Tài liệu Theo dõi sự biến động mật số coliform và escherichia coli trong hệ thống thí nghiệm xử lý đạm.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG  NGUYỄN THU HIỀN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG THEO DÕI SỰ BIẾN ĐỘNG MẬT SỐ COLIFORM VÀ ESCHERICHIA COLI TRONG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM XỬ LÝ ĐẠM Cán bộ hướng dẫn: LÊ ANH KHA Cần Thơ, 5/2010 LỜI CẢM TẠ Xin gửi lời cám ơn chân thành tới quý thầy cô Trƣờng Đại học Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô trong bộ môn Khoa học Môi trƣờng – Khoa Môi Trƣờng & TNTN - Trƣờng Đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn trong suốt khoá học, làm nền tảng giúp tôi hoàn thành đề tài này. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Anh Kha - ngƣời luôn bên cạnh dìu dắt và trực tiếp hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài. Cô Trƣơng Thị Nga và cô Nguyễn Thị Nhƣ Ngọc đã cho những lời khuyên quý báu, góp phần hoàn thiện bài viết này hơn. Xin cảm ơn nhà máy chế biến tôm Nam Hải – Khu công nghiệp Trà Nóc, Cần Thơ đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện đề tài này. Xin cảm ơn gia đình và các bạn lớp Khoa học môi trƣờng khoá 32 đã luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thu Hiền MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ ....................................................................................... i MỤC LỤC ............................................................................................ ii DANH SÁCH BẢNG.......................................................................... iv DANH SÁCH HÌNH ........................................................................... v Chƣơng 1: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1 Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2 2.1 Thành phần tế bào và dinh dƣỡng của vi sinh vật .......................... 2 2.1.1 Thành phần tế bào ....................................................................... 2 2.1.2 Các dạng dinh dƣỡng của vi sinh vật........................................... 4 2.2 Vi sinh vật chỉ thị ........................................................................... 6 2.2.1 Giới thiệu chung .......................................................................... 6 2.2.2 Vi sinh vật chỉ thị việc ô nhiễm nguồn nƣớc bởi phân ................ 7 2.3 Coliform và Ecsherichia coli (E. coli) ........................................... 8 2.3.1 Vi khuẩn trong nƣớc thải ............................................................ 8 2.3.2 Coliform....................................................................................... 8 2.3.3 Ecsherichia coli (E. coli) ............................................................. 9 2.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến vi sinh vật.......................................11 2.4.1 Yếu tố vật lý ...............................................................................11 2.4.2 Yếu tố hoá học ............................................................................13 2.4.3 Yếu tố sinh học ...........................................................................14 Chƣơng 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................16 3.1 Nội dung nghiên cứu .....................................................................16 3.2 Địa điểm và thời gian ....................................................................16 3.3 Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................16 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu ...............................................................16 3.4.1 Tiến hành thí nghiệm ..................................................................16 3.4.2 Thu mẫu phân tích ......................................................................18 3.4.3 Phƣơng pháp thu và bảo quản mẫu.............................................19 3.5 Chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích ...............................................19 3.6 Xử lý số liệu...................................................................................19 Chƣơng 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN....................................................................20 4.1 Thí nghiệm thăm dò .......................................................................20 4.1.1 Chỉ tiêu lý hoá (nhiệt độ, pH, DO) .............................................20 4.1.2 Giai đoạn amon hoá ....................................................................21 4.1.3 Giai đoạn nitrat hoá ....................................................................22 4.1.4 Giai đoạn xử lý lân .....................................................................23 4.1.5 