3. THỦY QUYỂN VĂ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 52
3.3.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon 59
Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon. Câc loại tảo quang hợp lă loại sinh vật cố định cacbon quan trọng nhất trong môi trường nước. Tảo quang hợp tiíu thụ CO2, lăm pH của nước tăng vă do đó lăm kết tủa CaCO3 vă CaCO3.MgCO3. Lượng cacbon hữu cơđược tạo thănh nhờ hoạt động của vi sinh vật sẽ tiếp tục bị chính vi sinh vật phđn hủy chuyển hóa trong chu trình sinh địa hóa thănh nhiín liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đâ, than bùn,… Cacbon hữu cơ trong sinh khối, nhiín liệu hóa thạch có thể bị vi sinh vật phđn hủy hoăn toăn tạo thănh CO2. Có thể tóm tắt câc quâ trình chuyển hóa cacbon có liín quan đến vi sinh vật như sau:
− Quang hợp: lă quâ trình trong đó tảo hoặc câc loại thực vật bậc cao, vi khuẩn quang hợp sử dụng năng lượng ânh sâng để cốđịnh cacbon thănh chất hữu cơ:
CO2 + H2O + hν → {CH2O} + O2(k)
−Hô hấp hiếu khí: lă quâ trình trong đó chất hữu cơ bị oxy hóa trong điều kiện có oxy phđn tử O2:
{CH2O} + O2(k) → CO2 + H2O
−Hô hấp kỵ khí: quâ trình oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO3−, SO42−…, không sử dụng oxy phđn tử.
− Sự phđn hủy sinh khối: vi khuẩn hoặc nấm phđn hủy xâc động thực vật, chuyển cacbon hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, photpho thănh câc dạng hợp chất hữu cơ hoặc vô cơđơn giản có thể hấp thụ bởi thực vật.
−Quâ trình tạo metan: câc chất hữu cơ có thể bị vi khuẩn tạo metan (methane-forming bacteria) nhưMethanobacterium chuyển thănh metan trong điều kiện thiếu khí (anoxyc) ở lớp trầm tích bằng phản ứng lín men (đđy lă một loại phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất oxy hóa vă chất khửđều lă chất hữu cơ):
2{CH2O} → CH4 + CO2
đđy lă quâ trình đóng vai trò quan trong trong chu trình cacbon tại một khu vực cũng như trín toăn cầu, vì đđy lă khđu cuối cùng trong quâ trình phđn hủy kỵ khí câc chất hữu cơ. Quâ trình
năy cung cấp khoảng 80% lượng CH4 cho khí quyển.
−Quâ trình phđn hủy câc hợp chất hydrocacbon: câc hợp chất hydrocacbon lớn có thể bịMicrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium vă Nocardia oxy hóa trong điều kiện hiếu khí. Nhờ có quâ trình năy mă chất thải dầu mỏ có thể bị phđn hủy trong nước vă trong đất. Ví dụ câc phản ứng: CH3CH2CH2CH2CH2O2H + O2 → CH3CH2CH2O2H + 2CO2 + 2H2O H H OH OH CO2H CO2H O2 O2
−Sự phđn hủy sinh học câc hợp chất hữu cơ: như câc quâ trình xảy ra trong quâ trình xử lý nước thải đô thị. Có thể biểu diễn sự phđn hủy năy bằng phản ứng đại diện sau:
{CH2O} + O2(k) → CO2 + H2O + sinh khối