BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG TẠO
MÀNG SINH HỌC NHẰM ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ
NƯỚC Ô NHIỄM DẦU”
Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS NGHIÊM NGỌC MINH
Sinh viên thực hiện : BÙI NHƯ QUỲNH
Lớp : KSCNSH 0802
HÀ NỘI, 05/2012
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
LỜI CÁM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới
PGS.TS. Nghiêm Ngọc Minh, trưởng phòng Công nghệ Sinh học Môi
trường, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn
thành khóa luận này.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới toàn thể các anh chị Phòng Công
nghệ Sinh học Môi trường, đặc biệt là TS. Lê Thị Nhi Công và ThS.
Cung Thị Ngọc Mai đã giúp đỡ và chỉ bảo tôi tận tình trong quá trình
thực hiện khóa luận của mình.
Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công
nghệ sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội cùng với ban lãnh đạo Viện
Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều
kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường cũng
như tại viện.
Hình 3.9: Cây phát sinh chủng loại dựa trên so sánh trình tự gen 16S rRNA
của chủng B8 và các chủng vi sinh vật đại diện 39
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 41
Hình 3.12: Biofilm của chủng B8 ở nồng độ NaCl khác nhau (48h) 42
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự hình thành biofilm của chủng
B8 42
Hình 3.14: Biofilm của chủng B8 ở nhiệt độ khác nhau (48h) 43
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Kết luận: 45
Kiến nghị: 46
PHỤ LỤC 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
bp Base pair (cặp bazơ)
DNA Deoxyribonucleic acid
ESP Extracellular Polymeric Substances (Hợp chất ngoại bào)
kDa KiloDalton
LB Luria-Bertani
MPA Môi trường Malt Peptone Agar
nm Nanomet
PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)
ppm Past per million (Đơn vị 1 phần triệu (mg/l))
RNA Ribonucleic acid
rRNA Ribosomal Ribonucleic acid
μl Microlit
Error: Reference source not found
Hình 3.8: Trình tự đoạn gene mã hóa 16S rRNA của chủng vi khuẩn
B8……………………………………………………………………………
Error: Reference source not found
Hình 3.9: Cây phát sinh chủng loại dựa trên so sánh trình tự gen 16S rRNA
của chủng B8 và các chủng vi sinh vật đại diện………………………. ……
Error: Reference source not found
Hình 3.10: Biofilm của chủng B8 ở pH khác nhau (48h) …………………
Error: Reference source not found
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH tới khả năng tạo biofilm của chủng B8 ……
Error: Reference source not found
Hình 3.12: Biofilm của chủng B8 ở nồng độ NaCl khác nhau (48h)… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới sự hình thành biofilm của chủng
B8…………………………………………………………………… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.14: Biofilm của chủng B8 ở nhiệt độ khác nhau (48h)……… ……
Error: Reference source not found
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tạo biofilm của chủng
B8……………………………………………………………………………
Error: Reference source not found
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
MỞ ĐẦU
Công nghiệp dầu khí là một trong những ngành công nghiệp quan
trọng, đem lại lợi ích vô cùng lớn cho nền kinh tế quốc dân. Nguồn nguyên
liệu dầu khí tạo ra rất nhiều sản phẩm phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực công
nghiệp, nông nghiệp, đời sống xã hội, an ninh quốc phòng… Bất kì một nước
của vật thể cứng hoặc bề mặt chất lỏng, tạo thành lớp màng bao phủ bề mặt
đó. Các vi sinh vật trong biofilm liên kết với nhau một cách chặt chẽ, tạo
thành một cấu trúc bền vững. Do mật độ các chủng vi sinh vật trong biofilm
cao, hỗ trợ và liên kết với nhau một cách chặt chẽ nên khả năng đồng hóa,
trao đổi chất, phân hủy các hydrocarbon sẽ xảy ra nhanh hơn. Vì vậy biofilm
được ứng dụng cao trong xử lý ô nhiễm môi trường. Việc ứng dụng thành
công biofilm trong công nghiệp dầu khí và xử lý ô nhiễm trên thế giới hứa
hẹn trở thành một công nghệ mới đem lại hiệu quả kinh tế cao và thân thiện
với môi trường.
Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên
cứu về màng sinh học từ vi sinh vật nhằm ứng dụng trong xử lý ô nhiễm dầu.
Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu một số
chủng vi khuẩn có khả năng tạo màng sinh học nhằm định hướng ứng
dụng xử lý nước ô nhiễm dầu”
Với mục tiêu nghiên cứu là:
Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn tạo biofilm có khả năng phân
hủy và chuyển hóa các thành phần dầu mỏ nhằm định hướng ứng dụng xử lý
nước thải ô nhiễm dầu.
Những nội dung nghiên cứu gồm có:
- Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy
dầu DO
- Đánh giá khả năng tạo biofilm của các chủng đã tuyển chọn
- Phân loại và định tên một số chủng đã chọn
- Đánh giá ảnh hưởng các điều kiện sinh trưởng của các chủng biofilm
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
1.1 Tình hình ô nhiễm dầu hiện nay và ảnh hưởng của nó
1.1.1 Tình hình ô nhiễm dầu hiện nay
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Ở Việt Nam
Theo thống kê của Trung tâm nghiên cứu an toàn dầu khí, từ năm 1987
đến năm 2001 tại Việt Nam đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu tại các vùng sông và
biển ven bờ [7]. Riêng thành phố Hồ Chí Minh, tính từ năm 1993 đến nay đã
xảy ra trên 8 vụ tràn dầu với lượng dầu ước tính là 2520 tấn, gây thiệt hại hơn
7 triệu USD. Điển hình như cuối tháng 10/2007 tàu vận tải biển New Oriental
bị lâm nạn và chìm đắm ở vùng biển xã An Ninh Đông, huyện Tuy An, tỉnh
Phú Yên. Vết dầu loang ra cách vị trí tàu chìm về hướng Tây Nam khoảng
500 m với diện rộng ước tính khoảng 25 ha. Đêm 23/12/2007, trên vùng biển
cách mũi Ba Làng An – xã Bình Châu – huyện Bình Sơn – tỉnh Quảng Ngãi
khoảng 3 hải lý, hai chiếc tàu chở hàng đã đâm nhau, làm hơn 170 m
3
dầu
diezel tràn ra biển. Theo báo cáo hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam
năm 2010 thì Vịnh Hạ Long là nơi ô nhiễm dầu nặng nhất cả nước. Vùng
nước Cảng Cái Lân có thời điểm hàm lượng dầu trong nước biển đạt tới 1,75
mg/l gấp 6 lần tiêu chuẩn Việt Nam (Tiêu chuẩn tạm thời: 0,3 mg/l) và gấp
hàng chục lần tiêu chuẩn ASEAN, có đến 1/3 diện tích mặt vịnh thường
xuyên có hàm lượng dầu từ 1 đến 1,73 mg/l [5]. Hàm lượng dầu trong trầm
tích ven bờ hai bên Cửa Lục đạt mức độ cao nhất 752,85 mg/kg. Bằng mắt
thường có thể thấy, tại cảng tàu du lịch Bãi Cháy, cầu cảng Tuần Châu, các
khu neo đậu tàu du lịch ở các điểm tham quan du lịch trên Vịnh, khu neo đậu
tàu Vụng Đâng, Lán Bố, Bến Đoan, cảng xăng dầu B12, cảng Cái Lân, khu
công nhiệp đóng tàu Giếng Đáy…, đều thường xuyên có váng dầu loang rộng
trên mặt biển.
Từ những ví dụ trên, ta có thể thấy vấn đề ô nhiễm dầu ngày nay đang
trở thành nỗi bức xúc toàn cầu. Đứng trước những hiểm họa ô nhiễm dầu mỏ
và các sản phẩm của nó, để có thể giải quyết một cách triệt để đòi hỏi phải có
khả năng tiêu hóa.
Dầu nổi trên mặt nước làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước,
nó hạn chế sự quang hợp của các thực vật trong nước và vi sinh vật phù du.
Điều này làm giảm lượng cá thể của hệ động vật và ảnh hưởng đến chuỗi thức
ăn trong hệ sinh thái.
5
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Đối với kinh tế, xã hội và con người
Tốn kém tiền bạc để làm sạch môi trường bị ô nhiễm
Ngoài những thiệt hại trực tiếp về tài sản ra nó còn có ảnh hưởng mang
tính chất lâu dài như các cảnh quan, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy hải
sản…
Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến con người thông qua tiếp xúc trực tiếp
hoặc hít thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da… Ngoài ra
chúng còn gây ra một số bệnh ung thư, bệnh phổi, gián đoạn hormon…
1.2 Các phương pháp xử lý ô nhiễm dầu
1.2.1 Phương pháp cơ học
Một số phương pháp cơ học dựng để xử lý ô nhiễm dầu như lắng, gạn
cơ học, hấp thụ… Phương pháp lắng, gạn cơ học dựa trên sự khác nhau về tỉ
trọng giữa dầu và nước để phân tách và thu hồi dầu. Phương pháp hấp thụ sử
dụng các loại vật liệu có khả năng hấp thụ và giữ dầu.
