Sản xuất nhiên liệu sinh học bằng vi tảo nhằm thay thế nguồn nhiên liệu sinh học hiện tại để bảo vệ môi trường tránh hiện tượng ô nhiễm. Các nguồn năng lượng cơ bản được sử dụng hiện nay bao gồm dầu mỏ, khí tự nhiên, than đá, năng lượng nước và năng lượng hạt nhân. Nhu cầu năng lượng đang ngày càng tăng do sự gia tăng dân số và quá trình công nghiệp hóa. Do vậy, để giảm thiểu những tác động tiêu cực của việc lệ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống vốn đã bắt đầu cạn kiệt và không có khả năng tái tạo, con người đã bắt tay vào tìm hiểu các nguồn nhiên liệu thay thế. Trong đó, nhiên liệu sinh học đang thu hút sự quan tâm do chúng có khả năng tái tạo, phân hủy sinh học, không độc và thân thiện với môi trường
NỘI DUNG
Nghiên cứu về tảo đã có từ lâu đời, bắt nguồn từ sự phát minh của kính hiển vi quang học và việc nhà tự nhiên học người Anh R Hooke khám phá ra loài tảo đầu tiên vào năm 1665 Mãi đến năm 1910, các nhà khoa học Allen và Nelson đã thành công trong việc nuôi tảo silic để làm thức ăn cho các động vật không xương sống, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực nuôi trồng tảo.
Năm 2004, Miao và cộng sự đã thực hiện thử nghiệm nhiệt phân nhanh từ vi tảo để so sánh với nguyên liệu lignocellulosic, cho thấy lượng dầu sinh học thu được có chất lượng cao hơn và có thể sản xuất liên tục với tốc độ 4g/phút, tiềm năng sản xuất nhiên liệu lỏng quy mô lớn Sản phẩm lỏng từ vi tảo Chlorella protothecoides và Microcystis aeruginosa chiếm lần lượt 18% và 24% tổng lượng, với độ bão hòa và các cực phân số cao hơn so với dầu sinh học từ gỗ, lần lượt là 1,14% và 31,17% Hàm lượng mol H/C và O/C đạt 1,7 và 0,3, phản ánh trình tự sắp xếp các chuỗi ankan thẳng giống với nhiên liệu diesel Quá trình nhiệt phân nhanh của vi tảo sản xuất dầu sinh học có đặc điểm là hàm lượng oxy thấp, giá trị đốt nóng 29 MJ/kg, mật độ 1,16 kg/phút và độ nhớt 0,10 Pas, cho thấy tiềm năng lớn trong sản xuất nhiên liệu sạch trên quy mô công nghiệp.
Năm 2004, Pulz và Gross phát hiện ra các sản phẩm quan trọng từ công nghệ sinh học của vi tảo, mở ra nhiều tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ sinh học vi tảo ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu ngày càng cao của lĩnh vực này, thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi hơn trong các lĩnh vực y tế và dinh dưỡng.
Năm 2007, Chisti đã nghiên cứu sản xuất biodiesel từ vi tảo, chứng minh rằng biodiesel sinh học từ vi tảo có khả năng thay thế hoàn toàn nhiên liệu lỏng từ dầu mỏ, mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các loại cây trồng khác Ông cũng sử dụng thiết bị quang sinh học dạng hình ống để điều chỉnh theo nhu cầu sinh trưởng của tảo, nhằm tăng năng suất sinh khối và đảm bảo tính ổn định của lượng sinh khối hàng năm.
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Những loài vi tảo nước ngọt ở tỉnh Thừa Thiên Huế.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại 12 địa điểm
Một số thủy vực gồm thủy vực nước đứng như hồ Xã Tắc, hồ Tân Miếu, hồ Tịnh Tâm và các thủy vực nước chảy như sông Ngự Hà, sông Hộ Thành Hào, sông Như Ý, sông Hương nằm trong khu vực thành phố Huế và vùng cát tại xã Phong Chương, Phong Hòa, Phong Hiền, huyện Phong Điền Thu mẫu được tiến hành tại các hồ và sông này nhằm nghiên cứu và bảo tồn tài nguyên nước địa phương.
Bảng 2.1 Tọa độ các điểm thu mẫu ở tỉnh Thừa Thiên Huế Điểm Vĩ độ Kinh độ
Hình 2.1 thể hiện vị trí thu mẫu tại 12 điểm khảo sát phân bổ đều ở tỉnh Thừa Thiên Huế, nhằm đảm bảo độ đại diện cao cho nghiên cứu Đề tài đã được thực hiện trong vòng 10 tháng, bắt đầu từ tháng 11 năm 2018 đến tháng 5 năm 2019, kể từ ngày phê duyệt đề cương nghiên cứu Quá trình lấy mẫu tại các điểm khảo sát giúp thu thập dữ liệu chính xác, phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu và phân tích các yếu tố môi trường liên quan.
Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Xác định danh lục thành phần loài vi tảo nước ngọt ở Thừa Thiên Huế.
Xác định mật độ, sự phân bố các loài theo từng khu vực nghiên cứu.
Nghiên cứu tiềm năng của các vi tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học cho thấy chúng là nguồn nguyên liệu sạch, tái tạo và thân thiện với môi trường Các tài liệu công bố đã chứng minh khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh của vi tảo trong điều kiện phòng thí nghiệm, góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng sinh học bền vững Vi tảo không chỉ giúp giảm khí nhà kính mà còn có thể được sử dụng để sản xuất biofuel hiệu quả, mở ra cơ hội mới cho ngành năng lượng xanh tại Việt Nam.
