HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
-------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“SÀNG LỌC CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
CĨ TIỀM NĂNG XỬ LÝ NƯỚC NI TRỒNG
THỦY SẢN”

Hà Nội – 2021


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
-------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“SÀNG LỌC CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP
CĨ TIỀM NĂNG XỬ LÝ NƯỚC NI TRỒNG
THỦY SẢN”

Người thực hiện

: VŨ THỊ HỒNG HẠNH

Lớp

: K61KHMTB

Khóa

: 61

Ngành

:KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn :ThS. HỒ THỊ THÚY HẰNG & TS.HỒNG THỊ YẾN
Địa điểm thực tập

: VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC-VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

Hà Nội – 2021


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc
Ngày 30 tháng 09 năm 2021
BẢN GIẢI TRÌNH SỬA CHỮA LUẬN VĂN
Kính gửi:

-Ban Chủ nhiệm khoa Tài nguyên và Môi trường
- Bộ môn: Công nghệ môi trường

Tên tôi là:


VŨ THỊ HỒNG HẠNH

Mã SV:611915

Sinh viên ngành: Khoa học môi trường
Lớp:

K61KHMTB

Khóa: 61

Đã bảo vệ khóa luận tốt nghiệp tại Tiểu ban. Ngày 21 tháng 09 năm 2021
Tên đề tài:“Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có tiềm năng xử lý
nước nuôi trồng thủy sản”.
Người hướng dẫn: ThS. Hồ Thị Thúy Hằng và TS. Hoàng Thị Yến
Tiểu ban chấm luận tốt nghiệpu cầu tơi chỉnh sửa trước khi nộp khóa
luận tốt nghiệp các nội dung sau:
TT

1
2

3

Nội dung yêu cầu chỉnh sửa
Cập nhật trích dẫn tài liệu tham
khảo trong phần tổng quan
Phần phương pháp bố trí thí nghiệm
cần mơ tả cụ thể về điều kiện bố trí
thí nghiệm, bổ sung thêm hình ảnh

thí nghiệm

Nội dung giải trình

Đã cập nhật các trích dẫn còn
thiếu trong phần tổng quan.
-Phương pháp thực hiện các thí
nghiệm đã được nêu cụ thể trong
phần phương pháp nghiên cứu.
-Một số hình ảnh minh họa trong
quá trình tiến hành nghiên cứu thí
nghiệm đã được bổ sung trong bài
viết
Cập nhật thêm các so sánh thống kê Các phần so sánh thống kê đã
để đảm bảo độ tin cây của kết quả
được khai thác rõ ràng, chi tiết
(nếu có)
hơn.

Tại trang
Tài liệu
tham khảo
26, 27, 32,
36, 40, 44

36, 40, 44,
47


Rà sốt các lỗi chính tả, đánh máy

4

Các lỗi chính tả, đánh máy đã Trong bài
được sửa lại trong bài viết.
viết

Tơi đã chỉnh sửa và hồn thiện khóa luận tốt nghiệp theo đúng u cầu
của Tiểu ban. Vậy tơi kính mong thầy/cô hướng dẫn xác nhận cho tôi để tôi có
cơ sở nộp khóa luận tốt nghiệp theo quy định của Học viện.
Tôi xin trân trọngcảm ơn!

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

ThS. Hồ Thị Thúy Hằng

SINH VIÊN

TS. Hoàng Thị Yến

ii

Vũ Thị Hồng Hạnh




LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện Khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng và nỗ
lực của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của gia đình,
thầy cơ, các anh chị và bạn bè.

Lời đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Hồng Thị Yếncán bộ Phịng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ gen, Viện Công nghệ sinh học,
Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giao đề tài và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài Khóa luận tốt nghiệp.
Tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Th.S Hồ Thị Thúy
Hằng - cán bộ giảng dạy tại bộ môn Công nghệ Môi trường, khoa Tài nguyên
và Môi trường, Học viện nông nghiệp Việt Nam, đã ln tận tình quan tâm, chỉ
bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực tập Khóa luận tốt nghiệp.
Tơi xin chân thành cảm ơn CN. Trần Thu Hà- cán bộ Phịng Thí
nghiệm trọng điểm Cơng nghệ gen, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm
Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam đã tận tình chỉ bảo và cho tơi những ý kiến
đóng góp bổ ích trong q trình thực hiện Khóa luận tốt nghiệp.
Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong Khoa Tài
nguyên và Môi Trường- Học viện Nông nghiệp Việt Nam nói chung và Bộ
mơn Cơng nghệ Mơi trường nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho tơi những
kiến thức quý giá trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân và bạn bè gần
xa đã ln chia sẻ, ủng hộ và khuyến khích động viên tơi trong thời gian qua.
Tôi rất tâm huyết với đề tài và đã cố gắng, nỗ lực để hồn thành Khóa
luận tốt nghiệp này nhưng khơng tránh khỏi cịn nhiều thiếu sót. Tơi rất mong
nhận được sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cô để bài viết của tôi được hồn
thiện hơn.
Tơi xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 06 tháng 09 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Hồng Hạnh