Giai đoạn khử nitrat ....................................................................24 4.2 Thí nghiệm với nƣớc thải nhà máy chế biến tôm ........................25 4.2.1 Chỉ tiêu lý hoá (nhiệt độ, pH, DO) .............................................25 4.2.2 Giai đoạn amon hoá ....................................................................26 4.2.3 Giai đoạn nitrat hoá ....................................................................28 4.2.4 Giai đoạn xử lý lân .....................................................................29 4.2.5 Giai đoạn khử nitrat ....................................................................30 4.3 Phần mở rộng .................................................................................31 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................................32 5.1 Kết luận ..........................................................................................32 5.2 Đề xuất ...........................................................................................32 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Thành phần các nguyên tố chủ yếu của tế bào vi khuẩn E. coli Bảng 2.2: Các nhóm hợp chất chủ yếu của tế bào vi khuẩn E. coli Bảng 2.3: Thành phần hóa học của một tế bào vi khuẩn Bảng 4.1: Các chỉ tiêu lý hoá trong hệ thống thí nghiệm xử lý đạm và lân với nƣớc pha từ lòng trắng trứng và nƣớc pha từ hoá chất Bảng 4.2: Các chỉ tiêu lý hoá trong hệ thống thí nghiệm xử lý đạm và lân với nƣớc thải nhà máy chế biến tôm DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: E. coli Hình 4.1: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn amon hóa nƣớc pha từ lòng trắng trứng Hình 4.2: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn nitrat hoá nƣớc pha từ hoá chất Hình 4.3: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong hệ thống xử lý lân với nƣớc pha từ hoá chất Hình 4.4: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn khử nitrat với nƣớc pha từ hoá chất Hình 4.5: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn amon hoá nƣớc thải nhà máy chế biến tôm Hình 4.6: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn nitrate hoá nƣớc thải nhà máy chế biến tôm Hình 4.7: Biến động mật số coliform và E. coli theo thời gian trong giai đoạn xử lý lân với nƣớc thải nhà máy chế biến tôm Hình 4.8: Biến động mật số coliform và E.coli theo thời gian trong giai đoạn khử nitrat với nƣớc thải nhà máy chế biến tôm Chƣơng 1 MỞ ĐẦU Quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa cùng với sự gia tăng dân số và đô thị hóa hiện nay đang làm suy giảm chất lƣợng môi trƣờng nghiêm trọng, và một trong những nguyên nhân trực tiếp của vấn đề trên chính là nƣớc thải. Trong các thành phần gây nguy hại của nƣớc thải thì tác nhân sinh học thƣờng có mức độ ô nhiễm cao, kể cả khi đã qua hệ thống xử lý. Và một thực trạng đáng lo ngại minh chứng cho điều này là giá trị coliform trong các nguồn nƣớc thải đã qua xử lý còn rất cao, đặc biệt là của các cơ sở chế biến thực phẩm, chăn nuôi nhƣ: coliform trong nƣớc thải đã qua xử lý của công ty cổ phần Sữa Hà Nội vƣợt 480.000 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam, DNTN Nam Hải Cần Thơ có thông số coliform vƣợt quá 10 lần chuẩn cho phép… (http://tintuc.xalo.vn). Ngoài ra một số chủng gây tiêu chảy của Escherichia coli (E. coli) cũng đƣợc phát hiện trong nƣớc đã xử lý (Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2005). Đáng lƣu tâm hơn khi coliform vẫn có thể tăng trong quá trình xử lý. Cụ thể nhƣ giá trị coliform trong nƣớc thải của công ty cổ phần thủy sản Cafatex sau khi qua hệ thống xử lý là 8,6x104 – 2,4x105 (CFU/ml), cao hơn gần hai lần so với giá trị đầu vào là 5x104 – 8,5x104 (CFU/ml) (Hồ Thị Mỹ Loan, 2007). Điều này đã đặt ra nghi vấn về tính chỉ thị ô nhiễm phân của coliform. Có phải kết quả trên là do ảnh hƣởng của việc ô nhiễm phân tăng không? Hay đó là do môi trƣờng trong hệ thống xử lý thuận lợi cho sự phát triển của coliform? Để lý giải vấn đề trên cũng nhƣ để giải quyết tình trạng ô nhiễm sinh học trong nƣớc thải đã qua xử lý một cách hiệu quả thì rất cần có những nghiên cứu sâu hơn về khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý nhằm tìm ra đúng khuyết điểm của hệ thống. Từ đó làm cơ sở để đƣa ra những giải pháp đạt hiệu quả cao về kỹ thuật nhƣng lại giảm bớt đƣợc chi phí đầu tƣ. Đồng thời cũng giúp cho công tác đánh giá chỉ tiêu sinh học trong nƣớc thải đầu ra có đƣợc những nhận định chính xác hơn. Do đó chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Theo dõi sự biến động mật số coliform và Escherichia coli trong hệ thống thí nghiệm xử lý đạm và lân” với mục tiêu cụ thể là theo dõi sự biến động mật số coliform và E. coli trong từng giai đoạn của hệ thống, đồng thời