Tóm tắt Luận án Nghiên cứu khả năng khí hóa than của hệ vi sinh vật từ bể than sông Hồng

D3173, ASTM D3174 và ISO 7404. 
Phương pháp phân tích cấu trúc than: phương pháp hấp phụ và 
nhả hấp phụ Nitơ (LTNA- Low Temperature Nitrogen Adsorption) 
và phương pháp bơm áp thủy ngân (MIP- Mercury Intrusion 
Porosimetry). 
Phương pháp phân tích hình ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét. 
Phương pháp tách chiết và khuếch đại DNA: sử dụng kit 
FastDNA™ SPIN Kit for Soil (MPBio) và DNeasy® PowerWater® 
Kit (Qiagen) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Khuếch đại gen 16S 
rRNA thuộc vùng V3-V4 sử dụng cặp mồi F515/R806. 
Phương pháp phân tích trình tự gen và phát sinh loài: tiến hành tại 
Phòng thí nghiệm First BASE (Singapore). 
Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật kị khí. 
Phương pháp phân tích khí. 
Phương pháp phân tích thống kê: NMDS, CCA. 
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1 Nghiên cứu tính khả dụng sinh học của nguồn cơ chất than 
Sông Hồng 
3.1.1 Đặc tính thành phần than 
7 
3.1.1.1 Đặc tính hóa học 
Kết quả phân tích trong Bảng 3.1 cho thấy, các mẫu than nghiên 
cứu đều thuộc than có độ biến chất á bitum A (độ biến chất thấp) với 
hàm lượng chất bốc cao. Trong đó, hàm lượng chất bốc trong mẫu 
than C5 có giá trị thấp nhất (40,29%) và mẫu C4 có giá trị cao nhất 
(47,63%). Chất bốc có nguồn gốc hữu cơ này đóng vai trò như một 
nhân tố kiểm soát quá trình hình thành khí methane sinh học từ các 
nguồn than có độ biến chất khác nhau. 
Bảng 3.1 Đặc tính hóa lý, thành phần và phân loại các mẫu than 
Đặc tính than 
Mẫu than 
C1 C2 C3 C4 C5 
Phân tích Proximate 
Hàm ẩm (%) 10,28 10,87 8,79 8,94 15,03 
Độ tro (%) 7,15 6,62 9,52 7,85 9,33 
Chất bốc (%) 47,19 44,30 46,24 47,63 40,29 
Cacbon cố định (%) 35,38 38,21 35,45 35,58 35,35 
Nhiệt trị (Btu/lb) 11.199 11.433 11.246 11.496 11.358 
Hệ số phản xạ vitrinite 
(R0) 
0,35 0,38 0,37 0,39 0,42 
Phân tích Ultimate 
Cacbon (%) 66,99 68,58 65,55 68,11 66,76 
Hydro (%) 4,71 4,92 5,11 4,98 4,81 
Nitơ (%) 0,72 0,72 0,92 1,23 1,13 
Lưu huỳnh (%) 0,75 0,98 1,55 0,38 1,02 
Oxy (%) 16,68 18,19 17,35 17,45 16,96 
Phân loại 
Nhãn than 
Á bitum 
A 
Á bitum 
A 
Á bitum 
A 
Á bitum 
A 
Á bitum 
A 
Cả 5 mẫu than nghiên cứu đều có hàm lượng C và cacbon cố định 
nằm trong khoảng giá trị được đánh giá là giàu tiềm năng chuyển hóa 
sinh khí. Hàm lượng oxy của cả 5 mẫu than sông Hồng có giá trị lớn 
tương ứng từ 16,68% đến 18,19%. Các nguyên tử oxy tồn tại trong 
than thông qua các liên kết dị thể như các nhóm ete, este, cabonyl và 
hydroxyl; được đánh giá là các nhóm tiềm năng để vi sinh vật tấn 
công. Ngoài ra, độ phản xạ vitrinite của các mẫu than dao động từ 
0,35 ̶0,42% theo chiều sâu vỉa, đều <0,5% tương ứng với giai đoạn 
hình thành khí methane có nguồn gốc sinh học thứ cấp. Điều này cho 
thấy đã có sự tái bổ sung và xâm nhập của vi sinh vật cũng như dinh 
dưỡng vào bể than sau khi quá trình trưởng thành nhiệt kết thúc. 