i



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................... i
MỤC LỤC ........................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ............................................................................. v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... vi
TÓM TẮT KHÓA LUẬN .................................................................. vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.Tính cấp thiết của đề tài ................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................... 3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................ 4
1.1. Tổng quan tình hình ơ nhiễm nước trong ni trồng thủy sản .... 4
1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản............... 4
1.1.2. Nguyên nhân ô nhiễm nước trong ao nuôi trồng thủy sản ...... 5
1.1.3. Các phương pháp kiểm sốt chất lượng nước trong ni trồng
thủy sản ............................................................................................ 7
1.1.4. Các nhóm vi sinh vật thường được sử dụng trong làm sạch
nước nuôi trồng thủy sản ................................................................ 8
1.2. Tổng quan vi khuẩn tía quang hợp ........................................... 10
1.2.1. Giới thiệu vi khuẩn tía quang hợp ........................................ 10
1.2.2. Sinh thái học của vi khuẩn tía quang hợp ............................ 11
1.2.3. Ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp ........................................ 12
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................ 20
2.3.2 Hóa chất và môi trường ........................................................ 21
2.3.3 Phương pháp nghiên cứu ........................................................ 23
2.3.3.1. Phương pháp làm giàu vi khuẩn tía quang hợp ................. 23
2.3.3.2. Phương pháp phân lập vi khuẩn tía quang hợp ................. 24
2.3.3.3.Phương pháp ni cấy vi khuẩn tía quang hợp sử dụng làm
giống .............................................................................................. 24
2.3.3.4. Phương pháp đánh giá các chủng vi khuẩn tía quang hợp

sinh trưởng mạnh ........................................................................... 25

ii


2.3.3.5. Phương pháp sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp xử lý
amoni ............................................................................................. 25
2.3.3.6. Phương pháp sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợpxử lý
nitrit .............................................................................................. 25
2.3.3.7. Phương pháp sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp xử lý
nitrat .............................................................................................. 26
2.3.3.8.Phương pháp sàng lọcchủng vi khuẩn tía quang hợp xử lý
COD .............................................................................................. 26
2.3.3.9. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước ....... 27
2.3.3.10. Phương pháp xử lý số liệu ............................................... 27
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................... 28
3.1. Kết quả phân lập chủng vi khuẩn tía quang hợp ....................... 28
3.2. Kết quả sàng lọccác chủng VKTQH có khả năng xử lý amoni .. 31
3.3. Kết quả sàng lọc các chủng VKTQH có khả năng xử lý nitrit ... 35
3.4. Kết quả sàng lọc các chủng VKTQH có khả năng xử lý nitrat .. 38
3.5. Kết quả sàng lọc các chủng VKTQH có khả năng xử lý COD ... 42
4.1. Kết luận ....................................................................................... 46
4.2. Kiến nghị .................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 47

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Kết quả phân lập chủng vi khuẩn tía quang hợp trong nước ao ni

tơm ở Nghệ An ................................................................................................ 28
Bảng 3.2. Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng xử lý amoni . 31
Bảng 3.3. Khả năng xử lý amoni của chủng vi khuẩn tía quang hợp ............. 33
Bảng 3.4 Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng khử nitrit ...... 35
Bảng 3.5 Khả năng xử lý nitrit của chủng vi khuẩn tía quang hợp ............... 37
Bảng 3.6 Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng xử lý nitrat ... 39
Bảng 3.7 Hiệu quả xử lý nitrat của chủng vi khuẩn tía quang hợp................. 40
Bảng 3.9 Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng xử lý COD ... 42
Bảng 3.9 Khả năng xử lý COD của chủng vi khuẩn tía quang hợp ............... 44

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Hình ảnh đặc trưng của khuẩn lạc ................................................... 31
Hình 3.2 Hình ảnh minh họa khả năng xử lý amoni của chủng VKTQH ...... 34
Hình 3.3 Hình ảnh minh họa khả năng xử lý nitrit của chủng VKTQH ......... 38
Hình 3.4 Hình ảnh minh họa khả năng xử lý nitrat của chủng VKTQH ........ 41

