Giáo trình sinh vật học môi trường

LÊ XUÂN PHƯƠNG GIÁO TRÌNH VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI -2008 Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG PHẦN I ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG CHƯƠNG I HÌNH THÁI, CẤU TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA VI SINH VẬT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT Vi sinh vật giới sinh vật vô nhỏ bé mà ta quan sát thấy mắt thường Nó phân bố khắp nơi, đất, nước, khơng khí, thực phẩm Nó có mặt độ sâu tăm tối đại dương Bào tử tung bay tầng cao bầu khí quyển, chu du theo đám mây Nó sống kính, da, giấy, thiết bị kim loại Vi sinh vật đóng vai trị vơ quan trọng thiên nhiên sống người Nó biến đá mẹ thành đất trồng, làm giàu chất hữu đất, tham gia vào tất vịng tuần hồn vật chất tự nhiên Nó khâu quan trọng chuỗi thức ăn hệ sinh thái Nó đóng vai trị định q trình tự làm mơi trường tự nhiên Từ xa xưa, người biết sử dụng vi sinh vật đời sống hàng ngày Các trình làm rượu, làm dấm, làm tương, muối chua thực phẩm ứng dụng đặc tính sinh học nhóm vi sinh vật Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò vi sinh vật, việc ứng dụng sản xuất đời sống ngày rộng rãi có hiệu lớn Ví dụ việc chế vacxin phịng bệnh, sản xuất chất kháng sinh dược phẩm quan trọng khác Đặc biệt bảo vệ môi trường, người ta sử dụng vi sinh vật làm môi trường, xử lý chất thải độc hại Sử dụng vi sinh vật việc chế tạo phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hại cho môi trường, bảo vệ mối cân sinh thái Trong thiên nhiên ngồi nhóm vi sinh vật có ích trên, cịn có nhóm vi sinh vật gây hại Ví dụ nhóm vi sinh vật gây bệnh cho người, động vật thực vật, nhóm vi sinh vật gây ô nhiễm thực phẩm, ô nhiễm nguồn nước, đất khơng khí Nếu nắm vững sở sinh học tất trình có lợi hay có hại trên, ta đưa biện pháp khoa học để phát Lê Xn Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG huy mặt có lợi hạn chế mặt gây hại vi sinh vật, đặc biệt bảo vệ môi trường Vi sinh vật (microorganisms) tên gọi chung để tất sinh vật có hình thể bé nhỏ, muốn thấy rõ người ta phải sử dụng tới kính hiển vi Virut (Virus) nhóm vi sinh vật đặc biệt, chúng nhỏ bé tới mức quan sát qua kính hiển vi điện tử (eletron microscope) Virut chưa có cấu trúc tế bào Các vi sinh vật khác thường đơn bào đa bào có cấu trúc đơn giản chưa phân hoá thành quan sinh dưỡng (vegetative organs) Vi sinh vật khơng phải nhóm riêng biệt sinh giới Chúng chí thuộc nhiều giới (kingdom) sinh vật khác Giữa nhóm khơng có quan hệ mật thiết với Chúng có chung đặc điểm sau đây: Kích thước nhỏ bé Mắt người khó thấy rõ vật nhỏ 1mm Vậy mà vi sinh vật thường đo micromet (μm, micrometre), virut thường đo nanomet (nm, nanometre) μm = 10-3 mm; nm = 10-6 mm, 1A (angstrom) = 10-7 mm Vì vi sinh vật có kích thước nhỏ bé diện tích bề mặt tập đồn vi sinh vật lớn Chẳng hạn số lượng cầu khuẩn chiếm thể tích cm3 có diện tích bề mặt 6m2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh Vi sinh vật nhỏ bé chất sinh giới lực hấp thu chuyển hoá chúng vượt xa sinh vật bậc cao Chẳng hạn vi khuẩn lactic (Lactobacillus) phân giải lượng đường lactozơ nặng 1000 - 10000 lần khối lượng chúng Nếu tính số μl O2 mà mg chất khô thể sinh vật tiêu hao (biểu thị - QO2) mơ mơ rễ thực vật 0,5 - 4, tổ chức gan thận động vật 10 - 20, nấm men rượu (Sacharomyces cerevisiae) 110, vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas 1200, vi khuẩn thuộc chi Azotobacter 2000 Năng lực chuyển hoá sinh hoá mạnh mẽ vi sinh vật dẫn đến tác dụng lớn lao chúng thiên nhiên hoạt động sống người Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG So với sinh vật khác vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng sinh sôi nảy nở lớn Vi khuẩn Escherichia coli điều kiện thích hợp khoảng 12 - 20 phút lại phân cắt lần Nếu lấy thời gian hệ (generation time) 20 phút phân cắt lần, 24 phân cắt 72 lần, từ tế bào ban đầu sinh 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn!) Tất nhiên thực tế tạo điều kiện sinh trưởng lý tưởng số lượng vi khuẩn thu 1ml dịch nuôi cấy thường đạt tới mức độ 108 109 tế bào Thời gian hệ nấm men Saccharomyces cerevisiae 120 phút Khi nuôi cấy để thu nhận sinh khối (biomass) giàu protein phục vụ chăn nuôi người ta nhận thấy tốc độ sinh tổng hợp (biosynthesis) nấm men cao bò tới 100.000 lần Thời gian hệ tảo Chlorella giờ, vi khuẩn lam Nostoc 23 Năng lực thích ứng mạnh dễ phát sinh biến dị Năng lực thích ứng vi sinh vật vượt xa so với động vật thực vật Trong q trình tiến hố lâu dài vi sinh vật tạo cho chế điều hồ trao đổi chất để thích ứng với điều kiện sống bất lợi Người ta nhận thấy số lượng enzim thích ứng chiếm tới 10% lượng chứa protein tế bào vi sinh vật Sự thích ứng vi sinh vật nhiều vượt trí tưởng tượng người Phần lớn vi sinh vật giữ nguyên sức sống nhiệt độ nitơ lỏng (-1960C), chí nhiệt độ hydro lỏng (- 2530C) Một số vi sinh vật sinh trưởng nhiệt độ 2500C, chí 3000C Một số vi sinh vật thích nghi với nồng độ 32% NaCl (muối ăn) Vi khuẩn Thiobacillus thioxidans sinh trưởng pH = 0,5 vi khuẩn Thiobacillus denitrificans sinh trưởng pH = 10,7 Vi khuẩn Micrococus radiodurans chịu cường độ xạ tới 750.000 rad Ở nơi sâu đại dương (11034 m) nơi có áp lực tới 1103,4 atm thấy có vi sinh vật sinh sống Nhiều vi sinh vật thích nghi với điều kiện sống hồn tồn thiếu oxi (vi sinh vật kị khí bắt buộc - obligate anaerobes) Một số nấm sợi phát triển thành váng dày bể ngâm xác có nồng độ phenol cao Vi sinh vật dễ phát sinh biến dị thường đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống Tần số biến dị vi sinh vật thường 10-5 - 10-10 Hình thức biến dị thường gặp đột biến gen (genemutation) dẫn