Câu hỏi mở đầu: Vi sinh vật có khả năng phân giải các chất gây ô nhiễm môi trường. Vậy dựa vào những nguyên lí hô hấp tế bào cơ bản nào người ta có thể ứng dụng các vi sinh vật trong việc giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường?
Trả lời:
- Vi sinh vật phân giải hiếu khí trong xử lí ô nhiễm môi trường.
+ Quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người thải vào môi
trường một số loại hydrocarbon. Nhiều loại hydrocarbon tốn tại hàng chục năm
trong môi trường đất và nước gây chết nhiều loài sinh vật, đặc biệt là các sinh
vật biển. Rất may, có một số loại vi sinh vật có khả năng phân huỷ các chất thải
hydrocarbon gây ô nhiễm môi trường này.
- Ngoài ra còn có:
+ Vi sinh vật phân giải kị khí trong xử lí ô nhiễm môi trường.
+ Vi sinh vật lên men trong xử lí ô nhiễm môi trường.
I. Vi sinh vật phân giải hiếu khí trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi: Quá trình phân giải hiếu khí của vi sinh vật được ứng dụng như thế nào trong xử lí ô nhiễm môi trường?
Trả lời:
- Xử lí nguồn nước ô nhiễm bằng nhiều loại vi sinh vật trong môi trường thông khí liên tục.
- Xử lí sinh học với phế thải công nghiệp chế biến sữa, sản xuất giấy, dệt vải …
- Xử lí chất thải vô cơ gây ô nhiễm môi trường.
- Làm giàu nguồn oxygen trong nước ao, hồ nuôi cá giúp vi sinh vật phân giải thức ăn thừa và chất thải của tôm, cá, làm giảm ô nhiễm nguồn nước.
II. Vi sinh vật phân giải kị khí trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1: Vi
sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải được những chất gây ô nhiễm môi trường
như thế nào?
Trả lời:
- Vi sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải được những chất
gây ô nhiễm môi trường như: Các rác thải sinh hoạt hữu cơ: gốc, vỏ và
các bộ phận không sử dụng được của các thực phẩm. Các phế thải
trong nông nghiệp: rơm rạ, bã mía, mùn cưa;… Chất thải động vật: nước
thải từ các trang trại chăn nuôi, làng nghề làm bún, miến;…
- Các vi sinh vật hô hấp kị khí có thể phân giải
lipid, protein, polysaccharide có trong rác thải và nước thải thành các
đơn phân như aicd béo, amino acid, đường đơn, sau đó các chất này tiếp
tục được phân giải thành acetate, H2, CO2,… Quá trình phân giải này
của các vi sinh vật kị khí không chỉ giúp giảm ô nhiễm môi trường mà
còn đem lại nhiều lợi ích khác như tạo ra mùn giúp đất đai thêm màu
mỡ, tạo ra khí methane được sử dụng làm nhiên liệu cho con người,…
Câu hỏi 2: Hãy chỉ ra những ưu và nhược điểm của việc xử
lí rơm rạ bằng vi sinh vật và bằng cách đốt.
Trả lời:
III. Vi sinh vật lên men trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi: Để phân giải rơm rạ hoặc các rác thải là cellulose thành đường đơn rồi sau đó cho lên men tạo ra cồn dùng để pha xăng sinh học thì cần vi sinh vật tham gia vào những công đoạn chính nào? Giải thích.
Trả lời:
- Trong các công đoạn của quy trình trên, vi sinh vật tham gia vào bước thủy phân, lên men. Vì chất thải hữu cơ là cellulose cần tới sự thủy phân của enzyme cellulase của vi sinh vật tiết ra để thủy phân các liên kết của polysaccharide thành đường đơn C5, C6. Sau đó ứng dụng quá trình lên men của vi sinh vật để phân giải các đường đơn thành sản phẩm lên men là ethanol và CO2.
IV. Chọn lọc và tạo giống các vi sinh vật có khả năng phân giải các chất lạ gây ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1: Một số chất được gọi là lạ với sinh vật
(xenobiotic), đó là những chất gì và chúng ảnh hưởng tới môi trường nhủ thế
nào?
