Phân lập vi khuẩn có khả năng hấp thu sulfide từ nước thải thủy sản

Chế biến thủy sản là một trong những ngành kinh tế chính của vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), với sản lượng xuất khẩu cao nhất nước, chiếm 60%. Tuy nhiên, nước thải trong quá trình chế biến thủy sản chứa các hợp chất có khả năng gây ô nhiễm môi trường. Nước thải chế biến thủy sản chưa qua xử lý có hàm lượng chất hữu cơ cao và chứa nhiều hợp chất có mùi như amoniac (NH₃), hydrogen sulfide (H₂S), gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Trong đó, mùi của các hợp chất chứa lưu huỳnh, như mùi trứng thối của H2S là đặc trưng nhất.

Sulfide được tạo ra từ quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh và quá trình khử sulfate (SO₄²-), nhờ các vi sinh vật khử lưu huỳnh. Ở nồng độ thấp, sulfide không tác động đáng kể, nhưng gây mùi khó chịu. Ở nồng độ cao hơn, sulfide ảnh hưởng đến vi sinh vật, đặc biệt ảnh hưởng đến người. Ở nồng độ 150 – 200 ppm, sulfide gây ức chế sinh trưởng ở nhiều loài vi khuẩn. Ở người, tiếp xúc với sulfide nồng độ từ 5 – 10 mg/L trong thời gian dài gây nhức đầu, mất ngủ. Từ 20 – 50 mg/L có thể gây kích ứng mắt, rối loạn tiêu hóa và chán ăn. Nếu tiếp xúc sulfide ở nồng độ từ 100 – 200 mg/L, gây tê liệt khứu giác, tổn thương mắt và phổi nghiêm trọng.

Do đó, ở ĐBSCL, vấn đề nước thải chứa các chất gây ô nhiễm đang được quan tâm xử lý. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có nhiều nghiên cứu về xử lý sinh học sulfide ở ĐBSCL được công bố.

Vì vậy, nhóm tác giả Trường Đại học Cần Thơ đã thực hiện nghiên cứu phân lập các dòng vi khuẩn có khả năng hấp thu sulfide từ nước thải chế biến thủy sản, làm tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng về xử lý sinh học sulfide trong nước thải.

Về hình thái, vi khuẩn được phân lập có khuẩn lạc tròn hoặc không đều, màu trắng hoặc vàng, bìa nguyên hoặc chia thùy, kích thước dao động từ 1,5 – 9 mm, ngoại trừ có hai dòng vi khuẩn có kích thước khuẩn lạc lớn hơn, từ 12 – 24 mm. Tế bào của các dòng vi khuẩn có hình cầu hoặc hình que, tất cả đều Gram âm.

Kết quả khảo sát hấp thu sulfide của 15 dòng vi khuẩn phân lập cho thấy có sự khác biệt về khả năng hấp thu giữa các dòng vi khuẩn khi được nuôi cấy trong môi trường có bổ sung glucose và sulfide với các nồng độ 40, 80, 160 mg/L ở thời điểm 24 giờ nuôi cấy.

Ở cả ba nồng độ khảo sát thì sulfide trong các nghiệm thức đều giảm. Cụ thể, trong môi trường có bổ sung 40 mg/L sulfide, tất cả các dòng khảo sát đều có khả năng hấp thu sulfide, trong đó có sáu dòng vi khuẩn có khả năng hấp thu hiệu quả nhất ở thời điểm 24 giờ nuôi cấy.

Ở nồng độ 80 mg/L, các dòng vi khuẩn đều có khả năng hấp thu sulfide, ngoại trừ dòng SIN6.3. Năm dòng vi khuẩn hấp thu sulfide hiệu quả nhất ở thời điểm 24 giờ nuôi cấy. Khi khảo sát ở nồng độ 160 mg/L, tất cả các dòng vi khuẩn đều hấp thu sulfide. Trong đó, có 1 dòng vi khuẩn (SIN4.2), có khả năng hấp thu sulfide hiệu quả nhất ở nồng độ 160 mg/L.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vi khuẩn được phân lập từ nước của bể xử lý hiếu khí có khả năng hấp thu sulfide ở nồng độ thấp (40 mg/L). Các dòng vi khuẩn có khả năng hấp thu sulfide ở nồng độ cao hơn (80 mg/L và 160 mg/L) là những dòng vi khuẩn được phân lập từ nước thải đầu vào. Theo nhóm tác giả, nguyên nhân là do nguồn nước thải này có chứa hàm lượng sulfide cao và vi khuẩn nơi đây đã thích nghi với nồng độ cao của sulfide. Đặc biệt, dòng vi khuẩn SIN4.2 có khả năng hấp thu hiệu quả nhất ở cả ba nồng độ sulfide khảo sát vào thời điểm 24 giờ nuôi cấy.

Kết quả giải trình tự gen cho thấy, dòng SIN4.2 có trình tự gen 16S-rRNA, tương đồng 99,93% với loài Pseudomonas otitidis, nên được định danh là Pseudomonas sp. Nhóm nghiên cứu cho biết, Pseudomonas ngoài khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường như polyethylene, các hydrocarbon trong xăng dầu, phenol, còn có khả năng hấp thu hợp chất có mùi như H₂S trong nước thải. Vì vậy, vi khuẩn SIN4.2 thuộc chi Pseudomonas là vi khuẩn tiềm năng, có thể ứng dụng vào xử lý môi trường bằng phương pháp sinh học.

Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả được công bố trên Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số 1 năm 2024.