đến thay đổi hình thái, cấu tạo, kiểu trao đổi chất, VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Lê Xn Ph••ng sản phẩm trao đổi chất, tính kháng nguyên, tính đề kháng Chẳng hạn tìm thấy khả sinh chất kháng sinh nấm sợi Penicillium chrysogenum người ta đạt tới sản lượng 20 đơn vị penixilin 1ml dịch lên men Ngày nhà máy sản xuất penixilin người ta đạt tới suất 100.000 đơn vị/ml Bên cạnh biến dị có lợi, vi sinh vật thường sinh biến dị có hại nhân loại, chẳng hạn biến dị tính kháng thuốc Năm 1946 tỷ lệ chủng Staphylococcusaureus kháng thuốc phân lập bệnh viện khoảng 14%, năm 1996 tăng lên đến 97% Người ta tiêm cho bệnh nhân ngày khoảng 100.000 đơn vị penixilin, ngày có lúc phải tiêm đến 10.000.000 - 200.000.000 đơn vị Phân bố rộng, chủng loại nhiều Vi sinh vật phân bố khắp nơi trái đất Chúng có mặt thể người, động vật, thực vật, đất, nước, không khí, đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm nước biển Trong đường ruột người thường có khơng 100 - 400 lồi sinh vật khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối lượng khô phân Chiếm số lượng cao đường ruột người vi khuẩn Bacteroides fragilis, chúng đạt tới số lượng 1010 - 1011/g phân (gấp 100 - 1000 lần số lượng vi khuẩn Escherichia coli) Ở độ sâu 10.000 m Đơng Thái Bình Dương, nơi hồn tồn tối tăm, lạnh lẽo có áp suất cao người ta phát thấy có khoảng triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu vi khuẩn lưu huỳnh) Vi khuẩn (Tế bào nhân sơ) Động vật nguyên sinh Vi tảo Vi nấm (Tế bào nhân chuẩn) Vi sinh vật ngun thuỷ Hình 1.1 Sơ đồ phát sinh nhóm vi sinh vật Vi sinh vật có vai trị to lớn hệ sinh thái đời sống người Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG - Vi khuẩn vi nấm sinh vật phân giải chất hữu thành chất vơ chu trình chuyển hố vật chất hệ sinh thái - Một số vi khuẩn, vi nấm số động vật nguyên sinh tác nhân gây nhiều bệnh cho trồng, vật nuôi người - Một số vi khuẩn vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xây dựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật - Vi sinh vật mang lại lợi ích cho người nhiều lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học môi trường 1.2 CÁC NHĨM VI SINH VẬT CHÍNH Vi sinh vật vô phong phú thành phần số lượng Chúng bao gồm nhóm khác có đặc tính khác hình dạng, kích thước, cấu tạo đặc biệt khác đặc tính sinh lý, sinh hoá Dựa vào đặc điểm cấu tạo tế bào, người ta chia làm nhóm lớn: - Nhóm chưa có cấu tạo tế bào bao gồm loại virus - Nhóm có cấu tạo tế bào chưa có cấu trúc nhân rõ ràng (cấu trúc nhân nguyên thuỷ) gọi nhóm Procaryotes, bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn tảo lam - Nhóm có cấu tạo tế bào, có cấu trúc nhân phức tạp gọi Eukaryotes bao gồm nấm men, nấm sợi (gọi chung vi nấm) số động vật nguyên sinh tảo đơn bào 1.2.1 Virus 1.2.1.1 Đặc điểm chung Virus nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước vơ nhỏ bé, chui qua màng lọc vi khuẩn Nhờ có phát triển nhanh chóng kỹ thuật hiển vi điện tử, siêu ly tâm, nuôi cấy tế bào thành tựu nghiên cứu virus đẩy mạnh, phát triển thành ngành khoa học gọi virus học Virus khơng có khả sống độc lập mà phải sống ký sinh tế bào khác từ vi khuẩn tế bào động vật, thực vật người, gây loại bệnh hiểm nghèo cho đối tượng mà chúng ký sinh Ví dụ bệnh AIDS Virus nhóm vi sinh vật phát sau nhóm vi sinh vật kích thước nhỏ bé cách sống ký sinh chúng Người phát virus lần nhà bác học người Nga - Ivanơpski Ơng chun gia nghiên cứu bệnh khảm thuốc Khi nghiên cứu bệnh ông phát Lê Xn Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG rằng: Dịch lọc bị bệnh cho qua màng lọc vi khuẩn có khả gây bệnh Từ ơng rút kết luận: Ngun nhân gây bệnh đốm thuốc phải loại sinh vật nhỏ vi khuẩn Phát công bố năm 1892, năm sau, năm 1898, nhà khoa học người Hà Lan Beijerinck nghiên cứu bệnh khảm thuốc có kết tương tự, ông đặt tên mầm gây bệnh khảm thuốc virus Tiếp người ta phát số virus khác gây bệnh cho động vật người Đến năm 1915 phát virus ký sinh vi khuẩn, gọi thực khuẩn thể (Bacteriophage) 1.2.1.2 Hình thái cấu trúc virus 1.2.1.2.1 Hình thái kích thước Virus có kích thước nhỏ bé, lọt qua màng lọc vi khuẩn, quan sát chúng qua kính hiển vi điện tử Kích thước từ 20 x 30 đến 150 x 300 nanomet (1 nm = 10-6 mm) Nhờ kỹ thuật hiển vi điện tử, người ta phát loại hình thái chung virus Đó hình cầu, hình que hình tinh trùng Hình que điển hình virus đốm thuốc (virus VTL), chúng có hình que dài với cấu trúc đối xứng xoắn Các đơn vị cấu trúc xếp theo hình xoắn quanh trục, đơn vị gọi capxome Loại hình cầu điển hình số virus động vật Các đơn vị cấu trúc xếp teo kiểu đối xứng mặt, mặt 20 mặt Loại có hình dạng tinh trùng phổ biến virus ký sinh vi khuẩn gọi thực khiẩn thể Phage Loại hình dạng phần đầu có cấu trúc đối xứng khối phần có cấu trúc đối xứng xoắn 1.2.1.2.2 Cấu trúc điển hình virus Kiểu cấu trúc phức tạp virus cấu trúc thực khuẩn thể (Phage) Sau ta nghiên cứu cấu trúc thực khuẩn thể T4 ký sinh vi khuẩn E Coli Thực khuẩn thể T4 có phần: đầu, cổ Đầu có dạng lăng kính cạnh, đường kính 65 nm dài 95 nm, cấu tạo protein tạo thành capsit, vỏ capsit cấu tạo 212 đơn vị capsome Bên phần đầu có chứa phân tử AND sợi có phân tử lượng 1,2.108 Cổ đĩa cạnh đường kính 37,5 nm có sợi tua gọi tua cổ Đi VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Lê Xn Ph••ng ống rỗng bao bọc bao đuôi, bao có cấu tạo protein tạo thành vỏ Capxit, kích thước x 95 nm Phần rỗng gọi trụ có đường kính 2,5 - 3,5 nm Hình 1.2 Cấu trúc đơn thực khuẩn thể (Phage) Phần cuối đĩa gốc hình cạnh giống đĩa cổ từ mọc sợi gai gọi chân bám Hình cấu trúc điển hình thực khuẩn thể T4 Dựa cấu trúc đó, thiên nhiên tạo hàng trăm hàng nghìn loại virus