Vi sinh vật và ô nhiễm hữu cơ

Việc nghiên cứu các hoạt động của vi sinh vật và ứng dụng của chúng trong việc xử lý môi trường đang là xu hướng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường hiện đại. Đặc biệt là vấn đề xử lý các thành phần rác thải hữu cơ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI VI SINH VẬT VÀ CHẤT GÂY Ô NHIỄM HỮU CƠ VII VI V TIỀM NĂNG VỀ GEN, ĐỘC TÍNH, KHẢ DỤNG SINH HỌC, CẤU TRÚC CHẤT GÂY Ô NHIỄM • CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÂN HỦY SINH HỌC • QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ • XỬ LÝ SINH HỌC • KẾT LUẬN • IV III II I I ĐẶT VẤN ĐỀ Bùng phát toàn cầu hóa chất công nghiệp nông nghiệp dẫn đến ô nhiễm môi trường diện rộng 3 Làm để khắc phục ô nhiễm? Xử lý sinh học dựa sở trình phân hủy sinh học (biodegradation) biện pháp hiệu II TỔNG THỂ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC  Phân hủy sinh học phân hủy chất ô nhiễm hữu xảy hoạt động vi sinh vật • Các chất gây ô nhiễm coi nguồn thức ăn chất vi sinh vật • Thông thường, phân hủy hợp chất hữu cung cấp carbon lượng cho tăng trưởng sinh sản tế bào Từng bước phân hủy trình xúc tác enzyme cụ thể tạo từ tế bào thực Nếu thiếu phân hủy enzym phù hợp Các chất hữu phân hủy không hoàn toàn Trong trình phân giải , vi sinh vật tiết enzym phân giải hợp chất A tình cờ enzym phân giải B có môi trường, enzym không đặc hiệu cho B nguồn lượng từ Đó gọi trình Cometabolizi (Đồng chuyển hóa) trình oxi hóa B không tạo lượng cho tế bào 10 1.2 Halogen Aliphatics Điều kiện hiếu khí Chuyển hóa hiệu hợp chất mono di halogen 2 loại phản ứng : phản ứng phản ứng oxi hóa Phản ứng thế: phản ứng nhân halogen đơn dihalogen thay nhóm hydroxyl Phản ứng oxy hóa xúc tác nhóm enzym monoxygenase dioxygenase 31 1.2 Halogen Aliphatics Điều kiện kỵ khí  Chuyển hóa hiệu hợp chất nhiều gốc halogen  Chuyển hóa chủ yếu thông qua hai trình:  Cometabolism : trình đồng chuyển hóa  Halorespiration: sử dụng clo nhận điện tử cuối để hỗ trợ tăng trưởng,quá trình 32 2.Alicyclics Điều kiện hiếu khí Điều kiện kỵ khí alicyclics dễ dàng phân hủy điều kiện sulfate giảm Phân hủy hạn chế điều kiện có nhiều men vi sinh methanogenic 33 Các hợp chất thơm • Điều kiện hiếu khí Quá trình vi khuẩn phân hủy chất thơm Quá trình nấm phân hủy chất thơm 34 Các hợp chất thơm Điều kiện kỵ khí Phân hủy kỵ khí chất thơm sản xuất benzoyl CoA phân hủy trung gian Phân hủy sinh học kỵ khí benzoate toluen hiển thị chung benzoyl -CoA trung gian 35  Mục tiêu xử lý sinh học khai thác trình phân hủy sinh học để xử lý ô nhiễm  Có hai kiểu xử lý sinh học insitu exsitu  Các loại chất gây ô nhiễm xử lý sinh học bao gồm: • Hợp chất hữu dễ bay • Hydrocarbon polyaromatic • Thuốc trừ sâu , thuốc diệt cỏ  Các biện pháp để thúc đẩy thành công trình xử lý sinh học là: • Bổ sung oxy khí khác • Bổ sung chất dinh dưỡng • Liên tiếp xử lý kỵ khí-hiếu khí • Bổ sung chất hoạt động bề mặt • Bổ sung vi sinh vật DNA 36 4.1 Bổ sung oxi khí khác Oxy yếu tố cần thiết cho phân hủy sinh học hiếu khí Có khả hòa tan thấp nước Tỷ lệ khuếch tán thấp từ không khí vào nước Cung cấp không đủ oxi làm chậm xử lý sinh học Xây dựng hệ thống sinh học có bổ sung khí để tăng khả xử lý ô nhiễm 37 38 4.2 Bổ sung dinh dưỡng Hấp thụ chất Bổ sung chất dinh dưỡng đặc biệt nito photpho Tối ưu hóa đến tỷ lệ C:N:P = 100:10:1 dinh dưỡng bổ sung làm cho khó khăn để đạt tỷ lệ tối ưu xác 39 4.3 Liên tiếp xử lý kỵ khí hiếu khí  Phân hủy sinh học nhanh chóng nhiều chất ô nhiễm ưu tiên yêu cầu hai kỵ khí hiếu khí giai đoạn  Điều kiện hiếu khí có lợi cho phân hủy sinh học hợp chất halogen hóa  Điều kiện kỵ khí thuận lợi cho việc phân hủy sinh học hợp chất với số lượng lớn halogen hóa  Phân hủy sinh học hoàn toàn dẫn xuất halogen aliphatics cao điều kiện kị khí thường không diễn → Kết hợp hai trình kỵ khí hiếu khí 40 4.4 Bổ sung chất hoạt động bề mặt  Chất hoạt động bề mặt tổng hợp hóa học sản xuất nhiều vi sinh vật  Nếu lựa chọn cách phù hợp, chất hoạt đọng bề mặt dùng để tăng cường phân hủy sinh học 41 4.5 Bổ sung vi sinh vật DNA  Nếu vi sinh vật phân hủy mặt vùng ô nhiễm độc tính cao bổ sung thêm *siêu* sinh vật→ trình bioaugmentation  Các *siêu* sinh vật phát triển thông qua trình thích nghi điều kiện phòng thí nghiệm biến đổi gen  Trong thực tế, siêu vi sinh vật không tồn môi trường vài tuần Vì : - Nó thích nghi với môi trường - Các vi sinh vật,cũng chất gây ô nhiễm, hấp phụ mạnh bề mặt rắn  Xây dựng hệ thống xử lý sinh học có kiểm soát điều kiện để xử lý ô nhiễm 42  Phân hủy sinh học trình dùng vi sinh vật để xử lý chất ô nhiễm  Cơ chế, diễn biến trình phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều yêu tố môi trường  Tối ưu hóa trình phân hủy sinh học tiếp tục mối quan tâm tìm hiểu nhà khoa học toàn giới 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Microorganisms and Organic Pollutants – TS Raina M Maier  Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường- TS Lê phi Nga   44 XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE CỦA THẦY VÀ CÁC BẠN! 45 ... giảm theo chiều sâu chủ yếu khác biệt hàm lượng chất hữu thường thấp đất bề mặt 24 NITO  Sử dụng vsv xử lý ô nhiễm hữu ,đặc biệt hydrocarbon đòi hỏi chất dinh dưỡng thiết yếu nitơ phốt →phân hủy