Đồ án tốt nghiệp phân lập chủng vi khuẩn có khả năng xử lý nitrate trong nước thải công nghiệp

Trong đó hoạt động của các vi sinh vật giữ vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống.Trong nước thải công nghiệp có chứa hàm lượng nitrate cao có chứa các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LẬP CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG

XỬ LÝ NITRATE TRONG NƯỚC THẢI CÔNG

NGHIỆP

Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Phạm Minh Nhựt

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 9

1 Đặt vấn đề 9

2 Mục tiêu nghiên cứu 10

3 Nội dung nghiên cứu 10

4 Tính cấp thiết nghiên cứu 10

5 Phạm vi nghiên cứu 11

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 12

1.1.Tổng quan về nitrate trong nước thải và ảnh hưởng của chúng 12

1.1.1.Qúa trình hình thành nitrate tổng quá [4] 12

1.1.1.1 Chu trình nitơ trong ao hồ 13

1.1.1.2 Quá trình amon hóa 13

1.1.1.3 Quá trình nitrate hóa 14

1.1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrate hóa[24] 15

1.1.2.1 Nhiệt độ 15

1.1.2.2 pH 15

1.1.1.3 Vi sinh vật 16

1.1.3.Ảnh hưởng của nitrate đến sức khỏe con người[] 16

1.1.4 Ảnh hưởng của nitrate đến các sinh vật thủy sinh[24] 17

1.1.5 Nguyên nhân có mặt nitrate trong nguồn nước ngầm, nước mặt, nước

cấp[2] 19

1.2 Các phương pháp loại bỏ nitrate trong môi trường 19

1.2.1 Phương pháp trao đổi ion 19

1.2.2 Lọc thẩm thấu ngược 20

1.2.3 Phương pháp sinh học 21

1.3 Vai trò của các chủng vi khuẩn trong quá trình xử lý nitrate 21

1.4 Tổng quan về vi khuẩn 23

1.4.1 Thiobacillus denitrificans[11] 23

1.4.1.1 Phân loại 23

1.4.1.2 Đặc điểm 24

1.4.1.3 Cơ chế loại bỏ nitrate của T.denitrificans 25

1.4.1.4 Ứng dụng 26

1.4.2 Pseudomonas stutzeri 26

1.4.2.1 Nguồn gốc[19] 26

1.4.2.2 Phân loại 27

1.4.2.3 Đặc điểm sinh lý và điều kiện sống[12] 27

1.4.2.4 Đặc điểm chung[22,23] 28

1.4.2.5 Đặc điểm hình thái và cấu trúc khuẩn lạc.[14] 29

1.4.2.6 Hoạt tính sinh học 31

1.4.2.7 Cơ chế khử của P Stutzeri[18] 32

1.4.2.8 Ứng dụng2[1, 2] 33

1.4.3 Paracoccus denitrificans 33

1.4.3.1 Nguồn gốc[5] 33

1.4.3.2 Phân loại 33

1.4.3.3 Đặc điểm sinh học 34

1.4.3.4 Ứng dụng 35

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 Thời gian và địa điểm 37

2.1.1 Thời gian 37

2.1.2 Địa điểm 37

2.1.2.1 Địa điểm lấy mẫu 37

2.1.2.2 Địa điểm thực hiện thí nghiệm 37

2.2 Dụng cụ và hóa chất 37

2.2.1 Dụng cụ 37

2.2.2 Hóa chất 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 38

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 38

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng nitrate trong mẫu 38

2.3.3 Phương pháp xác định hàm nitrite trong mẫu 39

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 40

2.4 Bố trí thí nghiệm 40

2.4.1 Phân lập vi khuẩn có khả năng xử lý nitrate 40

2.4.1.1 Quy trình phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phân hủy nitrate 40

2.4.1.2 Sàng lọc khả năng loại bỏ nitrate đối với các chủng vi khuẩn 41

2.4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nitrate của chủng vi khuẩn phân lập được 41

2.4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn đến quá trình loại bỏ nitrate 42 2.4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrate đến quá trình loại bỏ nitrate 42 2.4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng loại bỏ nitrate 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 44 3.1.Kết quả phân lập vi khuẩn có khả năng phân hủy nitrate 44 3.1.1 Kết quả định tính các mẫu chứa vi khuẩn xử lý nitrate trên môi trường Giltay 44 3.1.2 Kết quả phân lập vi khuẩn xử lý nitrate từ mẫu đất 45 3.2 Kết quả xác định đặc điểm hình thái 45 3.3 Kết quả sàng lọc khả năng phản nitrate, và khả năng sinh nitrite của các chủng vi khuẩn 47 3.3.1 Kết quả xử lý nitrate của các chủng vi khuẩn sau 168 giờ 47 3.3.2 Tốc độ xử lý nitrate của các chủng vi khuẩn khảo sát 48 3.3.3 Kết quả sinh nitrite trong quá trình xử lý nitrate của các chủng vi khuẩn sau 168h 49 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn đến quá trình loại bỏ nitrate và khả năng sinh nitrite (Foglar và ctv, 2004) 50 3.4.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn đến quá trình xử lý nitrate 50 3.4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn đến sự sinh nitrite trong quá trình xử lý nitrate 51 3.5.Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrate đến quá trình loại bỏ nitrate (Foglar và ctv, 2004; Reazee và ctv, 2010; Liang và ctv, 2011) 52

3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng loại bỏ

nitrate (Rwazee và ctv, 2010; Liang và ctv, 2011) 53

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

4.1 Kết luận 56

4.2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 60

DANH MỤC HÌNH Hình1.1: Chu trình nitơ trong hồ……… ………11 Hình1.2: Các con sông bị phú dưỡng hóa, nhiễm nitrate……… ……… 16

Hình 1.3: Khuẩn lạc P stutzeri có nếp nhăn, màu hơi đỏ nâu, khô và dính chặt với

Hình 3.6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrate 200mg/l, 400mg/l,

600mg/l, 800mg/l lên quá trình loại bỏ nitrate……….…….44

Hình 3.7: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng loại bỏ

nitrate……….………… ………45

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Kết quả định tính các mẫu chứa vi khuẩn xử lý nitrate trên môi trường

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DM : Denitrification medium

LB : Lysogeny broth

PDA : Diphenyl sulfur acid

ETDA : Ethylenediaminetetraacetic acid

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Căn cứ vào Luật Môi Trường do Quốc hội khóa IX kỳ họp thứ tư (từ ngày 6 đến ngày 30 tháng 12 năm 1993) thông qua thì “ Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau bao quanh con người,

có ảnh hưởng tới dời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên”

