›
›

Công nghệ Sinh học với việc bảo vệ môi trường

pdf 23 trang vanle 3340
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Công nghệ Sinh học với việc bảo vệ môi trường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfcong_nghe_sinh_hoc_voi_viec_bao_ve_moi_truong.pdf

Nội dung text: Công nghệ Sinh học với việc bảo vệ môi trường

  1. 187 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung Khi việc thu gom dầu tràn bằng các biện pháp cơ học (phao quây, bơm hút, tấm thấm ) không thể thực hiện được ở trên mặt đất, bờ sông, bờ biển, các dãi đá bị nhiễm dầu thì Enretech-1 là giải pháp xử lí hiệu quả kinh tế nhất và triệt để nhất. Các xơ bông của Enretech-1 sẽ hấp thụ hydrocarbon ngay khi tiếp xúc. Khả năng kết bao rất mạnh là đặc tính ưu việt giúp cố định dầu trong các xơ bông, loại trừ nguy cơ dầu lan rộng hay ngấm sâu xuống đất, nhũ tương trong nước hay phát tán vào không khí. Quá trình phân hủy sinh học dầu (đã bị cô lập) bởi vi sinh Enretech diễn ra ngay sau đó. 70 - 80% lượng dầu hấp thụ bị phân hủy sau 2 tháng. Trong điều kiện thích hợp, 80% hydrocarbon bị phân hủy sau 30 ngày. Vi sinh Enretech phát triển tốt nhất khi đất ô nhiễm dầu ở điều kiện nhiệt độ 25 - 300C, độ ẩm 40%, pH 6 - 8. Khi nhiệt độ dưới 150C hay trên 400C, vi sinh ngừng hoạt động và phát triển. Thời gian hydrocarbon bị phân hủy hoàn toàn nhanh hơn rất nhiều so với thời gian xơ bông Enretech tự phân hủy nên không gây nguy hại cho môi trường. Hệ thống xử lí nước thải trong các bể aeroten Các bể aeroten còn gọi là phương pháp hiếu khí, sục khí hay không khí sinh học. Đối với phương pháp này, vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Quá trình làm sạch aeroten diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu của quá trình: làm nước được bảo hòa oxygen và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Nước thải ban đầu được tách sơ bộ cặn, rác trước khi vào bể điều hòa, sau đó được bơm tự động lên bể aeroten cao tải. Ở đây chất hữu cơ được phân hủy nhờ vi sinh vật hiếu khí có hoạt tính cao và bộ phân phối khí hiệu suất cao. Bùn hoạt tính được tách từ bể lắng liên hợp với bể phản ứng (để giảm chi phí xây dựng và mặt bằng) một phần được tuần hoàn còn phần lớn được xử lí ở bể tiêu hủy bùn. Nước thải sau xử lí đạt tiêu chuẩn thải được đổ vào nguồn tiếp nhận. Làm sạch nước Hồ Tây bằng cây thủy sinh Sau khi dự án thay nước Hồ Tây phá sản, thành phố Hà Nội chuyển hướng sang phương pháp sinh học, ít rủi ro và rẻ tiền hơn: trồng cây thủy sinh trong hồ. Dự án vừa được công ti đầu tư khai thác Hồ Tây đề xuất, dự kiến thực hiện trong 24 tháng (2004 - 2005) với tổng chi phí gần 5,4 tỉ đồng. Các loại cây đem trồng sẽ được lựa chọn theo tiêu chí sau: đầu tiên và quan trọng nhất, phải chọn những loài cây phát triển tốt trong nước, dưới đáy hồ, trên mặt nước, nằm trong quần thể thực vật vùng châu thổ
  2. 188 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung Sông Hồng có khả năng làm giảm ô nhiễm môi trường. Thứ hai, tạo ra được cảnh quan đẹp. Thứ ba, có giá trị về kinh tế. Sau khi trồng, công ti sẽ chăm sóc, bảo vệ, theo dõi, kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển, thu hoạch sản phẩm, bán sản phẩm, nghiệm thu, tổng kết dự án. Các loại cây thủy sinh được trồng gồm: sen hoa các màu, hoa súng các màu (25ha), rau muống bè, rong đuôi chó, rong tóc tiên, rong ráp (5 ha cho các loại rong, trồng dưới đáy hồ). Dự án nhấn mạnh việc khống chế sự phát triển tràn lan, đến mức giống như những cuộc xâm lăng, như của bèo tây trong một thời kỳ, của các loài cây thủy sinh này, để tránh tác động ngược. Diện tích tối đa được phép cho trồng thủy sinh - và phải thực hiện được bằng những tác động mạnh của con người - là không quá 25 ha, tức là 4,75% mặt nước Hồ Tây. Một cuộc hội thảo đã được tổ chức ngày (21/11/2003), để lấy ý kiến của các nhà khoa học đầu ngành về dự án. Theo GS. Mai Đình Yên: "Nên lập một vườn cây thủy sinh trên Hồ Tây". Phóng viên VietNamNet có buổi trò chuyện với GS. Mai Đình Yên sau buổi hội thảo về những điều cần bàn kỹ hơn xung quanh dự án trồng cây thủy sinh, cũng như sáng kiến của ông về một vườn cây thủy sinh để lưu giữ nguồn gene thực vật cho Hồ Tây và cả vùng đồng bằng Bắc Bộ. Dùng bèo để lọc sạch nước hồ Xuân Hương Trước tình trạng nước hồ Xuân Hương bị ô nhiễm nghiêm trọng do các nguồn nước thải trên lưu vực đổ về, Ban Quản lí và Khai thác Công trình thủy lợi Đà Lạt đã thả bèo đồng loạt với số lượng lớn xuống các hồ lắng nằm phía trên, nơi chứa nguồn nước đổ trực tiếp vào hồ Xuân Hương. Đó là các hồ Đội Có (phường 2), Cầu Sắt (Trạng Trình, phường 9), Hồng Lạc (Phạm Hồng Thái, phường 10). Từ mấy năm qua, nguồn bèo ở các hồ này đã được cho vét sạch và điều đó góp phần gây mất cân bằng sinh thái ở môi trường nước hồ. Xử lí nước thải của vật nuôi bằng các cây thủy sinh Khả năng thích ứng: Nước thải từ các trại chăn nuôi chứa khối lượng lớn các nitrogen, phosphore và những hợp chất vô cơ có thể hòa tan được. Thật khó tách những chất này khỏi nước bằng quét tước hay lọc thông thường. Ta có thể xử lí chúng một cách hiệu quả bằng sử dụng các loại cây vừa ít chi phí lại vừa không ảnh hưởng môi trường. Hai loài cây hữu hiệu để xử lí nước thải là bèo lục bình (water hyacinth) và cỏ muỗi nước (water dropwort). Thời gian duy trì trong nước (Hydraulic Retention Time- HRT) có tác động nhất của nước thải là khoảng 10 ngày trong ao hồ hay mặt nước thoáng trồng một trong những loài cây thủy sinh này. Giới thiệu về cây: Cỏ muỗi nước (water hyacinth - Oenanthe stolonifera)
  3. 189 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung Cỏ muỗi nước là loài cây leo lâu năm, còn gọi là cây “cần tây nước” (water celery). Loài bản địa của vùng Đông Nam Á, thân và lá của nó có thể ăn sống hoặc chín như một loại rau. Nó sinh sản theo cách phân chia rễ và sinh trưởng tốt nhất trong môi trường nước nông cho tới sâu 20cm, hoặc các bờ ao và suối. Bèo lục bình hay còn gọi bèo Nhật Bản, water hyacinth,(Eichhorma crassipes) Bèo lục bình có nguồn gốc Nam Mĩ, sinh trưởng nhanh và nổi trên mặt nước. Hoa màu tím được coi là cây trang trí ở một số nước châu Á và sau đó trở thành một loài cỏ dại thủy sinh chính. Nó có thể tái sinh rất khỏe và nhanh. Xử lí nước thải: Nước thải của vật nuôi cho chảy vào bể lắng, để chất thải rắn lắng xuống đáy. Sau một vài ngày cho phân nước trong chảy vào bể mở có bèo lục bình hoặc cây cỏ muỗi nước. Mặt nước trong bể này được cây che phủ (mật độ đạt xấp xỉ 400cây/bể). Nếu là bèo lục bình, thì bể có thể làm sâu tuỳ ý. Còn loài cỏ muỗi nước thì để nước nông một chút, nên phải hạn chế độ sâu của bể xử lí khoảng 30cm. Cỏ muỗi cần thời tiết mát mẻ còn bèo lục bình lại thích thời tiết ấm áp. Các kích cỡ của bể tùy thuộc vào lượng nước thải cần được xử lí. Chẳng hạn, chất thải của 10 con gia súc sẽ khoảng 456lít. Bể sẽ phải là 6m mỗi cạnh và sâu nửa mét. Bèo tấm (Lemma japonica) và bèo Nhật Bản (Eichhornia crassipes) để xử lí nước thải sinh hoạt, nước thải các lò mổ động vật, nước thải của lò bún (theo Trương Văn Lung năm 2000). Qua kết quả phân tích cho thấy khi xử lí nước thải bằng các loại bèo độ nhiễm bẩn của nước thải thể hiện BOD5 chỉ ở mức 9 - 20mg/l (giảm từ 92 - 96%), COD là 20 - 37mg/l, nitrite, nitrate và phosphate giảm rõ rệt, đặc + biệt NH4 bèo hấp thụ từ 90 đến 99%. Trong môi trường nước thải chất hữu cơ được phân giải thành các chất vô cơ là thức ăn tốt cho bèo. Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng một số loài tảo lục như: Chlorella pyrenoidosa, Chlorella vulgaris và các tập đoàn vi sinh vật có sẵn trong nước thải để xử lí nước thải sinh hoạt có hiệu quả. Nước thải Tảo Nước đã xử lí sinh hoạt→Cột lọc sinh học→Bể tảo→Thu hoạch Bùn tảo Xử lí nước thải các làng nghề bằng lau, sậy Lau, sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất. Hệ sinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong
  4. 190 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung phú, có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp thụ kim loại nặng trong nhiều loại nước thải khác nhau, như các loại nước thải làng nghề. Phương pháp dùng lau, sậy xử lí nước thải do Kathe Seidel người Đức đưa ra từ những năm 60 của thế kỉ XX. Khi nghiên cứu khả năng phân hủy các chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phương pháp này chính là tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ. Trong đó, loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau, sậy. Không như các cây khác tiếp nhận oxygen không khí qua khe hở trong đất và rễ, lau, sậy có một cơ cấu chuyển oxygen ở bên trong từ trên ngọn cho tới tận rễ. Quá trình này cũng diễn ra trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây. Như vậy, rễ và toàn bộ cây lau, sậy có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất. Oxygen được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân hủy hóa học. Ước tính, số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễ loại cây này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kĩ thuật, đồng thời phong phú hơn về chủng loại từ 10 đến 100 lần. Chính vì vậy, các cánh đồng lau, sậy có thể xử lí được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn. Hiệu quả xử lí nước thải sinh hoạt (với các thông số như ammonium, nitrate, phosphate, BOD5, COD, coliform) đạt tỉ lệ phân hủy 92 - 95%. Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lí COD, BOD5, chrome, đồng, nhôm, sắt, chì, kẽm đạt 90 - 100%. Theo Nguyễn Quang Minh, vụ Khoa học Công nghệ, bộ Xây dựng, nước ta hiện có khoảng 1.450 làng nghề truyền thống, tập trung chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ, với các nghề như chế biến sản phẩm nông nghiệp (làm bún, miến, nấu rượu, chế biến thịt gia súc, gia cầm); sản xuất, tái chế giấy, sắt, nhựa, hóa chất; sản xuất đồ gốm, mộc, kim khí. Tại nhiều làng nghề, nước thải đang là nguy cơ lớn gây ô nhiễm nước mặt, làm phát sinh nhiều mầm bệnh nguy hiểm. Nước thải không được xử lí mà xả thẳng ra sông, hồ, kênh, mương hay đất bỏ hoang của làng. Việt Nam là đất nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích nghi cho sự phát triển của các loại lau, sậy. Mặt khác ở các làng, diện tích đất nông nghiệp bị bỏ hoang cũng còn khá lớn. Do vậy, việc áp dụng phương pháp xử lí nước thải bằng lau, sậy sẽ rất hiệu quả. Xử lí nước thải nuôi tôm bằng rong biển Đây là đề tài khoa học do Phạm Văn Huyên, phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, làm chủ, được Hội đồng Khoa học Công nghệ tỉnh Khánh Hòa đánh giá tốt.
  5. 191 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung Đề tài đề xuất một số mô hình xử lí nước thải bằng các loại rong biển đối với từng loại ao đìa để đạt hiệu quả nuôi tôm cao nhất như: sử dụng rau câu cước đối với loại ao, đìa có đáy cát hoặc cát pha bùn; rau câu chỉ vàng đối với ao, đìa đáy bùn; rong sụn đối với ao đầm, vịnh gần biển. Đề tài đã được ứng dụng thực tế tại các ao chứa nước thải tại các khu nuôi tôm sú ở Đồng Bò (Nha Trang), Ba Ngòi (Cam Ranh), kết quả cho thấy, khi những nơi này được xử lí bằng cách trồng các loại rong biển thì hàm lượng những yếu tố gây ô nhiễm môi trường trong nước thải nuôi tôm đều giảm từ 60 - 80%. Nghiên cứu xử lí nước thải nhà máy thuộc da bằng biện pháp lọc sinh học Hiện các cơ sở thuộc da hoặc không được trang bị hoặc đã được trang bị một hệ thống xử lí nước thải nhưng ở trong tình trạng không hoạt động vì nhiều lí do khác nhau. Do vậy, nước thải của các đơn vị này đều được xả trực tiếp ra các sông, hồ xung quanh cơ sở sản xuất, gây ô nhiễm trầm trọng. Để đảm bảo chất lượng nguồn nước và sức khỏe cộng đồng, các dòng thải này buộc phải được xử lí trước khi xả ra các nguồn tiếp nhận. Trong số các giải pháp có thể áp dụng để xử lí nước thải của nhà máy thuộc da, phương pháp sinh học là một biện pháp khả thi do tính tiện ích, kinh tế và an toàn sinh thái. Báo cáo này sẽ trình bày một số kết quả thăm dò kĩ thuật lọc sinh học để xử lí nước thải loại này. Xử lí nước thải chăn nuôi bằng nấm và vi khuẩn Cơ quan Hygefac Laboratories, Pháp, đã tách được 80 dòng vi khuẩn khác nhau mà khi hỗn hợp vào chất thải chăn nuôi ngựa, gia cầm, gia súc có thể khử mùi hôi và cải thiện giá trị làm phân bón của chất thải. Các vi khuẩn ưa khí cộng sinh, được bán trên thị trường với nhãn hiệu "Azofac", khi đưa vào chất thải chăn nuôi lỏng sẽ tác động đến vi khuẩn kị khí, là vi khuẩn bình thường phát triển trong chất thải và phát thải các khí có mùi hôi. Tiềm năng của công nghệ này đã được phòng Thí nghiệm Quốc gia Pháp cùng với các kĩ thuật viên của viện NIOSH của Mĩ khẳng định. Theo phòng Thí nghiệm Quốc gia Pháp, có thể giảm tới 80% lượng ammoniac và 90% hydrosulphite. Xử lí chất thải lỏng bằng Azofac cũng cho phép, nhờ giảm phát thải ammoniac, hấp thụ được nồng độ nitrogen lớn hơn, làm tăng giá trị làm phân bón. Mới đây, các nhà khoa học đã bắt đầu sử dụng nấm để đạt được kết quả tương tự. Một nhóm các nhà nghiên cứu do Jean Villard thuộc trường Đại học Paris V lãnh đạo, đã tách được bốn loài nấm sợi tự nhiên: Mucor, Rhizopus, Aspergillus và Fusarium, có khả năng "tiêu hóa" chất thải lỏng. Bốn loài nấm này tác dụng tổng hợp với nhau. Theo Villard, lợi ích của
