Câu hỏi mở đầu: Ô nhiễm môi trường là nguyên nhân dẫn tới biến đổi khí hậu, hủy hoại môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe, đời sống của con người và gây suy giảm đa dạng sinh học. Ô nhiễm môi trường chủ yếu do các hoạt động của con người gây nên. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường đòi hỏi sự tham gia của rất nhiều yếu tố như chính sách, giáo dục ý thức phòng chống ô nhiễm môi trường, nghiên cứu khoa học kĩ thuật và công nghệ xử lí,… trong đó, khoa học kĩ thuật và công nghệ xử lí có vai trò rất quan trọng. Các phương pháp xử lí đều hướng tới mục tiêu thân thiện với môi trường, hiệu quả cao và bền vững. Trong số các phương pháp xử lí ô nhiễm môi trường, xử lí sinh học ngày càng được chú trọng. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc xử lí và cải tạo môi trường, phục hồi hệ sinh thái tự nhiên. Có bao giờ em nghĩ rằng việc sử dụng vi sinh vật có thể là giải pháp hữu hiệu trong việc giải quyết các vấn đề ô nhiễm? Đặc điểm nào của vi sinh vật giúp chúng thực hiện được vai trò to lớn đó?
Trả lời:
- Vi sinh vật có thể là giải pháp hữu hiệu trong việc giải
quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường.
- Đặc điểm của vi sinh vật giúp chúng thực hiện
được vai trò trong việc giải quyết các vấn đề ô nhiễm: Vi sinh vật có
khả năng hấp thu, biến đổi các chất gây ô nhiễm môi trường như kim loại
nặng, các chất thải hữu cơ,… một cách nhanh chóng, tiết kiệm, hiệu
quả và thân thiện với môi trường.
I. Vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm kim loại nặng
Câu hỏi 1: Nguyên nhân nào dẫn đến môi trường bị ô nhiễm
kim loại nặng?
Trả lời:
- Nguyên nhân môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng:
+ Nhiều ngành sản xuất công nghiệp thải ra ngoài môi trường
các loại rác thải, nước thải chứa các kim loại nặng chưa qua xử lí.
Hoạt động y tế, nông nghiệp hay sinh hoạt hằng ngày cũng thải
ra môi trường nhiều loại chất thải như dư lượng các loại hoá chất xét nghiệm và
điều trị, thuốc bảo vệ thực vật,...
Câu hỏi 2: Để xử lí ô nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp sử dụng vi sinh vật, cần lựa chọn nhóm vi sinh vật có đặc điểm gì?
Trả lời:
Các nhóm vi sinh vật được lựa chọn để xử lí ô nhiễm kim loại nặng có các đặc điểm:
- Khả năng hấp thụ, lưu giữ và thay đổi trạng thái điện tích kim loại nặng.
- Chuyển ion kim loại nặng thành dạng không độc, kết tủa, tích tụ các ion trong màng nhầy.
Câu hỏi 3: Nêu tên một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm giảm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường.
Trả lời:
- Một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm giảm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường: Bacillus cereus, Enterobacter cloacae, Thiobacillus ferrooxydans, Sporosarcina soli, Viridibacillus arenosi, Penicillium chrysogenum, Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer, Klebsiella oxytoca,…
II. Vi sinh vật trong xử lí chất thải hữu cơ
Câu hỏi 1: Em hãy nêu một số nguồn chất thải hữu cơ phổ
biến.
Trả lời:
- Các nguồn chất thải hữu cơ phổ biến là: rác thải sinh hoạt; chất thải trong quá trình chế biến sản phẩm từ trồng trọt, chăn nuôi;...
Câu hỏi 2: Vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ bằng cách nào?
Trả lời:
- Vi sinh vật tiết ra các enzyme cellulase thủy phân các liên kết giữa các đơn phân trong phân tử polysaccharide để giải phóng đường đơn. Đây là nguồn carbon phục vụ cho sinh trưởng và phát triển của chúng thông qua hô hấp và lên men.