Bảo vệ môi trường được quy định là “ Những hoạt động giữ cho môi trường trong lành, sạch đẹp, cải thiện môi trường, đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn, khắc phục các hậu quả xấu do con người và thiên nhiên gây ra cho môi trường, khai thác, sử dụng hợp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên”

Một số nước như Trung Quốc gọi môi trường là hoàn cảnh sống, đó là từ chính xác để chỉ điều kiện sống của cá thể hoặc quần thể vi sinh vật… Sinh vật và con người không thể sống tách rời khỏi môi trường của mình cho nên cũng có thể nói môi trường tự nhiên là cái nôi sinh thành của con người

Trong các loại môi trường từ môi trường nước, môi trường không khí và môi trường đất là những môi trường rất quan trọng trong cuộc sống của mỗi loài sinh vật sống trên Trái Đất Và môi trường chúng tôi quan tâm ở đây là môi trường nước Ở nước

ta, ô nhiễm nguồn nước chủ yếu ở các khu vực đô thị, các khu công nghiệp và các bến cảng lớn

Theo các số liệu đã phân tích trên đây, chúng ta thấy có thể nêu lên một số nhận xét chung về tình hình ô nhiễm môi trường nước của chúng ta như sau:

Đất nước sau giải phóng: nước ta đã giành khá nhiều tập trung cho việc hàn gắn những vết thương chiến tranh, tốc độ phát triển công nghiệp chưa cao Vì vậy, tổng lượng chất thải độc hại dưới dạng rắn, lỏng chưa phải đã nhiều so với các nước đang phát triển, tuy có nơi có lúc cũng đã thể hiện mức độ nghiêm trọng của nó Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa có hệ thống xử

lý trước khi đổ vào hệ thống nước thải của thành phố Nếu có hệ thống xử lý nước thải đi chăng nữa cũng chỉ mới bước đầu nghiên cứu, thử nghiệm nên hiệu quả chưa

cao Hoặc có nơi tuy đã trang bị những hệ thống xử lý nước thải nhưng không chịu vận hành vì sợ tốn kém…

Hiện nay, Việt Nam đang trong công cuộc xây dựng kiến thiết đất nước theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa với sự phát triển dân số và tốc độ đô thị hóa cao Xử lý sinh học bằng các chủng vi sinh vật với ưu điểm là phù hợp điều kiện tự nhiên, giảm chi phí năng lượng, hóa chất, đơn giản, có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ sau xử lý đang là phương pháp có tiềm năng Trong đó hoạt động của các

vi sinh vật giữ vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống.Trong nước thải công nghiệp có chứa hàm lượng nitrate cao có chứa các vi sinh vật có khả năng phân hủy nitrate Các chủng vi sinh vật này có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn này được chúng tôi tiến hành trong đề tài: “ Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng xử lý nitrate trong nước thải công nghiệp”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân lập, tuyển chọn và đánh giá khả năng xử lý nitrate của các chủng vi khuẩn

có khả năng phân hủy nitrate

3 Nội dung nghiên cứu

Tuyển chọn và phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng phân giải nitrate, nitrite của các chủng vi khuẩn

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nitrate của các chủng vi khuẩn phân lập được

4 Tính cấp thiết nghiên cứu

Hiện nay, việc loại bỏ các chất đạm từ công nghiệp và chất thải trong nước đã được nhận nhiều sự quan tâm do có nhiều hiện tượng phú dưỡng hóa từ trong nước

Đã có nhiều phương pháp xử lý để loại bỏ nitơ được xử dụng bằng phương pháp sinh học, hóa học, các yếu tố vật lý Gần đây nitơ được loại bỏ bằng phương pháp sinh học đã được tìm thấy và áp dụng rộng rãi, do cách tiếp cận xử lý nước thải từ các vi sinh vật trở nên dễ dàng và dễ thực hiện, sử dụng hiệu quả, chi phí tiết kiệm

Các quá trình sinh học phổ biến nhất bao gồm nitrate hóa, oxi hóa ammonium, nitrite thành nitrate Sinh vật tự dưỡng trong điều kiện hiếu khí, kỵ khí và khử nitơ chuyển đổi nitrite và nitrate thành nitơ Vì vậy nó bao gồm các bước chuyển hóa khá đặc biệt, bao gồm hiếu khí và kỵ khí được chuẩn bị Trong những năm qua, một

số nhóm di dưỡng nitrate các vi khuẩn như Paracoccus,Thiosphaera

pantotropha,Cammamonas sp và Alcaligences faecalis được báo cáo là có quá

trình nitrate hóa dị dưỡng và khả năng khử nitơ hiếu khí Như vậy chúng có thể được xử dụng để khắc phục các vấn đề khó khăn trong hệ thống nước thải như làm giảm các chi phí có liên quan với tình trạng thiếu oxi trong các bể chứa hoặc làm giảm kích thước của bể chứa khi cần thiết Khả năng khử yếm khí trong điều kiện

bầu không khí có oxi cao đã được chứng minh Vì thế em thực hiện đề tài “ Phân

lập vi khuẩn xử lý nitrate từ nước thải và xác định khả năng loại bỏ nitrate của chúng trong điều kiện hiếu khí”

5 Phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu hạn chế nên chỉ có thể phân lập được các chủng vi khuẩn

có khả năng xử lý nitrate, nitrite tốt Đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy một cách tốt hơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về nitrate trong nước thải và ảnh hưởng của chúng

Nitrate (NO3-) được tạo thành tự nhiên từ nitơ trong lòng đất Nitơ là một loại khí chiếm tới gần 80% bầu khí quyển và rất cần thiết cho sự sống Rễ cây hấp thụ càng nhiều nitơ thì năng suất của mùa màng càng cao

Quá trình hình thành nitrate là một giai đoạn không thể thiếu trong vòng tuần hoàn của nitơ trong tự nhiên Thực phẩm và đồ uống có chứa một hàm lượng nitrate thấp thì không có hại cho sức khỏe Cây cối hấp thụ nitrate trong đất để lấy dưỡng chất và có thể sẽ tạo một dư lượng nhỏ trong lá và quả Do tính cơ động cao, nitrate

dễ dàng thấm vào nguồn nước ngầm Nếu con người và súc vật uống phải nước có nhiều nitrate sẽ dễ bị mắc các chứng bệnh về máu, đặc biệt là đối với trẻ nhỏ

