ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯƠNG

Công nghệ sinh học môi trường : là tổng hợp các biện pháp vật lý, hóa học, sinh học nhằm ngăn ngừa và xử lý các chất độc hại phát sing từ quá trình sản xuất và hoạt động cảu con người,

Đề cương Công nghệ sinh học môi trường (2TC)

7.Trình bày các biện pháp sinh học xử lý đất ô nhiễm (in situ: bioventing,

biosparging, injection – recovery; phytoremediation; ex situ: landfarming (làm đất), composting biopile (đống ủ sinh học), soil slurry reactors (kỹ thuật bùn nhão)

Ưu nhược điểm của từng biện pháp

8.Phân tích nguyên lý của quá trình xử lý đất ô nhiễm bằng biện pháp sinh học (vaitrò của vi sinh vật); sự phù hợp của quá trình xử lý sinh học các vùng đất bị ô nhiễm

9.Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý ô nhiễm bằng tác nhân sinh học

10.Các đặc điểm của hệ thống xử lý ô nhiễm bằng tác nhân sinh học

Chương 3

11.Khái niệm kim loại nặng? Tác động của kim loại nặng tới con người, động/thựcvật và vi sinh vật?

12.Cơ chế kháng kim loại nặng của tế bào?

13.Công nghệ phytoremediation là gì, ưu nhược điểm so với các phương pháp xử

lý ô nhiễm khác? Glutathione và phytochelatins có vai trò như thế nào? cơ chế tổnghơp phytochelatins?

14.Vi sinh vật vùng rễ đã hỗ trợ thực vật sinh trưởng tại các vùng đất ô nhiễm như thế nào?

15.Các cơ chế thực vật dùng để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi đất (phytoextraction, phytostabilization; phytovolatilization; rhizofiltration vv.)

Chương 4 Nước thải và cơ sở sinh học trong xử lý nước thải

16.Trình bày khái niệm nước thải, nguyên nhân gây ô nhiễm nước Hệ vi sinh vật trong nước thải

17.Trình bày các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước Thông số nào cho biết mức độ ô nhiễm của nước

18.Chỉ số BOD, BOD5 và COD cho chúng ta biết những gì? Tại sao dùng BOD5? Khi nào có thể xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

19.Trình bày và phân tích mối quan hệ của hệ vi sinh vật trong nước thải

20.Mối quan hệ giữa các loài thuỷ sinh vật và quá trình làm sạch nước trong ao hồ (đọc sách của tác giả Lương Đức Phẩm)

Chương 5 Công nghệ xử lý nước thải

21.Trình bày các biện pháp tạo đông tụ, lắng

22.Mô tả và phân tích vai trò của các giai đoạn trong hệ thống xử lý nước thải: tiền

xử lý, xử lý sơ cấp (xử lý cấp I), xử lý thứ cấp (xử lý cấp II)

23.Phân tích các dạng sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải vàtrình bày các mô hình xử lý nước thải có ứng dụng các dạng sinh trưởng này: sinh trưởng lơ lửng, sinh trưởng bám dính Cấu trúc của biofloc và biofilm Các hoạt

động sinh học diễn ra trong bể xử lý nước thải hiếu khí, tại sao BOD sau một thời gian giảm lại tăng lên Các quá trình loại bỏ N và P trong bể xử lý hiếu khí, tại sao phải bố trí bể yếm khí trước bể oxy hoá (tìm đọc quá trình A/O) Đọc tài liệu của

Lê Xuân Phương và Lương Đức Phẩm

24.Tỷ lệ F/M là gì? Tỷ lệ này có a/h gì đến quá trình hoạt động của bể xử lý hiếu khí

25.Thế nào là bung bùn? Nguyên nhân và biện pháp khắc phục ? Các nhóm vi sinhvật gây hiện tượng này ?

26.Trình bày quá trình hoạt động của các bể xử lý hiếu khí: aerotank, trickling filter, đĩa quay sinh học (rotating biological contactors/RBC) Trình bày những ưu nhược điểm của biện pháp xử lý : lọc nhỏ giọt (trickling filter)

27.Thế nào là ao hồ ổn định (stabilization ponds) : vài trò và ý nghĩa của nó ? Cánhđồng lọc sinh học là gì ? Nguyên lý bố trí và hoạt động của cánh đồng lọc sinh học28.Thế nào là xử lý kỵ khí ? cơ sở khoa học và ý nghĩa của quá trình này? Nguyên

lý của quá trình xử lý nước thải kỵ khí ? (các quá trình diễn ra trong bể kỵ khí), so sánh với quá trình xử lý hiếu khí Ưu nhược điểm của quá trình xử lý nước thải kỵ khí Ứng dụng sinh trưởng lơ lửng trong xử lý kỵ khí Phân tích quá trình hoạt động của bể xử lý kỵ khí dòng nước ngược (upward flow anaerobic slugde blanket system/ UASB) Các nhân tố ảnh hưởng tới hoạt động của quá trình phân huỷ kỵ khí

Chương 6 Công nghệ xử lý chất thải

29.Khái niệm chất thải ? Thành phần chất thải ? các biện pháp xử lý chất thải, ưu nhược điểm của từng biện pháp (tập trung vào biện pháp sinh học) hệ vi sinh vật tham gia xử lý rác thải ?

30.Quá trình ủ compost diễn ra như thế nào ? Ưu điểm của phương pháp này ? Cácnhân tố ảnh hưởng tới quá trình ủ compost

31.Tại sao có thể dùng giun tròn để xử lý rác thải nông nghiệp ?

Chương 7 Xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ đa vòng thơm

32.Trình bày các nguồn gây ô nhiễm các chất hữu cơ đa vòng thơm ? ảnh hưởng của chúng tới môi trường sống ?

33.Nguyên lý phân huỷ các chất đa vòng thơm bằng vi sinh vật ?

Chương 8 Ô nhiễm không khí

34.Nguyên nhân và ảnh hưởng của ô nhiễm không khí tới đời sống của chúng ta35.Thực vật phản ứng thế nào với ô nhiễm không khí

36.Các biện pháp loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi không khí

37.Hiện nay vấn đề phát sinh khí thải chăn nuôi đang được quan tâm, chế phẩm probiotics và chế phẩm sinh học có vai trò gì trong cải thiện môi trường chăn nuôi

và tăng khả năng tiêu hoá của vật nuôi như thế nào ?

1.Trình bày khái niệm môi trường? Các chức năng cơ bản của môi trường? Theo chức năng, môi trường được phân thành những loại nào?

Trả lời :

 K/n : Môi trường gồm yếu tố tự nhiên + yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật

thiết với nhau, bao quanh con người, có sự ảnh hưởng tới đời sống vật chất sản xuất, sự tồn tại phát triển của con người và thiên nhiên

 Chức năng : 6 chức năng

1) Không gian sống của con người và vi sinh vật

2) Cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuốc sống và hoạt động sản xuất của con người

3) Chứa đựng toàn bộ phế thải do con người tạo ra trong cuốc sống và hoạt động sản xuất của mình

4) Giảm nhẹ tác động có hại của thiên nhiên tới con ngừi và vsv trên Trái Đất5) Lưu trữ, cung cấp trông tin cho con người (khảo cổ )

6) Con người cần khoảng không gian dành cho nhà ở, sản xuất lương thực và tái tạo môi trường Con người có thể tặng không gian sống cần cho mình bằng việc khai thác và chuyển đổi chức năng sử dụng các loại không gian : khai hoang, phá rừng, cải tạo vùng đất,… việc khai thác quá mức …

 Theo chức năng, môi trường phân thành

Môi trường tự nhiên bao gồm các nhân tố thiên nhiên như vật lý, hoá học, sinh

học, tồn tại ngoài ý muốn của con người, nhưng cũng ít nhiều chịu tác động của con người Đó là ánh sáng mặt trời, núi sông, biển cả, không khí, động, thực vật, đất, nước Môi trường tự nhiên cho ta không khí để thở, đất để xây dựng nhà cửa, trồng cấy, chăn nuôi, cung cấp cho con người các loại tài nguyên khoáng sản cần cho sản xuất, tiêu thụ và là nơi chứa đựng, đồng hoá các chất thải, cung cấp cho ta cảnh đẹp để giải trí, làm cho cuộc sống con người thêm phong phú

Môi trường xã hội là tổng thể các quan hệ giữa người với người Đó là những luật

lệ, thể chế, cam kết, quy định, ước định ở các cấp khác nhau như: Liên Hợp

Quốc, Hiệp hội các nước, quốc gia, tỉnh, huyện, cơ quan, làng xã, họ tộc, gia đình,

tổ nhóm, các tổ chức tôn giáo, tổ chức đoàn thể, Môi trường xã hội định hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất định, tạo nên sức mạnh tập thể thuận lợi cho sự phát triển, làm cho cuộc sống của con người khác với các sinh vật khác

Ngoài ra, người ta còn phân biệt khái niệm môi trường nhân tạo, bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên, làm thành những tiện nghi trong cuộc sống, như ôtô, máy bay, nhà ở, công sở, các khu vực đô thị, công viên nhân tạo

2.Trình bày khái niệm công nghê sinh học môi trường? ô nhiễm môi trường? Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường?

