Xử lý sinh hoc Xư ly sinh học

(1)

CHƯƠNG

CHƯƠNG 33 CHƯƠNG

CHƯƠNG 33

Xử lý sinh hoc Xư ly sinh học

chất thải nông nghiệp chat thai nong nghiệp

TS. Lê Quốc Tuấn TS. Lê Quốc Tuấn Khoa Môi trường và Tài nguyên Khoa Môi trường và Tài nguyên Đ i h N â L â TP H à Chí Mi h Đ i h N â L â TP H à Chí Mi h Đại học Nong Lam TP. Ho Chí Minh Đại học Nong Lam TP. Ho Chí Minh

(2)

Giới thiệu chung Giới thiệu chung

ChấtChất gâygây ôô nhiễmnhiễm môimôi trườngtrường cócó nguồnnguồn gốcgốc kháckhác nhau

nhau..

CóCó thểthể tìmtìm thấythấy ởở cáccác môimôi trườngtrường:: biểnbiển,, cửacửa sôngsông,, hồhồ,, đất

đất..

ViệcViệc loạiloại thảithải cáccác chấtchất gâygây ôô nhiễmnhiễm từtừ nhữngnhững vùngvùng đãđã bị

bị ôô nhiễmnhiễm đượcđược gọigọi làlà ““SửaSửa chữachữa sinhsinh họchọc””

(Bioremediation) (Bioremediation) (Bioremediation) (Bioremediation)..

SửaSửa chữachữa sinhsinh họchọc đượcđược thựcthực hiệnhiện bởibởi cáccác vivi sinhsinh vậtvật và

và hoathoat độngïï động củaä gä g của chúngchúng..gg

ViệcViệc sửasửa chữachữa sinhsinh họchọc cócó thểthể đượcđược tăngtăng cườngcường quaqua quá

quá trìnhtrình cungcung cấpcấp chấtchất dinhdinh dưỡngdưỡng chocho VSVVSV hoặchoặc

áá àà ûû

tăng

tăng cườngcường sốsố lượnglượng vivi sinhsinh vậtvật tạitại vùngvùng cầncần xửxử lýlý..

(3)

Nông trại Hồ

Nước mưa

Hầm mỏ

Nông trại Hồ

Nước mưa

Hầm mỏ

vào

^N

Chaûy tràn bề mặt Khí thải Thải từ

hầm mỏ Lắng nền

đáy N

Chaûy tràn bề mặt Khí thải Thải từ

hầm mỏ Lắng nền

ải đi v g

đáy Rò rỉ, chảy tràn

Bãi chônlấp Chì rơi xuống hồ

y Đập

Chất thải từ các nhà máy

Đ ä

Rò rỉ, chảy tràn

Bãi chônlấp Chì rơi xuống hồ

y Đập

Chất thải từ các nhà máy

hất th ả trườn g

Đ ä

Thành phố

Đập

Bến đậu thuyền

Bải chôn lấp hóa

chất Chảy

tràn Thành

phố

Đập

Bến đậu thuyền

Bải chôn lấp hóa

chất Chảy

tràn

ủa c h môi t

Khu xử lý bùn thải

Bãi bồ lấp, chôn

Bến cảng

Bải chôn lấp cũ Khu xử lý bùn thải

Bãi bồ lấp, chôn

Bến cảng

Bải chôn lấp cũ

gốc c trong

chất thải^p,

Bải chôn lấp chất thải nguy hại

Vị trí xử lý bùn thải

Giàn khoan dầu chất thảip,

Bải chôn lấp chất thải nguy hại

Vị trí xử lý bùn thải

Giàn khoan dầu

guồn t

Dầu tràn

Vị trí có sự hiện diện chất gây ô nhiễm

Gian khoan dau ngoài khơi

Bùn thải từ giàn khoan Đại

dương Dầu tràn

Vị trí có sự hiện diện chất gây ô nhiễm

Gian khoan dau ngoài khơi

Bùn thải từ giàn khoan Đại

dương

N g

(4)

PHƯƠNG THỨC PHUN THUỐC TRỪ SÂU

(5)

Thuốc

Thuốc trừ trừ sâu sâu trong trong môi môi trường trường

(6)

Chất

Chất gây gây ôô nhiễm nhiễm môi môi trường trường

VôVô cơcơ

KimKim loạiloại:: Cd,Cd, Hg,Hg, Ag,Ag, Co,Co, Pb,Pb, Cu,Cu, Cr,Cr, FeFe

ChấtChất phóngphóng xạ,xạ, nitrate,nitrate, nitrite,nitrite, phosphate,phosphate, CyanideCyanide

