Tiểu luận Vi sinh vật môi trường

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG



TIỂU LUẬN

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

Trang 1

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

MỤC LỤC

MỤC LỤC ......................................................................................................................2

I CHU TRÌNH NITO ......................................................................................................3

1 GIỚI THIỆU ............................................................................................................3

2 VI SINH VẬT TRONG CHU TRÌNH NITO ...........................................................4

2.1 SỰ CỐ ĐỊNH N ( NITROGEN FIXATION) ....................................................4

2.1.1 VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH NITO.....................................................................5

2.1.2 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ:.................................7

2.2 SỰ ĐỒNG HÓA NITO ( ASSIMILATION) ......................................................7

2.3 SỰ KHOÁNG HÓA NITO ( AMMONIFICATION) ............................................7

2.4 QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA ..........................................................................8

2.4.1 KHỬ NITRAT HÓA ( DENITRIFICATION)...................................................10

2.4.2VI SINH VẬT CÓ TRONG QUÁ TRÌNH KHỬ NITRAT HÓA........................10

2.4.3 ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC. .............................................................12

2.4.4 TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI VÀO CHU TRÌNH NITO

- Ngày nay con

người can thiệp rất mạnh vào chu trình Nitơ bằng cách sản xuất các loại phân đạm như ure

CO(NH₂), amoni (NH₄)₂SO₂, NH₄Cl, NH₄NO₃... Kết quả của việc sử dụng nhiều phân

đạm là tăng năng suất cây trồng nhưng hệ quả của nó để lại là gây ô nhiễm nước, đất, gây ô

nhiễm thức ăn cho bản thân con người qua hiện tượng tích lũy các loại đạm vô cơ trong

thực vật, động vật.......................................................................................................14

Trang 2

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

I CHU TRÌNH NITO

1 GIỚI THIỆU

- Khí nitơ chiếm 78% trong khí quyển. Tuy vậy nitơ thường tỏ ra thiếu

thốn đối vớicác sinh vật. Phân tử nitơ N2 gồm một cặp nguyên tử liên kết

cộng hoá trị rất bền vững.Năng lượng của liên kết 3 này khoảng 225 kcal/M,

muốn phá vỡ chúng cần phải có nhiệt độ cao khoảng 1000 – 1100 ^oC, áp

suất 1000atm và các chất xúc tác khác.

- Chỉ có một ít sinh vật tiết ra enzym cần thiết để phân rã các phân tử ấy

mới có khả năng dùng nitơ ở dạng khí như thế, mọi sinh vật khác buộc phải

nhận N2 ở dạng đã được cố định trong các dạng hợp chất.

- Trong trường hợp của thực vật, ion nitrat NO₃là dạng có ích nhất,

chúng cũng có thể sử dụng ion ammoniac NH₄hay urea CO(NH₂)₂thay thế.

- Động vật và các cơ thể sống bậc cao khác thường cần nitơ ở dạng hợp

chất hữu cơ ví dụ như axit amin.

Trang 3

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

2 VI SINH VẬT TRONG CHU TRÌNH NITO

- Trong chu trình nito vi sinh vật đóng vai trò quan trọng và được chia

làm 5 giai đoạn: cố định N, đồng hóa N, khoáng hóa N, nitrat hóa và khử

nitrat hóa.

2.1 SỰ CỐ ĐỊNH N ( NITROGEN FIXATION)

- Khả năng cố định đạm sẽ không thể nếu như không có mặt của các vi

sinh vật cố định đạm.

- Cây họ đậu, tảo lam cũng có khả năng cố định đạm. Đồng hành với

công việc này, các nhà khoa học chế tạo phân vi sinh vật cố định đạm cho

cây họ đậu (phân Nitragin) và cả cây hòa thảo mà đặc biệt là cây lúa (phân

Azogin).

Trang 4

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

2.1.1 VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH NITO

Vi khuẩn nốt sần:

- Vi khuẩn nốt sần: thuộc loại hiếu khí không tạo bào tử có thể đồng hóa

nhiều nguồn cacbon khác nhau, pH thích hợp: 6,5-9,5, nhiệt độ phát triển

thích hợp: 24-26^oC.