Nitrate hình thành khi vi sinh vật chuyển hóa phân bón, phân hủy xác động thực vật Nếu cây cối không kịp hấp thụ hết lượng nitrate này thì nước mưa và nước tưới

sẽ làm cho nó ngấm vào lòng đất, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Rất tiếc là con người lại chính là thủ phạm tạo ra nguồn ô nhiễm nitrate lớn nhất thông qua các hoạt động nông nghiệp.[1,3]

1.1.1.Qúa trình hình thành nitrate tổng quá [4]

Hình 1.1 : Chu trình nitơ trong ao hồ

1.1.1.1 Chu trình nitơ trong ao hồ

Chu trình nitơ là một trong những mô hình tuần hoàn vô hình và quan trọng nhất đối với môi trường thủy sinh Tôm cá và các động vật thủy sinh trong quá trình sinh sống chúng bài tiết ra NH3, nếu ở nồng độ cao NH3 sẽ gây độc Chu trình nitơ, trong

đó có quá trình amôn hóa và quá trình nitrate hóa diễn ra nhờ vào hoạt động của các

vi khuẩn có ích giúp chuyển hóa các chất độc thành những chất có ích cho đời sống của thực vật thủy sinh và giúp các động vật thủy sinh không bị độc từ chất thải do chúng bài tiết ra

1.1.1.2 Quá trình amon hóa

Amôn hóa là quá trình phân hủy và chuyển hoá các hợp chất hữu cơ phức tạp thành NH3 dưới tác dụng cuả vi sinh vật Dưới tác dụng của enzyme phân hủy protein (enzyme proteolytic, thường gọi là enzym protease) làm chất xúc tác sẽ

phân hủy protein thành các chất đơn giản hơn, các chất này tiếp tục được phân giải thành acid amin nhờ tác dụng của enzyme peptidase ngoại bào Một phần nhỏ acid amin sẽ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp thành protein của chúng (protein xây dựng cấu trúc cơ thể của vi sinh vật), phần còn lại được tiếp tục phân giải tạo ra

NH3, CO2, SO42- (nếu các acid amin có chứa S) và các sản phẩm trung gian khác Trong nước, NH3 sẽ được chuyển hóa thành NH4+ theo phản ứng sau:

NH3 + H2O  NH4+ + OH- (1)

1.1.1.3 Quá trình nitrate hóa

Dưới tác dụng của một số vi sinh sinh thì NH4+ được hình thành từ quá trình amôn hóa sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NO2- (nitrite) rồi thành NO3- (nitrate) Trước hết NH4+ được chuyển hóa thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó vi khuẩn Nitrobacter sử dụng men nitrite oxidase để chuyển hóa NO2- thành NO3-

NO3- có thể được các thực vật thủy sinh sử dụng như là một nguồn dinh dưỡng hoặc

có thể bị chuyển hóa tiếp thành khí nitơ (N2) qua hoạt động của các vi khuẩn yếm

khí như Pseudomonas Các quá trình chuyển hóa NH4+

đều cần sự tham gia của oxy

và độ kiềm của nước Quá trình nitrate hóa gồm 2 giai đoạn được thực hiện bởi hai nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau Hai giống vi khuẩn này có mối quan hệ mật thiết với nhau Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên; môi trường đất, nước Môi trường thích hợp cho cả 2 loại này phải có pH>6 (tối ưu ở pH=7-8)

Giai đoạn nitrit hóa :Chuyển hóa NH4+ thành NO2- (2) bởi nhóm vi khuẩn nitrite hóa

trong nước giảm phương trình phản ứng (1) sẽ dịch chuyển theo chiều thuận dẫn đến làm giảm hàm lượng NH3 trong nước, làm giảm khả năng gây độc của NH3 đối với tôm cá

Trong tự nhiên vi khuẩn nitrite hóa hiện diện rất nhiều: Nitrosococcuseanus,

Nitrosococcus (thuộc phân lớp γ- proteobacteria), Nitrosomonas sp và Nitrosopira

sp (thuộc phân lớp β- proteobacteria), Nitrosocystis, Nitrosolobus Tất cả các vi

sinh vật này đều giống nhau về mặt sinh lý, sinh hoá nhưng khác nhau khác nhau về đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào Tất cả đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch

Giai đoạn nitrat hóa : Chuyển NO2

thành NO3- (3) bởi nhóm vi khuẩn nitrate hóa

NO2 + 0,5 O2 > NO3 (3) Sau quá trình nitrite hóa thì các vi khuẩn thuộc nhóm nitrate hóa sẽ thực hiện giai đoạn tiếp theo, chuyển hoá NO2- thành NO3- (là sản phẩm cuối cuả quá trình nitrat hóa) Các vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate hóa cũng là vi khuẩn hóa vô cơ tự

dưỡng, vi khuẩn nitrate hóa thường gặp (gồm có 3 chi khác nhau): Nitrobacter

vinogradskii, Nitrobacter agilis ( thuộc phân lớp α-Proteobacteria), Nitrospina gracili , Nitrococcus mobilis (thuộc phân lớp β–Proteobacteria)

Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra trong điều kiện trong nước có đầy đủ oxy lúc đó thì nồng độ của NO2- không vượt quá 0,5 mg/L, nhưng khi trong nước thiếu oxy thì

NO2- sẽ tồn tại nhiều và gây độc cho tôm Trong một số nghiên cứu thì quá trình nitrate hóa trong hồ các ao hồ nuôi thủy sản xảy ra không mạnh do vi sinh vật phát triển chậm, khả năng nitrate hóa khoảng 25–50g/m3

1.1.2.2 pH

Yếu tố quan trọng nữa có ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn nitrite hóa và nitrate hóa là pH của đất pH thích hợp cho hoạt động của vi khuẩn này thường trên

6 Sự thích hợp với các mức độ pH khác nhau còn tùy thuộc vào loài và chủng vi khuẩn Ở một số nơi, mức độ nitrate hóa giảm đi khi pH thấp hơn 6, rất thấp ở pH=5, và ngừng hẳn ở pH=4 hoặc thấp hơn Ở cuộc đất khác, nitrate hóa xảy ra được ở pH=4,5, nhưng ở nơi khác nữa vi khuẩn không hoạt động được ở pH này Các vi khuẩn nitrate hóa sống trong đất chua, có mức pH tối ưu 6,5, còn vi khuẩn ở nơi đất kiềm tính có mức pH tối hảo ở 7,8 Ngoài ảnh hưởng hoạt động của vi khuẩn, pH còn ảnh hưởng đến mật số các vi khuẩn này Mật số vi khuẩn nitrate hóa tăng dần theo mức độ tăng pH từ chua sang kiềm tính Do ảnh hưởng này, việc bón vôi cho đất chua sẽ làm gia tăng tốc độ nitrate hóa các đạm ammonium trong đất