8 
3.1.1.2 Đặc tính thạch học 
Hình 3.1 Phân bố thành phần hữu cơ (maceral) của các mẫu than 
Phân bố thành phần các dạng vật chất hữu cơ (maceral) trong các 
mẫu than Sông Hồng tại Hình 3.1 cho thấy vitrinite với hai phân 
nhóm telinite và collotelinite là nhóm maceral chiếm ưu thế (82% 
đến 100%), tiếp theo là liptinite với các phân nhóm gồm cutinite, 
sporinite, resinite và liptodetrinite (0 ̶ 18%). Ở cấp độ phân nhóm, 
trong khi telinite chiếm ưu thế trong nhóm vitrinite ở bốn mẫu than 
(C1, C2, C3 và C5), mẫu C4 chủ yếu chứa collotelinite, lên đến 92%. 
Năm mẫu than đều có hàm lượng khoáng chất rất thấp, chủ yếu là 
đất sét, tương quan với hàm lượng tro thấp <10%. 
3.1.2 Đặc tính thành phần hóa nước 
Các đặc tính về thành phần hóa nước của mẫu nước (FW) được 
tóm tắt trong Bảng 3.3 cho thấy nước liên kết tại bể than Sông Hồng 
(FW) có hàm lượng natri (349,6 mg/L) và bicacbonat (122 mg/L) 
cao, hàm lượng canxi (24,5 mg/L) và magiê (24,2 mg/L) thấp cùng 
quá trình khử sulphate giữ cho hàm lượng sulphate luôn thấp hơn 
500 mg/L. Đây là dạng nước liên kết điển hình tại các bể than có khả 
năng sinh khí methane, đặc biệt là khí methane có nguồn gốc sinh 
học. Ngoài ra lưu ý thấy nước liên kết tại bể than Sông Hồng có chứa 
hàm lượng Fe3+ với giá trị ghi nhận 2,84 mg/L. 
Bảng 3.2 Đặc tính lý hóa của mẫu nước liên kết bể than sông Hồng 
FW 
Thông số Đơn vị Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị 
pH − 7,35 ± 0,04 Na+ mg/L 349,60 ± 5,16 
Ca2+ mg/L 24,45 ± 7,71 HCO3- mg/L 122,00 ± 44,38 
9 
Thông số Đơn vị Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị 
Mg2+ mg/L 24,24 ± 2,74 Cl- mg/L 550,30 ± 75,27 
Al+3 mg/L 0,04 ± 0,01 SO42- mg/L 93,60 ± 12,94 
NH4+ mg/L 2,59 ± 0,38 NO3- mg/L 0,080 ± 0,02 
Fe2+ mg/L 0,95 ± 0,3 NO2- mg/L 0,008 ± 0 
Fe3+ mg/L 2,84 ± 0,96 PO43- mg/L 0,31 ± 0,02 
K+ mg/L 27,30 ± 9,4 
3.1.3 Đặc điểm cấu trúc than 
3.1.3.1 Đặc điểm phân bố kích thước và hình dạng lỗ rỗng hấp phụ 
Hình 3.4 Kết quả hấp thụ/nhả hấp thụ N2 tại nhiệt độ thấp (77 K) của 
các mẫu than. (a) Đường cong hấp thụ/nhả hấp thụ tại nhiệt độ thấp. 
(b) Đường cong phân bố thể tích lỗ BJH. (c) Đường cong phân bố 
diện tích riêng BET. 
10 
Kết quả phân tích LTNA tại nhiệt độ và áp suất thấp (77 K và 
<122 kPa) của năm mẫu than nguyên trạng cho thấy: thể tích lỗ rỗng 
BJH trung bình dao động từ 0,013 đến 0,027 cm3/g, diện tích bề mặt 
dao động từ 0,0226 đến 3,8865 m2/g và đường kính lỗ rỗng trung 
bình từ 17,35 đến 55,54 nm. 
