Rác thải sinh hoạt đối với đất và cây trồng

Luận văn :Rác thải sinh hoạt đối với đất và cây trồng

Mở đầu Hiện nay, nớc giới quan tâm đến việc sử dụng phân hữu nói rộng phân sinh học bao gồm phân chuồng, phân ủ, phân xanh, loại phân vi sinh Quy trình sản xuất phân rác hữu (compost) từ rác thải sinh hoạt đà góp phần xử lý lợng lớn chất thải hữu cơ, chuyển hóa thành sản phẩm có ích cho nông nghiệp ấn Độ hàng năm sản xuất khoảng 268 triệu phân ủ từ chất thải nông thôn thành phố tơng ®¬ng víi 3,5- 4,0 triƯu tÊn NPK Trung Qc cịng sản xuất sử dụng lợng phân hữu tơng đơng với 918 NPK nguyên chất [11] Việt Nam đà có số nhà máy chế biến compost nh Xí nghiệp xử lí rác thải sản xuất phân hữu vi sinh Cầu Diễn (Hà Nội), Xí nghiệp Huđavil (sản xuất compost từ bà bùn mía) công ty mía đờng Nông Cống ( Thanh Hóa) số tỉnh phía Nam [9] Phân hữu vi sinh sản phẩm tốt có tác dụng cải thiện tích chất vật lý đất, chống xói mòn, tăng độ phì nhiêu đất góp phần làm tăng suất trồng nớc ta, trớc năm 1954 nông nghiệp Việt Nam nông nghiệp hữu cơ, nông dân ta có tập quán dùng phân chuồng để bón cho trồng Về sau, việc dùng phân hóa học ngày tăng nớc đà sản xuất đợc phân hóa học nhập phân hóa học từ nớc ngoài, lợng phân hữu sử dụng ngày giảm Đối với phân hữu làm từ rác thải ngời chí e ngại sử dụng điều có tác dụng ngày xấu ngời môi trờng sống đặc biệt môi trờng đất [4] Nhằm góp phần vào việc khảng định tác dụng compost làm từ rác thải sinh hoạt đất trồng tiến hành khảo sát ảnh hởng loại phân tới số thành phần dinh dỡng đa lợng đất trồng (chất hữu cơ, nitơ, photpho, kali) Bên cạnh đó, xem xét ảnh hởng trực tiếp compost tới suất trồng Phần 1: tổng quan 1.1 Đất 1.1.1 Chất hữu 1.1.1.1 Chu trình cacbon Sự phân hủy xác thực vật động vật chết đất trình sinh học vô phức tạp: C đợc tái tuần hoàn lại khí dới dạng CO2, nitơ đợc chuyển dạng có giá trị sử dụng NH 4+ NO3-, nguyên tố khác có liên quan (P, S, dinh dỡng vi lợng khác) dới dạng vô cần thiết cho thực vật bậc cao Trong trình phần chất dinh dỡng đợc đồng hóa vi sinh vật (VSV) liên kÕt víi sinh khèi VSV Sù chun hãa C, N, P, S dạng vô đợc gọi trình khoáng hóa, trình đồng hóa vi sinh vật đợc gọi trình cố định Quá trình quang hợp trình cung cấp nguyên liệu thô cho phát triển VSV tổng hợp mùn Sử dụng lợng mặt trời chất dinh dỡng từ đất, thực vật bậc cao tổng hợp đợc lignin, cellulose, protein hợp chất hữu khác để tạo nên cấu trúc Trong trình phân hủy VSV, lợng lớn C đợc giải phóng khí dới dạng CO2 nhng có tỉ lệ đáng kể đợc giữ lại dới dạng chất hữu đất thành phần củaVSV Đồng thời, phần mùn tự nhiên đợc khoáng hóa Các nghiên cứu phơng pháp đánh dấu 14C đà cho thấy 1/3 lợng C đợc giữ lại đất năm sau đợc trộn vào đất Thời gian tồn hợp chất hữu từ vài