Vi tảo làm sạch nước nhiễm kim loại

Nhóm thử nghiệm khâu vết thương trên thỏ bằng chỉ từ cây lưỡi hổ.

Loài vi tảo này mở ra khả năng xử lý nước an toàn sinh học, bền vững.

Giải bài toán ô nhiễm môi trường nước

Các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM đã sử dụng vi tảo nước ngọt phân lập từ sông Sài Gòn (Scenedesmus sp.) để hấp thu dinh dưỡng và loại bỏ nhôm trong nước thải.

Các quốc gia trên thế giới đang tập trung vào việc cải thiện kỹ thuật xử lý nước thải, đặc biệt là khi nói đến việc xử lý chất ô nhiễm có trong nước thải. Các hợp chất nitơ (N), photpho (P) là thành phần tự nhiên của môi trường nước và một lượng thích hợp để các chất dinh dưỡng này là cần thiết cho hoạt động bình thường của các sinh vật sống trong môi trường tự nhiên. Việc loại bỏ N và P dư thừa ra khỏi nước thải một cách hiệu quả là rất quan trọng để ngăn chặn hiện tượng phú dưỡng hóa và phục hồi chất lượng môi trường nước.

Vi tảo (microalgae) là nhóm sinh vật sản xuất của chuỗi thức ăn, có vai trò rất quan trọng trong các chu trình sinh địa hóa của các nguyên tố cơ bản trong môi trường và trong việc giữ cân bằng, sức khỏe của hệ sinh thái thủy vực.

Những nghiên cứu về hấp thu chất dinh dưỡng và kim loại trong môi trường nước; tích lũy kim loại nặng của vi tảo có ý nghĩa thực tiễn về sử dụng nhóm sinh vật này trong cải thiện, xử lý môi trường nước bị nhiễm bẩn chất hữu cơ hay ô nhiễm kim loại nặng một cách thân thiện với môi trường và an toàn trong hệ sinh thái.

Trong nhiều năm qua, nhiều loài vi tảo khác nhau đã được thử nghiệm để khám phá tiềm năng của chúng trong việc cải thiện chất lượng môi trường nước. Hiệu quả khả năng xử lý các chất ô nhiễm cũng như loại bỏ các chất dinh dưỡng, kim loại của vi tảo trong các môi trường nước khác nhau đã được nghiên cứu. Tuy nhiên, những nghiên cứu liên quan và đặc biệt sử dụng vi tảo được phân lập ở Việt Nam còn rất khiêm tốn, rời rạc.

Việc sử dụng những loài tảo hiện diện tại Việt Nam cho cải thiện môi trường nước sẽ có nhiều khả thi hơn so với việc sử dụng các chủng vi tảo nhập từ nước ngoài về. So với loài vi tảo nhập từ nước ngoài về, loài vi tảo ở Việt Nam đã quen và sống tốt trong điều kiện môi trường đang có tại Việt Nam, đồng thời góp phần khai phá những tiềm năng của nguồn tài nguyên sinh học nước nhà.

Vi tảo lục nước ngọt phân lập tại Việt Nam (Scenedesmus sp.) có thể sống được trong điều kiện độ mặn của nước tăng lên. Loài vi tảo lục có thể hấp thu các hợp chất dinh dưỡng và kim loại (với nghiên cứu điển hình với nhôm - Al) trong môi trường nước.

Ô nhiễm giảm dần ở môi trường có vi tảo

Loài vi tảo lục Scenedesmus sp. được phân lập từ sông Sài Gòn và nuôi giữ trong môi trường nhân tạo ở điều kiện phòng thí nghiệm. Hàm lượng dinh dưỡng (hợp chất nitrate, hợp chất phosphate) và kim loại (Al) được bổ sung vào trong môi trường nhân tạo. Nồng độ của chúng (N, P, Al) được xác định thông qua phân tích hóa học định lượng vào ngày bắt đầu, trong thời gian thí nghiệm và khi kết thúc thí nghiệm.

Sau 14 ngày thí nghiệm, hàm lượng nitrate (NO3-, nồng độ ban đầu là 387 mg/l) giảm dần theo thời gian ở tất cả các lô thí nghiệm (nghiệm thức) có độ mặn 0, 2 và 4‰. Thời gian càng kéo dài thì hàm lượng nitrate càng giảm xuống trong cả 3 nghiệm thức của thí nghiệm. Sau 20 ngày nghiên cứu, vi tảo trong môi trường nước ngọt (0‰) đã hấp thu 39% (150 mg/l) lượng nitrat, còn trong môi trường nước lợ ở các độ mặn 2 và 4‰, lần lượt giảm 56 (209 mg/l) và 36% (134 mg/l).

Hàm lượng phosphate (PO43-, nồng độ ban đầu là 16,95 mg/l) trong cả 3 nghiệm thức thí nghiệm giảm liên tục theo thời gian (5, 10 và 20 ngày). Theo kết quả phân tích, sau 20 ngày, hàm lượng phosphate trong môi trường nước ngọt (độ mặn 0‰) giảm 88% (14,06 mg/l), môi trường với độ mặn 2‰ giảm 75% (12,03 mg/l) và môi trường với độ mặn 4‰ giảm 51% (8,62 mg/l).

Trong thí nghiệm về khả năng loại bỏ nhôm (Al với nồng độ ban đầu là 1.054 μg/l), khi kết thúc thí nghiệm, giảm đi 95 - 98% do sự hấp thu Al bởi vi tảo Scenedesmus sp.

Nghiên cứu đã cho thấy khả năng thích nghi của vi tảo nước ngọt phân lập từ sông Sài Gòn (Scenedesmus sp.) đối với sự gia tăng độ mặn lên đến 4‰. Bên cạnh đó, sự hấp thu dinh dưỡng của vi tảo rất hiệu quả trong môi trường nước ngọt và nước lợ.

Lượng nitrate và phosphate được vi tảo Scenedesmus sp. hấp thu ở môi trường nước cao hơn so với các nghiên cứu đã được công bố trước đây. Đặc biệt ở môi trường nước lợ với độ mặn 2‰, nồng độ dinh dưỡng đã được xử lý hiệu quả và cao hơn môi trường nước ngọt khi hấp thu nitrate khoảng 56%.

Giải pháp dựa vào tự nhiên với việc tìm hiểu, khai thác tài nguyên sinh học (vi tảo) của đất nước là một tiềm năng và những khám phá cũng như khả năng ứng dụng vẫn chưa được hiểu biết, đồng thời chưa được khai thác một cách đúng mức trong định hướng bền vững cũng như trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

PGS.TS Đào Thanh Sơn (Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM)