Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu vi khuẩn lam và giải pháp ngăn ngừa, xử ý. “Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghĩ “Chương 3: Kết quả nghiên cứu. “Chương4: Ảnh hưởng của các nguồn thai tới chất lượng nước hd và dé xuất một số biện pháp quản lý chất lượng nước hd Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CHIRMT. Luận văn Thạc sỹ 5 "Ngành: Khoa học Môi trường, CHUONG1 TONG QUAN VE NGHIÊN CỨU VI KHUAN LAM VÀ GIẢI PHÁP NGAN NGỪA, XỬ LÝ 1.
Tình hình nghiên cứu trên thé giới LLL. Sự xuất hiện của VEL độc trong các thấy vực nước. “Trong môi trường nước ngọt, vi khuẩn lam (VKL) - còn được gọi là tảo lam, là nhóm vi tao duy nhất sản ra độc tố. Sự nở rộ VEL tại các thuỷ vực không phải là hiện tượng mới.
Con người nhận biết nó từ khoảng thé kỷ thứ 12 (Codd, 1996). Tuy nhiên, cùng vớ trong vài chục năm trở lại đây, sự ô nhiễm bởi các nguồn nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, nôi trồng thuỷ sản ko theo sự n rộ cũa VKL, chủ yếu là VKL độc trong các thuỷ vục khác nhan xây ra ngủy cùng thường xuyên hơn và đã trở thành mỗi de dog cho các ngành công nghiệp nuôi trùng và khai thác huỷ hải sin, các hoạt động giải mí đưới nước, sức khoẻ con người vàlà nguyên nhân gây chết động vật nuối cũng như động vật hoang đã và cả của con người ở nhiều nơi trên toàn th giới [6. Hiện tượng phú dưỡng tại các thuỷ vực nội địa dưới tác động của các yếu tổ tự nhiên (hiện tượng xói mon, hoặc do các hoạt động của con người (sự phát triển công nghiệp, nông, nghiệp, thuỷ sản, quá trình đô thị hod,,) đang là mỗi quan tâm bie thiết trong công tác quản lý môi trường nước tại nhiều nước trên thể giới, đặc biệt là tại các nước. đang phát triển.
Một nghiên cứu mới đây của ILEC/Viện nghiên cứu hồ Biwa cho thấy tại khu vục châu A — Thái Bình Dương, 54% hỗ hoặc hd chứa bị phú dưỡng. ‘TY lệ này ti châu Âu, châu Phi, Bắc và Nam Mỹ là 53, 28, 48 và 41 %, tương ứng (Chorus, Bartram 1999). Nguồn thải từ các d thị (công h hoạ) đã đồng góp một lượng đáng ki ác chất dịnh dung đổ vào hệ thông các xông hd, Nước thai công nghiệp ở các ngành sản xuất khác nhau với thể tích nước thải và mức độ xử lý nước thải khác nhau là nguồn đỉnh dưỡng cho các thủy vực. Ví dụ, ngành chế biển thực phẩm và ngành công nghiệp len thưởng cỗ nước thải chứa nhiều nite: vả Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CHIRMT.
Luận văn Thạc sỹ 6 "Ngành: Khoa học Môi trường, phốnpho. Tại các đô tị, bột gt chứa phốigho từ nước thải sinh hoại là một rong những nguồn phốtpho rất quan trong đố vào các thủy vực. Theo Zaimes và Schultz, 2002, lượng các ất dịnh dưỡng đỗ vào các hệ thủy văn cổ nguồn gốc từ nông nghiệp lớn hơn lượng định dưỡng có nguồn gốc từ nguồn thai điểm. Ở Mỹ, vào những năm đầu thập niên 1980, dit trồng tot, đồng cỏ và đất đôi đã góp phần cchuyén tải 68% tông P từ nguồn thải phân tán tới môi trường nước mặt.