- Phân loại vi khuẩn nốt sần có nhiều ý kiến chưa thống nhất:

+ Theo Todorovic chia vi khuẩn nốt sần ra 2 loài: Rhizibiomonas

leguminosarum và Rhizobacterum leguminosrum

+ Theo Bergli thì giống Rhizobiumbao gồm 6 loài vi khuẩn nốt sần:

Rh.leguminosarum, Rh.phaseoli, Rh.Trifolii, Rh.lupini, Rh.sapnicum,

Rh.meliloti.

- Cơ chế tạo thành nốt sần:

+ Vi khuẩn nốt sần xâm nhập vào rễ cây họ đậu thông qua lông hút đôi

khi thông qua vết thương. Một số cây họ đậu tiết ra xung quanh rễ những

chất có tác dụng kích thích những vi khuẩn tương ứng với mình phát triển

mạnh hơn (để có thể nhiễm vào thực vật, vi khuẩn phải đạt mật độ tế bào

104/gam đất.

+ Vi khuẩn sau khi tiếp xúc với lông hút của thực vật, tạo thành dãy xâm

nhập đi dần vào bên trong của rễ và xâm nhập vào nhu mô kích thích tế bào

thực vật bị phân chia nhanh chóng thành tế bào mới.

+ Vi khuẩn đi vào tế bào chất và phân chia chuyển thành thể giả khuẩn.

Giả khuẩn không phân chia được nhưng phát triển mạnh tăng nhiều ribosom,

nốt sần xuát hiện.

+ Nốt sần thích hợp ở các điều kiện: Độ ẩm của đất: 60 - 70%; Độ thoáng

khí: càng nhiều càng tốt, điều này cho thấy rễ càng sâu lượng nốt sần càng

kém; pH thích hợp từ 4,6-8,0.

+ Phân đạm thường ức chế tạo thành nốt sần; Phân lân, kali có tác dụng

tích cực; Phân canxi, magiê và các muối khác cũng có tác dụng tốt đến quá

trình tạo thành nốt sần.

+ Chất dinh dưỡng cacbon như nước đường, rơm, rạ làm tăng khả năng

xâm nhập và khả năng cố định nitơ, ngược lại những vi sinh vật cho kháng

sinh sẽ gây ức chế vi khuẩn Rhizobium.

Vi khuẩn hiếu khí sống tự do thuộc giống Azotobacter và

Beiferinckia:

- Azotobacter: chủ yếu có 4 loài

Trang 5

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

+ Azotobacter chroocuccum: kích thước 3,1x2,0µ khi còn non có khả

năng di động, khi già có sắc tố màu nâu đến màu đỏ, không khuyếch tán vào

môi trường.

+ Azotobacter beijerincki: kích thước 3,1x2,0µ không di động, khi già có

sắc tố màu vàng đến màu nâu sáng, không khuyếch tán vào môi trường.

+ Azotobacter Vinelandi: kích thước 3,4x1,5µ có khả năng di động, sắc tố

màu vàng lục đến huỳnh quang, khuyếch tán vào môi trường.

+ Azotobacter agilis: kích thước 3,3x2,8µ có khả năng di động, sắc tố

màu lục, huỳnh quang, khuyếch tán vào môi trường.

Azotobacter làm tăng cường nguồn thức ăn cung cấp cho cây trồng, kích

thích khả năng tăng trưởng, nâng cao tỷ lệ nảy mầm và độ phát triển của

mầm (vì nó tiết ra môi trường thiamin, a.nicotinic, a.pantotenic, piridoxin,

biotin,..) và có khả năng tiết ra một số chất chống nấm.

Chế phẩm Azotobacterin là dịch Azotobacter cho hấp thụ trong than bùn

(hoặc các loại đất giàu hữu cơ đã trung hòa và bổ sung photpho, kali).

- Beiferinckia: là loài hiếu khí, cố định nitơ giống Azotobacter nhưng có

khả năng chịu chua cao hơn. Gồm có 3 nhóm:

+ B.Indica: kích thước tế bào 0,5-1,5 x 1,7-3,0µ có khả năng di động hoặc

không di động, khi già có sắc tố màu đỏ đến màu nâu, có tốc độ cố định nitơ

nhanh

+ B.fluminensis: kích thước tế bào 1,1-1,5 x 3,0-3,5µ có khả năng di động,

sắc tố màu nâu tối, tốc độ cố định nitơ chậm.