Câu hỏi 3: Khi
phân giải các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm, các vi sinh vật đã tạo thành các sản
phẩm chính nào?
Trả lời:
- Chất thải hữu cơ chủ yếu là sinh khối thực vật với
thành phần cellulose và pectin chiếm tỉ lệ lớn, ngoài ra còn có thể
chứa các protein phức tạp, các chất béo,… → Khi phân giải các hợp chất hữu
cơ gây ô nhiễm, các vi sinh vật đã tạo thành các sản phẩm chính là các đường
đơn, các amino acid, các acid béo,… cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho
vi sinh vật sinh trưởng ngoài ra còn một số sản phẩm trung gian có lợi cho
con người.
Câu hỏi 4: Em hãy nêu một số ứng dụng của vi sinh vật
trong xử lí ô nhiễm môi trường, cải tạo môi trường và ứng dụng tạo sản phẩm hữu
ích trong cuộc sống.
Trả lời:
- Một số ứng dụng:
+ Xử lí chất thải trồng trọt như rơm rạ, bã mía, thân cây ngô,
vỏ trấu,... thành phân bón hữu cơ, cồn công nghiệp hay cơ chất trồng nấm,...
+ Xử lí chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh khối thực vật thành khí sinh học dùng làm nhiên liệu hoặc sản xuất chất tẩy rửa hữu cơ giúp giảm ô nhiễm môi trường và mang lại lợi ích kinh tế.
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và vận dụng 1: Căn cứ vào những tiêu chí nào để xác định được môi trường bị ô nhiễm?
Trả lời:
- Những tiêu chí xác định môi trường bị ô nhiễm dựa vào nguồn gây ô nhiễm, khả năng lan truyền và đối tượng chịu tác động.
Luyện tập và vận dụng 2: Căn cứ vào những tiêu chí nào để xác định được môi trường đất bị nhiễm
kim loại nặng?
Trả lời:
- Tiêu chí xác định môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng: Muốn
xác định đất có bị ô nhiễm kim loại nặng hay không phải tiến hành
theo dõi, phân tích hàm lượng các kim loại nặng có trong đất để xác định
hàm lượng cụ thể, sau đó so sánh với bảng tiêu chuẩn. Nếu hàm lượng
vượt quá giới hạn cho phép thì đất bị ô nhiễm kim loại nặng, gây ảnh hưởng
xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của nhiều loài sinh vật, trong đó có
con người.
Luyện tập và vận dụng 3: Em hãy cho biết một số sản phẩm trong đời sống
hàng ngày là kết quả của xử lí chất thải hữu cơ bởi vi sinh vật.
Trả lời:
- Một số ứng dụng:
+ Xử lí chất thải trồng trọt như rơm rạ, bã mía, thân cây ngô,
vỏ trấu,... thành phân bón hữu cơ, cồn công nghiệp hay cơ chất trồng nấm,...
+ Xử lí chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, sinh
khối thực vật thành khí sinh học dùng làm nhiên liệu hoặc sản xuất chất tẩy rửa
hữu cơ giúp giảm ô nhiễm môi trường và mang lại lợi ích kinh tế.
Luyện tập và vận dụng 3: Phân tích những ưu điểm của việc xử lí các chất thải trong trồng trọt (rơm, rạ, thân ngô …) bằng ứng dụng công nghệ vi sinh so với việc xử lí bằng cách đốt các chất thải trên.
* Ưu điểm của việc xử lí chất thải trồng trọt như rơm, rạ, thân ngô bằng ứng dụng công nghệ vi sinh:
- Không gây ô nhiễm môi trường không khí (vì việc đốt rơm rạ truyền thống gây ô nhiễm không khí rất nặng do khói và bụi mịn).
- Tạo ra các sản phẩm hữu ích cho con người (phân bón hữu cơ, khí sinh học …).