Công nghệ sinh học môi trường

Cho ví dụ cụ thể?- Công nghệ sinh học môi trường là sự kết hợp về mặt nguyên lý của nhiều ngành khoa học và kỹ thuật để sử dụng những khả năng sinh hóa to lớn của các vi sinh vật, thực v

Câu 1 Công nghệ sinh học môi trường là gì? Chức năng, nhiệm vụ? Anh/chị hãy liệt kê và phân tích các ứng dụng của công nghệ sinh học trong bảo vệmôi trường? Cho ví dụ cụ thể?

- Công nghệ sinh học môi trường là sự kết hợp về mặt nguyên lý của nhiều ngành khoa học và kỹ thuật để sử dụng những khả năng sinh hóa to lớn của các vi sinh vật, thực vật hay một phần cơ thể của những sinh vật này để phục hồi, bảo vệ môi trường và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên

- CNSHMT: Quy trình + máy móc thiết bị sử dụng sinh vật (VSV,TV,ĐV, côn trùng) để xử lý, đánh giá, phân tích, chỉ thị, quan trắc môi trường

- Chức năng, nhiệm vụ:

+ Xử lý các hệ sinh thái bị ô nhiễm

+ Xử lý và thải độc chất thải rắn

+ Xử lý chất thải, nguồn thải, sông hồ bị ô nhiễm

+ Bảo vệ môi trường sống bằng công nghệ mới

- Liệt kê và phân tích:

+ Xử lý ô nhiễm môi trường:

Xử lý nước thải bằng công nghệ hiếu khí (xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp ưu điểm không sinh mùi khó chịu và tgian xử lýngắn, hiệu quả cao nhưng tốn chi phí cho xây lắp vận hành cao, tạo nhiều bùn), kỵ khí ( tạo ít bùn, chi phí thấp, thu được khí sinh học, xử lý nướcthải có nồng độ chất hữu cơ cao)

Xử lý chất thải rắn bằng: ủ hiếu khí hay kỵ khí nhằm tạo ra sản phẩm phân bón phục vụ nông nghiệp+ Sản xuất các sản phẩm thân thiện môi trường

Thay thế các hóa chất độc hại như sd vsv sx phân bón SH

SX enzyme sử dụng trong công nghiệp da giày, công nghiệp dệt, sản xuất bột giặt, giấy

Chuyển hóa sinh khối thực vật thành các nguyên liệu sản xuất polyme sinh học, vật liệu composit sinh học sử dụng trong công nghiệp và y tế+ Sản xuất năng lượng mới kết hợp bảo vệ môi trường

Biogas sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp nhờ quá trình ủ kết hợp với VSV Chất hữu cơ được phân hủy và tạo ra khí methane dùng làm chấtđốt và năng lượng để sản xuất điện

+ Cải tạo và phục hồi môi trường

Xử lý ô nhiễm bằng thực vật có tính khả thi cao để xử lý các vùng đất bị ô nhiễm KLNCông nghệ xử lý tràn dầu và thực vật tích lũy KLN

Câu 2 Môi trường là gì? Chức năng, nhiệm vụ? Hãy phân tích mối tác động qua lại, tương hỗ lẫn nhau của các nhân tố môi trường? Là một cử nhân côngnghệ sinh học tương lai, anh/chị có thể rút ra được những điều gì từ sự am hiểu về mối tác động đó?

: MT là tập hợp các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh con người có ảnh hưởng tới con người và tác động qua lại với các hoạt động sống của conngười như: không khí, nước, đất, sinh vật, xã hội loài người

+ Môi trường tự nhiên: Địa hình, địa chất, đất trồng, khí hậu, nước, Svat

+ Môi trường xã hội: Trong xã hội, trong phân phối, trong giao tiếp

+ Môi trường nhân tạo: Nhà ở, nhà máy, thành phố,…

- Chức năng, nhiệm vụ:

+ Là không gian sống của con người và SV

+ Là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sản xuất con người

+ Nơi chứa đựng phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất

+ Nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên

MT thiên nhiên cung cấp tài nguyên cho hệ kinh tế, đồng thời tiếp nhận chất thải từ hệ kinh tế Chất thải này có thể ở lại hẳn trong MT thiên nhiên,hoặc qua chế biến rồi trở về hệ kinh tế Mọi hoạt động sản xuất mà chất phế thải không thể sử dụng trở lại được vào hệ kinh tế được xem như là hoạtđộng gây tổn hại đến MT Lãng phí tài nguyên không tái tạo được, sử dụng tài nguyên tái tạo được một cách quá mức khiến cho nó không thể hồiphục được, hoặc phục hồi sau một thời gian quá dài, tạo ra những chất độc hại đối với con người và MT sống là những hoạt động tổn hại tới MT.Những hành động gây nên những tác động như vậy là hành động tiêu cực về MT Các hoạt động phát triển luôn luôn có hai mặt lợi và hại Bản thânthiên nhiên cũng có hai mặt Thiên nhiên là nguồn tài nguyên và phúc lợi đối với con người, nhưng đồng thời cũng là nguồn thiên tai, thảm họa đốivới đời sống và sản xuất của con người

Câu 3 Chỉ thị sinh học là gì? Ưu điểm và những hạn chế của chỉ thị sinh học? Anh/chị hãy liệt kê và phân tích các tiêu chí lựa chọn sinh vật chỉ thị? Cho ví

dụ về ứng dụng sinh vật chỉ thị ô nhiễm môi trường không khí?

- Chỉ thị sinh học là khoa học nghiên cứu các loài SV để theo dõi sức khỏe của một MT, hệ sinh thái;

- Bao gồm: các loài sinh vật hoặc nhóm loài có chức năng sinh thái, các quần thể sinh vật, các đặc điểm hình thái, tập tính, sinh trưởng, phát triển, đặc điểm sinh lý - sinh hóa… để xác định tính toàn vẹn của môi trường

- SV chỉ thị là các loài SV mà sự hiện diện và thay đổi số lượng các loài chỉ thị cho sự ô nhiễm hay xáo trộn của MT

- Các loài này thường có tính mẫn cảm cao với các ĐK sinh lý, sinh hoá

Ưu điểm:

+ Có thể phát hiện các chất ô nhiễm ở nồng độ thấp

+ Không đòi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền

+ Đánh giá và cho kết quả nhanh

+ Đánh giá được các rủi ro sinh thái và các tác động tổng hợp của các chất ô nhiễm

- Hạn chế:

+ Không xác định được nguyên nhân gây ô nhiễm, nguồn ô nhiễm hoặc nhiệt độ chính xác của các chất ô nhiễm trong môi trường

+ Sự biến đổi đặc điểm sinh học của quần thể trong các môi trường có thể làm sai lệch các kết quả nghiên cứu

+ Di chuyển SV làm sai lệch kết quả

- Các tiêu chí lựa chọn SVCT

+ Dễ phân loại

+ Dễ thu mẫu: không cần nhiều thao tác hoặc thiết bị tốn kém mà vẫn có thể định lượng được

+ Thích nghi cao, phân bố rộng

+ Dễ nuôi cấy trong PTN

+ Ít vận động để đại diện cho khu vực giám sát

+ Phong phú tại khu vực nghiên cứu

+ Tồn tại mối tương quan đơn giản giữa chất Ô-N trong SVCT và trong MT

- Ví dụ: chỉ thị cho sự tăng lên của nhiệt độ không khí

+ Chim di cư : Các loài chim di cư đến vùng phía bắc thường chọn thời điểm chính xác để bắt kịp nguồn cung cấp thức ăn cần thiết cho việc sinhsản Vì thế, chim di cư đặc biệt nhạy cảm với khí hậu ấm lên Nhưng khí hậu trái đất ngày càng ấm lên làm cho loài chim có những nhận biết sai vềthời điểm di cư dẫn đến chim thường di cư sớm

Câu 4 Các biểu hiện về sự tác động bởi các chất gây ô nhiễm lên sinh vật chỉ thị? Anh/chị hãy cho ví dụ một số loài sinh vật chỉ thị đã được ứng dụng trongđời sống? Giải thích tại sao chúng ta không nên ăn quá nhiều những loài động vật hai mảnh vỏ?