khác Ví dụ phần lõi tất virus chứa AND, có nhiều loại chứa ARN, chủ yếu virus thực vật Chính từ loại người ta phát trình chép ngược thông tin di truyền : ARN - AND Sau đặc điểm kích thước cấu trúc số virus điển hình: Bảng 1.1 Axit nucleic Kiểu đối xứng Kích thước (nm) VR đậu mùa AND Khối 230 x 300 VR cúm ARN Xoắn 80 x 200 VR đốm thuốc ARN Xoắn 200 x 300 VR khoai tây ARN Xoắn 480 x 500 AND Khối xoắn Virus TKT T4 Đầu : 65 x 95 Đuôi : x 95 Trong thành phần Protein virus có loại - Protein cấu trúc Protein men Protein cấu trúc cấu tạo nên vỏ capxit từ đơn vị hình thái capxome vỏ số loại virus có vỏ Protein men bao gồm men ATP - aza men Lizozym ATP - aza có chức phân huỷ ATP giải phóng lượng cho virus co rút lúc xâm nhập vào tế bào chủ Lizozym có chức phân huỷ màng tế bào vật chủ Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Hình 1.3 So sánh kích thước virut với phân tử sống vi khuẩn hồng cầu Lê Xn Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Hình 1.4 : Cấu trúc loại vi rút khác Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MƠI TRѬӠNG Chúng chiӃm khoҧng 30%, cịn lҥi acetic acid, methanol furfural Vӟi thành phҫn nêu trên, d͓ch ph͇ th̫i hồn tồn thích hͫp ÿӇ lên men tҥo sinh khӕi giàu protein làm thӭc ăn cho gia súc Lignin dүn xuҩt cӫa có mһt nhiӅu nѭӟc phӃ thҧi cӫa ngành sҧn xuҩt giҩy Các hӧp chҩt rҩt khó bӏ phân hӫy vұy cho ÿӃn chúng vүn ÿӕi tѭӧng nghiên cӭu cӫa nhà công nghӋ sinh hӑc 8.3.3.3 X͵ lý n˱ͣc ph͇ th̫i công nghi͏p chͱa ch̭t màu: Nѭӟc phӃ thҧi cӫa nhà máy dӋt, nhuӝm sҧn xuҩt màu thѭӡng chӭa chҩt màu sҳc tӕ Ngồi cịn chӭa mӝt sӕ chҩt ÿӝc ÿó có nhӳng chҩt gây bӋnh ung thѭ cho ngѭӡi ÿӝng vұt Cho ÿӃn n˱ͣc th̫i chͱa ch̭t màu nói th˱ͥng v̳n ÿ˱ͫc x͵ lý b̹ng bi͏n pháp hóa h͕c, khҧ phân giҧi chҩt màu sҳc tӕ cӫa vi sinh vұt nói chung yӃu Thí dө, ngѭӡi ta có thӇ dùng bùn non ÿӇ loҥi bӓ chҩt màu khӓi nѭӟc thҧi, nhѭng bùn non không xҧy trình phân hӫy bҧn thân chҩt màu, mà chӍ xҧy sӵ tách chúng khӓi nѭӟc thҧi nhӡ trình hҩp phө Tuy nhiên cNJng có mӝt sӕ nhóm thuӕc nhuӝm, ÿó có nhóm thuӕc nhuӝm azo-, mӝt nhӳng nhóm chҩt màu quan trӑng nhҩt, lҥi dӉ dàng bӏ phân hӫy bӣi biӋn pháp xӱ lý sinh hӑc cҧ ӣ ÿiӅu kiӋn hiӃu khí yӃm khí Ngun nhân chӫ yӃu ӣ ÿiӅu kiӋn yӃm khí, nhiӅu loҥi vi sinh vұt có khҧ tәng hӧp enzyme nói sӁ bӏ phân rã tiӃp bӣi phҧn ӭng oxy hóa ÿѭӧc enzyme aeroreductase vi sinh vұt tҥo xúc tác 8.3.4 Phân hӫy sinh hӑc chҩt tәng hӧp hӳu cѫ: Quá trình phân hӫy chҩt tәng hӧp hӳu cѫ tӵ nhiên phө thuӝc vào bҧn chҩt cӫa chúng nhѭ ÿӝ bӅn vӳng cӫa chҩt, ÿӝ hịa tan nѭӟc kích thѭӟc diӋn tích cӫa phân tӱ, ÿӝ bay hѫi , yӃu tӕ bên nhѭ ÿӝ pH, khҧ oxy hóa bӣi ánh sáng, yӃu tӕ sinh hӑc Trong ÿó yӃu tӕ Phân huͽ sinh h͕c thӇ hiӋn thơng qua sӵ có mһt cӫa cӝng ÿӗng vi sinh vұt có ý nghƭa hѫn cҧ Chúng có nhӳng ѭu thӃ sau: a) Trong cӝng ÿӗng vi sinh vұt, loài vi sinh vұt khác thѭӡng bә sung cho nhӳng thành phҫn thiӃt yӃu cho sӵ tӗn tҥi cӫa riêng tӯng loài nhѭ vұy giúp trì sӵ tӗn tҥi chung cӫa cӝng ÿӗng Ĉây mӝt quan hӋ rҩt phӭc tҥp ÿóng vai trị chӫ ÿҥo q trình phân hӫy Ví dө: cӝng ÿӗng vi khuҭn phân rã cyclohexane gӗm hai loài Trong ÿó vi khuҭn Norcadia chӏu trách nhiӋm phân hӫy chính, có khҧ oxy hóa cyclohexane Tuy nhiên khơng thӇ tӗn tҥi riêng lҿ cҫn sӵ có mһt cӫa Pseudomonas, vi khuҭn cung cҩp biotin chҩt cҫn thiӃt cho sӵ phát triӇn cӫa Norcadia , mà bҧn thân khơng tӵ tәng hӧp ÿѭӧc Do vұy, t͙c ÿ͡ phân rã ch̭t t͝ng hͫp hͷu c˯ chͯ y͇u phͭ thu͡c vào c͡ng ÿ͛ng vi sinh v̵t, chͱ không phͭ thu͡c vào tͳng lo̩i vi sinh v̵t riêng l̓ b) Các thành viên cӝng ÿӗng vi sinh vұt phân hͯy ch̭t hͷu c˯ t͝ng hͫp theo c˯ ch͇ b͝ sung l̳n Có nghƭa mӛi mӝt thành viên cӝng ÿӗng chӍ chӏu trách nhiӋm mӝt cơng ÿoҥn tồn bӝ trình phân hӫy c) Trong cӝng ÿӗng vi sinh vұt bao giӡ cNJng xҧy sӵ trao ÿ͝i thông tin di truy͉n giͷa loài vi sinh v̵t chӫ yӃu trao ÿәi thơng tin q plasmid Thí dө, ngѭӡi ta biӃt có hai lồi Pseudomonas, ÿó mӝt lồi có khҧ sӕng ÿӝc lұp 291 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MƠI TRѬӠNG chlorocatechol, cịn lồi chӭa plasmid TOL mang gene chӏu trách nhiӋm tәng hӧp enzimye benzodioxygenase Cҧ hai ÿӅu không thӇ sӕng ÿӝc lұp cѫ chҩt chӭa 4cholorobenzoate Tuy nhiên sau nuôi cҩy chúng liên tөc qua nhiӅu thӃ hӋ nhau, ngѭӡi ta tҥo ÿѭӧc thӇ ÿӝt biӃn có khҧ sӕng 4-cholorobenzoate ĈiӅu xҧy nhӡ có sӵ trao ÿәi thơng tin di truyӅn giӳa hai lồi nói 8.3.4.1 Phân huͽ sinh h͕c d̳n xṷt hͷu c˯ chͱa chlore: Các chҩt hӳu cѫ tәng hӧp chӭa chlore thѭӡng vүn ÿѭӧc sӱ dөng làm dung môi hӳu cѫ, vұy chúng mӝt nhӳng nguyên nhân gây ô nhiӉm môi trѭӡng Cho ÿӃn trình phân hӫy chҩt bӣi vi sinh vұt cịn ÿѭӧc biӃt rҩt Trong thӵc tӃ ngѭӡi ta ÿã phân lұp ÿѭӧc nhӳng chӫng vi sinh vұt cӕ khҧ phân hӫy dichloromethane, cѫ chӃ hoҥt ÿӝng cӫa trình vүn chѭa ÿѭӧc lý giҧi hồn tồn Có lӁ chӫng nói tәng hӧp ÿѭӧc enzyme haloidhyrolase xúc tác phҧn ӭng tҥo chloromethanol tӯ dichloromethane Chҩt sau ÿó sӁ tӵ phân rã tҥo formalÿehye Còn dүn xuҩt nhân thѫm chӭa chlore bӏ phân hӫy bӣi enzyme dioxygenase xúc tác phҧn ӭng oxy hóa gҳn O nguyên tӱ C liên kӃt vӟi Cl làm cho liên kӃt C-Cl bӏ yӃu ÿi nhiӅu Các sҧn phâm tҥo thành sau ÿó dүn xuҩt catechol chӭa nhóm halogen thay thӃ Ĉây chҩt trao ÿәi chӫ yӃu trình phân hӫy hӧp chҩt nhân thѫm chӭa Cl Sau ÿó chúng sӁ bӏ phân hӫy tiӃp bӣi enzyme pyrocatechase, dүn ÿӃn sӵ mӣ vòng nhân thѫm 8.3.4.2 Phân hͯy sinh h͕c d̳n xṷt nhân th˯m chͱa nhóm th͇ ÿ˯n: Nói chung dүn xuҩt nhân thѫm chӭa nhóm thӃ ÿѫn thѭӡng bӏ phân rã trình giӕng nhau: trѭӟc hӃt phҧn ӭng gҳn oxy vào nhân thѫm, sau ÿó phҧn ӭng loҥi bӓ nhóm thӃ (Ví dө: SO3H) cuӕi trình tái tҥo lҥi nhân thѫm (hình 5.10) Polichlorobiphenyl (PCB) nhóm chҩt rҩt bӅn vӳng tӵ nhiên Tuy nhiên nӃu xét riêng tӯng mһt bҧn thân gӕc biphenyl nói chung cNJng dӉ dàng bӏ phân hӫy bӣi sinh vұt giӕng nhѭ hӧp chҩt chӭa nhân thѫm khác Tuy nhiên mӭc ÿӝ chloro hóa gia tăng, khҧ phân hӫy cӫa vi vұt ÿӕi vӟi lҥi giҧm mҥnh Trong thӵc tӃ sӕ gӕc Cl ÿѭӧc gҳn lӟn hѫn 4, tӭc lӟn hѫn sӕ Cl phân tӱ tetrachloro PCB, hâu nhѭ khơng xҧy q trình phân hӫy vi sinh vұt Benzopyrene polyme ÿa vòng Q trình phân rã tҥo dүn xuҩt chӭa nhóm -OH epoxy có khҧ gây bӋnh ung thѭ Trong thӵc tӃ chҩt hҫu nhѭ không bӏ phân hӫy hӋ thӕng sӱ lý bùn hoҥt tính Tuy nhiên ngѭӡi ta cNJng ÿã ghi nhұn ÿѭӧc mӝt sӕ chӫng vi sinh vұt có khҧ phân hӫy benzopyrene tҥo phӭc chҩt có cҩu tҥo rҩt phӭc tҥp Polystyrol cNJng rҩt bӅn ÿӕi vӟi phân huӹ vi sinh vұt Tuy nhiên cho ÿӃn cNJng ÿã xuҩt hiӋn nhӳng thông báo vӅ sӵ phân hӫy bӝt vӓ lӕp xe hѫi (chӫ yӃu cao su styrolbutadiene) bӣi mӝt sӕ loài vi sinhvұt, bә sung thêm chҩt hoҥt bӅ mһt vào môi trѭӡng nuôi cҩy chúng 8.3.4.3 X͵ lý sinh h͕c ô nhi͍m d̯u m͗: Vҩn ÿӅ ô nhiӉm môi trѭӡng sӕng bӣi dҫu mӓ mӝt vҩn ÿӅ lӟn cӫa loài ngѭӡi ӣ ViӋt Nam cNJng ÿã bҳt ÿҫu xҧy ӣ mӭc ÿӝ nghiêm trӑng Do vұy vҩn ÿӅ xӱ lý ô 292 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MƠI TRѬӠNG nhiӉm dҫu nói chung xӱ lý ô nhiӉm dҫu bҵng biӋn pháp sinh hӑc nói riêng ngày ÿѭӧc quan tâm Thông thѭӡng ngѭӡi ta chia ô nhiӉm dҫu mӓ làm hai loҥi: 1) N˱ͣc th̫i b͓ nhi͍m q trình khai thác d̯u khí, 2) Ơ nhi͍m d̯u nói chung ÿ͙i vͣi mơi tr˱ͥng s͙ng Sau ÿây sӁ xem xét mӝt sӕ trѭӡng hӧp xӱ lý nhiӉm dҫu ÿiӇn hình Nѭӟc nhiӉm q trình khai thác dҫu khí thѭӡng ÿѭӧc xӱ lý bҵng biӋn pháp sinh hӑc sau ÿã loҥi bӓ phҫn lӟn lѭӧng dҫu có mһt nѭӟc bҵng biӋn pháp vұt lý hoһc bҵng hóa chҩt tҥo nhNJ HiӋn hӋ thӕng xӱ lý ô nhiӉm sӱ dөng bùn hoҥt tính kӃt hӧp thәi oxy thiӃt bӏ dҥng cӝt ÿѭӧc coi thích hӧp nhҩt Trong thӵc tӃ nhӳng sӵ cӕ rò rӍ dҫu mӓ lӟn nhҩt thѭӡng xҧy ӣ biӇn Sau thoát dҫu sӁ chӏu tác ÿӝng vұt oy1 khác (kӇ cҧ gió thәi) Trong q trình ÿó khoҧng 2540% lѭӧng dҫu mӓ dị rӍ bӏ phân hӫy, ÿһc biӋt ÿӕi vӟi alkanen có lѭӧng phân tӱ thҩp Mӭc ÿӝ phân hӫy vi sinh vұt ÿӕi vӟi dҫu dò rӍ bӏ phân tán nhѭ phө thuӝc nhiӅu vào yӃu tӕ nhѭ: hàm lѭӧng tѭѫng ÿӕi cӫa chҩt bão hòa, chҩt nhân thѫm chӭa N, S, O, mӭc ÿӝ phân nhánh cӫa chҩt alkane cNJng nhѭ hàm lѭӧng cӫa phân ÿoҥn nһng (nhѭ nhӵa ÿѭӡng chҷng hҥn) cӫa dҫu mӓ Trong ÿó, thành phҫn chӭa alkene có ÿӝ phân nhánh cao hoһc hӧp chҩt nhân thѫm chӭa lѭu huǤnh phân ÿoҥn chӭa nhӵa ÿѭӡng, nhӳng thành phҫn khó bӏ phân huӹ nhҩt cӫa dҫu mӓ Ngoài tӕc ÿӝ phát triӇn cӫa bҧn thân vi sinh vұt phân hӫy dҫu phө thuӝc vào sӵ có mһt cӫa chҩt dinh dѭӥng có sҹn tӵ nhiên (hoһc bә sung), ÿһc biӋt N P CNJng cҫn lѭu ý yӃu tӕ vұt lý nhѭ nhiӋt ÿӝ, nӗng ÿӝ oxy áp suҩt thuӹ lӵc mӭc ÿӝ tҥo huyӅn phù cӫa dҫu ҧnh hѭӣng nhiӅu lên tӕc ÿӝ phân hӫy cӫa Sӵ nhiӉm dҫu ÿҩt nguӗn nѭӟc ngӑt cNJng mӝt vҩn ÿӅ phҧi quan tâm Thӵc tӃ ÿҩt ln có mһt rҩt nhiӅu lồi vi sinh vұt có khҧ phân hӫy dҫu Tuy nhiên hiӋu quҧ phân hӫy cӫa chúng sӁ giҧm ÿi nhiӅu, nӃu dҫu ô nhiӉm ban ÿҫu tҥo dүn xuҩt tan nѭӟc hoһc có hoҥt tính bӅ mһt, làm dҫu lan truyӅn dӉ dàng (ÿiӅu cNJng có liên quan ÿӃn sӵ lan truyӅn gió, thӫy triӅu lên xuӕng) 8.3.4.4 Phân huͽ sinh h͕c thu͙c trͳ sâu: HiӋn vҩn ÿӅ ô nhiӉm môi trѭӡng ngành sҧn xuҩt thuӕc trӯ sâu hóa hӑc, cNJng nhѭ viӋc sӱ dөng nông nghiӋp gây ra, ÿang tâm ÿiӇm cӫa nhiӅu nѭӟc Do vұy biӋn pháp phòng trӯ khҳc phөc hұu quҧ ô nhiӉm thuӕc trӯ sâu gây (ÿһc biӋt biӋn pháp sinh hӑc), ÿang ÿѭӧc quan tâm ý VӅ nguyên tҳc, dѭ thӯa lѭӧng thuӕc trӯ sâu ÿҩt bӏ phân hӫy bӣi cӝng ÿӗng vi khuҭn nҩm nhanh Thông thѭӡng ÿӝ ÿӝc cӫa thuӕc trӯ sâu giҧm mҥnh sau giai ÿoҥn biӃn ÿәi ÿҫu tiên cӫa chúng ĈiӅu cho phép xây dӵng công nghӋ xӱ lý ô nhiӉm thuӕc trӯ sâu bҵng vi sinh vұt ÿѫn giҧn Quá trình phân rã thuӕc trӯ sâu ÿѭӧc xúc tác bӣi mӝt sӕ enzyme thӫy phân ngoҥi bào cӫa vi sinh vұt nhѭ esterase, acylamidase phosphoesterase Ví dө: enzyme parathiohydrolase Pseudomonas SP tәng hӧp có khҧ phân hӫy tӟi 94-98% dѭ thuӕc trӯ sâu paraythion Hoҥt ÿӝ cӫa enzyme phө thuӝc vào cҩu trúc, ÿӝ ҭm dung ÿӋm cӫa ÿҩt Do vұy, thӵc tӃ enzyme thӇ hiӋn hoҥt ÿӝ phân parathion ӣ ÿiӅu kiӋn khác khác Ngồi ra, hiӋn ÿã xuҩt hiӋn khҧ sӱ dөng enzyme nói ӣ dҥng cӕ 293 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG ÿӏnh màng lӑc ÿӇ xӱ lý nѭӟc thҧi cӫa nhà máy sҧn xuҩt thuӕc trӯ sâu hóa hӑc hoһc ÿӇ làm sҥch nguӗn nѭӟc dân dөng 8.3.4.5 Phân hͯy sinh h͕c ch̭t ṯy r͵a: Theo khҧ bӏ phân hӫy sinh hӑc, ngѭӡi ta chia ÿҩt tҭy rӱa tәng hӧp làm hai loҥi: Lo̩i cͱng lo̩i m͉m Vào thӡi kǤ ÿҫu, ngѭӡi ta sӱ dөng chҩt tҭy rӱa có ÿӝ phân nhánh cao nhѭ alkylbenzosulphonate Ĉó chҩt bӅn ÿӕi vӟi trình phân hӫy sinh hӑc ĈӇ tránh tích lNJy chҩt alkyl mҥch thҷng dӉ bӏ phân hӫy sinh hӑc Trѭӟc hӃt chúng bӏ phân huӹ bӣi phҧn ӭng oxy hóa nhóm -CH3 ÿҫu cuӕi Mҥch thҷng cịn lҥi sau ÿó sӁ bӏ oxy hóa tiӃp kӃt thúc bҵng phҧn ӭng oxy hóa nhân cӫa phân tӱ Tồn bӝ q trình xҧy ӣ ÿiӅu kiӋn hiӃu khí cҫn oxy cho phҧn ӭng oxy hóa Alkyl mҥch nhánh cNJng bӏ phân hӫy sinh hӑc, nhѭng chұm hѫn cѫ chӃ cӫa trình vүn chѭa bӏ biӃt nhiӅu HiӋn chӍ biӃt liên kӃt C-S cӫa chҩt tҭy rӱa nói chung bӅn vӟi tác ÿӝng phân hӫy sinh hӑc Liên kӃt bӏ phá gãy tҥo gӕc sulphonate bӣi enzyme hydroxylase monooxygenase vi sinh vұt tәng hӧp HiӋn chҩt tҭy rӱa trung tính vүn ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ tҥo nhNJ phөc vө cho mөc ÿích sӱ dөng nơng nghiӋp cơng nghiӋp mӻ phҭm Các chҩt bӏ phân hӫy sinh hӑc chӫ yӃu thơng qua q trình oxy hóa thuӹ phân enzyme xúc tác Các chҩt tҭy rӱa ӣ dҥng thѭѫng phҭm chӍ chӭa khoҧng 30% chҩt hoҥt hóa bӅ mһt, lҥi chҩt tҭy trҳng, tҥo bӑt, enzyme chӫ yӃu chҩt phө gia Ban ÿҫu ngѭӡi ta sӱ dөng trisodiumphosphate làm