Câu hỏi Mở đầu: Vào ngày 20 tháng 4 năm 2010, một vụ nổ xảy ra trên giàn khoan dầu Deepwater Horizon ở vịnh Mexico (hình 11.1). Khoảng 5 triệu barrel (1 barrel = 158,97 lít) dầu tràn trên biển. Dầu thô phun từ giếng khoan bị vỡ phát tán vào nước, tạo thành dầu lơ lửng. Khoảng 22 % dầu thô bị tràn không thu hồi được. Cùng trong năm 2010, một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu và cho biết có sự xuất hiện của một "tập đoàn" các vi sinh vật có khả năng sử dụng dầu thô (thành phần chính là hydrocarbon), cách nơi xảy ra sự cố 10 km. Mật độ các vi sinh vật này ở các khu vực nước bị nhiễm dầu cao gấp hai lần so với khu vực nước không bị ô nhiễm. Tại sao mật độ vi sinh vật lại tăng lên ở khu vực dầu bị tràn ở vịnh Mexico? Hiện tượng này gợi ý cho con người có thể sử dụng vi sinh vật vào mục đích gì?
Trả lời:
- Mật độ vi sinh vật tăng lên ở khu vực dầu bị tràn ở vịnh
Mexico vì: Vi sinh vật này có khả năng sử dụng dầu thô để làm nguồn
carbon và năng lượng dùng cho sinh trưởng và sinh sản tạo sinh khối vi
sinh vật.
- Hiện tượng này gợi ý cho con người có thể sử dụng vi sinh
vật vào mục đích ứng dụng vi sinh vật để phân giải các hợp chất khó xử lí như
nhựa, dầu,… để bảo vệ môi trường.
I. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1: Dựa vào hình 11.2, hãy cho biết vi sinh vật có vai trò gì trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
- Vi sinh vật có vai trò phân giải hydrocarbon trong dầu thô thành CO2 và H2O trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Câu hỏi 2: Nếu không có
vi sinh vật thì điều gì sẽ xảy ra trên Trái Đất? Vì sao vi sinh vật thực hiện
được vai trò đó?
Trả lời:
- Nếu không có vi sinh vật thì xác động vật, thực vật
sẽ chất đống trên bề mặt Trái Đất, thực vật sẽ chết do không thể
thu nhận được muối khoáng, các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự
nhiên bị ngừng lại, kéo theo sự sống của tất cả sinh vật đều bị
ngưng trệ.
- Vi sinh vật thực hiện được vai trò đó vì: Vi sinh vật có
khả năng phân giải các chất hữu cơ từ xác chết của động, thực vật,
rác thải, các chất hữu cơ lơ lửng trong nước,… vừa giúp làm sạch môi
trường vừa giúp trả lại các chất khoáng để có thể tiếp tục vòng
tuần hoàn vật chất trên Trái Đất.
II. Quá trình phân giải các hợp chất trong xử lí môi trường
Câu hỏi 3: Quan sát hình 11.3 và cho biết phân giải sinh học là gì?
Trả lời:
- Phân giải sinh học nhờ vi sinh vật là quá trình vi sinh vật bẻ gãy các liên kết hoá học trong các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn hoặc thành CO2 và H2O. Quá trình phân giải sinh học cung cấp nguồn carbon và năng lượng cho sinh trưởng và sinh sản tạo ra sinh khối vi sinh vật. Quá trình phân giải sinh học của vi sinh vật có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
Luyện tập 1: Vì sao quá
trình phân giải các chất khác nhau trong tự nhiên là cơ sở của công nghệ vi
sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường?
Trả lời:
- Quá trình phân giải các chất khác nhau trong tự nhiên là cơ
sở của công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường vì: Quá trình phân
giải của vi sinh vật giúp phân giải các chất hữu cơ tạo thành các
chất vô cơ (khoáng, CO2 và H2O). Nhờ đó, các chất hữu cơ không bị
tích tụ mà gây ô nhiễm môi trường.
Câu hỏi 4: Hãy kể tên một số loại chất thải (có nguồn gốc
từ nông nghiệp hoặc từ công nghiệp) ở địa phương em đang sinh sống.
Trả lời:
- Trong quá trình hoạt động sản xuất nông nghiệp như là trồng trọt và chăn nuôi sẽ đưa ra ngoài môi trường một lượng rác thải. Cụ thể như rơm, rạ, lá cây, cỏ, vỏ hộp thuốc trừ sâu, bao bì phân bón từ hoạt động trồng trọt và từ hoạt động chăn nuôi như là phân gia súc gia cầm, chất thải từ mổ động vật, chế biến hải sản, kim tiêm, vỏ bao bì thuốc tăng trọng,…
Câu hỏi 5: Công nghệ vi
sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường dựa trên cơ sở khoa học nào?
Trả lời:
Cơ sở khoa học của công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi
trường là:
- Nhờ khả năng phân giải, vi sinh vật chuyển hóa các
hợp chất gây ô nhiễm thành các chất ít hoặc không gây ô nhiễm môi
trường.
- Quá trình phân giải các chất là một chuỗi các
phản ứng cho phép nhiều vi sinh vật cùng tham gia nên tốc độ phân giải
nhanh hơn.
- Vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ trong
điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
Vận dụng 1: Trong các hộ gia đình, rác hữu cơ từ nhà bếp được thu gom và ủ thành phân trong thùng chứa rác thải dùng để chăm sóc cho cây trồng (hình 11.4). Em hãy cho biết quá trình sinh học nào diễn ra trong thùng chứa rác thải đó.
Trả lời:
- Vi sinh vật tiết enzyme ra ngoài môi trường để phân giải các chất thải hữu cơ phức tạp như cellulose, tinh bột, protein, lipid,... thành các chất hữu cơ đơn giản.
Vận dụng 2: Hiện nay, ở
ngoại ô các thành phố lớn và các vùng nông thôn, rơm rạ là nguồn phế phẩm nông
nghiệp chủ yếu, thường được đốt bỏ, do đó gây ô nhiễm không khí. Bằng những hiểu
biết của mình, em hãy đưa ra biện pháp xử lí rơm rạ nhờ vi sinh vật, vừa giảm
thiểu ô nhiễm môi trường, vừa thu được những sản phẩm có ích cho con người.
Trả lời:
- Biện pháp xử lí rơm rạ nhờ vi sinh vật: Dùng chế phẩm chứa
một hoặc một số chủng vi sinh vật phân giải cellulose để ủ rơm rạ. Sau
thời gian ủ 28 -30 ngày, sản phẩm có màu nâu, tơi xốp, không mùi, sờ không
nóng; có thể sử dụng như một nguồn phân hữu cơ bón cho cây trồng, giúp tiết kiệm
20 – 30 % lượng phân khoáng theo khuyến cáo.
Luyện tập 2: Cho biết ý nghĩa của quá trình phân giải
rác hữu cơ đối với đất. Nêu ứng dụng của quá trình này.
Trả lời:
- Ý nghĩa của quá trình phân giải các chất hữu cơ với đất
+ Sự phân giải các chất hữu cơ nhằm cung cấp thêm các chất
dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây xanh giảm thiểu ô nhiễm môi trường
đất.
- Ứng dụng của quá trình:
+ Người ta có thể ủ phân hữu cơ từ xác cây ngô,... để bón cho
cây trồng
+ Sử dụng sử phân huỷ của rơm để trồng nấm rơm