intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Bước đầu nghiên cứu tinh sạch enzym dehalogenase từ chủng vi sinh vật phân lập tại Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:59

Thêm vào BST
Báo xấu
19
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là phân lập các vi sinh vật có hoạt tính phân giải hợp chất clo trên cơ sở các chủng tuyển chọn được bước đầu nghiên cứu tinh sạch enzym có khả năng phân hủy hợp chất có chứa clo tại Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Bước đầu nghiên cứu tinh sạch enzym dehalogenase từ chủng vi sinh vật phân lập tại Việt Nam

  1. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------------- Nguyễn Đàm Lý BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TINH SẠCH ENZYM DEHALOGENASE TỪ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  2. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------------- Nguyễn Đàm Lý BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TINH SẠCH ENZYM DEHALOGENASE TỪ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Quang Huy Hà Nội – 2014 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  3. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS. Nguyễn Quang Huy, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em những kĩ năng nghiên cứu cũng như những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Bên cạnh đó Thầy đã tạo điều kiện học tập và nghiên cứu tốt nhất cho em để em có thể hoàn thành tốt luận văn này. Tiếp đến em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn và cung cấp cho em những kiến thức bổ ích trong suốt khóa học. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, các anh chị, các bạn, các em sinh viên trong Bộ môn Sinh lý thực vật và Hóa Sinh, phòng Enzyme học và Phân tích hoạt tính sinh học, Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Protein và Enzym, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học sự sống, khoa Sinh học đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian em nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm. Đề tài được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài cấp Đại học Quốc Gia Hà Nội mã số KLEPT 12-01. Đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệEnzym và Protein, nhân dịp này em xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh, động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian học tập cũng như quá trình hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2014 Học viên Nguyễn Đàm Lý Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  4. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chƣơng 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 2 1.1. Hợp chất halogen ..................................................................................... 2 1.1.1. Hợp chất halogen hữu cơ ...................................................................... 2 1.1.2. Ứng dụng của hợp chất clo hữu cơ....................................................... 2 1.1.3. Tác hại của hợp chất clo hữu cơ ........................................................... 5 1.2. Tình hình sử dụng hợp chất có chứa clo ở Việt Nam .............................. 7 1.3. Một số phƣơng pháp xử lý hợp chất clo hữu cơ ...................................... 8 1.3.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời ............ 8 1.3.2. Phân hủy bằng vi sóng Plasma ............................................................. 9 1.3.3. Biện pháp ozon hóa/UV ....................................................................... 9 1.3.4. Biện pháp oxy hóa bằng không khí ƣớt ................................................ 9 1.3.5. Biện pháp oxy hóa ở nhiệt độ cao .............................................. 9 1.3.6. Phân hủy bằng công nghệ sinh học .................................................... 10 1.4. Giới thiệu về hợp chất 2,2-Dichloropropionate Sodium (2,2 DCPS) ....... 12 1.4.1. Ứng dụng của 2,2 DCPS .................................................................... 12 1.4.2. Ảnh hƣởng của 2,2 DCPS đến sức khỏe con ngƣời ........................... 13 1.4.3. Quá trình phân hủy trong môi trƣờng tự nhiên của 2,2 DCPS ........... 13 1.5. Enzym dehalogenase ............................................................................. 