(Trang 56)
YÊU CẦU CẦN ĐẠT
- Nêu được vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường.
|
Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường đòi hỏi sự tham gia của rất nhiều yếu tố như chính sách giáo dục ý thức bảo vệ môi trường, nghiên cứu khoa học kĩ thuật và công nghệ xử lí,... trong đó, khoa học kĩ thuật và công nghệ xử lí có vai trò rất quan trọng. Các phương pháp xử lí đều hướng tới mục tiêu thân thiện với môi trường, hiệu quả cao và bền vững. Trong số các phương pháp xử lí ô nhiễm môi trường, xử lí sinh học ngày càng được chú trọng. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc xử lí và cải tạo môi trường, phục hồi hệ sinh thái tự nhiên. Có bao giờ bạn nghĩ rằng việc sử dụng vi sinh vật có thể là giải pháp hữu hiệu trong việc giải quyết các vấn đề ô nhiễm? Đặc điểm nào của vi sinh vật giúp chúng thực hiện được vai trò to lớn đó? |
Ô nhiễm môi trường là nguyên nhân dẫn tới biến đổi khí hậu, huỷ hoại môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ, đời sống của con người và gây tổn giảm sự đồng sinh học. Ô nhiễm môi trường chủ yếu do các hoạt động của con người gây nên. I – VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
Ngày nay, sản xuất công nghiệp phát triển mạnh, nhiều ngành sản xuất công nghiệp có chất thải, nước thải chứa các kim loại nặng như As, Pb, Cd, Hg,... Nước thải, chất thải chưa qua quy trình xử lí nghiêm ngặt đã thải ra môi trường dẫn đến hiện tượng tích tụ các kim loại nặng trong đất, trong nước ở hàm lượng cao. Ngoài ra, chất thải từ sản xuất công nghiệp, chất thải sinh hoạt không được xử lí đúng cách hay dư lượng thuốc trừ sâu lớn trong sản xuất nông nghiệp cũng là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng. Hàm lượng các kim loại nặng trong đất nằm trong một giới hạn nhất định và qua giới hạn này, bất kì ô nhiễm kim loại nặng, gây ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của nhiều sinh vật.
(Trang 57)
Bảng 9. Giới hạn tối đa hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất mặt*
Đơn vị tính: mg/kg đất khô
| TT | Kim loại nặng | Đất nông nghiệp | Đất lâm nghiệp | Đất dân sinh | Đất công nghiệp | Đất thương mại, dịch vụ |
| 1 | As | 15 | 20 | 15 | 25 | 20 |
| 2 | Cd | 1.5 | 3 | 2 | 10 | 5 |
| 3 | Pb | 70 | 100 | 70 | 300 | 200 |
| 4 | Cr | 150 | 200 | 200 | 250 | 250 |
| 5 | Cu | 100 | 150 | 100 | 200 | 200 |
| 6 | Zn | 200 | 200 | 200 | 300 | 300 |
Hầu hết các vi sinh vật sống trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ bị chết hoặc tích tụ một lượng lớn kim loại nặng trong cơ thể dẫn đến bị bệnh, suy yếu. Tiếp đó, các sinh vật này lại là thức ăn cho các sinh vật khác, trong đó có con người. Như vậy, con người gián tiếp nhiễm kim loại nặng thông qua việc sử dụng động vật, thực vật nhiễm các kim loại nặng làm nguồn thức ăn. Đây là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh ung thư ở người và một số bệnh khác.
Vậy, làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng và xử lí môi trường khi đã bị ô nhiễm?
Có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ hoặc giảm hàm lượng và độc tính của kim loại nặng trong môi trường, trong đó có phương pháp sử dụng vi sinh vật. Một số vi sinh vật như Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Sporosarcina soli, Thiobacillus ferrooxidans, Viridiobacillus arxoci, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer, Klebsiella oxytoca... có khả năng hấp phụ, thu giữ, thay đổi trạng thái điện tích kim loại nặng. Để tồn tại trong môi trường có hàm lượng kim loại nặng cao, các vi sinh vật này đã chuyển ion kim loại nặng thành dạng không độc; liên kết các kim loại trong tế bào, kết tủa, tích tụ hoặc đóng gói các ion kim loại trong màng nhầy ở ngoài tế bào,... Khả năng đặc biệt của các sinh vật này đã được con người nghiên cứu và ứng dụng vào việc làm sạch môi trường, xử lí ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường một cách nhanh chóng và hiệu quả.
* Nguồn: Quy chuẩn Việt Nam QCVN 03-MT:2015/BTNMT về nồng độ của một số kim loại trong tầng đất mặt
(Trang 58)
| ? DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM 1. Nguyên nhân nào dẫn đến môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng? 2. Để xử lí ô nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp sử dụng vi sinh vật, cần lựa chọn nhóm vi sinh vật có đặc điểm gì? 3. Nêu tên một số vi sinh vật điển hình có khả năng giảm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường. |
II – VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ CHẤT THẢI HỮU CƠ
Chất thải hữu cơ có thành phần chính là các hợp chất hữu cơ, bao gồm: rác thải sinh hoạt; chất thải trong các quá trình chế biến sản phẩm từ trồng trọt, chăn nuôi; nước thải hữu cơ từ các quá trình sản xuất và gia đình;... Chất thải hữu cơ khi không được xử lí đúng cách sẽ là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng tiêu cực tới sức khoẻ và đời sống của con người.
|
a) Rác thải sinh hoạt |
b) Nướcthải từ nhà máy sản xuất dầu cọ |
c) Bã mía – rác thải từ quy trình sản xuất mật mía |
Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo và các nông sản khác với sản lượng lớn cho thị trường thế giới. Quá trình sản xuất, chế biến lúa gạo và các loại nông sản khác như ngô, khoai, sắn, tôm, cá,... đều thải ra lượng chất thải rất lớn. Hiện tượng đốt rơm rạ sau thu hoạch lúa (H 9.2) xảy ra rất phổ biến, gây ô nhiễm không khí do khói và bụi mịn.