Ở Châu Au, Xhoảng 37-820 tổng nơ và 27-38% tổng phốtpho được chuyễn tải vào mỗi trường nước mặt từ các hoạt động nông nghiệp. Trong 270 ding sông được quan tắc ở Đan Mạc „ 949% tổng nh và 52% tổng phốpho có nguồn gí c từ nguồn thải phân. tán, chủ yếu từ các hoạt động nông nghiệp. Như vậy, ấy rằng các hoạt động cia con người có ảnh hưởng lớn tới quá tình chuyỂn tả các chất dinh dưỡng từ đất vào môi trường nước mặt Sự ô nhiễm dinh dưỡng ngày cing nghiệm trọng ta các thuỷ vc nước ngọt luôn đi kèm với hiện tượng nở hoa nước (water blooms) ma bản chat là sự phát triển.
at của thực vật nỗ, chủ yếu là các VEL, Phần lớn (50-756) các VKL gây nở hoa nước có khả năng sin ra độc tố, gọi là độc tổ VEL (ĐTVKL). BTVKL được xếp vào loại các hop chất độc nhất có nguồn gốc sinh học. Các chất độc này ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, huỷ sản, vật nôi, huy hoại nguồn nước mặt và các hoạt động du lich, thé thao đưới nước (Codd, 1996; 1991).2 Các yéu tố môi trường liên quan dén sự xuất hiện và phát triển mạnh của VEL độc. Hiện tượng nở rộ VKL cũng như khả năng sin ra độc tổ của VKL xây ra do tác động kết hợp của c .êu t6 môi trường.
Việc xác định các yếu tổ môi trường có liên quan đến sự phát triển bàng phát của vỉ ảo trong thuỷ vực cổ ý nghĩa rắt quan trong về mặt khoa học và thực tiễn. Nguyên nhân din đến sự nở hoa của nước bao gồm: ning độ các chất dinh dưỡng trong thuỷ vục cao, đặc bit là các muỗi đa lượng Nito và Phốt pho như nồng độ amonium nitrogen cao (Blomqvist và cs, 1994); nhiệt độ nước ấm; cường độ chiếu sáng, pH cao, him lượng CO; thấp Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CHIRMT. Luận văn Thạc sỹ 7 "Ngành: Khoa học Môi trường, (Zimba và cs, 2006) Tuy nhiên nhiệt độ cao và hàm lượng các chất dịnh đường cao trong các thủy vực được coi là những yên tổ mai trường quan trọng nhất quyết định sa phát tiễn lấn t của VKL trong thủy vực, trong đồ tỷ lệ T-NIT-P thấp (< 29) là xếu tổ chủ đạo kích thích sự phát triển của VKL tong kh tỷ lệ N-NO,/1 5) được coi là yếu tổ đăng tin cậy để dự báo sự nở rộ của VKL (Rapala, 1998) “rong khi ảnh hưởng của các yêu tổ din dưỡng như N & P đối với sự phát tiễn của VKL đã được công b6 nhiễu thì còn rất nghiên cứu về ảnh hưởng của những you tổ kim loại đến sự nở rộ VKL, Một tghiên cứu của Rapala (1998) cho thấy ‘Mo, Fe và Zn là những yếu tổ kích. sự phát triển của VKL.
Khả năng sản sinh độc của VKL cũng chịu ảnh hưởng rất mạnh mẽ của các yếu tổ môi trường, Phản. ứng của các loài VK với các yếu tổ mỗi trường khác nhau cũng rt khác nhau. Một xố VKL tăng cao khả năng sin độc tổ ở những điều kiện stress, tuy nhiên tuyệt đại đa số VKL sản ra nhiều độc 16 ở những điều kiện sinh trưởng tối ưu. Chẳng hạn nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của một số chủng VKL thuộc các chỉ Microcystis, Aphanizomenon và Ovciliunria là 25°C, Ham lượng độc tổ cũng như độc tính cao nhất thường dat ở nhiệt độ từ 20-25°C.
Ở nhiệt độ cao hon, độc tính có thể giảm đi 6 lin (Rapala, 1998), Thông thường độc tính gan và độc ính thin kinh của các chủng 'VKL thường cao nhất ở ánh sáng tối ưu hoặc dưới tối ưu một chút (12-14,5 umol, ms"), Khi bị hạn chế ánh sáng độc tố gan của Microcystis aeruginosa và hàm. lượng nodularin của Nodularia spumigena giảm di ding ké, pH môi trường cũng có. tác động lên khả ning sin độc ổ. Độc tinh cia Microcystis aeruginosa giảm mạnh pH kiềm hoặc axit nhẹ (Rapala, 1998).