1.1.1.3 Vi sinh vật

Có 2 nhóm vi sinh vật tham gia 2 giai đoạn của quá trình này Trong đó có 7 nhóm vi khuẩn tự dưỡng:

Nhóm vi khuẩn ôxít hoá NH4+

thành NO2-: nhóm này do 5 chi vi khuẩn đảm nhiệm:

Vi khuẩn hình (que) bầu dục: Nitrosomonas

Vi khuẩn hình cầu: Nitrosococcus

Vi khuẩn xoắn: Nitrosospira

Vi khuẩn có khuẩn lạc nhầy nhụa (zoogloae) và có nang (cyst): Nitrosococystis

Vi khẩn có khuẩn lạc nhầy nhụa, không có nang: Nitrosogcola

Nhóm vi khuẩn ôxít hoá nitrite thành nitrate

Vi khuẩn không có zoogloea: Nitrobacter

Vi khuẩn có zoogloea: Nitrocystis

Trong bảy chi vi khuẩn trên đây, Nitrosomonas và Nitrobacter là thường gặp nhất Ngoài các vi khuẩn trên, các vi sinh vật dị dưỡng như Streptomyces,

Pseudomonas, Aspergillus,Paracoccus, Thiosphaera pantotropha,Commamonas sp

và Alcaligences faecalis cũng có tham gia quá trình chuyển hóa N này

1.1.3.Ảnh hưởng của nitrate đến sức khỏe con người[]

Hàm lượng nitrate trong nước cao có thể gây ra các bệnh về hồng cầu, dễ thấy nhất là bênh xanh da ở trẻ nhỏ Dịch axid trong dạ dày trẻ nhỏ không đủ mạnh như của người trưởng thành Do đó, các loại khuẩn đường ruột dễ dàng chuyển hóa nitrate thành nitrite (NO2 -) Tuyệt đối không cho trẻ nhỏ uống nước hoặc ăn các loại thực phẩm có lượng nitrate vượt quá 10 mg/l NO3 -

-N

Khi Nitrite hấp thụ vào máu, các hemoglobin (phương tiện chuyên chở ô xy trong máu) sẽ bị biến thành methemoglobin Methemoglobin sẽ mất hoặc suy giảm chức năng vận chuyển ô xy, gây ra hiện tượng các tế bào (nhất là ở não) không đủ ô

xy để hoạt động Khác với người lớn, trong cơ thể trẻ em, Methemoglobin không thể chuyển hóa ngược thành hemoglobin, khi não không đủ ôxy rất dễ dẫn đến tử vong

Một người trưởng thành khỏe mạnh có thể chịu được một lượng Nitrate tương đối lớn mà không bị ảnh hưởng đến sức khỏe Trên thực tế, phần lớn lượng nitrate xâm nhập cơ thể qua thực phẩm, cụ thể là các loại rau củ Tuy nhiên, lượng nitrate này sẽ bị thải theo nước tiểu Thế nhưng, nếu liên tục phải hấp thụ nitrate có thể sẽ dẫn đến mắc phải một số bệnh do sự hình thành của các nitrosamines N-nitrosamine là những tác nhân gây ung thư khi thí nghiệm trên động vật Hiện chưa

có các thí nghiệm trên cơ thể người để chứng tỏ nitrate có thể gây ung thư hay không

1.1.4 Ảnh hưởng của nitrate đến các sinh vật thủy sinh[24]

Không giống như nhiệt độ và oxy hòa tan, sự hiện diện của nitrat thường không

có ảnh hưởng trực tiếp côn trùng thủy sinh hoặc cá Tuy nhiên, mức độ dư thừa nitrat trong nước có thể tạo ra các điều kiện mà làm cho nó khó khăn cho côn trùng thủy sinh hoặc cá để tồn tại

Tảo và thực vật khác sử dụng nitrat như là một nguồn thực phẩm Nếu tảo có một nguồn không giới hạn của nitrate, tăng trưởng của chúng là vô hạn

Hình 1.2: Các con sông bị phú dưỡng hóa, và nhiễm nitrate

Các sông bên phải là màu xanh như súp đậu, một kết quả của nồng độ cao của tảo.Một lượng lớn tảo có thể gây ra biến động cực đoan trong oxy hòa tan Quang hợp của tảo và thực vật khác có thể tạo ra oxy trong ngày Tuy nhiên, vào ban đêm, oxy hòa tan có thể làm giảm đến mức rất thấp như là một kết quả của số lượng lớn các vi khuẩn oxy tiêu thụ ăn tảo chết hoặc đang phân hủy và thực vật khác

Trong hệ thống nước ngọt hoặc cửa sông, nitrate có thể đạt đến mức độ cao có khả năng có thể gây ra cái chết của cá Trong khi nitrate là ít độc hại hơn so với ammonia, nitrite, mức độ trên 30 ppm nitrate có thể ức chế sự phát triển, làm giảm

hệ thống miễn dịch và gây ra căng thẳng ở một số loài thủy sản Tuy nhiên, thí nghiệm độc tính cấp tính nitrate, mức độ nhiễm độc nitrat là chủ đề của cuộc tranh luận gần đây

Trong hầu hết các trường hợp nồng độ nitrate dư thừa trong hệ thống thuỷ sản, các nguồn chính là bề mặt dòng chảy từ khu vực nông nghiệp,đã nhận được phân bón lượng nitrate vượt quá Điều này được gọi là hiện tượng phú dưỡng và có thể dẫn đến tảo nở hoa Cũng như dẫn đến nướcbị ô nhiễm trầm trọng và trở thànhvùng chết , những bông hoa này có thể gây ra những thay đổi khác để chức năng hệ sinh thái, gây ra mất cân bằng hệ sinh thái Kết quả là, như nitrate tạo thành một thành phần của tổng chất rắn hòa tan , chúng được sử dụng phổ biến như là một chỉ số về chất lượng nước

