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 tiến sĩ)

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 tiến sĩ)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 tiến sĩ)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 tiến sĩ)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 tiến sĩ)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 tiến sĩ)

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGUYỄN THỊ TÂM THƯ

NGHIÊN CỨU SỰ ĐA DẠNG QUẦN XÃ VI KHUẨN KỴ KHÍ TRONG CÁC LÔ XỬ LÝ CHẤT DIỆT CỎ/DIOXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI, 2013

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Nguyễn Thị Tâm Thư

NGHIÊN CỨU SỰ ĐA DẠNG QUẦN XÃ VI KHUẨN

KỴ KHÍ TRONG CÁC LÔ XỬ LÝ CHẤT DIỆT DIỆT CỎ/DIOXIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN

Chuyên ngành: Vi sinh vật

Mã số: 62 42 01 07

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1 PGS.TS Đặng Thị Cẩm Hà

Viện Công nghệ sinh học

2 TS Đinh Thị Thu Hằng

Viện Công nghệ sinh học

Hà Nội, 2013

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Ðặng Thị Cẩm Hà và TS Đinh Thị Thu Hằng, Viện Công nghệ sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, là những người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất giúp tôi thực hiện và hoàn thành đề tài luận án nhạy cảm và thuộc loại khó này Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án tại Phòng Công nghệ sinh học tái tạo môi trường, Phòng thí nghiệm trọng điểm, Phòng Kỹ thuật di truyền

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Đại tá Phan Nguyễn Khánh, Đại tá Tô Văn Thiệp – Thủ trưởng Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi được thực hiện nguyện vọng của mình và hoàn thành luận án đúng thời hạn

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Đào Thị Ngọc Ánh, CN Lê Việt Hưng, NCS Phùng Khắc Huy Chú và các đồng nghiệp khác tại phòng Công nghệ Sinh học tái tạo môi trường đã giúp đỡ và chia sẻ, bàn luận kết quả thu được với tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Bùi Thị Hải Hà - Chuyên viên phụ trách đào tạo, Viện Công nghệ sinh học, đã hướng dẫn tôi tận tình để hoàn thành mọi thủ tục trong quá trình làm nghiên cứu sinh

Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng chí, cán bộ Phòng Công nghệ Sinh học, Phòng Công nghệ Hóa sinh và các cán bộ Viện Công nghệ mới đã luôn động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ trong thời gian tôi không có mặt ở đơn vị Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến chồng tôi cùng hai bên gia đình đã động viên, chia sẻ trách nhiệm chăm lo gia đình, con cái để tôi có thêm thời gian thực hiện tốt nghiên cứu này

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Nguyễn Thị Tâm Thư

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các cộng sự khác

Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự cho phép và đồng ý của các đồng tác giả Phần còn lại chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội ngày tháng năm 2013

Tác giả

Nguyễn Thị Tâm Thư

iii

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

1.1.1 Một số đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ chứa clo 5 1.1.2 Ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ chứa clo tới con người và môi trường 7 1.2 Tình hình ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa clo 8 1.2.1 Tình hình ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa clo trên thế giới 8 1.2.2 Tình hình ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa clo ở Việt Nam 9 1.2.2.1 Ô nhiễm các hợp chất hữu cơ nói chung 9 1.2.2.2 Ô nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin ở sân bay Biên Hòa 10 1.2.2.3 Ô nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin ở sân bay Đà Nẵng 11 1.2.2.4 Ô nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin ở sân bay Phù Cát 11 1.3 Phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ chứa clo 12 1.3.1 Cơ chế phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa clo 12

1.3.2.1 Phân hủy hiếu khí các chất diệt cỏ chlorophenoxy 17 1.3.2.2 Phân hủy hiếu khí các hợp chất dioxin 18

1.3.3.1 Phân hủy sinh học kỵ khí các chất diệt cỏ chlorophenoxy 20 1.3.3.2 Phân hủy kỵ khí các hợp chất dioxin 21

iv

1.4 Đa dạng các vi khuẩn tham gia hô hấp loại khử clo 21 1.4.1 Đặc điểm chung của các vi khuẩn hô hấp loại khử clo 21

1.5 Đa dạng các gene chức năng tham gia vào quá trình loại khử clo 32 1.6 Các phương pháp nghiên cứu đa dạng vi sinh vật 36