kiểm nghiệm khả năng chỉ thị ô nhiễm phân của chúng. Chƣơng 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Thành phần tế bào và dinh dƣỡng của vi sinh vật 2.1.1 Thành phần tế bào Các chất dinh dƣỡng đối với vi sinh vật là bất kỳ chất nào đƣợc vi sinh vật hấp thụ từ môi trƣờng xung quanh và đƣợc chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá trình sinh tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho các quá trình trao đổi năng lƣợng. Quá trình hấp thụ các chất dinh dƣỡng để thoả mãn mọi nhu cầu sinh trƣởng và phát triển đƣợc gọi là quá trình dinh dƣỡng. Thành phần hoá học của tế bào vi sinh vật quyết định nhu cầu dinh dƣỡng của chúng. Cơ sở vật chất cấu tạo nên tế bào vi sinh vật là các nguyên tố hoá học. Các nguyên tố chủ yếu bao gồm: C, H, O, N, các nguyên tố khoáng đa lƣợng và vi lƣợng. Chỉ riêng các nguyên tố C, H, O, N, P đã chiếm đến 96% khối lƣợng khô của tế bào vi khuẩn E. coli. Bảng 2.1: Thành phần các nguyên tố chủ yếu của tế bào vi khuẩn E. coli Nguyên tố C O N % chất khô 50 20 14 H P S K Na Ca Mg Ca 8 0,5 0,2 3 1 1 1 0,5 Fe Nguyên tố khác 0,3 (Nguyễn Lân Dũng, 2001) Lƣợng chứa các nguyên tố ở các vi sinh vật khác nhau là không giống nhau. Ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau, các giai đoạn khác nhau, lƣợng chứa các nguyên tố trong cùng một loài vi sinh vật cũng không giống nhau. Trong tế bào vi sinh vật các hợp chất đƣợc phân thành hai nhóm lớn: (i) Nƣớc và các muối khoáng. (ii) Các chất hữu cơ. Bảng 2.2: Các nhóm hợp chất chủ yếu của tế bào vi khuẩn E. coli Loại hợp chất Nƣớc Protein AND ARN Hidrat C Lipit Chất hữu cơ phân tử nhỏ Các phân tử vô cơ Lƣợng chứa (%) 0 2 1 15 1 6 3 2 (Nguyễn Lân Dũng, 2001) a) Nƣớc và muối khoáng Nƣớc chiếm đến 70 – 90% khối lƣợng cơ thể vi sinh vật. Tất cả các phản ứng xảy ra trong tế bào vi sinh vật đều đòi hỏi có sự tồn tại của nƣớc. Phần nƣớc có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật đƣợc gọi là nƣớc tự do. Đa phần nƣớc trong tế bào vi sinh vật tồn tại ở dạng nƣớc tự do. Nƣớc kết hợp là phần nƣớc liên kết với các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong tế bào (protein, lipit, hidrat cacbon…). Muối khoáng chiếm khoảng 2 – 5% khối lƣợng khô của tế bào. Chúng thƣờng tồn tại dƣới dạng các muối sunphat, photphat, cacbonat, clorua… Trong tế bào chúng thƣờng ở dạng các ion (Nguyễn Lân Dũng, 2001). b) Chất hữu cơ Chất hữu cơ trong tế bào vi sinh vật chủ yếu cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P, S… Riêng bốn nguyên tố C, H, O, N đã chiếm tới 90 – 97% toàn bộ chất khô của tế bào. Đó là các nguyên tố chủ chốt để cấu tạo nên protein, axit nucleic, lipit, hidrat cacbon (Nguyễn Lân Dũng, 2001). Bảng 2.3: Thành phần hoá học của một tế bào vi khuẩn Phân tử khô (1) / tế bào - Nƣớc - Các đại phân tử +Protein +Polysaccharide +Lipid +ADN +ARN - Các đơn phân tử +Aminoacid và tiền thể +Đƣờng và tiền thể +Nucleotid và tiền thể - Các ion vô cơ Tổng cộng % khối lƣợng 96 55 5 9,1 3,1 20,5 3,0 0,5 2 0,5 1 100 Số phân tử 24.609.802 2.350.000 4.300 22.000.000 2,1 255.500 Số loại phân tử 1 khoảng 2.500 khoảng 1.850 2 (2) 4 (3) 1 khoảng 660 khoảng 350 khoảng 100 khoảng 50 khoảng 200 khoảng 18 (F.C.Neidhardt et al, 1996) Chú thích: (1) Khối lƣợng khô của tế bào vi khuẩn E. coli đang sinh trƣởng là khoảng 2.8 x 10-13 g. (2) Giả thiết Peptidoglycan và Glycogen là 2 thành phần chủ yếu. (3) Tế bào chứa vài loại phospholipid, do tính đa dạng của thành phần acid béo giữa các chi vi khuẩn khác nhau và do ảnh hƣởng của điều kiện sinh trƣởng mà có nhiều hình thức tồn tại của mỗi loại phospholipid. Protein cấu tạo chủ yếu bởi các nguyên tố: C (50 – 55%), O (21 – 24%), N (15 – 18%), S (0 – 0,24%), ngoài ra còn có thể có một lƣợng rất nhỏ các nguyên tố khác nhau nhƣ P, Fe, Zn, Mn, Ca… Protein đƣợc tạo thành từ các axit amin (Nguyễn Lân Dũng, 2001). 2.1.2 Các dạng dinh dƣỡng của vi sinh vật Thức ăn (chất dinh dƣỡng) phải thoả mãn nhu cầu về các chất ở dạng nguyên tố có trong thành phần tế bào của vi sinh vật. Trong thế giới vi sinh vật có nhiều dạng (kiểu) dinh dƣỡng khác nhau. Có một số loài thì dinh dƣỡng giống ở cây xanh (tự dƣỡng), dùng các chất khoáng để tổng hợp nên các cấu tử thành phần của cơ thể. Một số lớn khác dinh dƣỡng giống nhƣ ở động vật, đó là cần có chất hữu cơ làm thức ăn (dị dƣỡng). Từ các kiểu dinh dƣỡng này ngƣời ta chia vi sinh vật thành hai nhóm lớn: vi sinh vật tự dƣỡng và vi sinh vật dị dƣỡng. Nhóm thứ hai rất lớn, có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên. Đó là tác dụng phân huỷ các chất hữu cơ hay là khoáng hoá vật chất trong tự nhiên. Nhu cầu của vi sinh vật khác nhau trong quan hệ với chất dinh dƣỡng. Đặc biệt nguồn cacbon và nitơ là rất khác nhau và rất đặc trƣng (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). a) Dinh