Luận văn Đánh giá đặc điểm ô nhiễm dư lượng chất diệt cỏ/đioxin và khả năng phân hủy sinh học tại khu vực ô nhiễm tây sân bay biên hòa tỉnh Đồng Nai

xử lý [11]. Khi đánh giá khả năng phân hủy sinh học của hỗn hợp vi khuẩn SETDN 20 được phân lập bằng phương pháp làm giàu nhiều lần từ lô đất xử lý tẩy độc bằng phân hủy sinh học ở Đà Nẵng, kết quả sau 60 ngày nuôi cấy trên môi trường xử lý có bổ sung dịch chiết đất thì đã loại bỏ 17,9% tổng độ độc trong đó đồng phân 2,3,7,8-TCDD giảm từ 4.299 ppt xuống còn 3.528 ppt [25]. Trong bộ sưu tập giống VSV phân lập từ đất nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin ở Đà Nẵng của Phòng Công nghệ sinh học tái tạo môi trường, một số chủng đã được định tên bằng cả hai phương pháp truyền thống và xác định trình tự gene 16S rDNA, 18S rDNA có khả năng phân hủy dioxin, 2,4,5-T, 2,4-D và các PAHs đa vòng thơm đặc biệt là 2 PAH khó phân hủy nhất là pyren và fluoranthen bao gồm Streptomyces sp. XKDN11, Streptomyces sp. XKDN19, Streptomyces sp. XKDNR1, Brevibacillus sp.XKDN3, Brebacillus sp. BDNR10, Bacillus sp. BDN6, Bacillus sp. BU3, Pseudomonas sp. BDN15, Pseudomonas sp. BDNR1, Pseudomonas sp. Setdn1, Aspergillus sp. FDN9, Aspergillus sp. FDN20. Các chủng vi sinh vật này đều có khả năng phân hủy 2,3,7,8-TCDD hoặc 2,4,5-T; 2,4-D, DBF, PAH,ở các mức độ khác nhau như là nguồn carbon năng lượng duy nhất hay theo cơ chế đồng trao đổi chất. Bên cạnh những nghiên cứu về khả năng phân hủy sinh học và các chủng vi sinh vật, việc nghiên cứu về các gene chức năng tham gia vào các quá trình phân hủy sinh học các chất diệt cỏ và dioxin cũng đã được nghiên cứu. Đã xác định trình tự gene dioxygenase của chủng Terrabacter sp. DMA được phân lập trực tiếp từ đất nhiễm dioxin ở sân bay Đà Nẵng với độ tương đồng 100% với trình tự đoan gene mã hóa tiểu đơn vị alpha dioxygenase của chủng Sphingomonas sp. RW1 [19]. Khi phân lập 3 chủng hỗn hợp SETDN20 tại khu vực ô nhiễm chất độc hóa học cũng đã xác định được gene dioxin dioxygenase mã hóa cho enzyme với độ tương đồng 99% với enzyme phenylpropionate dioxygenase [25]. Ngoài ra còn có nghiên cứu khác cũng chỉ ra sự tồn tại của gene dioxin dioxygenase trong các chủng xạ khuẩn Rhodococcus sp.HDN3 được phân lập từ đất ô nhiễm tại sân bay Đà Nẵng [17]. Từ các số liệu đã được công bố quốc tế và trong nước sự chuyển hóa, phân hủy sinh học dioxin và các chất tương tự đa vòng thơm khó phân hủy khác ta có thể rút ra các nhận xét sau: - Phân hủy sinh học dioxin và các hợp chất tương tự ở điều kiện hiếu khí được nghiên cứu kỹ nhất ở chủng Sphingomonas sp. RW1. Hiện nay, các con đường phân hủy dioxin và các hợp chất tương tự cũng đã được nghiên cứu ở các chi vi khuẩn khác như Rhodococcus, Terrabacter, Paenibacillus và Pseudomonas. - Bước chuyển hóa đầu tiên của dioxin và các hợp chất tương tự được mã hóa bởi các enzyme dioxin dioxigenease và rất khác nhau trong các vi khuẩn phân hủy dioxin và các hợp chất tương tự. Oxy hóa vị trí kép xẩy ra ở các vị trí bên 1,2; 2,3; và 3,4 hoặc ở vị trí góc 4,4a. Oxy hóa kép vị trí góc được quan tâm hơn cả vì phá vỡ cấu trúc mặt phẳng là nguyên nhân gây độc của dioxin và các hợp chất tương tự. Trong khi đó, oxy hóa kép vị trí