Bài 11. Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường - Chuyên đề học tập Sinh 10 Kết nối tri thức

Mở đầu

Ô nhiễm môi trường là một vấn đề phổ biến và đang diễn biến ngày càng trầm trọng ở nước ta. Nguyên nhân gây ô nhiễm, tác động của sự ô nhiễm và các phương thức xử lí ô nhiễm môi trường là vấn đề phức tạp. Tùy vào nguyên nhân, phạm vi và mục đích sử dụng của môi trường bị ô nhiễm mà con người có thể sử dụng các biện pháp xử lí khác nhau. Vi sinh vật được sử dụng trong xử lí ô nhiễm môi trường như thế nào?

Lời giải chi tiết:

Vi sinh vật được ứng dụng trong việc xử lí ô nhiễm môi trường ở rất nhiều mặt: môi trường đất, nước, xử lí chất thải rắn … với các quy trình công nghệ khác nhau.

Dừng lại và suy ngẫm

Việc chuyển đổi mục đích sử dụng vùng đất ô nhiễm thành bãi xe hay sân bóng có phải là biện pháp xử lí ô nhiễm đất hiệu quả không? Tại sao?

Phương pháp giải:

Quy trình xử lí ô nhiễm môi trường đất bằng vi sinh vật:

Lời giải chi tiết:

Không, vì vùng đất ô nhiễm chứa rất nhiều các hóa chất độc hại, làm thay đổi tính màu mỡ và cấu trúc của đất, đặc điểm của đất. Cần sử dụng các nhóm vi khuẩn, vi nấm hoặc Archaea để xử lí sự ô nhiễm của đất trước khi chuyển đổi mục đích sử dụng đất.

Dừng lại và suy ngẫm - CH1

Những nguyên nhân nào gây ô nhiễm nguồn nước?

Lời giải chi tiết:

Nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, y tế … không qua xử lí, thải trực tiếp ra sông, suối, biển là những nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm nguồn nước.

CH2

Trong quá trình xử lí ô nhiễm nước bằng vi sinh vật, cần kết hợp những phương pháp nào?

Lời giải chi tiết:

Trong quá trình xử lí ô nhiễm nước bằng vi sinh vật, cần kết hợp lọc, lắng, xử lí hiếu khí và kị khí nhờ các hệ vi sinh vật khác nhau nhằm oxy hóa các thành phần hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O hoặc chuyển thành khí sinh học.

CH3

Trình bày ưu điểm của phương pháp cố định vi sinh vật trong xử lí nước ô nhiễm.

Lời giải chi tiết:

Việc cố định vi sinh vật trong xử lí nước ô nhiễm cho phép kiểm soát được các yếu tố tác động tới quá trình xử lí như tốc độ sục khí, tốc độ dòng chảy tương ứng với mật độ chất hữu cơ có trong nước thải.

Dừng lại và suy ngẫm - CH1

Khí sinh học là gì?

Lời giải chi tiết:

Khí sinh học (biogas) là sản phẩm thu được từ quá trình ứng dụng vi sinh vật trong xử lí môi trường, có tác dụng sinh năng lượng phục vụ đời sống của con người.

CH2

Khí sinh học có thể được hình thành trong điều kiện nào?

Lời giải chi tiết:

Khí sinh học được sinh ra do vi sinh vật biến đổi các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí.

Sản phẩm khí của quá trình phân hủy này gọi là khí sinh học, bao gồm 58% đến 75% khí methane, 25 - 42% khí CO2, một lượng rất nhỏ H2S và hơi nước.

CH3

Nêu ví dụ vi sinh vật có khả năng tạo khí sinh học.

Lời giải chi tiết:

Các nhóm vi sinh vật có khả năng tạo khí sinh học là: vi sinh vật lên men acetic, vi sinh vật sinh methane …

CH4

Phân tích ưu điểm của công nghệ tạo khí sinh học bởi vi sinh vật.

Lời giải chi tiết:

Ưu điểm của công nghệ tạo khí sinh học bởi vi sinh vật:

- Sản phẩm được tạo ra sau quá trình xử lí được sử dụng làm phân bón cây trồng.

- Khí sinh ra dùng trong rất nhiều mục đích khác nhau: đun trực tiếp, nén, hóa lỏng hoặc chuyển hóa thành điện năng.

- Giúp con người giải quyết vấn đề ô nhiễm do chất thải rắn, xử lí ô nhiễm nước, đồng thời làm tăng giá trị của sản xuất nông nghiệp.