dƣỡng cacbon Cacbon là chất tạo nên vật chất sống quan trọng bậc nhất, là nguồn vật chất cung cấp C trong quá trình sinh trƣởng của vi sinh vật. Trong tế bào nguồn C trải qua một loạt quá trình biến hoá hoá học phức tạp sẽ biến thành vật chất của bản thân tế bào và các sản phẩm trao đổi chất. C có thể chiếm đến khoảng một nửa trọng lƣợng khô của tế bào. Đồng thời hầu hết các nguồn C trong các quá trình phản ứng sinh hoá còn sinh ra trong tế bào nguồn năng lƣợng cần thiết cho hoạt động sống của vi sinh vật. Một số vi sinh vật dùng CO2 làm nguồn C duy nhất hay chủ yếu để sinh trƣởng, khi đó nguồn C không phải là nguồn sinh năng lƣợng. Nguồn C chủ yếu đƣợc vi sinh vật sử dụng gồm có đƣờng, acid hữu cơ, rƣợu, lipid, hydrocarbon, CO2, carbonat... Vi sinh vật sử dụng một cách chọn lọc các nguồn C. Đƣờng nói chung là nguồn C và nguồn năng lƣợng tốt cho vi sinh vật. Nhƣng tuỳ từng loại đƣờng mà vi sinh vật có những khả năng sử dụng khác nhau. Ví dụ trong môi trƣờng chứa glucose và galactose thì vi khuẩn E. coli sử dụng trƣớc glucose (gọi là nguồn C tốc hiệu) còn galactose đƣợc sử dụng sau (gọi là nguồn C trì hiệu). Hiện nay trong các cơ sở lên men công nghiệp ngƣời ta sử dụng nguồn C chủ yếu là glucose, saccharose, rỉ đƣờng (phụ phẩm của nhà máy đƣờng), tinh bột (bột ngô, bột khoai sắn...), cám gạo, các nguồn cellulose tự nhiên hay dịch thuỷ phân cellulose. Năng lực đồng hoá các nguồn C ở các vi sinh vật khác nhau là không giống nhau. Có loài có khả năng sử dụng rộng rãi nhiều nguồn C khác nhau, nhƣng có loài khả năng này rất chọn lọc. Chẳng hạn vi khuẩn Pseudomonas có thể đồng hoá đƣợc tới trên 90 loại hợp chất C, nhƣng các vi khuẩn thuộc nhóm dinh dƣỡng methyl (methylotrophs) thì chỉ đồng hoá đƣợc các hợp chất 1C nhƣ methanol, methane... (http://maxreading.com). b) Dinh dƣỡng nitơ Nguồn nitơ dinh dƣỡng rất cần thiết để tổng hợp nên các phân tử protein, axit nucleic và những chất có chứa nitơ ở tế bào vi sinh vật. Nguồn nitơ này là rất đa dạng (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). Nguồn N thƣờng đƣợc sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật gồm có pepton, bột cá, bột nhộng tằm, bột đậu tƣơng, bột khô lạc, cao ngô, cao thịt, cao nấm men... Vi sinh vật sử dụng chọn lọc đối với nguồn N (http://maxreading.com). Đối với những vi sinh vật sống ký sinh chỉ nhờ những hợp chất chứa nitơ ở tế bào chủ. Có một số vi sinh vật dị dƣỡng (vi khuẩn lactic và một vài vi khuẩn gây thối rữa) không thể tổng hợp protein cho mình từ các hợp chất chứa nitơ đơn giản. Sự sinh trƣởng và phát triển của chúng chỉ nhờ có mặt trong môi trƣờng các chất chứa nitơ tƣơng đối phức tạp (pepton, peptit) hoặc phức hợp đầy đủ các axit amin có thể đi vào thành phần protein của tế bào (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). c) Nguồn muối vô cơ Các muối vô cơ là nguồn chất dinh dƣỡng không thể thiếu đối với sự sinh trƣởng của vi sinh vật. Chúng có các chức năng sinh lý chủ yếu là: tham gia vào thành phần của các trung tâm hoạt tính ở các enzyme của vi sinh vật, duy trì tính ổn định của kết cấu các đại phân tử và tế bào, điều tiết và duy trì cân bằng áp suất thẩm thấu của tế bào, khống chế điện thế oxy hoá khử của tế bào và là nguồn vật chất sinh năng lƣợng đối với một số loài vi sinh vật. Trong quá trình sinh trƣởng vi sinh vật còn cần tới một số nguyên tố vi lƣợng. Những nguyên tố này cũng có vai trò quan trọng mặc dù chỉ cần với số lƣợng rất nhỏ, khoảng 10-8 - 10-6 mol/ L môi trƣờng nuôi cấy. Nguyên tố vi lƣợng tham gia vào thành phần enzyme và làm hoạt hoá enzyme. Nếu thiếu nguyên tố vi lƣợng trong quá trình sinh trƣởng thì hoạt tính sinh lý của vi sinh vật bị giảm sút, thậm chí ngừng sinh trƣởng. Do nhu cầu dinh dƣỡng của vi sinh vật là không giống nhau cho nên khái niệm về nguyên tố vi lƣợng chỉ có ý nghĩa tƣơng đối. Vi sinh vật thƣờng tiếp nhận nguyên tố vi lƣợng từ các chất dinh dƣỡng hữu cơ thiên nhiên, các hoá chất vô cơ, nƣớc máy hay ngay từ trong các dụng cụ nuôi cấy bằng thuỷ tinh. Chỉ trong những trƣờng hợp đặc biệt mới cần bổ sung nguyên tố vi lƣợng vào môi trƣờng nuôi cấy vi sinh vật. Vì nhiều nguyên tố vi lƣợng là kim loại nặng cho nên nếu dƣ thừa sẽ gây hại cho vi sinh vật. Khi cần bổ sung thêm nguyên tố vi lƣợng vào môi trƣờng cần lƣu ý khống chế chính xác liều lƣợng (http://maxreading.com). d) Nhân tố sinh trƣởng Nhân tố sinh trƣởng (growth factor) là những hợp chất hữu cơ mà có những vi sinh vật cần thiết để sinh trƣởng tuy với số lƣợng rất nhỏ và không tự tổng hợp đủ so với nhu cầu. Các vi sinh vật khác nhau có những yêu cầu không giống nhau về chủng loại và liều lƣợng của các nhân tố sinh trƣởng. Vi sinh vật tự dƣỡng và một số vi sinh vật dị dƣỡng (nhƣ E. coli) thậm chí có thể sinh trƣởng mà không cần bất kỳ nhân tố sinh trƣởng nào. Mặt khác, cùng một loài vi sinh vật nhƣng nhu cầu đối với nhân tố sinh trƣởng cũng thay đổi tuỳ theo điều kiện môi trƣờng (http://maxreading.com). 