Các yêu tổ din dưỡng như N, P đều có tác động lên sự sản độc tổ của VKL, Him lượng độc tổ microcystins (MCs) tăng ty lệ thuận với hàm lượng T-P và P hoà tan (Wang và cộng sự, 2003). Ham lượng MCs trong Oscilatoria agardi tăng lên 2 lần trong các tế bio sinh trưởng trên môi trường có hm lượng P cao (5,5 mg P.L") so với tế bảo sinh trưởng trên môi trường, ít P (001 PL"), Hàm lượng MCs của Microcystis aeruginosa và Oscillatoria ‘agardhié ting lên 2-3 lần tong môi tường giảu N trong khi him lượng nodularin ccủa Nodularia spumigena (là VKI, có kha năng cổ định Nito) lại cao nhất trong môi Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CHIRMT. Luận văn Thạc sỹ 8 "Ngành: Khoa học Môi trường, trường không chứa hoặc chứa rắt ít nữ vô cơ. Ngoài ra sự nở hoa nước chịu ảnh hưởng mạnh mẽ và đồng thời không chỉ của các điều kiện ngoại cảnh như các các you tổ dinh dưỡng, sinh chất thuỷ lý, thuỷ hoá của cột nước, điều kiện thời tiết, mà cin cơ chế bên trong tế bào của các loài gây nữ hoa dim bảo cho khả năng phát triển chiếm wa thé trong những điều kiện stress [79].
Đối với tảo slic nhóm tảo có nhiều loài thường được sử dụng làm các chỉ thị sinh học cho 6 nhiễm môi trường. nước, ngoài các thông số như nite (N), phốpho (P), siie (Si, các tỷ số SYN và SiP cũng rit được quan tâm. Trong các thủy vực bị phủ dưỡng (iàu hàm lượng P và N), him lượng slic sẽ ị giảm mạnh rong suốt quá tinh phát triển mạnh mẽ của tảo. Khi tỉ số NIP trong thuỷ vục lớn hơn 16 và các tỉ số (SƯN: SP) nhỏ hơn 1 thì silie sẽ trở thành yéu tổ giới hạn sự phát triỂn của tảo, khi đó tảo silic (sử dụng silic cho sự phát iển của chúng) sẽ không phát iển được và thay vio đó là se phấ tiễn của các loài tảo khác, chủ yếu là VKL tạo nên hiện tượng nở rộ VKL (Cyanobacterial blooms), trong đó có nhiều loài có khả năng sản ra độc tổ.3 Các loài VEL độc, độc tổ và tắc động độc hại của chúng lên sức khỏe con "người, vật nuôi và môi trường sinh th Cho đến nay người ta đã phát hiện được khoảng 60 loài VKL độc nước ngọt chủ yếu thuộc các chỉ Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Oscilluoria, Nostoc, Cylindrospermopsis,.
trong 4 Microcystis aeruginosa là loài VKL độc xuất hiện thường xuyên ở hẳu khắp các thủy vực nước ngọt trên thé giới. Cúc độc tổ do VKL sản ra được chia thành những nhóm chính sau theo tác động của chúng. ~ Các độc tổ gan (Hepatotoxins) như microcystins, nodularins, Đây là những peptide mạch vòng cấu tạo từ 7 axit amin (microcystins hay MCs) có edu trúc chung là vong D- Alte L-X-D- MeAsp-L-Z-Adda-D-glieMaha, trong đó L-X và Le sắc amino sút biến đổ hoặc Saxit amin (nodulain hay NOD) cũng chứa 3 loại axit amin giống như trong phân tử MCs là Me-Asp!, Adda’ D-Glu', Ngoài ra NOD còn. chứa L-Arg! và Mdhb` Nhiều loài VKL có khả năng sin ra microcystin trong đồ chỉ Microcystis là những cơ thể chủ yếu sản ra độc tổ nảy.
Cho đến nay khoảng hơn Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CHIRMT. Luận văn Thạc sỹ 9 "Ngành: Khoa học Môi trường, T0 loại MCs khác nhau đã được phát hiện trong khỉ cơ thể duy nhất sản ra NOD là Nodularia spumigena và chỉ có loại NOD khác nhau được phát hiện, - Các độc tổ thin kính (Neurotoxins), Saxitoxins (PSPS), Anatoxin-a, Anatoxin-a(S), Homoanatoxin-a, thường do đại diện của chi Anabaena như A, flos- ‘aquae, A, circinalis, A, lemmermanni hoặc Aphanizomenon [os-aquae sản ra.