bên thường dẫn đến sản phẩm ngõ cụt. - Các vi sinh vật tham gia phân hủy dioxin và các hợp chất tương tự chứa clo thuộc các chi Rhodococcus, Beijerinckia, Pseudomonas, Bacillus, Sphingomonas, Terrabacter, Burkholderia, Klebsiella, Alcaligenees và Enwinia, v.v. và thường theo con đường đồng trao đổi chất. - Gene chức năng tham gia vào quá trình chuyển hóa, phân hủy bước đầu đối với dioxin là dioxin dioxygenase. Gene này đã được xác định trong các chủng vi sinh vật phân lập được ở đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại sân bay Đà Nẵng. Áp dụng công nghệ phân hủy sinh học từ 4/2009 đến 7/2011 đã xử lý sạch dioxin 3.384 m3 đất nhiễm tại khu vực Z1 thuộc sân bay này từ 10.000 ppt xuống còn 52 ppt (Báo cáo nhánh dự án, Đặng Thị Cẩm Hà và đtg, 2012). Do đó để tìm hiểu khả năng xử lý khử độc trong đó tập trung vào biện pháp sinh học ở khu vực mới này, chúng tôi tiến hành các nghiên cứu khảo sát với nội dung đã nên trong phần mở đầu. Các nghiên cứu về đặc điểm ô nhiễm dioxin ở trong đất thường sử dụng phương pháp lấy mẫu bằng dụng cụ khoan cầm tay để đánh giá mức độ và độ sâu ô nhiễm ở các ‘điểm nóng’. Hiện chưa có nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm dioxin trong đất nào sử dụng phương pháp lấy mẫu theo phẫu diện đất. Do đó trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng cách lấy mẫu theo phẫu diện đất để đánh giá mức độ ô nhiễm, đặc điểm ô nhiễm ở khu vực Tây – Nam sân bay Biên Hòa. Các nghiên cứu đa dạng vi sinh vật đất hiện nay tập trung vào khai thác tính đa dạng chủng loài và các gene chức năng của các vi sinh vật cũng như được tách chiết trực tiếp từ đất. Các phương pháp nghiên cứu được chia làm 3 nhóm: các phương pháp háo học, vi sinh vật, sinh hóa và sinh học phân tử. Mỗi phương pháp cụ thể đều có các ưu, nhược điểm để có thể giải quyết câu hỏi đa dạng vi sinh vật từ mức thấp đến mức cao. Trong nghiên cứu này, sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử: kỹ thuật PCR khuếch đại 16S rRNA nhằm xác định loài và kỹ thuật PCR nhân gene để xác định gene chức năng trong các mẫu vi sinh vật được phân lập từ đất nhiễm chất diệt cỏ chứa dioxin tại căn cứ quân sự Biên Hòa. Bên cạnh đó, việc phân lập và định loại một số chủng vi khuẩn sử dụng các chất độc cũng như xác định sự có mặt của một số gene chức năng tham gia vào quá trình phân hủy các chất độc sẽ cung cấp thêm dữ liệu về tính đa dạng vi sinh vật không những về chủng loài mà còn về chức năng của một số gene đại diện mã cho các enzyme trong đất và bùn nhiễm ở sân bay Biên Hòa. Ngoài ra, các kết quả trong nghiên cứu sẽ góp phần khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên vi sinh vật và gene chức năng từ đất nhiễm tại sân bay Biên Hòa trong nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng để quan trắc ô nhiễm và hoạt động sinh lý của vi sinh vật bản địa. Để góp phần vào nghiên cứu các vấn đề trên, trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành những nội dung nghiên cứu như đã trình bày ở phần mở đầu. CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các mẫu đất đã được thu thập tại khu vực ô nhiễm mới Tây sân bay Biên Hòa. Bốn hai mẫu đất được lấy tại khu vực này tại 10 vị trí với