  6. 192 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung việc sử dụng nấm là chúng có nhiều trong các enzyme. Sau khi xử lí trong bể phân hủy sinh học, lượng sinh khối còn lại ít hơn nhiều so với xử lí bằng vi khuẩn. Các thử nghiệm sản xuất thử ở trang trại cho thấy, phân sau khi được xử lí, hoàn toàn không có mùi và giảm được 80% chất ô nhiễm. Chi phí lắp đặt thiết bị khoảng 4,5 USD cho 35 foot khối (khoảng 10 m3) đã xử lí, trong khi các hệ thống xử lí phức tạp hơn có thể đắt gấp 3 lần. Dự án này do Tổ chức Euralis (tổ chức hợp tác của các nhà chăn nuôi và nhân giống) tài trợ. Qui trình xử lí chất thải lỏng của Euralis gồm hai pha. Trước hết, chất thải lỏng được xử lí với vi khuẩn kị khí và sau đó được xử lí với nấm trong môi trường ưa khí. Trong bồn phân hủy sinh học đầu tiên, vi khuẩn chuyển hóa nguyên liệu được nitrogen hóa trong chất thải lỏng thành các nitrite. Trong bồn phân hủy thứ hai, nấm hấp thụ nitrite, giải phóng ra khí ở dạng nitrogen trong khí quyển. Lưu huỳnh, nguồn gây mùi nhiều thứ hai trong chất thải lỏng, được tạo thành phức chất trong sinh khối còn lại. Nấm cũng tiêu thụ một phần lớn phosphore và kalium chứa trong chất thải và thu giữ các kim loại nặng, nhất là chì, thủy ngân và cadimium. Việc khử được COD, nitrogen, phosphore và kalium tạo ra khả năng sử dụng chất thải đã xử lí để làm nước tưới. Xử lí ô nhiễm môi trường không khí Sử dụng một cách đúng đắn thảm thực vật, cây gỗ, cây bụi với mục đích phòng chống ô nhiễm môi trường không khí là biện pháp quan trọng trong điều kiện hiện nay. Quan trọng nhất là xây dựng một cách có hệ thống ở thành phố và các khu công nghiệp, những khu rừng, khu công viên đáp ứng những yêu cầu về kiến trúc qui hoạch. Vấn đề xử lí ô nhiễm môi trường không khí hầu như chưa có công trình nào đặc sắc. Người ta chú trọng việc trồng cây xanh ở các thành phố vừa tạo cảnh quan môi trường, vừa hạn chế được khí CO2. Ngay cả ở Mĩ, quốc gia thải rất nhiều khí thải cũng chỉ có giải pháp tạm thời là chôn CO2 dưới đáy đại dương. Qua kết quả nghiên cứu, có thể nói rằng vấn đề xử lí các loại chất thải là rất cấp bách và cần thiết. Việc ứng dụng cộng nghệ sinh học trong xử lí là bước đi đúng cho vấn đề môi trường ngày nay. Để thực hiện tốt công nghệ này, chúng tôi mạnh dạn đưa ra một số kết luận và đề nghị sau:  Áp dụng các phương pháp sinh học là công nghệ có tính khả thi cao, có nhiều ưu điểm và an toàn về sinh thái.  Để xử lí có hiệu quả cần lồng ghép, kết hợp nhiều phương pháp xử lí khác nhau. Làm thế nào vừa tiết kiệm chi phí lại vừa có hiệu quả trong bảo vệ môi trường.
  7. 193 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung  Cần có sự liên kết giữa các nhà khoa học và các doanh nghiệp, cần thúc đẩy hơn nữa những ứng dụng đem lại lợi ích kinh tế.  Các nhà nghiên cứu cần đầu tư nhiều hơn nữa về những đề tài có triển vọng lâu dài, có khả năng ứng dụng vào công tác xử lí môi trường và bảo vệ môi sinh. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hoàng Huệ, 1996. Xử lí nước thải. Nxb Xây dựng. Hà Nội. 2. Bá Hưng, 2003. Xử lí nước thải nuôi tôm bằng rong biển. Báo Nhân dân, ngày 26/5. 3. Phạm Thị Ngọc Lan, Phạm Thị Hòa, Lý Kim Bảng, 1999. Tuyển chọn một số giống xạ khuẩn có khả năng phân giải cellulose từ mùn rác. Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc lần thứ nhất tháng 12/1999, Nxb Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội, tr 177-181. 4. Trương Văn Lung, 2000. Nuôi bèo Nhật Bản (Eichornia crassipes), bèo tấm (Lemma japonia Landolt) và bèo cái (Pistia stratioles L.) để xử lí nước thải ở Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, Số 10. tr: 103-107. 5. Trương Văn Lung, Nguyễn Ngọc Thanh, 2003. Thăm dò một số biện pháp sinh học để xử lí nước thải từ quá trình sản xuất của nhà máy chế biến tinh bột sắn Quảng Nam. Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc lần thứ 2, Hà Nội tháng 12/2003, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tr 31 3- 31 6. 6. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999. Giáo trình công nghệ xử lí nước thải. Nxb Khoa học Kỹ thuật. Hà Nội. 7. Đặng Xuyến Như, Nguyễn Phú Cường, Dương Hồng Dinh, 1999. Ứng dụng tảo và cột lọc sinh học trong xử lí nước thải snh hoạt qui mô nhỏ. Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc lần thứ nhất tháng 12/1999, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tr: 192-197. 8. Nguyễn Quốc Thông, Đặng Đình Kim và cộng sự, 2003. Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng Cr và Ni của bèo cái (Pistia stratiotes L.) từ nước thải, Những vấn đề cơ bản trong sinh học, Báo cáo khoa học hội nghị toàn quốc lần thứ 2, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, trang 401 - 404. 9. Trần Văn Tựa, Nguyễn Tiến Cư, Đặng Đình Kim, Hồ Tú Cường, Hoàng Thị Bảo, 2003. Nghiên cứu xử lí nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp kị khí. Báo cáo khoa học Hội nghị Công nghệ Sinh
  8. 194 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lung học toàn quốc lần thứ 2, Hà Nội tháng 12/2003, Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tr 141-143. 10.Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Lan, 1995. Công nghệ vi sinh và bảo vệ môi truờng. Nxb Khoa học & Kỹ thuật. Trung tâm Giao lưu quốc tế về Văn hóa Giáo dục và Khoa học (CCES), Hà Nội. 11.Chế phẩm BRF-1 AQUAKIT và BRF-2 AQUAKIT xử lí ô nhiễm dầu, www.oilspill.com.vn 12.Dùng bèo để lọc nước Hồ Xuân Hương, www.vnexpress.net 13.Hoa ngũ sắc chống ô nhiễm chì trong đất, www.vnn.vn 14.Khử mùi rác bằng chế phẩm sinh học, www.hanoitv.org.vn 15.Nghiên cứu xử lí nước thải nhà máy thuộc da bằng tháp lọc sinh học, www.biotechvn.com.vn 16.Seraphin-Công nghệ xử lí rác thải sinh hoạt Việt Nam, www.vnexpress.net 17.Xử lí chất thải chăn nuôi bằng nấm và vi khuẩn, www.vista.gov.vn 18.Xử lí nước thải làng nghề bằng lau, sậy, www.vnexpress.net 19.Xử lí rác thải bằng giun, www.vnexpress.net
  9. 195 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g Chương X Công nghệ sinh học trong việc bảo tồn và phát triển nguồn gene quí hiếm 1. Lưu giữ nguồn gene Động lực chủ yếu của cuộc cách mạng CNSH, còn gọi là cuộc cách mạng xanh lần thứ hai lại là các tổ chức tư nhân mặc dù hầu hết các nghiên cứu cơ bản đều là được tiến hành ở các trường Đại học Quốc lập và các trạm Nông Lâm nghiệp. Ở Pháp việc phân phối thương mại giống cây nhiệt đới thông qua kĩ thuật vi nhân giống phần lớn do các cơ quan công cộng như trung tâm Hợp tác Quốc tế về Nghiên cứu Nông học cho Phát triển (CIRAD) và các chi nhánh Vitropic và Tropiclons của trung tâm kiểm soát. Tư nhân hóa các kết quả nghiên cứu CNSH có nghĩa là các kết quả nghiên cứu này không còn là một bộ phận cấu thành của tri thức khoa học kĩ thuật, một tài sản chung cho mọi người nữa. Quá trình tư nhân hóa như vậy có liên quan đến nguồn gene và tài nguyên di truyền thực vật rất cần cho công tác lai tạo và nuôi cấy mô thực vật. Các dòng lai có đặc tính mong muốn và được dùng vào tái tạo giống mới. Các giống thương mại mới hoặc các dòng tế bào, các sản phẩm mới và các hướng sử dụng mới của các sản phẩm này. Các qui trình kĩ thuật mới có liên quan đến việc tạo ra giống hoặc sản phẩm mới. Tư nhân hóa làm xấu đi khả năng tiếp cận thông tin và bí quyết kĩ thuật cũng như khả năng tiếp nhận các giống cây trồng, dù ở dạng sống hay giữ đông lạnh, hạn chế mức độ phong phú của đổi mới công nghệ. Giữa những năm 1980, có 14 công ti và tập đoàn giống lớn chiếm khoảng 20% thị trường, ở các nước kinh tế thị trường Doanh thu hàng năm của họ hàng triệu USD, sản xuất, lưu giữ và bán hạt giống. Các công ti này đã huy động vốn khổng lồ (từ 18 đến 30 tỉ USD) trên thị trường thế giới. Để làm cơ sở cho việc chọn giống cây trồng, cho đến nay các nước tiên tiến có các “tập đoàn giống” chuyên giữ giống để cung cấp cho các nhà chọn giống làm vật liệu ban đầu cho việc lai tạo. Các tập đoàn giống lớn nhất thế giới là tập đoàn giống lúa ở viện Nghiên cứu lúa Quốc tế Philippines có 120.000 giống , tập đoàn giống lúa mì ở viện Cây trồng Liên Xô (cũ) có trên 20.000 giống, tập đoàn giống ngô ở trung tâm Quốc
  10. 196 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g tế Cải biến ngô và lúa mì Mexico có hơn 10.000 giống, tập đoàn giống cao lương ở viện Khoa học Nông nghiệp Ấn Độ có hơn 8.000 giống. v.v. Thường mỗi giống cây trong tập đoàn chỉ có vài đặc tính tốt. Do vậy, muốn có một giống cây trồng lí tưởng chứa đựng các gene tốt của nhiều giống phải tốn thời gian dài mới làm được. Do vậy, trong công việc này phải làm dần do nhiều thế hệ các nhà chọn giống nối tiếp công việc của nhau. Việc tổng hợp các gene mang đặc tính tốt của cây trồng thường được làm bằng phương pháp lai và phải lai trên nhiều cặp lai phối hợp với nhau từng đôi một mới mong đạt được kết quả tốt. Sau này, các nhà khoa học phát hiện rằng bố và mẹ có đặc tính tốt thì con lai cộng lại cái tốt của bố và mẹ. Đó là tác dụng cộng của gene, và nếu con lai thừa hưởng các đặc tính của nhiều bố và nhiều mẹ thì con lai càng tốt hơn - gọi là lai tổng hợp. Vì vậy cho nên việc lưu trữ giống – lưu trữ nguồn gene sinh học là điều hết sức cần thiết cho ngày nay và cho cả thế hệ mai sau. Vì vậy, lưư giữ nguồn gene sinh học ex-situ và in situ (bên ngoài và tại chỗ) là điều hết sức lưu ý đối với các nhà sinh học, đặc biệt là các nhà di truyền học. 2. Bảo tồn gene và Ngân hàng gene Trước hết cần xác định nguồn gene là gì? Theo “Qui chế quản lí và bảo tồn nguồn gene động vật, thực vật và vi sinh vật” được bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban bàn ngày 30 tháng 12 năm 1997 thì nguồn gene là những sinh vật sống hoàn chỉnh hay bộ phận của chúng mang thông tin di truyền sinh học, có khả năng tạo ra hay tham gia tạo ra giống mới của thực vật, động vật và vi sinh vật. Từ định nghĩa này có thể thấy rõ bảo tồn nguồn gene chính là bảo tồn các vật thể mang thông tin di truyền những vật liệu ban đầu có khả năng tạo ra giống mới. Điều quan trọng khi bắt tay vào bảo tồn nguồn gene là phải xác định được mục tiêu bảo tồn. Mục tiêu khác nhau thì phương pháp bảo tồn và đối tượng bảo tồn cũng khác nhau. Cho đến nay, mục tiêu bảo tồn trong nông nghiệp bao giờ cũng xác định là để sử dụng cho công tác chọn giống và gây giống trước mắt và trong tương lai. Vì vậy, việc bảo tồn nguồn gene bao giờ cũng được tập trung giải quyết cho các loài cây trồng chủ yếu mà không bảo tồn cho các loài cây cỏ không có ý nghĩa kinh tế.Ở đâu và bao giờ bảo tồn gene cũng nhằm sử dụng cho công tác giống trước mắt và lâu dài có hiệu quả hơn. Vì vậy bảo tồn nguồn gene bao gồm việc bảo tồn các sinh vật nguyên vẹn lẫn những bộ phận được dùng cho lai giống và nhân giống.
  11. 197 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g Những năm vừa qua, nhân dân ta do thiếu lương thực phục vụ cho cuộc sống nên chú ý đến năng suất cây trồng vật nuôi, chưa thực sự chú ý đến phẩm chất. Chúng ta cũng chưa có nơi lưu giữ giống, do đó ngân hàng gene của chúng ta còn rất nghèo nàn. Ngân hàng gene là dùng kĩ thuật phục chế lại DNA để lấy toàn bộ DNA trên một loại tế bào sinh vật hoặc toàn bộ DNA trên nhiễm sắc thể cấy lên gene vận chuyển sau đó chuyển dịch đến tế bào cư trú để tiến hành bồi dục thành hệ vô tính. Sau lúc thành lập ngân hàng gene có thể cho tiến hành sinh sản vô tính làm cho toàn bộ gene nhập vào tổ sinh sản vô tính, đó chính là ngân hàng gene. Khi đã có ngân hàng gene, hễ cần đến gene nào hoặc đoạn nào có thể cắt ghép hoặc phục chế, chính vì vậy mà khi thực hiện sẽ dễ dàng hơn. Nếu để gene ở gốc, lúc cần bắt buộc phải tách nó ra, việc tách cũng không phải dễ dàng. Nếu chúng ta thành lập sẵn ngân hàng gene của các sinh vật khác nhau thì công việc tiến hành sẽ thuận lợi. Từ năm 1974, các nhà khoa học đã thành lập ngân hàng gene của trực khuẩn đại tràng, men giấm, ruồi giấm, gà, thỏ, đậu tương. Số lượng gene chứa trong ngân hàng gene và độ lớn bé của tổ hợp gene có liên quan với độ dài của đoạn DNA của hệ sinh sản vô tính. Sau khi thành lập ngân hàng gene thì vấn đề quan trọng là làm thế nào để giữ gìn nó. Để bảo quản tốt người ta thường dùng phương pháp sinh sản của vi khuẩn làm cho các vi khuẩn chứa nhiều DNA không ngừng tăng lên. Do sức sinh sản của vi khuẩn của các loài khác nhau thì giống nhau, loài sinh sôi nẩy nở chậm thì phục chế ít. Lúc đầu chỉ có một vi khuẩn chứa DNA định sẵn, sau thời gian nuôi cấy, số lượng vi khuẩn tăng lên đến hàng trăm triệu, nhờ thế số lượng DNA cũng tăng lên hàng trăm triệu. Chúng ta chỉ cần rửa, tách vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy, đặt nơi nhiệt độ thấp có thể bảo quản lâu dài. Khi cần sử dụng chỉ cần tách vi khuẩn ra là được. Ngân hàng gene của thực vật bậc cao và động vật bậc cao dùng để cắt gene duy nhất là enzyme công cụ. Độ chuyển hóa của enzyme rất cao, mỗi loại enzyme mang tính đặc hiệu riêng cho một gốc base trong nucleotide mà không thể dùng chung cho 1 loại gốc base khác, tương tự như chia khóa và ổ khóa. Do enzyme cắt có đặc tính này nên nó trở thành công cụ chuyên dùng để cắt gene. Cho dù DNA dài bao nhiêu ta cũng có thể dùng enzyme cắt để lấy đoạn DNA mà ta cần. Như thế gene đã được cắt, vậy làm thế nào để các gene liên kết lại với nhau, ta sử dụng enzyme liên kết tương tự như keo dán để nối 2 gene lại với nhau.