HữuHữu cơcơ

Ph â

Ph â h ûh û i hi h hh ùù h ûih ûi b øb ø h ûih ûi h áh á h ûih ûi ââ

PhânPhân hủyhủy sinhsinh họchọc:: nướcnước thải,thải, bùnbùn thải,thải, chấtchất thảithải nôngnông nghiệp

nghiệp vàvà chếchế biếnbiến

ChấtChất thảithải hóahóa dầudầu:: dầu,dầu, diesel,diesel, BTEXBTEX

ChấtChất thảithải tổngtổng hợphợp:: thuốcthuốc trừtrừ sâu,sâu, diệtdiệt cỏ,cỏ, HCHCHCHC cócó halogen,

halogen, hydrocarbonhydrocarbon mạchmạch vòngvòng

SinhSinh hochoc:: cáccác mầmmầm bệnhbệnh (vi(vi khuẩnkhuẩn virus)virus)

SinhSinh họchọc:: caccac mammam bệnhbệnh (vi(vi khuan,khuan, virus)virus)

KhíKhí

KhíKhí:: SOSO₂₂ COCO₂₂ NONO methanemethane

KhíKhí:: SOSO₂₂,, COCO₂₂,, NONO_xx,, methanemethane

CácCác hợphợp chấtchất hữuhữu cơcơ baybay hơi,hơi, CFC,CFC, hạthạt bụibụi

(7)

Chất thải vô cơ Chất thải vô cơ

KimKim loạiloại vàvà cáccác hợphợp chấtchất vôvô cơcơ kháckhác thảithải vàovào môimôi trường

trường từtừ cáccác hoạthoạt độngđộng khaikhai thácthác mỏ,mỏ, luyệnluyện kim,kim, chếchế tt ii t àt à t tt t

tạo

tạo pin,pin, trongtrong trọttrọt

NhiềuNhiều kimkim loạiloại làlà cầncần thiếtthiết chocho sinhsinh vậtvật nhưngnhưng vớivới nồng

nồng độđộ caocao thìthì cócó thểthể trởtrở nênnên độcđộc nong

nong độđộ caocao thìthì coco thethe trơtrơ nennen độcđộc

KimKim loạiloại đượcđược hấphấp thuthu vàvà tíchtích lũylũy trongtrong chuỗichuỗi thứcthức ănăn sinh

sinh tháithái vớivới nồngnồng độđộ caocao trongtrong quáquá trìnhtrình phátphát tántán sinhsinh sinh

sinh thaithai vơivơi nongnong độđộ caocao trongtrong quaqua trìnhtrình phatphat tantan sinhsinh học

học

KimKim loạiloại khôngïï không thểgg thể bịbị phânịị ppphân hủyhủy bởiyy bởi cáccác quáquá trìnhqq trình hóahóa học

học hoặchoặc sinhsinh học,học, dodo đóđó việcviệc xửxử lýlý kimkim loạiloại phảiphải làlà quá

quá trìnhtrình tậptập trungtrung ((ngănngăn cảncản quáquá trìnhtrình phátphát tántán),), đóngđóng gói

gói hoặchoặc táitái chếchế goi

goi hoặchoặc taitai cheche

(8)

Ch át th ûi â ơ

Ch át th ûi â ơ NN àà áá Ả h hưởẢ h hưở

Nguồn gốc và ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm

Chat thai vo cơ

Chat thai vo cơ Nguồn gốcNguồn gốc Anh hưởngAnh hưởng

Arsenic

Arsenic LuyệnLuyện kim,kim, thuốcthuốc trừtrừ sâusâu ĐộcĐộc Bụi amian

Bụi amian SơnSơn nhà,nhà, quétquét vôivôi UngUng thưthư phổiphổi Cadmium

Cadmium SảnSản xuấtxuất pinpin UngUng thưthư thậnthận Cadmium

Cadmium SanSan xuatxuat pinpin UngUng thưthư thậnthận Chì

Chì ^Sản^{Sản xuất}^{xuất pin,}pin, acquy,acquy, xăngxăng MấtMất câncân bằngbằng hệhệ thốngthống thần