- Biểu hiện về sự tác động:

+ Những thay đổi về thành phần loài hoặc các nhóm ưu tế trong quần xã SV

+ Những thay đổi về đa dạng loại trong quần xã

+ Làm kiệt quệ một số loài

+ Làm chết cả quần thể

+ Gia tăng tỉ lệ chết trong quần thể

+ Thay đổi sinh lý và tập tính trong các cá thể

+ Những khiếm khuyết về hình thái trong các cá thể

+ Tăng khả năng phát sinh biến dị

- Ô nhiễm chất phóng

xạ => gây đột biếngen , làm nhiệt độ TĐnóng lên ( dioxin,thuốc diệt cỏ)

- Tràn dầu : + tích lũychất độc trong sv+ do đắm tàu, do khaithác

- Sâu bệnh

- Sv xâm lấn : ốc bưuvàng

- Vsv gây bệnh

- Sv có độc tố : cá nóc,rắn , sv khác ăn độc tốnhư tảo

Câu 7 Ô nhiễm môi trường Nguyên nhân Anh/chị hãy sơ đồ hoá mối tương quan giữa ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí? Cho ví dụ cụ thể vềứng dụng sinh học trong chỉ thị ô nhiễm các loại môi trường nêu trên?

- Ô nhiễm môi trường : là sự đưa vào môi trường các chất thải nguy hại hoặc năng lượng vào môi trường ảnh hưởng đến mức nguy hại sức khỏe sinhvật hoặc làm suy thoái chất lượng môi trường

- Nguyên nhân gây ô nhiễm

- Sinh hoạt

- Nông nghiệp, công nghiệp

- Bệnh viện, chiến tranh

+ Môi trường nước :

+ Môi trường không khí:

Câu 8 Đất là gì? Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất? Cho ví dụ minh hoạ cụ thể? Anh/chị hãy giải thích câu nói “Thuốc diệt cỏ Paraquat - thuốcdiệt luôn con người”? Liệt kê một số sinh vật chỉ thị ô nhiễm đất?

- Đất là 1 vật thể tự nhiên, được hình thành qua thời gian dài do kết hợp của 5 yếu tố: đá mẹ, SV (ĐTV), khí hậu, địa hình, thời gian

- Nguyên nhân:

+ Do hoạt động nông nghiệp: Sử dụng quá nhiều phần hữu cơ, thuốc diệt cỏ

+ Do chất thải công nghiệp không qua xử lý: Thải trực tiếp vào môi trường đất Thải vào môi trường nước, môi trường không khí nhưng do quá trìnhvận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất và gây ô nhiễm đất

+ Do thải trực tiếp lên mặt đất hoặc chôn lấp rác thải sinh hoạt

+ Do việc đẩy mạnh đô thị hóa, công nghiệp hóa và mạng lưới giao thông

- Ví dụ: Bãi rác Khánh Sơn, thuốc diệt cỏ

- Paraquat: Paraquat thẩm qua tiểu tràng rất nhanh Nồng độ huyết tương lên đến đỉnh cao sau 2 giờ, 5-10% được hấp thụ qua ruột, còn lại được thảitrừ qua phân Paraquat được phân phối khắp cơ thể nhưng tập trung nhiều vào thận và phổi Ngoài ra paraquat còn đọng lại trong tổ chức cơ và phânphối lại vào máu trong vòng 24 giờ đầu (độ thanh lọc 200ml/phút) Vì vậy việc tìm cách duy trì cho bệnh nhân đái nhiều là rất quan trọng

- Liệt kê: Giun đất chỉ thị cho đất nhiễm KLN Dừa nước trong vùng ngập mặn

Câu 9 Chất thải là gì? Phân loại chất thải? Theo anh/chị chất thải nào có tính nguy hại nhất đối với môi trường? Vì sao? Hãy đưa ra một số phương phápgiải quyết ô nhiễm môi trường do chất thải đó gây ra?

- Chất thải là các chất do hoạt động sống của con người hoặc tự nhiên tạo ra và không còn giá trị sử dụng vào mục đích hoạt động sống của con người

- Phân loại

+ Theo mức độ nguy hại: Chất thải không nguy hại và chất thải nguy hại

+ Theo nguồn gốc phát sinh:

Chất thải rắn sinh hoạt, dịch vụ: Chất thải từ hộ gia đình, chất thải tù các cơ sở công cộng, dịch vụChất thải xây dựng

Chất thải công nghiệpChất thải y tế

- Chất thải y tế chứa yếu tố nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường như dễ lây nhiễm bệnh, gây ngộ độc, phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mònhoặc có đặc tính nguy hại khác nếu những chất thải này không được tiêu hủy an toàn

Câu 10 Kim loại nặng là gì? Hãy liệt kê và phân tích nguồn gây ra ô nhiễm kim loại nặng? Phân tích vai trò và tác hại của chúng? Anh/chị hãy giải thíchtại sao vùng đất sau khi khai thác vàng rất khó trồng rau màu?

