Nghiên cứu sự phân bố, hoạt động và vai trò của một số nhóm vi sinh vật tham gia vào các chu trình chuyển hóa vật chất của hệ sinh thái nước Hồ Tây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊNNGHIÊN CỨU S ự PHÂN B ố , HOẠT ĐỘNG VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ NHÓM VI SINH VẬT THAM GIA CỦA HỆ SINH THÁI NƯỚC H ổ TÂY Mã số: QT.. Tr

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

NGHIÊN CỨU S ự PHÂN B ố , HOẠT ĐỘNG VÀ VAI TRÒ CỦA MỘT SỐ NHÓM VI SINH VẬT THAM GIA

CỦA HỆ SINH THÁI NƯỚC H ổ TÂY

Mã số: QT 02 25

Chủ trì đề tài: Ths Phạm Thị Mai

Cán bộ phối hợp: CN Trần Tuyết Thu

Ths Nguyễn Kiều Băng Tâm

đ a i h o c Q u o ” S i,, HA ~ o i ' TRUNG TAM rH Ô N (r N V J I V - r\’

DT / 3 0 6 " '

HÀ NỘI - 2 0 ơ r

Cán bộ phối hợp: CN Trần Tuyết Thu

Ths Nguyễn Kiều Bâng Tâm

I MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

Hồ Tây là một hệ sinh thái đất ngập nước lớn nhất và có tính đa dạng sinh học cao của khu vực đồng bằng Bắc bộ

Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội thì hệ sinh thái

hồ cũng đang ngày càng bị biến đổi Hồ Tây đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu củanhiều tác giả nhưng những nghiên cứu về các nhóm vi sinh vật tham gia phân huỷ vát chất trong hồ còn rất ít Trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự phân bố của một số nhóm vi sinh vật tham gia vào các quá trình phân huỷ vật chất ở Hồ Tây qua đó đánh giá vai trò làm sạch nước của chúng trong hệ sinh thái hổ

II NỘI DƯNG NGHIÊN CỨU:

* Xác định các chỉ tiêu thuỷ lý hoá của hồ

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật amôn hoá

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật phản nitrat hoá

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật phân huỷ xenluloza kỵ khí

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật phân huỷ xenluloza hiếu khí

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật sulphat hoá

* Xác định số lượng nhóm vi sinh vật chuyển hoá phốt pho

Số lượng các nhóm vi sinh vật nói trên được xác định theo các mùa, theo các tầng nước khác nhau tại một số điểm lấy mẫu

r a PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

* Phương pháp lấy mẫu nước:

- Mẫu nước được lấy vào hai mùa trong năm là xuân - hè và thu - đông.

- Mẫu nước tầng mặt lấy cách mặt nước 25 cm mẫu nước tầng đáy được lấy sát lớp

bùn Mẫu nước được lấy cách bờ khoảng 50m

* Phương pháp phân tích số lượng vi sinh vật:

Số lượng vi sinh vật được phân tích trên các môi trường đặc hiệu của từng nhóm

và sử đụng hai phương pháp chính sau:

- Phương pháp pha loãng tìm giới hạn phát triển

- Phương pháp Koch.

VI KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC:

- Phân tích các chỉ tiêu thuỷ lý hoá của hồ, qua đó cho thấy chất lượng nước hồ được đánh giá là ô nhiễm nhẹ

- Số lượng các nhóm vi sinh vật ở các điểm lấy mẫu khác rất phong phú theo mùa và theo các tầng nước Điều đó cho thấy chúng có vai trò to lớn đối với khả nãng tự làm sạch của hệ sinh thái hổ

- Số lượng tất cả các nhóm vi sinh vật ở khu vực gần cống thải đều cao hơn khu vực giữa hồ thể hiện mối tương quan giữa số lượng vi sinh vật và lượng chất hữu cơ gây ô

V TÌNH HÌNH KINH PHÍ ĐỂ TÀI: 8.000.000Đ (TÁM TRIỆU ĐỔNG CHẴN)

Đã chi theo dự toán và đã quyết toán xong với Phòng Tài vụ của Trường đại học Khoa học Tự nhiên

Title:

THE DISTRIBUTION,ACTYVITY AND ROLE OF SOME

MICROORGANISM GROUP IN MATERIALS CYCLES IN WEST LAKE.

Microoganism was a living too small to be seen orgnism, but they have a important role in metabolic cycle of the nature They decomposed organic compouds lo C 0 2, H20 in preferable conditions In this subject we reseach in to the disribution and role of some microorganism in materials cycles

2 Contens

- Indicates of balneology and liquefy,

- Determinate the number of ammonification microorganism

- Determinate the number of denitrification

- Determinate the number of xenluloza dencomposing

- Determinate ihe number of sulfhur and phospho tranMnuiaiion

3 Methode

The number of mierooganisin are determinate! by koch method and mthod of limits

The number of ammonificator, denitrificator and xenlluloza decomposingmicroorganisms was quantified at 5 points of surface and bottom layes of the lake insumer and winter.

4 Results

The number of ammonificator, dcnitrificator and xenlluloza decomposingmicroorganisms was quantified at 5 points of surface and bottom layers of the lake.The result shows that these microorganissm distributed in all tested points Theữ number in waste discharged points was much higher than in the center of the lake.There is a dứect ratio between concentration of organic polluted water and number of microorganism living in this water However, if water are polluted by chemical toxic substances, the growth of microorganism in these places is inhibited so they are in a small quantity

From mentioned above, we may concluded

The presence of various microorganisms group resulted in their playing role in the self - cleaned process of the water lake

- The quantity of the five groups was positively proportinal with the water lake quality (otherwise, the quality of the five groups observed in the lake center was less than in the sewer)

The quality of the five groups was the higher in summer than that of winter

MụC LụC ■ ■

M ờ đ ầ u : 1

C h ư ơ n g I: T ổN G QUAN TÀI LIỆ U 2

1.1 Giới thiệu chung về hồ T â y 2

1.1.1.Vị trí địa lý và đặc điểm của hồ T ây 2

1.1.2 Điều kiện khí hậu thủy văn 2

1.1.3 đặc điểm hệ sinh thái hồ tá y 3

1.1.4 Điều kiện kinh tê xã hội 3

1.1.4.1 Dán s ố và phán b ố dân c ư 3

ỉ 1.4.2 Cơ sỏ hạ tầng 4

1.2 Vai trò của vi sinh vật trong các quá trình chuyển hoá vật chất 6

1.2.1 Quá trình amôn h o á 6

1.2.2 Quá trình phản nitrat hoá 7

1.2.3.Quá trình phân hủy xenluloza 8

1.2.4 Quá trình sulphat h o á 9

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 11

2.1 Đỏi tượng nghiên cứ u : 11

2.2 Phương pháp nghiên cứu : 11

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN cứ u 13

3.1 Kết quả phân tích một sô chỉ tiêu thuỷ lí, thuỷ hoá 13

3.2 Sự phân bỏ của nhóm vi sinh vật amôn hoá 14

3.3 Sự phân bô của nhóm vi sinh vật phản nitrat hoá 15

3.4 Sự phân bô của nhóm vi sinh vật phân huỷ xenluloza 16

3.5 Sự phân bỏ của nhóm vi sinh vật phân huỷ phốt pho và lưu h u ỳ n h 18

KẾT L U Ậ N 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

MỞ ĐẦU

Thế giới vi sinh vật bao gồm những vi sinh vật nhỏ bé mà mắt thường không thể nhận thấy nhưng đó lại là một thế giới vô cùng đa dạng và phong phú Chúng sinh sôi nảy nở vô cùng nhanh chóng và có vai trò rất quan trọng trong các chu ưình chuyển hoá vật chất nói chung

Trong các hệ sinh thái nước, sự tồn tại, hoạt động của vi sinh vật liên quan chặt chẽ với yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, ánh sáng, hàm lượng các chất hữu cơ, Cùng với các nhóm sinh vật khác trong nước, vi sinh vật tham gia vào các quá trình chuyển hoá và khép kín vòng tuần hoàn vật chất, giúp cho hệ sinh thái tồn tại Hơn nữa khả nãng phân huỷ vật chất trong các hệ sinh thái nước thể hiện khả nãng tự làm sạch của mình Thêm vào đó, dựa vào sự có mặt, đặc điểm phân bố của các nhóm vi sinh vật

mà chúng ta có thể đánh giá được hiện trạng chất lượng nước của thuỷ vực Chính vì vậy, việc nghiên cứu sự phân bố và hoạt động của vi sinh vật trong các hệ sinh thái nước có một ý nghĩa thực tiễn to lớn, đặc biệt là vói hồ Tây một hồ nước ngọt tự nhiên

có giá trị về nhiều phương diện của thủ đô

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về hồ Tây

1.1.1.Vị trí địa lý và đặc điểm của hồ Tây.