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Tham khảo và kế thừa các nguồn tài liệu đa dạng như sách, báo, tạp chí trong và ngoài nước, cũng như các báo cáo khoa học liên quan đến đề tài để nâng cao chất lượng nghiên cứu Việc này giúp đảm bảo tính chính xác, độ tin cậy và cập nhật các kiến thức mới nhất trong lĩnh vực Đồng thời, việc tích lũy và phân tích các tài liệu này hỗ trợ xây dựng nền tảng lý thuyết vững chắc cho bài viết.
2.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực địa
Mẫu được lấy từ một số thủy vực trong thành phố Huế và các trằm (bàu) ở huyện Phong Điền tỉnh Thừa Thiên Huế.
Mẫu định tính được thu bằng lưới có kích cỡ mắt lưới từ 20 đến 25 micron, giúp xác định chính xác loại Phytoplankton có trong mẫu Sau khi thu, mẫu được cho vào chai hoặc hộp nhựa và cố định bằng dung dịch formalin 4% nhằm bảo quản tốt hơn Đối với mẫu định lượng, phương pháp thu thường dùng xô hoặc dụng cụ lấy mẫu nước kiểu ngang để đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân tích.
(horizontal water sampler) Sau đó lấy khoảng 1,5 lít nước cho vào chai và cố định mẫu bằng formol 1%.
Tại các điểm thu mẫu, chúng tôi sử dụng máy định vị GPS Garmin GPSmap 78 để xác định vị trí chính xác Đồng thời, chúng tôi sử dụng máy đo chất lượng nước đa thông số Horiba U-50 để đảm bảo việc phân tích môi trường được chính xác và đáng tin cậy.
5000 đo các thông số môi trường nước như nhiệt độ, pH, DO, độ đục…
2.3.4 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
Phân tích định tính mẫu tảo dựa trên quan sát dưới kính hiển vi quang học gắn máy ảnh để ghi lại các đặc điểm chi tiết của mẫu Các hình ảnh chụp và bản vẽ giúp xác định các đặc điểm hình thái rõ ràng, phục vụ cho quá trình định danh bằng phương pháp so sánh hình thái Việc ghi chú cụ thể các đặc điểm quan sát được là bước quan trọng trong quá trình phân loại, sử dụng các khóa định danh phổ biến hiện hành trong ngành tảo Các loài tảo được so sánh dựa trên tài liệu phân loại uy tín như “Freshwater Algae of North America” của Wehr, Sheath và Kociolek (2015) cũng như “The plankton in South Vietnam” của Shirota, nhằm đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân loại và định danh mẫu tảo.
1996) , “Tảo nước ngọt Việt Nam” (Dương Đức Tiến, Võ Hành, 1997) và thông qua các bài báo và tạp chí đã đăng tải trước đó.
Tên loài được cập nhật và hiệu chỉnh theo nguồn Guiry & Guiry (2019) từ AlgaeBase.org, đảm bảo độ chính xác và cập nhật mới nhất về hệ sinh thái tảo Danh mục các loài tảo lục phù du được tổ chức dựa trên hệ thống phân loại của Cavalier-Smith (1998), giúp xác định rõ ràng các đặc điểm và mối liên hệ giữa các loài Việc cập nhật danh mục và tên gọi theo các nguồn uy tín này là cần thiết để thực hiện nghiên cứu chính xác và đảm bảo tính thống nhất trong khoa học sinh thái và sinh học phân loại.
Phân tích định lượng bắt đầu bằng việc lấy mẫu để lắng, sau đó hút bỏ phần nước phía trên và sử dụng ống đong để đo thể tích mẫu cô đặc Tiếp theo, mẫu được lắc đều và dùng pipette hút 1ml mẫu để đặt vào buồng đếm Sedgewick Rafter nhằm đếm số lượng tế bào Từ kết quả đếm, mật độ tập đoàn, sợi và tế bào được tính theo đơn vị tế bào trên mỗi lít, đảm bảo độ chính xác trong phân tích.
Phân lập và nuôi tảo bắt đầu bằng kỹ thuật tách tế bào đơn hoặc tách từng tập đoàn nhỏ bằng pipette Pasteur, giúp lấy mẫu sạch và chuẩn xác Sau đó, mẫu tảo được chuyển qua nhiều giọt môi trường trên lam kính cho đến khi đạt độ sạch mong muốn, rồi đưa vào giếng nuôi cấy chứa sẵn môi trường BBM hoặc Z8 (pH 6,6) để phát triển Việc bọc kín giếng nuôi giúp tránh nhiễm khuẩn từ môi trường bên ngoài, đồng thời theo dõi quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo theo thời gian Khi tảo đạt trạng thái cân bằng dinh dưỡng, mẫu được trộn đều rồi chia đều vào các chai 100ml, sau 15 ngày chọn ra chai tốt nhất để chuyển sang bình 500ml, rồi mở rộng lên bình 20 lít sau 1 tháng Tảo được nuôi trong phòng thí nghiệm với chế độ chiếu sáng 12/12 giờ và nhiệt độ từ 26°C đến 28°C, cùng với việc theo dõi quá trình sinh sản và ghi chép cẩn thận để đảm bảo hiệu quả nuôi cấy.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Đa dạng thành phần loài vi tảo nước ngọt ở tỉnh Thừa Thiên Huế
3.1.1 Danh lục thành phần loài
Kết quả phân tích 24 mẫu định tính từ các điểm khảo sát tháng 2/2019 và tháng 4/2019 cho thấy, đã ghi nhận tổng cộng 206 loài và dưới loài vi tảo thuộc 7 ngành khác nhau Các nghiên cứu này giúp xác định mức độ đa dạng sinh học của vi tảo trong khu vực và cung cấp dữ liệu quan trọng để đánh giá hệ sinh thái phù hợp với các tiêu chuẩn môi trường Phân tích này góp phần nâng cao hiểu biết về sự phân bố và đặc điểm của các loài vi tảo trong các điểm khảo sát, hỗ trợ công tác quản lý dự án và bảo vệ môi trường.