tuần đến vài năm sinh khối vi sinh vật hàng kỷ hợp chất mùn Chu trình C tóm tắt nh hình 1.1 1.1.1.2 Thành phần chất hữu đất Hợp chất hữu đất bao gồm hai loại hợp chất là: hợp chất mùn (carbohydrate, chất béo, sáp, protein) hợp chất mùn (axit humic, axit fulvic, ) Tỉ lệ phân bố hợp chât hữu đất nh sau: Thành phần % tính theo khối lợng Các hợp chất mùn Lipit – 6% Carbohydrate – 25% Protein/ peptit/ amino axit 16% Các thành phần khác Vết Các hợp chất mùn Tới 80% Nhìn chung, chất hữu đất đợc mô tả nh mạng lới xoắn phức tạp hợp chất mùn mùn, hấp thụ thành phần khoáng ion kim loại tạo phức Các hợp chất hữu Các protein (C, N, P, S) Axit nucleic (C, N, P) Polysaccharide (C) Lignin (C) Các hợp chất có khối lợng phân tử thấp (C, N, P, S) Chết tiêu thụ động vật Các hợp chất mùn đất Thực vật sống quang hợp (Thực vật, tảo) Đồng hóa Các monome Chết phân hủy Đồng hóa Tế bào vi sinh vËt (sinh khèi) C¸c protein C¸c axit nucleic C¸c polysaccharide Các hợp chất khác Khoáng hóa CO2 N, P, S vô thừa từ nhu cầu vi sinh vật Hình 1.1: Chu trình cacbon 1.1.1.2.1 Thành phần chất hữu mùn Lipit: Là nhóm hợp chất tan dung môi có độ phân trung bình nh benzen, aceton, cloroform hexan, số tan dung môi có độ phân cực cao nh methanol, ethanol Chúng bao gồm axit hữu đơn giản đến chất béo, sáp, nhựa phức tạp Khoảng 1.2- 6.3% hợp chât hữu đất ë díi d¹ng lipit Carbohydrate: – 25% tỉng chÊt hữu đất tồn dới dạng carbohydrate Thực vật cung cấp carbohydrate dới dạng đờng đơn, cellulose, hemicellulose, nhng chúng nhanh chóng bị vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm phân hủy để tổng hợp thành tế bào polysaccharide dịch bào Carbohydrate đất thờng xuất dạng sau: - Các đờng tự ( nồng độ thấp) dung dịch đất - Các carbohydrate phức tạp chiết, tách từ hợp phần hữu khác Các polyme với hình dạng kích thớc khác nhau, gắn kết chặt chẽ với sét thành phần mùn nên dễ dàng tách, làm sạch, xác định chúng Các polysaccharide thành phần quan trọng đất chúng liên kết hạt đất vào mạng lới nớc Vì vậy, đất có hàm lợng polysaccharide cao có độ xốp (dễ thấm nớc không khí) cao đất có hàm lợng polysaccharide thấp Carbohydrate tạo thành phức với ion kim loại để làm tăng giá trị sinh học kim loại Các tính chất khác đất bị ảnh hởng polysaccharide gồm: khả trao đổi ion, mức độ hoạt động sinh học Độ ổn định polysaccharide đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm: mức độ phức tạp cấu trúc (làm giảm khả phân hủy sinh học chúng), khả hấp phụ lên bề mặt lớp khoáng, oxit kim loại, tạo thành muối không tan phức chelate với ion polyvalent hấp phụ liên kết cộng hóa trị với hợp chất mùn Các thành phần protein: 30 45% nitơ hữu đất đợc tìm thấy dới dạng amino axit sau thủy phân dung dịch axit Điều cho thấy