2.2 Vi sinh vật chỉ thị 2.2.1 Giới thiệu chung Trong những năm 1900, để phát hiện trực tiếp vi khuẩn gây bệnh, virus, và nang của protozoa ngƣời ta cần thực hiện những kỹ thuật tinh vi tốn kém, tốn thời gian và cần cán bộ kỹ thuật có trình độ. Từ đó ngƣời ta có nhu cầu đƣa ra khái niệm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân, chỉ thị hiệu quả xử lý trong nhà máy xử lý nƣớc và nƣớc thải, sự xuống cấp và nhiễm bẩn nƣớc trong hệ thống phân phối nƣớc. Một số tiêu chuẩn cho vi sinh vật chỉ thị lý tƣởng: - Là thành viên của vi khuẩn đƣờng ruột của động vật máu nóng. Hiện diện khi vi sinh vật gây bệnh tồn tại và không có trong mẫu không nhiễm bẩn. - Tồn tại với số lƣợng lớn hơn vi sinh vật gây bệnh. Ít nhất phải đề kháng nhƣ vi khuẩn gây bệnh với sự tác động của môi trƣờng, với sự khử trùng trong nhà máy xử lý nƣớc và nƣớc thải nhƣ vi sinh vật bệnh. rẻ tiền. Không nhân lên trong môi trƣờng. Phải đƣợc phát hiện bằng những phƣơng pháp đơn giản, nhanh và Nên là vi khuẩn không gây bệnh (Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2005). 2.2.2 Vi sinh vật chỉ thị việc ô nhiễm nguồn nƣớc bởi phân Coliforms và Fecal coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh khí ở nhiệt độ 35 ± 0.5 oC, coliform có khả năng sống ngoài đƣờng ruột của động vật (tự nhiên), đặc biệt trong môi trƣờng khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống nhƣ Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong đó E. coli là loài thƣờng dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nƣớc bởi phân). Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nƣớc bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lƣợng Fecal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lƣợng E. coli đƣợc coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nƣớc. Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đƣờng ruột của động vật nhƣ Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đƣờng ruột của ngƣời và động vật nhƣ S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nƣớc ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lƣợng Faecal streptococci trong nƣớc thải đƣợc tiến hành thƣờng xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn nhƣ có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella. Ở Mỹ, số lƣợng 200 F. coliform/100 ml là ngƣỡng tới hạn trong tiêu chuẩn quản lý các nguồn nƣớc tự nhiên để bơi lội. Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trƣờng yếm khí; do đó nó đƣợc sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trƣớc thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nƣớc thải chỉ tiêu này đƣợc đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tƣơng đƣơng với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nƣớc bị ô nhiễm bởi phân ngƣời ta dùng các chỉ định nhƣ là sự hiện diện của Fecal coliforms, Fecal streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Cũng cần phải nói thêm rằng mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chƣa đƣợc thiết lập chính xác. Ví dụ khi ngƣời ta không còn phát hiện đƣợc Fecal coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết. Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hƣởng của chất thải tới sức khoẻ cộng đồng. Mỗi nƣớc, mỗi địa phƣơng thƣờng có những tiêu chuẩn riêng để kiểm tra khống chế. Do kinh phí và điều kiện có giới hạn các Sở KHCN & MT thƣờng dùng chỉ tiêu E. coli hoặc tổng coliform để qui định chất lƣợng các loại nƣớc thải (Lê Hoàng Việt, 2003). 2.3 Coliform và Ecsherichia coli (E. coli) 2.3.1 Vi khuẩn trong nƣớc thải Các vi sinh vật hiện diện trong nƣớc thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao. Trong đó các vi khuẩn trong nƣớc thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có đƣờng kính khoảng 1 - 3  m; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 1,5  m và chiều dài khoảng 1 - 10,0  m (điển hình cho nhóm này là vi khuẩn E. coli có chiều rộng 0,5  m chiều dài 2  m); nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc: vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 - 1,0  m và chiều dài khoảng 2 - 6  m; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể lên đến 50  m; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100  m hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng nhƣ trong các bể xử lý. Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải đƣợc tìm hiểu kỹ. Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và đƣợc sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nƣớc bởi phân (Lê Hoàng Việt, 2003). 