Dựa trên kết quả phân tích mẫu, chúng tôi đã xây dựng bảng danh lục thành phần loài vi tảo tại tỉnh Thừa Thiên Huế, theo hệ thống phân loại của Cavalier-Smith (1998) và công bố của Guiry & Guiry (2019) Bảng danh lục này phản ánh đa dạng sinh học vi tảo trong các thuỷ vực nghiên cứu, giúp cung cấp cái nhìn toàn diện về thành phần loài vi tảo tại địa phương Các dữ liệu trong bảng 3.1 góp phần quan trọng vào nghiên cứu sinh thái và bảo tồn nguồn tài nguyên sinh vật của tỉnh Thừa Thiên Huế.
Bảng 3.1 Danh lục thành phần loài vi tảo phù du ở tỉnh Thừa Thiên Huế
H T M H X T H T T H T H SN H SH SN Y PĐ 1 PĐ 2 PĐ 3 PĐ 4 PĐ 5
Ngành Vi khuẩn Lam Cyanobacteria
2 Microcystis panniformis Komárek và cs 2002 X
Chi Phormidium Kützing ex Gomont
19 Merosira granulata Ralfs in Pritchard 1861 X X X X X X X X
53 Arthrodesmus convergens Ehrenberg ex Ralfs
Chi Cosmarium Corda ex Ralfs
57 Cosmarium bioculatum Brébisson ex Ralfs
Chi Closterium Nitzsch ex Ralfs
65 Closterium acerosum Ehrenberg ex Ralfs 1848 X
87 Kirchneriella lunalis var lunalis Mửbius 1894 X X
91 Coelastrum robustum Nọgeli in A.Braun 1855) X X
Chi Desmodesmus An, Friedl, Hegewald
127 Pediastrum simplex var sturmii Wolle 1887 X X
128 Pediastrum tetras var excisum Hansgirg 1888 X X
Chi Staurastrum Meyen và Ralfs
164 Staurastrum gracile Ralfs ex Ralfs 1848 X X X X
168 Staurastrum muticum Brébisson ex Ralfs 1848 X
194 Lepocinclis acus Marin et al 2003 X X X X X X
3.1.2 Cấu trúc thành phần loài
Ngành tảo lục Chlorophyta có số lượng loài phong phú nhất với 108 loài, 35 chi và 16 họ, chứng tỏ đây là nhóm tảo đa dạng và phổ biến nhất trong hệ sinh thái Ngành Euglenozoa xếp thứ hai với 28 loài, 4 chi và 2 họ, trong khi ngành Charophyta có 26 loài, 8 chi và 3 họ, thể hiện sự đa dạng sinh học đáng chú ý Ngành vi khuẩn lam Cyanobacteria gồm 16 loài, 10 chi và 8 họ, đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp của hệ sinh thái Các nhóm khác như Bacillariophyta, Miozoa và Ochrophyta có số lượng loài khá ít, chỉ từ 4 đến 18 loài, phản ánh sự đa dạng còn hạn chế của những ngành này trên hệ sinh thái.
Tỉ lệ số lượng loài thuộc các ngành tảo được trình bày ở bảng 3.1.
Hình 3.1 Tỉ lệ số lượng thành phần loài vi tảo phù du ở Thừa Thiên Huế
Trong nghiên cứu này, số lượng loài vi tảo phù du nước ngọt thấp hơn so với khu vực xung quanh bãi chôn lấp Đa Phước, nơi ghi nhận 237 loài và dưới loài (Nguyễn Thị Thanh Phượng và cộng sự, 2019), nhưng cao hơn so với các khu vực khác như sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre với 157 loài (Trần Thị Hoàng Yến và cộng sự, 2016-2017) hay sông Bạch Đằng với 116 loài (Nguyễn Thùy Liên và Phạm Thị Nguyệt, 2011) Dù các so sánh này chưa hoàn chỉnh, nhưng phần nào phản ánh sự đa dạng phong phú về loài vi tảo tại các thủy vực nghiên cứu ở Thừa Thiên Huế Ngoài ra, cấu trúc thành phần loài cho thấy tảo lục chiếm ưu thế về số loài, và khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế, số loài vi tảo trong nghiên cứu này vượt qua khảo sát đa dạng sinh học về vi sinh vật dưới nước tại Veeranam Tank, Cuddalore, với 140 loài thuộc 4 ngành (Thangadurai và cộng sự, 2013).