phần lớn nitơ đất dạng protein- N Giả sử đất có tỉ lệ C/N 12 16% hợp chất hữu tồn dới dạng hợp chất protein - Protein tồn đất dới dạng: - Các aminoaxit tự (nồng độ thấp) dung dịch đất - Aminoaxit, peptide protein liên kết với lớp khoáng lớp mùn Các mucopeptide teichoic axit cã nguån gèc tõ thµnh tÕ bµo vi khuÈn [18] 1.1.1.2.2 Các hợp chất mùn Các hợp chât mùn phân đoạn hoạt động chất hữu đất Chúng loạt hợp chất có tính axit cao, có màu từ vàng đến đen Hai thành phần quan trọng mùn axit humic axit fulvic Những hợp chất đợc tạo thành từ phản ứng tổng hợp thứ cấp có tính chất khác biệt với polyme sinh học thĨ sèng kĨ c¶ lignin cđa thùc vËt bËc cao Axit humic: Là hợp chất hữu phân bố rộng rÃi trái đất Chúng đợc tìm thấy không đất mà trầm tích biển hồ, than bùn, compost, nớc tự nhiên, bùn thải, đá phiến sét có cacbon, than nâu, Tổng lợng C trái đất dới dạng axit humic khoảng 55x1014 kg Axit humic gồm hai loại axit humic nâu axit humic xám Axit humic nâu có màu nâu sáng, polyme hóa, di động đất, liên kết với khoáng sét, kết tủa với Ca(OH) với nồng độ cao Điện di trªn giÊy nã di chun vỊ phÝa anod Axit humic xám có màu sậm, polyme hóa mạnh, gắn chặt víi kho¸ng sÐt, kÕt tđa nhanh Ca(OH) víi nồng độ thấp Trong điện di không di động di động Thành phần hóa học axit humic nh sau: C: 50- 62%, H: 2,8- 6%, O: 31- 40%, N: 2- 6% Sự dao động thành phần hóa học axit humic chứng tỏ axit humic chất có tính riêng biệt Ngoài nguyên tố có Fe, S, Si, P, Al chóng chiÕm kho¶ng 10% axit humic Trong phân tử axit humic có nhiều nhân thơm nh nhân benzen, phenol, polyphenol, quinol pyridin, furan Các nhân nối với b»ng c¸c nhãm -O-, -N-, -CH2- C¸c nhãm chøc thêng thÊy axit humic lµ nhãm COOH, OH, OCH3 Nhóm COOH OH axit humic không ổn định tùy thuộc vào mức độ mùn hóa, điều kiện mùn hóa nguyên liệu gốc đợc mùn hóa Axit fulvic: Có màu vàng rơm pH thấp chuyển sang màu đỏ rợu pH cao, có màu da cam pH Thành phần hóa học cña axit fulvic nh sau: C: 44- 49%, O: 44- 49%, H: 3,5- 5%, N: 2- 4% TØ lÖ C/N thấp axit humic Trong phân tử có mạch thẳng -CH2- nhân benzen hay pyrol Số nhân benzen so với axit humic, phân tử lợng nhỏ hơn, mức độ polyme hóa thấp [10] Tuy nhiên khác rõ ràng hai phân đoạn mùn ( axit humic axit fulvic) Phân đoạn humin (không tan kiềm) không đợc ®a nhng nã cã thĨ gåm hc nhiỊu loại hợp chất sau: - - Axit humic liên kết chặt chẽ với hợp chất khoáng đến mức mà tách chúng - Các humic có mức độ ngng tụ cao có hàm lợng cacbon lớn (>60%) nên không tan kiềm Fungal melanin có tính chất tơng tự nh axit humic tan kiềm Tất loại đất chứa nhiều loại hợp chất mùn khác nhng tỉ lệ phân bố chúng khác loại đất khác độ sâu khác [18] Việt Nam, đất đợc hình thành điều kiện nhiệt đới ẩm với trình feralit