chҩt phө gia, nhѭng lҥi nguӗn cung cҩp P ÿó góp phҫn làm nhiӉm nguӗn nѭӟc rҩt mҥnh Nên sau ngѭӡi ta phҧi chuyӇn sang sӱ dөng chҩt phө gia không chӭa P N nhѭ CMS (carboxymethyl succinate), ODA (oxydiacetate) EGDA (ethylene glycol diacetate): - HOOCCH2OCH(COOH)CH2COOH CMS - HOOCCH2OCH2COOH ODA - HOOCCH2OCH2CH2OCH2COOH EGDA - N(CH2COOH)3 NTA Các chҩt bӏ phân hӫy nhanh bӣi enzyme liase nhiӅu loҥi vi sinh vұt tәng hӧp Ngồi hiӋn ngѭӡi ta cịn sӱ dөng rӝng rãi NTA (nitriltriacetate), phө gia có chӭa N, nhѭng lҥi dӉ dàng bӏ phân hӫy sinh hӑc cҧ nѭӟc sơng ngịi ӣ ÿiӅu kiӋn tӵ nhiên, hoһc bӣi hӋ thӕng xӱ lý bҵng bùn hoҥt tính 8.3.4 Xӱ lý sinh hӑc phӃ thҧi nơng nghiӋp: Hàng năm, ngành nơng nghiӋp nói chung (kӇ cҧ trӗng trӑt ÿһc biӋt chăn nuôi) thҧi mӝt sӕ lѭӧng lӟn phӃ thҧi Do ÿó vҩn ÿӅ xӱ lý phӃ thҧi nông nghiӋp (ÿһc biӋt phӃ thҧi chăn nuôi) trӣ thành mӝt vҩn ÿӅ lӟn cҫn giҧi quyӃt Do vұy cҫn phҧi có q trình cơng nghӋ thích hӧp ÿӇ xӱ lý phӃ thҧi nơng nghiӋp thành nhӳng sҧn phҭm có ích góp phҫn bҧo vӋ mơi trѭӡng sӕng 8.3.4.1 X͵ lý hi͇u khí ph͇ th̫i nông nghi͏p: Ĉһc ÿiӇm nәi bұt cӫa phѭѫng pháp xӱ lý hiӃu khí phӃ thҧi vi khuҭn tham gia vào viӋc xӱ lý hiӃu khí phӃ thҧi ÿѭӧc cung cҩp oxy ÿҫy ÿӫ Do vұy sҧn phҭm xӱ lý 294 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG әn ÿӏnh Yêu cҫu ÿӕi vӟi hӋ xӱ lý hiӃu khí hoҥt ÿӝng әn ÿӏnh lâu dài, thao tác ÿѫn giҧn dӉ dàng tӵ ÿӝng hóa HiӋn ӣ nѭӟc phát triӇn ÿang hoҥt ÿӝng mӝt sӕ hӋ thӕng xӱ lý hiӃu khí sau: 1) H͛ chͱa ÿ͋ oxy hóa: Là mơ hình xӱ lý ÿѫn giҧn nhҩt, nѫi chӭa nѭӟc thҧi chăn nuôi thѭӡng không sâu 1,5m yêu cҫu phҧi có bӅ mһt rӝng ÿӇ q trình thơng khí ÿѭӧc dӉ dàng Trên bӅ mһt cӫa hӋ xӱ lý thѭӡng có nhiӅu loҥi tҧo quang hӧp, chúng giúp tăng hiӋu quҧ hoҥt ÿӝng cӫa hӋ xӱ lý Ĉӕi vӟi hӋ xӱ lý tӕc ÿӝ nҥp phӃ thҧi không lӟn HӋ xӱ lý có mӝt nhѭӧc ÿiӇm sau: tӕc ÿӝ xӱ lý chұm, yêu cҫu diӋn tích lӟn, cһn bã tích lNJy ӣ ÿáy hӗ bӏ phân giҧi ӣ ÿiӅu kiӋn hiӃu khí, tҥo ÿiӅu kiӋn cho nhiӅu loҥi côn trùng không mong muӕn phát triӇn Nhѭng hӋ xӱ lý có ѭu ÿiӇm chi phí thҩp không cҫn phҧi trông coi Trong thӵc tӃ ngѭӡi ta gia tăng hiӋu quҧ hoҥt ÿӝng cӫa hӋ thӕng xӱ lý bҵng cách gia tăng ÿӝ thơng khí (bҵng nhӳng biӋn pháp thích hӧp) Nhӡ ÿó có thӇ giҧm kích thѭӟc cӫa hӋ thӕng thӡi gian xӱ lý 2) H͏ th͙ng x͵ lý b͋ b̵c thang: HӋ thӕng ÿѭӧc sӱ dөng ӣ Anh Khác vӟi hӗ chӭa ÿӇ oxy hóa, phӃ thҧi ÿѭӧc nҥp vào hӋ mӝt cách ÿӅu ÿһn ÿѭӧc lѭu giӳ không lâu Nhӡ dòng chҧy tӯ tӯ theo bұc thang, phӃ thҧi ÿѭӧc oxy hóa mҥnh cһn ÿѭӧc giӳ lҥi ӣ ÿáy bӇ Nói chung q trình xӱ lý phӃ thҧi hӋ xӱ lý mҥnh hѫn so vӟi hӗ chӭa ÿӇ oxy hóa 3) X͵ lý rãnh Pasveer (Pasveer Dltch): Là hӋ thӕng xӱ lý cҧi tiӃn có sӱ dөng bùn hoҥt tính (bùn non) Lӟp dӏch phӃ thҧi rãnh sâu khoҧng 0,3-0,6m, ÿѭӧc khuҩy trӝn bҵng ÿӝng cѫ vұy tӕc ÿӝ xӱ lý cao thơng qua q trình oxy hóa cѭӥng bӭc HiӋu lӵc xӱ lý gia tăng nhӡ có sӵ hiӋn diӋn cӫa tұp ÿoàn vi sinh vұt lӟp bùn non 8.3.4.2 X͵ lý ph͇ th̫i nông nghi͏p ͧ ÿi͉u ki͏n y͇m khí: Bҧn chҩt cӫa xӱ lý q trình lên men ӣ ÿiӅu kiӋn yӃm khí tҥo khí sinh hӑc (biogas), chӭa chӫ yӃu khí methane, CO2 mӝt sӕ khí khác Xӱ lý mӝt mһt cung cҩp mӝt phân lѭӧng cho hoҥt ÿӝng nông nghiӋp, mһt khác không phҫn quan trӑng hҥn chӃ phӃ thҧi nông nghiӋp gây ô nhiӉm mơi trѭӡng Q trình lên men yӃm khí ÿѭӧc thӵc hiӋn chӫ yӃu bӣi nhóm vi khuҭn kӏ khí sinh methane 295 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG CHѬѪNG IX TÁC NHÂN VI SINH VҰT TRONG XӰ LÝ KHÍ THҦI 9.1 NGUN LÝ CӪA Q TRÌNH XӰ LÝ SINH HӐC KHÍ THҦI: Khí thҧi hoҥt ÿӝng sӕng cӫa ngѭӡi nói chung khí thҧi cơng nghiӋp nói riêng có mùi khó chӏu chӭa nhiӅu dүn xuҩt lѭu huǤnh ӣ dҥng khí nhѭ: thiosulphate, H2S, methyl mercaptan dimethyl sulphite Phân rã hiӃu khí: H2S + 2O2 o H2SO4 (CH3)2S + 5O2 o 2CO2 + H2SO4 + 2H2O Phân rã yӃm khí: H2S + 8NaNO3 o 4Na2SO4 + H2SO4 + 4H2O + 4N2 (CH3)2S + 4NaNO3 o Na2SO4 + 2NaOH + 2H2O + 2N2 + 2CO2 Các chҩt nguӗn cung cҩp lѭӧng cho hoҥt ÿӝng sӕng cӫa nhiӅu loài vi sinh vұt hiӃu khí yӃm khí Trong thӵc tӃ chúng bӏ phân huӹ nhѭ mơ tҧ ӣ phѭѫng trình CÁC Hӊ THӔNG LÀM SҤCH KHƠNG KHÍ BҴNG PHѬѪNG PHÁP SINH HӐC: Công nghӋ sinh hӑc ÿã ÿѭӧc ÿѭa vào áp dөng rӝng rãi biӋn pháp nhҵm bҧo vӋ môi trѭӡng sinh thái tránh khӓi chҩt thҧi ÿӝc hҥi cӫa xí nghiӋp cơng nghiӋp Trѭӟc ÿó nѭӟc thҧi cơng nghiӋp, cịn nhӳng năm gҫn ÿây ÿó loҥi khí thҧi cơng nghiӋp Trong cҧ hai trѭӡng hӧp ÿó nhӳng chҩt ÿӝc hҥi ÿӕi vӟi ngѭӡi loҥi ÿӝng vұt máu nóng khác Trong thiên nhiên có mӝt sӵ phân bӕ rӝng rãi vi sinh vұt có vai trị to lӟn vịng tuҫn hồn cӫa chҩt hӳu cѫ nhӡ chúng có hӋ enzyme có khҧ thӫy giҧi chҩt ÿӝc tӕ rҩt khác vӅ mһt cҩu tҥo hóa hӑc sau ÿó lҥi có khҧ ÿӗng hóa sҧn phҭm tҥo trình thӫy giҧi, sӱ dөng sҧn phҭm nhѭ cѫ chҩt cӫa sӵ trao ÿәi kӃt cҩu lѭӧng Ngày ngѭӡi ta ÿã biӃt ÿѭӧc phә rҩt rӝng hӧp chҩt hӳu cѫ thuӝc nhóm chҩt khác mà cѫ thӇ vi sinh vұt có khҧ phân giҧi Trong thӵc tӃ ngѭӡi ta ÿã sӱ dөng chӫng vi sinh vұt hay quҫn thӇ vi sinh vұt ÿӇ làm sҥch môi trѭӡng xung quanh khӓi chҩt hӳu cѫ ÿӝc hҥi 296 Lê Xn Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MƠI TRѬӠNG Trong khơng khí cӫa thành phӕ cơng nghiӋp lӟn, ngѭӡi ta ÿã phát hiӋn tӟi khoҧng 150 chҩt hӳu cѫ thuӝc vӅ chҩt ÿӗng ÿҷng cӫa benzol, hydrocarbons, phenol Các xí nghiӋp hóa hӑc, chӃ tҥo giҩy cellulose, sҧn xuҩt sѫn cơng nghiӋp thӵc phҭm, xí nghiӋp chӃ biӃn nông sҧn tә hӧp chăn nuôi, bӇ lҳng nѭӟc thҧi thiӃt bӏ xӱ lý chҩt thҧi ÿӅu nguӗn thҧi chҩt ÿӝc hҥi có mùi thӕi mà thұm chí ӣ nӗng ÿӝ không lӟn ÿã gây cho ngѭӡi cҧm giác khó chӏu làm hҥi sӭc khӓe cӫa cӝng ÿӗng xã hӝi Phѭѫng pháp vi sinh vұt làm sҥch không khí khác vӟi phѭѫng pháp làm sҥch hố hӑc lý hӑc bӣi khҧ tiӃn hành cӫa trình ӣ nhiӋt ÿӝ bình