Hồ Tây nằm ở phía tây bắc nội thành Hà Nội, thuộc quận Tây Hồ, có hình móng ngựa Tọa độ địa lý : 20°04’ vĩ độ Bắc, 105°50’ kinh độ Đông, mặt nước hồ cao hơn so với mực nước biển là 6m Phía Bắc giáp đê Yên Phụ - Từ Liêm, phía Nam giáp đường Thụy Khuê, phía Đông giáp đường Thanh niên, phía Tây giáp đường lạc Long Quân Hổ giáp ranh vợi các phường Yên Phụ, Thụy Khê, Bưởi, Xuân La, Nhật Tân, Quảng An và phường Quán Thánh Hồ có diện tích mặt nước khoảng 516 ha (năm

2001) với chiều dài gần 3 km, chiều rộng đã bị thu hẹp lại từ 3 m đến 20 m (so với

1960), độ sâu trung bình 2 m, nơi sâu nhất đạt từ 2 - 3 m Trước kia hổ vốn là một đoạn sông tàn của sông Hồng

1.1.2 Điều kiện khí hậu thủy văn.

Hồ Tây nằm trong khu vực Hà Nội có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Mùa

hè nóng ẩm và mưa nhiều từ tháng 4 đến tháng 10, hướng gió thịnh hành nhất là hướng gió Đông Nam, tháng 6 và tháng 7 có nhiệt độ cao nhất Khu vực này thường có gió bão vào đầu mùa hè Mùa đông khô lạnh và ít mưa, hướng gió thịnh hành là Đông Bắc, tháng 1 có nhiệt độ trung binh thấp nhất, tháng 4 và tháng 10 được coi là 2 tháng chuyển tiếp tạo cho hồ Tây có 4 mùa phong phú Mặt khác, hồ Tây nằm trong khu vực gần xích đạo nên có lượng bức xạ mặt trời dồi dào, tổng lượng bức xạ trung bình từ111,5 Kcal/cm2 đến 122,8 Kcal/cm2 Nhiệt độ trung bình của nước trong khoảng từ

10°c đến 30°c.

Vào mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10) tổng lượng mưa chiếm 85% lượng mưa cả năm (lượng mưa trung bình năm là 1870 mm), mưa lớn nhất vào tháng 7 và thường có bão lớn, 16 ngày đến 18 ngày mưa với lượng trung bình 300 mm -> 350 mm Hồ Tây

là nơi chứa đựng lượng nước mưa giúp cho việc thoát nước của cả khu vực xung quanh, nhưng chính lượng mưa chảy tràn này kéo theo rất nhiều chất ô nhiễm đậc biệt là nước chảy qua các vùng trổng cây còn mang theo dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật và phân bón đổ xuống hồ Ngoài ra hồ là nơi chứa và xử lý một phần nước thải bằng cơ chế tự làm sạch

1.1.3 đặc điểm hệ sinh thái

Qua kết quả nghiên cứu điều tra năm 1997 của Khoa Sinh học - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên thì quanh vùng hồ Tây có tính đa dạng sinh học khá cao.

- Thực vật\ Gồm có 214 loài cây cho bóng mát, hoa và cây cảnh, thuộc 97 chi

của 50 họ nằm trong 4 ngành thực vật

- Thực vật phù du: Ở hồ Tây đã xác định được 106 loại thuộc 6 ngành tảo và

ngành vi khuẩn lam vào mùa mưa, trong đó ngành tảo lục chiếm đại đa số (58 loài), rồi đến tảo silic, tảo mắt, tảo roi Vào mùa khô, số lượng loài tảo ít hơn mùa mưa song vi khuẩn lam nhiều hơn một loài

- Động vật không xương sống: Hồ Tây trong mùa mưa, trung bình có 19 loài

động vật nổi và mùa khô có 25 loài động vật nổi Động vật đáy tại hồ vào mùa mưa chỉ

có 11 loài (6 loài ốc, 2 loài trai, 1 loài ấu trùng và 2 loài giun tơ); Vào mùa khô, có khoảng 16 loài

- Các loài thủy sản: Theo thống kê thì ở hồ Tây và hồ Trúc Bạch có 35 loài cá

thuộc 12 họ, trong đó họ cá chép chiếm ưu thế gồm 21 loài (61 %), cá nuôi có 8 loài Hầu hết các loài cá tự nhiên ở hồ Tây đều gặp ở sông Hồng Ngoài ra trong hồ còn các loài ốc, trai, trùng trục Sản lượng đánh bắt bình quân nãm là 600 tấn/năm (1996 - 1997)

- Các loài chim: Hổ Tây hiện có 58 loài chim thuộc 17 họ, trong đó có 23 loài

thường trú, 25 loài làm tổ, 2 loài bay qua và 7 loài chim di cư chỉ thấy xuất hiện vào mùa Đông

