Tải bản đầy đủ

Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------

HOÀNG THỊ THANH NGA

Tên đề tài:

PHÂN LẬP VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN SINH TRƢỞNG CỦA
VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG MẪU NƢỚC THẢI TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành/ngành : Công nghệ sinh học
Khoa

: CNSH & CNTP


Khóa học

: 2012 – 2016

Thái Nguyên – năm 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------

HOÀNG THỊ THANH NGA

Tên đề tài:

PHÂN LẬP VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN SINH TRƢỞNG CỦA
VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG MẪU NƢỚC THẢI TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành/ngành: Công nghệ sinh học
Lớp

: 45 - CNSH

Khoa

: CNSH & CNTP

Khóa học

: 2012 – 2016

Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Dƣơng Mạnh Cƣờng



Thái Nguyên – năm 2016


i

LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Công
nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm, trong thời gian thực tập tốt nghiệp, em đã tiến
hành thực hiện đề tài “Phân lập và tối ưu một số điều kiện sinh trưởng của vi khuẩn
Nitrate hóa trong mẫu nước thải tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên”.
Sau thời gian tham gia nghiên cứu thực hiện đề tài, đến nay em đã hoàn
thành đề tài nghiên cứu của mình.
Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn tới: ThS. Dương Mạnh Cường,
Khoa Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm
Thái Nguyên đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em thực hiện đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn tới ThS. Vi Đại Lâm đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện
tốt nhất cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công nghệ Sinh học
và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã dạy dỗ,
truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong suốt thời
gian học tập.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động
viên để em có tự tin trong học tập và thực tập tốt nghiệp.
Dù đã cố gắng nhiều, xong bài khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu
sót và hạn chế. Kính mong nhận được chỉ bảo, đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô
cùng toàn thể các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên

Hoàng Thị Thanh Nga


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc các dòng vi khuẩn nghiên cứu ..................31
Bảng 4.2. Đặc điểm tế bào các dòng vi khuẩn nghiên cứu .......................................32
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của dòng vi khuẩn A1 ...................33
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của dòng vi khuẩn B3 ....................34
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến dòng A1 ....................36
Bảng 4.6.Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường nuôi cấy của dòng vi khuẩn B3......37
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của nguồn cacbon hữu cơ đến sự sinh trưởng của dòng vi
khuẩn A1...................................................................................................38
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ kết hợp nguồn cacbon hữu cơ đến sự
phát triển của dòng vi khuẩn A1...............................................................39
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của nguồn cacbon hữu cơ đến sự sinh trưởng của dòng vi
khuẩn B3 ...................................................................................................40
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ kết hợp với hữu cơ đến sự sinh
trưởng của dòng vi khuẩn B3 ...................................................................42


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Chu trình Nitơ trong tự nhiên ......................................................................5
Hình 4.1. Các dòng vi khuẩn nitrate có hoạt tính trên môi trường Winogradsky I ..28
Hình 4.2. Các dòng vi khuẩn nitrate có hoạt tính trên môi trường WinogradskyII .29
Hình 4.3. Dòng vi khuẩn nitrite hóa trên môi trường có chứa thuốc thử Griss ........30
Hình 4.4. Dòng vi khuẩn nitrat hóa trên môi trường có chứa thuốc thử Griss .........30
Hình 4.5. Hình thái khuẩn lạc dòng vi khuẩn A1, B2 ...............................................31
Hình 4.6. Hình thái tế bào dòng A1, B3 ...................................................................32
Hình 4.7. Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của dòng vi khuẩn A1 .......34
Hình 4.8. Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của dòng B3.......................35
Hình 4.9. Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của dòng vi khuẩn A1 ....36
Hình 4.10. Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của dòng vi khuẩn B3..37
Hình 4.11. Biểu đồ ảnh hưởng của nguồn hữu cơ đến sự phát triển của dòng vi
khuẩn A1...................................................................................................39
Hình 4.12. Biểu đồ ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ kết hợp với nguồn cacbon
hữu cơ đến sự phát triển của dòng vi khuẩn A1 .......................................40
Hình 4.13. Biểu đồ ảnh hưởng của nguồn hữu cơ đến sự phát triển của dòng vi
khuẩn B3 ...................................................................................................41
Hình 4.14. Biểu đồ ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ kết hợp với nguồn cacbon
hữu cơ đến sự phát triển của dòng vi khuẩn B3 .......................................42