2.1.3 Trình tự nucleotide của các cặp mồi đã sử dụng 53

2.1.5 Thành phần các môi trường nuôi cấy và dung dịch đã sử dụng 55

2.2.1 Chiết các thành phần của chất diệt cỏ/dioxin từ đất 56

2.2.6.2 Làm giàu vi khuẩn kỵ khí hô hấp loại clo 60 2.2.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên sự sinh trưởng

của quần xã vi khuẩn khử sulfate

61

2.2.11.Đánh giá khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa clo (đa) vòng thơm 62 2.2.11.1 Đánh giá khả năng phân hủy các chất là thành phần của chất diệt cỏ 62 2.2.11.2.Đánh giá khả năng phân hủy các đồng phân dioxin trong mẫu làm giàu 63

2.2.12.Đánh giá sự đa dạng vi khuẩn kỵ khí và gene chức năng trong mẫu làm giàu 65

3.1 Đa dạng vi khuẩn loại khử clo trong các lô xử lý đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin 68 3.1.1 Đa dạng vi khuẩn hô hấp loại khử clo nói chung trong các lô xử lý 68 3.1.2 Đa dạng vi khuẩn khử sulfate trong các lô xử lý 69

3.1.3 Đa dạng vi khuẩn Dehalococcoides trong các lô xử lý 72 3.2 Sự đa dạng vi khuẩn và các gene chức năng trong mẫu làm giàu 74 3.2.1 Làm giàu vi khuẩn kỵ khí hô hấp loại clo trên đất ô nhiễm chất diệt

cỏ/dioxin

74

3.3 Sự biến động số lượng vi khuẩn kỵ khí trong lô xử lý tại Biên Hòa 80

vi

3.3.1 Sự biến động số lượng vi khuẩn khử sulfate trong lô xử lý 80 3.3.2 Sự biến động số lượng vi khuẩn kỵ khí sử dụng chất diệt cỏ/dioxin tại lô xử lý 81 3.4 Sự đa dạng một số nhóm gene chức năng tham gia vào các quá trình của tế bào 81

3.4.1 Sự có mặt của các gene reductive dehalogenase (rdhA) trong các lô xử lý

và trong mẫu làm giàu

81

3.4.2 Sự đa dạng một số nhóm gene chức năng tham gia vào các quá trình của tế

bào phát hiện bằng Metagenomics

82

3.4.3 So sánh trình tự một số gene chức năng mã hóa cho enzyme tham gia vào

quá trình phân hủy các hợp chất vòng thơm

84

3.5 Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn khử sulfate 87

3.5.2 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sinh trưởng của quần xã vi

3.5.3.2 Trình tự đoạn gene 16S rRNA đặc hiệu cho vi khuẩn khử sulfate 93

3.6 Sự có mặt của Dehalococcoides trong mẫu làm giàu 94 3.6.1 Làm giàu vi khuẩn kỵ khí loại khử clo trên nguồn DCĐ, 2,4,5-T, 2,4-DCP 95 3.6.2 Hình thái một số tế bào vi khuẩn trong mẫu làm giàu trên các chất ô nhiễm 96

3.6.3 Nhân đoạn gene 16S rRNA đặc hiệu của vi khuẩn Dehalococcoides 97

3.6.4 Trình tự đoạn gene 16S rRNA của Dehalococcoides trong mẫu làm giàu 97 3.7 Khả năng phân hủy hay chuyển hóa các thành phần của chất diệt cỏ/dioxin 99 3.7.1 Khả năng phân hủy và chuyển hóa PCDD/Fs trong mẫu làm giàu 99

vii

3.7.2 Khả năng phân hủy và chuyển hóa 2,4-DCP, 2,4,5-T 102

3.7.3 Khả năng phân hủy các hợp chất chứa clo của vi khuẩn khử sulfate

BDN10T đã đƣợc làm sạch

104

DGGE Denaturing Gradient Gel Electrophoresis

EPA Environmental Protection Agency

RdhA Reductive dehalogenase

rdhA Reductive dehalogenase gene

TCB Tetrachlorobenzene

TCDD Tetrachlorodibenzo-p-dioxin

3.2 Mối quan hệ giữa một số dòng VK KSF tại các lô xử lý và một số VK

và chuyển hóa các hợp chất vòng thơm

3.12 Sự biến đổi thành phần hóa học trong mẫu nuôi cấy chủng BDN10T

so với mẫu không có VSV (ĐC)

105

xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1.2 Quá trình loại clo sản phẩm cắt vòng của lindane và pentachlorophenol ở