Nhìn chung, hồ Tây là một hệ sinh thái có đa dạng sinh học cao, có nhiều loài quý hiếm đã được ghi trong sách đỏ Tuy nhiên, hệ sinh thái hồ cũng lâm vào tình trạng chung như nhiểu hồ trong cả nước là thành phần chim, cá bị giảm đi cả về loài và

số lượng do tác động tiêu cực của con người

1.1.4 Điều kiện kinh tế xã hội

1 1.4.1 Dân s ố và phân b ố dân cư

Theo tài liệu UBND Quận Tây Hổ (2003) dân cư tại khu vực Hồ Tây khoảng 97.317 người, trong đó > 1/3 số dân sống giáp hồ So với Hà Nội thì mật độ dân số vùng này chưa phải là cao, nhưng phân bố dân số không đều Dân cư tập trung ở phía

Nam và Đông Nam của hồ Tây gồm các phường như Quán Thánh, Trúc Bạch, Bưởi, Yên phụ còn phía Bắc dân cư tập trung với mật độ thưa thớt hơn nhiều Nhưng hiện nay do quá trình đô thị hóa nên ở phía Bắc dân cư tập trung ngày càng đông Diện tích

sử dụng quanh hổ là 78,72ha, trong đó diện tích khu dân cư là 52,48ha, phần còn lại là diện tích đất nông nghiệp chủ yếu trồng rau màu và cây cảnh, vì vậy hàng năm có một lượng khá lớn phân hoá học và thuốc bảo vệ thực vật được thải vào hồ

1.1.4.2 C ơ sỏ hạ tầng

- Khu vực Đông Nam hổ thuộc phường Trúc Bạch và một phần phường Quán

Thánh quận Ba Đình Khu vực này có hạ tầng kỹ thuật tương đối hoàn thiện Phần lớn

hệ thống cống thoát nước được xây dựng từ thời Pháp và thông qua hệ thống cống chính, sau đó đổ vào hồ Trúc Bạch qua cống Nguyễn Trường Tộ và cống Phạm Hồng Thái Nhìn chung hệ thống cống do xây dựng từ lâu, lại ít được nâng cấp nên khả nãng tiêu thoát nước kém, vào mùa mưa cống thường xuyên bị tắc gây nên tình trạng úng ngập cục bộ

- Khu vực phía Tây Nam thuộc phường Thụy Khê và phường Bưởi: Hệ thống cơ

sở hạ tầng như điện, nước, thoát nước đã có nhưng chưa đồng bộ Riêng khu vực Thụy Khê, cống thoát nước và cấp nước sạch chưa đáp ứng đủ nhu cầu của nhân dân, các cống nhỏ và tiêu thoát nước kém Cống Tàu Bay, mương Đõ là cống thoát nước lớn

nhất trong khu vực.

- Khu vực Bưởi đang trong quá trình đô thị hóa, hệ thống thoát nước chưa đồng

bộ, không thông thoát thường xuyên nên luôn xảy ra ngập úng cục bộ vào những ngày mưa, gây ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân trong khu vực Trong khu vực này có cống Trích Sài là lớn nhất Các hệ thống cống rãnh thuộc hai phường Bưởi và Thụy Khê được thiết kế một phần chảy ra hồ Tây và một phần chảy ra sông Tồ Lịch

- Khu vực phía Tây Bắc của hồ Tây bao gồm địa phận phường xuân La, Nhật Tân Đây là khu vực mới được nâng cấp thành phường nên so với các khu vực khác quanh hổ thì hệ thống đường xá và thoát nước chưa hoàn thiện Ngoài hệ thống trong phường vẫn chưa đáp ứng được xu thế phát triển chung

- Cống Xuân La là cống xả lớn nhất của hồ Tây nên mỗi khi mưa to, hổ nhiều nước thì Xuân la trở thành túi nước thải của hổ Hầu hết các hộ gia đinh sống cạnh hồ cũng xả thải trực tiếp xuống hổ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi trường chung khu vực

- Khu vực phía Đông của hồ Tây thuộc địa phận phường Quảng An Khu vực

này có địa thế cao, thoáng gió Từ lâu khu vực này đã được đầu tư mạnh mẽ, trở thành trung tâm vui chơi giải trí của người dân Hà Nội (nhà nghỉ Quảng Bá, khách sạn Thắng Lợi) So với các khu vực khác thì nơi đây tập trung đầy đủ các điều kiền về cơ sở hạ tầng như giao thông, công trình, điện nước, bể bơi, nhà vãn hóa

Theo thống kê năm 1998, hồ Tây có 22 cống thải lớn nhỏ với đường kính miệng cống từ 0,3m đến 3,5 m và cống thoát nước Xuân La Hiện các cống này vẫn tồn tại và

hoạt động ở các mức độ khác nhau tùy thuộc vào khẩu độ và sự thông thoáng của cống