Theo phân loại của IUPAC - International Union of Pure and 
Applied Chemistry, đường hấp phụ đẳng nhiệt và vòng trễ của 5 mẫu 
than thuộc loại II và loại H3 đặc trưng cho lỗ rỗng dạng phiến (Hình 
3.6). Dựa vào độ rộng vòng trễ, các mẫu than từ C1 đến C4 có dạng 
phiến và đóng một bên. Trong khi đó, mẫu than C5 có thể xuất hiện 
thêm một số lỗ rỗng dạng phiến mở cả hai đầu. Mẫu đạt đến độ sâu 
853,82 m (C5) ghi nhận sự thay đổi đột ngột về mặt cấu trúc. 
3.1.3.2 Đặc điểm phân bố kích thước và tính liên thông lỗ rỗng thấm 
Kết quả phân tích MIP của năm mẫu than nguyên trạng được 
trình bày trong Bảng 3.3 cho thấy phổ biến các lỗ micro (trung bình 
41,92%), lỗ chuyển tiếp (trung bình 29,08%) và các lỗ rỗng lớn 
macro (trung bình 23,87%) nhưng nghèo nàn các lỗ rỗng meso (trung 
bình 5,12%). Kết quả này trên các mẫu than sông Hồng tương đồng 
với các nghiên cứu trước đây trên các bể than có độ biến chất thấp 
khác. Với kích thước trung bình >400 nm, vi sinh vật sẽ chủ yếu xâm 
nhập vào các lỗ rỗng có kích thước lớn macro và các khe nứt. Phần 
trăm phân bố thể tích của các lỗ rỗng có kích thước lớn hơn 400 nm 
trong các mẫu than sông Hồng tương ứng từ C1 đến C5 lần lượt là 
36,08; 21,28; 28,52; 29,17 và 11,98%. 
Bảng 3.3 Đặc tính cấu trúc của các mẫu than nguyên trạng phân tích 
dựa trên phương pháp MIP 
Mẫu 
Áp suất 
vào mao 
quản 
P0 (psi) 
Tính 
thấm 
(mM) 
Độ 
rỗng 
(%) 
Đường 
kính lỗ 
trung bình 
(nm) 
Tổng thể 
tích xâm 
nhập 
(ml/g) 
Hiệu 
suất 
xả 
(%) 
% thể 
tích lỗ 
>400 nm 
C1 2,963 0,021 16,0 21,2 0,1531 41,7 36,08 
C2 2,144 0,0053 12,4 14,24 0,0979 60,4 21,28 
C3 3,688 0,004 10,2 12,66 0,0807 66,1 28,52 
C4 1,728 0,0105 11,3 13,45 0,0880 62,1 29,17 
C5 4,117 0,0009 12,0 9,98 0,1069 66,3 11,98 
Các đường cong xâm nhập và xả của năm mẫu than được thể hiện 
trong Hình 3.5 cho thấy các vòng trễ được hình thành, chỉ ra các mẫu 
than nghiên cứu chứa nhiều các lỗ rỗng mở. Tuy nhiên, sự khác biệt 
11 
về thể tích giữa đường cong xâm nhập và đường cong xả của các 
mẫu thấp, cho thấy vẫn tồn tại trong cấu trúc than một phần dạng lỗ 
rỗng kín hoặc đóng một phía. Kết quả này đồng nhất với kết quả thu 
nhận được từ phương pháp LTNA phân tích phía trên. Phân bố các lỗ 
rỗng lớn cùng tính liên thông tốt sẽ là tiền đề thuận lợi cho việc xâm 
nhập và di chuyển của vi sinh vật cũng như nước khí tượng và chất 
dinh dưỡng vào bên trong bể than, từ đó đưa đến hiệu suất chuyển 
hóa sinh methane tốt hơn. 
Hình 3.5 Kết quả phân tích MIP của các mẫu than: (a) Đường cong 
xâm nhập và xả thủy ngân; (b) Phân bố lỗ rỗng theo thể tích 
3.1.3.3 Đặc điểm nguồn gốc hình thành lỗ rỗng 
Hình dạng hệ lỗ rỗng trên các mẫu than sông Hồng từ C1 đến C5 
được thể hiện trên ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở 
các độ phóng đại khác nhau tại Hình 3.6. Dựa trên nguồn gốc hình 
thành, lỗ rỗng trong than được chia làm bốn loại chính gồm: lỗ mô 
thực vật, lỗ hòa tan, lỗ bọt và lỗ tinh thể. Dạng lỗ chiếm ưu thế trong 
các mẫu than Sông Hồng thuộc dạng lỗ mô thực vật và lỗ bọt. Trong 
đó, dạng lỗ mô thực vật với hình thái đa dạng từ dạng ống mạch, 
dạng rây cho đến dạng khoang tế bào. 