- KLN: Những nguyên tố có đặc tính kim loại, có số nguyên tử >20 và có độc

+ Từ lắng đọng khí quyển: mưa axit, Pb trong khí thải oto - khói dầu - luyện kim, tro nhiên liệu – bụi luyện kim

+ Do hoạt động nông nghiệp: Thuốc BVTV (Hg, Cu, As), phân bón hóa học (Cd, Pb, As), thuốc diệt nấm

- Vai trò:

Các nguyên tố vi lượng thiết yếu được sử dụng cho quá trình oxy hóa khử, ổn định các phân tử thông qua quá trình tương tác tĩnh điện

Là thành phần của các enzyme khác nhau, điều chỉnh áp lực thẩm thấu

Câu 11 Chất thải rắn là gì? Phân loại? Cho ví dụ cụ thể về ô nhiễm chất thải rắn? Anh/chị hãy sơ đồ hoá các phương pháp xử lý chất thải rắn?

- Khái niệm chất thải rắn trong khoa học được hiểu là các chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạtđộng khác

- Phân loại chất thải rắn:

+ Dựa vào nguồn gốc phát sinh:

• Chất thải rắn sinh hoạt, dịch vụ

• Chất thải công nghiệp

• Chất thải xây dựng

• Chất thải y tế

+ Dựa vào thành phần hóa học

• Rác thải vô cơ

• Rác thải hữu cơ

Thổi khí

Cung cấp VSV

Tự nhiên

Chôn lấp

Biogas

Đầy đủ K đầy đủ

Câu 12 Cơ sở khoa học của việc xử lý chất thải rắn bằng phương pháp sinh học? Anh/chị hãy kể một số vi sinh vật đặc trưng thường xuất hiện trong đống

ủ, từ đó nêu ý nghĩa của việc xác định đó?

- Cơ sở khoa học:

+ VSV phân giải cellulose:

• Nấm mục xốp (Humoncola, Phialophora, ), nấm mục nâu (Piptopous betulinus ), nấm mục trắng ( Fomes annosus )

• VSV hiếu khí (Azotobacter, Flavobacterium, Pseudomonas)

• VSV kị khí (Clostridium cellobioparum, Ruminococcus flavofeciens)

• Xạ khuẩn (Thermonospora, Thermoactinomyces, Streptomyces )

+ VSV phân giải protein:

• Nitrit hóa (chi Nitrozomonaz, Nitrozocystis )

• Nitrat hóa (chi Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus )

+ VSV phân giải tinh bột:

• Nấm (Chi Aspergillus, Fusarium, Rhizopus)

• VK (Chi Bacillus, Cytophase, Pseudomonas)

Trong mỗi môi trường sẽ có VSV đặc trưng => VSV đó sẽ có cơ chế thích nghi tốt và đáp ứng được các tiêu chí

Câu 13 Sơ đồ hoá công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật bổ sung vào bể ủ rác? Cơ sở khoa học của công nghệ trên là gì? Tiêu chí lựa chọn vi sinh vật?Chúng ta có nên sản xuất chế phẩm vi sinh vật trong khi trên thị trường đã có sẵn các sản phẩm hay không?

- Sơ đồ hóa công nghệ:

* Lấy ví dụ sản xuất EM, BIMA

- Cơ sở khoa học:

+ Sử dụng chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng, thức ăn cho VSV (Bản chất là quá trình phân giải các HCHC, P, S và HCN2)

+ Phân bố VSV rộng rãi, sinh trưởng, phát triển nhanh

+ Một số VSV xuất hiện đặc trưng trong đống ủ ( thêm VSV hoặc thêm cơ chất)

- Tiêu chí chọn VSV làm chế phẩm:

+ Thích nghi tốt (nhiệt độ cao), cạnh tranh được với VSV có sẵn trong đống ủ

+ Hoạt tính mạnh, khả năng phức hệ enzyme cao, ổn định

+ Sinh trưởng nhanh, tốt trong môi trường tự nhiên

+ Dễ phân lập, dễ nuôi cấy

+ Không gây độc cho môi trường, ĐV, TV, VSV, con người

+ Thuận tiện SX chế phẩm, bảo quản

Phân lập

chủng VSV

Giống Cấp 1 Cấp 2

Chuẩn bị mt

Nuôi cấy

Chế phẩm Bảo quản

Sử dụng

+ Có lợi cho cải tạo đất, có lợi cho TV khi bón.