diện tích khu vực khảo sát khoảng 2 ha, ở các độ sâu khác nhau so với mực nước biển trong khoảng từ -135cm đến +550cm. Các mẫu đất được lấy theo tầng theo kiểu phẫu diện đất. Đất được đồng nhất ngay tại hiện trường và phòng thí nghiệm để phân tích thành phần hóa học trong đó khu trú vào nồng độ dioxin cụ thể là đồng phân 2,3,7,8-TCDD và các chỉ số thổ nhưỡng thành phần cấp hạt, hàm lượng mùn. Hình 2.1. Các vị trí lấy mẫu nghiên cứu tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phân tích các đồng phân độc của dioxin Toàn bộ các mẫu được phân tích theo tiêu chuẩn 45 TQSB 01:2007 (Trung Tâm nhiệt đới Việt-Nga - 2007), đây là Tiêu chuẩn được xây dựng trên cơ sở cải biến Phương pháp phân tích PCDD/PCDF trên thiết bị sắc ký khí khối phổ phân giải thấp của Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA 8280A). Qui trình phân tích được mô tả tóm tắt như hình 2.2. CHUẨN BỊ SƠ BỘ MẪU (Bảo quản, trọng lượng khô) Thêm nội chuẩn 13C12 - PCDD/PCDF Thu lấy dung dịch chiết mẫu, Thay thế dung môi bằng n-Hexan Thêm chất chuẩn làm sạch 37Cl4-2,3,7,8-TCDD LÀM SẠCH MẪU Dung dịch H2SO4, NaCl, KOH, NaCl Làm khô bằng Na2SO4 khan, Cột sắc ký “đa lớp”, Cột than FAS - MD/ AX21 Cột nhôm ôxit Tách phân đoạn PCDD/PCDF Thêm chất chuẩn nội 13C12-PCDD xác định hiệu suất thu hồi PHÂN TÍCH TRÊN GC/MS Xử lý số liệu, lưu, in, báo cáo kết quả MẪU ĐẤT, BÙN, CẶN LẮNG CHIẾT SOXHLET Hình 2.2. Quy trình tiến hành tách chiết mẫu 2.2.2. Phân tích hàm lượng mùn, thành phần cơ giới Các mẫu được phân tích hàm lượng mùn và thành phần cơ giới tại Phòng thí nghiệm phân tích thổ nhưỡng trường đại học Lâm nghiệp Hà Nội. 2.2.3. Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật trong đất 2.2.3.1. Lấy mẫu đất để tiến hành phân tích vi sinh vật Mẫu đất được lấy tại 10 vị trí và ở các tầng với các độ sâu tương ứng các vị trí lấy mẫu phân tích chất độc tại khu vực trên và được lấy vào năm 2011. Đất được lấy cho vào ống falcon và sau khi lấy mẫu được bảo quản lạnh để tiến hành các phân tích liên quan đến sinh học. 2.2.3.2. Phân lập vi khuẩn Cân 5 gam hỗn hợp đất của 4 mẫu ở 4 vị trí với độ sâu từ 0,7 đến 1,0 m với khối lượng 1,25g đất/mẫu thuộc khu vực ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin phía Tây sân bay Biên Hòa để phân lập vi khuẩn. Vi khuẩn được phân lập bằng phương pháp làm giàu sinh học trên môi trường muối khoáng thành phần bao gồm: KNO3 3 g/l, MgSO4 0,4 g/l, KH2PO4 0,3 g/l, Na2HPO4 0,7 g/l, NaCl 1 g/l với nguồn carbon là dịch chiết đất chứa dioxin; 2,4,5-T và 2,4-D (Nguyễn Bá Hữu, 2007). 2.2.3.3. Tách DNA tổng số mẫu đất nhiễm, mẫu bùn hồ và từ VSV nuôi cấy Mẫu đất, bùn hồ hoặc chủng sạch cho vào ống effendorf 1,5ml bổ sung 600µl lysis buffer và 25 µl lyzozym 10mg/ml ủ trong 370C trong vòng 60 phút sau đó bổ sung 20µl Proteza K 10mg/ml ủ tiếp ở 560C trong vòng 180 phút. Bổ sung phenol bão hòa tỷ lệ 1:1 lắc đều và ly tâm 12.000 vòng/phút trong 10 phút. Hút dịch nổi và thêm CI (Cloroform : Isoamylalcohol) bão hòa với tỷ lệ 1:1 ly tâm 12.000 vòng/phút trong 10 phút. Tiếp tục hút dịch nổi sang một ống effendorf mới và bổ sung Isopropanol với tỷ lệ 1:1 và để qua đêm trong tủ lạnh. Ly tâm bỏ dịch và cho vào 500µl còn 70%, ly tâm bỏ dịch, làm khô tự nhiên và bổ sung 30µl nước đề ion. 2.2.3.4. Phương pháp nghiên cứu các đặc điểm hình thái vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng DBF và dioxin được phân loại theo phương pháp nuôi cấy trên môi trường muối khoáng MM (g/l) gồm: KNO3 3g; MgSO4 0,4g; KH2PO4 0,3g; Na2HPO4 0,7g; NaCl 1,0g; agar 18g, điều chỉnh pH về 7 đến 7,2 bằng NaOH 1M hoặc HCl 0,5M. Sau 3 đến 7 ngày tiến hành phân loại dựa trên xác định hình thái: kích thước, màu sắc, đặc điểm tế bào. Sau khi phân loại đem soi dưới kính hiển vi điện tử quét JEOL - JSM 5410LV. 2.2.3.5. Phân loại vi sinh vật bằng xác định trình tự gene 16S rRNA Gene mã hóa 16S rRNA của vi khuẩn được khuếch đại bằng kĩ thuật PCR sử dụng cặp mồi 27F (5’-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG-3’) và 1492R (5’-TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T-3’). Chu trình nhiệt của phản ứng PCR như sau: 95oC-10 phút; 35 chu kỳ (95oC - 1 phút, 55oC - 1phút, 72oC - 1 phút; ); 72oC - 10 phút; giữ ở nhiệt độ 4oC sau khi kết thúc phản ứng. Kiểm tra sản phẩm PCR bằng điện di trên gel agarose 1,8%, nhuộm EtBr và quan sát dưới tia UV. Mức độ tương đồng của đoạn gene16S rRNA của chủng BHNA1 được so sánh với các trình tự gene 16S rRNA trong Genbank và Ribosom Database Project. Cây phát sinh loài dựa trên so sánh trình tự gene16S rRNA được thiết kế trên các phần mềm Clustal X, và Mega5. 2.2.3.6. Xác định trình tự đoạn gene tfdA mã hóa cho enzyme phân hủy 2,4-D Cặp mồi tfdAF (5’-ACG GAG TTC TGY GAY ATG-3’) và tfdAR (5’-AAC GCA GCG RTT RTC CCA-3’) được sử dụng để nhân đoạn gene tfdA mã hóa enzym phân hủy 2,4-D. Phản ứng PCR nhân đoạn gene tfdA từ chủng BHNA1 được thực hiện với thể tích 30µl gồm: 6µl đệm PCR 10mM; 3,6µl MgCl2 25mM; 0,6µl dNTP 2mM; 0,15µl taq polymerase; 1µl DNA tổng số. PCR được thực hiện với chu trình nhiệt như sau: 95˚C: 4 phút, (95˚C: 1 phút, 52˚C: 1 phút, 72˚C: 1 phút) lặp lại 35 chu kì; 72˚C 8 phút. Sản phẩm PCR được bảo quản ở 4˚C và được kiểm tra bằng điện di trên gel agarose 1,5%, nhuộm bản gel với EtBr và quan sát dưới ánh sáng của đèn cực tím. Sản phẩm PCR được xác định trình tự trực tiếp. Xử lý, so sánh trình tự và dựng cây phát sinh loài dựa trên các phần mềm Clustal X, Mega5. 2.2.3.7. Xác định trình tự đoạn gene mã hóa enzyme dioxin dioxygenase Cặp mồi DIOXY-F (5’-TGY ASN TAY CAY GGV TGG-3’) và DIOXY-R (5’-TBV GGN CCV YKN GGV TGC C-3’) được sử dụng trong phản ứng nhân đoạn gene dioxin dioxygenase. Phản ứng PCR nhân đoạn gene mã hóa dioxin dioxygenase được thực hiện với thể tích 30µl gồm 6µl đệm PCR 10mM; 3,6µl MgCl2 25mM; 3,5µl dNTP 2mM; 0,15µl taq polymerase; 1µl DNA tổng số. Phản ứng được thực hiện trên máy PCR với chu trình nhiệt như sau: 95˚C-5 phút, 34 chu kỳ (95˚C -1 phút, 50˚C -1phút, 72˚C -1 phút); 72˚C -7phút, giữ ở nhiệt độ 4˚C. Sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose, nhuộm với EtBr, quan sát dưới tia UV, sản phẩm PCR được làm sạch và xác định trình tự trực tiếp với cặp mồi DIOXY-F và DIOXY-R. Xử lý, so sánh trình tự và dựng cây phát sinh sử dụng phầm mềm Clustal X, Mega5. 