Một số đặc điểm nổi bật của VSV • Có kích thước rất nhỏ bé, mà mắt thường không thể nhìn thấy được, chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi • Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh • Sinh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Hóa Mơi Trường – Bộ môn Quản lý Kỹ thuật môi trường VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƢỜNG Giảng viên: Ths Nguyễn Thanh Hịa Email: nthoa@tlu.edu.vn Tel: 0904727546 Vi sinh vật mơi trƣờng Tín chỉ: tc Q trình: 30% Thi 70% Phƣơng pháp đánh giá Hình thức Bài tập trắc nghiệm Số lần lần lấy Mô tả - Lần 1: Chương Thời gian - Tuần lớp điểm - Lần 2: Chương - Tuần 10% - Lần 3: Chương - Tuần 10% - Lần 4: Chương - Tuần 10% - 60 phút - Tuần 10% Bài kiểm tra lớp lần lấy điểm Tiểu luận - 3-4 câu tự luận lần lấy Trình bày slide theo điểm nhóm Tuần 7-8 Tổng điểm q trình Thi cuối kỳ Trọng số 10% 50% 30% - 90 phút 1-2 tuần sau - 10- 20 câu trắc kết thúc môn nghiệm, câu tự luận học 70% Tài liệu tham khảo Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Tiến, Phạm Văn Ty, Vi sinh vật học 6th ed, Nhà xuất giáo dục, 2007 Lê Ngọc Tú, Hóa sinh cơng nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 Lê Xuân Phương, Vi sinh vật học môi trường, Đại học Đà Nẵng, 2009 (Ebook) (www.ebook.edu.vn) Gabriel Bitton, Wastewater Microbiology 3rd ed, A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2005 NỘI DUNG MÔN HỌC VI SINH VẬT HỌC MÔI TRƢỜNG Chương I Tổng quan nhóm vi sinh vật tự nhiên Chương II Các trình sinh lý vi sinh vật ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh Chương III Khả chuyển hóa vật chất tự nhiên vi sinh vật Chương IV Ô nhiễm nước vi sinh vật Chương V Vi sinh vật ứng dụng công nghệ môi trường CHƢƠNG Tổng quan nhóm vi sinh vật tự nhiên Khái quát vi sinh vật (VSV) VSV thể vô nhỏ bé mà mắt thường khơng nhìn thấy được, có thấy rõ sử dụng kính hiển vi Một số đặc điểm bật VSV • Có kích thước nhỏ bé, mà mắt thường khơng thể nhìn thấy được, quan sát kính hiển vi • Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh • Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh • Năng lực thích ứng mạnh dễ phát sinh biến dị • Phân bố rộng rãi tự nhiên: đất, nước, khơng khí, thể sống,… Virut Chưa có cấu tạo TB Vi khuẩn Vi nấm, tảo, nguyên sinh vật Tế bào nhân sơ Tế bào nhân chuẩn • Mặc dù có màng sinh chất cấu trúc cần thiết chúng thiếu hệ thống màng nội bào phức tạp mở rộng Có vai trò quan trọng hệ sinh thái đời sống người • Một số lồi VSV tác nhân gây bệnh người, vật nuôi, trồng,… Phân Loại Vi sinh vật Tác dụng VSV đất Cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng thuốc hoá học bảo vệ thực vật Phân huỷ hợp chất hố học có nguồn gốc hữu Phân giải chuyển hoá chất gây ô nhiễm đất - Phân huỷ chất phế thải hữu v.v - VSV xử lý nhiễm cải tạo đất • Đất có tính đệm lọc, qua có vai trị quan trọng việc ngăn chặn phân tán chất ô nhiễm • Trong chế phẩm cải tạo đất, VSV đóng góp vai trị vơ quan trọng ứng dụng cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng thuốc hoá học bảo vệ thực vật hữu Các VSV sống vùng rễ có khả sản sinh axit hữu tạo phức với kim loại nặng kim loại độc hại với trồng( Al, Fe v.v.) • Vi khuẩn Pseudomonas Strata vi nấm Piriformospora Indiaca có tác dụng làm giảm mức độ ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất Các Enzym xem