Do hàm lượng khoáng vật trong thành phần than tại khu vực 
nghiên cứu thấp rất thấp nên phần lớn dạng lỗ này xuất hiện ở trạng 
thái không bị che lấp. Lỗ bọt chủ yếu dưới dạng lỗ tròn hoặc oval và 
12 
hầu như không liên thông. Mẫu than từ C1 đến C4 có dạng lỗ mô 
thực vật chiếm ưu thế hơn. Trong khi đó tại mẫu than C5, dạng lỗ bọt 
lại chiếm ưu thế hơn, xuất hiện không đồng nhất, thường tập trung 
thành một số vùng dày đặc trong cấu trúc than. 
Hình 3.6 Hình ảnh chụp SEM hình dạng hệ lỗ rỗng trên các mẫu 
than Sông Hồng 
3.2 Đánh giá tiềm năng chuyển hóa than thành khí của quần xã 
vi sinh vật bản địa theo chiều sâu bể than 
Khả năng chuyển hóa than thành khí của quần xã vi sinh vật bản 
địa được đánh giá thông qua hàm lượng khí methane tạo thành trong 
suốt quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Các thí nghiệm chuyển hóa với 
quần xã vi sinh vật bản địa hoạt động thường bắt đầu sinh khí trong 
vòng 5 ngày sau khi nuôi cấy và tích lũy nhanh chóng vào ngày nuôi 
cấy thứ 9. Tổng thể tích khí sinh ra giữa ngày thứ 10 đến ngày thứ 21 
không phát hiện được hoặc phát hiện được ở mức thấp hơn rất nhiều 
so với giai đoạn 10 ngày đầu tiên (<0,5 mL). Trong khuôn khổ 
13 
nghiên cứu của luận án, quá trình thí nghiệm kết thúc sau 21 ngày 
nuôi cấy. Khả năng chuyển hóa sinh methane của nguồn vi sinh vật 
bản địa thu nhận từ mẫu nước FW tại bể than sông Hồng trên các 
mẫu than (theo chiều sâu vỉa) với các đặc tính hoá lý và cấu trúc 
khác nhau có sự thay đổi khác biệt. Giá trị đạt được dao động từ 1,14 
đến 4,96 mL CH4/g than, trong khi lượng khí methane trong các mẫu 
đối chứng rất thấp hoặc hầu như không có (mẫu đối chứng không có 
môi trường dinh dưỡng hoặc mẫu đối chứng không có than). Mẫu 
than C4 thu nhận từ độ sâu vỉa 745,25 m cho hiệu suất sinh khí cao 
nhất (4,96 mL CH4/g than), tiếp theo là C2, C3, C1 và C5. 
Hiệu suất chuyển hóa sinh methane cao nhất được phát hiện trong 
mẫu than C4 được giả thiết liên quan đến các thành phần hữu cơ 
(maceral) khác biệt. Trong khi đó hiệu suất này sụt giảm đáng kể khi 
độ sâu mẫu đạt 853,82 m được giả thiết liên quan chủ yếu đến cấu 
trúc than tương quan với độ sâu. 
3.3 Nghiên cứu cấu trúc quần xã vi sinh vật bản địa 
3.3.1 Tính đa dạng alpha của quần xã vi sinh vật bản địa 
3.3.1.1 Tính đa dạng alpha trong các mẫu nước nguyên trạng 
Tổng số đoạn trình tự gen 16S rRNA trong mẫu nước FW là 
132.147 đoạn. Trong đó, phần lớn các đoạn trình tự thuộc nhóm vi 
khuẩn với số lượng tương ứng là 87.052 đoạn và phần còn lại thuộc 
về nhóm cổ khuẩn. Các đoạn trình tự được xếp vào 158 đơn vị phân 
loại OTUs với độ tương đồng 97%. Số OTUs thuộc nhóm vi khuẩn 
là 149 và thuộc nhóm cổ khuẩn là 9. 
Bảng 3.5 Đa dạng alpha của mẫu nước FW và các mẫu than nguyên 
trạng 
Thông số C1 C2 C3 C4 C5 FW 
Observed 21 18 14 12 37 145 
Chao1 21 19 17 12 37 153 
ACE 22 19 17 13,1 37 155 
Shannon 0,055 0,042 0,03 0,033 0,169 1,8 
Simpson 0,013 0,0098 0,0069 0,0076 0,042 0,7 
Fisher 1,96 1,65 1,25 1,06 3,67 16,93 
3.3.1.2 Tính đa dạng alpha trong các mẫu than nguyên trạng 
Tổng số đoạn trình tự gen 16S rRNA trong mẫu than C1 đến C5 
có chất lượng tốt là 932.840 đoạn. Số lượng đoạn trình tự thu nhận 
tại từng mẫu than đều cao hơn trong mẫu nước FW. Tuy nhiên, tất cả 
14 
các đoạn trình từ đều thuộc nhóm vi khuẩn. Các đoạn trình tự này 
được phân vào 65 đơn vị phân loại OTUs với độ tương đồng 97%. 
Các giá trị đa dạng alpha trong Bảng 3.7 của các mẫu than khá thấp 
khi so sánh với mẫu nước, phản ánh tính đa dạng alpha thấp trong tất 
cả các mẫu than. 
3.3.2 Cấu trúc quần xã vi sinh vật bản địa trong nước nguyên 
trạng 
3.3.2.1 Sự đa dạng các nhóm vi sinh vật trong mẫu nước (FW) được 
phân chia theo ngành và lớp 
Kết quả phân tích mẫu nước FW cho thấy nhóm vi khuẩn chiếm 
ưu thế, tương ứng 65,9% tổng số trình tự thu nhận được. Trong khi 
đó, nhóm cổ khuẩn chỉ chiếm 34,1%. Phân bố nhóm vi khuẩn mô tả 
trên Hình 3.10 cho thấy ngành Proteobacteria là ngành vi khuẩn phổ 
biến nhất, tương ứng 56,1% tổng số vi sinh vật có mặt trong mẫu 
FW, tiếp theo là các ngành Firmicutes (8,4%), Actinobacteria (0,9%) 
và Bacteroidetes (0,3%). 
Hình 3.11 mô tả phân bố ở bậc phân loại lớp cho thấy ngành 
Proteobacteria trong mẫu nước FW, lớp Gammaproteobacteria là lớp 
chiếm ưu thế nhất (50,5%), tiếp theo là các lớp Alphaproteobacteria 
(5,5%), và Deltaproteobacteria (0,1%). Ngành cổ khuẩn 
Euryarchaeota chỉ được tìm thấy trong mẫu nước FW tương ứng 
34,1%. 
3.3.2.2 Sự đa dạng các nhóm vi sinh vật trong mẫu nước (FW) được 
phân chia theo chi 
Các số liệu tóm tắt trong Bảng 3.6 cho thấy, Shewanella là chi 
phổ biến nhất, chiếm 47,9% tổng số vi sinh vật có mặt trong mẫu 
nước FW, tiếp theo là các chi uncultured Rhodobacteraceae (2,7%), 
Paracoccus (2,6%), và Pseudomonas (2,3%). Hàm lượng các hợp 
15 
chất sắt được tìm thấy trong nước liên kết cũng như trên bề mặt than 
được dự đoán là một trong những nguyên nhân chính tạo điều kiện 
cho sự phát triển mạnh mẽ của chi Shewanella. Chi này cũng có khả 
năng sử dụng các cơ chất humic (phần quynone) khá phổ biến trong 
các dạng trầm tích than, làm chất nhận điện tử cuối cùng thay thế cho 
Fe3+ hoặc sử dụng các hợp chất humic như kênh vận chuyển điện tử 
từ dạng sắt không hòa tan mà vi sinh vật khó tiếp cận. Mặc dù ít phổ 
biến hơn nhưng quá trình khử sắt cùng quá trình khử sulphate (chi 
Desulfotomaculum) sẽ cạnh tranh các nguồn cơ chất như CO2, H2 và 
acetate với quá trình sinh khí methane dinh dưỡng hydro và dinh 
dưỡng acetate của cổ khuẩn methanogen. 
Chi cổ khuẩn Methanolobus chiếm ưu thế vượt trội trong mẫu 
nước FW, tương ứng 34,1%. Nhóm cổ khuẩn này sử dụng các hợp 
chất gắn methyl như methanol và methylamines làm cơ chất chuyển 
hóa (con đường dinh dưỡng methyl). 