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BP
BPDHA

Tên đầy đủ
Biebl and Pfenning
Biebl and PfenningDocosahexaenoic acid


COD

Chemical oxygen demand

DHA

Docosahexaenoic acid

DSMZ

Douth Samlung Microoganisms Zentrum

EPA
HUFA

Eicosapentaenoic
Highly Unsaturated Fatty Acids

GA

Glutamate Acetate

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

MUFAs
OD


Monounsaturated Fatty Acids
Optical Density

PUFAs

Polyunsaturated fatty acids

VKTQH

Vi khuẩn tía quang hợp

vi


TĨM TẮT KHĨA LUẬN
Với mục đích của đề tài là tuyển chọn các chủng Vi khuẩn tía quang
hợp(VKTQH) có tiềm năng xử lý hợp chất chứa nitơ và COD trong nước nuôi
trồng thủy sản . Chúng tôi đã phân lập và làm sạch được 42 chủng VKTQH từ
20 mẫu bùn, nước được thu ở một số ao đầm nuôi thủy sản tạiphườngNghi
Thủy - thị xã Cửa Lò; xã Quỳnh Thắng -huyệnQuỳnh Lưu; xã Nghi Thiết huyện Nghi Lộc ; xã Diễn Phú -huyện Diễn Châu thuộc tỉnh Nghệ An. Kết
quả nghiên cứu đã sàng lọc được 18 chủng VKTQH có khả năng xử lý amoni;
15 chủng VKTQHcó khả năng xử lý nitrit; 10 chủng VKTQH có khả năng xử
lý nitrat; 12 chủng VKTQH có khả năng xử lý COD trong số 42 chủng phân
lập. Kết quả tuyển chọn được chủng NAB.2 có khả năng xử lý tốt NH4+, NO2, NO3-và chủng NAB.26 có khả năng xử lý tốt NH4+, NO2-, COD.

vii


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài

Nước ta với hệ thống sơng ngịi dày đặc và có đường biển dài rất thuận
lợi cho phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Sản lượng thủy
sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng
bình quân là 9,07%/năm.
Theo báo cáo của Tổng cục Thủy sản, tổng sản lượng thủy sản tháng
03/2021 ước đạt 656,3 ngàn tấn (tăng 3,2% so với cùng kỳ năm 2020); trong
đó: sản lượng khai thác 316,5 ngàn tấn (tăng 2,1%), sản lượng nuôi trồng thủy
sản 339,8 ngàn tấn (tăng 4,2%). Lũy kế đến hết Quý 1/2021, tổng sản lượng
ước đạt 1797,7 ngàn tấn (tăng 2,1% so với cùng kỳ 2020; bằng 20,9% kế
hoạch 2021); trong đó: sản lượng khai thác 857,4 ngàn tấn (tăng 1,1%), sản
lượng nuôi trồng thủy sản 940,3 ngàn tấn (tăng 3,1%). So sánh với mục tiêu
tăng trưởng đã phê duyệt tại Quyết định số 41/QĐ-TCTS-KHTC ngày
01/02/2021, tổng sản lượng thủy sản vượt 18,3% so với kế hoạch quý I/2021
(1,5 triệu tấn); trong đó sản lượng khai thác vượt 3,2% (kế hoạch 830 ngàn
tấn); sản lượng nuôi trồng thủy sản vượt 36% (kế hoạch 688 ngàn tấn).
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nghề ni trồng thủy sản, đặc
biệt là ni tơm theo hình thức nuôi thâm canh sử dụng nguồn thức ăn công
nghiệp đã dẫn tới tình trạng lắng đọng thức ăn dư thừa và chất thải của vật
nuôi làm gia tăng hàm lượng các chất ơ nhiễm hữu cơ, các khí độc như H2S,
NH3, NOx....... Bên cạnh nguy cơ gây độc cho vật ni, ơ nhiễm nguồn nước
cũng chính là mơi trường thuận lợi cho các vi sinh vật gây bệnh cho thủy sản
như: Vibrio, Aeromonas, Pseudomonas và Ecoli…phát triển.
Trước những vấn đề trên, người ni trồng thường sử dụng hố chất và
chất kháng sinh để xử lý môi trường nước ao ni. Tuy nhiên, việc lạm dụng
hố chất và thuốc kháng sinh đã gây ra hiện tượng kháng kháng sinh ở những

1


chủng vi khuẩn gây bệnh. Nghiêm trọng hơn dư lượng thuốc kháng sinh tồn

tại trong vật nuôi làm ảnh hưởng đến sức khoẻ của người tiêu dùng.
Để khắc phục tình trạng trên, việc sử dụng chế phẩm vi sinh vừa cung
cấp nguồn thức ăn cho vật nuôi đồng thời xử lý nước ô nhiễm trong nuôi
trồng đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Bên cạnh việc sử dụng
các nhóm vi sinh vật thường thấy trong chế phẩm sinh học như: Bacillus,
Nitrobacter, Nitrosomonas, Lactobacillus, Propiobacterium …. Trên thế giới,
các nhà khoa học đã quan tâm nhiều đến nhómVi khuẩn tía quang
hợp(VKTQH) sử dụng trong ni trồng thuỷ sảnnhư: xử lý nước ao nuôi tôm
(giảm hợp chất hữu cơ và các hợp chất nitơ) (Merugu và cộng sự, 2010); sử
dụng làm nguồn protein đơn bào (SCP) cho động vật thuỷ sản
(Sasikala.,1995), sử dụng làm chất kháng khuẩn để kháng lại vi khuẩn gây
bệnh cho tôm mà đặc biệt là bệnh hoại tử gan tụy cấp do Vibrio harveyi và
Vibrio parahaemolyticusgây ra (Chumpol S., 2017); ngoài ra, tế bào của
VKTQH cịn chứa nhiều vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12) và nhóm E, các
acid forlic, acid pantothenic, coenzyme Q (Sasaki và cộng sự, 2005) và
carotenoid(neurosporene; spirilloxanthin). Các sắc tố này giúp tơm có màu
sắc đẹp hơn, tăng giá trị khi xuất khẩu.
Hiện nay ở Việt Nam, VKTQH cũng đã có một số nghiên cứu cơ bản
định hướng ứng dụng trong công nghệ làm sạch nước thải chế biến tinh bột
(Đỗ Thị Tố Uyên, 2004), xử lý các hợp chất hữu cơ mạch vịng khó phân hủy
(Đinh Thị Thu Hằng, 2007), ứng dụng làm thức ăn tươi sống cho con giống
động vật hai mảnh vỏ (Hoàng Thị Yến, 2010), xử lý sulfide trong các nguồn
nước ô nhiễm (Đỗ Thị Liên, 2016) và sản xuất thực phẩm chức năng giàu acid
béo không no (omega 6, 7, 9) từ vi khuẩn tía quang hợp (Hồng Thị Yến,
2020).Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu về sử dụng VKTQH xử lý các
hợp chất hữu cơ, vô cơ (COD) và hợp chất chứa nitơ (NH4+, NO2-, NO3-)trong
nước ni trồng thủy sản. Do vậy trong khóa luận này, tôi tiến hành nghiên