iv

DANH MỤC VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT

AMO : Amon Monoxygenase
AOB

: Ammonium

DO

: Dissolved Oxygen

ATP

: Adenosine Tri-Phosphate

h

: Giờ

ĐC

: Đối chứng

TAN

:Total amonia nitrogen

AOB

: Ammonia Oxidizing Bacteria


v

MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài .............................................................................3
1.2.1. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................3
1.2.2. Yêu cầu của đề tài .............................................................................................3
1.3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................................4
2.1.1. Chu trình Nitơ ...................................................................................................4
2.1.2. Tác hại của việc dư thừa Nitơ đối với đời sống và môi trường ........................6
2.1.3. Trạng thái tồn tại và quá trình chuyển hóa của nitơ trong nước thải ................9
2.1.4. Quá trình chuyển hóa nitơ vô cơ và vai trò của nhóm vi khuẩn nitrate hóa ...10
2.1.4.1. Quá trình Nitrate hóa ....................................................................................10
2.1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrate hóa ..........................................12
2.1.5. Đặc điểm sinh học và vai trò của vi khuẩn tham gia quá trình nitrate hóa .....14
2.1.5.1. Các dòng vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate hóa ................................14
2.1.5.2. Đặc điểm sinh học và vai trò của vi khuẩn Nitrosomonas ...........................16
2.1.5.3. Đặc điểm sinh học và vai trò của vi khuẩn Nitrobacter ..............................17
2.1.6. Hiện trạng nước thải tại trường Nông Lâm Thái Nguyên...............................19
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới .....................................................20
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .....................................................................20
2.2.2. Tình hình nghiên cứu thế giới .........................................................................20
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....22
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................22
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................22
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu ......................................................22
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................22


vi

3.2.2. Thời gian nghiên cứu ......................................................................................22
3.3. Dụng cụ, môi trường ..........................................................................................22
3.3.1. Dụng cụ thiết bị ...............................................................................................22
3.3.2. Môi trường ......................................................................................................23
3.3.2.1. Môi trường Winogradsky I ..........................................................................23
3.3.2.2. Môi trường Winogradsky II .........................................................................23
3.4. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................24
3.5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................24
3.5.1. Phương pháp thu thập mẫu..............................................................................24
3.5.2. Phương pháp phân lập và tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa ..............................24
3.5.2.1. Phương pháp phân lập vi khuẩn ...................................................................24
3.5.2.2. Phương pháp làm sạch và tuyển chọn dòng vi khuẩn có hoạt lực cao.........25
3.5.3. Phương pháp nhuộm gram ..............................................................................25
3.5.4. Phương pháp giữ giống ...................................................................................26
3.5.5. Phương pháp phân tích ....................................................................................26
3.5.6. Xác định một số tính chất sinh lý, sinh hóa đến các dòng vi khuẩn nitrat hóa ....27
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................28
4.2 Thử nghiệm khả năng nitrate hóa........................................................................29
4.2.1. Tuyển chọn dòng vi khuẩn có hoạt tính oxy hóa amon thành nitrite ..............29
4.2.2. Tuyển chọn dòng có hoạt tính nitrite thành nitrate .........................................30
4.3. Định danh vi khuẩn dựa trên đặc điểm hình thái ...............................................31
4.4. Tối ưu một số điều kiện pH, nhiệt độ, các nguồn dinh dưỡng đến khả năng sinh
trưởng của vi khuẩn nitrate hóa.................................................................................33
4.4.1. Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của vi khuẩn .........................................33
4.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của dòng vi khuẩn nitrate hóa ......36
4.4.3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sự phát triển của vi khuẩn nitrate hóa .....38
5.1. Kết luận ..............................................................................................................44
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................45