Công nghệ sinh học môi trường : là tổng hợp các biện pháp vật lý, hóa học, sinh

học nhằm ngăn ngừa và xử lý các chất độc hại phát sing từ quá trình sản xuất và hoạt động cảu con người, CNMT bao gồm tri thức dưới dạng nguyên lý, quy trình

và các thiết bị kĩ thuật thực hiện nguyên lý và quy trình đó

Ô nhiễm môi trường :

Chuyển chất thải hoặc nguyên liệu vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khỏe của con người dẫn đến sự phát triển và chất lượng môi trường suy giảm

10 nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường:

1 Khai thác vàng thủ công

Với phương tiện đơn giản nhất như quặng vàng trộn lẫn với thủy ngân, hỗn hợp này sẽ được nung chảy, thủy ngân bốc hơi, chất còn lại là vàng Hậu quả, người khai thác hít khí độc, còn chất thải thủy ngân gây ô nhiễm, môi trường, tích tụ trong cây cối, động vật và từ đó lan sang chuỗi thực phẩm

4 Ô nhiễm không khí do môi trường sống

Hơn 50% dân số thế giới, chủ yếu ở các nước đang phát triển, sử dụng than, củi và rơm rạ để đun nấu Đây là nguyên nhân gây 3 triệu ca tử vong hằng năm trên thế giới và 4% trường hợp bị đau ốm Việc đun nấu thường diễn ra ở một khu vực chậtchội, không có hệ thống thoát khí

5 Khai khoáng công nghiệp

Khó khăn lớn nhất là xử lý chất thải dưới dạng đất đá và bùn Chất thải này có thể

có các hóa chất độc hại mà người ta sử dụng để tách quặng khỏi đất đá Chất thải ởcác mỏ thường có các hợp chất sulfid-kim loại, chúng có thể tạo thành axít, với khối lượng lớn chúng có thể gây hại đối với đồng ruộng và nguồn nước ở xung quanh Bùn từ các khu mỏ chảy ra sông suối có thể gây ùn tắc dòng chảy từ đó gây

lũ lụt

6 Các lò nung và chế biến hợp kim

Trong quá trình sản xuất và chế biến các kim loại như đồng, ni-ken, kẽm, bạc, cobalt, vàng và cadmium, môi trường bị ảnh hưởng nặng bởi các chất thải như: hydrofluor, sunfua-dioxit, nitơ-oxit khói độc cũng như các kim loại nặng như chì, arsen, chrom, cadmium, ni-ken, đồng và kẽm Một lượng lớn axít-sunfuaric được

sử dụng để chế biến Chất thải rắn độc hại cũng gây hại đến môi trường Thông thường con người hít thở các chất độc hại này hoặc chúng thâm nhập vào chuỗi thực phẩm

7 Chất thải phóng xạ và chất thải từ việc khai thác urani

Chất phóng xạ được sử dụng để sản xuất điện, dùng trong lĩnh vực quân sự và y học Việc xử lý chất thảiphóng xạ từ các lò phản ứng dưới dạng thanh đốt vô cùng khó khăn Việc chôn vĩnh viễn loại chất thải này hầu như là chuyện không thể Quátrình khai thác urani tuy không tạo ra chất thải phóng xạ nguy hiểm, nhưng lại tạo

ra một lượng lớn chất thải có lượng phóng xạ tương đối thấp

8 Nước thải không được xử lý

Ở nhiều vùng, phân người và nước thải sinh hoạt không được xử lý nước thải mà quay trở lại vòng tuần hoàn của nước Nước thải không được xử lý chảy vào sông rạch và ao hồ gây thiếu hụt ôxy làm cho nhiều loại động vật và cây cỏ không thể tồn tại Theo WHO, trong năm 2008, có khoảng 2,6 tỉ người không được tiếp cận với các công trình vệ sinh Đây chính là nguyên nhân vì sao ở các TP, nước bị ô nhiễm nặng nề bởi chất bài tiết của con người Mỗi năm có khoảng 1,5 triệu người chết liên quan đến nước thải không được xử lý

9 Ô nhiễm không khí ở các đô thị

Khí thải từ xe máy, ô tô, các nhà máy điện, khu công nghiệp chứa nhiều hợp chất độc hại và bụi mịn Những chất này khi phản ứng với ánh sáng mặt trời hình thành những hợp chất mới, ví dụ ozon, loại khí này ở gần mặt đất rất độc hại

Theo dự đoán của WHO, mỗi năm có khoảng 865.000 trường hợp tử vong do ô nhiễm không khí gây nên

10 Sử dụng lại bình ắc quy

Ắc quy ô tô có nhiều tấm chì ngâm trong axít có thể nạp điện để sử dụng nhiều lần.Những bình ắc quy cũ này thường được vận chuyển từ các nước giàu sang các nước nghèo thuộc thế giới thứ ba để tái sử dụng Việc tháo gỡ các bình ắc quy này được thực hiện hết sức thủ công và không bảo đảm điều kiện an toàn nên thường xảy ra các vụ ngộ độc chì đối với những lao động tiếp xúc trực tiếp với bình ắc quy

cũ Ngoài ra, về lâu dài, nó còn gây ngộ độc mãn tính: chì tích tụ dần do khối lượng rất nhỏ qua hệ thống hô hấp và tích tụ ở xương

3.Các biện pháp sinh học xử lý đất, nước ô nhiễm?

Có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong xử lý

ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các chất thải hữu cơ Tiêu biểu là việc sử dụng hệ sinh vật để phân hủy hoặc hấp thụ/hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ từ chất thải sản xuất và sinh hoạt Có thể nêu lên một số phương pháp sau:

 Sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải

 Sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để hấp thụ các chất hữu cơ

1 Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật

Có một số loài vi sinh vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ có trong chất thải từ NTTS Quá trình phân hủy này được gọi là quá trình phân hủy ôxy hóa sinh hóa Có thể phân phương pháp này thành hai loại (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999) là :

 Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí Ðể đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở nhiệt độ khoảng 20 - 40 độ C

 Phương pháp yếm khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí Trong xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi

2 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm

Bản chất của việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên

cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn.Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và phốt pho, cácbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật ngập mặn khác

Kế tiếp trong chuỗi thức ăn là các động vật bậc 1 - động vật ăn thực vật Ðiển hình của các động vật bậc 1 ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu các loài này có thể tiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy Các loài cá ăn thực vật phù du và mùn bã hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thử nghiệm sử dụng ở các kênh thoát nước thải (Micheal J Phillips, 1995)

Rừng ngập mặn (RNM) là một hệ sinh thái ở vùng đất ngập nước rất phổ biến ở ven biển Việt nam Có thể sử dụng RNM như một bể lọc sinh học các chất ô nhiễmhữu cơ từ chất thải đô thị, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản Theo tính toán lý thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và

có thể hấp thụ được 219 kg nitơ, 20 kg phôt pho (Jesper Clausen, 2002) Ngoài ra, RNM với bộ rễ có cấu tạo đặc biệt là nơi bẫy các trầm tích có chứa các kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật Thực vật ngập mặn cùng với toàn bộ hệ sinh thái trong RNM là một bể lọc sinh học đối với các chất thải từ hoạt đông nuôi trồng thủy sản ven biển

Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất ô nhiễm với chi phí vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết hợp nhiều

hệ thống và các tác nhân khác nhau Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải và điều kiện cụ thể của từng khu vực

Chương 2:

4.Khái niệm đất, quá trình hình thành và thành phần của đất? Thế nào là đất ô nhiễm?

trình tổng hợp của 5 yếu tố:đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian

thành phần hữu cơ

+ Vô cơ (chiếm 97-98% trọng lượng khô): oxi và silic chiếm tới 82% trọng lượng, các cấp hạt có đường kính khác nhau hạt cát( từ 0,05 đến 2mm), limon (bột, bụi) (từ 0,002 đến 0,05mm) và sét (nhỏ hơn 0,002mm) Tỉ lệ % của các hạt cát, limon

và sét trong đất tạo nên thành phần cơ giới của đất

+ Hữu cơ: các mảnh vụn thực vật (xác lá cây), các chất thải động vật (phân, nước tiểu, xác chết v.v) và các chất hữu cơ chưa phân hủy khác Các chất này khi bị phân hủy, tái tổ hợp tạo ra chất mùn (este của các axít cacboxylic, các hợp chất củaphenol, và các dẫn xuất của benzen, là một loại chất màu sẫm và giàu các chất dinhdưỡng)

Vai trò của các hợp chất hữu cơ và mùn:

Giữ nguyên tố vi lượng trong đất

Là hệ đệm

Có khả năng giữ nước làm cho đất tươi tốt hơn

- Các tầng đất :

A) Lớp đất mùn: Là lớp chứa các chất hữu cơ ở dạng tương đối chưa bị phân hủy

Lớp này có bề ngoài chung là sẫm màu, mùi và cấu trúc đa dạng Các chất hữu cơ thô, bán phân hủy có thể nhận ra được trong thành phần của lớp này, ví dụ lá khô rụng hay đang thối rữa, cành gãy v.v

B) Lớp đất mặt: Chứa các chất hữu cơ đã phân hủy tương đối kỹ, trộn lẫn với một

C) Lớp hỗn hợp của các chất hữu cơ đã phân hủy và khoáng chất.

D) Lớp đất cái hay lớp khoáng chất, thành phần của lớp này thay đổi tùy theo bản

chất của đất cũng như của vật chất nguồn gốc của nó

E) Lớp đá móng hay vật chất nguồn gốc của đất, lớp này bị phân hủy ở phần bề

mặt trên cùng do hiệu ứng của sự phong hóa và phân rã Bản chất của vật chất nguồn gốc nguyên thủy xác định thành phần của đất và tự nó là kết quả của các quátrình địa chất (ví dụ như sự đóng băng, hoạt động núi lửa v.v) nào là phổ biến nhất trong khu vực

 Ô nhiễm đất là sự làm biến đổi thành phần, tính chất của đất gây ra bởi những tập quán phản vệ sinh của các hđ sản xuất nông nghiệp với những phương thức canh tác khác nhau, do thải bỏ không hợp lý các chất cặn bã đặc và lỏng vào đất, ngoài ra ô nhiễm đất còn do sự lắng đọng của các chất gây ô nhiễm không khí lắng xuống đất( theo nước mưa…)

5.Các nguyên nhân gây ô nhiễm đất? (nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo; theo tác nhân gây ô nhiễm)

Nếu theo nguổn gốc phát sinh có:

- Nguồn gốc tự nhiên: Trong các khoáng vật hình thành nên đất thường chứa 1

hàm lượng nhất định kim loại nặng, trong điều kiện bình thường chúng là những nguyên tố trung lượng và vi lượng không thể thiếu cho cây trồng và sinh vật trong đất, tuy nhiên trong 1 số điều kiện đặc biệt chúng vượt 1 giới hạn nhất định và trỏe thành đất ô nhiễm

- Nguồn gốc nhân tạo:

+ Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt

+ Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp

+ Ô nhiễm đất do chất thải nông nghiệp

 Ô nhiễm do hoạt động nông nghiệp:

Việc sử dụng quá nhiều phân hóa học và phân hữu cơ, thuốc trừ sâu, và thuốc diệt cỏ

Phân hóa học được rải trong đất nhằm gia tăng năng suất cây trồng Nguyên tắc là khi người ta lấy đi của đất các chất cần thiết cho cây thì người ta sẽ trả lại đất qua hình thức bón phân

Phần lớn nông dân bón phân hữu cơ chưa được ủ và xử lí đúng kĩ thuật nên gây nguy hại cho môi trường đất.nguyên nhân là do trong phân chứa nhiều giun sán, trứng giun, sâu bọ, vi trùng và các mầm bệnh khác khi bón vào đất, chúng có điều kiện sinh sôi nảy nở, lan truyền môi trường xung quanh, diệt một số vi sinh vật có lợi trong đất

Nông dược chiếm một vị trí nổi bật trong các ô nhiễm môi trường Khác với các chất ô nhiễm khác, nông dược được rải một cách tự nguyện vào môi trường tự nhiên nhằm tiêu diệt các ký sinh của động vật nuôi và con người hay để triệt hạ cácloài phá hại mùa màng

Việc sử dụng một phần đất để xây dựng đường xá và các khu đô thị các khu công nghiệp… làm thay đổi kết cấu của đất

Chất thải rắn đô thị cũng là một nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất nếu không được quản lý thu gom và kiểm soát đúng quy trình kỹ thuật

Chất thải rắn đô thị rất phức tạp, nó bao gồm các thức ăn thừa, rác thải nhà bếp, làm vườn , đồ dùng hỏng , gỗ, thủy tinh, nhựa, các loại giấy thải,các loạirác đường phố bụi, bùn, lá cây

Các hoạt động công nghiệp rất phong phú và đa dạng, chúng có thể là nguồn gây ônhiễm đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Nguồn gây ô nhiễm trực tiếp là khi chúng được thải trực tiếp vào môi trường đất, nguồn gây ô nhiễm gián tiếp là chúng được thải vào môi trường nước, môi trường không khí nhưng do quá trình vận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất và gây ô nhiễm đất.

Có thể phân chia các chất thải ra 4 nhóm chính:

- Chất thải xây dựng

- Chất thải kim loại

- Chất thải khí

- Chất thải hóa học và hữu cơ

0,5 mm) cũng ssủ làm cho đất “ngạt thở” vì thiếu không khí, quá trình trao

đổ khí bị cắt đứt Kết quả là các loài động, thực vật và vi sinh vật đều thiếu oxy, cuối cùng dẫn đến cái chết Lớp dầu này cũng ngăn cản quá trình trao đổi năng lượng mặt trời của môi trường đất

* Nếu phân loại theo các tác nhân gây ô nhiễm:

- Ô nhiễm do tác nhân hóa học

Ô nhiễm đất do kim loại nặng

Các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con người Những kim loại nặng có tính độc cao nguy hiểm là: thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), chì (Pb), niken (Ni); các kim loại nặng có tính độc mạnh là asen (As), crom (Cr), mangan (Mn), Kẽm (Zn), và thiếc (Sn)

Ô nhiễm đất do các chất phóng xạ

Ô nhiễm do chiến tranh

Miền Nam nước ta qua cuộc chiến tranh tàn khốc đã phải hứng chịu 100.000 tấn chất độc hóa học, trong đó có ít nhất 194 kg đioxin

- Ô nhiễm do tác nhân sinh học.

- Ô nhiễm do tác nhân vật lý.