1.1.5 Nguyên nhân có mặt nitrate trong nguồn nước ngầm, nước mặt, nước cấp[2]

Nguyên nhân chủ yếu là do sử dụng phân bón đặc biệt là phân đạm, lượng nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao từ nhà máy chế biến thực phẩm Nhưng nitrate trong nước từ sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất

Nguồn nước này thấm vào sâu trong lòng đất, nồng độ nitrate trong nguồn nước ngầm tăng đều và rõ ở những đất canh tác

Nước mặt bị nhiễm nirate là do quá trình rửa trôi bề mặt hay từ lớp đất đá mà nước chảy qua hay ô nhiễm nguồn nước ngầm trong mùa khô (nước ngầm cung cấp nước cho sông hồ vào mùa khô )

Nước cấp được lấy từ sông hồ rồi mới đem xử lý Dù hạn chế đến mức tối đa nồng độ nitrate nhưng cũng không tránh khỏi còn một lượng nhỏ

1.2 Các phương pháp loại bỏ nitrate trong môi trường

Nitrate/nitrite trong nguồn nước có thể bị loại bỏ bằng nhiều phương pháp, tùy theo hàm lượng, ứng dụng và quy mô: chưng cất, trao đổi ion, lọc thẩm thấu ngược, phương pháp sinh học

1.2.1 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là quá trình hấp thụ các ion trong dung dịch lên lớp vật liệu trao đổi

và thay thế bằng những ion của lớp vật liệu trao đổi hòa tan vào dung dịch ấy

Để khử ion nitrat trong nước, khi sử dụng phương pháp trao đổi ion chất lượng nước sau xử lý sẽ đạt được độ an toàn cao Ion nitrat sẽ được trao đổi với một ion của nhựa trao đổi ion với một lưu lượng dòng chảy được lựa chọn

Trong phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm nitrat, loại nhựa anionit có tính kiềm mạnh rất thích hợp và thông dụng Loại nhựa này có độ bền khá cao, hiệu quả trao đổi tốt, chất lượng trao đổi lớn Nhựa trao đổi anionit thường có dạng tổng quát là R

- Cl

Quá trình khử nitrat bằng phương pháp trao đổi ion dựa theo phản ứng sau:

R - Cl + NO3- → R - NO

3 + Cl-

NO3- được hấp phụ kết nối trên nhựa trao đổi ion tạo thành R -NO3, còn ion Cl- ở trong hạt nhựa sẽ hòa tan trong nước

R - NO3- có thể được tái sinh lại dạng ban đầu R - Cl bằng cách hoàn nguyên nhựa trao đổi bởi dung dịch NaCl hay dung dịch NaOH theo phản ứng sau hóa học sau:

R - NO3 + NaCl → RCl + NO3- Hoặc R - NO3 + NaOH → ROH + Tuy nhiên loại nhựa kiềm mạnh cũng khử các anion khác có trong nước Tùy thuộc vào lượng SO42-

trong nước nhiễm nitrate mà ảnh hưởng đến dung lượng trao đổi nitrate của nhựa Tùy theo yêu cầu chất lượng nước và từng điều kiện cụ thể có thể chọn phương pháp khử nitrate thích hợp, thông thường người ta thường dùng phương pháp trao đổi ion

Điều kiện áp dụng phương pháp trao đổi ion đạt hiệu quả cao: Nước có hàm lượng cặn < 1 g/l Tổng hàm lượng ion nitrate, sulfat và clor có trong nước nguồn muốn xử lý phải nhỏ hơn 250 mg/l (vì hàm lượng clo lớn nhất cho phép trong nước

ăn uống là 250 mg/l)

1.2.2 Lọc thẩm thấu ngược

Khử nitrate bằng phương pháp lọc qua màng có hiệu quả cao với thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc UF Tuy nhiên hiệu quả chỉ khoảng 60 - 65% hàm lượng nitrate được loại trừ Để khử nitrate triệt để, phương pháp RO thường được đưa vào dây chuyền công nghệ vận hành trước cột trao đổi ion

Phương pháp thẩm thấu ngược dùng màng bán thấm RO rất tốn kém chỉ dùng để khử nước có tổng lượng khoáng (TDS) cao, nước nhiễm mặn hoặc có nguồn gốc nước ven biển, nước biển

Chọn phương pháp khử nitrat cần phải dựa vào chất lượng nước yêu cầu sau xử

lý, thành phần muối hòa tan trong nước nguồn:

- Khi tổng hàm lượng muối trong nước nguồn thấp: nitrate vượt quá tiêu chuẩn, lượng ion Cl- trong nước thấp dùng phương pháp trao đổi ion phù hợp

- Khi tổng hàm lượng muối trong nước nguồn cao: , SO42- , cao ứng dụng phương pháp trao đổi ion không hiệu quả kinh tế, nên dùng phương pháp phối hợp với phương pháp thẩm thấu ngược dùng màng bán thấm RO

1.2.3 Phương pháp sinh học

Lọc nước đã được khử hết sắt và cặn bẩn qua bể lọc chậm hoặc bể lọc nhanh,

thổi khí lien tục từ dưới lên Do quá trình hoạt động vi khuẩn Nitrosomonas oxi hóa

NH4+ thành NO2- và vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO2-thành NO3- Quá trình diễn

ra theo phương trình:

NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O 1.02NH4++ 1.89O2 + 2.02HCO3- → 0.21C5H7O2N + 1.0NO3- + 1.92 H2CO3 +

1.06H2O Khử Nitrate NO3-

Để khử nitrate dùng lọc thẩm thấu ngược RO, điện phân, trao đổi ion trong các

lớn nhất cho phép có trong nước ăn uống Vì khi lọc qua

bể lọc anionit các ion SO42-, NO3- được giữ lại, thay bằng ion Cl- khi hoàn nguyên

bể lọc anionit bằng dung dịch muối ăn

1.3 Vai trò của các chủng vi khuẩn trong quá trình xử lý nitrate[6]

Vi khuẩn xử lý nitrate có quá trình khử nitơ là một phần của chu kỳ nitơ , mục đích chính của chúng là để chuyển hóa đạmhợp chất , với sự hỗ trợ của các

enzymenitrate reductase , biến oxit trở lại khí nitơ oxit nitơ cho thế hệ năng lượng