2



cứu đề tài “Sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có tiềm năng xử lý nước
ni trồng thủy sản”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Sàng lọc các chủng VKTQH được phân lập từ một số ao đầm ni thủy
sản có khả năng xử lý các hợp chất chứa nitơ (NH4+, NO2-, NO3-) và COD
trong nước nuôi trồng thủy sản.

3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan tình hình ô nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản
1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản
Trong nuôi trồng thủy sản, lượng thức ăn dư thừa và chất hữu cơ thải ra
môi trường là rất lớn. Các hợp chất hữu cơ này kích thích sự phát triển của vi
sinh vật, gây ô nhiễm ao nuôi, làm mất cân bằng hệ sinh thái (Arulampalam
và cs., 1998). Mặt khác, trong quá trình phân hủy khơng triệt để, các hợp chất
hữu cơ trong điều kiện thiếu khí và kỵ khí sản sinh ra các chất độc như
sulfide, ammonia, methane... làm giảm chất lượng nước, tăng khả năng nhiễm
bệnh làm tơm cịi cọc, tỷ lệ chết tăng cao (Rengpiral và cs., 1998).
Nuôi trồng thủy sản ở nước ta có những bước phát triển đáng kể về diện
tích, sản lượng ni, đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế của đất nước.
Thế nhưng, ảnh hưởng của nuôi trồng thủy sản đến môi trường, đặc biệt là
nguồn nước trong nuôi trồng thủy sản đang ở tình trạng ơ nhiễm đáng báo
động. Tại các vùng nuôi trồng thủy sản tập trung, nhất là khu vực nuôi tôm
thâm canh, bán thâm canh chất lượng môi trường đất, nước và các hệ sinh thái
bị biến đổi, chất lượng nước tại khu vực này có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ
(BOD, COD, nitơ, photpho…) cao hơn tiêu chuẩn cho phép, đồng thời xuất
hiện các loại khí độc hại và chỉ số sinh vật, độ đục với nồng độ cao hơn mức

cho phép, phát sinh dịch bệnh thủy sản, gây thiệt hại lớn cho người nông dân.
Lớp bùn đáy ao rất độc, thiếu oxy và chứa nhiều chất độc như: ammonia,
nitrite, hydrogen sulfide. Lớp bùn này tác động đến nguồn nước trong ao nuôi
làm giảm chất lượng nước.
Theo báo cáo của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thơn Khánh Hịa,
ngày 24-11-2016 cá chết hàng loạt ở vùng biển hai xã Vạn Thạnh và Vạn Thọ
lên tới 117,5 tấn, trị giá khoảng 12 tỷ đồng. Nguyên nhân xác định là do tảo
gây hại một phần vì hàm lượng nitrit trong nước tăng cao. Sự xuất hiện tảo

4


gây hại với mật độ cao ở tầng mặt, gồm tảo Ceratium SP. mật độ 375.000 tế
bào/ml và tảo Peridinium SP. (mật độ 1.500 tế bào/ml); và ở tầng đáy tảo
Ceratium SP. có mật độ 262.000 tế bào/ml. Tảo nở hoa gây "thủy triều đỏ",
làm giảm mạnh lượng ô-xy trong nước. Thêm vào đó, với mật độ dày, tảo
bám vào mang cá, gây nên hiện tượng nghẽn mang, khiến cá chết do ngộp
thở. Thống kê được lượng thủy sản chết dạt vào bờ ước khoảng 10 tấn.
Theo thống kê của Chi cục Nuôi trồng thủy sản tỉnh Trà Vinh năm 2012
trong số 1,5 tỷ con tôm sú thả nuôi trên diện tích 19.323ha tại các huyện Trà
Cú, Cầu Ngang, Duyên Hải, Châu Thành đã có gần 300 triệu con bị chết
(3.351ha), tổng thiệt hại ước tính hơn 300 tỷ đồng, trong đó riêng tại Cầu
Ngang, diện tích tơm chết lên đến 1.000ha. Tôm chủ yếu chết ở giai đoạn 15 –
45 ngày tuổi.Tại Kiên Giang, tình hình cũng khơng khả quan hơn khi có tới
2.000/80.000ha ni tơm bị thiệt hại do dịch bệnh, trong đó, riêng huyện An
Minh đã có 1.000ha tôm bị chết, mức thiệt hại từ 20 – 100%. Đã có rất nhiều
ý kiến đưa ra nguyên nhân khiến tôm chết hàng loạt nhưng khi quan trắc chất
lượng nước ở khu vực nuôi trồng thủy sản tập trung của tỉnh (Kiên Lương,
Vĩnh Thuận) cho thấy có các thơng số chất lượng nước như NH4+vượt 6,06
lần, TSS vượt 2,65 lần, COD vượt 14,56 lần so với quy chuẩn cho phép. Đây