Ưu điểm của phương pháp cơ học là có thể dựng để ứng cứu các điểm
bị ô nhiễm với khối lượng dầu lớn như vụ tràn dầu biển. Tuy nhiên phương
pháp này cũng có hạn chế là không xử lý được triệt để ô nhiễm dầu, không
hấp thụ hoặc vớt được dầu hòa tan trong nước.
1.2.2 Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học sử dụng các chất phân tán, các chất phá nhũ
tương dầu – nước, các chất keo tụ… Ưu điểm của phương pháp xử lý hoá học
là xử lý nhanh, tuy nhiên phương pháp này xử lý không triệt để và còn gây ô
Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ có khả năng gây ô nhiễm
môi trường. Trong dầu mỏ, chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon nên dễ bị vi
sinh vật phân hủy trong điều kiện hiếu khí và kị khí [2, 4]. Nhiều nghiên cứu
cho thấy rằng, trong tự nhiên các vi sinh vật phân hủy dầu và các sản phẩm từ
dầu mỏ luôn tồn tại và phân bố rộng rãi trong các hệ sinh thái khác nhau như
trong đất, nước ngọt, nước biển, các mẫu trầm tích, vùng cực, mỏ dầu…, và
vô cùng đa dạng về chủng loài [9]. Bao gồm các nhóm vi khuẩn như:
Achromobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Bacillus, Pseudomonas…, các
nhóm xạ khuẩn như: Streptomyces sp, Actinomyces sp…, các loại nấm như:
Allescheria, Aspergilius, Cephalosporium, Mucor, Hansenula…, và một số
loài tảo [2, 4, 19].
Vai trò của các nhóm vi sinh vật sử dụng dầu thể hiện rất khác nhau
trong các môi trường khác nhau. Mỗi loại vi sinh vật chỉ có thể phân hủy
mạnh một vài hydrocarbon khác nhau. Không một vi sinh vật đơn lẻ nào có
khả năng phân hủy tất cả các loại hydrocarbon có trong thành phần dầu mỏ
[29]. Vì vậy ứng dụng màng sinh học – tập hợp các vi sinh vật sẽ giúp cho
quá trình phân hủy các loại hydrocarbon nhanh hơn và triệt để hơn.
b. Cơ chế phân hủy hydrocarbon nhờ vi sinh vật
7
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Cơ chế phân huỷ các hydrocarbon của vi sinh vật đã được các nhà khoa
học trong và ngoài nước nghiên cứu. Vi sinh vật sử dụng hydrocarbon làm
nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Việc sử
dụng các hydrocarbon của vi sinh vật có thể xảy ra theo hai hướng:
- Đối với một số các hydrocarbon tan trong nước, vi sinh vật có thể hấp
thụ trực tiếp.
- Đối với các hydrocarbon khó tan mà có thể tan dưới dạng nhũ tương
dầu - nước thì quá trình phân huỷ vi sinh theo trình tự các bước: đầu
tiên là hòa tan các hydrocarbon dưới dạng nhũ tương dầu nước, sau đó
tạo thành rượu
và nước [19]. Có hai khả năng xảy ra:
Tạo thành rượu bậc 1: xảy ra khi nhóm OH gắn vào C bậc 1:
8
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
R- CH
2
-CH
2
- OOH + NADPH
2
—> RCH
2
- CH
2
- OH + H
2
O + NADP
Tạo thành rượu bậc 2: khi nhóm OH gắn với C bậc 2:
* Giai đoạn 2: tạo thành aldehyde và xeton
Rượu bậc 1 tạo thành aldehyde:
RCH
2
- CH
2
- CH
2
- OH + 1/2 O
2
và H
2
O [9, 19, 21].
Cơ chế phân huỷ các alkan mạch nhánh:
Do cản trở về mặt không gian nên khả năng phân huỷ của chúng kém
hơn n-alkan. Các vi sinh vật phân huỷ ưu tiên C bậc 1 và bậc 2, còn C bậc 3
và 4 thì khó phân huỷ hơn.
9
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Alkan có nhóm metyl ở đầu mạch khó phân huỷ hơn ở giữa mạch.
Alkan có mạch nhánh dài dễ bị phân huỷ hơn alkan có mạch nhánh
ngắn [39, 41].
Cơ chế phân huỷ các hydrocarbon no mạch vòng:
Phân hủy sinh học hydrocarbon no mạch vòng thường có sự tham gia
đồng chuyển hóa (co-metabolism) hoặc tập đoàn vi sinh vật cùng thực hiện
quá trình đồng hóa [30]. Cycloalkan là cấu tử chính của dầu thô. Dưới tác
dụng của enzyme monooxygenase và oxygenase các cycloalkan bị phân huỷ
thành các cycloalkanol.
Theo các tác giả, khả năng phân huỷ của cyclohexan là mạnh nhất
trong dãy đồng đẳng cycloalkan. Cùng vòng cycloalkan chất nào có mạch
nhánh dài hơn thì sẽ dễ phân huỷ hơn.
Khi phân huỷ cyclohexan, quá trình hydroxyl hóa được xúc tác bởi
enzyme oxydase chức năng tạo ra một rượu mạch vòng. Rượu mạch vòng sẽ
bị dehydro hóa để tạo ra xeton, xeton bị oxi hóa tiếp thành lacton. Lacton sẽ
bị thuỷ phân, nhóm hydroxyl bị oxi hóa thành một nhóm aldehyde và một
nhóm cacboxyl. Kết quả là acid dicacboxylic bị biến đổi tiếp nhờ chu trình
oxi hóa.
Các vi sinh vật có khả năng phát triển trên cyclohexan phải thực hiện
tất cả các phản ứng trên. Tuy nhiên ta thường gặp hơn các vi sinh vật có khả
giúp cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ nhất có thể, với thời
gian nhanh nhất.
Có hai phương thức xử lí ô nhiễm dầu:
- Đưa vào một số vi sinh vật chọn lọc có khả năng phân huỷ cao, bổ
sung cùng với quần xã sinh vật bản địa trong môi trường bị ô nhiễm,
đồng thời tối ưu hóa các điều kiện dinh dưỡng để tăng cường khả năng
phân huỷ dầu.
- Lấy quần xã sinh vật bản địa làm trung tâm, các đặc điểm sinh học,
sinh thái của quần xã vi sinh vật được nghiên cứu kỹ qua đó đưa các
chất dinh dưỡng hữu cơ, vô cơ, cùng các chế phẩm sinh học với một tỉ
lệ thích hợp nhằm kích hoạt tập đoàn vi sinh vật có khả năng phân huỷ
11
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
dầu bản địa làm sạch môi trường.
Trên thế giới cả hai phương thức này cũng đã được đem ra áp dụng
nhưng theo các tài liệu thì phương thức thứ nhất dường như ít hiệu quả hơn
khi xử lí dầu trong môi trường mở. Trong các thử nghiệm thực tế, việc cho
thêm các vi sinh vật cho thấy không có gì hiệu quả hơn so với chỉ thêm các
chất dinh dưỡng. Nguyên nhân có thể là do khi đưa một lượng vi sinh vật mới
vào môi trường, chúng phải mất thời gian để thích nghi với môi trường sinh
thái mới, và thường mất đi khả năng phân huỷ mạnh như vốn có do có các tác
nhân kìm hãm nào đó trong môi trường ô nhiễm, nhiều khi chúng chuyển
sang sử dụng nguồn cơ chất mới không phải là dầu.
Ngày nay người ta thấy rằng với hệ vi sinh vật trong biofilm có khả
năng chống chịu các điều kiện khắc nghiệt của môi trường tốt hơn, hỗ trợ trao
đổi chất tốt hơn và hạn chế sự cạnh tranh của các vi sinh vật khác [28]. Bên
cạnh đó, các chủng vi sinh vật này thường có khả năng phân huỷ các loại
hydrocarbon khác nhau nên việc ứng dụng biofilm trong công nghiệp dầu khí
và xử lý ô nhiễm hứa hẹn trở thành một công nghệ mới đem lại hiệu quả kinh
loài vi khuẩn cũng như cách thức khác nhau hình thành biofilm.
1.3.2.1 Thành phần mạng lưới các hợp chất ngoại bào
Thành phần polymer ngoại bào rất đa dạng tùy loài vi sinh vật, dạng
biofilm và điều kiện hình thành. Nhưng về cơ bản đều bao gồm các
polysaccharide chiếm khoảng 40 – 95%, 1 – 60% là protein, 1 – 10% là acid
nucleic, 1 – 40% lipid [15]. Các hợp chất này thay đổi theo không gian và
thời gian tồn tại của biofilm. Về cơ bản biofilm càng dày và thời gian tồn tại
càng lâu thì có hàm lượng EPS càng nhiều. Mật độ tế bào tập trung cao nhất ở
lớp đỉnh của biofilm và giảm dần theo độ sâu nhưng thành phần EPS lại
phong phú hơn ở vùng phía trong biofilm. Thành phần EPS trong hầu hết các
biofilm cũng khác biệt so với các vi khuẩn ở dạng sống tự do. Những thành
phần chính được xem xét trong một biofilm bao gồm polysaccharide, protein
và DNA.