chủ đạo Đây nguyên nhân làm cho đất thờng nghèo dinh dỡng có tính axit cao Những yếu tố đà tác động sâu sắc đến tích lũy nh thành phần chất mùn đất Theo nghiên cứu Nguyễn Xuân Cự, đợc thực 63 mẫu đất tầng mặt đợc lấy từ nhiều vùng khác với loại đất khác cho thấy đất nghèo chất hữu cơ: 52% số mẫu có hàm lợng chất hữu khoảng 10- 20 gC/kg, 27% số mẫu có dới 10 gC/kg đất 21% số mẫu có 20- 35 gC/kg đất Đất phèn có hàm lợng chất hữu trung bình 33,4 gC/kg, đất phù sa chua 32,8 gC/kg đất Các đất xám bạc màu đất cát có hàm lợng hữu thấp mức 7,9 6,7 gC/kg đất Nhìn chung chất mùn đất có tính di động cao axit mùn dạng tự chiếm u thành phần chất mùn đất Hàm lợng mùn liên kết với sắt nhôm phần khoáng đất thờng có giá trị lớn so với liên kết với canxi [2] 1.1.1.3 Vai trò chức chất hữu đất Chất hữu có ảnh hởng đáng kể tới suất mùa màng tính chất đất Sự có mặt chất hữu tạo nên khác biệt đất trơ cát với đất có sống Nó nơi c trú vi sinh vật hệ động vật lớn nguồn cung cấp lợng cho vi sinh vật Khi nhân tố khác đợc cố định (khí hậu, chế độ tới tiêu, ) đất giàu mùn màu mỡ đất nghèo mùn Mùn phản ánh độ phì nhiêu đất thông qua ảnh hởng rõ ràng lên tính chất hóa học, lý học sinh học đất Nó có chức cung cấp dinh dỡng cho phát triển trồng (cung cấp nitơ, photpho, lu huỳnh), cải thiện tính chất vật lý cấu trúc đất cung cấp C lợng cho vi sinh vật đất Các chức mùn đất thể thông qua điểm sau: Cung cấp dinh dỡng trực tiếp cho phát triển trồng: Mïn cung cÊp c¸c chÊt dinh dìng N, P, S cách từ cho phát triển trồng ảnh hởng gián tiếp tới việc cung cấp dinh dỡng: Ngoài việc cung cấp dinh dỡng trực tiếp hợp chất hữu ảnh hởng tới nguồn dinh dỡng Ví dụ, trình denitrat hóa bị ảnh hởng nguồn chất hữu phân hủy Một vài nhà nghiên cứu đà chứng minh mối quan hệ trực tiếp tốc độ denitrat hóa hàm lợng cacbon hòa tan dung dịch đất Hàm lợng photphat dễ tiêu đất thờng bị hạn chế phản ứng cố định (các phản ứng chuyển ion H2PO4- dạng không tan) Tuy nhiên việc bổ sung xác hữu vào đất thờng làm tăng hàm lợng P dễ tiêu đất tự nhiên cho thực vật bậc cao - Ngộ độc nhôm vấn đề lớn đất axit Tuy nhiên, axit đất có nhiều mùn tự nhiên cặn hữu làm giảm nồng độ ion Al 3+ dung dịch đất giúp phát triển tốt dới ®iỊu kiƯn c¸c chÊt ®éc cã thĨ xt hiƯn Chất hữu nguồn cung cấp lợng cho sinh vật đất: Mùn nguồn lơng cho vi sinh vật sinh vật lớn Số lợng vi khuẩn, xạ khuẩn nấm đất liên quan tới hàm lợng mùn Các hệ động vật lớn bị ảnh hởng tơng chúng đợc nuôi dỡng vi sinh vật phần đà phân hủy thực vật Vai trò hệ động vật đất cha đợc chứng minh rõ ràng hoàn toàn nhng chức chúng đa dạng Ví dụ, loài giun tác nhân quan trọng việc nâng cao cấu trúc đất Chúng tạo đờng dẫn đất có vai trò làm lỏng cấu trúc đất mà làm đất thoáng khí thấm nớc