thần kinhkinh than

than kinhkinh

Thủy ngân

Thủy ngân ^Sản^{Sản xuất}xuất chlorchlor--alkali,alkali, thuốcthuốc trừ

trừ sâu,sâu, diệtdiệt nấmnấm MấtMất câncân bằngbằng hệhệ thốngthống thần

thần kinh,kinh, chếtchết

ûû àà ûû ûû áá

Nitrate/Nitrite

Nitrate/Nitrite ^ChảyChảy tràntràn bềbề mặt,mặt, bảobảo quảnquản thịt

thịt UngUng thư,thư, thiếuthiếu máumáu

SO

SO₂₂₂₂ ^ĐốtĐốt nhiênnhiên liệuliệu GâyGây bỏng,bỏng, mưamưa acidacid

Phosphate

Phosphate ^HoạtHoạt độngđộng nôngnông nghiệpnghiệp GâyGây phúphú dưỡngdưỡng

(9)

Kim loai trong Nước mỏ, nước thải các nhà

Các bước xử lý kim loại

Kim loại trong

nước thải Nươc mo, nươc thai cac nha máy, nước trong môi trường á

Hấp thu Kết tủa

Tách chiết

Chất hấp thu vô cơ, hữu cơ và sinh học Tach chiet

Bùn hoạt tính

Vi sinh vật và sinh khối

Phục hồi kim loại

û d đ Loại thải Arthrobacter

Bacillus Tannin (thủy phân được,

sử dụng được kim loại độc

Â ã

Bacillus p ï ,

cô đặc)

Tái sử dụng tài

nguyên Ô nhiễm

môi trường ^{hiệu quả}^{Sử dụng} ^{Hạt gel}^tannin

(10)

Hấp thu sinh học Hấp thu sinh học

åå áá àà

CácCác vậtvật liệuliệu sinhsinh họchọc cócó thểthể hấphấp thuthu nhiềunhiều kimkim loạiloại khác

khác nhaunhau

PhảnPhản ứngứng củacủa tếtế bàobào vivi khuẩnkhuẩn đốiđối vớivới nồngnồng độđộ caocao củacủa

PhanPhan ưngưng cuacua tete baobao vivi khuankhuan đoiđoi vơivơi nongnong độđộ caocao cuacua kim

kim loạiloại cócó thểthể làlà mộtmột trongtrong cáccác quáquá trìnhtrình sausau::

LoạiLoại rara khỏikhỏi tếtế bàobào

LấyLấy năngnăng lượnglượng từtừ kimkim loạiloại

CôCô lậplập nộinội bàobào bởibởi cáccác proteinprotein

èè

CôCô lậplập ngoạingoại bàobào bằngbằng cáccác polysaccharidepolysaccharide trêntrên màngmàng

BiếnBiến đổiđổi hóahóa họchọc

Vi äVi ä ửử dd ätät li äli ä i hi h hh đ åđ å ửử l ùl ù kiki l il i

ViệcViệc sưsư dụngdụng vậtvật liệuliệu sinhsinh họchọc đeđe xưxư lyly kimkim loạiloại thường

thường quaqua 22 dạngdạng::

QuaQua quáQQ qqquá trìnhtrình khửkhử độcđộc tínhtính củacủa kimkim loạiloạiïï

PhụcPhục hồihồi cáccác kimkim loạiloại cócó giágiá trịtrị caocao

(11)

Cơ chế hấp thu sinh hoc Cơ che hap thu sinh học

Bên ngoài màng

K â h

Hấp thu sinh học

Màng ngoài Thẩm thấu Kênh

ion

Bên trong màng

Màng tế bào Bơm ra

Ben trong mang Khử

Kết tủa

Protein vận chuyển

Thio^neini (OH^-, S^2-)

Các nhóm chức năng

Không bào Tạo phức hợp với

nhóm -SH

(12)

Lắng ngoại bào Lắng ngoại bào

TrongTrong môimôi trườngtrường cócó sulphate,sulphate, kimkim loạiloại nặngnặng cócó thểthể được

được loạiloại thảithải bằngbằng hoạthoạt độngđộng củacủa vivi sinhsinh vậtvật kỵkỵ khíkhí D lf ib i

D lf ib i øø DD lf tlf t ll Desulfovibrio

Desulfovibrio vava DesulfotomaculumDesulfotomaculum

1.

1. 33SOSO₄₄^22-- ++ 22 lacticlactic acidacid ỈỈ 33HH₂₂SS ++ 66HCOHCO₃₃^-- H

H SS ++ CC ²²⁺⁺ ỈỈ C SC S ++ 22HH⁺⁺

2.