- Dù trên môi trường đã có các sản phẩm chế phẩm chứa VSV đó nhưng chúng ta vẫn nên sản xuất lại vì mỗi loại VSV sẽ có cơ chế thích nghi khác nhautrong các môi trường khác nhau

Câu 14 Sơ đồ hoá công nghệ ủ phân hữu cơ của nhà máy Cầu Diễn-Hà Nội? Anh/chị hãy phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ? Trình bày cáctiêu chí đánh giá chất lượng mùn?

S

ơ đồ hoá công nghệ ủ phân hữu c ơ của nhà máy Cầu Diễn-Hà Nội :

Các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, pH, hàm lượng dinh dưỡng, sục khí và đảo trộn, hàm lượng VSV.

Tiêu chí đánh giá chất lượng mùn:

- Hàm lượng chất hữu cơ: acid humic, acid umic, đa lượng, vi lượng, N, P…

- Hàm lượng VSV có lợi cho cây: Rhizobium, Trichoderma…

- Độ ẩm : <20%

- Cảm quan : màu sắc, độ tơi xốp, mùi

Câu 15 Sơ đồ hoá quy trình công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt bằng phân huỷ yếm khí (công nghệ của Đức)? Anh/chị hãy so sánh quá trình xử lý chấtthải hữu cơ bằng phương pháp yếm khí và hiếu khí?

Hiếu khí Kị khí

Câu 16 Sơ đồ hoá quy trình công nghệ xử lý rác thải ở Đa Phước? Anh/chị hãy giải thích cơ sở khoa học của quá trình lên men kỵ khí và hiếu khí?

Cơ sở khoa học của lên men hiếu khí:

Cơ sở khoa học của lên men kị khí:

Câu 17 Ứng dụng phương pháp kỵ khí để xử lý chất thải rắn như thế nào? Anh/chị hãy trình bày ưu, nhược điểm của các phương pháp đó?

Phương pháp kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxi ở điều kiện nhiệt độ từ 30-65C Sản phẩm của quá trình phân hủy kịkhí là khí sinh học (CO2 và CH4) Khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như một nguồn nhiên liệu sinh học và bùn đã được ổn định về mặt sinh học, có thể

sử dụng như nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng

+ Không được sự đồng ý của dân xung quanh

+ Nguy cơ ô nhiễm nguồn đất, nước, không khí cao

• Biogas

- Ưu điểm:

+ Sx ra metan và chất thải để sử dụng

+ Chất thải ko có mùi hôi

+ Chất thải có giá trị cao, được dùng làm phân bón và cải tạo đất

- Nhược điểm:

+ Có khả năng cháy nổ

+ Vốn đầu tư cao

+ Đòi hỏi vận hành và bảo quản tốt

+ Nước thải của hầm ủ vẫn còn khả năng gây ô nhiễm môi trường nếu ko được xử lý và quản lý tốt

Câu 18 Phân tích tỷ lệ khí methan sinh ra trong quá trình chôn lấp chất thải ổn định? Anh/chị hãy đưa ra phương pháp kiểm soát khí methan sinh ra khichôn lấp chất thải?

- CH4 không được sinh ra ngay lập tức sau khi chất thải được chôn vào bãi chôn lấp Trong một số trường hợp, có thể mất nhiều tháng hoặc thậm chínhiều năm các quần thể vi khuẩn phân hủy cần thiết mới được thiết lập và các điều kiện môi trường thích hợp cho sự sản sinh metan trong bãi chôn lấpmới hình thành.Tốc độ sinh khí thay đổi tương đương với đường cong nhiệt độ trong hoạt động của vi khuẩn ưa ấm, nghĩa là tối thiểu ở khoảng 5-10oC