  12. 198 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g Sau khi 1 chuỗi DNA dài bị cắt, vết cắt có dịch dính gọi là đoạn cuối dịch. Khi nối 2 đoạn của gene khác nhau lại thì chúng không thể gắn một cách nhanh chóng được. Phải dùng enzyme liên kết mới gắn 2 đoạn của gene khác nhau lại, tạo thành chuỗi chắc chắn. Như thế, một phân tử DNA tái tạo được ra đời. Các phương pháp để bảo tồn và phát triển nguồn gene thực vật và động vật Việt Nam là một nước nhiệt đới ẩm, gió mùa, thiên nhiên phong phú và đa dạng nguồn lợi động vật và thực vật. Chúng đã trở thành những nguồn gene quí hiếm và nhiều loài đã đưa vào Sách đỏ, có nguy cơ diệt chủng. Việc bảo tồn và phát triển nguồn gene trở nên vô cùng cấp bách đối với nước ta. Chúng ta có thể nêu ra một vài ví dụ đơn giản để chứng minh cho tính chất độc đáo về di sản thiên nhiên của dãy đất miền Trung. Đó là sự xuất hiện đáng được bảo vệ của các loài cây bản địa quí hiếm như kim giao (Podocarpus ananmensis), kiền kiền (Hopea pierrei Hance), gụ lau (Sindora tonkinensis A.Chev), chò đen (Parashorea stellara Kurz), huỷnh (Tarrietia cochinchinensis Pierre), cẩm lai (Dalbergia bariaensia), trắc (Dalbergia cochinchinensis), trầm hương (Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte),dầu Hasel còn gọi là dầu rái (Dipterocarpus hasseltii Blume), ươi bay (Sterculia lychnophora Hance), re hương còn có tên khác dè hương, xà xị (Cinamomum parthenoxylon (Jack) Meissn.), lim xanh (Erythrophloeum fordii Oli in Hook), lá khói (Ardisia silvestris Pit.), bảy lá một hoa (Paris polyphylla (Smith) Raf.), vàng đắng (Coscinium fenestratum (Gaertn.) Colebr.), v.v. Về động vật thì có: chim trĩ (Lophura edwardsi), gà gô (Arbolophila merlini), trĩ sao (Kheinardtia ocehlata), gà lôi lam màu trắng (Lophiera ediwardsi), gà lôi lam màu đen (Lophiera imperalis), voọc chà vḠ(Lygethrix nemanneus), voọc Hà Tĩnh (Presbitis fracoisi hatinh), vượn (Hylobates concolor gabrrella), chó sói (Cuon alpinus), báo gấu (Neofelis nebulosa), báo hoa mai (Panthera pardus), hổ (Panthera tigris), v.v. Những nguồn gene quí hiếm này không những cần thiết phải giữ gìn bảo vệ mà còn cần nhân lên diện rộng để nuôi trồng trên các vùng đồi núi. Các phương pháp phát triển nguồn gene Về thực vật: Nhân giống in vitro là một trong 4 lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ tế bào thực vật, đó là làm sạch virus, nhân nhanh các giống cây trồng quí, sản xuất và chuyển hóa sinh học các hợp chất tự nhiên cải tiến về mặt di truyền các giống cây mang lại hiệu quả kinh tế cao. Kĩ thuật nhân nhanh được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:
  13. 199 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g - Duy trì và nhân nhanh các kiểu gene quí hiếm làm vật liệu cho công tác chọn giống. - Nhân nhanh và duy trì các cá thể đầu dòng tốt để cung cấp hạt giống các loại cây trồng khác nhau như cây lương thực có củ, các loại cây rau, hoa, cây cảnh, cây dược liệu thuộc nhóm thân thảo. - Nhân nhanh các kiểu gene quí hiếm của giống cây lâm nghiệp, gốc ghép trong cây ăn quả, cây cảnh. - Nhân nhanh ở điều kiện vô trùng, cách li tải nhiễm kết hợp với làm sạch virus. - Bảo quản tập đoàn nhân giống vô tính, các loài cây giao phấn trong ngân hàng gene. Các phương pháp nhân giống vô tính bằng giâm cành, chiết, ghép, tách cây con từ cơ thể mẹ đều là những kĩ thuật tạo ra dòng vô tính. - Thụ phấn và nuôi cấy phôi in vitro Tính bất hợp của giao tử có thể vượt qua được bằng nội dung kĩ thuật thụ phấn trong ống nghiệm: . Tách bầu quả và noãn ra nuôi cấy trong điều kiện vô trùng. Hạt phấn được lấy và đặt lên bầu nhụy. Thụ phấn thành công, phôi sẽ sinh trưởng và phát triển trên môi trường nuôi cấy. (Kích thích hạt phấn nẩy mầm, kích thích sinh trưởng của hạt phấn, nuôi noãn và thụ tinh noãn, nuôi hợp tử thành hạt) . Điều kiện cơ bản là nuôi cấy thành công bầu quả, noãn phân lập chủ động điều khiển quá trình nảy mầm của hạt phấn trong môi trường nuôi cấy vô trùng. - Ngoài ra người ta còn dùng phương pháp tạo cây đơn bội in vitro, tách và nuôi cấy tế bào callus, biến nạp gene vào tế bào callus, tạo đột biến và chọn dòng tế bào, sử dụng khối u crown gall và plasmid Ti, biến nạp thông qua Agrobacterum tumerfaciens, nhân giống và sản xuất hạt nhân tạo, tạo giống mới bằng phương pháp chọn dòng soma trong nuôi cấy mô tế bào, v.v. Bảo quản in vitro nguồn gene thực vật Mục đích cơ bản của bảo quản nguồn tài nguyên di truyền thực vật là duy trì sự phong phú đa dạng “di truyền” trong loài, giữa các loài trong hệ sinh thái nói chung để làm cơ sở cho việc khai thác sử dụng trong hiện tại hoặc trong tương lai. Dựa vào đặc tính sinh sản các loài cây trồng được xếp thành: - Cây sinh sản hữu tính bảo quản ở nhiệt độ ấm và độ ẩm thấp. - Cây sinh sản hữu tính mất sức nảy mầm bảo quản ở nhiệt độ thấp khô. - Cây nhân giống vô tính mất khả năng sinh sản hữu tính hoàn toàn
  14. 200 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g - Bảo quản tại chỗ cho phép cây trồng sinh trưởng trong điều kiện sinh thái tự nhiên là những cây sinh sản vô tính cây hoang dại. - Các cơ quan sinh sản của cây trồng được bảo quản trong điều kiện nhân tạo tối ưu: . Trên vườn ươm . Trong kho lạnh . Bảo quản in vitro . Bảo quản DNA Việc lựa chọn các phương pháp bảo quản phụ thuộc vào bàn chất cây trồng. Bàn chất cây trồng quyết định các giải pháp bảo quản : Yếu tố sinh học Những phương pháp bảo quản thích hợp 1. Cây lâu năm Ngân hàng gene đồng ruộng, bảo quản in vitro hạt và hạt phấn 2. Các cây hàng năm - Bảo quản hạt-hạt phấn - Ngân hàng gene đồng ruộng và in vitro bảo quản hạt 3. Hạt orthodox Ngân hàng gene in vitro, tại chỗ và trên đồng ruộng 4. Hạt recalantrant Ngân hàng gene đồng ruộng in vitro và bảo quản đông khô 5. Cây nhân vô tính với hạt vô sinh Ngân hàng gene đồng ruộng 6. Cây nhân vô tính với hạt có vô tính - Bảo quản hạt-hạt phấn thường - Bảo quản in vitro – đông khô 7. Cây có hạt phấn với sức sống cao Bảo quản hạt phấn 8. Cây có điều kiện nuôi cấy mô Tìm các phương pháp bảo quản thay thế 9. Cây mức độ ổn định di truyền cao Tìm phương pháp bảo quản thích hợp Ngân hàng gene in vitro Để bảo quản thường sử dụng 2 phương pháp: - Nuôi cấy bảo quản đông khô. Giải pháp này được phát triển trong vòng 10-15 năm trở lại đây được bắt đầu bằng bảo quản callus, phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu sinh lí hóa sinh. Dựa vào nguyên tắc đó, chúng được chuyển sang nuôi cấy bảo quản chồi mầm phôi và cây con hoàn chỉnh phục vụ công tác nhân nhanh sản xuất cây giống, xây dựng nguồn gene của cây trồng. - Bảo quản in vitro xuất hiện đồng thời với việc sử dụng phương pháp truyền thống. Trong thời gian tới, bảo quản in vitro sẽ cho ra đời các ngân hàng gene in vitro. Bảo quản in vitro xây dựng nguồn gene thực hiện 2 nhiệm vụ:
  15. 201 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g . Bảo quản các tập đoàn hoạt động nhằm cung cấp vật liệu phục vụ công tác nghiên cứu và trao đổi nguồn gene giữa các ngân hàng gene. . Bảo quản tập đoàn cơ bản bảo tồn nguồn gene lâu dài bổ sung vật liệu cho các tập đoàn hoạt động. Về động vật: Hiện trạng sinh sản vô tính ở động vật trong tự nhiên không lớn ở động vật và ở người. Chúng ta thường gặp những tập hợp gồm 2-3-4 người giống nhau. Đó là hiện tượng song sinh cùng trứng, năm chị em Dionne sinh năm 1934 ở Canada hoàn toàn giống nhau. Một người chết vì bệnh động kinh, 1 người đi tu, 3 người lấy chồng và có con. Như vậy, chúng là bản sao của nhau nhưng vẫn là con người khác nhau. Để xem xét 2 cá thể, người ta sử dụng phương pháp xét nghiệm DNA, chỉ cần ghép da cho nhau là có thể biết được. Hiện tượng 1 phôi tách làm nhiều phôi và sau đó mỗi phôi chính thành 1 cơ thể được thấy ở nhiều loài như ong kí sinh. Cũng như trong trồng trọt, ở chăn nuôi, giống là khâu quan trọng hàng đầu quyết định sức sản xuất, năng suất, chất lượng của vật nuôi. Như vậy, để nâng cao năng suất, phẩm chất của vật nuôi cần cải tạo giống và cần có giống tốt. Có nhiều biện pháp cải tạo giống: phương pháp cổ điển là chọn lọc, lai tạo giống tạo ra giống tốt, phương pháp hiện đại là chuyển phôi, chuyển gene. Như vậy, để bảo tồn và phát triển nguồn gene động vật, người ta dùng một số phương pháp sau: - Công nghệ chuyển phôi tạo giống mới bao gồm thụ tinh trong ống nghiệm (ngày 29 tháng 11 năm 2002, 2 con Bê con ở Việt Nam lần đầu tiên ra đời trong ống nghiệm do các nhà khoa học viện Công nghệ Sinh học Hà Nội cho thụ tinh ống nghiệm sau đó chuyển phôi vào bò cái lai Sind) , thụ tinh nhân tạo, chuyển phôi (xử lí con cái cho phôi, gây hiện tượng siêu noãn: cho rụng nhiều trứng, kĩ thuật thao tác phôi, kĩ thuật xử lí với con cái nhận phôi). - Công nghệ gene tạo giống mới (thay đổi bộ gene của tế bào động vật bằng cách gắn DNA ngoại lai vào noãn bào đã được thụ tinh, bộ gene của phôi sẽ thay đổi do đoạn DNA ngoại lai hòa nhập vào bộ gene sẵn có của phôi. Để bảo tồn và phát triển nguồn gene động vật, ngoài kĩ thuật phôi, kĩ thuật gene, người ta xây dựng được một số qui trình kĩ thuật khác để tạo giống mới. Tháng 2 năm 1997, Ian Wylmut và các đồng nghiệp tại viện Roslin, Scotland thành công trong việc nhân bản vô tính từ 1 tế bào tuyến vú. Từ 1 tế bào của con cừu cái có tên là Finn Dorset tiến hành nuôi cấy
  16. 202 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g trong phòng thí nghiệm. Lấy trứng của con cừu cái khác hút nhân chỉ còn lại tế bào chất sau đó cho kết hợp tế bào tuyến vú với trứng không nhân. Kĩ thuật thuật này gọi là truyền nhân tế bào cơ thể (somatic cell nuclear transfer). Sau 6 ngày cấy hợp tử vào tử cung con cừu cái khác mang hộ thai. Con cừu này sinh ra cừu Dolly ( lấy theo tên diễn viên Dolly Parton) mang đặc tính giống cừu cái mẹ. Như vậy, từ 1 tế bào trưởng thành tạo ra bào thai rồi tạo ra cơ thể mới Có nghĩa là từ 1 tế bào có thể tái bản lại toàn bộ cơ thể nhờ kĩ thuật nhân bản gene. SƠ ĐỒ MINH HỌA KĨ THUẬT SINH SẢN VÔ TÍNH ĐỘNG VẬT Loại nhân khỏ tế bào trứng Tế bào sinh dưỡng và tế bào trứng loại nhân Phương pháp thường sử dụng kích thích điện Phương pháp thường sử Phương pháp thường sử dụng kích thích điện dụng kích thích điện Cừu Dolly sinh ra bằng sinh sản vô tính Nuôi cấy trong ống nghiệm để tạo thành phôi nang. Cừu con có bản đồ gene giống Cấy chuyển phôi ® Dung hợp tế bà o hệt mẹ sinh n ăm 199 7 bằng shock điện Hình X. Sinh sản vô tính ở động vật Như vậy, cũng như ở thực vật, tế bào động vật cũng mang tính toàn năng. Ở động vật cũng có thể lai vô tính, sinh sản vô tính, tuy nhiên có phức tạp hơn so với tế bào thực vật. Các nha khoa học còn tìm các biện pháp mới để tăng năng suất vật nuôi. Tháng 2 năm 1994, tại Mĩ một loại hormone tăng trưởng tái tổ hợp ra đời. Tại trường Đại học Cambrige (Anh) thành công trong việc tạo ra bê đực, cái theo ý muốn. Vừa qua tại viện Công nghệ Sinh học Hà Nội cũng đã tạo ra những con bê đực bê cái theo ý muốn.
  17. 203 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g Các nhà khoa học ở Cambrige đã tạo ra trong cơ thể con lợn có gene người nhằm mục đích lấy phủ tạng của chúng để cấy ghép thay thế các bộ phận hư hỏng của con người. Ngày 24/11/1999, chú mèo Jazz giống hoang dã châu Phi chào đời tại New Orleans (Mĩ), mèo mẹ Cayenne lại rất giống mèo nhà. Đây là kết quả nhân giống thú quí hiếm của trung tâm Nghiên cứu các loài bị đe dọa ở Audubon-New Orleans. Các nhà khoa học đã lấy tinh dịch và trứng của mèo đực và mèo cái giống hoang dã châu Phi đang có nguy cơ tuyệt chủng, sau đó cho thụ tinh trong ống nghiệm. Đầu tiên, phôi thai thụ tinh trong ống nghiệm được nuôi 5 ngày trong lồng ủ, sau đó được bảo quản 1 tuần ở -196oC. Kế tiếp các nhà khoa học giải đông phôi thai rồi cấy 8 phôi vào tử cung con Mèo cái nhà Cayenne, 70 ngày sau Mèo Jazz chào đời. Năm 2000, trên thế giới còn chưa tới 1.000 con gấu trúc lớn, trong đó có khoảng 100 con đang sống trong vườn thú. Một gấu trúc cái vừa chết. Các nhà khoa học Trung Quốc cất lấy một mẫu da của nó và ngâm vào azote lỏng ở -196oC. (Theo một số ý kiến cho rằng cách tốt nhất là đông lạnh tinh dịch con đực và trứng con cái để mẫu vật lưu giữ được toàn bộ hệ di truyền). Hiện nay một số loài gia súc như cừu, bò, dê, lợn và loài chuột đã nhân bản vô tính. Nếu chúng ta bảo quản mẫu vật thú có nguy cơ tuyệt chủng, biết đâu, một ngày nào đó có thể cứu lấy giống nòi số thú này.Ý tưởng của các nhà khoa học Trung Quốc đang phổ biến nhiều nơi trên thế giới với nhiều cách làm khác chứ không hẵn chỉ là nhân bản vô tính. Ví dụ một giải pháp mới bảo tồn động vật quí hiếm Sư Tử vùng núi Atlas, Bắc Phi, chó sói ở Tasmanta (châu Úc), hải cẩu trên quần đảo Antilles, ngựa vằn đầu, dê rừng núi Pyrenees, Rùa quần đảo Seychelles (Ấn Độ Dương), đều đã tuyệt chủng. Chim cu lưới trên đảo Mauritius được phát hiện năm 1658. Chỉ trong vòng 80 năm loài chim có thân hình béo trùng trục đã lần lượt “hạ cánh” xuống bàn ăn của thủy thủ thường qua lại Ấn Độ Dương.Trong 500 năm qua, hơn 720 loài động vật đã tuyệt chủng do con người săn bắt lấy thịt, lấy lông hoặc phá rừng. Từ hơn một thế kỉ nay, không còn con ngựa vằn đầu nào sống sót trên trái đất. Một dự án khôi phục giống ngựa vằn đầu quí này sắp có kết quả. Cùng lúc đó dự án thành lập các khu bảo tồn Hòa Bình ở châu Phi cũng đang ráo riết được thực hiện để đón tiếp du khách. Ngựa vằn đầu có thân hình màu hạt dẻ, không tạo vằn đen trắng toàn thân mà chỉ có chút ít vằn màu hơi trắng ở đầu và cổ. Chúng sống ở Karoo (Nam Phi). Do hiếm cỏ nhân dân bản địa ra sức tiêu diệt loại thú hoang dã này để bầy gia súc của họ có cỏ để ăn. Chúng đã bị tuyệt chủng. Hiện nay chỉ còn 20 hiện vật ngựa đầu vằn nhồi rơm được bảo quản trong
