Ảnh: sưu tầm.

Các hợp chất có gốc chlorate (ClO₃−) hiện diện trong môi trường có nguồn gốc từ thuốc diệt cỏ, chất khai hoang trong nông nghiệp, pháo hoa, diêm và thuốc nổ (Bergnor et al., 1987). Hiện nay, chlorate kali (KClO₃) được sử dụng rộng rãi để kích thích cây nhãn ra hoa nghịch mùa ở một số quốc gia như Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam,... đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nơi sản xuất nhãn lớn nhất Việt Nam với diện tích 53.900 ha (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2008). Nồng độ KClO₃ được khuyến cáo sử dụng từ 10 - 40 g/m đường kính tán tương ứng với 70 - 210 g/cây (Manochai et al., 1999), cụ thể đối với nhãn tiêu da bò là 30 g/m đường kính tán (Bùi Thị Mỹ Hồng và ctv., 2004) và nhãn xuồng cơm vàng là 24 g/m đường kính tán (Trần Văn Hâu và Lê Văn Chấn, 2009). Tuy nhiên, khảo sát thực tế cho thấy hầu hết các khu vực trồng nhãn ở ĐBSCL, đặc biệt là Cần Thơ, hàm lượng KClO₃ được sử dụng tăng đến 800 - 1200 g/cây, vượt rất nhiều lần so với hàm lượng khuyến cáo. Chlorate là một hợp chất oxy hóa mạnh, không tự phân hủy, với hàm lượng cao có thể tồn lưu trong đất dẫn đến ô nhiễm nguồn nước từ đó ảnh hưởng đến hệ sinh thái đất, nước và sức khỏe cộng đồng (Manochai et al., 2005). Các nghiên cứu đã cho thấy KClO₃ ức chế quá trình cộng sinh giữa nấm rễ và cây trồng (Li et al., 2008), ức chế hệ vi sinh vật đất có tác dụng chuyển hóa nitrate thành amon (Sutigoolabud et al., 2008). Ở người, chlorate ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hormone tuyến giáp, làm cho hemoglobin mất khả năng vận chuyển oxy (Alfredo et al., 2015). Chlorate còn làm cho người bị tổn thương đường tiêu hóa, suy gan, thận (NAS, 1982).

Ngày nay, bên cạnh công nghệ xử lý các chất ô nhiễm bằng phương pháp vật lý và hóa học, xử lý sinh học nhờ vào hoạt động của các vi sinh vật bản địa có nhiều ưu điểm vượt trội hơn như hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. Các dòng vi khuẩn có khả năng phân hủy chlorate đã được nghiên cứu như Ideonella dechloratans (Malmqvist et al., 1994), Azospira oryzae GR-1 (Rikken et al., 1996), Wolinella succinogenes HAP-1 (Wallace et al., 1996) và Dechlorimonas agitatus CKB (Bruce et al., 1999) chủ yếu được phân lập từ bể xử lý nước thải. Hiện nay, chưa có nghiên cứu nào về các vi sinh vật có khả năng phân hủy chlorate từ đất, đặc biệt là đất trồng nhãn được công bố. Chính vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu là phân lập và khảo sát khả năng phân hủy KClO3 của các dòng vi khuẩn từ đất trồng nhãn với thời gian sử dụng chlorate lâu năm ở quận Thốt Nốt, Cần Thơ nhằm tìm ra các dòng vi sinh vật tiềm năng để làm sạch KClO₃ trong môi trường bằng phương pháp sinh học.

Chlorate kali được sử dụng để kích thích ra hoa nghịch mùa ở các vùng trồng nhãn. Hai mươi bốn dòng vi khuẩn được phân lập từ đất trồng nhãn ở quận Thốt Nốt, thành phố Cần Thơ trong đó bảy dòng vi khuẩn có khả năng tạo sinh khối cao trong môi trường khoáng tối thiểu có bổ sung KClO₃ (0,1 g/L) và glucose (2 g/L), các dòng này đều là vi khuẩn Gram âm. Trong môi trường khoáng tối thiểu bổ sung KClO₃, các dòng vi khuẩn đạt hiệu suất phân hủy KClO₃ cao nhất (70,4% - 77,6%) sau 11 ngày nuôi cấy. Trong môi trường có bổ sung KClO₃ và glucose, hiệu suất phân hủy KClO₃ của các dòng vi khuẩn cao hơn, đạt 65,8% - 78,6% sau 7 ngày nuôi cấy. Dòng TN3 có hiệu suất phân hủy KClO3 cao nhất trong môi trường không bổ sung glucose (77,6% sau 11 ngày nuôi cấy) và trong môi trường có bổ sung glucose (78,6% sau bảy ngày nuôi cấy). Khảo sát khả năng hóa hướng động cho thấy hai dòng vi khuẩn TN3 và TN34 có khả năng di chuyển về phía có bổ sung KClO₃. Kết quả nghiên cứu chứng tỏ dòng TN3 phân hủy KClO₃ cao nhất so với các dòng vi khuẩn khảo sát và có khả năng hóa hướng động theo KClO₃ nên TN3 được xem là dòng vi khuẩn tiềm năng cho các nghiên cứu ứng dụng về phân hủy sinh học KClO₃ lưu tồn trong đất.