2.2.3.8. Định tính khả năng sử dụng chất diệt cỏ/dioxin của vi khuẩn Môi trường muối khoáng MM (g/l) thạch với thành phần bao gồm: KNO3 3g; MgSO4 0,4g; KH2PO4 0,3g; Na2HPO4 0,7g; NaCl 1,0g; agar 18g, điều chỉnh pH về 7 đến 7,2 bằng NaOH 1M hoặc HCl 0,5M. Sau đó bổ sung 800 µl dịch chiết đất trên bề mặt, dàn đều cho khô, nuôi cấy 2 chủng vi sinh vật trên bề mặt và theo dõi sự sinh trưởng của chúng theo thời gian. Sau đó sử dụng toàn bộ sinh khối và thạch lẫn dịch triết đất trong đĩa peptri chiết trong 100ml toluen trong thời gian 2h. Sau đó cô đặc bằng máy cất quay còn khoảng 1ml và đem phân tích trên máy sắc ký khí khối phổ phân giải thấp (GC-MS). Để đánh giá kết quả ta lấy diện tích pick của mẫu đối chứng là 100%, sau đó định tính khả năng phân hủy của hai chủng bằng việc chia tỷ lệ diện tích pick của chủng BHNA1 và BHNB1 so với mẫu đối chứng. CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm ô nhiễm khu vực Tây sân bay Biên Hòa 3.1.1. Sự phân bố hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD trong đất tại khu vực Tây sân bay Biên Hoà Sau khi các mẫu đất được thu thập theo sơ đồ hình 2.1 được đồng nhất, chất ô nhiễm được tách chiết và phân tích trên máy sắc ký khí khối phổ (GC-MS), đồng phân 2,3,7,8-TCDD được quan tâm nhất bởi nó đặc trưng cho chất diệt cỏ/dioxin mà Mỹ sử dụng trong chiến tranh Việt Nam. Hàm lượng được tính theo ppt. Kết quả phân tích đánh giá hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD, hàm lượng mùn và thành phần cơ giới của 42 mẫu đất được trình bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1: Hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD, mùn và thành phần cơ giới (TPCG) tại các điểm nghiên cứu tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa. TT Vị trí lấy mẫu Độ sâu lấy mẫu (cm) Hàm lượng 2,3,7,8-TCDD (ppt) Hàm lượng mùn (%) TPCG Cát (%) >0,02mm Sét (%) <0,02mm 1 S2 140 20.043 5,23 40,42 59,58 100 6.666 5,66 40,28 59,72 40 6.997 3,84 44,91 55,09 -115 16.088 3,51 39,94 60,06 2 S4 70 250 4,51 43,61 56,39 -25 750 4,05 37,09 62,91 -135 27.411 3,62 38,15 61,85 -200 1.925 3,51 35,66 64,34 3 S5 140 93.358 4,71 41,05 58,95 40 11.876 4,38 38,83 61,17 -165 869 4,38 29,88 70,12 4 S6 590 120 5,62 37,54 62,46 510 36.560 5,44 35,46 64,54 490 8 4,17 30,45 69,55 5 S8 70 63 3,53 35,02 64,98 -25 312 3,52 42,25 57,75 -135 20.142 3,45 32,64 67,36 6 S9 70 36.381 5,78 41,57 58,43 -25 77 4,01 35,04 64,96 -135 35 3,51 36,09 63,91 7 S11 140 15 4,31 - - -95 25  3,62 - - -135 10 3,51 - - 8 S13 190 734 4,27 59,26 40,74 95 106.749 5,44 39,85 60,15 40 2.078 4,63 38,06 61,94 9 S14 540 319 3,52 61,76 38,24 500 123 3,52 41,43 58,57 300 50 3,55 40,76 59,24 10 S15 135 40 4,37 36,22 63,78 65 12 3,63 38,02 61,98 -45 5 3,64 61,76 38,24 B.đồ 1. Hàm lượng dioxin tại S2 B.đồ 2. Hàm lượng dioxin tại S4 B.đồ 3. Hàm lượng dioxin tại S5 B.đồ 4. Hàm lượng dioxin tại S6 B.đồ 7. Hàm lượng dioxin tại S11 B.đồ 8. Hàm lượng dioxin tại S13 B.đồ 5. Hàm lượng dioxin tại S8 B.đồ 6. Hàm lượng dioxin tại S9 B.đồ 9. Hàm lượng dioxin tại S14 B.