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nước thải - nước sau khi sử dụng đã bị nhiễm bẩn từ sinh hoạt, hoạt động
công nghiệp, nông nghiệp được thải ra khỏi khu vực đang sử dụng về một nguồn
nhận như ao, hồ, sông, biển. Trong khi dịch chuyển, một lượng nước thải nhất định
sẽ thấm vào đất tạo ra nước ngầm cũng đem theo chất gây ô nhiễm.
Tác nhân gây ô nhiễm môi trường trong nước là các chất có khả năng chuyển
hoá thành các chất khác và các chất bền tác động đến cân bằng sinh thái trong môi
trường nước nhận. Về nguyên tắc, các chất bền trong môi trường được coi là ít độc
hại nếu nó không gây hại trực tiếp lên động vât, thực vật sống trong nước hoặc lên
con người hoặc một cách gián tiếp tới con người thông qua chuỗi thức ăn. Có nhiều
họ chất hữu cơ bền trong môi trường nhưng có tác dụng xấu như gây các loại bệnh
nan y, đột biến gen ngay với nồng độ rất thấp. Đó là một số họ chất bảo vệ thực vật,
hormon, kháng sinh, dược phẩm, cùng một số hợp chất đặc thù khác khi thâm nhập
vào cơ thể người và động vật trực tiếp hoặc qua thức ăn. Rất nhiều hợp chất gây ô
nhiễm trong nước thải có khả năng chuyển hoá cao trong môi trường nước tự nhiên
thông qua các phản ứng hoá học, sinh hoá, quang hoá và tác động đến cân bằng sinh
thái của môi trường. Các chất gây đục vô cơ có khả năng chuyển hoá không lớn, khi
tồn tại trong nguồn nước nhận sẽ gây đục, gây hiện tượng cản ánh sáng vào nước,
hạn chế sự phát triển của thuỷ thực vật sống trong đó. Hậu quả kéo theo là làm giảm
nguồn thức ăn của thuỷ động vật, làm giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước do quá
trình quang hợp của thực vật bị hạn chế, gây khó khăn cho hoạt động của động vật
thuỷ sinh (Lê Văn Cát, 2007).
Nitơ là nguyên tố cơ bản của sự sống, có mặt ở tất cả các hoạt động liên quan
đến sự sống và trong rất nhiều ngành nghề sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Hợp
chất hoá học chứa nitơ là thành phần dinh dưỡng trong phạm trù nước thải và là đối
tượng gây ô nhiễm khá trầm trọng cho môi trường. Nếu như hàm lượng nitơ có
trong nước thải xả ra sông, hồ quá mức sẽ gây hiện tượng ô nhiễm, điển hình là hiện


2

tượng phú dưỡng. Trong môi trường phú dưỡng, điều kiện sống (pH, oxy tan) biến
động liên tục và mạnh là những tác nhân gây khó khăn, thậm chí là môi trường
không thể sống đối với thuỷ động vật. Thời gian hay chu kỳ sống của tảo có giới
hạn, sau khi phát triển mạnh (bùng nổ tảo hay còn gọi là nước nở hoa) tảo chết lắng
xuống lớp đáy và tiếp tục bị phân huỷ trong điều kiện yếm khí. Giống loài tảo rất
phong phú, trong đó có loài tảo độc (tiết ra độc tố), trong điều kiện phú dưỡng tỷ lệ
thành phần tảo thường thay đổi theo chiều hướng bất lợi, hình thành nhiều loại tảo
độc (C. E. Boyd, 1998), khi phát triển mạnh, tảo che chắn ánh sáng không cho thực
vật sống ở lớp dưới phát triển, gây độc và làm mất nguồn thức ăn cho thuỷ động
vật. Khi chết tảo lắng xuống đáy, bị vi sinh vật và nấm phân huỷ làm cạn kiệt nguồn
oxy hoà tan cung cấp cho các loài động vật khác. Trong khi phân huỷ tảo, các chất
dinh dưỡng và hữu cơ lại được chiết ra môi trường nước từ trầm tích, các yếu tố
trên lại thúc đẩy vi sinh vật phát triển. Vi sinh vật phát triển sẽ bám vào thân, lá
thực vật làm giảm khả năng quang hợp của thực vật.
Để giải quyết vấn đề trên, việc nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để xử lý
nước bị ô nhiễm đang ngày càng phổ biến. Khác với các phương pháp vật lý, hóa
học… việc sử dụng vi sinh vật giúp tăng cường khả năng phục hồi, khả năng tự làm
sạch môi trường, có tính ổn định cao và thân thiện với môi trường.
Trong tự nhiên, vi sinh vật loại bỏ hàm lượng Nitơ dư thừa trong nước bằng
cách chuyển hóa nitơ dạng hữu cơ và vô cơ thành dạng khí N2 thoát ra ngoài môi
trường. Quá trình này diễn ra chủ yếu nhờ các quá trình amon hóa, nitrate hóa và
phản nitrate hóa. Dạng tồn tại phổ biến của Nitơ trong nước là NH3 cùng các muối
NH4+. Trong đó nitrate hóa là quá trình hiếu khí ( điều kiện có O2), đầu tiên NH4+
được Oxi hóa thành nitrite NO2-, sau đó nitrite NO2- sẽ chuyển hóa thành NO3-. Các
biến đổi này được thực hiện bởi các vi sinh vật, ví dụ như vi khuẩn: Nitrobacter,
Nitrospira, Nitrococcus.... Do vậy, việc tìm ra các dòng vi khuẩn chuyển hóa nitrate
và vi khuẩn phân giải nitrate có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết lập các quy trình
phục hồi sinh học nhằm làm giảm nồng độ nitơ trong nước thải.
Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thuộc Tổ 10, xã Quyết Thắng–Thành
Phố Thái Nguyên, nằm ở phía Tây cách trung tâm thành phố khoảng 5km, có diện


Khóa luận đầy đủ ở file: Khóa luận full
















Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×