Giun chí sinh sôi mạnh mẽ đất với tính chất vật lý tốt đợc cung cấp nhiều hợp chất hữu Chất hữu ảnh hởng tới phát triển thực vật bậc cao: Các hợp chất hữu có ảnh hởng trực tiếp tới sinh lý trình phát triển thực vật Một số hợp chất nh phenolic, axit béo mạch ngắn có tính độc với thực vật nhng số khác nh auxin lại có tác dơng kÝch thÝch sù ph¸t triĨn cđa thùc vËt bËc cao Nhiều nghiên cứu đà dới điều kiện bình thờng axit humic axit fulvic có khả kích thích phát triển thực vật Ngời ta thờng giải thích điều axit hoạt động giống nh hormone sinh trởng Chúng hoạt hóa oxi trình quang hợp Các ảnh hởng đà đợc biết đến hợp chất mùn dới điều kiện phòng thí nghiệm là: - Tăng chiều cao khối lợng tơi nh khố lợng khô rễ, cành - Tăng phát triển rễ số lợng rễ bên - Giúp hạt nẩy mầm nhanh sau ơm Tăng khả hoa Cải thiện trạng thái vật lý đât: Mùn có ảnh hởng đáng kể tới cấu trúc hầu hết loại ®Êt Sù tho¸i hãa cÊu tróc ®Êt trång trät bổ sung đủ lại mùn Khi mùn bị mất, đất có xu hớng trở nên cứng, vón cục, kết lại với Việc chuẩn bị đất gieo hạt trồng trọt dễ dàng hàm lợng mùn cao Mức độ thoáng khí, khả giữ nớc tính thấm đất bị ảnh hởng mùn Việc bổ sung thờng xuyên hợp chất hữu dễ phân hủy dẫn tới việc tổng hợp polysaccharide hợp chất hữu khác có tác dụng liên kết hạt đất vào đoàn lạp Các đoàn lạp giữ đất trạng thái xốp, dễ hấp thu Nuớc dễ thâm nhập thấm sâu xuống đất Chất hữu chống xói mòn đất: mùn tăng khả chống xói mòn khả giữ nớc cho đất Nó giúp tạo thành đoàn lạp đất giữ đợc lỗ hổng lớn mà thông qua đất thâm nhập thấm sâu Trong đoàn lạp, hạt đất riêng rẽ không dễ bị rửa trôi theo nớc Sự kết hợp khả thâm nhập nớc tăng tạo thành hạt đất có khả chống xói mòn đà giảm đáng kể xói mòn tăng khả giữ n ớc cho nhu cầu sử dụng thực vật tái tạo lại nguồn nớc ngầm Quá trình canh tác lâu dài - làm không gian hổng đất, đất trở nên cứng, vón cục, kích thớc hạt đất giảm, nớc thâm nhập vào chậm diện tích bề mặt giảm Chất hữu khả đệm khả trao đổi đất: 20 - 70% khả trao đổi đất hợp chất mùn dạng keo Độ axit trao đổi phân đoạn mùn từ 300 - 1400 cmoles/ kg Từ thấy mùn có khả đệm khoảng pH rộng [18] 1.1.2 Nitơ Trong chất dinh dỡng cho trồng, nitơ đợc nghiên cứu nhiều từ trớc đến vấn thu hút đợc nhiều nghiên cứu nhà khoa học Lí nitơ có hàm lợng nhỏ đất nhng lại có vai trò lớn thực vật 1.1.2.1 ảnh hởng nitơ phát triển trồng ảnh hởng tốt Trong tất chất dinh dỡng đa lợng phân bón nitơ có tác dụng nhanh rõ ràng Nó có xu hớng kích thích thực vật lớn nhanh có màu xanh đậm Với ngũ cốc, nitơ làm tăng căng tròn hạt tỉ lệ protein hạt Với tất thực vật, nitơ ảnh hởng tới khả sử dụng kali, photpho thành phần dinh dỡng khác Bên cạnh đó, nitơ làm cho thực vật mọng nớc Đây biểu chất lợng quan trọng loại thực phẩm nh