Đặc điểm phân bố của vi tảo ở tỉnh Thừa Thiên Huế
3.2.1 Phân bố số lượng loài vi tảo ở các thuỷ vực nghiên cứu
Các loại hình thủy vực khác nhau dẫn đến sự khác biệt rõ rệt về số lượng và cấu trúc thành phần loài vi tảo phù du Trong nghiên cứu này, qua hai đợt khảo sát, chúng tôi ghi nhận số lượng loài vi tảo phù du dao động từ 7 loài tại các điểm PĐ2 và PĐ4 đến 59 loài tại điểm PĐ1 Sự đa dạng loài vi tảo phù du thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loại hình thủy vực, thể hiện rõ qua các số liệu và hình ảnh minh họa.
Bảng 3.2 Số lượng loài thuộc các ngành tảo ở các điểm khảo sát
STT Ngành Thủy vực nước đứng Thủy vực nước chảy Vùng cát
HTM HXT HTT HTH SNH SH SNY PĐ1 PĐ2 PĐ3 PĐ4 PĐ5
Hình 3.2 Phân bố số lượng loài vi tảo tại các điểm khảo sát
HTM: Hồ Tân Miếu SH: Sông Hương
HTH: Hộ Thành Hào PĐ1: Phong Điền 1
HTT: Hồ Tịnh Tâm PĐ2: Phong Điền 2
HXT: Hồ Xã Tắc PĐ3: Phong Điền 3
SNY: Sông Như Ý PĐ4: Phong Điền 4
SNH: Sông Ngự Hà PĐ5: Phong Điền 5
Dựa trên biểu đồ, số lượng loài vi tảo khác nhau rõ rệt giữa các địa điểm thu mẫu, với các thủy vực nước đứng như HTM, HTT, HXT có trung bình 39 loài, chiếm đa số Các địa điểm thu mẫu trong thủy vực nước chảy, sông đào và kênh đào như HTH, SNH, SH, SNY có số lượng loài thấp hơn, phản ánh sự ảnh hưởng của loại môi trường đến đa dạng sinh học vi tảo Riêng vùng cát huyện Phong Điền, tại các điểm PĐ1 và PĐ5, nơi có kênh đào tù đọng, môi trường nước gần như là nước đứng nên số loài vi tảo đạt cao nhất (59 loài), cho thấy sự đa dạng lớn trong các môi trường thủy vực khác nhau.
Trong đó, các điểm còn lại là các bàu tự nhiên, trải qua quá trình lưu thông nước phụ thuộc vào hoạt động sản xuất nông nghiệp và biến đổi mực nước theo mùa, dẫn đến số lượng loài trung bình thấp (17 loài) Đánh giá sự khác biệt về số lượng loài tảo bằng phân tích ANOVA cho thấy không có sự khác biệt thống kê rõ ràng giữa các loại hình thuỷ vực (Ft = 1,288 < Fcrit = 4,27, P = 0,32), do đó, có thể nói rằng số lượng loài vi tảo trung bình có xu hướng tăng dần từ sông, kênh ở thành phố Huế đến vùng cát Phong Điền và các thủy vực nước đứng trong thành phố Huế.
Trong tổng số 206 loài và dưới loài ghi nhận được, thủy vực nước đứng chiếm 62 loài, vùng nước chảy có 39 loài, còn vùng cát có 105 loài Các loài phổ biến nhất theo từng vùng bao gồm Actinastrum gracillimum, Crucigenia rectangularis, Pediastrum duplex, Scenedesmus denticulatus, Scenedesmus obliquus, Lepocinclis acus, Merosira granulata ở vùng nước chảy; Mererosira granulata là loài phổ biến nhất ở vùng nước chảy; và Scenedesmus quaricauda thường xuất hiện tại các địa điểm vùng cát Sự khác biệt về hình thái, loại hình thủy vực, môi trường và dinh dưỡng góp phần tạo nên sự đa dạng và sự hiện diện khác nhau của các loài tại mỗi vùng.
Và một số loài thường gặp ở vùng cát mà các địa điểm khác không có như:
Sphaerocystis sp., Ankistrodesmus gracilis, Eudorina elegans, Micractinium pusillum, Monoraphidium sp., Occystis borgei, Scenedesmus apiculatus,Scenedesmus gutwinskii var heterospira, Euglena splendens, Euglena viridis… )
Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện sự phân bố của các loài vi tảo tại các loại hình thủy vực
Việc quan sát cho thấy số lượng loài vi tảo thay đổi theo không gian phân bố và thời gian khảo sát, thể hiện rõ qua biểu đồ minh họa Các thay đổi này cho thấy sự đa dạng và phân bố của vi tảo trong các thủy vực khác nhau biến động theo từng giai đoạn, phản ánh tác động của các yếu tố môi trường và thời tiết đến hệ sinh thái thủy sinh.
Hình 3.4 Phân bố số lượng các loài vi tảo ở các điểm thu mẫu qua
Trong hai đợt thu mẫu, tổng cộng đã xác định được 206 loài sinh vật Đợt 1 ghi nhận 198 loài với ngành Chlorophyta chiếm ưu thế lớn nhất, gồm 107 loài, tiếp theo là ngành Euglenozoa với 30 loài, ngành Charophyta với 25 loài, ngành Bacillariophyta với 16 loài, ngành Cyanobacteria với 11 loài, Miozoa với 5 loài và ngành Ochrophyta với 4 loài Ở đợt 2, thu nhận được 162 loài, trong đó ngành Chlorophyta vẫn giữ vị trí dẫn đầu với 91 loài, tiếp theo là Euglenozoa với 22 loài, Cyanobacteria với 18 loài, Charophyta với 17 loài, Bacillariophyta với 12 loài, Miozoa với 2 loài, và ngành Ochrophyta không có loài nào xuất hiện Mặc dù thành phần loài giữa hai đợt không có sự khác biệt lớn, nhưng có sự chuyển biến trong cấu trúc quần xã, điển hình là sự giảm số lượng các loài của ngành Chlorophyta, Euglenozoa, Bacillariophyta, Charophyta và Miozoa, trong đó ngành Ochrophyta hoàn toàn biến mất ở đợt 2 Đồng thời, ngành Cyanobacteria lại ghi nhận sự gia tăng số lượng loài, tăng 7 loài so với đợt 1.
