Câu hỏi Mở đầu: Nhà ông C có một
trang trại nuôi lợn, hằng ngày trang trại này thải ra một lượng chất thải lớn,
gây mùi hôi thối cho những người dân xung quanh. Hãy tư vấn cho ông C các biện
pháp xử lí chất thải nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
Một số biện pháp xử lí chất thải chăn nuôi nhằm hạn chế ô
nhiễm môi trường:
- Xây dựng hầm biogas giúp xử lí phân chuồng và nước thải hạn
chế ô nhiễm môi trường đồng thời thu khí sinh học để làm khí đốt và phân bón
cho cây trồng.
- Sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lí nước thải chăn nuôi.
I. Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường đất
Câu hỏi 1: Dựa vào Hình 12.1, hãy phân tích các nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường đất.
Trả lời:
- Có 4 nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường đất là:
+ Do tự nhiên: đất bị nhiễm mặn hay nhiễm phèn.
+ Do chất thải sinh hoạt: nước thải và rác thải sinh hoạt
không được xử lí do sự gia tăng dân số.
+ Do hoạt động công nghiệp: sự gia tăng hàm lượng chất thải rắn
quá ngưỡng cho phép thay đổi kết cấu do chất thải …
+ Do hoạt động nông nghiệp: chất thải, thuốc trừ sâu hay phân bón quá thừa trong môi trường đất và không được xử lí đúng cách => biến đổi tính chất của đất.
Câu hỏi 2: Ô nhiễm môi trường đất đã gây ra những hậu quả gì đối với sinh vật và
đời sống con người?
Trả lời:
- Hậu quả của ô nhiễm môi trường đất đối với sinh vật và đời sống con người: Ô nhiễm môi trường đất làm thay đổi các tính chất của đất, dẫn đến tài nguyên trong đất bị nhiễm bẩn, suy thoái và làm ảnh hưởng đến đời sống của sinh vật và con người: Thực vật sinh trưởng kém hoặc chết hàng loạt; hệ sinh vật trong đất bị ảnh hưởng nghiêm trọng, thậm chí chết; ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gia tăng các loại bệnh tật; thiếu hụt lương thực, thực phẩm, gây đói nghèo;…
Câu hỏi 3: Hãy nêu nguyên lí chung của ứng dụng công
nghệ vi sinh vật trong việc xử lí ô nhiễm môi trường đất.
Trả lời:
- Nguyên lí chung của công nghệ vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm
đất là vi sinh vật sản xuất enzyme phân giải các chất độc hại hoặc tạo ra các
ion làm tăng/giảm độ pH đất.
- Vi sinh vật giúp đất tơi xốp, thoáng khí, tăng độ phì nhiêu làm thực vật sinh trưởng tốt hơn.
Luyện tập:
• Hãy liệt kê các chất gây ô nhiễm môi trường đất tại địa
phương em.
• Hãy liệt kê một số chế phẩm vi sinh vật xử lí ô nhiễm
môi trường đất được sử dụng tại địa phương em.
Trả lời:
• Tùy vào thực trạng của địa phương, học sinh liệt kê
các chất gây ô nhiễm đất do sinh hoạt, do hoạt động nông nghiệp, công nghiệp,…
- Câu trả lời tham khảo: Các chất gây ô nhiễm môi trường đất
tại địa phương em:
+ Thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, hóa chất từ hoạt động nông
nghiệp.
+ Chất thải sinh hoạt của người dân như rác, nước thải,
phân,…
+ Nước thải, chất thải rắn của các nhà máy chưa qua xử lí.
• Tùy vào thực tiễn người dân địa phương sử dụng, học
sinh liệt kê các chế phẩm vi sinh vật. Nếu ở địa phương chưa sử dụng, học sinh
có thể giới thiệu tuyên truyền đến người dân về vai trò, lợi ích của các chế phẩm
vi sinh vật trong cải tạo đất và xử lí ô nhiễm môi trường đất.
- Câu trả lời tham khảo: Một số chế phẩm vi sinh vật xử lí ô
nhiễm môi trường đất được sử dụng tại địa phương em:
+ Chế phẩm sinh học Compo – QTMIC: Xử lí rác thải hữu cơ, phế
thải nông nghiệp, làm phân bón cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.