đồ 10. Hàm lượng dioxin tại S15 Ghi chú: - Cột trắng là hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD - Cột sọc đen là độ sâu lấy mẫu so với mực nước biển Hình 3.1. Biểu đồ quan hệ hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD theo độ sâu Từ bảng 3.1 và hình 3.1 cho thấy hàm lượng 2,3,7,8-TCDD cao nhất tại khu vực này là 106.749 ppt (hiện tại khu vực này vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu) ở độ sâu là 95 cm. Ở độ sâu thấp nhất của đợt lấy mẫu -200 cm còn phát hiện được dioxin với hàm lượng là 1.925 ppt. Từ các số liệu trình bày ở bảng 3.1 và hình 3.1 trên cho thấy tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa sự ô nhiễm dioxin không theo quy luật. Chất ô nhiễm thường di chuyển theo độ sâu từ trên xuống dưới còn ở đây hàm lượng dioxin phân tích được biến động giữa các độ sâu của các tầng và tại vị trí các điểm lấy mẫu. Cụ thể, tại vị trí S2 nồng độ biến thiên theo hình phễu ở độ sâu 140 cm và độ sâu -115 cm hàm lượng dioxin cao tương ứng là 20.043 ppt và 16.088 ppt. Còn ở độ sâu 40 cm và 100 cm hàm lượng dioxin thấp hơn, mặc dù vẫn cao hơn nhiều lần cho phép (1000ppt đối với đất phi nông nghiệp) tương ứng là 6.997 ppt và 6.666 ppt. Cách vị trí S2 khoảng 30 m là vị trí S13, ở độ sâu 95 cm hàm lượng dioxin cao đến 106.749 ppt, nhưng ở hai tầng khác ở độ sâu 190 cm và 40 cm hàm lượng lại thấp hơn rất nhiều. Tương tự như vậy cách vị trí S2 khoảng 40 m là vị trí S5, tại vị trí này hàm lượng 2,3,7,8-TCDD cao nhất phát hiện được lại tập trung chủ yếu ở tầng đất đầu tiên với độ sâu 140 cm và hàm lượng dioxin là 93.358 ppt. Cũng như vậy, chỉ cách vị trí S5 khoảng 15 m là vị trí S8 chất ô nhiễm lại phát hiện được với hàm lượng cao tới 20.142 ppt ở độ sâu -135 cm. Hiện tượng này cũng diễn ra tương tự như tại hai vị trí S14 và S6. Khi so sánh hàm lượng dioxin tại cùng một độ sâu lấy mẫu tại các vị trí ta sẽ thấy dioxin phân bố không đồng nhất tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa. Biểu đồ 11. Nồng độ dioxin tại độ sâu 40cm Biều đồ 12. Nồng độ dioxin tại độ sâu 70cm Biểu đồ 13. Nồng độ dioxin tại độ sâu 140cm Biểu đồ 14. Nồng độ dioxin tại độ sâu -135cm Ghi chú: Cột vàng là hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD ở cùng một độ sâu lấy mẫu. Hình 3.2. Biểu đồ quan hệ hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD ở cùng một độ sâu Từ hình 3.2 cho thấy sự phân bố 2,3,7,7-TCDD ở cùng một độ sâu lấy mẫu tại các điểm nghiên cứu là rất khác nhau và có sự chênh lệch khá lớn. Ở độ sâu 70 cm tại các điểm S4, S8, S9 với khoảng cách từ 30 m đến 40 m đã có sự chênh lệch rất lớn hàm lượng dioxin từ 250 ppt tại S2, 63 ppt ở S8 và lên tới 36.381ppt ở S9. Tại độ sâu -135 cm ở các điểm S4, S8, S9, và S11 cũng có sự khác nhau rất lớn về hàm lượng dioxin 27.411ppt và 20.142 ppt tại S4 và S8. Dioxin chỉ phân tích được 35 ppt và 10 ppt ở các điểm S9 và S11. Tương tự ở độ sâu 140 cm tại S5 cao gấp hơn 4 lần tại S2 tương ứng 20.043 ppt tại S2 và lên tới 93.358 ppt ở S5. Ở độ sâu 40 cm tại các điểm S2, S5, S13 hàm lượng dioxin có sự khác biệt nhưng sự chênh lệchkhông lớn bằng ở các độ sâu khác giữa các điểm với nhau. Như vậy so với đặc điểm ô nhiễm đã mô tả ở sân bay Đà Nẵng, các vị trí ô nhiễm ở khu Z1 của sân bay Biên Hòa và các khu vực ô nhiễm ở sân bay Phù Cát thì đặc điểm ô nhiễm dioxin ở khu vực Tây sân bay Biên Hòa có đặc điểm rất khác biệt. Sự khác biệt đó tập trung ở các điểm sau: - Nồng độ dioxin không đồng nhất, không tập trung và có sự