6.Trình bày các biện pháp xử lý đất ô nhiễm (hoá học, lý học, tập trung nhiều vào biện pháp sinh học)

(1)Các phương pháp cơ lý

Được áp dụng nhằm làm giảm khả năng hòa tan và di chuyển các chất thải

 Sử dụng các chất gắn kết xi măng, với thạch cao, vật liệu silicat, nhựa

epoxy, polyeste Các chất này có vai trò gắn kết các chất thải thành từng khối bền vững được chôn vùi trong đất , tránh sự xói lở và di chuyển đi nơi khác

 Dùng phương pháp điện động học ( Electrokinetic): Dùng một dòng điện cường độ thấp, tác động trực tiếp qua cặp điện cực cắm xuống đất ở mỗi đầucủa khôi đất bị ô nhiễm Dòng điện sẽ gây nên điện thẩm thấu và lmf các ion

di chuyển Có thể thêm các chất hoạt động bề mặt để tăng tính tan của kim loại và giúp chúng dễ dàng di chuyển đến các điện cực

 Dùng kỹ thuật thuỷ tinh hoá (vitrication): Sử dụng dòng điện trực tiếp để làm nóng chảy đất và những vật liệu khác ở nhiệt độ rất cao (1600 –

20000C) Các chất hữu cơ bị nhiệt phân và bay hơi ở nhiệt độ cao Hơi nước

và khí của các chất hữu cơ bị cháy được hút lại khi nguội, những chất rắn đã

bị nóng chảy sẽ hình thành thể thuỷ tinh, làm bất động hầu hết các chất vô cơ

- Sử dung vi sinh vật: Dùng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm bằng cách cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và không khí cho chúng Trong môi trường tự nhiên, có nhiều loài vi sinh vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng

1 Cơ sở khoa học

 Trong đất có hệ vi sinh vật đa dạng có khả năng chuyển hóa các hợp chất hữu cơ trong đất ô nhiễm thành các chất vô cơ và hữu cơ đơn giản hơn kết hợp với quá trình tự tiêu, tự giải của vi sinh vật

 Vsv phân giải tinh bột: vi nấm chủ yếu thuộc chi Aspergillus, Fusarium, vi khuẩn thuộc chi Bacillus, pseudomonas…, xạ khuẩn

 Vsv phân giải chuyển hóa xenlulozơ: vi nấm như Tricoderma, Aspergillus, Fusarium, Mucor

 VSV phân giải đường: nấm men góp phần tạo độ mùn cho đất

 Nhóm VSV sinh tính đất là những vSv phân hủy, chuyển hóa các chất bền vững như: lignin, chitin, sáp, (ruminococcus, basidomycetes, actinomyses,

…)

2 Các phương pháp xử lý đất bằng pp vi sinh

2.1.Lò phản ứng sinh học

có nhiều dầu khó triết tách

một hộp, thùng hay cột kín nhờ những thành phần cần thiết để tạo phản ứng được trộn vào vật liệu cần xử lý

Trong lò pư, VSV được đưa vào theo 2 cách:

- VSV đc đưa vào dưới dạng huyền phù và dần hình thành bột nhão

- VSV dc đưa vào qua 1 giá thể

Vẽ sơ đồ nguyên lý:

- Có thể đạt đến phân hủy sinh học tối thích trong thời gian ngắn

- Có thể đưa chủng VSV thích ứng nhất cho việc xử lý

Đối với đất, nước khi sử dụng kĩ thuật này để xử lý tại chỗ cũng gặp khó khan là phải bơm nước lên hay đào đất lên trc khi đưa vào xử lý

2.2 Phương pháp ủ thành đống

thuận lợi cho việc phân giải hảo khí tự nhiên Nếu muốn gia tăng qt hđ của

thêm vào đất rơm, rác, bẹ ngô, phân chuồng tươi,…giúp mt thông thoáng đồng thời cung cấp chất đ cho vsv

PP ủ đống được tiến hành như sau: Đào đất lên và đánh đống đều đặn với chu vi mỗi đống ủ vài mét, cao khoảng 1m Đất được để ở dạng tự nhiên k nén chặt nhằm đảm bảo tính thong khí cho quá trình xử lý Quá trình ủ cần đảo trộn thường xuyên

để tạo điều kiện hỏa khí cho qt xử lý

-Gỡ bỏ các hợp chất khó di chuyển nhanh hơn

-Sản phẩm cuối cùng có thể làm cho đất giàu mùn dùng để bán như phân bón hoặc tái SD

-Cải thiện kết cấu đất thong qua bón 1 lượng compost

2.3.Làm đất như có canh tác

máy bay, dầu, PAHs, chất thải luyện than, thuốc bảo vệ tv

Các vật liệu ô nhiễm được xử lý như làm đất nông nghiệp nhằm tạo đk thuận lợi cho việc phân hủy chất ô nhiễm

Đất ô nhiễm được rải đều trên 1 mặt phẳng lớn thành lớp dày khoảng vài chục cm Rải chất dinh dưỡng đều khắp bề mặt và trộn đều vào đất để cug cấp dinh dưỡngcho vsv

Đảo khối đất định kỳ nhằm đảm bảo thoáng khí, thường xuyên lấy mẫu đất kiểmtra đê xđ sự giảm thiểu ô nhiễm cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng, nhiệt độ, độẩm…để có thể điều chỉnh bổ sung kịp thời

-phân hủy chất ô nhiễm thành dạng không độc

-hoạt động sinh học xảy ra chủ yếu

-giá thành thấp hơn so với cac pp khác

-tùy theo cách sửa chữa, vị trí tiến hành có thể được chuyển đổi theo lợi ích của người sử dụng

- Các đk về thời tiết có ảnh hưởng đến hiệu suất của qt xử lý

- Sự phát thải các chất bay hơi hoặc bụi có thể gây khó chịu hoặc đe dọa đến sk con ng

- Cần phải có những kho chứa chất thải

2.4 Phương pháp gò sinh học

cấm xử lý ngoài trời

Đất ô nhiễm được đào lên và trải lên một bề mặt không thấm, hơi dốc Đất được

ủ cao vài mét và đắp kiểu sườn dốc trên 1 khu vực rộng từ vài mét đến vài chục mét, chiều dài từ vài chục m đến hang trăm m Chân đống được bố trí 1 lớp vật liệuthoát nước và hệ thống ống đều đặn để ống thoáng khí Đỉnh đống ủ bố trí hệ thốngtưới ẩm đưa vsv và dinh dưỡng vào Quanh đống có hệ thống thu hồi chất lỏng chảy ra từ đống ủ và chảy tràn trên mặt Toàn bộ khu ủ được phủ lớp đất dẻo để cách ly với bên ngoài -> tạo mt có khả năng giữ không khí ẩm, đồng thời làm tăng nhiệt độ tạp đk thuận lợi cho việc xử lý ngay cả trong mùa lạnh

Việc thu hồi chất lỏng đc tiến hành thông qua hệ thống rãnh xung quanh đống ủ, còn chất khí đc thu hồi qua hệ thống hút khí ở chân đống ủ Chất lỏng và chất khí thu hồi sẽ dc qua xử lý để loại bỏ chất ô nhiếm trc khi thải ra mt hoặc tái Sd

Ưu điểm:

- Hệ thống đơn giản, dễ thiết kê

- Chất ô nhiễm dc phân hủy đến sp cuối cùng ko độc

- Giá thành thấp

Nhược điểm:

- Đòi hỏi phải khai quật

- Tốn diện tích

- Qt vận hành yêu cầu phải kiểm soát chặt chẽ lượng khí thải ra khí quyển

2.5 Xử lý trên quy mô hẹp “in situ”

Phạm vi:

Áp dụng cho việc xử lý chất ô nhiễm dưới các vật kiến trúc, ô nhiễm ở các tầng sâuhàng chục mét, ô nhiễm cacbua hydro đã mở rộng theo chiều ngang…các chất ô nhiễm ngấm xuống sâu, tới nước ngầm, lan rộng trên qui mô lớn

-> Việc xử lý ô nhiễm theo kiểu sinh học trong qui mô hẹp khá phức tạp cần phải

có hiểu biết về đặc trưng lớp đất, tính thấm, độ đồng đều, độ dày của tầng chứa nước, chất ô nhiễm và nồng độ của chúng…

Nguyên tắc:

Đưa vào khu vực ô nhiễm chất dinh dưỡng cần thiết và chất nhận e Phương pháp

cổ điển nhất là rót nước hòa tan đạm, lân và O2 vào lớp đất dưới Tỷ lệ các chất dctính toán tùy theo nguồn cung cấp cacbon trong đất và lưu lượng cũng như thời gian đưa nc vào trong đất Có 3 pp:

 Bioventing ( Sự thông khí sinh học) là phương pháp xử lý in situ phổ biến

nhất và liên quan đến việc cung cấp không khí và dinh dưỡng thông qua các giếng tới đất bị ô nhiễm và kích thích sự tăng sinh của các vi khuẩn bản địa

Các sinh vật này sẽ hoạt động để phân giải các chất gây ô nhiễm Bioventing

sử dụng mức lưu lượng không khí thấp và chỉ cần cung cấp lượng ôxy cần thiết để phân hủy sinh học, giảm thiểu sự bay hơi và giải phóng các chất gây

ô nhiễm khí quyển

 Biosparging Trong công nghệ in situ, không khí được bơm dưới nước để

tăng nồng độ oxy nước ngầm và nâng cao tỷ lệ phân hủy sinh học của các chất gây ô nhiễm do vi khuẩn Tiến hành dễ dàng và chi phí lắp đặt thấp, điểm bơm không khí có đường kính nhỏ cho phép linh hoạt đáng kể trong thiết kế và xây dựng hệ thống

 Injection recovery Trong công nghệ in situ này thường xuyên liên quan đến

việc bổ sung các vi sinh vật bản địa hoặc ngoại sinh vào những nơi bị ô nhiễm Hai yếu tố hạn chế việc sử dụng thêm nuôi cấy vi sinh vật trong một đơn vị xử lý đất (1) chủng vi sinh vật nuôi cấy ngoại sinh hiếm khi cạnh tranh tốt với vi sinh vật bản địa để phát triển và duy trì các mức quần thể hữu ích (2) hầu hết các loại đất có tiếp xúc lâu dài chất thải phân hủy sinh học có các vi sinh vật bản địa là sinh vật phân giải hiệu quả, nếu xử lý đất đai được quản lý tốt

7.Trình bày các biện pháp sinh học xử lý đất ô nhiễm (in situ: bioventing,

biosparging, injection – recovery; phytoremediation; ex situ: landfarming (làm đất), composting biopile (đống ủ sinh học), soil slurry reactors (kỹ thuật bùn nhão) Ưu nhược điểm của từng biện pháp

Giống câu 3

Phương pháp này thường là sự lựa chọn mong muốn nhất do chi phí thấp và ít xáo trộn, kể từ khi xử lý tại chỗ, như vậy tránh đào và vận chuyển các chất gây ô

nhiễm Trong xử lý in situ bị giới hạn bởi độ sâu của đất bị ảnh hưởng có thể được

xử lý Trong các loại đất, sự khuếch tán oxi cho tỷ lệ xử lý sinh học mong muốn nằm trong khoảng vài cm đến 30 cm, mặc dù ở độ sâu 60 cm và sâu hơn vẫn có

hiệu quả xử lý trong một số trường hợp Để giải quyết vấn đề này, oxi có thể được bơm đến độ sâu thấp hơn thông qua sự khuếch tán của không khí, peroxide, ozone vào dòng nước chảy đến

Trước khi tiến hành kỹ thuật này cần điều tra hệ vi sinh vật bản địa, điểu tra cấu trúc đất, nhiệt độ, độ pH Xác định diện tích vùng ô nhiễm và hướng chảy của mạch nước ngầm

Các pp xử lý:

1 Bioventing ( Sự thông khí sinh học)

Là phương pháp xử lý in situ phổ biến nhất và liên quan đến việc cung cấp không

khí và dinh dưỡng thông qua các giếng tới đất bị ô nhiễm và kích thích sự tăng sinhcủa các vi khuẩn bản địa Các sinh vật này sẽ hoạt động để phân giải các chất gây ônhiễm Bioventing sử dụng mức lưu lượng không khí thấp và chỉ cần cung cấp lượng ôxy cần thiết để phân hủy sinh học, giảm thiểu sự bay hơi và giải phóng cácchất gây ô nhiễm khí quyển

2 Biosparging (tạo bọt sinh học)

Trong công nghệ in situ, không khí được bơm dưới nước để tăng nồng độ oxy

nước ngầm và nâng cao tỷ lệ phân hủy sinh học của các chất gây ô nhiễm do vi khuẩn Tiến hành dễ dàng và chi phí lắp đặt thấp, điểm bơm không khí có đường kính nhỏ cho phép linh hoạt đáng kể trong thiết kế và xây dựng hệ thống

3 Injection recovery

Trong công nghệ in situ này thường xuyên liên quan đến việc bổ sung các vi sinh

vật bản địa hoặc ngoại sinh vào những nơi bị ô nhiễm Hai yếu tố hạn chế việc sử dụng thêm nuôi cấy vi sinh vật trong một đơn vị xử lý đất (1) chủng vi sinh vật nuôi cấy ngoại sinh hiếm khi cạnh tranh tốt với vi sinh vật bản địa để phát triển và duy trì các mức quần thể hữu ích (2) hầu hết các loại đất có tiếp xúc lâu dài chất thải phân hủy sinh học có các vi sinh vật bản địa là sinh vật phân giải hiệu quả, nếu xử lý đất đai được quản lý tốt

Dùng thực vật loại bỏ chất gây ô nhiễm trong đất chủ yếu là kim loại độc như Hg,

Pb, As, Cu, Cd, Se…Phương pháp này được sử dụng khi các phương pháp khác không có hiệu quả

Ưu điểm:

- Đơn giản

- Không tồn kém

- Thân thiện môi trường

- Tạo quang cảnh trong lành

Liên quan đến đào hoặc loại bỏ đất bị ô nhiễm lấy chất ô nhiễm từ vùng ô nhiễm ban đầu để xử lý ở nơi khác.Trước khi tiến hành các kỹ thuật xử lý, cần phải kiểm tra khu vực bị ô nhiễm, xem là do nguyên nhân gì để đưa chất gì, sử dụng vi sinh vật nào và dùng phương pháp nào để xửa lý

Phương pháp xử lý

(1) Xử lý đất (land treatment):

Thông khí và đảo trộn đất ô nhiễm (có thể không cần thiết nếu diện tích đất xử lý rộng), bổ sung các chất dinh dưỡng và các vi sinh vật phân giải, khống chế độ ẩm bằng tưới nước định kỳ Các chất gây ô nhiễm phải được khống chế nhờ những hàng rào chống thấm Khống chế các chất ô nhiễm bay hơi có thể sử dụng kỹ thuật trải đất trong nhà có mái che và hệ thống xử lý khí

(2)Ủ đống (composting):

Vật liệu ô nhiễm được trộn với các chất độn tạo thành đống, tưới nước định kỳ, có thể đảo xới hoặc không Chất độn thường dung là phân chuống, có tác dụng làm tăng tính xốp để lưu thông không khí, cung cấp ô xy cho VSV hoạt động

Sự hiện diện của các hữu cơ này sẽ hỗ trợ sự phát triển của một tập đoàn vi sinh vật phong phú và làm nhiệt độ tăng lên Bởi kỹ thuật này, các chất gây ô nhiễm hydrocarbon sẽ bị phân hủy bằng cả con đường sinh học hóa học

(3) Kỹ thuật đống ủ (Biopiles):

Là một sự kết hợp của kỹ thuật phơi đất (Land farming) và Ủ đống (composting)

Kỹ thuật này được xây dựng như đống ủ có ga và được sử dụng trong xử lý các chất nhiễm bẩn bề mặt như hydrocarbon vòng thơm.Biopiles cung cấp một môi trường thuận lợi cho các hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí bản địa

(4) Kỹ thuật rửa đất (land treatment):