13
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
Bảng 1.1: Vai trò của mạng lưới ngoại bào trong biofilm [17]
Hiệu quả của mạng
lưới ngoại bào
Thành phần Vai trò trong biofilm
Kiến tạo
Polysaccharide
Amyloid
Cấu tạo nên cấu trúc
biofilm
Hoạt hóa Enzyme ngoại bào Phân hủy chất hữu cơ
Hoạt hóa bề mặt Amphiplic Tương tác giữa các bề mặt
Truyền tin
Lectin
Acid nucleic
1.3.2.2 Thành phần tế bào
Biofilm có thể được hình thành bởi tập hợp các tế bào của một hoặc
nhiều loài vi sinh vật khác như nấm, tảo, xạ khuẩn, vi khuẩn. Trong biofilm
các tế bào tập hợp thành các đơn vị cấu trúc là các vi khuẩn lạc. Thành phần
này đóng vai trị qua trọng trong quá trình hình thành biofilm đặc biệt là giai
đoạn đầu bởi nó qui định đặc tính hình thành biofilm cho từng loài vi sinh vật,
đảm nhiệm chức năng tiết các hợp chất ngoại bào cũng như có chứa các yếu
tố phụ trợ tế bào như lông roi, lông nhung hỗ trợ cho việc bám dính của các tế
bào khác lên bề mặt giá thể.
1.3.2.3 Cấu trúc biofilm
Cấu trúc biofilm bao gồm thành phần tế bào liên kết với nhau một cách
có trật tự đảm bảo sự trao đổi thông tin liên tục diễn ra giữa các tế bào. Mạng
lưới các hợp chất ngoại bào có vai trò qui định sự sắp xếp tế bào đồng thời tạo
nên những kênh dẫn truyền nước bên trong biofilm. Nhờ đó một dòng nước
chảy có thể đi qua biofilm tạo điều kiện cho việc khuếch tán, phân phối chất
dinh dưỡng đến khắp các tế bào trong biofilm cũng như mang đi những chất
thải không cần thiết [44].Cấu trúc của biofilm được minh họa trong hình 1.1:
15
KSCNSH 0802Bùi Như Quỳnh
Khóa Luận Tốt Nghiệp Khoa Công Nghệ Sinh Học
(A) (B)
Hình 1.1: Cấu trúc hiển vi của một biofilm
(A) Cấu trúc không gian của một biofilm với mạng lưới ngoại bào bao quanh
(B) Ảnh hiển vi quét cho thấy cấu trúc không đồng đều bên trong biofilm và cấu
trúc những kênh dẫn nước cho phép dòng nước chảy qua [17]
Về cơ bản, một mạng lưới ngoại bào (EPS) có độ dày từ 0,2 đến 1 µm.
Ở một vài loài vi khuẩn độ dày của lớp EPS không vượt quá 10 đến 30 nm
[15]. Các biofilm được hình thành từ các loài khác nhau cũng không luôn
luôn giống như nhau, theo kiểu gồm nhiều lớp vi khuẩn hiếu khí bên trên và
[10].
Điều kiện môi trường
Các đặc trưng hóa lý của môi trường nước như pH, mức độ dinh
dưỡng, nồng độ các ion, nhiệt độ có thể đóng vai trị quan trọng trong mức độ
gắn kết vi sinh vật lên bề mặt.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng bám dính của vi sinh vật và sự
hình thành màng sinh vật cũng chịu ảnh hưởng của nhịp điệu mùa ở các lưu
vực nước khác nhau [18]. Hiệu ứng này có được là do ảnh hưởng của nhiệt độ
nước theo mùa lên các thông số tăng trưởng của vi sinh vật. Năm 1988,
Fletcher đã chứng minh sự gia tăng nồng độ của một số cation (Na
+
, Ca
2+
,
Fe
3+
, La
+
) ảnh hưởng đến khả năng bám dính của chủng Pseudomonas
fluorescens lên bề mặt thủy tinh, bằng cách làm giảm lực tương tác giữa các
17