biến động không theo quy luật. - Độ sâu còn phát hiện được dioxin ở rất thấp -135cm so với mực nước biển. - Về mặt thực tế cảm quan khó có thể biết được đây là một khu vực ô nhiễm dioxin vì trên bề mặt cỏ dại, cây bụi vẫn phát triển bình thường và không có xuất hiện mùi đặc trưng của TCP và DCP. Đặc điểm này là khác so với khu đầu Bắc sân bay Đà Nẵng và khu vực ô nhiễm ở sân bay Phù Cát. Hình 3.3: Biểu diễn hàm lượng đồng phân 2,3,7,8-TCDD tại các điểm lấy mẫu 3.1.2. Sự phân bố hàm lượng mùn trong đất khu vực Tây sân bay Biên Hòa Từ kết quả trình bày ở bảng 3.1, ta có các biểu đồ mô tả sự biến động của hàm lượng mùn tại các điểm nghiên cứu (hình 3.4): Biểu đồ 15.Hàm lượng mùn tại S2 Biểu đồ 16.Hàm lượng mùn tại S4 Biểu đồ 17.Hàm lượng mùn tại S5 Biểu đồ 18. Hàm lượng mùn tại S6 Biểu đồ 19: Hàm lượng mùn tại S8 Biểu đồ 20.Hàm lượng mùn tại S9 Biểu đồ 21. Hàm lượng mùn tại S13 Biểu đồ 22.Hàm lượng mùn tại S14 Biểu đồ 23. Hàm lượng mùn tại S15 Hình 3.4. Sơ đồ biến động hàm lượng mùn theo độ sâu tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa Từ các kết quả trình bày ở bảng 3.1 và hình 3.4 cho thấy theo tiêu chuẩn thang đánh giá đất Việt Nam, đất tại khu vực thuộc loại đất giàu mùn. Hàm lượng mùn trung bình dao động trong khoảng từ 3,5 đến 5,6% rất khác với hàm lượng mùn tại khu vực đã xử lý chôn lấp tại sân bay (khu Z1) với hàm lượng mùn dao động từ 1,0 đến 2,6% và cao hơn rất nhiều lần sơ với hàm lượng mùn tại sân bay Phù Cát. Qua hình 3.4 có thể nhận thấy hàm lượng mùn đều có xu hường giảm dần theo độ sâu lấy mẫu, ví dụ như tại điểm lấy mẫu S4, S5, S6, S8, S9. Có một số điểm hàm lượng mùn có sự biến động không theo quy luật mà có sự xáo trộn, ví dụ ở các điểm S2, S14, S15. Những nhận xét trên cũng phù hợp với đặc điểm hiện trạng tại khu vực. 3.1.3. Sự phân bố hàm lượng sét tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa Từ số liệu bảng 3.1 ta có biểu đồ mô tả mối quan hệ giữa hàm lượng sét và độ sâu lấy mẫu tại các điểm ở khu vực nghiên cứu. Biểu đồ 24.Hàm lượng sét tại S2 Biểu đồ 25.Hàm lượng sét tại S4 Biểu đồ 26.Hàm lượng sét tại S5 Biểu đồ 28. Hàm lượng sét tại S8 Biểu đồ 27.Hàm lượng sét tại S6 Biểu đồ 29. Hàm lượng sét tại S9 Biểu đồ 30. Hàm lượng sét tại S13 Biểu đồ 31. Hàm lượng sét tại S14 Biểu đồ 32. Hàm lượng sét tại S15 Hình 3.5. Sơ đồ biến động hàm lượng sét theo độ sâu tại khu vực nghiên cứu Từ số liệu ở bảng 3.1 và hình 3.5 cho thấy một quy luật chung là hàm lượng sét có kích thước <0,02mm tại hầu hết các điểm lấy mẫu nghiên cứu đếu tăng theo chiều sâu lấy mẫu. Kết quả này cũng phù hợp với quy luật phân bố chung trong lớp phong hoá của đất. Theo bảng 3.1 phân loại các loại đất theo thành phần cơ giới, đất tại các điểm lấy mẫu phần lớn là đất thịt trung bình đến đất thịt nặng. Tuy nhiên tại một số điểm có sự thay đổi khá rõ về hàm lượng sét theo các tầng lấy mẫu. Ví dụ tại điểm S15 hàm lượng sét giảm khá mạnh từ 63,78 đến 38,24% tại độ sâu lấy mẫu tương ứng là 135 cm tới -45 cm. Tại một số điểm nghiên cứu thành phần cơ giới có sự biến động theo độ sâu, hay theo chiều từ trên xuống khá rõ. Ví dụ tại điểm S2, hàm lượng sét khá đều ở độ sâu 140 cm đến 100 cm nhưng sau đó lại giảm mạnh từ 59,72% xuống