15 Chƣơng 2 – NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............ 17 2.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 17 2.2. Hóa chất và thiết bị .................................................................................. 17 2.2.1. Hóa chất và môi trƣờng nuôi cấy ....................................................... 17 2.2.2. Máy móc, thiết bị ................................................................................ 18 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... 18 2.3.1. Phƣơng pháp thu mẫu ......................................................................... 18 2.3.2. Phƣơng pháp phân lập ........................................................................ 18 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  5. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm 2.3.3. Phƣơng pháp tuyển chọn các chủng vi sinh vật ................................. 19 2.3.4. Phƣơng pháp phân loại chủng vi sinh vật .......................................... 19 2.3.5. Nghiên cứu các đặc điểm hóa sinh của các chủng vi sinh vật ........... 21 2.3.6. Nghiên cứu các điều kiện sinh trƣởng và khả năng sử dụng một số cơ chất khác nhau ................................................................................................. 22 2.3.7. Đánh giá khả năng phân hủy hợp chất 2,2 DCPS .............................. 22 2.3.8. Phƣơng pháp nghiên cứu tinh sạch dehalogenase .............................. 24 2.3.9. Phƣơng pháp thống kê sinh học ......................................................... 29 Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 30 3.1. Phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng sử dụng 2,2 DCPS .............. 30 3.3. Xác định các đặc điểm sinh lý, hóa sinh của chủng H11......................... 33 3.3.1. Nhuộm Gram ......................................................................................... 33 3.3.2. Kết quả chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét .......................................... 33 3.3.3. Giải trình tự gen 16S rRNA .................................................................. 34 3.3. Khả năng sử dụng các hợp chất hữu cơ khác nhau của chủng H11 ........ 36 3.4. Nghiên cứu khả năng sinh trƣởng phát triển chủng H11 ......................... 37 3.4.1.Xây dựng đƣờng cong sinh trƣởng của chủng H11 ............................... 37 3.4.2.Tối ƣu các điều kiện cho sự sinh trƣởng của các chủng H11 ................ 37 3.5.Khả năng phân hủy 2,2 DCPS ................................................................. 39 3.5.2.Khả năng phân hủy 2,2 DCPS theo thời gian ........................................ 39 3.6. Bƣớc đầu nghiên cứu tinh sạch dehalogenase từ chủng H11 .................. 39 3.6.2. Xác định hoạt tính enzym dehalogen .................................................... 39 3.6.3. Sắc ký trao đổi anion ............................................................................. 40 3.6.4. Điện di không biến tính protein ............................................................ 41 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 44 KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 46 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  6. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Công thức hóa học một số loại thuốc bảo vệ thực vật phổ biến ......... 4 Hình 2. Sự luân chuyển thuốc BVTV trong môi trƣờng không khí và nƣớc ... 6 Hình 3. Công thức cấu tạo của 2,2 DCPS ...................................................... 12 Hình 4. Đƣờng chuẩn nồng độ NaCl với ion Cl- có trong mẫu ...................... 24 Hình 5. Đƣờng chuẩn nồng đô protein ........................................................... 25 Hình 6. Hình thái một số chủng vi sinh vật trên môi trƣờng thạch MGB ..... 31 Hình 7. Chủng vi khuẩn H11 trên môi trƣờng MGB và MGB bổ sung Bromothymol blue. ......................................................................................... 32 Hình 8. Hình thái chủng H11 dƣới kính hiển vi quang học ở độ phóng đại 100 ................................................................................................................. 33 Hình 9. Ảnh hiện vi điện tử quét chủng H11 ở độ phóng đại 5000 ............. 