2.3.2 Coliform Tổng số coliform bao gồm những vi khuẩn hiếu khí hay kỵ khí tùy nghi, gram âm, không sinh bào tử, hình que lên men lastose và sinh khí trong vòng 48 giờ ở 35oC. Chúng có khả năng phát triển ở nhiệt độ rất rộng từ 2 - 50o C . Loại này bao gồm E. coli, Enterobacter, Klebsiella và Citrobacter. Những coliform này đƣợc thải ra với số lƣợng cao (2x109 coliform/ngày/ngƣời) trong phân ngƣời và động vật. Những vi khuẩn chỉ thị này hữu dụng trong việc xác định chất lƣợng nƣớc, nƣớc trong các khu vực nuôi trồng thủy sản và nƣớc trong các khu giải trí. Dù vậy, chúng ít nhạy cảm hơn so với virus và nang protozoa đối với yếu tố môi trƣờng và sự khử trùng. Một số thành viên của nhóm (thí dụ Klebsiella) đôi khi có thể phát triển trong nƣớc thải công nghiệp và nông nghiệp. Tổng số coliform là chỉ thị tốt nhất cho hiệu quả xử lý của một nhà máy xử lý nƣớc thải. Nhóm này cũng đƣợc coi là hữu dụng trong việc đánh giá tính an toàn của nƣớc thải sau xử lý. Năm 1914, Sở Y tế công cộng Hoa Kỳ chấp nhận nhóm coliform là chỉ thị của ô nhiễm phân trong nƣớc uống (Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2005). 2.3.3 Ecsherichia coli (E. coli) Ngành (phylum): Proteobacteria Lớp (class): Gamma Proteobacteria Bộ (ordo): Enterobacteriales Họ (familia): Enterobacteriaceae Chi (genus): Escherichia Loài (species): E. coli Hình 2.1: E. coli Trực khuẩn đƣờng ruột này đƣợc phân lập từ phân ngƣời lần đầu tiên vào năm 1985 do Escherich và đƣơc đặt tên là Bacterium coli commune. Ngày nay nó đƣợc mang tên là Escherichia coli (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). Hiện nay các nhà khoa học đã tìm ra 5 nhóm E. coli khác nhau: Enterotoxigenic (ETEC), Enteropathogenic (EPEC), Enterohemorrhagic (EHEC), Enteroinrasire (EIEC) và Enteroagregative (EaggE.C) (Nguyễn Đức Lƣợng và Phạm Minh Tâm, 2002). a) Sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân E. coli còn gọi là trực khuẩn đại tràng, sống trong ruột ngƣời và một số động vật máu nóng, đƣợc thải ra môi trƣờng theo phân. E. coli chiếm tới 80% tổng số vi sinh vật sống trong ruột ngƣời và luôn giữ thế cân bằng sinh thái trong ruột nên đƣợc chọn làm sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân. Bởi vậy ở đâu có mặt E. coli với một số lƣợng quá mức cho phép chứng tỏ môi trƣờng đó đã bị ô nhiễm, và sự tồn tại của E. coli cũng nói lên khả năng tồn tại của các nhóm vi sinh vật gây bệnh khác có trong đƣờng ruột (Trần Cẩm Vân, 2005). Xác định số lƣợng E. coli có mặt trong đối tƣợng phân tích đƣợc biểu diễn bằng chuẩn độ coli (coli – titre) và chỉ số coli (coli – index). Chuẩn độ coli là số đơn vị thể tích hoặc khối lƣợng nhỏ nhất của đối tƣợng phân tích tìm thấy một trực khuẩn. Chỉ số coli là số lƣợng E. coli có trong một một đơn vị thể tích hoặc khối lƣợng của mẫu thử (đối tƣợng phân tích) (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). Giữa chuẩn độ coli và chỉ số coli có mối quan hệ nhƣ sau. Ví dụ chuẩn độ E. coli của nƣớc phân tích là 250 nghĩa là trong 250 ml có một tế bào E. coli và nhƣ vậy chỉ số là 1000/250 = 4 → chỉ số coli trong 1 lít nƣớc = 4, có nghĩa là trong một lít nƣớc có 4 tế bào coli. Ngƣời ta có thể dùng chỉ số coli cho một đơn vị thể tích là 1 ml, đơn vị khối lƣợng là 1 gam (Lƣơng Đức Phẩm và ctv, 2009). Thƣờng số lƣợng E. coli có trong 1 lít nƣớc đƣợc gọi là chỉ số coli. Nƣớc đƣợc gọi là nƣớc sạch khi có chỉ số coli từ 0 – 5 (tiêu chuẩn quốc tế) (Trần Cẩm Vân, 2005). b) Đặc điểm sinh học E. coli thuộc họ Enterobacteriaceae, catalose(+), oxidase(-), gram âm, trực khuẩn ngắn không tạo bào tử. E. coli thuộc nhóm coliform ƣa nhiệt, lên men đƣờng latose ở nhiệt độ 44 C và là loại coliform rất bền với phenol 0,085% và sinh indol ở 42 - 44oC. E. coli có enzym tryptophanase. Nếu trong môi trƣờng có trytophan, chúng sẽ phân giải trytophan thành indol (Nguyễn Đức Lƣợng và Phạm Minh Tâm, 2002). o  Điều kiện sống: E. coli thuộc nhóm vi sinh vật kỵ khí không bắt buộc (kỵ khí tùy nghi), chúng có thể phát triển trong môi trƣờng có hay không có oxy nhƣng trong môi trƣờng có oxy thì chúng phát triển tốt hơn. Giá trị pH đối với E. coli: tối thiểu là 4,4; tối hảo là 6 – 7 và tối đa là 9 (Nguyễn Hữu Hiệp, 2008). E. coli có khả năng phát triển ở nhiệt độ 7 - 50oC, nhiệt độ tối ƣu là 37oC. Riêng loài ETEC có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC.  Đặc điểm hình thái và cấu tạo: E. coli có hình que, hai đầu tròn, kích thƣớc dài ngắn khác nhau, thƣờng từ 2 – 3  m. Thƣờng đứng riêng rẽ từng tế bào, cũng có khi ghép từng đôi một, có khi kết với nhau thành từng đám hoặc một chuỗi ngắn. Thƣờng có tiêm mao mọc khắp bề mặt, có khả năng di động. Không có khả năng hình thành bào tử, có khả năng hình thành giáp mạc (vỏ nhày) khi gặp môi trƣờng dinh dƣỡng tốt. Nhuộm gram âm.  