có thể là ngun nhân dẫn tới tình trạng tôm chết hàng loạt ở các vùng nuôi
tập trung trên.
1.1.2. Nguyên nhân ô nhiễm nước trong ao nuôi trồng thủy sản
Phân tích các ngun nhân gây ơ nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản
hiện nay ở nước ta cho thấy có 2 ngun nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này.
Thứ nhất, là do tình trạng ơ nhiễm nước mặt trên các hệ thống sông lớn –
nguồn cấp nước chủ yếu cho NTTS, điển hình là tình trạng ơ nhiễm nước tại
các vùng cửa sông, cửa biển nơi diễn ra chủ yếu các hoạt động nuôi tôm nước
lợ, nước mặn của nước ta. Tại các vùng thâm canh nước ngọt với quy mô lớn

5


khi khai thác nước mặt từ các sông để làm nước cấp cho NTTS cũng chịu ảnh
hưởng không nhỏ từ tình trạng ơ nhiễm nước trên các sơng.
Ngun nhân thứ hai là do tồn dư thức ăn trong quá trình nuôi quy mô
công nghiệp cùng với chất thải của vật nuôi đã làm suy giảm chất lượng
nguồn nước trong các ao ni. Mơi trường giàu dinh dưỡng, yếm khí ít trao
đổi nước hoặc không chủ động trao đổi nước là nơi thích hợp cho phát triển vi
khuẩn yếm khí trong trầm tích đáy. Các động vật thủy sinh vùi mình trong
đáy dễ bị lây bệnh hoặc phát triển bệnh nhanh mỗi khi thời tiết thay đổi như
nắng to mưa lớn. Vào cuối vụ một số lượng lớn bùn đáy được thải ra ngồi
khơng qua xử lý là nguồn ơ nhiễm tiềm tàng cho chính vùng ni trồng thủy
sản. Như vậy q trình tự ơ nhiễm trong ao hồ ni tơm là nguyên nhân chủ
yếu gây ra ô nhiễm. Mức độ thâm canh càng cao thì nguy cơ ơ nhiễm sẽ tăng
lên.
Một ví dụ điển hình về q trình tự ơ nhiễm trong ao nuôi tôm: trong
năm 2020, Chi cục Thủy sản Bạc Liêu triển khai quan trắc cảnh báo môi
trường tại các vùng nuôi tôm trọng điểm của tỉnh và vùng đệm Công ty Việt
Úc Bạc Liêu với tổng số tuyến kênh được chọn thu mẫu là 14 và 8 ao đại diện

cho vùng nuôi. Thời gian quan trắc từ tháng 3, đến tháng 11/2020 đã thu 113
mẫu nước kênh cấp và 64 mẫu nước ao nuôi đại diện của các vùng. “Kết quả
quan trắc cho thấy: Đối với kênh cấp, các chỉ tiêu NH4+, COD, độ mặn, DO,
TSS, Vibrio parahaemolyticus của 5/8 tuyến kênh thường xuyên vượt giới
hạn cho phép. Đối với ao đại diện các chỉ tiêu COD, Vibrio tổng số, Vibrio
parahaemolyticus thường xuyên vượt ngưỡng cho phép”.Về lâu dài sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến nuôi trồng thủy sản nếu khơng được xử lý triệt để.
Vì vậy, việc xử lý nước bị ô nhiễm ở vùng NTTS là vấn đề cấp bách
nhằm giải quyết cân bằng giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường, giữa lợi
ích của NTTS với các ngành khác, giữa lợi ích người tham gia hoạt động
NTTS với lợi ích cộng đồng.