xà lách, củ cải Cây không hấp thụ đủ nitơ thờng chậm phát triển, cằn cỗi, rễ nhỏ, có màu vàng vàng xanh, dễ bị héo Nếu dùng liều lợng (oversupply): Do nitơ có tác dụng nhanh trồng nên đợc dùng với hàm lợng cao Biểu việc thừa nitơ có màu xanh đậm, mềm Việc sử dụng liều làm chậm trởng thành cây, làm cho thân yếu, chủ yếu phát triển Bên cạnh đó, có ảnh hởng bất lợi tới chất lợng hạt nh táo, đào, lúa mạch Nó làm giảm khả chống chịu cối bệnh tật Tuy nhiên tất thực vật bị ảnh hởng bất lợi việc bón nhiều nitơ Một số loại trồng nh cỏ rau, lợng lớn nitơ giúp chúng phát triển tốt Các ảnh hởng xấu xuất sử dụng lợng lớn phân bón nitơ Vì vậy, trờng hợp này, sử dụng phân nitơ cách tự [14] 1.1.2.2 Các dạng tồn nitơ đất Trên giới, hàm lợng nitơ bề mặt đất khoảng 0,02- 0,4% Trong lớp đất cày hàm lợng nitơ khoảng 2,5% Nitơ đất chia thành hai dạng: nitơ dạng hữu nitơ dạng vô Dạng hữu cơ: dạng hữu có nguồn gốc từ xác thực vật động vật Chúng thờng dới dạng protein, amono axit tự do, đờng amino, hợp chất phức tạp khác 20- 40% tổng nitơ đất dới dạng protein Các dạng vô cơ: dạng vô gồm nitơ tồn dới dạng ion dạng khí Dạng ion: bao gồm NH4+ ,NO2- NO3- Các dạng chiếm khoảng 2- 5% tổng nitơ Chúng đợc giải phóng từ trình khoáng hóa hợp chất hữu có chứa nitơ Bên cạnh đó, phân bón cung cấp nitơ dới dạng ion Trừ NO2-, nitơ dới dạng ion quan trọng độ phì nhiêu đất Dạng khí: bao gồm N2, N2O, NO2, NO, NH3 Nitơ dạng khí sinh từ phản ứng hóa học, trình denitrat hóa trình bay Trong dạng đó, hấp thụ đợc NH4+, NO2-, NO3- , amino axit axit nucleic NO2- độc nhng có lợng nhỏ đất Amino axit axit nucleic chØ cã thùc vËt bËc cao vµ cịng chØ có lợng nhỏ đất Hầu hết nitơ đợc hấp thụ NH4+, NO3- Một số loại nh thuốc lá, cà chua, dùng NO3- nhiều hơn, số nh khoai tây, lúa, ngô, dứa, củ cải đờng lại dùng NH4+ NO3- Tuy nhiên, phát triển tốt đợc cung cấp đủ NH4+, NO3- không đợc cung cấp hai loại [13] 1.1.2.3 Các trình chuyển hóa nitơ đất Sự chuyển hóa nitơ đất thông qua hai trình là: trình khoáng hóa trình cố định nitơ Hai trình thuận nghịch: Khoáng hóa N- hữu NH3, NO3Cố định Các trình dẫn tới chuyển hóa tơng hỗ nitơ dạng vô nitơ dạng hữu Nếu hàm lợng nitơ khoáng đất giảm trình khoáng hóa chiếm u trình cố định [18] 1.1.2.3.1 Quá trình cố định Trong trình phân hủy xác động vật thực vật đặc biệt hợp chất có hàm lợng nitơ thấp dới tác động vi sinh vật, phần lớn nitơ vô đợc chuyển dạng hữu Ban đầu, nitơ đợc cố định tế bào vi sinh vật Nếu hàm lợng nitơ vô xác động thực vật không đủ cao nitơ dạng amoni nitrat bị đồng hóa Khi tốc độ hoạt động vi sinh vật giảm số nitơ bị cố định đợc khoáng hóa trở lại giải phóng ion NH4+, NO3- Tuy nhiên, phần lớn nitơ bị cố định tồn dới dạng hữu Nitơ bị cố định tế bào vi sinh vật trở