại không chỉ với môi trường, con người mà còn khó bị phân hủy bởi vi sinh vật (VSV). Xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ chứa clo nói chung và chất diệt cỏ/dioxin nói riêng bằng biện pháp phân hủy sinh học (bioremediation) đã và đang được nghiên cứu do chi phí thấp và thân thiện đối với môi trường. Các nghiên cứu về quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ chứa clo đã chứng minh có 4 con đường phân hủy, chuyển hóa bởi VSV. Trong số đó có 3 con đường xảy ra với sự có mặt của oxy bao gồm oxy hóa cắt vòng thơm, loại clo ở sản phẩm cắt vòng và phân hủy nhờ cơ chế xúc tác bởi enzyme ngoại bào hay các chất tương tự trao đổi chất hoạt động như enzyme.

Quá trình thứ tư là loại khử clo xảy ra ở điều kiện không có oxy hay thiếu oxy được gọi chung là hô hấp loại khử clo. Công nghệ phân hủy sinh học đã được áp dụng thành công với quy mô 0,5 m3 đến 100 m3 tại Đà Nẵng và quy mô 3. Hiệu quả xử lý tại Đà Nẵng đạt 50 – 70% sau gần 2 năm xử lý (Đặng Thị Cẩm Hà, 2005) và tại Biên Hòa đạt hơn 99% sau 27 tháng xử lý (Đặng Thị Cẩm Hà, 2012). Để đạt được hiệu quả xử lý nêu trên có rất nhiều yếu tố liên quan trong đó có vai trò của VSV, các điều kiện mini sinh thái của mỗi lô xử lý, các nhóm VSV tham gia vào quá trình chuyển hóa, phân hủy và khoáng hóa các hợp chất là thành phần chất diệt cỏ/dioxin.

Đặc biệt, sự đa dạng và mức độ hoạt động của quần xã vi khuẩn kỵ khí (VK KK) hô hấp loại khử clo tham gia vào quá trình chuyển hóa, phân hủy sinh học các chất độc như thế nào vẫn đang là những câu hỏi cần được giải đáp bằng các nghiên cứu cơ bản với sự hỗ trợ của các kỹ thuật hiện hành. Hiện nay, các nghiên cứu về VK hô hấp loại khử clo trên thế giới đã công bố có 20 chi và thuộc về 3 ngành là Proteobacteria, Chloroflexi và Firmicute. Trong các lô xử lý ở Đà Nẵng, sự có mặt VK Dehalococcoides thuộc ngành Chloroflexi đã được xác định bằng phương pháp DGGE (Nguyễn Bá Hữu, 2009). Một số VK KSF thuộc ngành Proteobacteria cũng đã được phát hiện tại khu vực này.

Đặc biệt, 2 nhóm VK hô hấp loại khử clo theo cơ chế đồng trao đổi chất mà đại diện là Pseudomonas đã được phát hiện ở hầu hết các nghiên cứu ở Việt Nam (Nguyễn Bá Hữu, 2009). Chúng không chỉ có mặt trong các mẫu nguyên thủy mà còn luôn được tìm thấy ở hầu hết các mẫu của quá trình xử lý ở các quy mô khác nhau trong điều kiện thiếu khí. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu sâu nào về nhóm VK KK có khả năng hô hấp loại khử clo một cách có hệ thống. Đặc biệt, việc làm giàu các VK KK hô hấp loại khử clo bắt buộc bắt đầu được nghiên cứu nhưng chưa thành công.

Để tìm hiểu sự có mặt và vai trò của nhóm VK KK hô hấp loại khử clo trong các lô xử lý đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại Đà Nẵng và Biên Hòa, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đa dạng quần xã vi khuẩn kỵ khí trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin bằng phương pháp phân hủy sinh học”. Luận án được thực hiện với các mục đích và nội dung chính sau đây: Mục đích nghiên cứu  Đánh giá sự đa dạng VK KK trong các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin và trong mẫu làm giàu VK KK hô hấp loại khử clo bằng phương pháp sinh học phân tử.  Đánh giá sự đa dạng các gene chức năng tham gia vào quá trình phân hủy và chuyển hóa các hợp chất chứa clo vòng thơm trong mẫu làm giàu quần xã VK KK hô hấp loại khử clo từ mẫu đất ở lô xử lý của Biên Hòa.  Đánh giá khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin trong mẫu làm giàu bởi quần xã VK KK hô hấp loại khử clo.