số sinh học cho đất Dehydrogenase, Nitrogenase, Phosphate tăng lên Đất cấy vi khuẩn Pseudomonas Strata vi nấm Piriformospora Indiaca làm tăng sinh khối protein hữu đất, giúp đất trồng giàu dinh dưỡng Vi khuẩn Pseudomonas * Xạ khuẩn Streptomyces sp Hình a Khuẩn lạc cuống sinh bào tử Streptomyces sp Hình a Xạ khuẩn Streptomyces scabies (ni MT thạch nghiêng hệ sợi) Hình: Bề mặt bào tử xạ khuẩn chi Streptomyces (trái), Micromonosspora (phải dƣới kính hiển vi điện tử) b Nấm đối kháng Trichoderma sp • Các VSV thường sử dụng cải tạo đất thối hố, đất có vấn đề nhiễm ứng dụng nhiều nấm rễ nội cộng sinh ( VAM – Vacular Mycorhiza) vi khuẩn Pseudomonas Các cách sử dụng VSV để xử lý ô nhiễm Môi trƣờng - Cách thứ sử dụng vi sinh vật diện tự nhiên vùng đất bị ô nhiễm Để làm điều này, người ta bơm ôxy cung cấp hỗn hợp dinh dưỡng để làm gia tăng nhanh chóng số lượng vi khuẩn Hỗn hợp biết đến nhiều Inipol (gồm phosphates nitrates) hãng Elf-Aquitaine phối hợp với Viện Hải dương học Paul-Ricard chế tạo - Cách thứ hai, khó thực thi lại hiệu hơn, bơm vào khu vực ô nhiễm siêu vi khuẩn tuyển lựa phịng thí nghiệm VSV ứng dụng xử lý nhiễm khơng khí • • • • Khí thải có mùi khó chịu chứa nhiều dẫn xuất lưu huỳnh dạng khí như:thiosulphate, H2S, methyl mercaptan dimethyl sulphite Phân hủy hiếu khí: H2S + 2O2 → H2SO4 • (CH3)2S + 5O2 → 2CO2 + H2SO4 + 2H2O Phân hủy yếm khí: H2S + 8NaNO3 → 4Na2SO4 + H2SO4 + 4H2O + 4N2 • (CH3)2S + 4NaNO3 → Na2SO4 + 2NaOH + 2H2O + 2N2 + 2CO2 Các chất nguồn cung cấp lượng cho hoạt động sống nhiều loài vi sinh vật hiếu khí yếm khí Trong thực tế chúng bị phân huỷ mơ tả phương trình 481 CÁC HỆ THỐNG LÀM SẠCH KHƠNG KHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp vi sinh vật làm khơng khí khác với phương pháp làm hoá học lý học khả tiến hành trình nhiệt độ bình thường áp suất khí • Có ba kiểu hệ thống làm khơng khí phương pháp sinh học: Tấm lọc sinh học (Bio-filter); Các thiết bị làm sinh học (Bio-scrubber); Các Biocreactor chứa màng lọc polymer; • 482 • • • Những yêu cầu chủ yếu thiết bị sinh học làm khơng khí là: đơn giản vận hành, hiệu làm sạch, suất hoạt động riêng (là tỷ lệ khơng khí qua thiết bị thể tích làm việc hệ thống) cao độ can trở khí động học thấp Thiết bị làm sinh học khơng khí phổ biến biofilter có chi phí sản xuất không đáng kể (vật liệu lớp lọc rẻ phổ biến, tiêu tốn nước, điện thấp) Năng suất hoạt động bioreactor cao nhiều so với thiết bị sinh học làm khí khác, có nồng độ sinh khí cao thể tích làm việc reactor nhờ cố định vi sinh vật chất mang polymer vơ Ngồi vai trị tập trung sinh khối, chất mang thực chức quan trọng khác đảm bảo diện tích bề mặt phân cách lớn hai phase nước-khí 483 Tấm lọc sinh học Biofilter 484 phận thu góp (aerotank) nằm phần đáycủa absorber (1) Một đường ống lắp vào bên aerotank để đưa khí nhiễm bẩn vào (2) Khơng khí làm qua lỗ số (3) Ở phần bioscrubberlắp màng lọc (4) ống dẫn (5) nằm bên cạnh vịi phun (6) 485 Bioreactor Những bioreactor có chứa màng polymer gắn tế bào vi sinh vật Việc làm khỏi chất độc diễn nhờ vào hoạt tính enzyme tế bào vi sinh cố định màng Đôi thay vào chỗ tế bào người ta cốđịnh enzyme lên màng polymer nói 486 Bioreactor có lớp rửa thường có chu kỳ hoạt động khoảng 5-10 ngày,nếu người ta bổ sung vào nước tưới lên reactor sinh học khoảng 5% bùn hoạt tính lấy từ hồ đọng nước 487