+ B.derxii: kích thước tế bào 1,5-2,0 x 3,5-4,5µ không di động, sắc tố màu

lục huỳnh quang.

Vi khuẩn kỵ khí sống tự do thuộc Clostridium:

- Loài được nghiên cứu nhiều nhất là Clostridium pasteriaum.

- Ngoài ra còn có các loài Clostridium khác như Cl.butylicum, Cl.

Bacterinkin, Cl. Aceticum,..

- Kích thước tế bào 2,5-7,5 x 0,7-1,3µ có thể riêng rẽ hoặc xếp đôi hoặc

thành chuỗi ngắn.

- Có khả năng di động khi còn non, có khả năng tạo bào tử, bào tử có kích

thước lớn hơn tế bào và có thể nằm ở đầu hoặc ở giữa tế bào.

Tảo lam sống tự do và tảo lam cộng sinh trong bèo hoa dâu:

- Hiện nay đã phát hiện nhiều loài tảo lam sống tự do trong đất và trong

nước có khả năng cố định nitơ.

- Có một số sống cộng sinh với thực vật, trong đó đáng chú ý nhất là tảo

cộng sinh trong bèo hoa dâu (tảo này có tên là Asiabaena azollae).

Trang 6

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

- Đa số các loài tảo phát triển tốt trong môi trường trung tính hoặc kiềm,

hiếu khí, thích hợp ở nhiệt độ 28-30^oC, cần khí CO₂

2.1.2 CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ:

- Quá trình cố định nitơ phân tử theo 2 hướng cơ bản: Con đường khử và

con đường oxy hoá.

- Con đường khử theo chuỗi biến hoá:

N2 → HN=NH → H2N-NH2 → NH3 → NH4OH

Con đường oxy hoá:

N2 → N2O → (HNO)2 → NH4OH

Qua 2 hướng đó, người ta thu được kết quả sau:

- Nếu nồng độ Oxy nhiều sẽ ức chế quá trình cố định nitơ phân tử.

- Hiệu suất cố định nitơ phân tử của những vi sinh vật kỵ khí thường cao

hơn những vi sinh vật hiếu khí.

- Tìm thấy hợp chất loại khử khi nuôi các vi sinh vật cố đinh nitơ phân tử.

Qua đó cho thấy con đường khử có nhiều khả năng xảy ra hơn.

2.2 SỰ ĐỒNG HÓA NITO ( ASSIMILATION)

- Các vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng sử dụng nitrat hóa và đồng hóa nó

thành amon.

- Trong các công trình xử lý nước thải sự đồng hóa chịu trách nhiệm loại

bỏ nito.

- Các tế bào thực vậy và tế bào tảo thích xử dụng nito ở dạng amon.

-Trong đất, các phân bón ở dạng amon được ưu thích hơn là phân bón

nitrat. Tế bào sẻ chuyển hóa nitrat hoạc amon thành protein thành yếu tố giới

hạn.

2.3 SỰ KHOÁNG HÓA NITO ( AMMONIFICATION)

- Sự khoáng hóa nito là sự chuyển hóa các hợp chất nito hữu cơ thành các

dạng vô cơ.

- Sau khi các sinh vật chết, vi sinh vật phân giải protein và nitơ hữu cơ

chuyển thành nitơ khoáng.

-Trong đất, chất hữu cơ trước hết được biến thành mùn và một phần sẽ

thành các dạng amoni hay nitrit.

Trang 7

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

- Thoạt đầu, amoni thành nitrit dưới tác động của các vi khuẩn hiếu khí

Nitrosomonas, sau đó, qua một quá trình oxi hoá nữa, các nitrit chuyển

thành nitrat do các vi khuẩn hiếu khí Nitrobacter.

- Nitơ dưới dạng nitrat là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá

nitơ hữu cơ trong đất, là dạng thích hợp nhất cho cây trồng. Nitrat dễ hoà tan

trong nước nên dễ bị rửa trôi, nhất là trong mùa mưa lớn.

- Sự khoáng hoá nitơ, sự mất nitơ do rửa trôi và thực vật hấp thụ nitơ dưới

dạng nitrat và hiện tượng khử nitơ NH₄→ NO₃→ NO₂→ NO → N₂sẽ làm

nghèo dự trữ nitơ trong đất và ruộng lúa nếu không có sự bù lại. Trong trồng

trọt thâm canh, phải cung cấp đủ nitơ cho cây trồng bằng các loại phân bón

để đạt năng suất cao.