- Khu vực Đông Nam hồ thuộc phường Trúc Bạch và một phần phường Quán

Thánh quận Ba Đình Khu vực này có hạ tầng kỹ thuật tương đối hoàn thiện Phần lớn

hệ thống cống thoát nước được xây đựng từ thời Pháp và thông qua hệ thống cống chính, sau đó đổ vào hồ Trúc Bạch qua cống Nguyễn Trường Tộ và cống Phạm Hồng Thái Nhìn chung hệ thống cống do xây dựng từ lâu, lại ít được nâng cấp nên khả năng tiêu thoát nước kém, vào mùa mưa cống thường xuyên bị tắc gây nên tình trạng ngập úng cục bộ

- Khu vực phía Tây Nam thuộc phường Thụy Khê và phường Bưởi: Hệ thống cơ

sở hạ tầng như điện nước, cống thoát nước đã có nhưng chưa đồng bộ Riêng khu vực Thụy Khuê, cống thoát nước và cấp nước sạch chưa đáp ứng đủ nhu cầu của nhân dân, các cống nhỏ và tiêu thoát nước kém Cống Tàu Bay, mương Đõ là cống thoát nước lớn nhất trong khu vực

- Khu vực Bưởi đang trong quá trình đô thị hóa, hộ thống thoát nước chưa đồng

bộ, không thông thoát thường xuyên nên luôn xảy ra ngập úng cục bộ vào những ngày mưa, gây ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân trong khu vực Trong khu vực này có cống Trích Sài là lớn nhất Các hệ thống cống rãnh thuộc hai phường Bưởi và Thụy Khê được thiết kế một phần chảy ra hồ Tây và một phần chảy ra sông Tó Lịch

- Khu vực phía Tây Bắc của hồ Tây bao gồm địa phận phường xuân La, Nhât Tân Đây là khu vực mới được nâng cấp thành phường nên so với các khu vực khác quanh hồ thì hộ thống đường xá và thoát nước chưa hoàn thiện Ngoài hệ thống trong phường vẫn chưa đáp ứng được xu thế phát triển chung

- Cống Xuân La là cống xả lớn nhất của hồ Tây nên mỗi khi mưa to, hồ nhiều nước thì Xuân la trở thành túi nước thải của hồ Hầu hết các hộ gia đình sống cạnh hồ

cũng xả thải trực tiếp xuống hổ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi

trường chung khu vực.

- Khu vực phía Đông của hồ Tây thuộc địa phận phường Quảng An Khu vực

này có địa thế cao, thoáng gió Từ lâu khu vực này đã được đầu tư mạnh mẽ, trở thành

trung tâm vui chơi giải trí của người dân Hà Nội (nhà nghỉ Quảng Bá, khách sạn Thắng

Lợi) So với các khu vực khác thì nơi đây tập trung đầy đủ các điều kiền về cơ sở hạ

tầng như giao thông, công trình, điện nước, bể bơi, nhà văn hóa

Theo thống kê năm 1998, hồ Tây có 22 cống thải lớn nhỏ với đường kính miệng

cống từ 0,3m đến 3,5 m và cống thoát nước Xuân La Hiện các cống này vẫn tồn tại và

hoạt động ở các mức độ khác nhau tùy thuộc vào khẩu độ và sự thông thoáng của cống

1.2 Vai trò của vi sinh vật trong các quá trình chuyển hoá vật chất.

Trong các hệ sinh thái, vật chất luồn luôn biến đổi từ dạng này sang dạng khác

thông qua các xích thức ãn Trong quá trình biến đổi đó, các nhóm vi sinh vật luôn

luôn có vai trò quan trọng Chúng có thể tham gia vào các hình thức sau:

- Vô cơ hoá các chất hữu cơ Các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, bị nghiền vụn

trong cơ quan tiêu hoá của sinh vật tiêu thụ, một phần bị đào thải dưới dạng bài

tiết Chất này cùng với xác chết của sinh vật bị phân huỷ bởi nhiều công đoạn

đo các nhóm vi sinh vật thực hiện Do vậy các hợp chất như Protit, lipit,

xenluloza có cấu trúc phức tạp bị phân huỷ, chuyển hoá thành các hợp chất

đơn giản và cuối cùng đến các dạng muối khoáng cùng các sản phẩm khác như

CH4, H2S, C 0 2, H20 Các muối khoáng tạo ra sẽ được thực vật sử đụng một

phần cho quá trình sống Nhờ quá trình này mà các thuỷ vực bị ô nhiễm chất

hữu cơ sẽ có khả năng tự làm sạch

- Chuyển hoá các chất vô cơ từ dạng này sang dạng khác Các hợp chất vô cơ có

trong nước thải chảy vào hoặc được tạo ra ngay tại các thuỷ vực, cũng được các

nhóm vi sinh vật chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác Quá trình này có tác