còn 55,09% tại độ sâu 40 cm, tương tự như vậy thành phần sét cũng giảm tại các điểm S4, S6. Đặc điểm này cũng rất khác biệt với đất tại khu nhiễm sân bay Đà Nẵng và sân bay Phù Cát. Từ các kết quả trên cho thấy thành phần sét tại khu vực nghiên cứu có sự phân bố không theo quy luật mà có sự biến động giữa các tầng đất. Sở dĩ tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa nồng độ dioxin, hàm lượng mùn, thành phần cấp hạt sét phân bố không theo quy luật có thể tạo nên từ các hiện tượng được đề cập đến như địa hình khu vực ô nhiễm trước đây là một khu vực trũng, nên khi xẩy ra ô nhiễm có sự lan tỏa không đều trong toàn khu vực nghiên cứu và đặc điểm địa chất của khu vực này trong quá trình hình thành các tầng đất không giống nhau, có chỗ có nhiều sỏi đá, có chỗ hàm lượng sét quá cao dẫn đến quá trình tích tụ chất ô nhiễm không theo quy luật. Hay trong chiến tranh cũng như sau chiến tranh có sự can thiệp của con người trong việc che phủ, san ủi, cải tạo mặt bằng khu vực phục vụ các mục đích quân sự nên dẫn đến các đặc điểm ô nhiễm trên. 3.2. Đặc điểm sinh học của một số chủng vi khuẩn phân lập từ đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa 3.2.1. Phân lập và xác định khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin của một số chủng vi khuẩn Từ những kết quả trên cho ta thấy quy luật của chất ô nhiễm dioxin, hàm lượng mùn và sét trong 42 mẫu nghiên cứu đã cung cấp cho chúng ta một bức tranh sơ bộ để có định hướng xử lý ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở khu vực mới phát hiện. Tại khu vực nghiên cứu Tây sân bay Biên Hòa có các đặc điểm về thổ nhưỡng hoàn toàn khác với khu nhiễm tại sân bay Đà Nẵng, Phù Cát và cả khu vực Z1 thuộc sân bay Biên Hòa. Bên cạnh đó, hàm lượng dioxin ở khu vực này trong khoảng từ vài chục ppt đến hàng trăm nghìn ppt và nếu trộn số lượng đất này với nhau thì việc sử dụng công nghệ sinh học là hoàn toàn phù hợp. Bên cạnh sự đa dạng vi sinh vật, tiềm năng cũng như vai trò của chúng trong xử lý khử độc đã phần nào được làm sáng tỏ trong các nghiên cứu kéo dài nhiều năm của các nhà khoa học trong nước và nước ngoài. Cho nên trong nghiên cứu bước đầu này đề tài của luận văn sẽ chỉ tìm hiểu sơ bộ về một vài chủng vi khuẩn và các đặc điểm sinh học của chúng liên quan đến khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin. Từ các mẫu đất tại Tây sân bay Biên Hòa ở các độ sâu khác nhau đã được trộn lẫn, 5 chủng vi khuẩn đã được phân lập có tên lần lượt là BHNA1, BHNB1, BHNC1, BHND1 và BHNE1. Các vi khuẩn có hình thái và kích thước khuẩn lạc khác nhau và được liệt kê ở bảng 3.2. Bảng 3.2: Một số đặc điểm hình thái khuẩn lạc của các vi khuẩn phân lập từ mẫu đất khu Tây, sân bay Biên Hòa. TT Tên chủng Kích thước (mm) Đặc tính 1 BHNA1 1 – 1,5 Tròn, trắng đục, trơn, bóng, lồi nhẹ 2 BHNB1 1,5 – 2,0 Tròn, trắng sữa, lồi nhẹ 3 BHNC1 < 1 Tròn, trắng đục, trơn, bóng 4 BHND1 1 - 2 Tròn, vòng hơi đen bên trong vòng trắng sữa, lồi cao 5 BHNE1 0,5 - 1 Tròn, trơn, bóng, trắng đục Năm chủng vi sinh vật phân lập được trên môi trường muối khoáng có chứa nguồn carbon duy nhất là dịch chiết chứa dioxin và các chất ô nhiễm khác như 2,4-D, 2,4,5-T cùng các chất khác như