Bảng 3.6 Các chi vi khuẩn và cổ khuẩn trong mẫu nước FW 
Chi (%) Chi (%) 
Cổ khuẩn 
Methanobacterium 0.1 Methanolobus 34.1 
Vi khuẩn 
BRH-c8a 2.5 Sanguibacter 0.1 
Caldicoprobacter 0.2 Shewanella 47.9 
Candidatus Dichloromethanomonas 0.1 Symbiobacterium 0.1 
Desulfitibacter 0.1 Tessaracoccus 0.4 
Desulfotomaculum 1.0 Thermincola 0.3 
Desulfovibrio 0.1 Uncultured Cellulomonadaceae 0.2 
Erysipelothrix 0.3 Uncultured Clostridiales 0.2 
Gelria 0.1 Uncultured Limnochordales 0.3 
Geosporobacter 0.1 Uncultured Margulisbacteria 0.1 
Lentimicrobium 0.2 Uncultured Peptococcaceae 0.2 
Limnobacter 0.1 Uncultured Rhodobacteraceae 2.7 
Oxobacter 0.7 Uncultured Spirochaetaceae 0.1 
Paracoccus 2.6 Uncultured Thalassobaculales 0.2 
Proteiniclasticum 1.3 Uncultured Thermoanaerobacteraceae 0.9 
Pseudomonas 2.3 Uncultured OPB41 0.2 
Ruminococcaceae UCG-010 0.1 
3.3.3 Cấu trúc quần xã vi sinh vật bản địa trong than nguyên 
trạng 
3.3.3.1 Sự đa dạng các nhóm vi sinh vật trong các mẫu than được 
phân chia theo ngành và lớp 
16 
Kết quả phân tích cho thấy toàn bộ trình tự thu nhận từ năm mẫu 
than nguyên trạng đều thuộc nhóm vi khuẩn. Trong đó, ngành 
Proteobacteria là ngành vi khuẩn chiếm ưu thế áp đảo trong tất cả 
các mẫu, tương ứng từ 99,3 đến 100% tổng số vi sinh vật có mặt 
trong mẫu. Mô tả phân bố ở bậc phân loại lớp cho thấy ngành 
Proteobacteria trong các mẫu than nguyên trạng chỉ bao gồm hai lớp 
là Gamma và Alpha. Trong đó, lớp Gammaproteobacteria là lớp 
chiếm ưu thế vượt trội (98,9 ̶ 99,9%). 
3.3.3.2 Sự đa dạng các nhóm vi sinh vật trong các mẫu than được 
phân chia theo chi 
Trong ngành Proteobacteria, chi Burkholderia-Caballeronia-
Paraburkholderia (Burkholderia CP) thuộc họ Burkolderiaceae 
chiếm hơn 98% trong tất cả năm mẫu than phân tích. Chi này gồm 
các vi khuẩn Gram âm được phân lập từ môi trường (chủ yếu từ đất 
và nước), có thể gây bệnh (Burkholderia) hoặc không gây bệnh trên 
người (Caballeronia, Paraburkholderia) không gây bệnh trên người. 
Nhóm vi khuẩn thuộc chi này chủ yếu có hình que, không di động và 
không hình thành bảo tử với cách thức hô hấp đa dạng từ hiếu khí 
cho đến kị khí tùy tiện. Các loài thuộc chi này cho thấy khả năng 
phân hủy tốt các hợp chất vòng thơm như PAHs, BTEX và các 
hydrocacbon béo mạch ngắn. 
Môi trường kị khí nằm sâu dưới lòng đất như bể than hoặc bể dầu 
ngoài việc chứa phổ biến các nhóm vi sinh vật kị khí thì còn phát 
hiện thấy sự tồn tại với tần suất khá cao của các nhóm vi sinh vật 
hiếu khí có khả năng chuyển hóa hydrocacbon. Hiện tượng này được 
cho rằng có liên quan đến việc tồn tại một số khu vực hiếu khí cục bộ 
ngay trong lòng các bể than. 