+ Chế phẩm sinh học Trichoderma: Rút ngắn và khử mùi hôi của
phân chuồng và phế phẩm nông nghiệp, tạo nên chất hữu cơ có lợi cho đất, cân bằng
pH, giải độc đất hiệu quả.
+ Chế phẩm BIO – TT5: Khử phèn, loại bỏ các kim loại nặng
gây độc và phân giải chất hữu cơ.
+ Chế phẩm phân vi sinh phân giải lân từ vi khuẩn (Bacillus,
Pseudomonas,…), vi nấm (Penicillium sp., Aspergillus sp,…): Giảm độ pH của đất,
do đó, làm tăng độ hòa tan của lân trong đất.
II.Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lí nước thải và làm sạch nước
Câu hỏi 4: Hãy phân tích công nghệ ứng dụng vi sinh vật
trong việc xử lí nước thải và làm sạch nước.
Trả lời:
- Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lí nước thải và làm
sạch nước:
+ Chủ yếu dựa vào vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh phân giải chất hữu
cơ gây nhiễm bẩn thành chất vô cơ.
+ Hai tiêu chí: dựa vào sự có mặt của oxygen (xử lí hiếu khí
hoặc xử lí kị khí) và dựa vào quá trình sinh trưởng của vi sinh vật (sinh trưởng
lơ lửng và sinh trưởng gắn kết).
+ Nguồn nước được làm sạch bằng cách loại bỏ các vi sinh vật độc hại, động vật nguyên sinh, tảo … sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày.
Câu hỏi 5: Dựa vào Hình 12.2 và 12.3, hãy mô tả nguyên lí xử lí nước ô nhiễm theo công nghệ MBBR và AAO.
Trả lời:
- Nguyên lí xử lí nước ô nhiễm theo công nghệ MBBR: Hoạt động
theo nguyên lí của quá trình sinh trưởng gắn kết, quá trình xử lí nhân tạo,
trong đó sử dụng các vật liệu (đá, cát, sỏi, gỗ, cao su, nhựa,…) làm giá thể cho
vi sinh vật bám dính để sinh trưởng và phát triển. Ngoài ra, công nghệ MBBR còn
được sử dụng phối hợp với bùn hoạt tính để việc xử lí nước thải đạt hiệu quả
cao hơn.
- Nguyên lí xử lí ô nhiễm nước theo công nghệ AAO: Hoạt động theo nguyên lí kết hợp giữa kị khí, hiếu khí với ba hệ vi sinh vật: kị khí (thủy phân, acid hóa), thiếu khí và hiếu khí (oxi hóa, hô hấp nội bào,…).
Vận dụng: Hãy mô tả thực trạng nguồn nước ở địa
phương em. Từ đó, đề xuất một số công nghệ xử lí nước thải.
Trả lời:
- Thực trạng nguồn nước ở địa phương em: nước thải không được
xử lí khiến nguồn nước ở ao, hồ bị đục ngầu, bốc mùi hôi thối …
+ Một số công nghệ xử lí nước thải: công nghệ AAO, công nghệ MBR (sử dụng bể lọc màng sinh học) …
Câu hỏi 6: Nếu dầu loang trên biển không được xử lí thì sẽ gây ra hậu quả gì?
Trả lời:
- Nếu dầu loang trên biển không được xử lí, mảng dầu tích tụ
làm ngăn sự trao đổi oxygen giữa nước và không khí cùng các độc tố từ dầu dẫn đến
các sinh vật sống trong nước có thể bị chết hàng loạt. Từ đó, ảnh hưởng nghiêm
trọng đến các hệ sinh thái biển nhất là hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển,
vùng triều bãi cát, đầm phá và các rạn san hô. Như vậy, dầu loang trên biển
không được xử lí sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường, sinh
vật cũng như hoạt động sản xuất, kinh doanh du lịch của con người,…
Vận dụng: Hãy tìm hiểu các cách xử lí ô nhiễm
do tràn dầu ở nước ta.
Trả lời:
- Ứng dụng công nghệ vi sinh trong xử lí tràn dầu trên nguyên lí phân hủy dầu của các vi khuẩn: Enretech-1 được sử dụng ứng cứu khẩn cấp cho các sự cố tràn dầu trên đất.
III.Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải rắn
Câu hỏi 7: Hãy nêu ý nghĩa của việc phân loại chất thải rắn.