Nội dung nghiên cứu  Xác định sự có mặt của một số nhóm VK KK hô hấp loại khử clo trong các lô xử lý bằng phương pháp nested-PCR.  Nghiên cứu sự đa dạng VK KSF và Dehalococcoides từ các lô xử lý đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân bay Đà Nẵng và Biên Hòa bằng phương pháp DGGE.  Đánh giá sự biến động số lượng VK KK sử dụng dioxin và VK KSF trong lô xử lý 3. 3  Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của quần xã VK KSF và một chủng đại diện được làm giàu, phân lập từ các lô xử lý chất diệt cỏ/dioxin ở Việt Nam.

 Đánh giá khả năng phân hủy hay chuyển hóa các đồng phân PCDD/Fs và các hợp chất vòng thơm từ mẫu làm giàu quần xã VK KK hô hấp loại khử clo và VK KSF.  Sử dụng công cụ Metagenomics để nghiên cứu sự đa dạng của quần xã VK KK cũng như các gene chức năng tham gia vào quá trình phân hủy và chuyển hóa chất diệt cỏ/dioxin có mặt trong mẫu làm giàu từ đất của 16 vị trí ở lô xử lý khử độc tại Biên Hòa sau 36 tháng. Phƣơng pháp nghiên cứu 1. Phương pháp sinh học phân tử: nested-PCR, DGGE, Metagenomics được sử dụng để đánh giá sự đa dạng VK KK hô hấp loại khử clo trong các lô xử lý đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin và trong mẫu làm giàu.

Phương pháp nuôi cấy truyền thống: nuôi cấy, làm giàu VK KK trong phòng thí nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến khả năng sinh trưởng của các VK này. Phương pháp hóa học: phân tích các thành phần hóa học trên máy HPLC và GC/MS để đánh giá khả năng phân hủy hay chuyển hóa các chất là thành phần của chất diệt cỏ như các đồng phân của dioxin, 2,4,5-T và sản phẩm phân hủy sinh học của chúng như 2,4-DCP bởi các VK KK trong các mẫu làm giàu từ đất của lô xử lý ở Đà Nẵng, Biên Hòa. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Đây là công trình đầu tiên ở Việt Nam làm giàu được quần xã VK KK hô hấp loại khử clo từ đất chôn lấp tích cực liên quan đến xử lý chất diệt cỏ/dioxin.

Các VK KK có mặt trong mẫu làm giàu bao gồm cả ba nhóm loại khử clo là hô hấp loại khử clo bắt buộc (Dehalococcoides, Dehalogenimonas); hô hấp loại khử clo không bắt buộc (Desulfitobacterium, Desulfovibrio, Desulfococcus, Anaeromyxobacter v.); hô hấp loại khử clo đồng trao đổi chất (Pseudomonas, Clostridium, Shewanella v.) trong đó Pseudomonas chiếm ưu thế hơn cả. Đã đánh giá được khả năng phân hủy và chuyển hóa 55,7% tổng độ độc trên đất ô nhiễm nặng (41.265 ng TEQ/kg đất khô) bởi quần xã VK KK. Đánh giá được hiệu suất phân hủy các chất là thành phần của chất diệt cỏ/dioxin (17 đồng phân PCDD/PCDF, 2,4,5-T) và sản phẩm phân hủy sinh học của 2,4,5-T, 2,4-D là 2,4,5-TCP, 2,4-DCP bởi quần xã VK KK cũng như khả năng phân hủy 2,4,5- TCP, 2,4-DCP bởi chủng VK KSF đã làm sạch. Lần đầu tiên ở Việt Nam sử dụng công cụ Metagenomics để đánh giá sự đa dạng quần xã VK KK và các gene chức năng tham gia phân hủy, chuyển hóa chất diệt cỏ/dioxin trong mẫu làm giàu một năm từ đất sau 36 tháng xử lý ở Biên Hòa trên đất ô nhiễm ở mục (2).