Tính chất nuôi cấy: Dễ nuôi cấy, có thể mọc đƣợc trên môi trƣờng hiếu khí cũng nhƣ kỵ khí. Mọc đƣợc ở nhiệt độ từ 5 – 40oC, thích hợp nhất ở 37oC. Trên môi trƣờng thạch thƣờng có khuẩn lạc dạng S (nhẵn bóng, bờ đều). Đôi khi hình thành khuẩn lạc dạng R (nhăn nheo) hoặc dạng M (nhày). Khuẩn lạc có màu xám đục. Trong môi trƣờng lỏng, sau 1 - 2 ngày nuôi cấy thƣờng làm đục môi trƣờng, có váng trên bề mặt hoặc dính quang thành ống, tạo thành cặn lắng xuống đáy. Khác với một số nhóm gây bệnh đƣờng ruột khác, E. coli có khả năng lên men đƣờng lactoza. Ngoài ra còn có khả năng lên men một số đƣờng khác nhƣ glucoza, galatoza… Khi lên men có sinh khí làm sủi bọt môi trƣờng. Ngƣời ta thƣờng dùng phản ứng đỏ Metyl để phát hiện E. coli: Nuôi cấy trong môi trƣờng có đƣờng glucoza ở nhiệt độ 37oC. Sau 48 giờ nuôi cấy nhỏ vài giọt dung dịch đỏ Metyl 1% pha trong cồn 60o. Nếu môi trƣờng có trở thành màu đỏ là phản ứng dƣơng tính, nếu môi trƣờng trở thành màu vàng là âm tính. E. coli có phản ứng đỏ Metyl dƣơng tính. E. coli còn có khả năng sinh Indol (phản ứng Indol dƣơng tính), không có khả năng sử dụng Xitrat (phản ứng Xitrat âm tính) (Trần Cẩm Vân, 2005). c) Khả năng gây bệnh Trong số các E. coli, có nhiều chủng không gây bệnh, đƣợc tìm thấy trong đƣờng tiêu hóa ngƣời và động vật máu nóng. Dù vậy có những chủng E. coli có độc tố và có thể gây tiêu chảy. Chúng gồm có những chủng sinh độc tố ruột (Enterotoxigenic - ETEC), sinh bệnh ruột (Enteropathogenic - EPEC), gây xuất huyết ruột (Enterohemorrhagic - EHEC) và xâm lấn ruột. E. coli sinh độc tố ruột gây viêm dạ dày ruột, gây tiêu chảy nƣớc nhiều kèm theo nôn ói, đau quặn bụng. Khoảng từ 2 - 8% E. coli tồn tại trong nƣớc là nguồn sinh bệnh ruột gây nên tiêu chảy cho du khách. Thức ăn và nƣớc là yếu tố quan trọng gây lây bệnh do vi khuẩn này. Liều gây nhiễm của loại này tƣơng đối cao, từ khoảng 106 - 109. Một số chủng gây tiêu chảy của E. coli đƣợc phát hiện trong nƣớc đã xử lý, và chúng là nguy cơ đối với sức khỏe ngƣời sử dụng. Hai vụ bùng phát của E.coli O157:H7 đã đƣợc chứng minh là có liên quan dến nƣớc. Một xảy ra ở Scotland vào mùa thu 1990; vụ bùng phát thứ hai xảy ra ở Cabool, Missouri, vào mùa đông 1991 do có trục trặc trong hệ thống cấp nƣớc, gây nên trên 243 trƣờng hợp tiêu chảy và 4 trƣờng hợp chết ở ngƣời già (Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2005). Độc tố của E. coli thuộc loại nội độc tố, có khả năng chịu nhiệt. Đặc biệt có một số chủng đột biến có khả năng sinh ngoại độc tố, có khả năng tác động lên tế bào thần kinh. E. coli dễ bị tiêu diệt bởi thuốc sát trùng thông thƣờng, sức đề kháng yếu. E. coli thƣờng bị tiêu diệt ở nhiệt độ 60oC trong 30 phút và dễ bị tiêu diệt bởi thuốc sát trùng thông thƣờng (Trần Cẩm Vân, 2005). 2.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến vi sinh vật 2.4.1 Yếu tố vật lý a) Ánh sáng Ảnh hƣởng mặt trời chiếu rọi xuống đất, những vi sinh vật phát triển trên bề mặt đều bị tiêu diệt, trừ những vi sinh vật tự dƣỡng quang năng. Thƣờng thƣờng chúng bị tiêu diệt rất nhanh trong vài phút đến một giờ. Các vi sinh vật gây bệnh thƣờng nhạy cảm với ánh sáng hơn những vi sinh vật gây thối. Tác dụng chiếu sáng phụ thuộc vào bƣớc sóng của tia sáng. Bƣớc sóng càng ngắn, khả năng tác dụng quang hoá càng mạnh càng làm vi sinh vật dễ bị tiêu diệt. Lợi dụng đặc tính này ngƣời ta thƣờng phơi nắng các dụng cụ cần bảo quản, một mặt làm giảm độ ẩm, một mặt tiêu diệt những vi sinh vật trên bề mặt. Hai nữa, nhiều ngƣời tắm nắng, một trong những yêu cầu là làm hệ vi sinh vật trên da bị tiêu diệt (Nguyễn Đức Lƣợng, 2000). b) Nhiệt độ Mỗi sinh vật phát triển trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Ngoài khoảng nhiệt độ đó ra vi sinh vật sẽ bị hạn chế sự phát triển. Tùy theo mức độ chịu nhiệt của chúng mà ngƣời ta có một số khái niệm nhƣ sau: Nhiệt độ tối ƣu: Là nhiệt độ ở đó vi sinh vật phát triển thuận lợi nhất. Phần lớn vi sinh vật gây bệnh phát triển tốt ở nhiệt độ 35 – 37oC. Nhiệt độ cao nhất: Là mức nhiệt độ tối đa. Ở đó vi sinh vật vẫn phát triển nhƣng hết sức chậm và yếu. Nếu quá giới hạn đó thì vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt. Nhiệt độ thấp nhất: Là mức nhiệt độ thấp nhất mà vi sinh vật vẫn tồn tại, phát triển rất yếu. Nếu quá mức độ đó vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt. Nhiệt độ thƣờng gây ra cho vi sinh vật những chiều hƣớng sau: Đối với nhiệt độ thấp thƣờng không gây chết vi sinh vật ngay mà nó tác động lên khả năng chuyển hóa các hợp chất, làm ức chế hoạt động của các hệ enzym, làm thay đổi khả năng trao đổi chất của chúng, và thế làm vi sinh vật mất khả năng phát triển và sinh sản. Nhiều trƣờng hợp vi sinh vật sẽ bị chết. Khả năng gây chết của chúng hết sức từ từ chứ không xảy ra đột ngột ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ cao thƣờng gây chết vi sinh vật một cách nhanh chóng. Đa số vi sinh vật bị chết ở 60 – 80oC. Một số khác chết ở nhiệt độ cao hơn. Đặc biệt bào tử có khả năng tồn tại ở nhiệt độ trên 100oC. Nhiệt độ cao thƣờng gây biến tính protit, làm hệ enzym lập tức không hoạt động đƣợc, vi sinh vật dễ dàng bị tiêu diệt (http://vocw.edu.vn). 