6


1.1.3. Các phương pháp kiểm soát chất lượng nước trong nuôi trồng thủy
sản
Biện pháp lắng đọng chất thải: theo Cripps (1994), trong nước sự lắng
đọng xảy ra với những vụn chất hữu cơ kích thước lớn (>50μm). Khi sử dụng
biện pháp lắng đọng để xử lý, nước thải phải để trong trạng thái tĩnh một thời
gian (từ 2 ngày đến 2 tuần) phụ thuộc vào kích cỡ của tạp chất. Q trình này
có thể được thực hiện ngay tại ao xử lý và ao nuôi sau khi đã thu hoạch tôm,
cá hoặc ở bể lắng tách biệt.
Biện pháp kết tủa chất thải rắn: Các chất kết tủa được sử dụng để thúc
đẩy quá trình lắng đọng vì những chất này kết hợp những tạp chất lại với nhau
làm cho chúng nặng hơn. Alum là một chất gây kết tủa. Với liều lượng 3080g/m3 cho vào nước thải trong bể lắng (Cripps, 1994). Lúc này tiếp tục quá
trình lắng đọng như trên.
Biên pháp tạo bọt nổi: Loại bỏ những chất thải rắn đồng kích cỡ (1050μm) khỏi nước thải là rất khó do khối lượng và kích cỡ q nhỏ của tạp
chất, cũng có thể sử dụng phương pháp tạo bọt nổi bởi Cripps và Bergheim
(2000). Về cơ bản, những tạp chất nhỏ được loại bỏ bằng cách sục những bọt

khí từ đáy ao. Những vụn chất này sẽ bám vào bọt khí và nổi trên mặt nước.
Những tạp chất này được hớt bỏ bằng vợt lưới hoặc máy lọc. Kích cỡ bọt khí
lớn nhất là khoảng 10μm. Những bọt này được tạo bằng cách sục khí xuống
đáy ao hoặc đáy bể hoặc khuấy bằng tay nếu cần thiết.
Biện pháp sử dụng chế phẩm sinh học: Đây là biện pháp có nhiều ưu
điểm và mang lại hiệu quả cho việc xử lý môi trường đặc biệt là trong nuôi
trồng thủy sản. Trong thời gian gần đây, việc dùng những vi khuẩn có lợi đã
được ứng dụng trong những ao ni thủy sản để làm giảm quần thể tảo lam và
ngăn ngừa mùi hôi thối(do tảo chết và chất hữu cơ phân hủy yếm khí ở nền
đáy ao), giảm lượng nitrat, nitrit và thúc đẩy sự phân hủy của các hợp chất
hữu cơ. Sản phẩm vi khuẩn có lợi trong ao sẽ đặc biệt quan trọng trong việc

7


nâng cao năng suất tôm ở hệ thống nuôi siêu thâm canh, trong việc thực hiện
và việc tối ưu hóa hệ thống sản xuất khơng thay nước hoặc thay ít nước cũng
như để quản lý và cải thiện chất lượng nước thải của ao ni.
1.1.4. Các nhóm vi sinh vật thường được sử dụng trong làm sạch nước
nuôi trồng thủy sản
Trong môi trường nước nuôi trồng thủy sản các loại chất hữu cơ thường
chiếm tỷ lệ lớn là: protein, nitơ, kitin,… Sự phân hủy protein trước hết là nhờ
nhiều loại vi khuẩn như Pseudomonas, Clostridium, Bacillus và họ vi khuẩn
Enterobacteriaceae. Đại diện cho nhóm vi sinh vật hữu ích chuyển hóa các
hợp chất chứa nito bao gồm các chi Bacillus, Lactobacillus, Streptococus,
Cellulomonas, Aerobacter… Các nghiên cứu cụ thể hơn còn cho thấy bên
cạnh khả năng phân giải chất hữu cơ, nhóm vi khuẩn này cịn có khả năng
cạnh tranh sinh học, ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh ở tôm là
Vibrio và Aeromonas.
Môi trường nước nuôi nuôi trồng thủy sản vốn là một môi trường giàu

dinh dưỡng, thức ăn giàu đạm luôn được con người cung cấp dư thừa, ngồi
ra cịn từ phân tơm, cá và xác động vật thủy sinh. Mặt khác, một số hợp chất
nitơ vơ cơ như NH3+là một khí độc với tơm và NO3- là tác nhân gây ung thư
đối với nhiều động vật. Do đó, vai trị phân giải hợp chất nitơ hữu cơ của
nhóm vi khuẩn amơn hóa, nhóm vi khuẩn nitrat hóa và nhóm vi khuẩn phản
nitrat hóa đặc biệt được quan tâm. Tuy nhiên, chỉ một số ít vi sinh vật (vi
khuẩn sống tự do trong đất và nước, vi khuẩn sống cộng sinh với thực vật, vi
khuẩn quang hợp,…) có khả năng cố định nitơ phân tử thành dạng nitơ hợp
chất mà các vi sinh vật khác có thể sử dụng được. Dạng amơniac (NH3+)
và nitrat (NO3-) được tảo và nhiều vi sinh vật hấp thụ tạo nên nguồn nitơ
hữu cơ, sau đó có thể chúng lại trở thành nguồn thức ăn cho động vật thủy
sinh.