Quá trình này chỉ diễn ra trong sự vắng mặt của oxy , như hầu hết các vi khuẩn xử

lý nitrate là hiếu khí tùy ý thích sử dụng oxy là chất nhận điện tử cuối cùng, tuy nhiên chúng cũng có thể sử dụng nitrate thay cho oxy Vì vậy, quá trình khử nitơ chỉ có thể được thực hiện theo điều kiện kỵ khí Đây là lý do chính lý do tại sao quá

trình khử nitơ chủ yếu xảy ra sâu trong lòng đất , hoặc trong các khu vực nước tù đọng

Các quá trình của quá trình khử nitơ làm giảm độ phì nhiêu của đất và do đó ít phổ biến hơn tại các khu vực nơi có đất là khá tốt canh tác Nhưng sự mất mát này của nitơ trong khí quyển cuối cùng có thể được lấy lại qua thực phẩm và nước, như

là một phần của chu kỳ nitơ

Quá trình khử nitơ phổ biến nhất là cơ bản được trình bày dưới đây, với nitơ oxit được chuyển đổi trở lại khí nitơ (như trái ngược với các vi khuẩn nitrat):

2 NO 3- + 10 e - + 12 H + → N 2 + 6 H 2 O Như có thể thấy, kết quả là một phân tử nitơ (bao gồm hai nguyên tử) và sáu phân tử nước

Vi khuẩn nitrat có các chi (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter,

Nitrococcus) vi khuẩn phát triển bởi các hợp chất nitơ vô cơ tiêu thụ Nhiều loài vi

khuẩn nitrat có hệ thống màng phức tạp nội bộ có vị trí cho các enzyme quan trọng trong quá trình nitrat hóa: ammonia monooxygenase oxy hóa ammonia hydroxylamine, và Oxidoreductase nitrite, oxy hóa nitrite thành

Một nhóm các vi khuẩn làm giảm nitrate, nitrit để thành khí nitơ Ví dụ các vi

khuẩn tiềm năng bao gồm Thiobacillus, Micrococcus,Paracoccus và Pseudomonas

Điều này là quan trọng vì nó cho phép nitơ được tái trở lại vào bầu khí quyển Những vi khuẩn này cũng đã được liên quan đến sự suy giảm độ màu mỡ của đất,

và do đó năng suất nông nghiệp có thể cung cấp cho việc cấy ghép tốt nhất nó có thể cung cấp cho

Vi khuẩn nitrate được phổ biến rộng rãi trong đất và nước, và được tìm thấy ở cao nhất số lượng đáng kể của amoniac có mặt (khu vực mở rộng phân hủy protein,

và các nhà máy xử lý nước thải) Vi khuẩn nitrate phát triển mạnh trong các hồ và suối với đầu vào cao của nước thải và nước thải vì hàm lượng amoniac cao

Vi khuẩn nitrate có thể oxy hóa ammonium thành nitrite ( )và sau đó là nitrate ( ) Nitrite là độc hại đối với cá và các loài thủy sản khác, nhưng nó thường không tích lũy trong môi trường bởi vì nó được nhanh chóng chuyển thành

nitrate trong một môi trường hiếu khí Ngoài ra, nitrit và nitrat có thể trải qua vi khuẩn khử nitơ trong một môi trường thiếu ôxy Trong quá trình khử nitơ, nitrat được chuyển thành nitrite, và sau đó tiếp tục chuyển đổi sang các hình thức nitơ khí của nguyên tố nitơ (N2), nitơ oxit (N2O), nitric oxide (NO), hoặc oxit nitơ (NOx) các hợp chất nitrate hóa xảy ra dễ dàng trong môi trường hiếu khí nhận được dòng suối

và đất khô trong khi quá trình khử nitơ có thể là đáng kể ở các vùng nước phía dưới thiếu ôxy và đất bão hòa

1.4 Tổng quan về vi khuẩ[n23]

Hiện nay vi khuẩn nitrate hóa được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước (nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải từ nuôi trồng thủy sản) Trong nuôi trồng thủy sản, nhóm vi khuẩn nitrate hóa được sử dụng rất phổ biến trong lãnh vực sản xuất giống thủy sản và nuôi thủy sản thâm canh Quy trình sản xuất được thực hiện thông qua hệ thống lọc sinh học tuần hoàn, nước thải từ các bể ương nuôi tôm

cá chứa hàm lượng NH3 (do tôm cá bài tiết ra) được đưa vào bể lọc sinh học để xử

lý Trong bể lọc sinh học, vi khuẩn Nitrosomonas sẽ chuyển hóa NH4+ thành NO2

-(giai đoạn nitrite hóa), kế đến vi khuẩn Nitrobacter chuyển hóa NO2

thành NO3(giai đoạn nitrate hóa) Nước sau khi xử lý qua bể lọc sinh học hoàn toàn không độc cho tôm cá và được được tái sử dụng để ương nuôi tôm cá (đưa trở lại bể ương nuôi) Trong suốt quá trình nuôi, nước sẽ tuần hoàn trong một hệ thống kín và hoàn toàn không thay nước, chỉ có một lượng nhỏ nước mới được cấp thêm vào hệ thống

-đề bù đắp cho lượng nước hao hụt do bốc hơi

Giới thiệu một số chủng xử lý nitrate

Giống: Thiobacillus

Loài: Thiobacillus denitrificans

1.4.1.2 Đặc điểm.[17]

Thiobacillus denitrificans là vi khuẩn kích thước nhỏ, hình que (0,5 x 1,0 –

3,0µm), gram âm, roi có cực, dạng vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc và là 1 chi của lớp vi khuẩn phân giải protein dạng beta Khác với vi khuẩn di dưỡng hóa năng

oxy hóa lưu huỳnh như Acidithiobacillus ferrooxidans, hiếu khí T denitrificans là

vi khuẩn hóa năng kỵ khí tùy nghi, sự kết hợp của quá trình oxy hóa hợp chất vô cơ lưu huỳnh đến giảm hợp chất oxy hóa nito như nitrate, nitrite, dinitrogen Những điều kiện tối ưu cho quá trình khử nitơ: pH=6.85, ở nhiệt độ 32,80C Điều kiện tối