33 Hình 10. Vị trí phân loại của chủng H11 với các loài có quan hệ họ hàng gần. ......................................................................................................................... 35 Hình 11. Khả năng sinh trƣởng của chủng H11 trên môi trƣờng MGB và MGB 0.1% cao nấm. ....................................................................................... 37 Hình 12. Khả năng sinh trƣởng của chủng H11 tại các nhiệt độ khác nhau trên môi trƣờng MGB...................................................................................... 38 Hình 13. Khả năng sinh trƣởng của H11 với các nồng độ cơ chất khác nhau trên môi trƣờng MGB...................................................................................... 38 Hình 14. Khả năng phân hủy theo thời gian của H11 trên môi trƣờng MGB 39 Hình 15. Kết quả điện di SDS-PAGEsau khi qua cột Q sepharose. .............. 40 Hình 16. Điện di không biến tính protein....................................................... 41 Hình 17. Kết quả điện di SDS-PAGE sau khi qua cột Sephadex G-75. ........ 42 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  7. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Sử dụng của hợp chất clo ở châu Âu năm 2012 ................................. 5 Bảng 2. Mức dƣ lƣợng tối đa cho phép của mộ số thuốc trừ sâu, diệt cỏ gốc clo trong đất ở Việt Nam ................................................................................... 7 Bảng 3. Thành phần của bản gel điện di không biến tính protein .................. 26 Bảng 4. Thành phần bản gel SDS-PAGE ....................................................... 28 Bảng 5. Đặc điểm các khuẩn lạc trên môi trƣờng MGB có bổ sung cơ chất 2,2 DCPS ............................................................................................................... 30 Bảng 6. Kết quả thử kit API 20NE của chủng H11 ........................................ 36 Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  8. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT BVTV Bảo vệ thực vật 2,2 DCPS 2,2-dichloropropionate sodium DDT Dichloro diphenyl trichlorothane 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic axit MGB Minimal growth bacterium PVC Polyvinyl clorua Nguyễn Đàm Lý Khóa 2011-2013
  9. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm MỞ ĐẦU Nhóm hợp chất halogen là nhóm hợp chất đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học… Bên cạnh những lợi ích to lớn thì việc sử dụng một cách tràn lan và không có biện pháp xử lý triệt để đã và đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến môi trƣờng, hệ sinh thái và sức khỏe con ngƣời. Việc sử dụng các phƣơng pháp vật lý, hóa học để giải quyết tình trạng ô nhiễm gây ra bởi các hợp chất halogen cho hiệu quả cao tuy nhiên đòi hỏi công nghệ hiện đại, chi phí cao và vấn đề hậu xử lý các sản phẩm tạo thành. Phƣơng pháp sinh học sử dụng các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất halogen đƣợc đánh giá là hƣớng nghiên cứu mới có tiềm năng cao không chỉ cho hiệu quả cao mà còn thân thiện với môi trƣờng, ít tốn kém và mang tính bền vững. Trong tự nhiên tồn tại một số nhóm vi sinh vật có khả năng sử dụng các hợp chất halogen làm nguồn cung cấp cacbon duy trì hoạt động sống, chúng chuyên hóa các hợp chất halogen từ dạng độc hại trở thành dạng ít hoặc không độc với môi trƣờng sinh thái và con ngƣời. Việt Nam là nƣớc sản xuất nông nghiệp, cùng với điều kiện khí hậu phù hợp cho sự phát triển của cây trồng nhƣng cũng là cơ hội cho sự lây lan của nhiều loại sâu bệnh, cỏ dại. Để hạn chế sự phát triển lây lan của sâu bệnh, cỏ dại hàng năm chúng ta sử dụng một lƣợng lớn thuốc bảo vệ thực vật trong đó có nhóm các hợp chất halogen. Việc sử dụng hợp chất này nhƣng lại không có biện pháp kiểm soát đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, ảnh hƣởng đến sinh thái môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Ở Việt Nam hiện chƣa có nhiều nghiên cứu cơ bản về việc ứng dụng vi sinh vật có khả năng phân giải hợp chất halogen để giải quyết ô nhiễm môi trƣờng, việc ứng dụng vi sinh vật trong tự nhiên để giải quyết ô nhiễm môi truờng còn mới mẻ, tiềm năng của phƣơng pháp sinh học còn nhiều đồng thời để tiếp tục phát triển các đề tài đã đƣợc thực hiện trƣớc đó chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TINH SẠCH ENZYM DEHALOGENASE TỪ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM” với mục tiêu phân lập các vi sinh vật có hoạt tính phân giải hợp chất clo trên cơ sở các chủng tuyển chọn đƣợc bƣớc đầu nghiên cứu tinh sạch enzym có khả năng phân hủy hợp chất có chứa clo tại Việt Nam. Nguyễn Đàm Lý 1 Khóa 2011-2013