Dừng lại và suy ngẫm - CH1

Theo em, để ứng dụng vi sinh vật trong phân hủy rác thải sinh hoạt, trước hết cần phải làm gì?

Lời giải chi tiết:

Theo em, điều trước tiên cần làm đó là phân loại rác thải thành từng nhóm: chất thải hữu cơ dễ phân giải, chất thải vô cơ khó phân hủy và các loại kim loại, nhựa, sành, sứ, thủy tinh không có khả năng hoặc phân hủy rất chậm để đạt hiệu quả phân hủy rác thải cao nhất.

CH2

Kể tên một số sản phẩm từ quá trình xử lí rác thải hữu cơ rắn bằng công nghệ vi sinh vật.

Lời giải chi tiết:

Một số sản phẩm từ quá trình xử lí rác thải rắn bằng công nghệ vi sinh vật: 

- Khí biogas

- Phân bón hữu cơ

- Thức ăn ủ cho động vật

CH3

Tại sao trong quá trình ủ phân hữu cơ, nhiệt độ có thể lên tới trên 60 độ C nhưng vẫn còn nhiều vi sinh vật sinh trưởng và phát triển?

Lời giải chi tiết:

Kể cả khi nhiệt độ trong môi trường ủ lên tới 60 độ C thì nhóm vi sinh vật chịu nhiệt và ưa nhiệt vẫn có thể sinh trưởng và phát triển được bình thường, các vi khuẩn hai nhóm này sinh trưởng và phát triển mạnh trong môi trường.

Luyện tập - CH1

Em hãy tìm hiểu và kể tên một số vi sinh vật có khả năng xử lí sự cố tràn dầu.

Lời giải chi tiết:

Các vi sinh vật bao gồm Colwellia, Cycloclasticus, Oceanospirillales, Alcanovorax và Methylococcaceae có khả năng giải quyết sự cố tràn dầu.

CH2

Tại sao trong quá trình xử lí ô nhiễm môi trường đất bằng vi sinh vật, người ta thường bổ sung thêm một số nguồn dinh dưỡng N, C, P, O2 …?

Lời giải chi tiết:

Khi đất bị ô nhiễm,, lượng carbon thường cao hơn rất nhiều so với các nguyên tố cần thiết như N, P ...

Vì vậy để thúc đẩy quá trình xử lí, con người tiến hành bổ sung cafc chất cần thiết như N, C, P, O2, ... vào môi trường qua hình thức phân đạm, phân lân, cải tạo điều kiện thoáng khí của đất để giúp vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tốt hơn.

CH3

Em hãy tìm hiểu và kể tên một số vi sinh vật có khả năng phân hủy tàn dư thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ trong nước thải nông nghiệp.

Lời giải chi tiết:

Một số vi sinh vật có khả năng phân hủy tàn dư thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ trong nước thải nông nghiệp như: Pseudomonas stuzeri, Clostridium diffcile, Bacillus subtilis, Streptomyces coelicolor, Candida tropcalis.

CH4

Nêu các lợi ích từ việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất khí sinh học.

Lời giải chi tiết:

Lợi ích của việc sử dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất khí sinh học:

- Sản phẩm được tạo ra sau quá trình xử lí được sử dụng làm phân bón cây trồng.

- Khí sinh ra dùng trong rất nhiều mục đích khác nhau: đun trực tiếp, nén, hóa lỏng hoặc chuyển hóa thành điện năng.

- Giúp con người giải quyết vấn đề ô nhiễm do chất thải rắn, xử lí ô nhiễm nước, đồng thời làm tăng giá trị của sản xuất nông nghiệp.

CH5

Dựa vào thông tin về quy trình ủ phân hữu cơ, kết hợp quan sát sơ đồ hình 11.5, em hãy chỉ ra các ưu điểm và nhược điểm có thể có của quá trình xử lí chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí theo sơ đồ đó.

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

Ưu điểm:

• Tạo các chất trung gian như bùn, các chất có hoạt tính sinh học có thể sử dụng.
• Chuyển hoàn toàn các chất thải thành sản phẩm phân bón hữu ích.

Nhược điểm có thể có:

• Sự biến đổi phức tạp của quần thể vi sinh vật trong quá trình ủ ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng sản phẩm.
• Yêu cầu cao về việc điều chỉnh điều kiện môi trường, như sự thay đổi nhiệt dộ, thông khí ...