dụng khép kín vòng tuần hoàn vật chất, chuyển hoá, phân huỷ các chất vô cơ

độc sang dạng ít hoặc không độc Nhờ quá trình này sẽ làm giảm nồng độ các

chất mà những chất này nếu có nồng độ cao sẽ gây ô nhiễm cho thuỷ vực

1.2.1 Quá trình amôn hoá:

Với tư cách là hợp phần của protein, nitơ là một trong những nguyên tố quan

trọng cho sự sống, nó được thực vật xanh hấp thụ trước hết ở dạng amôniãc và nitrat

Tuy nhiên những chất này chỉ có rất ít trong các thuỷ vực Mặt khác trong môi trường

giầu chất dinh dưỡng hầu như toàn bộ nitơ được liên kết trong các Protein của cơ thể

sống Tuy vậy, do hoạt động sống tnrớc hết của vi khuẩn gây thối mà amôniăc luôn được giải phóng trở lại thành nguổn nitơ cho cây xanh.

Amôn hoá là quá trình phân giải các hợp chất nitơ hữu cơ như Prôtêin, axit amin, ure thành dạng amôni (NH4+, NH3) Tất cả các vi sinh vật amôn hoá đều tiết ra

men phân giải protêin vào môi trường Dưới tác dụng của men này, Protein được phân giải thành aminoaxit Các aminoaxit sinh ra được vi sinh vật amôn hoá sử dụng trong quá trình kiến tạo và nãng lượng Các sản phẩm đặc trưng của quá trình phân giải protêin là NH3, H2S

Amoniãc được giải phóng trong quá trình làm thối rữa Protein được dùng làm nguồn Nitơ cho nhiều thực vật, kể cả dị dưỡng cacbon lẫn tự dưỡng Nhưng nó cũng là chất cung cấp năng lượng cho vi khuẩn nitrat hoá, là bọn oxy hoá amoniãc thành nitrit khi có mặt oxy, chất này sau đó thường bị oxy hoá tiếp thành nitrat nhờ vi khuẩn nitrat

NH4+ + 3/202 NCV + H20 + 2H+ + 76 Kcal

N 0 2- + 1/2 0 2 NCV + 24 Kcal

Quá trình amôn hoá có tầm quan trọng đặc biệt đối với các hoạt động sống trong các thủy vực, bởi vì quá trình này mà trong vòng tuần hoàn vật chất, chất amoniăc luôn luồn được phục hổi Mặt khác nó có ý nghĩa trong việc tự làm sạch của nước Đó là việc phân giải các hợp chất nitơ vô cơ cung cấp cho thực vật thủv sinh Quá trình này sẽ là giảm ô nhiễm các thủy vực bởi các hợp chất đạm hữu cơ Khắp nơi

cứ ở đàu Protein được đưa vào thì ở đó vi sinh vật amôn hoá có thể sinh sản rất nhanh,

vì thời gian thế hệ của đa số vi khuẩn gây thối là tương đối ngắn

1.2.2 Quá trình phản nitrat hoá

Là quá trình khử nitrat thành nitơ phân tử, đồng thời gắn liền với việc oxy hoá các hợp chất hữu cơ như đường, rượu, axit hữu cơ thành C 0 2, H20 Chất nhận hydrogen cuối cùng là nitrat Năng lượng sinh ra khi oxy hoá cơ chất được vi sinh vật

sử dụng trong quá trình hoạt động sống của mình Quá trình phản nitrat hoá có thể xảy

ra cả trong điểu kiện hiếu khí lẫn kỵ khí nhưng đặc biệt mạnh trong điều kiện thiếu

Trong môi trường yếm khí, với sự có mặt của chất cho hydro hữu cơ, xảy ra quá trình gọi là sự phản nitrat hoá, nghĩa là xảy ra sự khử dị hoá nitrat qua nitrit thành nitơ oxit (NO, N20 ) và Nitơ phân tử Khả năng này có ở nhiều vi khuẩn kỵ khí không bắt

buộc Nhờ quá trình này sẽ làm giảm hợp chất đạmdạng nitrat trong thuỷ vực, đồng

nghĩa với viộc giảm độ phú dưỡng cho thuỷ vực do tạo thành nitơ phân tử thoát vào khí

quyển Mặt khác chuyển nitrit thành nitơ phân tử sẽ làm cho nước không độc.