  10. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm Chƣơng 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hợp chất halogen 1.1.1. Hợp chất halogen hữu cơ Các hợp chất halogen hữu cơ là một lớp gồm các chất hóa học tự nhiên và tổng hợp, có chứa một hoặc nhiều gốc halogen gồm Flo, Clo, Brom, Iot kết hợp với cacbon và các yếu tố khác. Chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, y học... nhƣ sản xuất nhựa, thiết bị y tế, tổng hợp cao su, đặc biệt là sản xuất thuốc trừ sâu bệnh trong nông nghiệp [19]. Các hợp chất hữu cơ dẫn xuất halogen đều có tính độc cao, chúng là một trong những nhóm các chất gây ô nhiễm môi trƣờng lớn nhất do việc sử dụng tràn lan các loại thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu trong nông nghiệp cũng nhƣ việc sản xuất các loại dung môi, chất dẻo và nhiều chất trung gian cho các sản phẩm hóa tổng hợp. Việc sử dụng tràn lan thiếu kiểm soát các hợp chất hữu cơ dẫn xuất halogen đã dẫn đến tình trạng tồn dƣ với khối lƣợng lớn trong môi trƣờng vƣợt qua sự chịu tải và tái sinh của hệ sinh thái dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng hệ sinh thái, ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng [52]. 1.1.2. Ứng dụng của hợp chất clo hữu cơ Hợp chất clo hữu cơ đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống nhƣ các sản phẩm nhựa, các dung môi tẩy rửa... Các loại hợp chất này thƣờng bền vững và khó bị phân hủy nên tồn tại lâu dài trong tự nhiên. Dƣ lƣợng lớn các loại hợp chất này đƣợc tìm thấy trong đất, nƣớc và không khí qua nƣớc mƣa vào các hệ thống nƣớc uống và nƣớc sinh hoạt ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và các loại sinh vật [18]. Một số ứng dụng quan trọng: - Chất dẻo: Hiện nay, trong cuộc sống hàng ngày con ngƣời sử dụng nhiều các sản phẩm từ nhựa tổng hợp nhƣ PVC (polyvinyl chlorua), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene)... trong đó polyvinylclorua (PVC) là loại nhựa nhiệt dẻo đƣợc sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ ba trên thế giới. Clo trong PVC có khả Nguyễn Đàm Lý 2 Khóa 2011-2013
  11. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm năng kìm hãm sự cháy chính vì đặc điểm này mà PVC gần nhƣ chiếm vị trí độc tôn trong lĩnh vực xây dựng dân dụng [33]. - Dung môi: Dung môi clo là dung môi phổ biến nhất trong số các dẫn xuất halogen. Trichloroethylene (CHCl=CCl2) và Tetrachloroethylene (CCl2=CCl2), Chlorofluorocarbons (CFC),Methylene chloride (CH2Cl2), carbon tetrachloride (CCl4), Chloroform (CHCl3), 1,1,1-trichloroethane (CH3-CCl)... Dung môi clo đƣợc ứng dụng trong công nghệ làm lạnh, giặt khô, dập lửa, làm sạch kim loại, tẩy dầu mỡ, bình xịt ô tô, in ấn, giấy và các ngành công nghiệp dệt may, loại bỏ sơn, ngành công nghiệp đồ nội thất, sản xuất nhựa nhiệt dẻo. [15,22]. - Thuốc nhuộm: Một số loại thuốc nhuộm đƣợc sử dụng để nhuộm len, cellulose, bông và sợi tổng hợp... có bản chất là dẫn xuất hữu cơ của halogen. Các loại thuốc nhuộm nhƣ picric acid, indigotin và một số thuốc nhuộm azo sản xuất từ nguyên liệu ban đầu nhƣ chloroanilines, chlorobenzenes, chloronitrobenzenes, chloroacetic acid. Các hợp chất hữu cơ dẫn xuất halogen có màu sắc đặc trƣng đƣợc sửdụng đểnhuộm xơ sợi xenluloz. Clo prinazines và các chất dẫn xuất của chúngđƣợc sửdụng để nhuộm sợi bông, trong khi thuốc nhuộm có thành phần chloro nhƣ remalan, procilan, procion đƣợc sử dụng cho nhuộm len và sợi polyamide [57]. - Dƣợc phẩm Trong sản xuất dƣợc phẩm, 80% các dƣợc phẩm và vitamin là liên quan đến clo, nhiều loại thuốc cần có clo để gây tác dụng. Ceclor và Lorabid đƣợc sử dụng để điều trị nhiễm trùng tai, Toremifene là một loại thuốc chống ung thƣ vú, và vancomycin kháng sinh tự nhiên đƣợc sử dụng để chống lại nhiễm trùng kháng penicillin. Clorua benzyl đƣợc sử dụng để tổng hợp các loại thuốc phenobarbital, benzedrine, và demerol. Thuốc mê hô hấp bao gồm các organofluorines desflurane, sevoflurane và enflurane (CHClFCF2OCHF2 ). Các hợp chất perfluorocacbon, chẳng hạn nhƣ perfluorotributylamine ([CF3 CF2 CF2CF2]3N), đƣợc sử dụng để thay thế máu hoặc chế tạo "máu nhân tạo" và đƣợc sử dụng cho tạo hình động mạch vành [38]. Nguyễn Đàm Lý 3 Khóa 2011-2013