2. HH₂₂SS ++ CuCu²²⁺⁺ ỈỈ CuSCuS ++ 22HH⁺⁺

HCOHCO₃₃^-- trongtrong phảnphản ứngứng 11 phânphân hủyhủy tạotạo thànhthành COCO₂₂ vàvà nước

nước làmlàm tăngtăng pHpH vàvà tăngtăng quáquá trìnhtrình kếtkết tủtủ sulphidesulphide nươc,

nươc, lamlam tangtang pHpH vava tangtang quaqua trìnhtrình ketket tutu sulphidesulphide

LượngLượng dưdư HH₂₂SS thườngthường gâygây độcđộc vàvà ănăn mònmòn thiếtthiết bị,bị, nênnên có

có thểthể điềuđiều chỉnhchỉnh nguồnnguồn carbongg carbon cungcung cấp,gg cấp, hoặcp,p, hoặc cũngëë cũnggg có

có thểthể đượcđược xửxử lýlý bởibởi vivi khuẩnkhuẩn lưulưu huỳnhhuỳnh..

CóCó thểthể sửsử dụngdụng mômô hìnhhình bùnbùn hoạthoạt tínhtính ngượcngược dòngdòng xửxử lý

lý kimkim loạiloại nặngnặng

(13)

Loai H₂S

Bể phản ứng qua

lớ b ø h t tí h

_sulphide^ï _Nước

sạch

lơp bun hoạt tính kỵ khí để loại bỏ

kim loại

Dịch chứa

á

kim loại Tách bùn

Dưỡng chất

Bùn hoạt tính Chất tạo bông

(14)

Các chất vô cơ khác Các chất vô cơ khác

áá

CácCác chấtchất vôvô cơcơ kháckhác nhưnhư nitrate,nitrate, phosphate,phosphate, sulphate,sulphate, cyanide

cyanide vàvà arsenicarsenic

NitrateNitrate phosphatephosphate chủchủ yếuyếu từtừ cáccác côngcông trìnhtrình xửxử lýlý nướcnước thảithải

Nitrate,Nitrate, phosphatephosphate chuchu yeuyeu tưtư caccac congcong trìnhtrình xưxư lyly nươcnươc thai,thai, chảy

chảy tràntràn bềbề mặtmặt quaqua cáccác vùngvùng nôngnông nghiệp,nghiệp, côngcông nghiệpnghiệp vàvà được

được phapha loãngloãng ởở cáccác concon sôngsông

TuyTuy nhiênnhiên vớivới nôngnông độđộ caocao thìthì chúngchúng sẽsẽ gâygây nênnên hiệnhiện tượngtượng phú

phú dưỡngdưỡng làmlàm giảmgiảm chấtchất lượnglượng nướcnước M ät

M ät áá ii i hi h ätät ùù kh ûkh û êê l il i it tit t øø hh h th t

MộtMột sốsố vivi sinhsinh vậtvật cócó khảkhả năngnăng loạiloại nitratenitrate vàvà phosphatephosphate trong

trong đóđó cócó tảotảo lụclục

MộtMột lươnglương lớnlớn cyanidecyanide từtừ khaikhai thácthác vàngvàng.. CyanideCyanide cócó thểthể

MộtMột lượnglượng lơnlơn cyanidecyanide tưtư khaikhai thacthac vangvang.. CyanideCyanide coco thethe được

được loạiloại thảithải bởibởi cáccác táctác nhânnhân oxioxi hóahóa nhưnhư chlorinechlorine hoặchoặc peroxide

peroxide

áá

CácCác PPPP sinhsinh họchọc cũngcũng đangđang đượcđược nghiênnghiên cứucứu nhưnhư hấphấp thuthu sinh

sinh họchọc cyanidcyanid bằngbằng nấmnấm mốcmốc FusariumFusarium lateritiumlateritium

(15)

Hiện tương phú dưỡng (ở sông)

Hiện tượng phu dương (ơ song)

(16)

Hiện tượng phú Hiện tượng phú

dưỡ ở bi å

dương ơ biển

((thủy triều đỏ thủy triều đỏ))

(17)