3.2.2 Phân bố mật độ vi tảo ở các thuỷ vực nghiên cứu Để đánh giá sự phân bố mật độ của các loài vi tảo ở các thuỷ vực nghiên cứu, trên cơ sở yêu cầu của việc xem xét sự biến động về sự phát triển số lượng của các nhóm loài ở các địa điểm khảo sát, trong nghiên cứu này chúng tôi thực hiện phân tích mật độ qua việc định lượng số lượng tế bào (đối với những loài có thể phân biệt được các tế bào dưới kính hiển vi quang học) và số lượng tập đoàn (đối với những đối tượng dạng sợi và tập đoàn chồng chất) Kết quả ghi nhận mật độ vi tảo phù du ở các địa điểm khảo sát dao động từ 0 tb/lít đến 11x10 8 tb/l và 28x10 3 tập đoàn/L đến 42x10 5 tập đoàn/L, từ 0 sợi/L đến 39x10 8 sợi/L đối với đợt 1 còn ở đợt 2 từ 0 tế bào/L đến 19x10 6 tế bào/L, từ 0 sợ/L đến 42x10 8 , từ 0 tập đoàn/L đến 70x10 4 tập đoàn/L (Bảng 3.2 thể hiện tổng mật độ theo ba đơn vị ở các điểm khảo sát) Chi tiết số liệu mật độ từng nhóm loài tảo được trình bày ở Phụ lục 1.
Bảng 3.3 Mật độ vi tảo phù du ở Thừa Thiên Huế
HTM HXT HTT HTH SNH SH SNY PĐ1 PĐ2 PĐ3 PĐ4 PĐ5 Đợt 1
Mật độ tảo (tập đoàn/L) 48x10 4 34x10 3 93x10 3 22x10 4 38x10 3 28x10 3 43x10 3 42x10 5 37x10 4 59x10 4 23x10 4 31x10 3 Đợt 2
Mật độ tảo (tập đoàn/L) 23x10 4 20x10 3 24x10 4 12x10 4 85x10 3 61x10 3 46x10 3 12x10 4 70x10 4 28x10 4
Ghi chú: Đơn vị tập đoàn/L áp dụng cho các loài tảo thuộc chi Microcystis; sợi/L áp dụng cho Pseudanabaena, Spirulina, Arthrospira, Planktothrix, Oscillatoria,
Phormidium; đơn vị tế bào/L áp dụng cho các nhóm loài còn lại.
Bảng 3.4 Mật độ trung bình của các ngành tảo tại các địa điểm thu mẫu Ngành
HTM HXT HTT HTH SNH SNY SH PĐ1 PĐ2 PĐ3 PĐ4 PĐ5 Đợt 1
Dựa vào dữ liệu, đợt 1 cho thấy ngành Cyanobacteria có mật độ tế bào trung bình cao nhất tại HTH (22x10^7 tế bào/L) và thấp nhất tại SH, PĐ2, PĐ4, PĐ5 (0 tế bào/L), đồng thời mật độ sợi trung bình cao nhất tại HTH (65x10^7 sợi/L) và thấp nhất tại SNY, PĐ2 (0 sợi/L) Mật độ tập đoàn cao nhất ở PĐ1 (42x10^5 tập đoàn/L) và thấp nhất tại SNY (28x10^3 tập đoàn/L) Ngành Bacillariophyta đạt mật độ cao nhất tại HTM (92x10^3 tế bào/L) và thấp nhất tại SNY, PĐ4 (0 tế bào/L) Ngành Miozoa có mật độ cao nhất tại PĐ2 (13x10^3 tế bào/L) và thấp nhất tại HTH, SNY, PĐ4, PĐ5 (0 tế bào/L) Ngành Ochrophyta chỉ có mật độ tại PĐ1 (1055 tế bào/L) Ngành Charophyta có mật độ cao nhất tại PĐ5, SNY, PĐ1, còn các điểm còn lại có mật độ 0 tế bào/L Ngành Chlorophyta có mật độ cao nhất tại HXT (14x10^5 tế bào/L) và thấp nhất tại PĐ2, PĐ4 (0 tế bào/L) Ngành Euglenozoa có mật độ cao nhất tại PĐ5 (65x10^5 tế bào/L) và thấp nhất tại SNY, PĐ4 (0 tế bào/L) Đợt 2 cho thấy ngành Cyanobacteria có mật độ tế bào trung bình cao nhất tại SNH (87x10^4 tế bào/L) và thấp nhất tại SNY, SH, PĐ2, PĐ4 (0 tế bào/L), trong khi mật độ sợi trung bình cao nhất tại HTH (71x10^7 sợi/L) và thấp nhất tại các điểm SNY, SH, PĐ2, PĐ4, PĐ5.