  12. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm - Thuốc bảo vệ thực vật: Hơn 1000 loại thuốc bảo vệ thực vật đã đƣợc sử dụng trong nông nghiệp bao gồm: 1) Nhóm thuốc trừ sâu: Benzen hexachloride (BHC), DDT, heptachlor, chlordane, aldrin, dieldrin, toxaphene, endrin, methoxychlor… 2) Nhóm thuốc diệt nấm: Pentachloronitrobenzenes, phenol clo, quinon khử trùng bằng clo, clo benzoquinones, nephthoquinones clo, chloranil… 3) Nhóm phụ gia bổ sung: Chlorophenoxyacetic acid, natri trichloroacetate, 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid. Hợp chất hữu cơ chứa clo cũng đƣợc sử dụng nhƣ là nguyên liệu cơ bản để sản xuất của một số thuốc trừ sâu. Chlorophenols, chloroanilines, atrazine, chlorobenzenes, 2,2- Dichoropropionate sodium-nguyên liệu cơ bản đƣợc sửdụng đểsản xuất thuốc diệt cỏ nhƣ axit chlorophenoxyacetic, dalapon, thuốc diệt nấm- polychlorophenol và thuốc trừ sâu DDT [35]. Hình 1. Công thức hóa học một số loại thuốc bảo vệ thực vật phổ biến Vì có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau do đó con ngƣời tạo ra các hợp chất clo ngày càng nhiều. Ở các nƣớc càng phát triển thì lƣợng các hợp chất clo đƣợc sản xuất và sử dụng càng nhiều. Chỉ riêng ở châu Âu năm 2012 đã sử dụng đến gần 10 triệu tấn hợp chất có chứa clo (bảng 1). Nguyễn Đàm Lý 4 Khóa 2011-2013
  13. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm Bảng 1.Sử dụng của hợp chất clo ở châu Âu năm 2012 (9.747 triệu tấn) [54] Ứng dụng của clo ở châu Âu 2012 Triệu tấn % Dung môi 279 3,1 Epichlorohydrin 510 5,2 Chloromethanes 453 5,4 Các chất hữu cơ khác 911 9,2 PVC 3.245 33,6 Hợp chất vô cơ 1.398 14,1 Isocyanate & oxygenates 2.951 29,4 Tổng số 9.747 100 1.1.3. Tác hại của hợp chất clo hữu cơ Việc sử dụng thuốc BVTV trong nông nghiệp đã làm tác động tới môi trƣờng sinh thái. Định hƣớng của thuốc là diệt sâu hại, cỏ dại..., nhƣng diễn biến thực tế do thiếu sự kiểm soát thuốc BVTV lại ảnh hƣởng độc tới đất, nƣớc, không khí và các sản phẩm nông nghiệp, động vật, sức khoẻ con ngƣời đặc biệt những dƣ lƣợng của những chất do tính độc cao nhƣ chlordane, DDT, picloram,... Không khí là một phần quan trọng trong quá trình luân chuyển và phân tán thuốc BVTV. Khi con ngƣời sử dụng, thuốc BVTV sẽ phân tán vào không khí, đất nƣớc bề mặt. Lƣợng mƣa hàng năm sẽ giúp làm sạch bầu không khí đồng thời rửa trôi thuốc BVTV trên bề mặt để tích tụ trong sông, suối, ao, hồ và thuốc BVTV sẽ thâm nhập vào nguồn nƣớc ngầm bằng cách ngấm qua đất (hình 2). Một đặc tính quan trọng của thuốc BVTV trong hệ sinh thái là tính khuếch đại sinh học. Từ nồng độ sử dụng nhỏ, sau khi vào hệ sinh thái thông qua chuỗi lƣới thức ăn chất độc đƣợc tích luỹ với nồng độ cao dần qua các bậc dinh dƣỡng. Hầu hết các loại thuốc BVTV đều độc đối với ngƣời và động vật máu nóng, tuy nhiên mức độ gây độc của mỗi loại thuốc có khác nhau, có loại thuốc gây độc cấp tính, có loại thuốc có tính tích luỹ lâu trong cơ thể sống, bền vững trong môi trƣờng. Thuốc BVTV xâm nhập vào cơ thể con ngƣời bằng các con đƣờng nhƣ qua da, qua miệng, qua hô hấp và gây ngộ độc đến tính mạng con ngƣời. Khi thuốc bảo vệ thực vật tồn Nguyễn Đàm Lý 5 Khóa 2011-2013
  14. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm dƣ trong thực phẩm vào cơ thể qua con đƣờng ăn uống, chúng có thể bị loại bỏ theo khí thở, theo phân hoặc nƣớc tiểu, tuy nhiên không thể tránh khỏi sự chuyển hóa các chất độc hại này ở trong gan. Một số thuốc bảo vệ thực vật chuyển hóa thành những sản phẩm ít độc hơn, dễ hòa tan trong nƣớc hơn thì sẽ dễ dàng bị loại bỏ, nhƣng cũng có những loại hóa chất lại tạo thành những chất trao đổi trung gian độc hơn (nhƣ paration chuyển thành paraoxon), tích lũy trong một số cơ quan hoặc mô mỡ gây tổn thƣơng và kèm theo các triệu chứng ngộ độc nguy hiểm. Thuốc bảo vệ thực vật có trong thức ăn, đồ uống với lƣợng lớn có thể gây ngộ độc cấp tính gây rối loạn tiêu hóa (nôn mửa, tiêu chảy), rối loạn thần kinh (nhức đầu, hôn mê, co giật hoặc co cứng cơ...), trụy tim mạch, suy hô hấp rất dễ dẫn dến tử vong. Các kết quả