- Quá trình này được thực hiện bởi rất nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, xạ

khuẩn, nấm…

2.4 QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA

- Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa sinh hóa nitơ của các muối

amon, đầu tiên thành nitrit và sau đó thành nitrat dưới tác dụng của vi sinh

vật hiếu khí trong điều kiện thích ứng (có oxy và nhiệt độ trên 4^oC).

- Hầu hết các vi khuẩn nitrate hóa là các loại vi khuẩn tự dưỡng, thuộc họ

Nitrobacteraceae, lấy năng lượng trực tiếp từ quá trình chuyển hóa hóa học

-

NH₃thành NO₃hoặc từ NO₂thành NO₃. Những vi khuẩn này sử dụng CO₂

làm nguồn carbon chính và cần oxy để sinh trưởng.

- Những vi khuẩn có ích này thường là vi khuẩn Gram dương (Gram +),

do đó bạn nên thận trọng khi sử dụng các thuốc tiêu diệt vi khuẩn Gram +

như Erythromycin (Maracyn), Ampicillin, hay Penicillin.

- Sự nitat hóa là sự chuyển hóa amon thành nitrat bởi hoạt động của vi

sinh vật.

- Vi sinh vật tham gia quá trình nitrat hóa gồm có 2 nhóm:



Vi khuẩn nitrit ( Nitrosomonas): oxy hóa amoniac thành nitrit hoàn

thành giai đoạn thứ nhất.

Trang 8

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG



Vi khuẩn nitrat ( Nitrobacter ): oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành

giai đoạn thứ hai.

Vi khuẩn nitrosomonas

Nitrobacter

- Các phản ứng được biễu diễn qua các phương trình sau:

nitrosomonas

2NH₃+ 3O₂

2HNO₂+ O₂

2HNO₂+ 2H₂O (1)

2HNO₃(2)

nitrobacter

hoặc:

(NH₄)₂CO₃+ 3O₂= 2HNO₂+ CO₂+ 3H₂O (1)

2HNO₂+ O₂= 2 HNO₃(2)

- Ở phương trình (1) + (2) : cứ 214 = 28g N cần 816 = 128g ôxy. 1g N

cần 128/28 = 4,57g ôxy.

- Trong quá trình khử nitrat của nitrit (N₂O₅) thường phóng ít O2 hơn vì

một phần O₂cần để tạo ra CO₂+ H₂O. Tức là 2 nguyên tử N giải phóng 3

nguyên tử ôxy : từ (N2O5) 1 g N giải phóng được (16 5)/ (14 2) = 2,85 g

ôxy.

- Tốc độ của giai đoạn thứ nhất xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn

hai.

Trang 9

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

- Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh rằng lượng oxy tiêu hao để

oxy hóa 1mg nitơ của muối amon ở giai đoạn tạo nitrit là 343 mg O₂, còn ở

giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O₂. Vì thế tốc độ tăng trưởng của Nitrobacter

cao hơn Nitromonas, do đó giai đoạn tốc độ giới hạn trong quá trình nitrat

hóa là sự chuyển hóa amon thành nitrit bởi Nitrosomonas.

- Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hóa hoàn

thành các chất bẩn hữu cơ.

- Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ. Nhưng

quan trọng hơn là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có

thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do

(lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó.

2.4.1 KHỬ NITRAT HÓA ( DENITRIFICATION)

- Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng

của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat). Oxy được tách ra từ nitrit và

nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Lượng oxy được giải phóng

trong quá trình khử nitrit N₂O₃là 2,85 mg oxy/1mg nitơ. Nitơ được tách ra ở

dạng khí sẽ bay vào khí quyển.

2.4.2VI SINH VẬT CÓ TRONG QUÁ TRÌNH KHỬ NITRAT HÓA

Trang 10

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

Pseudonomonas

Bacillus

Spirillum

Hyphomicrobium

Trang 11

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

Agrobacterium

Acinetobacter

2.4.3 ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC.

- Trong nước mặt cũng như nước ngầm nitơ vô cơ tồn tại ở 3 dạng

+

-

chính là: ion amoni ( NH₄), nitrit ( NO₂) và nitrat ( NO₃). Dưới tác

động của nhiều yếu tố hóa lý và do hoạt động của một số sinh vật các dạng

nitơ này chuyển hóa lẫn nhau, tích tụ lại trong nước ăn và có độc tính đối

với con người.