Chất

Chất thải thải có có nguồn nguồn gốc gốc từ từ dầu dầu mỏ mỏ

Dầu Dầu mỏ mỏ là là một một phức phức hợp hợp gồm gồm các các hợp hợp chất chất hhhữu

hữu cơ cơ

Thành Thành phần phần chính chính trong trong dầu dầu mỏ mỏ là là

Thanh Thanh phan phan chính chính trong trong dau dau mo mo la la hydrocarbon

hydrocarbon có có phân phân tử tử lượng lượng từ từ thấp thấp đến đến cao

cao,, có có cấu cấu trúc trúc phân phân tử tử phức phức tap tap ((mach mach cao

cao,, co co cau cau truc truc phan phan tư tư phưc phưc tạp tạp ((mạch mạch thẳng

thẳng,, mạch mạch nhánh nhánh,, vòng vòng,, vòng vòng thơm thơm… …)) N øi

N øi øø ùù ùù hh h á h á dị dị øø h ù h ù

Ngoài Ngoài ra ra còn còn có có các các hợp hợp chất chất dị dị vòng vòng chứa chứa sulphur

sulphur,, nitrogen, nitrogen, oxygen oxygen và và kim kim loại loại nặng nặng

(18)

Dầu thô Dầu thô

DầuDầu thôthô làlà kếtkết quảquả củacủa quáquá trìnhtrình phânphân hủyhủy kỵkỵ khíkhí xác

xác sinhsinh vậtvật trongtrong thờithời giangian dàidài dướidưới đấtđất..

TrongTrong điềuđiều kiệnkiện ápáp suấtsuất vàvà nhiệtnhiệt độđộ caocao cáccác chấtchất hữu

hữu cơcơ chuyểnchuyển thànhthành khí,khí, dầudầu lỏng,lỏng, dầudầu sệtsệt vàvà hắchắc ín

ín ín ín..

MộtMột phầnphần trongtrong dầudầu thôthô cócó chứachứa BTEXBTEX vàvà PAHPAH..

Khi

Khi dầudầu thôthô bịbị đẩyđẩy lênlên mặtmặt đấtđất dodo ápáp suấtsuất vàvà nhiệtnhiệt Khi

Khi daudau thotho bịbị đayđay lenlen mặtmặt đatđat dodo apap suatsuat vava nhiệtnhiệt độ

độ caocao hoặchoặc bịbị ròrò rỉrỉ từtừ cáccác bểbể chứachứa thìthì cáccác nàynày điđi vào

vào môimôi trườngtrường..

áá

BTEXBTEX vàvà PHAPHA làlà cáccác hợphợp chấtchất độc,độc, mặcmặc dùdù khôngkhông tan

tan trongtrong nước,nước, dễdễ didi chuyểnchuyển vàvà cócó thểthể gâygây ôô nhiễmnhiễm nước

nước ngầmngầmgg

(19)

Bể chứa dầu bị rò rỉ

B hơi

Bay hơi Đá không

thấm

Dòng dầu dau

Tảng

Vùng chưa bảo hòa Tang

nước

Sư phân bố hydrocarbon trong đất từ sư cố rò rỉ dầu (Bossert

Chất hữu cơ

hòa tan Dòng nước ngầm

Sự phan bo hydrocarbon trong đat tư sự co ro rỉ dau (Bossert và Compeau, 1995)

(20)

Xử lý sinh học dầu tràn Xử lý sinh học dầu tràn

DầuDầu tràntràn khôngkhông trộntrộn lẫnlẫn trongtrong nướcnước biểnbiển vàvà nỗinỗi trêntrên mặt

mặt nướcnước taotao điềuđiều kiệnkiện chocho cáccác hơphơp chấtchất baybay hơihơi điđi mặt

mặt nươc,nươc, tạotạo đieuđieu kiệnkiện chocho caccac hợphợp chatchat baybay hơihơi điđi vào

vào khôngkhông khíkhí

SưSư phânïï ppphân tántán dầudầu trêntrên mặtmặt biểnëë biển chocho phépphép cácp pp p các sinhsinh vật

vật phânphân hủyhủy dầudầu mộtmột cáchcách tựtự nhiênnhiên

SựSự phânphân hủyhủy dầudầu diễndiễn rara tạitại bềbề mặtmặt tiếptiếp xúcxúc giữagiữa d à

d à øø ùù đ ùđ ù d àd à øø hh ùù hh áá đđ dầu

dầu vàvà nướcnước.. DoDo đó,đó, dầudầu càngcàng phânphân tántán thìthì tốctốc độđộ phân

phân hủyhủy càngcàng caocao..

