BÀI BÁO CÁO THƯC TẬP-KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN CỦA VI SINH VẬT

9 Năng lượng sinh ra trong quá trình này dùng để đồng hóa CO2 thành chất hữu cơ.. Quá trình phản nitrate hóa™ Thực hiện phản ứng khử nitrate thành khí nitơ.. ™ Ngoài quá trình phản nitra

Khả năng chuyển hóa các hợp

TS Lê Quốc Tuấn Khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Chu trình nitrogen trong tự nhiên

Chu trình nitrogen trong tự nhiên

Trong môi trường nước

Quá trình amôn hóa

™ Amôn hóa urê Thực hiện bởi VSV: Planosarcina urea, Micrococcus urea, Bacillus amylovorum, Proteus vulgaris…

™ Amôn hóa protein Thực hiện bởi VK: Bacillus mycoides, B subtilis, Pseudomonas fluorescens, … Xạ khuẩn Streptomyces griseus… Vi nấm có Aspergillus oryzae, Penicilium camemberti…

CO(NH2)2 + 2 H2O (NH4)2CO3(NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O

R-CH(NH2)COOH + ½ O2 R-CO-COOH + NH3

Quá trình nitrate hóa

™ Giai đoạn nitrite hóa Thực hiện bởi VSV:

Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus và Nitrosospira chúng đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc

9 Năng lượng sinh ra trong quá trình này dùng để đồng hóa

CO2 thành chất hữu cơ

™ Amôn hóa protein Thực hiện bởi VK: Nitrobacter, Nitrospira và Nitrococcus.

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + H2O + 2 H + Q

NO2- + ½ O2 NO3- + Q

Quá trình phản nitrate hóa

™ Thực hiện phản ứng khử nitrate thành khí nitơ

™ Thuộc nhóm tự dưỡng hoá năng có Thiobacillus denitrificans, Hydrogenomonas agilis…

™ Thuộc nhóm dị dưỡng có Pseudomonas denitrificans, Micrococcus denitrificanas, Bacillus licheniformis…sốngtrong điều kiện kỵ khí, trong những vùng đất ngập nước

™ Năng lượng tạo ra dùng để tổng hợp ATP

Sơ đồ phản ứng phản chuyển hóa nitrogen

Quá trình phản nitrate hóa

™ Trong nông nghiệp: phản nitrate hóa là quá trình bất lợi, thường xảy ra trong điều kiện yếm khí.

™ Ngoài quá trình phản nitrate hóa sinh học, trong tự nhiên còn có quá trình phản nitrate hóa học xảy ra khi

pH <5.5

NH4Cl + HNO3 N2 + HCl + H2O

R-NH2 + HNO3 N2 + R-OH + H2O

Quá trình cố định nitơ phân tử

™ Phản ứng đốt cháy nitrogen không khí.

™ Quá trình cố định nitrogen bởi vi sinh vật

3 2

4000 2

2

2 2

Sự hình thành nốt sần ở cây họ đậu

Cây họ đậu và vi

nitrogen

Một số loài vi khuẩn có khả năng cố định

™ Vi khuẩn lam sống tự do và vi khuẩn lam

cộng sinh trong bèo hoa dâu

Bèo hoa dâu và vi khuẩn cố định đạm (Anabaena Azollae)

Vòng tuần hoàn phosphorus trong tự nhiên

Mưa Thực vật

Động vật

Vi sinh vật

P trong

QT nâng lên của địa tầng

Chảy tràn

QT phong hóa P từ đất

Phosphate trong nước

Lắng đọng nền đáy

Tạo nền đáy Đá

mới

Sự phân giải phosphore hữu cơ

trong đất do vi sinh vật

Sự phân giải phosphore vô cơ do vi sinh vật

Ca3(PO4)2 + 4 H2CO3 + H2O Ca(H2PO4)2 + H2O + 2 Ca(HCO3)2Dạng khó tan Dạng dễ tan Dạng dễ tan

Ca3(PO4)2 + 4 HNO3 Ca(H2PO4)2 + 2 Ca(NO3)2

Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4

™Các loài có khả năng phân giải mạnh là Bacillus

megatherium, B butyricus, P radiobacter, P gracilis…

™Trong nhóm vi nấm thì Aspergillus niger có khả năng phân giải mạnh nhất

™Ngoài ra một số xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải phosphore vô cơ

Sự chuyển hoá các hợp chất lưu huỳnh của vi sinh vật

Vòng tuần hoàn lưu

huỳnh

Source:Ecology and Evolution, Department of Biology, Kenyon College

Vòng tuần hoàn lưu huỳnh

Các phản ứng sinh hóa trong vòng tuần hoàn

lưu huỳnh

Chất hữu cơ có S

Protein động vật, hữu cơ có S

Protein thực vật, hữu cơ có S

Lưu Huỳnh (S)

Sự oxy hoá các hợp chất lưu huỳnh do vi

™Quá trình này làm cho pH của đất giảm xuống

™Năng lượng sinh ra trong quá trình oxi hóa dùng để đồng hóa

CO2 tạo thành đường

™Các loài vi khuẩn có khả năng oxy hoá các hợp chất lưu

huỳnh là Thiobacillus thioparus và Thiobacillus thioxidans.

Sự oxy hoá các hợp chất lưu huỳnh do vi khuẩn

tự dưỡng quang năng

™Các vi khuẩn thuộc họ Chlorobacteriaceae thường oxy hoá

H2S theo phương trình sau

¾Ở nhóm vi khuẩn trên, S được hình thành không tích luỹ trong

cơ thể mà ở ngoài môi trường

Sự khử các hợp chất lưu huỳnh vô cơ do vi

9Quá trình này xảy ra trong điều kiện kỵ khí, ở tầng

nước sâu

9Chất hữu cơ đóng vai trò cung cấp hydrogen

9Quá trình phản sulphate hóa tạo ra nhiều H2S gây nên ô nhiễm môi trường

™Quá trình này được gọi là quá trình phản sulphate hóa, theo phương trình sau