Trong các khu vực nghiên cứu, ngành Bacillariophyta có mật độ cao nhất tại SNH với 13x10³ tế bào/L, trong khi các địa điểm còn lại có mật độ tảo thấp hoặc gần như không có tế bào Ngành Miozoa đạt mật độ cao nhất tại HXT và SNY với 16x10³ tế bào/L, tiếp theo là HTT và PĐ3, còn các khu vực khác có mật độ bằng 0 Ngành Charophyta có mật độ thấp tại PĐ3 với 640 tế bào/L và HXT với 37 tế bào/L, còn lại đều có mật độ không xuất hiện Ngành Chlorophyta đạt mật độ cao nhất tại HTM với 84x10⁴ tế bào/L và thấp nhất tại các điểm SH, PĐ2, PĐ4, PĐ5 với 0 tế bào/L Ngành Euglenozoa có mật độ cao nhất tại HTT với 12x10⁴ tế bào/L, trong khi các địa điểm khác như HTM, HTH, SH, PĐ1, PĐ4, PĐ5 có mật độ bằng 0, cho thấy sự phân bố không đồng đều của các ngành tảo trong khu vực nghiên cứu.
Bảng 3.5 Mật độ trung bình của vi tảo tại các thủy vực Đợt 1 Thủy vực nước đứng
Thủy vực nước chảy Vùng cát
Bảng này cho thấy mức độ phân bố trung bình của các thủy vực có sự khác biệt rõ rệt Đợt 1, thủy vực nước chảy có mật độ cao nhất chủ yếu do chi Anabaena đạt 1.105.348.390 tế bào/L, thể hiện tầm quan trọng của chi này trong cộng đồng tảo Trong khi đó, đợt 2, mật độ của chi Anabaena giảm mạnh khiến mật độ của thủy vực nước chảy cũng giảm theo, nhưng đồng thời, chi Scenedesmus lại tăng đáng kể lên 8.600.000 tế bào/L, góp phần làm tăng mật độ của thủy vực này Ngoài ra, nhóm tảo đếm sợi cũng thể hiện sự tăng nhẹ về mật độ, trong đó các chi Pseudanabaena, Arthrospira và Oscillatoria có mức tăng đáng chú ý, đặc biệt chi này đóng vai trò quan trọng trong cộng đồng tảo thủy vực.
Pseudanabaena chiếm ưu thế với mật độ lên đến 3.871.636.364 sợi/L tại HTH trong thủy vực nước chảy Chi tảo Microcystis (đếm tập đoàn) phân bố mật độ cao ở các điểm trầm tích, bàu vùng cát như PĐ1, PĐ2, PĐ3, trong đó điểm PĐ1 trong đợt 1 có mật độ cao nhất.
Microcystis phát triển mạnh đạt mật độ 4.166.400 tập đoàn/L (Phụ lục 1), tuy nhiên lại giảm xuống vào đợt 2 còn 117.543 tập đoàn/L (Phụ lục 1).
Hình 3.5 Mật độ trung bình của vi tảo tại các thủy vực đợt 1
Hình 3.6 Mật độ trung bình của vi tảo tại các thủy vực đợt 2
Các loài vi tảo có tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học ở tỉnh Thừa Thiên Huế
3.3.1 Danh sách các loài có khả năng sản xuất nhiên liệu sinh học
Dựa trên các nghiên cứu đã công bố trong các tài liệu trong và ngoài nước, cũng như kết quả phân loại các loài tảo tại Thừa Thiên Huế, chúng tôi đã xây dựng danh sách các loài vi tảo tiềm năng cho sản xuất nhiên liệu sinh học Các loài tảo này được chọn dựa trên sự phổ biến hoặc khả năng phát triển tốt ngoài tự nhiên tại Thừa Thiên Huế, cùng với các công bố xác định hàm lượng lipid tổng số hoặc các kết quả thử nghiệm sản xuất ban đầu Bảng 3.4 trình bày chi tiết danh sách các loài tảo tiềm năng này để hướng tới ứng dụng trong ngành nhiên liệu sinh học.
Bảng 3.6 Danh sách các loài vi tảo có khả năng sản xuất nhiên liệu sinh học STT Tên loài Nơi gặp Hàm lượng lipid và tài liệu tham khảo
TL: Islam MA và cộng sự(2013); Lee K và cộng sự
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
HTT, HXT, SNH, PĐ1, PĐ5
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
84,3 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
167 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự(2013); Lee K và cộng sự(2015)
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
HTT, SNY, PĐ1, PĐ3, PĐ4, PĐ5
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
21,7 – 43,6 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
206 TL: Islam MA và cộng sự (2013); Lee K và cộng sự (2015)
TL: Islam MA và cộng sự (2013)
TL: Islam MA và cộng sự (2013)
TL: Miao và cộng sự (2004)
Dựa trên danh sách các địa điểm nghiên cứu tại Thừa Thiên Huế, chúng tôi ghi nhận có 20 loài có tiềm năng phát triển nhiên liệu sinh học, trong đó 19 loài thuộc ngành Chlorophyta và 1 loài thuộc ngành Cyanobacteria, làm cơ sở cho các dự án nghiên cứu và ứng dụng năng lượng mới.