nghiên cứu cho thấy có đến 90% thuốc BVTV không đạt mục đích mà còn gây nhiễm độc đất, nƣớc, nông sản [13, 14]. Hình 2. Sự luân chuyển thuốc BVTV trong môi trƣờng không khí và nƣớc[13] Trên thế giới ƣớc tính có khoảng 39 triệu ngƣời có thể bị ngộ độc cấp tính hàng năm do ảnh hƣởng của hóa chất BVTV. Trong đó có khoảng 3 triệu ngƣời bị ngộ độc cấp tính nghiêm trọng và 220 nghìn ngƣời tử vong mỗi năm. Đi đôi với số lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng tăng là số ngƣời ngộ độc hóa chất BVTV cũng tăng, đặc biệt là tại các nƣớc đang phát triển, 99% trƣờng hợp ngộ độc xảy ra ởcác nƣớc này, cho dù lƣợng tiêu thụ hoá chất bảo vệ thực vật chỉ chiếm 20%. Tuy nhiên, phần lớn ngƣời nông dân tại các nƣớc này chƣa nhận biết đầy đủ về tác hại cũng nhƣ nguy cơ do hoá chất bảo vệ thực vật gây ra [58]. Nguyễn Đàm Lý 6 Khóa 2011-2013
  15. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm 1.2. Tình hình sử dụng hợp chất có chứa clo ở Việt Nam Thực trạng nhiễm độc hoá chất bảo vệ thực vật tại Việt Nam vẫn còn nghiêm trọng. Thống kê sơ bộ tại 38 tỉnh, thành phố, trong năm 2007 đã xảy ra gần 4.700 vụ, với 5.207 trƣờng hợp bị nhiễm độc hoá chất bảo vệ thực vật và 106 ngƣời đã tử vong. Năm 2009 có 4.372 vụ nhiễm độc với 4.515 trƣờng hợp, tử vong 138 trƣờng hợp chiếm tỷ lệ 3,05%. Theo Hà Minh Trung và cộng sự, cả nƣớc hiện có 11,5 triệu hộ nông nghiệp, số ngƣời tiếp xúc nghề nghiệp với hóa chất bảo vệ thực vật ít nhất cũng tới 11,5 triệu ngƣời [11]. Với tỷ lệ nhiễm độc hóa chất bảo vệ thực vật mãn tính là 18,26% thì số ngƣời bị nhiễm độc mãn tính trong cả nƣớc lên tới 2,1 triệu ngƣời. Nguyên nhân chủ yếu do tình trạng lạm dụng và sử dụng bừa bãi hoá chất BVTV trong đó 98% trƣờng hợp lạm dụng hoặc pha đặc hơn so với hƣớng dẫn trên bao bì 2-3 lần; có từ 84,17% đến 93,23% không sử dụng đầy đủ phƣơng 2 tiện bảo vệ cá nhân khi phun hoá chất bảo vệ thực vật [7]. Trƣớc thực tiễn sử dụng một cách tràn lan thuốc BVTV ở Việt Nam, năm 2008 Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng đã đƣa ra quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dƣ lƣợng hóa chất BVTV trong đất, trong đó có một số thuốc BVTV có nguồn gốc clo (bảng 2). Bảng 2. Mức dƣ lƣợng tối đa cho phép của mộ số thuốc trừ sâu, diệt cỏ gốc clo trong đất ở Việt Nam [59]. S Giới hạn dƣ lƣợng tối đa Tên hoạt chất TT (mg/kg) 1 DTT 0,01 2 2,2-DCPS 0,1 3 Atrazine 0,1 4 Aldrin 0,01 5 Endrin 0,01 6 2,4-D 0,1 7 Benthiocarb 0,1 8 Chlordane 0,01 Nguyễn Đàm Lý 7 Khóa 2011-2013
  16. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm Theo báo cáo của Vụ Khoa học công nghệ và Môi trƣờng (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), lƣợng thuốc BVTV nhập vào Việt Nam là 77.000 tấn, tổng lƣợng thuốc BVTV trôi nổi không đƣợc phép sử dụng đang lƣu trữ cần tiêu hủy trên cả nƣớc là 150 tấn thuốc nƣớc và thuốc bột. Chúng đặc biệt nguy hiểm vì thuộc vào nhóm POP (nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy) - do đó gây ra những nguy cơ đối với môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Các chất này bao gồm: aldrin, chlordane, DDT,…[1, 50]. Những năm gần đây, do diện tích đất canh tác ở nƣớc ta bị thu hẹp ngƣời sản xuất bắt buộc phải thâm canh tăng vụ, thay đổi cơ cấu giống cây trồng…, kéo theo đó là việc tăng sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật. Bên cạnh đó, do khí hậu biến đổi bất thƣờng nên tình hình sâu bệnh diễn biến phức tạp hơn, vì vậy số lƣợng và chủng loại thuốc BVTV sử dụng cũng tăng lên. Nếu nhƣ trƣớc năm 1985, khối lƣợng thuốc BVTV dùng hàng năm khoảng 6.500 - 9.000 tấn thì từ năm 1991 đến nay lƣợng thuốc sử dụng biến động từ 25-38 ngàn tấn [64]. Việc sử dụng thuốc BVTV không rõ nguồn gốc xuất xứ và cùng với đó các loại bao bì, chai lọ đựng thuốc BVTV không đƣợc xử lý đúng cách cũng đang là mối nguy cơ đe dọa nghiêm trọng tới sức khỏe cộng đồng và gây ô nhiễm môi trƣờng. 1.3. Một số phƣơng pháp xử lý hợp chất clo hữu cơ 1.3.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời Các phản ứng phân huỷ bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thƣờng làm gãy mạch vòng hoặc gẫy các mối liên kết giữa Clo và Cacbon hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm Cl bằng nhóm Phenyl hoặc nhóm Hydroxyl và giảm độ độc của hoạt chất. Ƣu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác thải an toàn ngoài môi trƣờng. Tuy nhiên, nhƣợc điểm của biện pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp đƣợc tia UV chiếu không dày hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5mm thì biện pháp này ít đƣợc sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trƣờng [60]. Nguyễn Đàm Lý 8 Khóa 2011-2013