ĐểĐể tăngtăng hiệuhiệu quảquả xửxử lýlý dầudầu bằngbằng vivi sinhsinh vậtvật ngườingười

ĐeĐe tangtang hiệuhiệu quaqua xưxư lyly daudau bangbang vivi sinhsinh vật,vật, ngươingươi ta

ta thươngthương tạotạo điệuđiệu kiệnkiện chocho VSVVSV phânphân hủyhủy phátphát triển

triển bằngbằng cáchcách thêmthêm dưỡngdưỡng chấtchất chocho chúngchúng ( it

( it øø hh hh )) (nitrogen

(nitrogen vàvà phosphorus)phosphorus)

(21)

Xử

Xử lý lý sinh sinh học học đất đất bị bị ôô nhiễm nhiễm

ĐấtĐất chứachứa mộtmột lượnglượng lớnlớn vivi sinhsinh vậtvật cócó khảkhả năngnăng sửsử dung

dung hydrocarbonhydrocarbon dụng

dụng hydrocarbonhydrocarbon

ĐấtĐất bịbị nhiễmnhiễm hydrocarbonhydrocarbon chứachứa nhiềunhiều VSVVSV hơnhơn đấtđất không

không bịbị nhiễmnhiễm nhưngnhưng thànhthành phầnphần loàiloài VSVVSV thìthì ítít khong

khong bịbị nhiem,nhiem, nhưngnhưng thanhthanh phanphan loailoai VSVVSV thìthì ítít hơn

hơn..

S á

S á h äh ä ùù hơhơ h áth át hữhữ ơơ tt âiâi t ườt ườ û hû h

SốSố phậnphận cáccác hợphợp chấtchất hưuhưu cơcơ trongtrong môimôi trườngtrường ảnhảnh hưởng

hưởng bởibởi nhiềunhiều yếuyếu tốtố..

áá áá áá åå

CácCác yếuyếu tốtố nàynày ảnhảnh hưởnghưởng lớnlớn đếnđến sựsự phátphát triểntriển vàvà đồng

đồng hóahóa cáccác hợphợp chấtchất hữuhữu cơcơ củacủa VSVVSV

(22)

Các

Các yếu yếu tố tố ảnh ảnh hưởng hưởng đến đến sự sự phát phát triển triển của của Vi Vi sinh

sinh vật vật sinh

sinh vật vật

Sự Sự hiện hiện diện diện của của các các hợp hợp chất chất hữu hữu cơ cơ phân phân hủy

hủy sinh sinh hoc hoc đươc đươc huy

huy sinh sinh học học được được

Sự Sự hiện hiện diện diện của của các các hợp hợp chất chất vô vô cơ cơ có có chứa chứa nitrogen

nitrogen và và phosphorus phosphorus

Nồng Nồng độ độ oxy, oxy, nhiệt nhiệt độ, độ, pH pH

Nong Nong độ độ oxy, oxy, nhiệt nhiệt độ, độ, pH pH

Nước Nước và và độ độ ẩm ẩm

Số Số lượng lượng và và thành thành phần phần loài loài vi vi sinh sinh vật vật

Sư Sư hiện hiện diện diện của của kim kim loai loai nặng nặng

Sự Sự hiện hiện diện diện cua cua kim kim loại loại nặng nặng

(23)

Các

Các yếu yếu tố tố ảnh ảnh hưởng hưởng đến đến sự sự phân phân hủy hủy các các hơ

hơ h át h át hợp

hợp chất chất

åå àà åå

Sự Sự phát phát triển triển và và đồng đồng hóa hóa của của vi vi khuẩn khuẩn

Cấu Cấu trúc trúc hóa hóa hoc hoc của của các các hơp hơp chất chất hữu hữu cơ cơ

Cau Cau truc truc hoa hoa học học cua cua cac cac hợp hợp chat chat hưu hưu cơ cơ

Sự Sự có có sẵn sẵn hoặc hoặc//và và độ độ hòa hòa tan tan của của vật vật chất chất

Quang Quang hóa hóa

(24)

Các

Các con con đường đường phân gg pp phân hủy hủy hợp yy hợp chất ïpïp chất hydrocarbon hydrocarbon yy

áá àà

CácCác hợphợp chấtchất hóahóa dầu,dầu, PAH,PAH, BTEXBTEX đượcđược phânphân hủyhủy bởi

bởi vivi sinhsinh vậtvật đấtđất..