  18. 204 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g một số bảo tàng trên thế giới. Reinhold Rau (chuyên gia nhồi da động vật ở bảo tàng Nam Phi) chợt nhớ ra trong sách của nhà động vật học người Đức Lutz Heck có viết: khi ngựa vằn đồng bằng có chọn lọc lai với nhau sẽ cho ra động vật giống như ngựa vằn đầu (NVĐ) đã tuyệt chủng. Reinhold Rau cho rằng NVĐ không phải một loài riêng biệt mà chỉ là phân loài của ngựa vằn đồng bằng. Khi 2 loài khác nhau lai với nhau thế hệ đời con sẽ vô sinh. Ngược lại hai phân loài khác nhau trong cùng một loài lai với nhau sẽ cho ra thế hệ lai mang gene của bố mẹ. Reinhold Rau suy luận: giống ngựa vằn đồng bằng đang sống ở Karoo sẽ mang ít nhiều gene gốc của NVĐ và chỉ cần cho lai khéo léo sẽ tập trung được đầy đủ bộ gene đặc trưng của NVĐ, từ đó việc khôi phục giống ngựa này chỉ là trong tầm tay. NVĐ và ngựa vằn tương cận với nhau có nhiều đặc tính trung gian trên bộ lông. Từ những suy đoán đó được nhiều người ủng hộ và dự án ngựa vằn đầu ra đời. Từ phân tích mẫu DNA của NVĐ, Ngựa không vằn, ngựa vằn núi, ngựa vằn đồng bằng thấy rằng NVĐ là phân loài của ngựa vằn đồng bằng như Reinhold Rau đã dự đoán. Các nhà khoa học đã tiến hành tuyển chọn và cho lai tạo từ năm 1987. Hiện bầy Ngựa thí nghiệm đang sống ở 7 nơi tại Nam Phi. Nhà sinh học Eric Harley thuộc Đại học Cap (Nam Phi) có tham gia dự án NVĐ nhận định: Kết quả sẽ đạt được khi thế hệ ngựa thứ tư ra đời vào năm 2003 và phải mất 30 năm nữa để chọn gene đặc trưng của ngựa vằn đầu. Tháng 7 năm 2004, lần đầu tiên trên thế giới, ở Anh đã thành lập ngân hàng gene của những động vật hoang dã. Từ cơ sở này người ta không những có khả năng lưu giữ những động vật có nguy cơ tuyệt chủng hiện nay mà còn có thể nhân bản lại những động vật đã tuyệt chũng, kể cả những động vật đã mất đi từ thời xa xưa. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Mộng Hùng. 2004. Công nghệ tế bào phôi động vật. Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. 2. Đặng Hữu Lanh. Trần Đình Miên. Trần Đình Trọng. 1999. Công nghệ sinh học với công tác giống vật nuôi, bò. Trong: “Cơ sở di truyền chọn giống động vật” (Đặng Hữu Lanh, chủ biên). Nxb Giáo dục Hà Nội, tr: 433-469 3. Lê Đình Lương, Quyền Đình Thi. 2003. Kỹ thuật di truyền và ứng dụng. Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
  19. 205 CNSH với việc bảo vệ môi trường Trương Văn Lun g 4. Sasson Albert, 1988. Biotechnologies and development Công nghệ sinh học và phát triển. Người dịch: Nguyễn Hữu Thước, Nguyển Lân Dũng và một số dịch giả khác. Nxb Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội. 5. Bernard R.Glick, Jackj Pasternak. 1994. Molecular Biotechnology- Principles and Application of Recombinant DNA. ASM Press. Washington D.C. 6. Chopra V.L, Anwan Nasin. 1990. Genetic Engineering and Biotechnology, Oxford and IBH Publishing CO.PVT, Ltd. 7. Dalton . D.C. 1982. An Introduction to Practical Animal Breeding. Granada Publishing Limited, Great Britain. 8. Peregrino G. Duran. 2002. Technical aspects of the recovery, handling and transfer of embryos. Copyright FFTC1970-2002. (
  20. 205 CHSH với sự phát triển bền vững Trương Văn Lung 5 CNSH VỚI SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Chương XI Công nghệ sinh học với việc hợp tác quốc tế và khu vực 1. Tác động của tiến bộ CNSH đối với các nước đang phát triển Nhiều nước đang phát triển có cả một tài sản công nghệ và kinh nghiệm để phát triển công nghệ sinh học, song nhiều nước đã không tạo được thế mạnh của mình bởi sự lớn mạnh vượt bậc của các nước công nghiệp phát triển. Có lẽ các ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm chịu ảnh hưởng nhiều nhất bởi việc thương mại hóa các sản phẩm công nghệ sinh học cạnh tranh với mặt hàng thực phẩm do các nước đang phát triển sản xuất. Xu hướng tập trung hóa trong sản xuất và thương mại hóa giống một số cây ngũ cốc được thể hiện khá rõ. Hiện đã có khoảng 20 công ti đa quốc gia (chủ yếu là công ti Hóa dầu và Dược phẩm) nắm gần hết cổ phần của các công ti sản xuất hạt giống, cung cấp phân bón, chế phẩm bảo về thực vật và thuốc thú y. Lợi nhuận của việc kinh doanh các sản phẩm này gia tăng nhanh và chính các công ti này là người hướng dẫn phần lớn. Ngoài việc kiểm soát các công ti sản xuất giống, các công ti đa quốc gia đầu tư rất mạnh vào việc nghiên cứu những vấn đề về CNSH mũi nhọn áp dụng cho cây trồng. Do vậy, cũng có thể nói các công ti đa quốc gia nói trên chính là những người tiên phong trong cuộc “cách mạng CNSH”. Hiện ở các nước đang phát triển đang có xu thế sử dụng ồ ạt giống mới. Tuy nhiên, ngoài hiệu quả không thể chối cãi về kinh tế thì việc lạm dụng giống mới một cách thái quá và không có định hướng đúng đắn sẽ làm cho nguồn tài nguyên di truyền nói chung của các nước đang phát triển bị suy giảm. Bên cạnh đó, tác động của việc sản xuất các chất tự nhiên hữu ích bằng sản phẩm CNSH cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với các nước đang phát triển. Vì trước đây, các nước công nghiệp vẫn phải nhập nguyên liệu thực vật chứa chất thứ cấp từ các nước đang phát triển. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, các công ti Hóa chất và Dược phẩm ở các nước phát