8


Nhóm vi khuẩn amơn hóa: Nhóm này phân giải protein và các hợp
chất hữu cơ chứa nitơ tạo thành amôniac, hoạt động của nhóm vi khuẩn amơn
hóa giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ gây ô nhiếm nguồn nước ni tơm, cá
góp phần tạo nên một mơi trường trong sạch cho tơm cá phát triển.
Nhóm vi khuẩn nitrat hóa: vi khuẩn amơn hóa là vi khuẩn hữu ích,
song sản phẩm mà chúng sinh ra là NH3, nếu trong nước nồng độ NH4+ quá
cao vượt mức cho phép sẽ gây hại cho động vật ni trồng. Nhóm vi khuẩn
nitrat hóa đó

là các chi Nitrosomonas, Nitrococus,

Nitrobacter,

Nitrospira,… được xếp vào nhóm vi khuẩn hữu ích trong mơi trường nước

ni tơm cá vì chúng có khả năng chuyển hóa NH4+ thành NO3 -(dạng không
độc với môi trường và các sinh vật khác trong đầm). Mặt khác, NO3- do hoạt
động của chúng sinh ra lại có thể được đồng hóa trong tổng hợp protein của
nhiều sinh vật và tảo. Như vậy, nhóm vi khuẩn nitrat hóa khơng chỉ làm giảm
độ độc của nước mà cịn góp phần làm mới nguồn nước, mang lại các chất dễ
hấp thụ cho động vật thủy sinh.
Pseudomonas, Bacillus, Paracoccus… là các vi khuẩn có khả năng khử
NO3- thành N2 khí quyển, giúp khép kín vịng tuần hồn nitơ trong thủy vực,
đồng thời hạn chế một tác nhân gây hại cho động vật nuôi trồng. Trong
nước nuôi tôm cá cũng như tại các nhà máy xử lý nước thải, số lượng và
hoạt động sinh lý của nhóm vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn phản nitrat hóa
được xem như các thơng số giới hạn tốc độ q trình chuyển hóa sinh học
của nitơ trong nước.
Ngoài ra, trên thế giới, hiện nay các nhà khoa học đã quan tâm nhiều đến
nhóm VKTQH sử dụng để xử lý nước (giảm COD, H2S, kim loại nặng) và sử
dụng làm probiotic trong nuôi trồng thuỷ sản. VKTQH đã được ứng dụng
nhiều và có hiệu quả trong nuôi trồng thuỷ sản như: xử lý nước ao nuôi tôm
(giảm COD, NH3, H2S, kim loại nặng…) (Merugu và cộng sự, 2010); sử dụng
làm nguồn protein đơn bào (SCP) cho động vật thuỷ sản (Sasikala.,1995), sử

9


dụng làm chất kháng khuẩn để kháng lại vi khuẩn gây bệnh cho tôm mà đặc
biệt là bệnh hoại tử gan tuỵ cấp do Vibrio harveyi và Vibrio parahaemolyticus
(Chumpol S., 2017). Đây là xu hướng mới có nhiều triển vọng nhằm tăng
năng suất nuôi trồng thủy sản, cải thiện môi trường và hạn chế được vệ sử
dụng các hóa chất, thân thiện với mơi trường.
1.2. Tổng quan vi khuẩn tía quang hợp
1.2.1. Giới thiệu vi khuẩn tía quang hợp

Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là sinh vật chưa có nhân thật
(prokaryote) và thuộc nhóm proteobacteria. Trong q trình quang hợp,
chúng không sử dụng nước làm nguồn cho điện tử như các đối tượng quang
dưỡng khác mà sử dụng các hợp chất khác như: lưu huỳnh và các hợp chất
của lưu huỳnh, phân tử hydro (H2) hoặc các hợp chất hữu cơ đơn giản, do đó
khơng thải oxy.
Nhóm VKTQH có khả năng sinh trưởng trong điều kiện kị khí, sáng theo
kiểu quang dị dưỡng với các nguồn cơ chất hữu cơ khác nhau hoặc sinh
trưởng theo kiểu quang tự dưỡng với hydro làm chất cho điện tử. Tuy nhiên,
chúng cũng có thể phát triển trong điều kiện hiếu khí và vi hiếu khí, tối, nhiều
lồi có thể sinh trưởng hóa dị dưỡng hoặc hóa tự dưỡng bằng cách sử dụng
các chất hữu cơ như rượu, axít béo làm chất cho điện tử và nguồn carbon.
Một số lồi có khả năng sử dụng hydrogen sulfide (H2S) hoặc thiosulfate
(Na2S2O3) là chất cho điện tử trong q trình quang hợp. (Imhoff, 2005)
VKTQH có sự trao đổi chất rất linh hoạt, phụ thuộc vào điều kiện của
mơi trường sống nên chúng có khả năng phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên.
Có thể tìm thấy chúng trong các điều kiện môi trường sống khắc nghiệt như ở
Nam Cực hay suối nước nóng, suối lưu huỳnh. Sự điều hịa giữa các q trình
trao đổi chất để tạo năng lượng ở VKTQH được điều khiển bởi ánh sáng, oxy
và các chất cho điện tử.

