i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của TS. Hồ Tú Cường. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được tôi
trích dẫn nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực và chưa từng được ai ngoài nhóm nghiên cứu công bố trong bất cứ công
trình nào.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Học viên
Nguyễn Thị Hoa
ii
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ khoa học - Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường của tôi
với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Đồng bằng hệ thống điện sinh
học nhằm ức chế vi khuẩn Xanthomonas axonopodis và Ralstonia
solanacearum’’ được thực hiện tại phòng thí nghiệm Vi sinh vật môi trường -
Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
với sự hướng dẫn của TS. Hồ Tú Cường. Trong suốt quá trình thực hiện luận
văn, tôi luôn nhận được sự quan tâm, động viên, hỗ trợ từ thầy hướng dẫn. Bằng
tất cả sự kính trọng, lòng biết ơn, tôi xin phép được gửi tới TS. Hồ Tú Cường
lời cảm ơn chân thành nhất.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Học viện Khoa
học và Công nghệ -Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho
phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và hoàn thành luận văn.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Công
nghệ Môi trường, thể lãnh đạo, cán bộ, viên chức phòng Vi sinh vật Môi trường
- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho phép và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi được hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Công nghệ
môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã giảng dạy,
truyền đạt kiến thức, và hướng dẫn tôi hoàn thành chương trình học tập và thực
hiện luận văn.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Trung tâm
Khoa học Công nghệ và Môi trường, xin cảm ơn gia đình đã luôn ở bên, động
viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất về cả tinh thần và vật chất cho tôi hoàn thành
tốt luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tên tiếng Việt
Tên tiếng Anh
AAS
Quang phổ hấp thụ nguyên tử
Atomic Absorption
Spectrometric
BES
Hệ thống điện sinh học
Bioelectrochemical
system
HN41
Vi khuẩn Shewanella HN41
Shewanella putrefaciens
HN41
HPLC
Sắc kí lỏng hiệu năng cao
High-performance liquid
chromatography
MFC
Pin nhiên liệu vi sinh vật
Microbial fuel cell
OD
Mật độ quang
Opical Density
SEM
Hiển vi điện tử quét
Scanning electron
microscopy
SP200
Vi khuẩn Shewanella SP200
Shewanella putrefaciens
SP200
TEM
Hiển vi điện tử truyền qua
Transmittion electron
microscopy
XRD
Nhiễu xạ tia X
X-ray diffraction
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ vii
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Mục đích của nghiên cứu .............................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ......................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 4
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIM LOẠI ĐỒNG ......................................... 4
1.1.1. Đồng ở trạng thái tự nhiên…………………………. ............................. 4
1.1.2. Hạt nano Đồng………………………………………… ........................ 6
1.1.3. Ô nhiễm Đồng và ảnh hưởng đối với con người, động vật .................. 10
1.2. HỆ THỐNG ĐIỆN SINH HỌC (BES BIOELECTROCHEMICAL
SYSTEM) ....................................................................................................... 14
1.2.1. Pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC – Microbial fuel cells) ............... 14
1.2.2. Vi sinh vật ứng dụng trong các hệ thống điện sinh học ........................ 16
1.2.3. Ứng dụng của các hệ thống điện sinh học trong thu hồi kim loại
nặng…………………………… …………………… ………….. ................. 18
1.2.4. Vi khuẩn gây bệnh trên cây Xanthomonas axonopodis và Ralstonia
solanacearum…………………………………………. …………………….23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...... 26
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 26
2.1.1. Các dạng hệ thống điện sinh học………………………… .................. 26
v
2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................................... 27
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 28
2.3.1. Thiết kế hệ thống MFC…………………………………. .................... 28
2.3.2. Phương pháp xác định mật độ tế bào…………………. ....................... 32
2.3.3. Phương pháp phân tích ion kim loại bằng AAS………. ...................... 33
2.3.6. Phương pháp thử tính kháng khuẩn của vật liệu nano Đồng ................ 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 39
3.1. SỰ BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ TRONG KHOANG ANOT .......... 39
3.1.1. Sự thay đổi về mật độ tế bào trong khoang Anot …………………….39
3.1.2. Tốc độ tiêu thụ lactate trong khoang anot……………. ........................ 40
3.2. SỰ BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ TRONG KHOANG CATOT ....... 43
3.2.1. Sự suy giảm nồng độ ion Cu2+ trong dung dịch catot ........................... 43
3.3.1. Hiệu quả ức chế của nano Đồng đến vi khuẩn Xanthomonas
axonopodis…………………………………………………… ...................... 50
3.3.2. Hiệu quả ức chế của nano Đồng đến vi khuẩn Ralstonia
solanacearum………………………………………………….. ............................ 52
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 59
4.1. Kết luận .................................................................................................... 59
4.2. Kiến nghị .................................................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 61