thѭӡng dѭӟi áp suҩt khí quyӇn Có ba kiӇu hӋ thӕng làm sҥch khơng khí bҵng phѭѫng pháp sinh hӑc: Tҩm lӑc sinh hӑc (Bio-filter); Các thiӃt bӏ làm sҥch sinh hӑc (Bio-scrubber); Các Biocreactor chӭa màng lӑc polymer; 9.2.1 Ṱm l͕c sinh h͕c Biofilter: Thành phҫn cӫa bio-filter lӟp lӑc, ÿó xҧy q trình hҩp thө chҩt ÿӝc tӯ khơng khí bӏ nhiӉm bҭn sau ÿó phân hӫy chúng bҵng vi sinh vұt Khơng khí cҫn làm sҥch ÿѭӧc ÿѭa vào bҵng quҥt gió Ngѭӡi ta thѭӡng sӱ dөng phân ӫ, than bùn chҩt có nguӗn gӕc tӵ nhiên tѭѫng tӵ ÿӇ làm vұt liӋu cho lӟp lӑc Bҧn thân vұt liӋu nói có chӭa nhӳng khống chҩt cҫn thiӃt ÿӇ nuôi dѭӥng vi khuҭn Thѭӡng ngѭӡi ta sӱ dөng quҫn thӇ vi sinh hӛn hӧp thí dө nhѭ “bùn hoҥt tính” chҷng hҥn ÿӇ làm sҥch nѭӟc thҧi cӫa xí nghiӋp hóa chҩt 9.2.2 Các thi͇t b͓ làm s̩ch sinh h͕c Bio - Scrubber: Nguyên tҳc hoҥt ÿӝng cӫa bio-scrubber khác vӟi bio-filter ӣ chӛ chҩt ÿӝc ÿѭӧc hҩp thө bҵng nѭӟc bӏ phân hӫy lҫn lѭӧt bӣi vi sinh vұt nҵm thiӃt bӏ khác Thành phҫn cҩu tҥo quan trӑng nhҩt cӫa bio-scrubber thiӃt bӏ hҩp thө (absorber) nѫi diӉn sӵ trao ÿәi khӕi lѭӧng chҩt giӳa khí thҧi nhiӉm bҭn chҩt 297 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG hҩp thө Khi thiӃt kӃ bҩt kǤ kiӇu absorber ngѭӡi ta cNJng phҧi ÿһc biӋt ý ÿӃn viӋc làm tăng diӋn tích bӅ mһt phân chia phase, yӃu tӕ quyӃt ÿӏnh hiӋu quҧ cӫa viӋc hҩp thө Bên absorber chҩt ÿӝc oxy di chuyӇn vào nѭӟc, ÿó khí khӓi absorber sӁ ӣ dҥng ÿѭӧc làm sҥch, cịn nѭӟc ӣ trҥng thái nhiӉm bҭn Sѫ ÿӗ thiӃt bӏ lӑc ӣ mô tҧ ӣ hình 9.1, bao gӗm bӝ phұn thu góp (aerotank) nҵm ӣ phҫn ÿáy cӫa absorber (1) Mӝt ÿѭӡng ӕng ÿѭӧc lҳp vào bên aerotank ÿӇ ÿѭa khí nhiӉm bҭn vào (2) Khơng khí ÿã ÿѭӧc làm sҥch qua lӛ sӕ (3) Ӣ phҫn cӫa bioscrubber lҳp màng lӑc (4) ӕng dүn (5) nҵm bên cҥnh vịi phun (6) Nѭӟc tuҫn hồn hӋ thӕng có chӭa bùn hoҥt tính nҵm aerotank (1), ln có ÿӝ pH ÿѭӧc trì ӣ mӭc cҫn thiӃt nhӡ sӵ trӧ giúp cӫa thiӃt bӏ chuyên dөng HӋ thӕng cNJng sӱ dөng cҧ than hoҥt tính, khoҧng 4g/l, trӝn lүn vӟi bùn hoҥt tính Khi thiӃt bӏ hoҥt ÿӝng, khơng khí bҭn ÿi vào theo ӕng dүn (2) qua lӟp màng lӑc (4) tӟi lӛ thoát Ĉӗng thӡi tӯ aerotank (1) bҵng máy bѫm theo ÿѭӡng ӕng (8) dӏch lӓng tҭy rӱa ÿѭӧc phun qua vịi phun Khi xuҩt hiӋn dịng xốy mҥnh ÿҥt ÿѭӧc chӍ sӕ trao ÿәi chҩt cao, q trình làm sҥch khí khӓi tҥp chҩt ÿӝc hҥi sӁ ÿѭӧc coi ÿҥt yêu cҫu Sӵ có mһt cӫa than hoҥt tính sӁ làm tăng chӍ sӕ làm sҥch, bӣi mӝt sӕ chҩt ÿӝc có mһt khơng khí sӁ hҩp thө lӟp than trình phân huӹ chúng sӁ diӉn aerotank Các tӃ bào vi sinh vұt tham gia vào thành phҫn cӫa bùn hoҥt tính nhӳng enzyme ngoҥi bào chúng tiӃt cNJng ÿѭӧc giӳ lҥi than hoat tính Nѭӟc sҥch ÿѭӧc cung cҩp vào aerotank theo ÿѭӡng ӕng (9) ÿӗng thӡi theo ÿѭӡng ӕng thoát (10), mӝt lѭӧng tѭѫng ӭng nѭӟc rӱa vӟi bùn hoҥt tính sӁ ÿә vào bӇ lҳng (12) Khi cҫn thiӃt có thӇ ÿѭa chҩt kӃt tӫa tӯ bӇ lҳng trӣ lҥi earotank theo (14), (15) hay ÿѭa khӓi hӋ thӕng theo ÿѭӡng (11), (13) 298 Lê Xn Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MƠI TRѬӠNG Hình 9.1 Thi͇t b͓ làm s̩ch sinh h͕c Bio - Scrubber 9.2.3 Bioreacter: Nhӳng bioreactor có chӭa màng polymer gҳn tӃ bào vi sinh vұt (ngѭӡi ta gӑi chúng bioreactor bӑc lӟp rӱa) nhӳng hӋ thӕng làm sҥch khơng khí tiên tiӃn nhҩt ViӋc làm sҥch khӓi chҩt ÿӝc diӉn cNJng nhӡ vào hoҥt tính enzyme cӫa tӃ bào vi sinh ÿѭӧc cӕ ÿӏnh màng Ĉôi thay thӃ vào chӛ tӃ bào ngѭӡi ta cӕ ÿӏnh enzyme lên màng polymer nói Tuy nhiên ÿӇ thӵc hiӋn quy trình cơng nghӋ ngѭӡi ta chӫ yӃu chӍ sӱ dөng tӃ bào vi sinh vұt cӕ ÿӏnh Mӝt nhӳng nguyên nhân chӫ yӃu khҧ dӉ dàng thâu nhұn chúng vӟi giá thành rҿ hѫn so vӟi chӃ phҭm enzyme Ngoài ra, sӕ ѭu thӃ vӅ mһt công nghӋ khác phҧi kӇ tӟi mӭc ÿӝ әn ÿӏnh cao cӫa enzyme tӃ bào vi sinh vұt so vӟi enzyme ÿѭӧc tách tӯ tӃ bào, cNJng nhѭ khҧ tái sinh tӵ nhiên cofactor cӫa q trình hóa sinh xҧy liên tөc Trong viӋc tái sinh cofactor trѭӡng hӧp sӱ dөng chӃ phҭm enzyme tinh khiӃt quy trình sҧn xuҩt lӟn sӁ ÿịi hӓi chi phí rҩt cao kèm theo thiӃt bӏ công nghӋ phӭc tҥp Tuy nhiên viӋc sӱ dөng tӃ bào cӕ ÿӏnh cNJng có nhӳng nhѭӧc ÿiӇm cҫn phҧi lѭu ý Có thӇ xҧy nhӳng phҧn ӭng phө sӵ có mһt tӃ bào mӝt sӕ lѭӧng lӟn enzyme khác So vӟi chӃ phҭm enzyme không tan, hoҥt ÿӝng cӫa enzyme tӃ bào vi sinh vұt tính ÿѫn vӏ diӋn tích bӅ mһt cӫa bioreactor sӁ thҩp hѫn 299 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG Protease có mһt tӃ bào có thӇ gây sӵ biӃn tính cӫa enzyme, ngồi tӃ bào cӕ ÿӏnh cNJng tҥo sӵ cҧn trӣ khuӃch tán bә sung Dӏch ngѭng kӃt Hình 9.2 S˯ ÿ͛ nguyên t̷c ho̩t ÿ͡ng cͯa Bioreactor HiӋn có mӝt sӕ giҧi pháp thiӃt kӃ ÿӕi vӟi kiӇu bioreactor ÿã nói ӣ trên, nhӳng giҧi pháp có tính ÿӃn yӃu tӕ có liên quan tӟi chӃ ÿӝ khai thác liên tөc cӫa xí nghiӋp cơng nghiӋp Trên hình 9.2 sѫ ÿӗ ngun tҳc mơ tҧ phѭѫng pháp vi sinh vұt làm sҥch khơng khí ÿҫu tiên ÿã ÿѭӧc ÿӅ nghӏ sӱ dөng Trong quy trình cơng nghӋ ngѭӡi ta sӱ dөng vi sinh vұt ÿҩt, chúng ÿѭӧc phân bӕ ÿҩt mang có chӭa nѭӟc muӕi khoáng cҫn thiӃt cho dinh dѭӥng cӫa vi sinh vұt Khi chҩt hӳu cѫ ÿi qua bioreactor, chúng bӏ ÿӗng hoá bӣi vi sinh vұt bӏ oxy hóa mӝt phàn tӟi CO2 H2O HӋ thӕng nói khơng u cҫu tái sinh hay thay thӃ cho ÿӃn ÿӝ ҭm bên hӋ thӕng vүn viӋc cung cҩp chҩt dinh dѭӥng hӳu cѫ cҫn thiӃt cho vi sinh vұt vүn ÿѭӧc trì Nhѭ mơ tҧ hình 9.2 hӋ thӕng mӝt kênh quҥt gió, ÿó bӅ mһt cӫa chҩt mang (có thӇ bӑt xӕp, bơng thӫy tinh hoһc bҩt kǤ vұt liӋu có diӋn tích bӅ mһt riêng lӟn) ngѭӡi ta cӕ ÿӏnh cѫ thӇ vi sinh vұt Chҩt mang vӟi vi sinh vұt gҳn ÿó ÿѭӧc xӃp container (1) có lӛ ÿӇ khí ÿi qua Container lҥi ÿѭӧc xӃp vào thiӃt bӏ chӭa (4) có chӭa muӕi khống Khơng khí bҭn ÿi qua container sau ÿó ÿi qua thiӃt bӏ ÿiӅu chӍnh khơng khí ÿӃn thành phҫn cNJng nhѭ nhiӋt ÿӝ ÿӝ ҭm cҫn thiӃt Bӝ phұn chuҭn bӏ khơng khí (3)có thӇ cҧi tiӃn ÿӇ ÿӕt nóng hoһc làm lҥnh bҵng cách cho ÿi qua thiӃt bӏ nhiӋt ӣ dҥng ӕng xoҳn (2) Cuӕi khí sau ÿѭӧc làm sҥch ÿѭӧc ÿѭa vӅ thông sӕ cҫn thiӃt sӁ ÿi vào hӋ thӕng quҥt ÿӇ Trong hӋ thӕng hiӋn ÿҥi rҩt phә biӃn chҩt mang polymer ӣ dҥng lӛ hoһc ӣ dҥng sӧi có gҳn tӃ bào vi sinh vұt ÿѭӧc sҳp xӃp mӝt cách ÿһc biӋt container Không loҥi trӯ khҧ cӕ ÿӏnh tӃ bào vi sinh vұt chҩt mang vơ cѫ, thí dө silicagel cҧi biӃn, ÿó tӃ bào vi sinh vұt cӕ ÿӏnh sӁ tҥo mӝt lӟp ép không chһt Theo nguyên tҳc, tӃ bào vi sinh vұt cӕ ÿӏnh chҩt mang ÿѭӧc nhӗi vào thiӃt bӏ chӭa container nhӓ có hình viên ÿҥn, nѭӟc muӕi khống cҫn thiӃt cho tӃ bào vi sinh vұt sӁ ÿѭӧc ÿѭa vào containner Các chҩt cҫn phân huӹ có mһt khơng khí bҭn ÿi qua lӟp xúc tác sinh hӑc sӁ phân bӕ giӳa phase khí màng 300 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG nѭӟc bӑc hҥt xúc tác, chúng sӁ khuӃch tán qua màng sau ÿó bӏ phân rã lӟp xúc tác sinh hӑc Tӕc ÿӝ làm sҥch khí có thӇ bӏ giӟi hҥn hoһc bӣi sӵ khuӃch tán cӫa cѫ chҩt tӯ phase khí qua màng nѭӟc vào hҥt xúc tác, hoһc bӣi tӕc ÿӝ phân rã cӫa chúng tӃ bào vi sinh vұt gây Tӕc ÿӝ khuӃch tán phө thuӝc vào bҧn chҩt nӗng ÿӝ cӫa chҩt khuӃch tán ӣ ranh giӟi phía ngồi phía màng nѭӟc Cịn tӕc ÿӝ phân rã chúng lҥi phө thuӝc vào hoҥt ÿӝ cӫa hӋ enzyme ӣ tӃ bào vi sinh vұt thӵc hiӋn trình NӃu xҧy sӵ phân rã toàn bӝ chҩt khuӃch tán qua màng nѭӟc nhӡ enzyme, ÿiӅu ÿó có nghƭa q trình hoҥt ÿӝng ӣ chӃ ÿӝ khuӃch tán ĈiӅu có thӇ xét ÿốn theo ҧnh hѭӣng cӫa chҩt mang nӗng ÿӝ sinh khӕi lên khҧ phân hӫy Mӭc ÿӝ biӃn ÿәi cѫ chҩt phҧn ánh q trình làm sҥch khí, sӁ bӏ giҧm tӕc ÿӝ cӫa dịng khí gia tăng Bioreactor có lӟp rӱa nhѭ thѭӡng có chu kǤ hoҥt ÿӝng khoҧng 5-10 ngày, nӃu nhѭ ngѭӡi ta bә sung vào nѭӟc tѭӟi lên reactor sinh hӑc khoҧng 5% bùn hoҥt tính lҩy tӯ hӗ ÿӑng nѭӟc Tuy nhiên viӋc sӱ dөng vi sinh vұt ÿã thích nghi vӟi sӵ phát triӇn chҩt ÿӝc tӕ có khơng khí cҫn làm sҥch, có thӇ làm thӡi hҥn giҧm thұm chí cịn vài giӡ Cùng vӟi thӡi gian, ÿӝ cҧn khí ÿӝng hӑc cӫa lӟp xúc tác sinh hӑc sӁ gia tăng sӵ gia tăng hàm lѭӧng sinh khӕi bӏ giӳ lҥi nó, thӃ cӭ vài tháng ngѭӡi ta lҥi phҧi làm sҥch chҩt xúc tác sinh hӑc nói ĈӇ phân huӹ vӟi hiӋu suҩt cao mӝt chҩt hӳu cѫ cө thӇ ÿó, cҫn phҧi sӱ dөng bioreactor chӭa chӫng chun biӋt có hoҥt tính phân hӫy chҩt nói cao Thӵc tӃ cho thҩy rҵng, ÿӇ thӵc hiӋn chӭc xúc tác phân hӫy hӧp chҩt hӳu cѫ cҫn phҧi có chӃ ÿӝ ni cҩy riêng biӋt chӫng vi sinh vұt trѭӟc cӕ ÿӏnh chúng Cѫ sӣ cӫa chӃ ÿӝ nuôi cҩy làm cho quҫn thӇ vi sinh vұt thích nghi ÿѭӧc vӟi mӝt cѫ chҩt cө thӇ ÿó, ÿiӅu cҫn thiӃt bӣi quҫn thӇ vi sinh vұt trѭӡng hӧp rҩt khơng ÿӗng nhҩt Có thӇ nhӳng khó khăn xuҩt hiӋn nuôi cҩy vi sinh vұt cѫ chҩt cө thӇ, cѫ chҩt chҩt bay hѫi không tan nѭӟc Ĉӕi vӟi mӝt sӕ chҩt, có thӇ sӱ dөng chҩt tѭѫng ÿӗng vӅ mһt cҩu trúc ÿӇ tҥo sӵ thӇ hiӋn cӫa gen chӏu trách nhiӋm tәng hӧp enzyme tѭѫng ӭng, có nghƭa gây sӵ cҧm ӭng không ÿһc hiӋu cho trình tәng hӧp enzyme phân huӹ Ĉӗng thӡi phҧi nghiên cӭu ÿһc tính ÿӝng hӑc cӫa q trình phân huӹ mӝt sӕ trѭӡng hӧp cҫn thiӃt, ÿӇ chҳc chҳn khơng có chҩt ӭc chӃ ÿѭӧc tҥo thành q trình phân hӫy chҩt nói trên, cNJng nhѭ xác ÿӏnh ngѭӥng nӗng ÿӝ hoҥt ÿӝng cӫa hӋ thӕng Trong vҩn ÿӅ cҫn thiӃt phҧi có thơng tin vӅ tӃ bào bӏ chӃt khơng cịn khҧ tái tҥo trình cӕ ÿӏnh, nӃu trrình tiӃn hành ÿӗng thӡi vӟi trình polymer hóa sӧi mang CNJng nhѭ cҫn phҧi biӃt ÿѭӧc ҧnh hѭӣng cӫa chҩt hӳu cѫ tham gia vào q trình polymer hóa lên khҧ sӕng sót cӫa tӃ bào vi sinh vұt ӣ tӯng giai ÿoҥn riêng biӋt ĈiӅu cҫn bҳt buӝc lý ÿó phҧi thay ÿәi chӃ ÿӝ cӕ ÿӏnh tӃ bào hoһc chӃ ÿӝ ni cҩy chúng Vì container chӭa tӃ bào cӕ ÿӏnh ÿѭӧc chuҭn bӏ trѭӟc, phҧi tính ÿӃn viӋc sҩy khơ, giӳ hoҥt ÿӝ cӫa tӃ bào sau sҩy, thӡi gian thích nghi cӫa tӃ bào sau ÿѭa container vào hӋ thӕng sӵ thay ÿәi cho phép cӫa sӕ lѭӧng tӃ bào cịn khҧ sӕng sót sau thӡi gian bҧo quҧn ӣ ÿiӅu kiӋn quy ÿӏnh 301 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG Phө thuӝc vào cѫ chҩt, tӃ bào có thӇ thӵc hiӋn chӭc thӫy giҧi, thí dө nhѭ esterase enzyme cҳt liên kӃt ester cӫa ester phӭc (nhѭ ethylacetate, butylacetate) hoһc ÿӗng hoá cѫ chҩt sӱ dөng chúng trình trao ÿәi cҩu trúc hoһc lѭӧng Cѫ sӣ cӫa q trình làm sҥch khí bҵng phѭѫng pháp vi sinh vұt dӵa sӵ phát triӇn cӫa vi sinh vұt ÿѭӧc khuҩy trӝn mҥnh mӁ, gӑi chemostate Trong ÿó ngѭӡi ta khơng quan tâm nhiӅu ÿӃn vҩn ÿӅ chҩt cҫn phân huӹ ӣ dҥng dung dӏch hay dҥng hѫi phase khí có hịa tan hoһc khuӃch tán vào phase nѭӟc cӫa hӋ thӕng khӱ hay khơng Khác vӟi tốn cә ÿiӇn ÿѭӧc giҧi quyӃt theo kiӇu chemostate, q trình nói có cҧ trѭӡng hӧp có liên quan vӟi nӗng ÿӝ cѫ chҩt thҩp kèm theo yӃu tӕ giӟi hҥn thay ÿәi cNJng nhѭ tӕc ÿӝ phát triӇn thҩp Trong tính tốn chӑn kiӇu bioreactor có thӇ sӱ dөng phѭѫng trình khơng tuyӃn tính cӫa Monod ÿӇ tính tӕc ÿӝ sӱ dөng cѫ chҩt Cѫ sӣ lý thuyӃt cӫa phѭѫng thӭc giҧi quyӃt nhiӋm vө ÿӅ sӵ hiӇu biӃt sinh hóa vi sinh vұt vӅ cѫ chӃ ÿӗng hóa chҩt cҫn phân huӹ ӣ tӃ bào vi sinh vұt Vì chҩt ÿѭӧc sӱ dөng trình trao ÿәi cҩu trúc lѭӧng Do ÿó cҫn phҧi biӃt ÿѭӧc thơng sӕ tính tốn tӕi ѭu cho biӃt phҫn cӫa cѫ chҩt bӏ oxy hóa ÿӃn sҧn phҭm cuӕi phҫn sӁ tham gia vào trao ÿәi cҩu trúc, có nghƭa tҥo sinh khӕi CNJng cҫn phҧi xác ÿӏnh bҵng thӵc nghiӋm giá trӏ ngѭӥng cӫa sinh khӕi mà ӣ ÿó cịn diӉn tiӃn q trình diӉn tiӃn trình xúc tác ӣ nhӳng nӗng ÿӝ ÿã cho cӫa cѫ chҩt Hѫn nӳa phҧi ý tác ÿӝng xúc tác ÿѭӧc thӵc hiӋn bӣi tӃ bào sӕng trình hoҥt ÿӝng cӫa hӋ thӕng bioreactor Do ÿó phҧi tính tốn cho sӵ gia tăng sinh khӕi ӣ mӭc tӕi thiӇu, bӣi sӵ gia tăng sinh khӕi nói chung ÿӅu tҥo nên mӝt sӵ cҧn trӣ bә sung ӣ màng Ngѭӡi ta ÿѭa phѭѫng pháp phә biӃn nhҩt làm phѭѫng pháp khӣi ÿҫu ÿӇ tӕi ѭu hóa thơng sӕ nói Mӝt hai phѭѫng pháp ÿó phѭѫng pháp tính theo hiӋu quҧ kinh tӃ, có nghƭa phҧi tính ÿѭӧc tѭѫng quan tӕi ѭu giӳa sӵ gia tăng sinh khӕi tӕi thiӇu sӵ tiêu tӕn cao nhҩt cho trao ÿәi lѭӧng Phѭѫng pháp thӭ hai dӵa cѫ sӣ tính tốn hӋ sӕ biӃn ÿәi cѫ chҩt cao nhҩt thành sҧn phҭm Ypmax theo lý thuyӃt oxy-hóa khӱ Nhӳng yêu cҫu chӫ yӃu ÿӕi vӟi thiӃt bӏ sinh hӑc làm sҥch khơng khí là: ÿѫn giҧn vұn hành, hiӋu quҧ làm sҥch, cNJng nhѭ suҩt hoҥt ÿӝng riêng (là tӹ lӋ giӳa khơng khí ÿi qua thiӃt bӏ mӝt giӡ thӇ tích làm viӋc cӫa hӋ thӕng) cao ÿӝ can trӣ khí ÿӝng hӑc thҩp ThiӃt bӏ làm sҥch sinh hӑc khơng khí phә biӃn nhҩt biofilter có chi phí sҧn xuҩt khơng ÿáng kӇ (vұt liӋu cӫa lӟp lӑc rҿ phә biӃn, tiêu tӕn nѭӟc, ÿiӋn thҩp) Năng suҩt hoҥt ÿӝng cӫa bioreactor cao hѫn nhiӅu so vӟi thiӃt bӏ sinh hӑc làm sҥch khí khác, có nӗng ÿӝ sinh khí cao thӇ tích làm viӋc cӫa reactor nhӡ sӵ cӕ ÿӏnh vi sinh vұt chҩt mang polymer vơ cѫ Ngồi vai trị tұp trung sinh khӕi, chҩt mang thӵc hiӋn mӝt chӭc rҩt quan trӑng khác ÿҧm bҧo diӋn tích bӅ mһt phân cách lӟn giӳa hai phase nѭӟc-khí Bӣi hiӋu suҩt làm sҥch khơng khí cӫa bioreactor ӣ thӇ tích tӕc ÿӝ dịng khí lӟn sӁ bӏ giӟi hҥn bӣi tӕc ÿӝ khuӃch tán cӫa chҩt cҫn loҥi bӓ qua màng nѭӟc bao bӑc lӟp sinh hӑc, vұy nӃu muӕn gia tăng hѫn nӳa suҩt cӫa bioreactor, có lӁ phҧi hồn thiӋn hѫn thiӃt kӃ cӫa bioreactor tìm kiӃm vұt liӋu mӟi ÿӇ cӕ ÿӏnh vi sinh vұt nhҵm tҥo diӋn tích bӅ mһt ngăn cách phase lӟn 302 Lê Xuân Phѭѫng VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG TÀI LIӊU THAM KHҦO NguyӉn Lân DNJng , NguyӉn Ĉình QuyӃn, Phҥm Văn Ty 2002 Vi sinh vұt hӑc NXB Giáo dөc NguyӉn Lân DNJng VSV ÿҩt sӵ chuyӇn hoá hӧp chҩt cacbon, nitѫ NXB KH Kӻ thuұt Hà Nӝi 1984 NguyӉn Ĉӭc Lѭӧng - Công nghӋ VSV tұp I, II NXB Ĉa Quӕc gia TP HCM NguyӉn Ĉӭc Lѭӧng - Công nghӋ VSV tұp I, II NXB Ĉa Quӕc gia TP HCM NguyӉn Xuân Nguyên, Trҫn Quang Huy - Công nghӋ xӱ lý nѭӟc thҧi chҩt thҧi rҳn NXB KH & KT Hà Nӝi 2004 Trҫn HiӃu Khuê (Chͯ biên) Trҫn Ĉӭc Hҥ - Lê HiӃu Thҧo - Giáo trình trình vi sinh cơng trình cҩp nѭӟc Trѭӡng Ĉҥi hӑc Xây dӵng hà Nӝi 1994 Lê Xuân Phѭѫng - Vi sinh vұt công nghiӋp - NXB Xây dӵng Hà Nӝi Trҫn Thanh - Công nghӋ vi sinh NXB Giáo dөc Hà Nӝi 2000 Trӏnh Thӏ Thanh - Ĉӝc hӑc môi trѭӡng sӭc khoҿ ngѭӡi - NXB Ĉҥi hӑc Quӕc gia Hà NӜi 2003 10 Trҫn Linh Thѭӟc, Phѭѫng pháp phân tích vi sinh vұt hӑc nѭӟc thӵc phҭm mӻ phҭm, 2002, NXB giáo dөc 11 Trҫn Cҭm Vân - Giáo trình VSV hӑc mơi trѭӡng NXB ĈH Quӕc gia Hà Nӝi 2003 12 Trung tâm ÿào tҥo ngành nѭӟc môi trѭӡng Sә tay xӱ lý nѭӟc Tұp I, II XNB Xây dӵng Hà nӝi 1999 303 MӨC LӨC PHҪN I : ĈҤI CѬѪNG Vӄ VI SINH VҰT HӐC MÔI TRѬӠNG CHѬѪNG : HÌNH THÁI, CҨU TҤO VÀ CÁC ĈҺC TÍNH CѪ BҦN CӪA VSV 1.1 Ĉһc ÿiӇm chung cӫa vi sinh vұt .2 1.2 Các nhóm vi sinh vұt CHѬѪNG : SINH LÝ ĈҤI CѬѪNG VI SINH VҰT 59 2.1 Dinh dѭӥng cӫa vi sinh vұt 59 2.2 Trao ÿәi chҩt trao ÿәi lѭӧng cӫa vi sinh vұt 90 2.3 Ҧnh hѭӣng yӃu tӕ bên ÿӃn hoҥt ÿӝng cӫa vi sinh vұt 94 CHѬѪNG : SӴ PHÂN BӔ CӪA VI SINH VҰT TRONG MÔI TRѬӠNG 108 3.1 Môi trѭӡng ÿҩt sӵ phân bә cӫa vi sinh vұt ÿҩt 108 3.2 Môi trѭӡng nѭӟc sӵ phân bә cӫa vi sinh vұt nѭӟc .119 3.3 Môi trѭӡng khơng khí sӵ phân bә cӫa vi sinh vұt khơng khí .122 CHѬѪNG : KHҦ NĂNG CHUYӆN HỐ VҰT CHҨT CӪA VI SINH VҰT TRONG CÁC MƠI TRѬӠNG TӴ NHIÊN .126 4.1 Khҧ chuyӇn hố hӧp chҩt cacbon mơi trѭӡng tӵ nhiên 126 4.2 Khҧ chuyӇn hoá hӧp chҩt nitѫ môi trѭӡng tӵ nhiên cӫa VSV 135 4.3 K/năng chuyӇn hoá hӧp chҩt phӕt môi trѭӡng tӵ nhiên cӫa VSV 155 4.4 K/năng chuyӇn hoá hӧp chҩt lѭu huǤnh môi trѭӡng tӵ nhiên cӫa VSV 158 CHѬѪNG : Ô NHIӈM VI SINH VҰT 161 5.1 Nguyên nhân cӫa vҩn ÿӅ ô nhiӉm vi sinh 161 5.2 NhiӉm trùng khҧ chӕng ÿӥ cӫa cѫ thӇ 162 5.3 Mӝt sӕ vi sinh vұt gây bӋnh .168 5.4 Mӝt sӕ vi khuҭn gây bӋnh khác 180 5.5 Vi sinh vұt chӍ thӏ ô nhiӉm 192 PHҪN II : VSV VÀ CÁC CHҨT VӞI QUÁ TRÌNH SINH HӐC TRONG CƠNG NGHӊ MƠI TRѬӠNG 195 CHѬѪNG VI : CѪ SӢ SINH HӐC CӪA Q TRÌNH XӰ LÝ Ơ NHIӈM MÔI TRѬӠNG .195 6.1 Tình hình nhiӉm môi trѭӡng hiӋn 195 6.2 Nguyên lý cѫ bҧn cӫa trình 196 6.3 Mӝt sӕ loҥi vi sinh vұt sӱ dөng xӱ lý ô nhiӉm môi trѭӡng 199 CHѬѪNG 7: TÁC NHÂN VI SINH VҰT TRONG Q TRÌNH XӰ LÝ Ơ NHIӈM MÔI TRѬӠNG NѬӞC .211 7.1 Vi sinh vұt gây bӋnh chӍ tiêu vӋ sinh vӅ vi sinh vұt nѭӟc cҩp sinh hoҥt .211 7.2 Sӵ nhiӉm bҭn nguӗn nѭӟc, trình tӵ làm sҥch cӫa nѭӟc nguӗn (sông, hӗ) 224 7.3 Các trình vi sinh vұt cơng trình xӱ lý nѭӟc thiên nhiên .238 7.4 Các hiӋn tѭӧng bҩt lӧi sӵ phát triӇn vi sinh vұt, sinh vұt ӕng dүn, cơng trình thiӃt bӏ cҩp nѭӟc, biӋn pháp khҳc phөc .244 7.5 Vi sinh vұt vӟi q trình xӱ lý nhiӉm môi trѭӡng nѭӟc 247 CHѬѪNG 8: TÁC NHÂN VI SINH VҰT TRONG XӰ LÝ CHҨT THҦI 267 8.1 Khái niӋm vӅ chҩt thҧi .267 8.2 Phân loҥi chҩt thҧi .268 8.3 Khái niӋm vӅ xӱ lý chҩt thҧi .268 CHѬѪNG 9: TÁC NHÂN VI SINH VҰT TRONG XӰ LÝ KHÍ THҦI 293 9.1 Ngun lý cӫa q trình xӱ lý sinh hӑc khí thҧi .294 9.2 Các hӋ thӕng làm sҥch khơng khí bҵng phѭѫng pháp sinh hӑc 293 ... SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG PHẦN I ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG I HÌNH THÁI, CẤU TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA VI SINH VẬT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT Vi sinh vật giới sinh. .. Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Hình 1.24 Các giai đoạn q trình hình thành bào tử 36 Lê Xn Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG Hình 1.25 Sinh sản vi khuẩn 37 Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƯỜNG... Lê Xuân Ph••ng VI SINH VẬT HỌC MƠI TRƯỜNG huy mặt có lợi hạn chế mặt gây hại vi sinh vật, đặc biệt bảo vệ môi trường Vi sinh vật (microorganisms) tên gọi chung để tất sinh vật có hình thể bé