Trả lời:
- Các chất xenobiotic là những chất tổng hợp nhân tạo, sinh vật
khó hoặc không phân giải được, các chất này bao gồm: một số loại thuốc trừ sâu,
các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), nhựa phenolic, một số hoạt chất trong chế
phẩm thuốc chữa bệnh và chế phẩm vệ sinh, chăm sóc sắc đẹp...
Câu hỏi 2: Nêu
các bước tiến hành trong nghiên cứu sử dụng một số vi sinh vật có tiềm năng
phân giải các chất lạ với sinh vật.
Trả lời:
Các bước tiến hành trong nghiên cứu sử dụng một số vi sinh vật
có tiềm năng phân giải các chất lạ với sinh vật:
- Phân lập các chủng vi sinh vật sống được trong môi trường
có chất lạ và giải trình tự hệ gene của chúng.
- Xác định những gene nào trong hệ gene của chúng được biểu
hiện và những loại protein nào được tổng hợp.
- Xác định các protein được tổng hợp là các sản phẩm của những
quá trình chuyển hóa nào trong các vi sinh vật.
- Xử lí các dữ liệu thu được bằng các phần mềm tin
học và thuật toán để tìm ra loại gene quy định sản phẩm trao đổi
chất có tiềm năng phân giải hoặc khoáng hóa chất gây ô nhiễm môi
trường.
- Chọn lọc hoặc dùng công nghệ di truyền tạo ra các
sinh vật chuyển gene hoặc biến đổi gene có khả năng phân giải các
chất lạ gây ô nhiễm môi trường.
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và vận dụng 1: Tại sao cần phân loại rác thải vô cơ với rác thải hữu cơ?
Trả lời:
- Phải phân loại rác thải vô cơ và rác thải hữu cơ vì các nhóm vi sinh vật phân giải hai loại rác thải này là khác nhau. Nên việc phân loại sẽ giúp các nhóm vi sinh vật dễ dàng phân giải hơn và rút ngắn thời gian sinh trưởng và phát triển của chúng trong môi trường.
Luyện tập và vận dụng 2: Các rác thải nhựa như túi nylon, chai nhựa, ống
hút nhựa và các đổ nhựa dùng một lần gây ô nhiễm môi trường như thế nào?
Trả lời:
- Các rác thải nhựa gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì thời
gian phân hủy rác thải nhựa rất lâu (hàng chục năm, thậm chí hàng trăm năm).
Rác thải nhựa ảnh hưởng nghiêm trọng đến các sinh vật thủy sinh và sinh vật đất.
Rất nhiều loài chim, cá, rùa bị chết vì ăn hoặc mắc phải rác thải nhựa.
Luyện tập và vận dụng 3: Hãy nêu các biện pháp mà em có thể áp dụng hằng ngày để giảm thiểu sự
ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
Các biện pháp có thể áp dụng hằng ngày để giảm thiểu sự ô
nhiễm môi trường:
- Phân loại rác trước khi mang đi vứt, đổ rác đúng nơi quy định.
- Hạn chế sử dụng và vứt túi nylon ra ngoài môi trường.
- Không vứt các loại chai lọ chứa hóa chất xuống nguồn nước.
- Tái chế các chai, lọ nhựa.
- Sử dụng phương tiện giao thông công cộng, hạn chế xe cá
nhân…
-…
Luyện tập và vận dụng 4: Nước khi được lưu thông sẽ ít bị ô nhiễm. Dựa trên những kiến thức đã học về quá trình phân giải các chất, em hãy giải thích khẳng định trên.
Trả lời:
- Nước được lưu thông ví dụ như việc đặt các ống phun nước ở ao, hồ giúp cung cấp nguồn oxygen không ngừng cho các sinh vật sống dưới nước, đặc biệt là các vi sinh vật. Nhờ có nguồn oxygen đầy đủ, chúng có thể thực hiện quá trình phân giải các chất thải, chất hữu cơ dưới nước, từ đó hạn chế tối đa ô nhiễm nguồn nước.