BÀI 9: VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
I. VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM KIM LOẠI
NẶNG
- Thực trạng và tác hại của
ô nhiễm kim loại nặng:
+ Nguồn gốc: Phát sinh từ
các hoạt động sản xuất công nghiệp (luyện kim, hóa chất, khai khoáng), rác thải
sinh hoạt chưa qua xử lý, dư lượng thuốc trừ sâu và phân hóa học trong nông
nghiệp.
+ Kim loại nặng phổ biến
gây ô nhiễm: Arsenic (As), Chì (Pb), Cadmium (Cd), Thủy ngân (Hg), Chromium
(Cr), Kẽm (Zn).
+ Tác hại: Kim loại nặng
không bị phân hủy sinh học, tích tụ trong đất, nước rồi xâm nhập vào chuỗi thức
ăn (thực vật → động vật → con người), gây ngộ độc mãn tính, suy giảm miễn dịch,
biến đổi gen và ung thư.
- Vai trò và cơ chế xử lý của
vi sinh vật:
+ Cơ chế hấp phụ sinh học:
Vi sinh vật sử dụng màng nhầy (slime layer - cấu tạo từ polysaccharide,
protein) tích điện âm để liên kết, giữ chặt các cation kim loại nặng tích điện
dương trên bề mặt tế bào.
+ Cơ chế tích tụ sinh học:
Chủ động vận chuyển và tích tụ ion kim loại nặng vào bên trong tế bào mà không
làm ảnh hưởng đến hoạt động sống của chúng.
+ Cơ chế biến đổi hóa học:
Tiết enzyme thay đổi trạng thái oxy hóa - khử của kim loại nặng, biến đổi chúng
từ dạng hòa tan, độc tính cao thành dạng kết tủa không tan, ít độc hơn để dễ
dàng tách lọc.
+ Các loài vi sinh vật điển
hình: Vi khuẩn Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Sporosarcina
solii, Thiobacillus ferrooxidans; nấm mốc Penicillium chrysogenum,
Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer,...
II. VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ CHẤT THẢI HỮU
CƠ
- Thực trạng chất thải hữu
cơ:
+ Nguồn chất thải: Rác thải
sinh hoạt gia đình, nước thải từ các nhà máy chế biến nông - lâm - thủy sản
(nhà máy đường, dầu cọ, bột mì), phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch (rơm rạ, bã
mía, vỏ trấu).
+ Tác động tiêu cực: Gây
mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Việc người dân tự ý đốt rơm
rạ trực tiếp trên đồng ruộng sau mùa vụ gây ra lượng bụi mịn khổng lồ, làm ô
nhiễm không khí nghiêm trọng.
- Cơ chế phân hủy chất hữu
cơ của vi sinh vật:
+ Sinh khối thực vật chứa
chủ yếu là cellulose và pectin (các polysaccharide mạch dài cấu tạo
từ các đường đơn 5 cacbon và 6 cacbon).
+ Vi sinh vật tiết ra các
enzyme ngoại bào mạnh mẽ (đặc biệt là enzyme cellulase) để cắt đứt các
liên kết hóa học giữa các đơn phân của polysaccharide, giải phóng ra các đường
đơn dễ hấp thụ.
+ Các đường đơn này được hấp
thụ vào tế bào vi sinh vật để làm nguyên liệu cho quá trình hô hấp tế bào và
lên men, tạo năng lượng sinh trưởng và giải phóng các chất vô cơ đơn giản thân
thiện với môi trường.
- Ứng dụng thực tiễn của vi
sinh vật trong xử lý chất hữu cơ:
+ Ủ phân hữu cơ vi sinh
(compost): Sử dụng vi sinh vật phân giải cellulose để chuyển hóa nhanh rơm rạ,
mùn cưa, bã mía thành phân bón giàu dinh dưỡng cho cây trồng.
+ Trồng nấm: Sử dụng phế thải
nông nghiệp làm giá thể nuôi trồng các loại nấm ăn, nấm dược liệu (nấm rơm, nấm
linh chi).
+ Công nghệ khí sinh học (biogas):
Phân hủy kị khí chất thải chăn nuôi (phân heo, bò) nhờ nhóm vi khuẩn methanogen
tạo ra khí methane (CH₄) phục vụ đun nấu, chạy máy phát điện.