ưu cho sự tăng trưởng là pH=6,9, nhiệt độ là 29,50C Chúng được tìm thấy trong đất, bùn, nước ngọt và biển trầm tích, nước thải và ao xử lý chất thải công nghiệp trong điều kiện thiếu oxy Trong môi trường nhân tạo môi trường nuôi cấy đầu tiên được phát hiện bởi Beijerinck (Beijerinck, 1904)

có

Hình 1.3: tế bào vi khuẩn T.denitrificans có dạng hình que ngắn

Tế bào T.denitrificans bắt màu với DAPI (xanh) Những tế bào này có thể di

động được nhờ một roi có cực khuẩn lạc thuần khiết màu trắng sữa sẽ được quan sát thấy trên môi trường yếm khí thiosufate hoặc nitrate agar, có thể chuyển thành

màu trắng khi tác dụng với lưu huỳnh sau một thời gian Khí nitơ sẽ được sản xuất

ra trong môi trường yếm khí, kết quả là môi trường agar bị nứt

T denitrificans phát triển chậm và không có pha ổn định rõ ràng Tốc độ

tăng trưởng tối đa là 2,245 mg/(Lh) ở giai đoạn phase tăng trưởng (lũy thừa) Trong quá trình phát triển pH của môi trường giảm đáng kể Một vài nghiên cứu cho rằng

môi trường có nồng độ muối cao hạn chế hoạt động khử nito của T.denitrificans Kết quả của một số nghiên cứu đã chứng minh T.denitrificans không có độc tố

T denitrificans giúp loại bỏ nitrate dư thừa từ nguồn nước ngầm tự nhiên và

hệ thống xử lý nước Chúng là vi khuẩn đầu tiên và duy nhất để oxy hóa hợp chất oxit của uranium hóa trị IV thành hợp chất khoáng oxit của uranium hóa tri VI trong điều kiện kỵ khí, hợp chất này có tác dụng tích cực trong việc trung hòa uranium từ nguồn nước ngầm bị nhiểm uranium bằng cách giảm pha tĩnh ở dạng U(IV) nhờ

một số vi sinh vật, chẳng hạn như Geobacter sp

1.4.1.3 Cơ chế loại bỏ nitrate của T.denitrificans

T.denitrificans tăng trưởng trên môi trường thiosulfate, tetrathionate, thionate

hiếu khí và cả trên môi trường thiosulfate, tetrathionate, thionate, sulfide hoặc sulfur nguyên tố

Trước đây, hóa học lượng pháp được miêu tả là một trong những phản ứng

điển hình mô tả sự tăng trưởng của T.denitrificans trên môi trường sulfide và sử

dụng sulfide như là nguồn năng lượng và nitrate là chất nhận điện tử cuối cùng dưới điều kiện yếm khí Muối amoni và nitrate được sử dụng như là nguồn nitơ tốt Quá trình này xảy ra theo hai giai đoạn: Khử nitrate (NO3) thành nitrite (NO2); khử (NO2) thành nitric oxide (NO), rồi nitrous oxide (N2O) rồi đến N và sau cùng là N2

Trong điều kiện thiếu oxy xảy ra quá trình oxy hóa amonium ky khí

Ở T.denitrificans, sulfide bị oxy hóa bởi 1 loạt các phản ứng xúc tác nhờ

enzyme sulfide hoặc sulfite oxidoreductase được tìm thấy ở vi khuẩn phân hủy sulfate và quá trình oxy hóa lưu huỳnh nguyên tố bởi T.denitrificans theo thứ tự ban đầu làm giảm sulfide (hợp chất lưu huỳnh với một nguyên tố khác), sau đó quá trình oxy hóa lam giảm sulfite (muối của acid sulfuro)

Ngoài ra, T.denitrificans có thể sử dụng giảm lượng sắt và lưu huỳnh trong

hợp chất khoáng ít tan (hợp chất này được xem là chất nhường điện tử) Các nghiên

cứu về việc cố định carbon dioxide của T.denitrificans cho thấy rằng nó có khả

năng tổng hợp hexose phosphate từ carbon dioxide bởi một cơ chế tuần hoàn cũng

tương tự như cơ chế được tìm thấy trong cây xanh ở cấp độ gene T.denitrificans

biểu hiện ở dạng I RubisCO dưới điều kiện hiếu khí và dạng II RubisCO dưới điều kiện yếm khí Phát hiện này không chỉ cho thấy các cơ chế khác nhau có ảnh hưởng đến hiệu suất cố định CO2 của T.denitrificans và cũng cung cấp một số hiểu biết về khả năng oxy hóa hợp chất lưu huỳnh trong diều kiện hiếu khí và khử nitơ

1.4.1.4 Ứng dụng

T denitrificans là sinh vật chiếm ưu thế trong môi trường sống giàu nitrate

Có một điều đáng quan tâm với T denitrificans trong xử lý môi trường, đặc biệt để

loại bỏ nitrate Hàm lượng nito vượt quá giới hạn có thể gây ra những vấn đề như gây ra hiện tượng phú dưỡng và hội chứng methemoglobin làm mất khả năng vận hành oxy, có thể dẫn đến tử vong và nguyên nhân là do xả nước thải, sử dụng quá

mức phân bón T denitrificans là vi khuẩn khử nitơ, không cần nguồn cacbon nào

khác thêm vào quá trình này Chúng được xem là một giải pháp khả thi để loại bỏ nitrate từ nước ngầm và nước mặt đã bi ô nhiễm, cũng như xử lý nước thải với nông

độ nitrate cao như nước rĩ rác Chúng có hiệu quả trong việc loại bỏ nitrate trong thời gian dài, ngoài ra khả năng loại bỏ nitrite cũng rất tốt

T denitrificans cũng được xem xét để loại bỏ sulfite, nguồn chất thải giàu

sulfide như: khí chua và nước, chất ăn mòn Hợp chất lưu huỳnh trong môi trường

có độc tính cao, mùi khó chịu, tinh chất ăn mòn và nhu cầu oxy cao Quá trình oxy hóa sulfide hiếu khí là phương pháp ưa thích để loại bỏ sulfide trong nước thải công nghiệp

1.4.2 Pseudomonas stutzeri

1.4.2.1 Nguồn gốc[19]

Vi khuẩn Pseudomonas stutzeri được phân lập đầu tiên bởi Burri và Stutzer vào năm 1895 (Burri và Stutzer, 1895) và được xem như là Bacillus denitrificans II,

sau đó Van Niel và Allen đặt tên là Pseudomonas stutzeri (Van Niel và Allen,

1952) Các đặc điểm kiểu hình và chức năng của nó được mô tả chính xác bởi Lehman và Neumann vào năm 1927 (Lehman, K B và Neumann, 1896-1927)

Loài: Pseudomonas stutzeri

Các nghiên cứu về trình tự 16S rRNA cho thấy chúng tương đồng với các

loài như P.mendocinia, P.alcaligenes, P.pseudoalcaligenes và P.balearica (Obradors và ctv, 1991)