  21. 206 CHSH với sự phát triển bền vững Trương Văn Lung triển (đặc biệt là Nhật Bản, Đức và Mĩ) đã bắt đầu sử dụng kĩ thuật nuôi cấy mô và tế bào thực vật để sản xuất ở qui mô lớn các chất trao đổi thứ cấp, ví dụ chất giảm đau codeine, thuốc trừ sâu pyrethrin, tinh dầu Hoa nhài, vinblastin và vincristin từ cây Dừa cạn Catharauthus roseus để chữa bệnh máu trắng, chất bổ ginsenoside trong rễ cây Nhân sâm, Vấn đề này sẽ đe dọa nghiêm trọng các phương pháp trồng và thu hái các hợp chất ở các nước đang phát triển. Cũng bằng các phương pháp CNSH sản xuất các chất ngọt không phải đường, và hiện trên thế giới đang thịnh hành xu hướng tiêu thụ các chất ngọt không phải đường chứa ít calo làm cho giá đường giảm liên tục từ năm 1985 đến nay. Ngoài ra, người ta còn biết khá nhiều chất ngọt ít calo khác đang hoàn thiện công nghệ sản xuất chúng, đặc biệt là công nghệ sản xuất sirofructose từ tinh bột. Trong tương lai gần, sirofructose sẽ thống trị thị trường chất ngọt thế giới và như vậy sẽ ảnh hưởng tiêu cực đối với các nước đang phát triển xuất khẩu đường truyền thống. Hiện nay khá nhiều loại thực phẩm vẫn chủ yếu được sản xuất bằng công nghệ truyền thống, nhưng trong tương lai gần chúng được sản xuất bằng công nghệ mới. Ví dụ: hiện nay các chuyên gia CNSH của hãng Nestle (Thụy Sĩ) và CPC (Mĩ) đang nghiên cứu công nghệ sản xuất bơ ca cao từ dầu cọ, chất tạo vị xaffron, vị cay chilli, chất tạo mùi các loại, Mặc khác, CNSH cũng như khoa học hạt nhân, bên cạnh những ứng dụng cực kì to lớn cho lợi ích và phát triển của loài người, có thể mang lại nhiều hiểm họa không thể lường trước hậu quả như những lo lắng về sản phẩm công nghệ gene, vấn đề nhân bản, vũ khí sinh học, môi trường, đa dạng sinh học, Chính những điều đó, quan hệ quốc tế và khu vực không chỉ là sự chuyển giao công nghệ để phát triển khoa học và công nghệ của mỗi quốc gia mà còn tạo cho sự phát triển bền vững của thế giới. 2. Quan hệ quốc tế và khu vực trong công nghệ sinh học 2.1. Hướng tiếp cận hợp tác Hợp tác quốc tế và khu vực là một trong những biện pháp thúc đẩy chuyển giao CNSH và biến những khả năng của nó thành hiện thực ở các nước đang phát triển. Sự hợp tác quốc tế và khu vực được thiết lập nhằm nghiên cứu những vấn đề chung, tiến hành những dự án liên doanh nghiên cứu và đem lại những kết quả có thể áp dụng được cho các nước trong khu vực hoặc tiểu khu vực. Việc hợp tác cũng có thể lôi cuốn được cả các quốc gia công nghiệp phát triển trong khuôn khổ các thỏa thuận tay đôi, cũng như các tổ chức tư nhân, kể cả các công ti đa quốc gia. Các liên doanh và cung cấp kinh phí của các tổ chức tư nhân hay nhà nước và các tổ chức quốc tế cho
  22. 207 CHSH với sự phát triển bền vững Trương Văn Lung các dự án cũng sẽ góp phần chia sẻ công nghệ và gia tăng trao đổi kinh tế giữa các nước phát triển và đang phát triển. Thời gian vừa qua, các nước ASEAN thành lập tiểu ban CNSH (SCB) thuộc Ủy ban Khoa học và Công nghệ (COST) của ASEAN. Trưởng tiểu ban SCB nhiệm kì của phiên họp lần thứ 20 là GS Abdul Latifibrahim, MOSTE Malaysia. Cho đến ngày 15/6/1999 do PGS.TS. Nguyễn Văn Uyển, viện Sinh học Nhiệt đới thành phố Hồ Chí Minh đảm nhận. Hiện nay được giao cho PGS. TS. Lê Trần Bình viện Công nghệ Sinh học Hà Nội đảm nhận. SCB có 5 nội dung chính ưu tiên nghiên cứu: - Phát triển thuốc chữa bệnh, kít chẩn đoán và vaccine - Cải tiến và sản xuất vật liệu sinh học cho nông nghiệp và công nghiệp. - Ứng dụng CNSH nhằm cải thiện chất lượng và sản lượng cây trồng vật nuôi và các sản phẩm của chúng. - Thiết lập qui mô pilotte và điều khiển bằng vi tính các bình phản ứng sinh học. - Bảo vệ đa dạng sinh học và môi trường. Các dự án đã được triển khai giữa SCB với các nước trong khu vực. Ví dụ: + SCB với Singapore: về sinh vật chuyển gene GMOs + SCB với Ấn Độ: . Công nghệ sinh học thực vật, nuôi cấy mô nhằm cải biến giống cây trồng và sử dụng có hiệu quả tài nguyên sinh học. . Cấy chuyển phôi động vật tập trung trên đối tượng là giống bò thịt và bò sữa. . Công nghệ thông tin sinh học. + SCB với Hàn Quốc: Triển khai về bản đồ công nghệ sinh học của các nước ASEAN có sự tham gia hỗ trợ tài chính của ESCAP, nghiên cứu về đa dạng sinh học. Ở Brazil công ti Vallec Nordeste SA (Montes Claris, Minas Gerais) kí hợp đồng với viện Merieux của Pháp và với São Paulo Based Instituto Veterinario Rhodia-Merieux (Paulina), nhằm sử dụng CNSH vào việc chế vaccine, thuốc thú y và huyết thanh người. Những sản phẩm này sẽ được bán trong nước. Tổng số vốn đầu tư trị giá 70 triêu USD. Vallec Nordeste SA đang sẵn sàng hoàn thành một dự định được SUDENE (Tổ chức Phát triển của Đông Nam Brazil) tán thành với mục đích tạo vaccine chống bệnh uốn ván, bạch cầu, ho gà và huyết thanh chống nọc độc rắn.
  23. 208 CHSH với sự phát triển bền vững Trương Văn Lung Đặc biệt sự hợp tác giữa Brazil và các nước đang phát triển về dự án sản xuất năng lượng kết hợp với thức ăn. Chẳng hạn: Brazil với Senegal: Sản xuất methan từ bã chuối, methan hóa và cải tiến việc sản xuất năng lượng và thực phẩm. Brazil với châu Phi: hợp tác và mở rộng việc sản xuất và sử dụng củi, chế tạo than, làm khí đốt từ bã hoa màu, xây dựng nhà máy chưng cất nhỏ để sản xuất ethanol từ rỉ đường mía và cao lương ngọt hoặc từ dịch thủy phân của tinh bột Sắn, sản xuất methan từ bã hoa màu, phân gia súc và chất thải ở gia đình, phân giải bằng enzyme và chế tạo sinh khối (biomas) từ nguyên liệu ligno-cellulose. Brazil với Ấn Độ: Sản xuất và sử dụng năng lượng như sản xuất ethanol và biogas, sử dụng chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp và bèo lục bình, tái tạo rừng với những cây chóng lớn và phát triển các hệ thống kết hợp nông nghiệp với năng lượng (La Rovere, 1985) Công ti phát triển quốc tế Hoa Kì (USAID) và quĩ Rockefeller bảo lãnh cho Tổ chức Bất vụ lợi gọi là công ti Phát triển Tài nguyên (RDF) kể từ năm 1984, RDF tham dự vào một số công ti thuộc ngành CNSH trong nhóm CNSH quốc tế (IBG). Mục đích hợp tác giữa các công ti RDF và IBG là thu hút những hội viên địa phương thuộc các nước đang phát triển vào các dự án chuyển giao công nghệ. Những dự án này cũng có mục đích thương mại vì thị trường quốc gia đang phát triển rất quyến rũ đối với các công CNSH. Chẳng hạn, các chuyên gia khoa Thương mại Hoa Kì đã tuyên bố rằng: các nước Trung Đông và Bắc Phi là thị trường có lợi nhất cho các sản phẩm CNSH. Họ dự kiến rằng, các quốc gia xuất khẩu dầu trong những vùng này bỏ vốn khoảng 50 tỉ USD cho sự phát triển nông nghiệp của họ trong những năm sắp tới với sự tin cậy sau này của ngành CNSH (Zolty, 1987). Vì vậy người ta hi vọng rằng, mục tiêu tổng quát của sự đầu tư là việc chuyển giao kĩ thuật và kiến thức nhằm tạo điều kiện cho các nhà khoa học và kĩ thuật của các nước đang phát triển sáng tạo và cải thiện nền công nghiệp riêng của họ. Việc chế tạo vaccine chống lở mồm long móng ở Boswana với sự cộng tác của viện Merieux Pháp, chương trình tiêm chủng chống viêm gan B (hepatit B) ở Senegal và Đài Loan, cũng còn mục đích ngăn cản bệnh ung thư gan sơ khởi, với sự giúp đỡ của các nước phát triển và các cơ quan có thẩm quyền của các nước này; việc tạo dòng cây cọ dừa và xây dựng các đồn điền mới cho loại cây này ở Côte d’Ivoice, Malaysia và Indonesia liên doanh với các tổ chức nghiên cứu và phát triển của Pháp (ORSTOM và IRNO) hoặc các công ti đa quốc gia.