Trả lời:
- Việc phân loại chất thải rắn có ý nghĩa quan trọng giúp
quản lí, định hướng xử lí và xử lí chất thải rắn có hiệu quả
hơn. Nhờ đó, làm hạn chế ô nhiễm môi trường; tiết kiệm (tái chế,
hạn chế chi phí thu gom, vận chuyển, xử lí) và nâng cao nhận thức cho
cộng đồng về bảo vệ, sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên và môi
trường.
- Tùy vào từng cách phân loại mà chúng mang một ý nghĩa riêng. Ví dụ:
Câu hỏi 8: Ở địa phương em đã sử dụng những cách phân
loại chất thải rắn nào?
Trả lời:
- Ở địa phương em đã sử dụng cách phân loại chất thải rắn
theo:
+ Khả năng tái chế (chất thải rắn tái chế được, không tái chế
được).
+ Dựa vào mức độ gây hại (chất thải thông thường và chất thải
nguy hại)
Câu hỏi 9: Hãy tóm tắt các bước ứng dụng vi sinh vật trong việc xử lí chất thải rắn.
Trả lời:
Các bước ứng dụng vi sinh vật trong việc xử lí chất thải rắn:
- (1) Phân loại chất thải hữu cơ: Phân loại rác thải hữu cơ
thành khác loại khác nhau như: rác thải chứa cellulose, protein, lipid,…
- (2) Lựa chọn phương pháp và vi sinh vật xử lí chất thải rắn:
Có thể xử lí rác thải hữu cơ hiếu khí hoặc kị khí. Nên chọn các chủng vi sinh vật
có hoạt tính sinh học cao, thích nghi tốt trong điều kiện thực tế, không gây độc,…
- (3) Tiến hành xử lí: Thực hiện các bước theo quy
trình công nghệ xử lí chất thải. Quá trình thực hiện cần lưu ý đảm bảo an
toàn cho người và các sinh vật khác, tránh gây ô nhiễm môi trường trong quá
trình xử lí, tiết kiệm chi phí xử lí và tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn
có.
- (4) Thu sản phẩm (nếu có): Quá trình xử lí bằng công nghệ vi sinh vật thường có mục tiêu kép, vừa xử lí chất thải giúp hạn chế ô nhiễm môi trường, vừa thu được các sản phẩm hữu ích.
Vận dụng: Hãy phân biệt phương pháp xử lí chất
thải rắn hiếu khí và kị khí.
Trả lời:
IV.Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất khí sinh học
Câu hỏi 11: Phân tích cơ chế hình thành khí sinh học trong hệ thống biogas.
Trả lời:
Cơ chế hình thành khí sinh học trong hệ thống biogas gồm 4
giai đoạn:
- Giai đoạn 1 - Thủy phân chất hữu cơ: Trong điều kiện kị
khí, enzyme của các vi sinh vật kị khí phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành các
chất hữu cơ đơn giản như ethanol, các acid béo (acetic acid, lactic acid,...)
và các khí CO2, H2 và NH3.
- Giai đoạn 2 - Giai đoạn acid hóa (giai đoạn lên men): Nhờ
các vi khuẩn Acetogenic mà các chất ở giai đoạn 1 được chuyển hóa
thành các acid béo có phân tử lượng thấp hơn và một ít khí CO2, H2. Độ pH ở
giai đoạn này khá thấp (<5).
- Giai đoạn 3 - Giai đoạn acetate hóa: Các acid hữu cơ tiếp
tục được phân giải để tạo thành acetic acid, CO2 và H2 nhờ vi khuẩn
acetate. Độ pH của môi trường dịch bể phân hủy chuyển sang kiềm và
tối ưu ở khoảng 6,8 – 7,8.
- Giai đoạn 4 - Hình thành khí methane: Hình thành hỗn hợp
khí sinh học, trong đó khí methane chiếm chủ yếu và một số khí khác như N2, H2,
H2S. Quá trình này diễn ra đồng thời theo 3 con đường.
Luyện tập: Hãy mô tả quá trình xây dựng và sử dụng
hầm biogas ở địa phương em.
Trả lời:
- Quá trình xây dựng hầm biogas ở địa phương em:
1. Lựa chọn thể tích xây dựng hầm Biogas -> 2. Lựa chọn địa
điểm -> 3. Lựa chọn vật liệu -> 4. Đào đất, xây bể phân hủy, bể điều áp
và thử độ kín -> 5. Vận hành và bảo quản hầm Biogas.