Các vi sinh vât có khả năng phản nitrat hoá, thực tế có thể phát hiện đuợc ở mọi thuỷ vực Bởi vì đó là những cơ thể kỵ khí không bắt buộc cho nên chúng tổn tại

cả trong thuỷ vực giàu oxy và tại đây chúng hô hấp bằng oxy chỉ khi nào thiếu oxy thì

hệ enzym mới chyển sang sự hô hấp nitrat

1.2.3.Quá trình phân hủy xenlulotâ

Xenluloza là phần cấu tạo cơ bản của tế bào thực vật Việc tổng xenluloza có quy mô vượt quá quy mồ của việc tổng hợp các chất thiên nhiên khác Vì vậy các sinh vật phân giải xenluloza có vai trò đặc biệt quan trọng trong vòng tuần hoàn cacbon Chúng thực hiện cả trong điều kiện kỵ khí lẫn hiếu khí Hơn nữa sự phân giải xenluloza được thực hiện trong cả môi trường kiềm hay axit, độ ẩm cao hay thấp và cả ở các nhiệt

độ khác nhau Tất cả vi sinh vật tham gia vào việc vô cơ hoá xenluloza đều thuộc loại

dị dưỡng hoá năng hữu cơ Chúng hình thành men xenlulaza xúc tác việc phân giải xenluloza tự nhiên thành glucoza Xenluloza là chất cơ bản của đa số thực vật, đăc biệt

có nhiều trong các thuỷ vực nội địa, có ở phần lắng đọng trong các đầm ao hồ

Xenluloza là cơ chất không hoà tan, khó phân giải Bởi vậy vi sinh vật phân huỷ xenluloza phải có hệ enzymgoi là hệ enzym xenluloza bao gồm các enzym khác nhau:

- Enzym Q có tác dụng cắt đứt liên kết hydro, biến dạng xenluloza tự nhiên có cấu hình không gian thành dạng xenluloza vô định hình, enzym này gọi là Xenlobio hydrolaza

- Enzym thứ hai gọi là Endo - gluconaza có khả năng cắt đứt liên kết [3- 1,4 bêntrong phân tử tạo thành nhiều chuỗi dài

- Enzym Exo - gluconaza tiến hành phân giải các chuỗi trên thành disaccarit gọi

là xenlobioza Cả hai loại enzym Endo và Exo được gọi là Cx

- Enzym thứ tư gọi là [3- glucosidaza tiến hành phàn giải các chuỗi trên thànhglucoza

Xenluloza c, Xenluloza Cx p-glucosidaza

Hàng ngày rất nhiều rác ruởi, cành lá cây rori rụng hoặc theo dòng chảy vào môi trường nước, gây cản trở dòng chảy, mất mĩ quan và ô nhiễm cho thuỷ vực Mặt khác xenluloza là cơ chất khó phân giải thường hay lắng đọng xuống các thuỷ vực đặc biệt

là hổ, ao, đầm do chúng là thuỷ vực nước đứng Quá trình này dễ làm cho hồ trở thành đầm lầy, gây mất hệ sinh thái hồ Chính vì vậy nhóm vi sinh vật phân huỷ xenluloza có vai trò rất quan trọng trong sự tồn tại của hồ

Sự phân huỷ xenluloza yếm khí có vai trò quan trọng trước hết ở trong bùn Trong sự lên men xenluloza yếm khí có tạo thành etanol, axit phocmic, axit axetic, axit lactic, hydro và cacbondioxy Trong điều kiện việc xâm nhập không khí bị hạn chế, các ỉoài vi khuẩn ưa ẩm hoặc ưa nóng thuộc giống Clostridium và Bacillus tiến hành phân giải xenluloza Chúng phát triển yếu trên môi trường chứa các loại đường đơn Khi thuỷ phân xenluloza chúng tạo thành xenluloza và glucoza Các đường này được vi khuẩn sử dụng như nguồn cacbon và nguồn năng lượng Khí phân giải xenluloza trong điều kiện kỵ khí kèm theo việc tạo thành axit axentic, butyric, focmic, C 0 2 H2 , đôi khi cả axit lactic, axit sucxinic, etanol để làm nguồn nitrogen Các vi khuẩn này có thể

sử đụng aminoaxit, muối amon và nitrat

Các vi sinh vật phân giải xenluloza trong điều kiện hiếu khí gồm có niêm vi khuẩn, một số đại diện của các vi khuẩn không sinh bào tử và sinh bào tử, xạ khuẩn, nấm Trong số này thì các loài niêm vi khuẩn là quan trọng hơn cả Trên bề mặt các vật liệu chứa xenluloza niêm vi khuẩn phát triển ở dạng các thể nhầy không có hình dạng xác định, lan rộng, không màu, màu vàng, da cam hay đỏ thường tương ứng với chỗ xenluloza bị phân giải nhiều hay ít Khuẩn lạc của niêm vi khuẩn được tạo thành trên các môi trường thạch