  17. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm 1.3.2. Phân hủy bằng vi sóng Plasma Biện pháp này đƣợc tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ đƣợc dẫn qua ống phản ứng (Detector Plasma) sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2, [HPO3]2-, Cl2, Br2, … ( sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất thuốc BVTV). Kết quả thực nghiệm theo biện pháp trên ở một số loại thuốc BVTV đã phá huỷ đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h). Ƣu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an toàn cho môi trƣờng. Tuy nhiên, nhƣợc điểm của biện pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử lý cao, phải đầu tƣ lớn [60]. 1.3.3. Biện pháp ozon hóa/UV Ozon hoá kết hợp với chiếu tia cực tím là biện pháp phân huỷ các chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Kỹ thuật này thƣờng đƣợc áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hoá học để phân huỷ hợp chất là: Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 CO2 + H2O + các nguyên tố khác Ƣu điểm của biện pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi trƣờng sau khi xử lý là loại ít độc, thời gian phân huỷ rất ngắn. Nhƣợc điểm của biện pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý là rất lớn [60]. 1.3.4. Biện pháp oxy hóa bằng không khí ƣớt Biện pháp này dựa trên cơ chế oxy hoá bằng hỗn hợp không khí và hơi nƣớc ở nhiệt độ cao > 350oC và áp suất 150 atm. Kết quả xử lý đạt hiệu quả 95%. Chi phí cho xử lý theo biện pháp này chƣa đƣợc công bố [60]. 1.3.5. Biện pháp oxy hóa ở nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy) Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao có 2 bƣớc chính: - Bƣớc 1: Tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phƣơng pháp hoá hơi chất ô nhiễm. Nguyễn Đàm Lý 9 Khóa 2011-2013
  18. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm - Bƣớc 2: Là bƣớc phá huỷ chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao. Dùng nhiệt độ cao có lƣợng oxy dƣ để oxy hoá các chất ô nhiễm thành CO2, H2O, NOx, P2O5. Ƣu điểm của biện pháp xử lý nhiệt độ cao là biện pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ô nhiễm; khí thải rất an toàn cho môi trƣờng (khi có hệ thống lọc khí thải). Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 95%; cặn bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%). Hạn chế của biện pháp này là chi phí cho xử lý cao, không áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau khi xử lý bị phá huỷ, khí thải cần phải lọc trƣớc khi thải ra môi trƣờng [60]. 1.3.6. Phân hủy bằng công nghệ sinh học Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dƣ thuốc BVTV là một trong các khó khăn chính mà nền nông nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất đƣợc biết đến nhƣ những cơ thể có khả năng phân huỷ rất nhiều thuốc BVTV dùng trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây xu hƣớng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lƣợng tồn dƣ thuốc BVTV một cách an toàn đƣợc chú trọng nghiên cứu [60]. Biện pháp phân huỷ thuốc BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trƣờng đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ sự phức tạp trong cấu trúc hoá học và hoạt tính sinh học của thuốc BVTV. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trƣờng đất quần thể vi sinh vật trong môi trƣờng đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, thuốc BVTV bị phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ôxy hoá, thuỷ phân, khử oxy xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ thuốc BVTV và dùng thuốc nhƣ là nguồn cung cấp chất dinh dƣỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lƣợng để chúng xây dựng cơ thể. Quá trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, hình thành các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác không độc hại. Một số nhóm thuốc BVTV thƣờng chỉ bị một số loài vi sinh vật phân huỷ. Tuy nhiên một số loài vi sinh vật có thể phân huỷ đƣợc nhiều thuốc BVTV trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau [32]. Các Nguyễn Đàm Lý 10 Khóa 2011-2013