Trong các thuỷ vực nghiên cứu, loài tảo tiềm năng xuất hiện nhiều nhất tập trung ở các vùng nước đứng, với 11 loài tại hệ thống hồ chứa nước đứng (HTX) và 10 loài tại hệ thống hồ thải mương (HTM) Ngoài ra, các kênh dẫn nước bị tù đọng cũng là môi trường phong phú, nơi phát hiện 10 loài tảo tiềm năng tại điểm nghiên cứu PĐ1 Các môi trường này đóng vai trò quan trọng trong việc khai thác nguồn tảo để phát triển các sản phẩm sinh học, năng lượng tái tạo và các ứng dụng khác Việc nghiên cứu các loài tảo trong các vùng nước đứng và kênh dẫn nước tù đọng giúp mở rộng khả năng ứng dụng của tảo trong các lĩnh vực công nghiệp và môi trường.
3.3.2 Một số đặc điểm phân loại các loài vi tảo có tiềm năng sản xuất nhiên liệu sinh học ở tỉnh Thừa Thiên Huế Để làm cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng về sau, thông qua kết quả nghiên cứu định tính các loài vi tảo ở Thừa Thiên Huế, chúng tôi tiến hành mô tả các loài có khả năng sản xuất nhiên liệu sinh học tại tỉnh Thừa Thiên Huế Nguồn tài liệu chính được sử dụng để phân loại, nơi phân bố và đặc điểm sinh thái cũng được cung cấp.
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p.
Bhakta và cộng sự, (2011), p 82, fig 20.
Tập đoàn gồm 4 tế bào xếp thành hàng, trong đó hai tế bào ngoài có gai, cho thấy đặc điểm nhận diện quan trọng của loại cấu trúc này Các tế bào dài khoảng 10-17,5 μm và rộng từ 3 đến 7,5 μm, giúp xác định kích thước và hình dạng của chúng Thành tế bào mỏng, không có gờ, thể hiện đặc điểm cấu trúc của loại tế bào này.
Phân bố: HTM, HTT, SNY, PĐ1, PĐ3,
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p.
Bhakta và cộng sự, (2011), p 82, fig 8.
Tập đoàn gồm 4-8 tế bào liên kết với nhau ở mép ngoài, trong đó các tế bào dính vào nhau tại mép sườn, tạo thành cấu trúc đồng nhất Các tế bào có hình elip, đầu hơi thắt nhọn, dài khoảng 22 micromet và rộng 4 micromet Mô tả này giúp hiểu rõ cấu trúc và hình dạng của các tế bào trong tập đoàn, rất quan trọng trong nghiên cứu sinh học và phân tích sinh vật.
Phân bố: HTM, HXT, HTT, HTH, SNH,
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p.
Barupal và Narayan, (2016), p 5, fig plate
Dương Đức Tiến, Võ Hành, 1997, p365, fig 217.
Mô tả: Tập đoàn thường gồm 4 tế bào, có
Hình 3.9 mô tả quá trình phát triển của loài Scenedesmus obliquus với các tế bào phổ biến là 2 hoặc 8, được sắp xếp thành chuỗi tuyến tính và liên kết ở mặt lưng Các tế bào có vách trơn, không có gai, với kích thước rộng từ 2,7 đến 6 micromet, thể hiện đặc điểm hình thái đặc trưng của loài trong nghiên cứu về vi sinh vật.
Tài liệu: Naw và Thu, p 7, fig 4.1 D.
Mô tả: Tập đoàn gồm 4 tế bào, xếp sít vào nhau Dài 10-20 μ, rộng 7, 5-10 μ Tận cùng các tế bào có các nốt sần dày.
Phân bố: HTM, HXT, PĐ1, PĐ5
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p
Barupal và Narayan, (2016), p 6, fig plate
Tập đoàn từ 4 đến 8 tế bào có hình ellipse hoặc hình trứng, sắp xếp thành chuỗi xen kẻ với các tế bào liền kề chỉ tiếp xúc dọc theo phần ngắn của chúng Mỗi tế bào có kích thước rộng từ 3,5 đến 7 μm, dài từ 7 đến 23 μm, đảm bảo cấu trúc rõ ràng và đặc trưng của loại tế bào này.
Tài liệu: Dương Đức Tiến, Võ Hành,
Chang và An (1989) mô tả rằng tế bào có hình ellip, sườn dính sát nhau, sắp xếp lệch nhau một chút Các sinh vật đơn bào này gồm 2, 4 hoặc 8 tế bào, với tế bào bên ngoài có một gai mỗi đầu, thỉnh thoảng tế bào bên trong cũng có gai Màng tế bào nhẵn, có chiều dài từ 7-17 μm và rộng 3-7,5 μm, gai dài phù hợp với đặc điểm hình thái của chúng.
7 – 12 àm, đụi khi tới 30 àm.
Phân bố: HXT, PĐ1, PĐ5 Hình 3.11 Scenedesmus ellipsoideus
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p
Mô tả: Tập đoàn gồm 4 – 8 tế bào gắn với nhau ở mặt lưng, tế bào hỡnh trụ, dài 17-28àm, rộng 4, 8-8 μ, các tế bào bên ngoài có các gai dài
15-28àm, tế bào bờn trụng đụi khi cú một gai ngắn.
Phân bố: HTH, HXT, SNH, PĐ5
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p
Mô tả: Tập đoàn có 8 tế bào (đôi khi có 4 hoặc 16 tế bào), các tế bào sắp xếp thành 2 hàng, các tế bào dài 10-17 μm, rộng 3-6μm.