VSVVSV dùngdùng cáccác chấtchất nàynày nhưnhư làlà nguồnnguồn carboncarbon vàvà năng

năng lượnglượng chocho hoạthoạt độngđộng sốngsống vàvà tổngtổng hợphợp tếtế bàobào

ThôngThông thườngthường cáccác hydrocarbonhydrocarbon bịbị oxioxi hóahóa trongtrong điều

điều kiệnkiện hiếuhiếu khíkhí hoặchoặc kỵkỵ khíkhí

(25)

C MNH HỌC THƠMGIẢI SIN VÒNGPHÂN G CHẤT ƯỜNG P Ố HỢP CON ĐƯ MỘT S

CHU TRÌNH CREBS

C

(26)

Nguyên tắc phản ứng phân hủy sinh hoc Nguyên tắc phản ứng phân hủy sinh hoc g y g y p p g p g p y y ï ï

Làm Làm cho cho các các hydrocarbon hydrocarbon thành thành các các chất chất phân

phân cực cực

Nếu Nếu là là hơp hơp chất chất hydrocarbon hydrocarbon mach mach vòng vòng thì thì

Neu Neu la la hợp hợp chat chat hydrocarbon hydrocarbon mạch mạch vong vong thì thì thực

thực hiện hiện phản phản ứng ứng mở mở vòng vòng

Thay Thay thế thế các các nhóm nhóm halogen halogen bằng bằng nhóm nhóm OH OH

Thay Thay the the cac cac nhom nhom halogen halogen bang bang nhom nhom --OH OH

Các Các phản phản ứng ứng phân phân hủy hủy được được xúc xúc tác tác bởi bởi các các enzyme

enzyme đặc đặc hiệu hiệu

Sản Sản phẩm phẩm cuối cuối cùng cùng đi đi vào vào chu chu trình trình Crebs Crebs

San San pham pham cuoi cuoi cung cung đi đi vao vao chu chu trình trình Crebs Crebs

(27)

C MNH HỌC THƠMGIẢI SIN VÒNG

Đồng hóa trung tâm

PHÂN G CHẤT ƯỜNG P Ố HỢP CON ĐƯ MỘT SC

(28)

NấmTảoTao

Vi khuẩn Tảo

Các bước đầu tiên trong phân giải hydrocarbon mạch vòng bởi nấm, vi khuẩn và tảo (Cerniglia, 1993)

(29)

Con đường phân giải sinh học toluene (Glazer và Nikaido, 1994)

(30)

Các chất hữu cơ tổng hợp Các chất hữu cơ tổng hợp

HàngHàng ngànngàn hợphợp chấtchất hữuhữu cơcơ tổngtổng hợphợp đượcđược đưađưa vàovào môi

môi trườngtrường moi

moi trươngtrương

ĐiểnĐiển hìnhhình chocho loạiloại hợphợp chấtchất nàynày làlà thuốcthuốc trừtrừ sâu,sâu, diệt

diệt cỏcỏ vàvà bảobảo vệvệ thưcthưc vậtvật diệt

diệt coco vava baobao vệvệ thựcthực vậtvật

ĐượcĐược đưađưa vàovào môimôi trườngtrường mộtmột cáchcách trựctrực tiếptiếp

MộtMột nhómnhóm kháckhác cócó khảkhả năngnăng gâygây ôô nhiễmnhiễm nướcnước ngầm

ngầm làlà cáccác dungdung môimôi cloclo hóahóa..

åå

MộtMột loạiloại hóahóa chấtchất đượcđược tổngtổng hợphợp cócó độcđộc tínhtính caocao làlà dioxin

dioxin..

CóCó thờithời giangian bánbán phânphân hủyhủy caocao

(31)

Cấu trúc hóa học của một số chất diệt côn trùng thông dụngï ä ä g g ï g

(32)

Thời gian bán phân hủy của một số chất trong môi trường

Độc chất Thời gian bán phân hủy Mơi trường

DDT 10 năm Đất

TCDD 9 năm Đất

Atrazine 25 tháng Nước

Benzoperylene (PAH) 14 tháng Đất

Ph th (PAH) 138 à Đất

Phenanthrene (PAH) 138 ngày Đất

Carbofuran 45 ngày Nước

(33)

Sự phân hủy sinh học các chất trong môi trường Sự phân hủy sinh học các chất trong môi trường

Phân hủy Hữu sinh Phân hủy Hữu sinhyy

Hoat động sống của vi sinh vật Hoat động sống của vi sinh vật Hoạt động song cua vi sinh vật Hoạt động song cua vi sinh vật