2.4.2 Yếu tố hoá học a) pH Phản ứng pH trong môi trƣờng tác động trực tiếp lên vi sinh vật. H+ nằm trong thành phần làm thay đổi trạng thái diện tích của thành tế bào. Tùy theo nồng độ của chúng mà làm tăng hoặc giảm khả năng thấm thấu của tế bào đối với những ion nhất định. Mặt khác chúng cũng làm ức chế phần nào những enzym có mặt trên thành tế bào. Sự phát triển của vi sinh vật chỉ có thể rất nghiêm ngặt ở axit hay kiềm. Đối với vi khuẩn thuận lợi nhất là chúng phát triển trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm yếu. Nếu nồng độ hydro trong dung dịch vƣợt quá mức độ bình thƣờng đối với vi sinh vật nào đó thì sự sống bị ức chế. Trong điều kiện phòng thí nghiệm phần lớn chúng ta sử dụng những môi trƣờng có pH đối với vi khuẩn 7 – 7,6 (http://vocw.edu.vn). b) Oxy hòa tan (DO) Oxy là nguyên liệu cần thiết cho những sinh vật hiếu khí, với chúng thiếu oxy thì mọi quá trình trao đổi chất sẽ bị ngƣng trệ và sinh vật sẽ chết. Trong điều kiện tự nhiên oxy hòa tan trong nƣớc khoảng 8 – 10 (mg/L). Các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thƣờng làm giảm khả năng hòa tan của oxy trong nƣớc. Vì oxy là yếu tố quan trọng của sự sống nên chỉ tiêu DO đƣợc coi nhƣ một thông số rất quan trọng trong việc đánh giá chất lƣợng nƣớc cũng nhƣ mức độ oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nƣớc (Đặng Kim Chi, 2001). Oxy thƣờng có độ hòa tan thấp và phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, nồng độ muối có trong nƣớc thải… Trong quá trình xử lý, các vi sinh vật tiêu thụ oxy hòa tan để oxy hóa sinh hóa, đồng thời các chất dinh dƣỡng và chất nền (BOD, N, P) cần thiết cho sự sống, sinh sản và tăng trƣởng của chúng. Vì vậy giữ đƣợc oxy hòa tan trong nƣớc thải trong quá trình xử lý là yêu cầu quan trọng. Chỉ tiêu nồng độ oxy hòa tan đảm bảo cho quá trình xử lý hiếu khí là 1,5 - 2 (mg/L) (http://vocw.edu.vn). c) Nhu cầu oxy hóa học (COD) Chỉ số COD trong kiểm soát nƣớc ô nhiễm là lƣợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nƣớc thành CO2 và H2O. COD biểu thị lƣợng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng hóa học. Trong thực tế COD đƣợc dùng rộng rãi để đặc trƣng cho mức độ các chất hữu cơ trong nƣớc ô nhiễm (kể cả chất hữu cơ dễ bị phân hủy và khó phân hủy sinh học). Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lƣợng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật (Đặng Kim Chi, 2001). d) Hợp chất nitơ Các liên kết nitơ có trong nƣớc thải là thành phần dinh dƣỡng cơ bản cho quá trình phát triển của vi sinh vật trong các công trình xử lý sinh học nƣớc thải. Nitơ tồn tại chủ yếu dƣới dạng hữu cơ và amoniac. Quá trình khử nitơ bằng sinh học xảy ra 3 quá trình cơ bản: quá trình amon hóa, quá trình nitrat hóa và quá trình khử nitrat. Các quá trình trên đều có sự tham gia của vi khuẩn, có khi vai trò của chúng chính là nguyên liệu chuyển hóa, vì thế sau mỗi quá trình, số lƣợng vi khuẩn có thể thay đổi. Ví dụ quá trình khử nitrat là quá trình trong đó các vi khuẩn dị dƣỡng sử dụng oxy liên kết của muối axit nitric để thực hiện oxy hóa nội bào (nguồn cacbon của chính bản thân vi khuẩn) (http://vocw.edu.vn). 2.4.3 Yếu tố sinh học Các sinh vật (động và thực vật, nguyên sinh động vật) đều có ảnh hƣởng đến hoạt động sống của vi sinh vật thông qua mối quan hệ tƣơng hỗ khá phức tạp trong tự nhiên. Quan hệ cộng sinh: Là mối quan hệ hai hay nhiều sinh vật cùng dựa vào nhau trong quá trình phát triển và chung sống. Ví dụ: vi khuẩn nốt rễ trong cây họ Đậu. Quan hệ hỗ sinh: Là mối quan hệ giữa các loài sinh vật mà sản phẩm hoạt động sống của loài này tạo điều kiện cần thiết cho loài kia phát triển. Sự hỗ sinh có thể là gián đoạn hoặc theo dây chuyền. Quan hệ ký sinh: Là mối quan hệ chỉ có một chiều. Loài sinh vật này sống nhờ ký sinh trên cơ thể của sinh vật khác (vật chủ) nhờ chất dinh dƣỡng của vật chủ. Quan hệ đối kháng: Là mối quan hệ có thể gây ức chế hoặc tiêu diệt lẫn nhau (Nguyễn Lân Dũng, 2001). Ví dụ nhƣ ao nuôi tảo. Tảo có tốc độ sinh trƣởng nhanh, chịu đựng đƣợc các thay đổi của môi trƣờng, có khả năng phát triển trong nƣớc thải, có giá trị dinh dƣỡng và hàm lƣợng protein cao, do đó ngƣời ta đã lợi dụng các đặc diểm này của tảo để: Xử lý chất thải và tái sử dụng chất dinh dƣỡng. Các hoạt động trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dƣỡng của nƣớc thải chuyển đổi thành các chất dinh dƣỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp vì thế giảm lựong dinh dƣỡng với các sinh vật khác.