Tài liệu: Dương Đức Tiến, Võ Hành,
Mô tả: Cộng đơn bào gồm 4 tế bào sắp xếp so le (xen kẽ) ở hai đầu mỗi tế bào 1 – 4 mấu nhỏ Tế bào cú kớch thước 6 x 20 àm.
Phân bố: HTM, HTT, HXT, SNH, PĐ1, PĐ5
Tài liệu: Dasvà Keshri, (2015), p 79, fig
Tập đoàn gồm từ 2 đến 8 tế bào, liên kết nhau ở mặt lưng và có hình dạng ellip, tạo thành cấu trúc di chuyển linh hoạt Các tế bào bên ngoài có gai ở một đầu, giúp tăng khả năng bám dính và di chuyển trên môi trường Trong khi đó, các tế bào bên trong không có gai, góp phần vào cấu trúc và chức năng tổng thể của tập đoàn Mỗi tế bào có chiều dài khoảng 9,4 µm đến 11 µm, phù hợp cho các hoạt động vận động và sinh sản trong môi trường tự nhiên.
76 àm, rộng 4, 12 àm với chiều dài gai 8 àm.
Phân bố: HTM, HTT, PĐ5
Tài liệu: Beherepatil và Deore, (2013), p
Tập đoàn gồm 4 đến 8 tế bào được sắp xếp xen kẽ, tạo thành cấu trúc liên kết chặt chẽ Các tế bào bên trong dính vào nhau ở mép ngoài, đảm bảo tính liên kết vững chắc của nhóm tế bào Đồng thời, hai tế bào ở mép sườn cũng dính với nhau, góp phần duy trì hình dạng và chức năng của mô Giữa các tế bào tồn tại khoảng cách rõ ràng, giúp đảm bảo sự trao đổi chất và di chuyển của các chất truyền qua mô hiệu quả.
Thành tế bào min không có gai hoặc rang Các tế bào dài 8-35 μm, rộng 3-6, 3 μm.
Phân bố: HTT, PĐ1, PĐ5
Tài liệu: Naw và Thu, p.6, fig 4.1A.
Cộng đơn bào là loại sinh vật có từ 2 đến 4 tế bào, hiếm khi xuất hiện với 8 tế bào Các tế bào này có hình dạng từ trứng đến trứng thuôn, với các gai hoặc nhiều gai xuất phát từ các tế bào bên trong Chiều dài mỗi tế bào từ 6-15 μm, rộng 2-7 μm, trong đó chiều dài của gai dao động từ 3-8 μm, giúp nhận diện rõ đặc điểm morphology của loại cộng đơn bào này.
Tài liệu: Patil S.B.1, Dhande J.S.2 và
Tập đoàn thường gốm gồm từ 4 đến 8 tế bào, có hình dạng nhọn ở hai đầu, giúp nâng cao khả năng vận động và bám dính Các tế bào này liên kết với nhau qua mặt lưng, trong đó hai tế bào ở ngoài cùng uốn cong tạo thành hình vòng cung, giúp tối ưu hóa chức năng sinh học Thành tế bào gốm trơn nhẵn, không có răng hoặc gai, phù hợp với quá trình bảo vệ và trao đổi chất Kích thước tế bào rộng từ 2-7 μm và dài từ 12-48 μm, đảm bảo khả năng hoạt động linh hoạt trong hệ sinh thái vi khuẩn.
Tài liệu: Das và Adhikary, (2012), p 168, fig 17
Mô tả: Tập đoàn gồm 16 – 32 tế bào, các tế bào có hình cầu, các tế bào có đường kính 1,6
– 2,5 àm, đường kớnh của tập đoàn 10,5 àm.
Tài liệu: Bhakta và cộng sự, (2011), p 82, fig 8.
Mô tả: Tập đoàn gồm 16 tế bào, khe hở giữa các tế bào có hình tam giác, các tế bào có đường kớnh 14 àm.
Tài liệu: Nandi C và cs, (2017), p 145, fig 15.
Tập đoàn có từ 4, 8 đến 16 tế bào, với khoảng cách lớn giữa các tế bào, thường có hình dạng đa giác hoặc nón cụt với 6 mặt Các tế bào này có đường kính từ 5 đến 18 am, và cả tập đoàn có đường kính khoảng 30 am.
Mô tả: Các khuẩn lạc có dạng giống hình cầu, gồm 8 – 16 – 32 – 64 tế bào (thường là 16 –
Các tế bào có kích thước từ hình cầu đến hình trứng, được bao bọc bởi một lớp gelatin mỏng, tạo nên khoảng cách nhỏ giữa các tế bào Chúng có vỏ bọc đặc trưng, với đường kính khoảng 4 micron, giúp bảo vệ và duy trì cấu trúc cấu trúc của tế bào Những đặc điểm này đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhận dạng và nghiên cứu sinh học của các loại tế bào này.
27 àm, khuẩn lạc với đường kớnh 20-29 àm.
Phân bố: HTM, SNY, SNH, SH
Tài liệu: Ramos và cs, (2012), p 426, fig e.
Mô tả: Có từ 2 – 4 (-8) tế bào, kích thước tế bào: Chiều dài 27,5 - 60 àm, chiều rộng 1,25 –
Mô tả: Các tế bào tập hợp thành từng bó, thẳng hoặc cong, rộng 2 – 3 àm, dài 70 – 80 àm.
Tài liệu: Lưu Thị Thanh Nhàn và Nguyễn