3.3.4 Sự khác biệt giữa quần xã vi sinh vật bản địa tồn tại trong 
mẫu nước và mẫu than nguyên trạng 
Quần xã vi sinh vật từ mẫu nước khá khác biệt so với quần xã vi 
sinh vật thu nhận từ các mẫu than. Trong đó, nhóm vi sinh vật bám 
dính cho thấy vai trò liên quan đến khả năng chuyển hóa các hợp 
chất không hòa tan. Nhóm vi sinh vật trôi nổi lại chủ yếu tập trung 
vào chuyển hóa các hợp chất hòa tan hoặc các chất trao đổi xuôi 
dòng. Các nghiên cứu gần đây cho thấy nhóm vi sinh vật trôi nổi phổ 
biến trong mẫu nước thuộc ngành Firmicute và ngành cổ khuẩn. 
17 
Trong khi đó, ngành Proteobacteria lại phổ biến trong nhóm vi 
sinh vật bám dính, liên quan đến khả năng bẻ gãy các vật liệu không 
hòa tan trong than thành các sản phẩm được sử dụng tiếp theo bởi 
các vi sinh vật lên men thứ cấp thuộc ngành Firmicute và cổ khuẩn 
methanogen. Các ngành khác như Bacteriodetes và Actinobacteria 
đều xuất hiện phổ biến trong mẫu nước hơn là trong mẫu than. 
Hình 3.15 Hình ảnh chụp SEM sự bám dính của vi sinh vật lên bề 
mặt than tại các độ phóng đại khác nhau 5.000; 9.000; 10.000 và 
50.000 lần 
3.4 Nghiên cứu đánh giá sự đáp ứng và thay đổi của quần xã vi 
sinh vật bản địa trong quá trình sinh khí 
3.4.1 Tính đa dạng alpha của quần xã vi sinh vật đáp ứng 
3.4.1.1 Tính đa dạng alpha trong pha rắn CR 
Tổng số đoạn trình tự gen 16S rRNA trong pha rắn sau bổ sung 
dinh dưỡng CR1 đến CR5 có chất lượng tốt là 615.269 đoạn. Các 
đoạn trình tự này được phân vào 216 đơn vị phân loại OTUs với độ 
tương đồng 97%. Số OTUs thuộc nhóm vi khuẩn là 206 và thuộc 
nhóm cổ khuẩn là 10. Các chỉ số đa dạng alpha của pha rắn được 
trình bày trong Bảng 3.9. 
3.4.1.2 Tính đa dạng alpha trong pha lỏng AS 
Tổng số đoạn trình tự gen 16S rRNA trong pha lỏng sau bổ sung 
dinh dưỡng AS1 đến AS5 có chất lượng tốt là 761.734 đoạn. Các 
đoạn trình tự này được phân vào 232 đơn vị phân loại OTUs với độ 
tương đồng 97%. Số OTUs thuộc nhóm vi khuẩn là 222 và thuộc 
nhóm cổ khuẩn là 10. Các chỉ số đa dạng alpha của pha lỏng được 
trình bày trong Bảng 3.10. 
18 
3.4.2 Cấu trúc quần xã vi sinh vật đáp ứng trong pha rắn 
3.4.2.1 Phân ngành và phân lớp vi sinh vật đáp ứng trong pha rắn 
Hình 3.18 cho thấy Proteobacteria và Firmicutes là các ngành vi 
khuẩn chiếm ưu thế trong tất cả các mẫu từ CR1 đến CR5. Nhóm 
ngành này phân bố đa dạng trên 50% trong mẫu CR1 và CR2, giảm 
còn 30% trong mẫu CR3 và chỉ còn 4,6% với mẫu CR4. Không nằm 
trong khuynh hướng suy giảm này, mẫu CR5 ghi nhận sự gia tăng 
đột ngột lên 92,7% của ngành Proteobacteria. Trong đó, phân lớp 
Gammaproteobacteria chiếm ưu thế ở tất cả các mẫu phân tích. 
Hình 3.18 Đa dạng 16S rRNA mức ngành của các mẫu pha rắn sau 
làm giàu CR 
Trái ngược với ngành Proteobacteria, ngành Firmicutes phân bố 
đa dạng có dao động không thay đổi đáng kể giữa các mẫu từ CR1 
đến CR4. Cho thấy nhóm ngành này có vai trò ổn định trong việc 
chuyển hóa than thành khí. Phần lớn các nhóm vi khuẩ