1.2.4 Q uá trìn h su lp h at hoá

Trong cơ thể sinh vật, lưu huỳnh nằm trong thành phần của một số axit amin và nhiều loại enzym quan trọng Khi xác các sinh vật rơi vào thuỷ vực sẽ bị một số nhóm

vi sinh vật phân huỷ tạo thành H2S Đây là một chất độc đối với các sinh vật, gây ô

nhiễm môi trường Sau đó H2S sẽ bị oxy hoá bằng con đường hoá học hoặc nhờ mót số

vi sinh vật tạo thành S 0 42' Quá trình này có ý nghĩa lớn đối với các thuỷ vực, nhất là

các thủy vực có chứa nước thải sinh hoạt Nhờ quá trình này mà môi trường nước được giải độc, nhất là các tầng đáy của thuỷ vực.

Trong việc làm thối rữa protein, bên cạnh amoniac còn có một lượng nhỏ sunphua hydro (H2S) giải phóng, nguồn gốc từ axit amin chứa lưu huỳnh như xystin

(hoặc xystein) và metionin H2S là chất khí không bên trong môi trường thoáng, khí và

bị oxy hoá bằng con đường hoá học hoặc nhờ một số vi khuẩn và nấm

2H2S + 0 2 -> & + 2 H20 + 80 Kcal

Sự oxy hoá nhờ vi sinh vật diễn ra qua nhiều sản phẩm trung gian rồi tới sulphat

là chất cuối cùng bền vững của sự khoáng hoá các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh và đối với thực vật là nguồn thức ăn quan trọng nhất Vi khuẩn thuộc giống Thiobacillus,

vi khuẩn lưu huỳnh dạng sợi thuộc giống Beggiatoa và Thiothrix Ngoài ra các hợp chất lưu huỳnh khử cũng được oxy hoá nhờ vi khuẩn mầu lục hoặc vi khuẩn lưu huỳnh màu tía quang tự dưỡng để tạo thành lưu huỳnh hoặc sulphát nhằm thu nhận hydro cho quá trình khử C 0 2

CHƯƠNG n

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứ u

2.1 Đối tượng nghiên cứu:

Trong khuôn khổ báo cáo này, đối tượng nghiên cứu của chúng tôi là hệ sinhthái nước hổ Tây Những vấn đề cụ thể được xem xét là:

- Chất lượng nước hổ Tây thông qua một số chỉ tiêu li, hoá học

- Nhóm vi sinh vật tham gia quá trình amôn hoá

- Nhóm vi sinh vật phản nitrat hoá,

- Nhóm vi sinh vật phân huỷ xenluloza

- Nhóm vi sinh vật sunphát hoá

- Nhóm vi sinh vật chuyển hoá các hợp chất chứa phốt pho

2.2 Phương pháp nghiên cứu:

* Phương pháp lấy mẫu nước:

- Mẫu nước được lấy vào hai mùa trong nãm là xuân - hè và thu - đông

- Mẫu nước tầng mặt lấy cách mặt nước 25 cm mẫu nước tầng đáy được lấy sát lớpbùn Mẫu nước lấy cách xa bờ khoảng 50m

* Phương pháp phân tích số lượng vi sinh vật:

Số lượng vi sinh vật được phân tích trên các môi trường đặc hiệu của từng nhóm

và sử dụng hai phương pháp chính sau:

- Phương pháp pha loãng tìm giới hạn phát triển

- Phương pháp Koch

- Mẫu nước được lấy ở 5 điểm đặc trưng cho các khu vực khác nhau của hồ Tây

Điểm 1: Khu vực cống Tầu Bay, nơi tiếp nhận nước thải chủ vếu của thành phố.

Điểm 2: Khu vực làng văn hoá Việt Nhật.

Điểm 3: Khu vực cống thải của nhà máy giấy Trúc Bạch

Điểm 4: Khu vực giữa hồ

* Các chỉ tiêu thuỷ lí, thuỷ hoá:

Một số chỉ tiêu thuỷ lí, thuỷ hoá được đo trực tiếp tại hiện trường bằng máy TOA Các chỉ tiêu khác được phân tích trong phòng thí nghiệm Phân tích chỉ tiêu

BOD, mẫu được ù trong 5 ngày ở nhiệt độ 20° c Chỉ tiêu COD được phân tích theo phương pháp chuẩn độ Bicromat Kali (K2Cr20 7)