Phân hủy Phân hủy

vô sinh

vô sinh Loại bỏ Loại bỏ nguyên tử clo

nguyên tử clo Cắt cấu trúc Cắt cấu trúc mạch vòng

mạch vòng Cắt và loại bỏ Cắt và loại bỏ chuỗi carbon chuỗi carbon

Kết quả:

Kết quả: -- Khoáng hóa hoàn toàn hơp chấtKhoáng hóa hoàn toàn hơp chất Ket qua:

Ket qua: -- Khoang hoa hoan toan hợp chatKhoang hoa hoan toan hợp chat

-- Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của vi sinh vậtCung cấp năng lượng cho hoạt động sống của vi sinh vật

(34)

Con đường phân hủy chất hữu cơ tổng hợp

(35)

Ví dụ về chuyển hóa sinh học TNT

(36)

Chuyển hóa sinh học TNT trong đất

(37)

Ví du về chuyển hóa sinh hoc dioxin

Ví dụ ve chuyen hoa sinh học dioxin

(38)

Công nghệ xử lý sinh học Công nghệ xử lý sinh học

ĐấtĐất bịbị ôô nhiễmnhiễm cócó thểthể xửxử lýlý sinhsinh họchọc bằngbằng 22 cáchcách::

in

in--situsitu vàvà exex--situsitu

Đất bị ô nhiễm Đất bị ô nhiễm

In

In--situsitu ExEx--situsitu

ãã

In

In--situsitu ExEx situsitu

Tại chỗ Tại chỗ Trồng trọt Trồng trọt Làm phân Làm phân

Û á

Û á Làm thoáng sinh hocLàm thoáng sinh hoc

Trồng trọt Trồng trọt Làm phân Làm phân Ủ đống sinh học

Ủ đống sinh học Lam thoang sinh họcLam thoang sinh học Phun hơi

Phun hơi Hệ thống rễ Hệ thống rễ

Ủ đống sinh họcpp Ủ đống sinh học Bể sinh học

Bể sinh học

(39)

In

In--situ situ

(40)

Ex

Ex--situ situ

(41)

Ủ đống sinh học

(42)

Xử lý

khí Bơm

hút Máy tách

khí/nước Bể chứa

dưỡng chất Rãnh cấp

dưỡng chất

ng

Ống phân phối khí

m thoá n học ý là m sinh h

á

Xử l

Đất bị ô nhiễm Nước ngầm

(43)

Xử lý đất bị ô nhiễm bằng thực vật Xử lý đất bị ô nhiễm bằng thực vật

DùngDùng thựcthực vậtvật đểđể hấphấp thuthu chấtchất gâygây ôô nhiễmnhiễm vàvà kimkim loại

loại từtừ đấtđất

XửXử lýlý bằngbằng thựcthực vậtvật baobao gồmgồm cáccác quáquá trìnhtrình::

1.

1. TáchTách chiếtchiết bằngbằng thựcthực vậtvật:: loạiloại thảithải chấtchất ôô nhiễmnhiễm vàvà kimkim loai

loai từtừ đấtđất bằngbằng cáchcách tíchtích lũylũy vàvà phânphân hủyhủy trongtrong cơcơ thểthể loại

loại tưtư đatđat bangbang cachcach tíchtích luyluy vava phanphan huyhuy trongtrong cơcơ thethe thực

thực vậtvật

2.

2. HóaHóa hơihơi bằngbằng thựcthực vậtvật

3.

3. LọcLọc quaqua bộbộ rễrễ

4.

4. ỔnỔn định,định, chuyểnchuyển hóahóa cáccác độcđộc chấtchất thànhthành nhữngnhững chấtchất ítít độcđộc hhhơn

hơn..

XửXử lýlý bằngbằng thựcthực vậtvật:: HiệuHiệu quảquả cao,cao, rẻrẻ tiền,tiền, chichi phíphí xây

xây dưngdưng vậnvận hànhhành bảobảo dưỡngdưỡng thấpthấp đươcđươc cồngcồng xay

xay dựng,dựng, vậnvận hanhhanh baobao dươngdương thap,thap, đượcđược congcong đồng

đồng chấpchấp nhậnnhận

(44)

Xử lý bằng thực vật

Bay hơi

Tích lũy Phân hủy

Hấp thu Chất ô nhiễm

Phân hủy sinh học

Bơm As đến không bào

Giữ phức hợp As-thiol trong lá Khử arsenate thành arsenite trong lá

Ngăn cản quá trình khử arsenate nội bào trong rễ Tăng khả năng hấp thu arsente