10


1.2.2. Sinh thái học của vi khuẩn tía quang hợp
VKTQH có sự trao đổi chất rất linh hoạt, phụ thuộc vào điều kiện của môi
trường sống nên chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng có mặt trong
các ao hồ tù đọng, các vùng đầm nước lợ hoặc mặn như các đáy ao nuôi trồng
thủy sản, trong đất, trong các kênh mương chứa nước thải, trong hệ thống xử lý
nước thải… (Imhoff and Truper, 1992; Kobayashi and Kobayashi, 1995;

Okubo et al., 2006; Hoogewert et al., 2003; Zhu et al., 2002).
Nhóm VKTQHkhơng lưu huỳnh thường được tìm thấy trong hệ sinh thái
là những thuỷ vực khơng có oxy. Có thể thu nhận được chúng từ bùn ở những
nơi nhận được năng lượng ánh sáng mặt trời đủ cho phản ứng quang hợp xảy
ra. Các vi khuẩn thuộc nhóm này phân bố rất rộng trong tự nhiên. Chúng
thường bắt gặp trong các loại ao hồ tù đọng, các thuỷ vực chứa nước thải, các
vùng đầm nước lợ hay mặn, cũng có thể tìm thấy chúng trong đất bùn hay đất
ruộng. Tuy nhiên nhóm vi khuẩn này ưa thích các thuỷ vực chứa nước ngọt,
lợ hay mặn với hàm lượng chất hữu cơ khá cao và hàm lượng oxy hồ tan
thấp. Vì vậy, có thể tìm thấy chúng cùng với các đại diện thuộc nhóm vi
khuẩn tía lưu huỳnh.
Trong các đáy ao ni trồng thủy sản ven biển thường có hàm lượng
sulfate đáng kể, nhóm vi khuẩn khử sulfate hoạt động sẽ tạo thành sulfide ở
tầng đáy, sulfide khuếch tán từ tầng đáy lên trên theo cột nước bởi sự chênh
lệch gradient nồng độ. Khi có mặt sulfide với hàm lượng nhất định, nhóm
VKTQH có thể sinh trưởng ở vùng có ánh sáng xuyên qua (Pfennig, 1978a).
Ở các độ sâu khác nhau có thể thu nhận được các lồi khác nhau. Nếu sinh
khối VKTQH phát triển mạnh, sẽ xuất hiện sự nở hoa của ao, hồ làm cho ao
hồ có màu đỏ, tía hoặc có màu đỏ nâu. Khi sự nở hoa trong hồ xảy ra, người
ta có thể phân biệt được hình thái tế bào đặc trưng của các chi của VKTQH
dưới kính hiển vi. Trong các ao hồ có sự "nở hoa", có thể bắt gặp hỗn hợp các

11


lồi hoặc có thể chỉ xuất hiện một lồi VKTQH (Pfennig 1978, 1989;
Overmann et al., 1994, 1996, 1999).
Các hồ xử lý nước thải là nơi có điều kiện phù hợp cho sự phát triển của
nhóm VKTQH khơng lưu huỳnh sinh trưởng. Tại bang Minnesota (Mỹ), trong
hồ xử lý nước thải chế biến rau quả đã quan sát thấy sự nở hoa của nhóm

VKTQH khơng lưu huỳnh, khi có sự nở hoa này thì khơng cịn phát hiện được
các mùi hơi trong hồ, các loài VKTQH chủ yếu là: Rb. sphaeroides, Rb.
capsulatus, Rps. palustris (Cooper et al., 1975).
Tác giả Okubo và cộng sự (2006) đã phát hiện ra nhóm VKTQH khơng
lưu huỳnh trong kênh chứa nước thải chăn nuôi tạo nên một tấm thảm có màu
đỏ, trong đó xuất hiện các loài như Rb. sphaeroides, Rb. capsulatus, và các loài
trong chi Rhodopseudomonas, đặc biệt là Rps. palustris (Okubo et al., 2006).
Vi khuẩn tía khơng lưu huỳnh được tích luỹ trong hệ thống xử lý bùn cống
ở một số giai đoạn nhất định (Schultz, 1982) và số lượng quần thể của chúng
tăng lên đến 50 lần trong bùn hoạt tính so với bùn thơ. Khi ủ bùn trong điều kiện
kỵ khí dưới ánh sáng, vi khuẩn quang hợp sẽ xuất hiện với màu đỏ nâu.
Ngồi ra, cịn có thể gặp đại diện của VKTQH trong một số thủy vực
có điều kiện khắc nghiệt như: suối nước nóng, suối lưu huỳnh thủy vực kiềm
hóa, thủy vực có tính acid, ở vùng biển có độ mặn cao và thậm chí ở hồ có
băng bao phủ 4 -7 m ở Antarstica vẫn phát hiện sự có mặt của nhóm vi khuẩn
này (Guerero et al., 1987; Madigan, 2003, Kompantseva et al., 2012).
1.2.3. Ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp
1.2.3.1.Trên thế giới
Sản xuất phân bón sinh học
Trong tự nhiên, hàm lượng các loại hợp chất chứa nitơ liên kết rất thấp
nên cần sử dụng các vi sinh vật cố định nitơ làm cho đất trở nên màu mỡ và
giàu nitơ hơn. Việc triển khai áp dụng phân bón này trên ruộng lúa ở các nước
thuộc khu vực châu Á có được nhiều thuận lợi vì đảm bảo được các nhu cầu

12