Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái bởi vi sinh vật

• Tác giả: Nguyễn Văn Sơn
• Người hướng dẫn: TS Phùng Chí Sỹ
• Trường học: Viện Khoa Học Và Công Nghệ Quân Sự
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Quá Trình Phân Hủy Chất Hữu Cơ Trong Nước Sông Cái Bởi Vi Sinh Vật
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về khả năng tự làm sạch của dòng sông
• 1.2. Khái niệm về khả năng tự làm sạch của dòng sông
• 1.3. Cơ chế của quá trình tự làm sạch dòng sông
• 1.4. Vai trò của loài vi khuẩn có khả năng phân hủy chất hữu cơ
• 1.5. Sự khả kiến của quá trình tự làm sạch dòng sông
• 1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch dòng sông
• 1.7. Các phương pháp xác định hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông và phân loại vi sinh vật
• 1.7.1. Các phương pháp xác định hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 1.7.2. Các phương pháp phân loại vi sinh vật
• 1.8. Các kết quả nghiên cứu về khả năng tự làm sạch của dòng sông
• 1.8.1. Nghiên cứu khả năng tự làm sạch của dòng sông dựa vào đặc trưng dòng chảy
• 1.8.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự loại bỏ chất ô nhiễm trong dòng sông
• 1.8.3. Nghiên cứu hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 1.9. Đặc điểm tự nhiên, vai trò, chức năng, chế độ thủy văn thủy lực, dòng chảy, các nguồn thải và chất lượng nước sông Cái
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu và thiết bị
• 2.1.1. Thiết bị EZ-Oxyro 4R Respirometer
• 2.1.2. Thiết bị MALDI Biotyper Microflex LT/SH
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp lựa chọn giá trị đo của các yếu tố ảnh hưởng
• 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu và tạo mẫu nước sông
• 2.2.3. Phương pháp xác định BOD
• 2.2.4. Phương pháp xác định tốc độ phân hủy chất hữu cơ
• 2.2.5. Phương pháp xây dựng phương trình tương quan giữa hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ và độ mặn, DO, nhiệt độ, pH
• 2.2.6. Phương pháp phân lập vi sinh
• 2.2.7. Phương pháp phân loại bằng khối phổ protein MALDI-TOF
• 2.2.8. Phương pháp xác định các loài vi khuẩn hiếu khí có vai trò chủ đạo tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xác định tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 3.1.1. Xác định BOD (y) trong 20 ngày
• 3.1.2. Xác định độ dốc BOD (y’)
• 3.1.3. Xác định hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ
• 3.1.4. Xác định phương trình động học phân hủy chất hữu cơ
• 3.2. Xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 3.2.1. Ảnh hưởng của độ mặn
• 3.2.2. Ảnh hưởng của DO
• 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.2.4. Ảnh hưởng của pH
• 3.3. Đánh giá mức độ đa dạng cộng đồng vi khuẩn hiếu khí trong nước sông
• 3.3.1. Số dòng khuẩn lạc hiếu khí
• 3.3.2. Tổng khuẩn lạc hiếu khí
• 3.4. Xác định các loài vi khuẩn hiếu khí có vai trò chủ đạo tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• 3.4.1. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí
• 3.4.2. Xác định các loài vi khuẩn hiếu khí có vai trò chủ đạo tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sông
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khả năng tự làm sạch của dòng sông

Khả năng tự làm sạch của dòng sông là một quá trình tự nhiên, trong đó các chất ô nhiễm được loại bỏ hoặc phân hủy nhờ vào các yếu tố sinh học, hóa học và vật lý. Nước sông Cái có vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng nước, đặc biệt là trong bối cảnh ô nhiễm ngày càng gia tăng. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm vi sinh vật có mặt trong nước, các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH và độ mặn. Nghiên cứu cho thấy rằng vi sinh vật đóng vai trò chủ đạo trong việc phân hủy chất hữu cơ. Các loài vi khuẩn hiếu khí như Bacillus và Pseudomonas có khả năng phân hủy hiệu quả các chất hữu cơ, từ đó cải thiện chất lượng nước. Việc hiểu rõ về khả năng tự làm sạch của dòng sông không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn hỗ trợ cho các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội.

1.1. Cơ chế của quá trình tự làm sạch dòng sông

Quá trình tự làm sạch của dòng sông diễn ra thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm sự phân hủy của chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Các vi sinh vật này sử dụng chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng, từ đó chuyển hóa chúng thành các sản phẩm không độc hại hơn. Cơ chế này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn duy trì sự cân bằng sinh thái trong hệ sinh thái nước. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như nhiệt độ, độ mặn, và ôxy hòa tan (DO) có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Việc xác định các yếu tố này là cần thiết để đánh giá khả năng tự làm sạch của dòng sông, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

II. Nghiên cứu khả năng phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái bởi các vi sinh vật hiếu khí. Các mẫu nước được thu thập và phân tích để đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy. Kết quả cho thấy rằng tốc độ phân hủy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, và độ mặn. Việc xác định các loài vi khuẩn có vai trò chủ đạo trong quá trình này cũng rất quan trọng. Các loài vi khuẩn như Bacillus và Pseudomonas đã được xác định là có khả năng phân hủy chất hữu cơ hiệu quả, góp phần cải thiện chất lượng nước sông. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng tự làm sạch của dòng sông mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc bảo vệ nguồn nước.

2.1. Đánh giá mức độ đa dạng cộng đồng vi khuẩn hiếu khí

Mức độ đa dạng của cộng đồng vi sinh vật hiếu khí trong nước sông Cái được đánh giá thông qua việc phân lập và xác định các loài vi khuẩn. Kết quả cho thấy rằng có sự hiện diện của nhiều loài vi khuẩn khác nhau, mỗi loài có khả năng phân hủy chất hữu cơ ở mức độ khác nhau. Việc đánh giá này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc cộng đồng vi sinh vật mà còn cung cấp thông tin cần thiết để phát triển các biện pháp bảo vệ và cải thiện chất lượng nước. Sự đa dạng này cũng cho thấy khả năng thích ứng của các loài vi khuẩn trước các điều kiện môi trường khác nhau, từ đó nâng cao khả năng tự làm sạch của dòng sông.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái bởi vi sinh vật không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng về chất lượng nước và thành phần vi sinh vật, từ đó giúp các nhà quản lý môi trường đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc bảo vệ nguồn nước. Hơn nữa, việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy sẽ giúp tối ưu hóa các biện pháp xử lý nước thải, góp phần cải thiện chất lượng nước sông. Nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về khả năng tự làm sạch của các dòng sông khác tại Việt Nam.

3.1. Đề xuất giải pháp bảo vệ chất lượng nguồn nước

Dựa trên kết quả nghiên cứu, một số giải pháp bảo vệ chất lượng nguồn nước sông Cái được đề xuất. Các giải pháp này bao gồm việc kiểm soát ô nhiễm từ các nguồn thải, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường, và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả. Việc thực hiện các giải pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc theo dõi thường xuyên chất lượng nước và sự biến động của cộng đồng vi sinh vật để có những điều chỉnh kịp thời trong quản lý nguồn nước.