Chất thải hữu cơ từ các làng nghề chế biến tinh bột, từ các nhà máy chế biến thuỷ sản thải ra môi trường mà không qua xử lí đúng cách vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của con người.
(Trang 59)
Để giảm thiểu ô nhiễm trên có nhiều phương pháp khác nhau như chôn lấp, sử dụng vi sinh vật phân giải phế phụ phẩm và đóng gói rơm rạ, bã mía, mùn cưa của nhiều quá trình sản xuất, nguyên liệu cháy trong lò đốt,... Trong số các phương pháp trên, phương pháp chuyển hoá sinh học bằng vi sinh vật cho ra các sản phẩm đa dạng, hữu ích, hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn cả.
Hình 9.2. Đốt rơm rạ gây ô nhiễm không khí
Sinh khối thực vật bao gồm các chất hữu cơ, trong đó, cellulose và pectin chiếm tỉ lệ lớn. Cả hai thành phần đều là các polysaccharide được cấu tạo từ đường đơn 5 carbon và 6 carbon. Các đường đơn này là nguyên liệu của quá trình chuyển hoá, cung cấp năng lượng cho vi sinh vật. Vi sinh vật có khả năng sinh ra các enzyme cellulose thuỷ phân liên kết giữa các đơn vị trong phân tử polysaccharide để giải phóng các đường đơn. Đây là nguyên liệu để tạo thành năng lượng và nguồn carbon phục vụ cho sự sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật thông qua quá trình hô hấp và lên men. Đồng thời sản phẩm của các quá trình chuyển hoá ở vi sinh vật có thể hữu ích cho con người.
Với những kiến thức về trao đổi chất ở vi sinh vật, chúng ta hoàn toàn có thể đề xuất giải pháp sử dụng vi sinh vật để xử lí chất thải hữu cơ thành các loại hàng hoá có giá trị, làm tăng tính hữu dụng của sản phẩm nông nghiệp.
Một số ứng dụng của vi sinh vật trong nông nghiệp như xử lí rơm rạ thành phân bón hữu cơ; xử lí rơm rạ, bã mía, mùn cưa, thân ngô, bống phế thải,... thành cơ chất trồng các loại nấm; xử lí chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối thực vật thành khí sinh học biogas; dùng trong sản xuất thực phẩm hoặc hoá lỏng thành nhiên liệu dự trữ hay dùng để sản xuất nhiên liệu. Các ứng dụng phổ biến trên cho thấy vi sinh vật có vai trò vô cùng quan trọng trong xử lí các chất hữu cơ có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
| ? DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM 1. Hãy nêu một số nguồn chất thải hữu cơ phổ biến. 2. Vi sinh vật phân huỷ các chất thải hữu cơ bằng cách nào? 3. Khi phân giải các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm, các vi sinh vật đã tạo thành các sản phẩm chính nào? 4. Nêu một số ứng dụng của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường, cải tạo môi trường và ứng dụng tạo sản phẩm hữu ích trong cuộc sống. |
(Trang 60)
| EM CÓ BIẾT Màng nhầy bao quanh vi sinh vật gồm polysaccharide, protein, nucleic acid,... giữ nhiều chức năng như liên kết tế bào, bám dính, bảo vệ, dự trữ. Chất tiết của vi khuẩn, các mảnh của thành tế bào, một số sản phẩm trao đổi chất của tế bào, các thành phần hữu cơ hấp thụ từ môi trường dẫn đến sự hình thành các polysaccharide ngoại bào ở nhiều loại vi khuẩn đơn độc hoặc tập hợp các vi khuẩn tạo thành màng sinh học. Thành phần của màng nhầy ở các vi khuẩn hay các màng sinh học khác nhau phụ thuộc vào các chất hấp thụ sinh học, hấp thụ các kim loại nặng. Do bản chất chứa nhiều anion, màng nhầy tạo phức thông qua tương tác tĩnh điện với các cation kim loại, dẫn đến khả năng cố định kim loại trong màng. Kết quả của quá trình này là các kim loại lơ lửng được cố định, kết tủa, làm giảm nồng độ giúp giảm độc cho sinh vật. |
| KIẾN THỨC CỐT LÕI Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi bất lợi của môi trường sống, chủ yếu được gây ra bởi sản phẩm phụ trong các hoạt động của con người. Ô nhiễm kim loại nặng có ảnh hưởng lớn tới hệ sinh thái do kim loại tích tụ và truyền trong các mắt xích của chuỗi và lưới thức ăn. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong xử lí ô nhiễm môi trường đất, nước nhờ khả năng trao đổi chất đặc biệt của chúng như thay đổi trạng thái điện tích của kim loại, tiết ra các enzyme để phân giải các hợp chất hữu cơ,... Chất thải hữu cơ không được xử lí đúng cách là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí. Vi sinh vật phân huỷ chất thải hữu cơ và tạo ra các sản phẩm hữu ích cho con người. |
| LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG 1. Căn cứ vào những tiêu chí nào để xác định được môi trường bị ô nhiễm? 2. Căn cứ vào những tiêu chí nào để xác định được môi trường đất bị nhiễm kim loại nặng? 3. Em hãy cho biết một số sản phẩm trong đời sống hằng ngày là kết quả của xử lí chất thải hữu cơ bởi vi sinh vật. 4. Phân tích những ưu điểm của việc xử lí các chất thải trong trồng trọt (rơm rạ, thân ngô,...) bằng ứng dụng công nghệ vi sinh so với việc xử lí bằng cách đốt các chất thải trên. |