Năm 1952, C.B van Neil và M B Allen đã công khai trong nhật ký của họ

về lịch sử của P stutzeri: “Trong hai thập kỉ một số chủng vi khuẩn có khả năng

khử nitơ đã được phân lập và mô tả đặc điểm Một nghiên cứu trong các tài liệu này cho thấy Burri và Stutzer (1895) là những người đầu tiên mô tả chi tiết các đặc điểm

để nhận ra các sinh vật này Đặc điểm đăc biệt này là của Bacillus denitrificans II,

một sinh vật phân bố rộng rãi và có những đăc trưng riêng, chúng được phân lập từ rơm, phân xanh, nước kênh…và quá trình khử nitơ của nó thì rất phổ biến và dễ nhận biết” Các tên gọi khác nhau về vi khuẩn khử nitơ này đã được đặt kể từ khi chúng được khám phá trong tài liệu của van Neil và Allen 1952 (C.B van Neil và

M B Allen, 1952) Các tên gọi bao gồm: Bacterium stutzeri, Bacillus nitrogenes,

Bacillus stutzeri, Achromobacter sewerinii, Pseudomonas stutzeri và

Achromobacter stutzeri

1.4.2.3 Đặc điểm sinh lý và điều kiện sống[12]

P stutzeri là một loài vi khuẩn có mặt ở nhiều nơi trên trái đất, nó có khả

năng thúc đẩy quá trình nitrite hóa và khử đạm (Zumft, 1992), đặc biệt nó có mặt ở những nơi có nhiều nitrogen như nguồn nước bị ô nhiễm ammonia từ ao cá, tôm và trại chăn nuôi (Lee và ctv, 2002)

Chi Pseudomonas là một trong những chi đa dạng và có ý nghĩa sinh thái nhất trên trái đấtvà giữ vai trò quan trọng trong chu trình carbon và nitrogen P

stutzeri là loài có ý nghĩa nhất trong chi này bởi vì chúng có thể biến dưỡng nhiều

nguồn carbon khác nhau, đặc biệt chúng có thể khoáng hóa nhiều chất ô nhiễm nguồn gốc hữu cơ và vô cơ trong điều khiện hiếu khí lẫn kỵ khí và chúng xuất hiện

trong nhiều môi trường khác nhau (ô nhiễm dầu thô, bệnh viện) Nhiều chủng P

stutzeri có khả năng phân hủy được các dung môi hữu hay polyethylene glycols, đặc

biệt loài vi khuẩn này có khả năng loại bỏ nitrogen trong môi trường nước rất tốt vì chúng có đủ các gen nir, nos, nor, nhất là oxy hóa ammonia rất nhanh (Zumft, 1997)

Chủng P stutzeri có thể phát triển trong môi trường chỉ có một lượng nhỏ

ammonium hoặc nitrate và một phân tử hữu cơ như là một nguồn carbon duy nhất vàlà nguồn năng lượng cho sự phát triển của chúng Không cần thêm các yếu tố

tăng trưởng khác Chúng không phát triển ở môi trường acid P stutzeri có sự trao

đổi chất qua đường hô hấp và oxy là chất nhận điện tử cuối cùng Tuy nhiên, chúng

có thể sử dụng nitrate để làm chất nhận điện tử thay thế và có thể thực hiện quá trình khử oxy Quá trình khử này có thể bị cản trở hoặc chỉ có thể xuất hiện sau khi chuyển nitrate vào môi trường dưới điều kiện kỵ khí Sự phân hủy oxy của các hợp chất thơm liên quan đến sự tham gia của các mono- và dioxygenase Thông thường, catechol hoặc protocatechuate là trung tâm trung gian trong phản ứng này.( Obradors và Aguilar, 1991) đã chứng minh rằng polyethylene glycol được phân hủy

thành ethylene glycol, một loại cơ chất được sử dụng bởi P stutzeri (Obrador và ctv, 1991) Tất cả các chủng P stutzeri cho kết quả âm tính với phản ứng

“dihydrolase” Chúng không sử dụng glycogen và cũng không làm tan gelatin

1.4.2.4 Đặc điểm chung[22,23]

Tế bào có hình que, dài 1 đến 3μm, rộng 0.5 μm Khuẩn lạc có hình dạng không kiên định khi được phân lập trực tiếp, khuẩn lạc có dạng sần, khô, bám chặc

với nhau P stutzeri có gram âm, hình que, di chuyển bằng một cực của tiên mao

Nó không có sắc tố và có khả năng loại nitơ từ NO3- giải phóng N2 P.stutzeri có thể

tăng trưởng trong môi trường amylase, maltose và tinh bột nhưng không phát triển

trong gelatinase Vi khuẩn P.stutzeri hiếu khí, phân bố rộng rãi trong các vùng địa

lý nhưng được tìm thấy chủ yếu trong đất và nước Nhiều dòng được phân lập từ các mẫu bệnh lý Chúng có khả năng chuyển hóa, làm giảm các chất độc cho môi trường và các hợp chất có trọng lượng phân tử cao như polyethylene glycols (Obradors và ctv., 1991)

Pseudomonas stutzeri là loại vi khuẩn khử nitrate, không phát quỳnh quang 1.4.2.5 Đặc điểm hình thái và cấu trúc khuẩn lạc.[14]

Tế bào thuộc loại di động và phần lớn là một lông roi Một số chủng có roi ngắn ở phía bên.Những roi ngắn ở bên có thể dễ dàng bị gãy trong quá trình thao tác nhuộm lông roi (Palleroni và ctv, 1970) Những roi này tham gia chung với những lông roi chính và giúp cho quá trình di chuyển trên bề mặt rắn của vi khuẩn (Shinoda và ctv, 1977) Theo thống kê số lượng tế bào lông roi có thể đạt rất cao ở giai đoạn đầu của pha tăng trưởng (Lautrop và ctv, 1964)

Cả roi và tiên mao rất quan trọng cho các khuẩn lạc sống trên bề mặt sinh học và

phi sinh học, đặc biệt là trong việc hình thành ban đầu của các khuẩn lạc nhỏ P

stutzeri sở hữu cả roi và tiêm mao nhưng chúng không được xem là thành viên của

các vi khuẩn có màng sinh học tự nhiên

Về hình thái khuẩn lạc có thể được phân biệt bởi hình dạng và tính thống nhất bất thường của chúng