thành phần thiếu chất hữu đất Dới dạng bị khoáng hóa chậm đa vỊ d¹ng cã thĨ sư dơng víi thùc vËt bËc cao 1.1.2.3.2 Quá trình khoáng hóa Khoáng hóa nitơ trình chuyển nitơ hữu dạng vô nh NH4+, NO3-, NO2- Quá trình diễn theo hai bớc: - Quá trình amoni hóa Quá trình nitrat hóa N hữu NH3 NH4+ NO22NO3 Quá trình amoni hóa: Là trình phân hủy enzim nitơ hữu đợc chuyển dạng NH3 Nguyên liệu đầu cho trình phân tử lớn (protein, axit nucleci, aminopolysaccarit) Từ đó, hợp chất chứa nitơ hữu đơn giản nh - amino axit, purine bazơ pyrimidine, đờng amino đợc tạo thành Các hợp chất lại đợc vi sinh vật tiêu thụ phân hủy tạo thành NH3 Bẻ gẫy protein peptit: Dới tác dụng enzim thủy phân protein enzim thủy phân peptit hợp chất phân hủy tạo thành amino axit Các amino axit díi t¸c dơng cđa c¸c enzim dehydro hãa oxi hóa amino axit phân hủy tạo thành NH 3: Protein, peptit Proteinase Peptitdase Amino axit dehydrogenasa Oxidase Amino axit NH3 Phản ứng tiêu biểu cho phân hđy amino axit nh sau: Ph©n hđy axit nucleic: Chun hóa nitơ axit nucleic thành NH3 cần hoạt ®éng cđa nhiỊu lo¹i enzim Axit nucleic cã ë tất tổ chức sống bao gồm H2O NADH + H+ R - CH - COOH R - CH - COOH + NAD NH2 R - CH - COOH + NH3 O NH đơn vị mononucleotit (bazơ purin pyrimidin) tạo liên kết este với axit photphoric thông qua phân tử đờng Trong trình, dới tác dụng enzim nuclease axit nucleic phân hủy tạo thành mononucleotit (enzim nuclease xúc tác trình thủy phân liên kết este nhóm photphat đơn vị đờng pentose) Sau đó, mononucleotit lại phân hủy tạo thành nucleoside (N- glycoside purine pyrimidin) gốc PO 43- dới tác dụng nucleotidasa Nucleoside sau bị thủy phân tạo thành bazơ purine pyrimidin hợp phần pentose với enzim nucleosidase Các hợp chất cuối phân hủy tạo thành NH3 với enzim amidohyrolyase amidinohydrolyasa: Nucleases Axit nucleic Mononucleotit PO43- Bazơ purine pyrimidine Nucleosidases Nucleotidases Nucleoside Amidohydrolysases Amidinohydrolyases NH3 Sự phân hủy đờng amino: Các đờng amino thành phần cấu trúc thành tế bào vi sinh vật Nó dạng liên kết với mucopeptit mucoprotein Sự tạo thành NH3 từ glucosamin (một đờng amino phổ biến đất) đợc xúc tác hai enzim glucosamine kinase glucosamine-6-photphat isomerase Sản phẩm tạo thành amoniac fructose-6-photphat Sự amoni hóa ure: Ure có thành phần nớc tiểu ngời động vật trình amoni hóa ure chia làm hai giai đoạn: giai đoạn đầu díi t¸c dơng cđa enzim ureaza tiÕt bëi c¸c vi sinh vật, ure bị phân hủy tạo thành muối cacbonat amoni; giai đoạn hai amoni cacbonat chuyển thành NH3, CO2, vµ H2O: CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O Mét sè vi khuẩn có khả phân giải ure cao nh Planosarcina urease, Micrococcus ureaza, Bacillus amylovorum, §a sè vi sinh vật phân