điều kiện hiếu khí

1.6 Con đường phân hủy hoàn toàn PCDD/Fs bởi các quần xã VK trong quá

trình phân hủy sinh học

16

1.7 Cây phát sinh chủng loại của các vi khuẩn loại khử clo dựa trên trình tự

đoạn gene 16S rRNA

24

1.8 Quá trình chuyển hóa PCE tạo ra ethene ở một số VK khác nhau 29 1.9 Cây phát sinh chủng loại dựa trên trình tự axit amin của các enzyme RdhA 34 2.1 Sơ đồ các nghiên cứu thực hiện trong luận án 54 3.1 Điện di đồ DGGE với cặp mồi DCC305f/DSV838r đặc hiệu cho VK KSF

từ các mẫu ở lô xử lý tại sân bay Đà Nẵng và Biên Hòa

70

3.2 Cây phát sinh chủng loại của vi khuẩn khử sulfate trong các lô xử lý 72

3.3 Điện di đồ DGGE phân tích sự đa dạng VK Dehalococcoides ở các lô xử lý 73

3.4 Cây phát sinh chủng loại của Dehalococcoides trong các lô xử lý 73 3.5 VK KK hô hấp loại khử clo từ đất ở 16 vị trí trong lô chôn lấp tích cực tại

Biên Hòa sau 36 tháng xử lý được làm giàu trên đất ô nhiễm chất diệt

xii

Pseudomonas

3.10 Mối quan hệ giữa một số enzyme tham gia vào quá trình phân hủy hợp chất

vòng thơm do các gene chức năng có mặt trong mẫu làm giàu mã hóa

3.14 Sinh trưởng của quần xã VK KSF từ Đà Nẵng và Biên Hòa trên các

nguồn carbon khác nhau

90

3.15 Ảnh hưởng của nồng độ DCĐ đến sinh trưởng của quần xã VK KSF ở Đà

Nẵng và Biên Hòa

91

3.16 Ảnh hưởng của một số hợp chất hữu cơ chứa clo đến sinh trưởng của

quần xã VK KSF ở Đà Nẵng và Biên Hòa

92

3.17 Hình thái tế bào chủng VK KSF BDN10T phân lập từ Đà Nẵng 93 3.18 Mối quan hệ gần gũi của các VK KSF với chủng BDN10T 94 3.19 VK KK hô hấp loại khử clo được làm giàu trên môi trường chứa 2,4-

DCP, 2,4,5-T từ các mẫu đất ở Đà Nẵng và Biên Hòa

95

3.20 Các tế bào VK có mặt trong mẫu P1 làm giàu trên MT chứa 2,4-DCP và

P5 làm giàu trên MT chứa 2,4,5-T

96

3.21 Điện di đồ nhân đoạn gene 16S rRNA của VK Dehalococcoides từ mẫu

làm giàu VK hô hấp loại khử clo ở Đà Nẵng

97

3.22 Cây phát sinh chủng loại của hai dòng VK Dehalococcoides có mặt trong

mẫu làm giàu P5T

98

3.23 Hiệu suất phân hủy, chuyển hóa 2,3,7,8-TCDD, OCDD và 15 đồng phân

PCDD/Fs còn lại bởi tập đoàn VK KK ở Biên Hòa

99

3.24 Phổ sắc ký khả năng chuyển hóa 2,4,5-T ở các mẫu Đà Nẵng và Biên Hòa 103

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 m3đến 100 m3 tại Đà Nẵng và quy mô 3.384 m3 tại Biên Hòa 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:

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 3.384 m3 tại Biên Hòa

Phương 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

2 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

3 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.v.); hô hấp loại khử clo đồng trao đổi chất (Pseudomonas, Clostridium, Shewanella v.v.) trong đó Pseudomonas chiếm ưu thế hơn cả

4

2 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

3 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

1.1 Đặc điểm của các hợp chất hữu cơ chứa clo

1.1.1 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.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 1.1) (Tas, 2009)

(i) Các chất hữu cơ mạch thẳng chứa clo thường được sử dụng làm dung môi hữu cơ như tetrachloroethene (PCE), trichloroethene (TCE), chloroform và chúng được thải ra môi trường nhiều nhất (Hiraishi, 2003; Cheng, 2009)

(ii) Các chất hữu cơ vòng thơm chứa clo như hexachlorobenzene, chlorobenzene, chlorophenol (CP) v.v 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-dichloropropene

Tetrachloroethene (PCE)

Trichloroethene (TCE)

Hình 1.1 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) Dioxin còn bao gồm nhóm các polychlorinated

biphenyl (PCB) là các chất tương tự dioxin, bao gồm 419 đồng phân trong đó có 29

chất đặc biệt nguy hiểm (Schecter, 2006; Đặng Thị Cẩm Hà, 2005) PCB được sản

Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full