5 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Đặc điểm của các hợp chất hữu cơ chứa clo 1. Một số đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ chứa clo Các hợp chất hữu cơ chứa clo được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như quá trình sản xuất thuốc trừ sâu, trừ nấm, chất diệt cỏ, các quá trình tẩy rửa, luyện kim loại, sản xuất bột giấy, dùng làm dung môi v., trong nông nghiệp và cả trong chiến tranh xâm lược. Các hợp chất hữu cơ chứa clo cũng được sinh ra do sự đốt cháy không hoàn toàn (đốt cháy các chất thải rắn), các hoạt động tự nhiên (cháy rừng, hoạt động kiến tạo vỏ trái đất như động đất, núi lửa) (Schecter, 2006).

Thời gian bán hủy của các chất hữu cơ chứa clo trong môi trường thường kéo dài hàng tuần đến hàng năm, thậm chí hàng chục năm như chất diệt cỏ chứa dioxin tại sân bay Đà Nẵng và Biên Hòa. Đặc biệt, dioxin là một trong số các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm chứa clo có thể tồn tại hàng trăm năm hay lâu hơn trong môi trường và không bị phân hủy dưới tác dụng của axit mạnh, kiềm mạnh, các chất có tính oxy hóa. Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của các hợp chất hữu cơ chứa clo, các nhà khoa học phân loại chúng thành 3 nhóm chính là chất hữu cơ chứa clo mạch thẳng, vòng thơm và đa vòng thơm (Hình 1. Nhóm chất này được sử dụng làm chất bảo quản gỗ, sản xuất thuốc nhuộm, chất diệt cỏ, diệt nấm (Tas, 2009).

(iii) Các chất hữu cơ đa vòng thơm chứa clo bao gồm các hợp chất có cấu trúc 2-3 vòng thơm và chứa từ 2 đến 8 nguyên tử clo trong phân tử. Đây là các chất có độ độc cao tùy thuộc vào số lượng và vị trí các nguyên tử clo trong phân tử. Các chất này được gọi chung là dioxin. Căn cứ vào số nguyên tử clo và vị trí không gian 6 của những nguyên tử này, dioxin có 75 đồng phân polychlorodibenzo-p-dioxin (PCDD) và 135 đồng phân polychlorodibenzofuran (PCDF) với độc tính khác nhau.

Thành phần của chất diệt cỏ mà quân đội Mỹ đã sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam chứa chủ yếu là các hợp chất 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 2,4,5- trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T) (Hình 1.1) và nhiều hợp chất vòng thơm khác. cis-1,3- Tetrachloroethene Trichloroethene -hexachlorocyclohexane dichloropropene (PCE) (TCE) (HCH) 2,4,5-T 2,4-D 2,4-dichlorophenol 1,2,4,5- (2,4-DCP) tetrachlorobenzen PCDD PCDF 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p- dioxin (2,3,7,8-TCDD) Hình 1. Một số hợp chất hữu cơ chứa clo điển hình 2,4-D, 2,4,5-T thuộc họ chất diệt cỏ phenoxy có tác dụng làm rụng lá, tồn tại ở dạng axit, muối (chủ yếu là amin), ester. Ở nồng độ thấp, 2,4-D kích thích quá trình tổng hợp RNA, DNA và protein, trong khi đó ở nồng độ cao, 2,4-D có thể ức chế sự phân chia và sinh trưởng của tế bào thực vật.

2,4,5-T được tổng hợp từ 2,4,5- trichlorophenol (2,4,5-TCP). 2,4,5-T được sử dụng làm tác nhân gây rụng lá trong nông nghiệp và lâm nghiệp. 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD) là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất chất diệt cỏ 2,4,5-T. Đây là chất có độ độc cao nhất với tổng độ độc tương đương là 1 (Schecter, 2006).