giải ure thuộc nhóm hiếu khí kỵ khí không bắt buộc, chúng a pH trung tính kiềm Quá trình nitrat hóa: Sau trình amon hóa, NH hình thành, phần đợc trồng hấp thụ, phần phản ứng với anion đất tạo thành muối amon Một phần muối amon đợc trồng VSV hấp thụ Phần lại đợc oxi hóa thành dạng nitrat gọi trình nitrat hóa Nhóm vi khuẩn tiến hành trình gọi chung nhóm vi khuẩn nitrat hóa Quá trình nitrat hóa diễn theo hai giai đoạn: giai đoạn nitrit hóa, giai đoạn nitrat hóa Giai đoạn nitrit hóa:Quá trình oxi hóa NH4+ thành NO2- đợc tiến hµnh bëi nhãm vi khn nitrit hãa Chóng thc nhãm vi khuẩn tự dỡng hóa có khả oxi hóa NH4+ oxi không khí tạo lỵng NH4+ + 3/2O2 = NO2- + H2O + 2H + Năng lợng Nhóm vi khuẩn nitrit hóa bao gồm chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus, Nitrosospira chúng thuộc loại tự dỡng bắt buộc, khả sống môi trờng thạch Bởi vậy, phân lập chúng khó, phải dùng silicagel thay cho môi trờng thạch Giai đoạn nitrat hóa: Quá trình oxi hóa NO2- thành NO3- đợc thực nhóm vi khuẩn nitrat hóa Chúng vi sinh vật tự dỡng hóa có khả oxi hóa NO2- tạo thành lợng Năng lợng đợc dùng để đồng CO2 tạo thành đờng: NO2- + 1/2O2 = NO3- + Năng lợng Nhãm vi khuÈn tiÕn hµnh oxi hãa NO2- thµnh NO3- gåm chi: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus Ngoµi nhãm vi khuÈn tự dỡng hóa trên, có số loài vi sinh vật dị dỡng tiến hành trình nitrat hóa Đó loài vi khuẩn xạ khuÈn thuéc c¸c chi Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces [8] 1.1.3 Photpho (P) 1.1.3.1 Chu trình photpho Chu trình photpho đất hệ động học bao gồm đất, thực vật VSV Các trình diễn gồm: trình lấy P từ đất cây, trình trả lại P cho đất thông qua xác thực vật động vật, trình chuyển hóa sinh học thông qua trình khoáng hóa cố định, phản ứng cố định bề mặt lớp khoáng sét, trình hòa tan tạo thành photphat thông qua phản ứng hóa học hoạt động củaVSV Trong hệ thống tự nhiên, nguồn P mà sử dụng đợc tuần hoàn trở lại đất qua xác động vật thực vật Trong trình canh tác phần P đợc tuần hoàn trở lại đất phần bị trình thu hoạch Hầu hết P đất bị trình xói mòn, lợng nhỏ rò rỉ Chu trình photpho đợc đa hình 1.4 10 ... đại lợng rác thải ngày nhiều, mà phơng pháp xử lý rác thải ngày đợc quan tâm nghiên cứu hoàn chỉnh Sản xuất phân hữu từ rác thải sinh hoạt hữu giải pháp u việt xử lý rác thải rác thải hữu chiếm... thải rác thải hữu chiếm khoảng 40% rác thải sinh hoạt Đức, năm 1993 đà có khoảng 80 nhà máy làm compost từ rác thải xử lý đợc khoảng 10% tổng lợng rác thải sinh hoạt Sản phẩm thu đợc từ trình loại... dùng cây, bèo dâu, cốt - 19 khí, điền thanh, muồng muồng, ủ với đất bột, phân lân, trát kín bùn, ủ khoảng tháng [12] 1.2.3.4 Phân hữu làm từ rác thải sinh hoạt (compost) Cuộc sống ngày đại lợng rác