Thông khí và đảo trộn đất ô nhiễm (có thể không cần thiết nếu diện tích đất xử lý rông), bổ sung các chất dinh dưỡng và các VSV phân giải, khống chế độ ẩm bằng tưới nước định kì Các chất gây ô nhiễm phải được khống chế nhờ những hàng rào chống thấm khống chế các chất ô nhiễm bay hơi có thể sử dụng kĩ thuật trải đất trong nhà có mái che và hệ thống xử lý khí

(5) Kỹ thuật bùn nhão (bio - slurry):

Bio - slurry có thể được định nghĩa như là một bể được sử dụng để tạo ra ba pha (rắn, lỏng, khí), có khuấy trộn để tăng tốc độ xử lý sinh học của các chất gây ô nhiễm đất

Do việc tạo ra các điều kiện tối ưu dành cho môi trường và tỷ lệ khối lượng di chuyển cao trong bể, tốc độ xuống cấp của chất gây ô nhiễm là đáng kể điều kiện

lò phản ứng (pH, mức Nito, khí đi ra, vv ) phải được theo dõi chặt chẽ

(2 biện pháp sau k chú trọng lắm)

(6) Nhiệt

Làm nóng đất để chuyển chất dễ bay hơi thành khí

(7) Quá trình lý hóa

Nghiền đất để tách các chất gây ô nhiễm

8.Phân tích nguyên lý của quá trình xử lý đất ô nhiễm bằng biện pháp sinh học (vai trò của vi sinh vật); sự phù hợp của quá trình xử lý sinh học các vùng đất bị

ô nhiễm

Nguyên lý

1.Sinh lý của vi khuẩn

2.Cơ chế đồng hóa chất ô nhiễm

3.Biến đổi cơ chất

 Cơ chế trực tiếp

 Cơ chế gián tiếp

 Sự phù hợp của quá trình xử lý sinh học vùng đất ô nhiễm

9.Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý ô nhiễm bằng tác nhân sinh

học( câu này chưa hoàn chỉnh, các bạn tự bổ sung nhé)

1 Khả năng biến đổi chất ô nhiễm của vi sinh vật:chủng, số lượng, hoạt tính…

2 Chất ô nhiễm ở dạng có khả năng được vi sinh vật tiếp nhận và biến đổi

3 Yếu tố hóa – lý môi trường ảnh hưởng tới khả năng biến đổi chất ô nhiễm bằng

10.Các đặc điểm của hệ thống xử lý ô nhiễm bằng tác nhân sinh học

1 Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods).

Tác nhân tham gia vào hệ thống xử lý này bao gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm vàmột số vi sinh bậc thấp Các dụng cụ thường là bể thông khí sinh học (Aeroten) hoặc các đĩa lọc sinh học

Quá trình xử lý diễn ra như sau :

- Bùn hoạt tính (vi sinh vật ở trạng thái huyền phù) có trong nước thải từ các đầm nuôi tôm được đưa vào hệ thống xử lý

- Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hòa ôxy và bùn hoạt tính ở trạng thái

lơ lửng Có thể áp dụng các thiết bị sục khí như :

- Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô nhiễm được phân hủy triệt để, có thể xử lý được một khối lượng lớn nước thải với nồng độ chất

ô nhiễm cao, không cần sử dụng nhiều diện tích đất, kiểm soát vấn đề mùi một cách dễ dàng Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị và vận hành cao

2 Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods) hay còn gọi là

bể metan.

Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ

Hệ thống này không thích hợp cho xử lý ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thuỷ

sản do chi phí xây dựng cao Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể giải phóng nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3- (nitơrat) cho nước mặt và nước ngầm.

3 Các hệ thống làm sạch nước thải trong điều kiện tự nhiên.

3.1 Hồ sinh học: được gọi là hồ ôxy hóa hay hồ chứa lắng, bao gồm một chuỗi từ 3đến 5 hồ Trong hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua cáctác nhân là tảo và vi khuẩn Hồ sinh học bao gồm các loại hồ:

a Hồ hiếu khí tự nhiên (Aerobic pond) : độ sâu từ 0,2-0,4m, diện tích đất rất lớn, chi phí vận hành gần như bằng 0

 Tải lượng BOD : 250 kg- 300 kg/ngày cho một diện tích hồ rộng khoảng 1 ha

 Nước thải được đưa vào và thoát ra theo đường chéo của hồ sẽ tăng hiệu suất xử lý hơn

b Hồ kỵ khí (Anaerobic pond- Metan pond): độ sâu nước 2,4 -3,6 m, thời gian lưu nước từ 2-5 ngày Diện tích nhỏ hơn chỉ khoảng 10-20% diện tích hồ hiếu khí

 Nhiệt độ tối ưu: 30-35oC

 pH : 6,5-7,5

 Thời gian tối ưu là 5 ngày

c Hồ hiếu- kị khí (Facultative pond): độ sâu từ 0,7-1,8 m

Thời gian lưu nước có thể tính toán được, phụ thuộc vào hiệu suất xử lý (nồng độ chất ô nhiễm đầu vào và đầu ra), dao động từ 5 đến 30 ngày Các phản ứng phân huỷ kỵ khí xảy ra ở lớp dưới đáy và quá trình ổn định hiếu khí xảy ra ở lớp trên

 Nhiệt độ tối ưu: >15 độ C

 Tải lượng BOD : 100-150 kg /ha/ngày

Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp xếp như sau :

 hồ hiếu khí Aerobic pond

 hồ hiếu-kị khí - Facultative pond

 hồ kỵ khí - Anaerobic pond

Nước thải

d Hồ thông khí nhân tạo hay còn gọi là hồ được sục khí:

Là hồ sinh học được sục khí nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật hiếu khí Tăng hiệu xuất xử lý và rút ngắn thời gian xử lý

3.2 Các hệ thống đất ngập nước.

Do hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn- lợ, vì vậy có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường, cụ thể như sau :

a Hệ thống dựa vào thực vật, động vật thủy sinh như rong câu, cá, ngao, vẹm, hàu

Hệ thống này thường là một vùng ngập nước có độ sâu 0,9 - 1,5 m cùng với hệ sinh vật thủy sinh Có thể xử lý các chất ô nhiễm bằng một số quá trình sinh học như :

 Quá trình phân hủy hiếu-kỵ khí của các vi sinh vật

 Quá trình quang hợp của các thực vật dưới nước là rong câu, tảo làm tăng ôxy hòa tan, giảm CO2, tăng pH, tăng quá trình bay hơi của NH4, tăng lắng đọng của phốt pho

 Các động vật thủy sinh bậc 1 như các loại cá ăn thực vật phù du, các động vật đáy như ngao, vẹm, hàu ăn thực vật phù du và các chất mùn bã hữu cơ

* Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống này là:

 Nước thải có hàm lượng BOD là 50-300 kg/ngày/ha

 Thời gian lưu nước tuỳ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải

có thể từ 3 - 5 ngày hoặc từ 7 - 10 ngày

Hợp phần SUMA đã sử dụng hệ thống này để xử lý nước thải cho khu nuôi tôm quảng canh cải tiến và bán thâm canh ở Dự án cộng đồng xã Thạch Bàn huyện Thạch Hà, Hà Tĩnh.

 Ưu điểm của hệ thống này là : chi phí vận hành gần như bằng 0, tăng thêm lợi nhuận kinh tế ở các khu nuôi thâm canh do có thêm nguồn thu cho người nuôi trồng

 Nhược điểm : phải sử dụng diện tích đất lớn

b Hệ thống rừng ngập mặn RNM Hệ thống này dựa vào các loài thực vật rễ ở đáy,thân vươn lên mặt nước (Macrophyte)

RNM có thể hấp thụ được một lượng lớn chất hữu cơ từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển Thực vật ở hệ thống này có vai trò như sau:

- Phần vươn lên không khí :

 Làm giảm ánh sáng chiếu xuống mặt nước, giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của thực vật phù du như tảo

 Tạo điều kiện điều hòa vi khí hậu, đặc biệt cách nhiệt trong mùa đông, nhiệt

độ ở dưới cao sẽ làm tăng nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ

 Hấp thụ chất dinh dưỡng hữu cơ Phần ngập dưới nước có tác dụng cung cấp

bề mặt cho vi khuẩn bám dính (biofilm), cung cấp ôxy cho sự quang hợp, hấp thụ chất dinh dưỡng Phần rễ và đới rễ có tác dụng giúp ổn định và giảmxói mòn, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng bùn và tạo trầm tích

- Ngoài ra, Hệ động vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn như hàu, vẹm, cua, cá cũng là tác nhân loại bỏ chất ô nhiễm hữu c

Chương 3

11.Khái niệm kim loại nặng? Tác động của kim loại nặng tới con người,

động/thực vật và vi sinh vật?

- Kim loại nặng là kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5, khối lượng riêng lớn

hơn 5000 kg/m3 Kim loại nặng thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các cơ thể sinh vật mà thường tích lũy

trong cơ thể chúng Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật

- Một số kim loại nặng chứa một lượng nhỏ trong vsv nhưng rất cần

thiết, như: Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo,…

- Nhưng một số lại gây độc cho cơ thể, như Cd, Pb, Tl, Cr, Ag, Hg,…

- Nhìn chung, trừ Fe, các kim loại nặng khác nếu chứa > 0,1% đều gây

độc cho thực vật tại vùng ô nhiễm

- KLN không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng độc ở dạng ion vì

nó có thể gắn kết các chuỗi cacbon ngắn khó đào thải gây ngộ độc

bay hơi ở nhiệt độ thường nếu hít phải sẽ rất độc đến hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, phổi, thận có thể gây tử vong Trẻ em khi bị ngộ độc sẽ bị cogiật, phân liệt… Hàm lượng thủy ngân cho phép trong nước uống đóng chai là 6µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), ạtrong nước ngầm là 1µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT)

gây chết người khoảng 50-300 mg nhưng phụ thuộc vào từng người Con người bị nhiễm độc asen lâu dài qua thức ăn hoặc không khí dẫn đến bệnh tim mạch, rối loạn hệ thần kinh, rối loạn tuần hoàn máu, rối loạn chức năng gan, thận Ngộ độc asen cấp tính có thể gây buồn nôn, khô miệng, khô họng, rút cơ, đau bụng, ngứa tay, ngứa chân, rối loạn tuần hoàn máu, suy nhược thần kinh,… Hàm lượng cho phép trong nước uống đóng chai là 10µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là 50µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT)

người, có thể dẫn đến chết người Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính như nhức đầu, dễ bị kích thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh Khi bị nhiễm độc lâu dài đối với con người có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả năng hiểu, giảm chỉ số IQ, thiếu máu, chì cũng được biết là tác nhân gây ung thư phổi, dạ dày và

sinh sản, gây sẩy thai… Hàm lượng cho phép trong nước uống đóng chai là 10µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là 10µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT).

gây ảnh hưởng xấu đến con người Gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm thận , ung thư phổi… Hàm lượng cho phép trong nước uống đóng chai là 50µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT) , trong nước ngầm

là 50µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT)

lượng cao, gây xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy… Hàm lượng cho phép trong nước uống đóng chai là 3µg/L (QCVN

6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là 5µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT)

12.Cơ chế kháng kim loại nặng của tế bào?

1 Loại bỏ kim loại bằng barrier thấm: cơ chế này bảo vệ các thành phần quan trọng và nhạy cảm với kim loại của tế bào Với hình thành phức hợp vỏ polysaccharide ngoại bào vì thế khả năng hấp thụ sinh học các ion kim loại

và ngăn cản chúng ko tương tác với thành phần quan trọng của tế bào Vỏ polysaccharide ngoại bào có thể cung cấp các vị trí liên kết với cation kim loại

2 Vận chuyển tích cực chủ động, đại diện cho thể loại kháng kim loại các vi sinh vật dùng cơ chế để loại bỏ kim loại ra khỏi tế bào chất

3 Cô lập kim loại trong tế bào bằng cách tích tụ kim loại trong tế bào chất để ngăn cản sự tiếp xúc của kim loại với các thành phần quan trọng của tế bào

4 Tính kháng trên cơ sở lắng đọng ngoại bào được giả thiết chỉ vi sinh vật cũng được tìm thấy trong nấm men và nấm mốc

5 Khử độc bằng enzyme để chuyển kim loại thành dạng ít độc hơn

 Khử Hg trong vi sinh vật, cả hai loại vi khuẩn gram+ và gram- đều biểu hiện tính kháng

 Hg độc vì nó gắn và làm bất hoạt các thiols là thành phần quan trọng của enzyme và protein

 Nhiều vi khuẩn có mạng lưới gen hình thành nên opezon kháng Hg Opezon này không chỉ kháng độc Hg mà còn vận chuyển và tự khẳng định tính kháng

 Hệ thống khử độc bằng enzyme gồm tính kháng quyết định bởi

platmis trong các chủng: E.coli, B.subtilis, S.aureus6.Giảm tính nhạy cảm trong các tế bào mục đích

13.Công nghệ phytoremediation là gì, ưu nhược điểm so với các phương pháp

xử lý ô nhiễm khác? Glutathione và phytochelatins có vai trò như thế nào? cơ chế tổng hơp phytochelatins?

Công nghệ phytoremediation là công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật ( phyto =

thực vật, remediation = cải tạo nhằm loại bỏ các thảm họa ví dụ dung môi hữu cơ,

kl nặng, thuốc trừ sâu, dầu mỏ, phóng xạ….) Phytoremendition là một từ chung đểdiễn tả các kĩ thuật khác nhau sử dụng sinh vật sống làm biến đổi thành phần hóa học của đất

- Các kim loại hữu dụng có thể sử dụng lại được

- Ít rủi ro nhất do sử dụng các vi sinh vật tự nhiên

- Bảo tồn sinh thái tựu nhiên và môi trường

- Khả năng che phủ bởi độ dày của rễ

- Tốc độ phát triển của thực vật chậm, thời gian lân rộng của rễ dài, các

chất gây ô nhiễm bên trong mạch nước ngầm không thể loại bỏ được hoàn toàn

- Sự sống của thực vật sẽ gặp rủi ro do độc tố của các chất gay ô nhiễm

trong đất cũng như các điều kiện của đất tác động đến

- Mối đe dọa của các chất gây ô nhhieemx như các kl nặng trong tồn dư

thwucj vật

- Chậm hơn phương pháp truyền thống

- Chỉ giới hặn trong tầng đất nông

- Chỉ thích hợp với các chất ô nhiễm ưa nước

Phytochelatin

 Phytochelatins(PC) là oligome của glutathione , được tạo ra bởi synthase phytochelatin enzyme Chúng được tìm thấy trong thực vật ,nấm , tuyến trùng và tất cả các nhóm tảo bao gồm cả vi khuẩn lam Phytochelatins có

ý nghĩa rất quan trọng trong việc giải độc các kim loại nặng bằng việc bám vào kim loại nặng, chuyển kim loại nặng vào trong không bào và đưa ra khỏi tế bào chất

 Cây arbidopsis thailiana đột biến thiếu cơ chế tổng hợp phytochelatin rất mẫn cảm với Cd nhưng nó vẫn phát triển bình thường trong môi trường có nồng độ kẽm và đồng, đấy là 2 kim loại thiết yếu cho cây Từ đó thấy rằng phytochelatin chỉ tham gia vào quá trình giải độc kim loại nặng

 Cấu trúc của phytochelatin:

Công thức chung: (g-glutamyl-cysteiny)n – glycine với n từ 2 đên 11

 Cơ chế tổng hợp phytochelatin

 Phytochelatin được tổng hợp từ cơ chất là glutathione (GHS) Phả ứngđược hoạt hóa nhờ enzyme tổng hợp (PCS) Sự tổng hợp

Phytochelatin được kích thích bởi những kim loại nặng như Cd, Cu,

Ag, Bi, Au, Ni, Sn, Zn, Pb,

 Sự tổng hợp PC nhờ PCs gồm 2 bước:



Bước 1: Tạo ra γ-Glu-Cys bằng cách loại bỏ gly từ GHS

Bước 2: Chuyển γ-Glu-Cys từ enzyme sang phân tử nhận ( GSH hoặc một PCs

 Vai trò của phytochelatin trong khử độc kim loại: có ý nghĩa rất quan

nặng

- Do có nhiều nhóm SH (nhóm sulfhydryl hay nhóm thiol) nên chúng có khả

năng kết hợp chặt với các kim loại nặng làm cho những kim loại nặng này không thể gây rối loạn trao đổi chất Sự tổng hợp Phytochelatin được kích thích bởi những kim loại nặng như Cd, Cu, Ag, Bi, Au, Ni, Sn, Zn, Pb…

- Phytochelatin đóng vai trò như một yếu tố bám vào kim loại, điều hòa sự

chuyển hóa kim loại

- PC sẽ bám vào với kim loại tạo ra phức PC- kim loại kích hoạt các dạng

enzyme thiếu cofactor kim loại và nhường kim loại cho chúng hoặc các phứcPC-kim loại sẽ chuyển vào trong không bào và được đưa ra khỏi tế bào chất

- Mức độ Pc quan sát được sẽ cho biêt tương quan với sự suy kiệt kim loại

trong môi trg

14.Vi sinh vật vùng rễ đã hỗ trợ thực vật sinh trưởng tại các vùng đất ô nhiễm như thế nào?(câu này chưa hoàn chỉnh, các bạn tự bổ sung nhé)

Vùng rễ là một môi trường mà ở đây thực vật phải đối mặt với vi sinh vật gây hại

và vi sinh vật có ích bao gồm vi khuẩn, nấm, tuyến trùng, nguyên sinh động vật, tảo và động vật nhỏ (Lynch, 1990; Raaijmakers, 2001) Vi sinh vật gây hại đến thực vật là nấm bệnh, nấm nước (lớp Oomycetes), vi khuẩn, tuyến trùng và vi sinh vật có ích bao gồm vi khuẩn cố định đạm, nấm rễ và vi khuẩn vùng rễ kích thích sự

tăng trưởng thực vật (Plant Growth Promoting Rhizobacteria=PGPR) và nấm Số lượng và đa dạng của cả hai nhóm vi sinh vật này tùy thuộc số lượng và chất lượngcarbon (C) do rễ phóng thích vào vùng rễ.

15.Các cơ chế thực vật dùng để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi đất (phytoextraction, phytostabilization; phytovolatilization; rhizofiltration vv.)

1 Phương pháp lọc bằng rễ thực vật( Rhizo-filtration) :

- Ng ta dùng rễ cây để tập trung kim loại nặng

- Bản chất là quá trình hấp phụ hoặc lắng đọng, kết tủa các chất ô nhiễm trên

rễ TV hoặc do tv hấp thụ chúng vào bên trong rễ từ dung dịch xung quanh vùng rễ do các quá trình sinh học và phi sinh học

- Thực vật sử dụng là cây dâu tằm quả đỏ, cây táo tây, cây bạc hà lục, cây lúa,

cây đậu

2 Phương pháp cố định chất ô nhiễm bằng thực vật( Phyto- stabilization)

- Các chất ô nhiễm dc rễ tv hấp thụ, chuyển hóa và tích lũy bên trong rễ hoặc

hấp phụ trên bề mặt rễ hoặc kết tủa trong vùng quyển rễ

- Phương pháp này áp dụng để xử lý các chất ô nhiễm ngay trong đất ở những

vùng ô nhiễm thấp( dưới ngưỡng cho phép) hoặc những vùng ô nhiễm có hoạt động thải loại ở qui mô lớn

- Thực vật dc sử dụng là những cây ưa nc ngầm để kiểm soát nguồn nc, dùng

các loại cỏ có rễ sợi để kiểm soát sói mòn hoặc những tv có tính chống chịu kim loại cao để xử lí đất, trầm tích và bùn thải bị ô nhiễm kim loại nặng

3 Phương pháp chuyển dạng chất ô nhiễm( Phyto- transformation):

- Dùng tv phân hủy các chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn rồi hút vào

cơ thể tv

- Tv dc sử dụng như: tv nc ngầm( cây thuộc họ liễu gồm cây dương, cây liễu

châu mỹ), các loại cỏ( lúa mạch đen, cỏ đuôi trâu, lúa miến, cây thóc), cây

họ đậu ( cỏ ba lá, cỏ linh lăng, đậu đũa)

4 Phương pháp thoát hơi qua lá cây( Phyto- volatilization)

- Bản chất là sự lấy đi và vận chuyển các chất ô nhiễm nhờ tv cùng với sự giải

phóng các chất ô nhiễm hoặc dạng biến thể của chúng vào khí quyển

- TV sử dụng: Cây dương, cỏ linh lăng, cải dầu, cải bẹ xanh, hướng dương

5 Phương pháp chiết đất( Phyto- extraction)

- Thừơng sd tv tích lũy kim loại để di chuyển và tập trung những kim loại từ

môi trượng đất vào trong rễ, vào lá và những cơ quan khí sinh, sau đó đc lấy

đi khỏi môi trường khi thu hoạch

- Tv tốt nhất là cải bẹ xanh, hướng dương

6 Phương pháp xử lý bằng vùng rễ( Rhizosphere Bioremediation)

- Xử lý sinh học vùng rễ đòi hỏi các chất ô nhiễm phải liên kết trên rễ hoặc

gần rễ

- Công nghệ này sử dụng rễ tv để hấp phụ, tập trung và lắng đọng các chất ô

nhiễm từ đất ngập nc, bùn lắng và nước ngầm bị ô nhiễm do các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học(BTEX, TPH, PAHs,PCBs, thuốc bả

vệ tv)

- Những tv thường sd: cỏ có rễ sợi( lúa mì, cỏ đuôi trâu, lúa mạch đen), cây

sản xuất các hợp chất phenol dâu tằm, táo, dâu cam vàng), tv ưa nc ngầm

Câu16:Trình bày khái niệm nước thải, nguyên nhân gây ô nhiễm nước Hệ vi sinh vật trong nước thải?

1, Khái niệm

Nước thải là chất lỏng được tạo ra sau quá trình sử dụng của con người ( sinh hoạt

và sản xuất) hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng

- Nước thải có nhiều nguồn gốc khác nhau: nước thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy công nghiệp (nhà máy giấy, dệt, hóa chất…), nhà máy chế biến thực phẩm (các lò giết mổ, đồ hộp, xuất khẩu…)

2.Nguyên nhân

Ô nhiễm nước là: bất cứ sự thay đổi về mặt vật lý, hóa học hay sinh học mà

sự thay đổi này có tác hại đến SV hay sự thay đổi này làm cho nước không thích hợp cho bất kỳ mục đích sử dụng nào

1 Nước thải của khu CN và chế biến

- Nước thải từ các cơ sở sản xuất CN, tiểu thủ CN đến nước thải CN không

có đặc điểm chung và mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào từng ngành sản xuất

Ví dụ: Nước thải từ các khu vực chế biến thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơnhưng nước thải của nhà máy chế biến da ngoài CHC còn có các kim loại nặng và chất tẩy rửa

2 Các chất độc hại từ các hoạt động nông nghiệp

- Nền nông nghiệp nước ta đang đi vào mức độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật hóa học và hàng loạt các biện pháp khác nhằm mục đích khai thác chạy theo năng suất

và sản lượng Lối canh tác trên đã làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, tồn

dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất ngày càng nhiều dẫn đến phát sinh 1 số dich hại không thể dự báo trước

3 Nước thải từ khu dân cư

- Nước thải từ các hộ gđ, bệnh viện, khách sạn, trường học,… và các điểm vui chơi giải trí có hàm lượng các CHC cao, dễ bị phân hủy sinh học như cacbonhydrate, protein, chất dinh dưỡng( P, N ), nước thường có màu đen Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào chất lượng cuộc sống, lượng nước sử dụng

và hệ thống tiếp nhận nước thải ở từng nơi

- Loại nước thải này chưa qua xử lý mà thải thẳng vào song ngòi sẽ làm tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng gây hiện tượng phú dưỡng, gia tăng mùi hôi và nhiều vi trùng