- Quá trình sử dụng hầm Biogas:
+ Nguyên liệu nạp vào ban đầu: nạp đầy phân phân hủy ngay 1
lúc, đảm bảo kín khí. Nước rửa chuồng là nước ngọt.
+ Đưa khí vào sử dụng: sau khi nạp xong đóng tất cả các van
khí lại để thu tích khí. Cần xả 2 - 3 lần.
+ Vận hành hầm: bổ sung nguyên liệu hàng ngày bằng cách rửa và vệ sinh chuồng trại. Theo dõi áp suất khí để phát hiện rò rỉ qua đường ống.
Vận dụng: Hãy đề xuất
các biện pháp ứng dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí môi trường đất, nước thải,
chất thải rắn ở địa phương em.
-Hãy đề xuất các biện pháp ứng dụng công nghệ vi sinh vật để
xử lí môi trường đất, nước thải, chất thải rắn ở địa phương em.
- Em đã thực hiện được những việc làm gì để góp phần bảo vệ
môi trường ở gia đình, nhà trường và cộng đồng xung quanh.
Trả lời:
- Tùy thuộc vào tình hình thực tiễn môi trường ở địa phương để đề xuất các biện pháp phù hợp, cụ thể:
- Những việc làm góp phần bảo vệ môi trường ở gia đình, nhà
trường và cộng đồng xung quanh: Phân loại rác thải, hạn chế sử dụng túi nylon,
xử lí rác thải hữu cơ tại nhà bằng các chế phẩm sinh học, tuyên truyền bảo vệ
môi trường và sử dụng các công nghệ vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm
môi trường tại địa phương,…
Bài tập
Bài tập 1: Phân tích vai trò của các ứng dụng công nghệ
vi sinh vật trong xử lí môi trường ở nước ta.
Trả lời:
- Vai trò của các ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong việc xử
lí:
+ Ô nhiễm môi trường đất: giúp đất tơi xốp, thoáng khí, tăng độ
phì nhiêu, giúp thực vật phát triển tốt hơn.
+ Ô nhiễm môi trường nước: các chất hữu cơ nhiễm bẩn chuyển
thành chất vô cơ như CO2, H2O; giải quyết các sự cố dầu loang giúp bảo vệ môi
trường biển …
+ Chất thải rắn: phân hủy các chất khó phân hủy, gây độc trong môi trường thành chất vô cơ, không độc, sản phẩm sử dụng lại (khí methane, bùn hữu cơ, khí biogas).
Bài tập 2: Liệt kê các chế
phẩm vi sinh vật trong xử lí môi trường được sử dụng ở nước ta.
Trả lời:
- Một số chế phẩm vi sinh vật trong xử lí môi trường được sử dụng ở nước ta:
Bài tập 3: Sưu tầm các thành tựu trong xử lí môi trường bằng công nghệ vi sinh vật ở nước ta.
Trả lời:
- Sử dụng chế phẩm SagiBio trong xử lí môi trường:
- Ứng dụng xây hầm Biogas để phân giải chất thải hữu cơ thành khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình:
Bài tập 4: Dựa vào Bảng 12.4, hãy phân tích tình trạng nhiễm mặn ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Từ đó, hãy đề xuất các giải pháp xử lí đất nhiễm mặn bằng công nghệ vi sinh vật.
Trả lời:
- Tình hình nhiễm mặn ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long rất
nghiêm trọng, xảy ra ở các dòng sông lớn trong khu vực như sông Vàm Cỏ, sông Tiền,
sông Hậu, sông Cái Lớn. Nước mặn xâm nhập rất sâu vào đất liền, từ 45 – 90 km.
- Các giải pháp xử lí đất nhiễm mặn bằng công nghệ vi sinh vật như: Sử dụng chế phẩm sinh học (chế phẩm AT cải tạo đất, AT xử lí mặn cây ăn trái,…),…
Bài tập 5: Hãy thống kê tình
hình sử dụng phân bón chăn nuôi để xây hầm biogas ở địa phương em.
Trả lời:
Gợi ý thống kê thực trạng ở địa phương:
- Số hộ chăn nuôi: …, chiếm tỉ lệ … %.
- Số hộ xây hầm biogas:…, chiếm tỉ lệ … %.