  19. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm nghiên cứu cho thấy nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ 2,4-D, trong đó có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas,… Yadav và cộng sự đã phát hiện nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4-D và rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác nhƣ Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic và Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic [51]. Chủng Aerobacter aerogenes chuyển hoá thuốc trừ sâu DDT và chủng Alcaligenes denitrificans NTB-1 phát triển trên môi trƣờng 2,4- dichlorobenzoate trong điều kiện hiếu khí [5]. Ngoài các vi khuẩn hiếu khí nhóm vi khuẩn kỵ khí thuộc chi Dehalococcoides có khả năng khử clo của nhiều hợp chất chứa clo nhƣ Trichloethylene, Vinylchloride….[5] Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cƣờng đã tiến hành phân lập và tuyển chọn một số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân huỷ đƣợc metyl parathion và đạt đƣợc kết quả khả quan [6]. Quá trình phân hủy thuốc BVTV của sinh vật đất đã xẩy ra trong môi trƣờng có hiệu suất chuyển hoá thấp. Để tăng tốc độ phân huỷ thuốc BVTV và phù hợp với yêu cầu xử lý, ngƣời ta đã tối ƣu hoá các điều kiện sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật nhƣ: pH , môi trƣờng, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dƣỡng, độ thoáng khí, bổ sung vào môi trƣờng đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân huỷ thuốc BVTV. Một số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trƣờng tại nơi cần xử lý, nhƣ sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển đƣợc và làm chết vi sinh vật đƣa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học [60]. Hiện nay với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ đồng thời nhiều hoá chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động thực vật cũng nhƣ con ngƣời. Phƣơng pháp này sẽ đƣợc ứng dụng rộng rãi trong tƣơng lai sau các nghiên cứu ký lƣỡng [29]. Nguyễn Đàm Lý 11 Khóa 2011-2013
  20. Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Sinh học thực nghiệm 1.4. Giới thiệu về hợp chất 2,2-Dichloropropionate Sodium (2,2 DCPS) 2,2–dichloropropionate sodium (2,2 DCPS), tên thông dụng là Dalapon. Là dạng muối Na của axit 2,2-dichloropropionic. Hình 3. Công thức cấu tạo của 2,2 DCPS 2,2 DCPS có tính độc thấp, thuốc gây ngứa và đôi khi ảnh hƣởng tới da. Đây là loại thuốc trừ cỏ đƣợc sử dụng sau khi hạt nảy mầm, nhóm dẫn xuất alifatic, do công ty Pepro (Pháp) tạo ra từ năm 1944. Thuốc có dạng bột khi hòa vào nƣớc, có màu trắng đến trắng ngà. Thuốc dễ hòa tan trong nƣớc và dung môi hữu cơ. Trong dung dịch nƣớc ở nhiệt độ 25oC thuốc ít phân hủy, khi nhiệt độ trên 50o C bị phân hủy nhanh tạo thành rƣợu ethylic và axít clohydric dẫn đến mất tác dụng và ăn mòn kim loại. Vì vậy khi đã pha thuốc cần dùng ngay, không để qua ngày. Ngoài ra thuốc cũng dễ hút ẩm làm chảy nƣớc và chuyển qua màu nâu, cho nên cần bảo quản thuốc nơi khô ráo và bao bì kín [61]. 1.4.1. Ứng dụng của 2,2 DCPS Hợp chất 2,2–dichloropropionate sodium đƣợc dùng trừ cỏ và ít có hiệu quả với cỏ lá rộng. Trong thời gian sử dụng cần ẩm độ không khí cao giúp thuốc đƣợc hấp thu tốt hơn. Dalapon nên phun ở nồng độ 0,75-1,0% và phun 2-3 lần với chu kỳ 2-3 tuần/lần. Nếu chỉ phun một lần ở liều lƣợng cao, thuốc phá hủy mạch dẫn của lá làm ngăn cản quá trình lƣu dẫn thuốc xuống rễ, thân ngầm. Ngoài ra do thuốc dễ bị mƣa rửa trôi, nên tránh mƣa ít nhất 6 giờ sau khi sử dụng. Sau khi sử dụng, thuốc mau phân hủy bởi nhiều loại vi sinh vật, riêng với cây cao su thuốc không gây hại cho những bộ phận đã hóa nâu, nhƣng gây cháy lá và chết chồi non. Ở Việt Nam, 2,2 DCPS thƣờng đƣợc dùng để trừ cỏ một lá mầm và hai lá mầm kể cả lau, sậy, cỏ tranh hay các loại cỏ có bộ rễ ăn sâu dƣới đất. Nếu dùng cho khai hoang, phục hóa thì dùng với liều 20kg/ha trở lên. Để trừ cỏ cho ngô, mía, cây ăn quả, cây công Nguyễn Đàm Lý 12 Khóa 2011-2013
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1253 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
15=>0