-

- Nếu sử dụng nước có NO₂với hàm lượng vượt mức cho phép kéo

dài, trẻ em và phụ nữ có thai có thể mắc bệnh xanh da vì chất độc này cạnh

tranh với hồng cầu để lấy oxy.

- Người ta có chứng minh được rằng dẫn xuất hữu cơ từ NO2- như

nitrosamin có thể gây bệnh ung thư, bởi vậy theo Quyết định số 505 ngày

13.4.1992 của Bộ Y tế thì hàm lượng các chất trên không vượt quá đối với

+

NH₄: nước mặt là 0, nước ngầm là 3mg/l (cũng có quy định chung là

-

0,05mg/l; đối với NO₂là 0, đối với NO₃là 10mg/l).

- Dưới đây ta sẽ xem các biện pháp khử các hợp chất trên trong cung

cấp nước sạch phục vụ sinh hoạt, ăn uống.

+

Phương pháp khử Ammonium NH₄:

Trang 12

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

+

- Có thể khử NH₄ra khỏi nước bằng phương pháp hóa lý hoặc phương

pháp sinh học.

Phương pháp hóa lý:

+

- Khi nồng độ ion NH₄trong nước cao hơn tiêu chuẩn cho phép có thể

khử bằng cách nâng pH của nước lên > 7, làm thoáng cưỡng bức bằng

không khí với tỉ lệ >=103 khi cho 1m³nước, hỗn hợp khí nước có thể đi

cùng chiều hoặc ngược chiều qua lớp vật liệu tiếp xúc dạng hạt chiều dày

+

>= 1m, cường độ tưới 5- 10m³/m².h.ion, NH₄được khử ra khỏi nước dưới

+

dạng khí amoniăc NH₃. Lượng dư < 1mg/l NH₄có thể khử bằng clo kết

hợp với quá trình xử lý nước thành Cloramonic.

HClO + NH₃= NH₂Cl+ H₂O

- Cloramonic có tác dụng kéo dài thời gian tiệt trùng.

Phương pháp sinh học:

+

- Do quá trình hoạt động vi khuẩn Nitrosomonas oxy hóa NH₄thành

-

NO₂thành NH₃và vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO2- thành NO3-. Tổng

hợp quá trình diễn ra theo phương trình:

+

-

NH₄+ 2O₂---> NO₃+ 2H⁺+ H₂O

Các điều kiện cần thiết như sau:

- Cấp đủ lượng Oxy để oxy hóa NH₄thành NO₃

+

-

- Có sẵn hoặc cấp thêm phốtpho tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển.

- pH tốt nhất <7,5.

- Nhiệt độ môi trường luôn <10⁰C.

- Vật liệu tiếp xúc thường chọn dạng hạt trong các bể lọc.

- Không có các chất độc hại ( kim loại nặng, thuốc sát trùng... )

+

- Khi lọc nước qua bể lọc sinh học để khử NH₄thì cỡ hạt vật liệu, chiều

nước chảy cùng chiều hay ngược chiều với khí cấp để lấy oxy có ảnh

+

hưởng đến cường độ khử NH₄trong bể lọc tức là tốc độ lọc.

Phương pháp khử Nitrat NO3-:

-

- Trong các phương pháp khử NO₂đều dễ chuyển thành NO₃.

-

Hàm lượng cho phép của NO₃trong nước ăn uống theo các tiêu chuẩn Việt

Nam là 10mg/l.

Phương pháp hóa lý:

- Để khử nitrat dùng lọc thẩm thấu ngược, điện phân, trao đổi ion trong

các bể lọc ionit. Điều kiện áp dụng các phương pháp trao đổi ion:

Trang 13

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

- Nước có hàm lượng cặn <1mg/l.

-

2-

-

- Tổng hàm lượng NO_{3 ,}NO₄, HCO₃, Cl^-có sẵn trong nước phải nhỏ

hơn Cl- lớn nhất cho phép có trong nước ăn uống. Vì khi lọc qua bể lọc

2-

-

anionit có các ion SO₄, HCO₃, NO₃được giữ lại, thay thế bằng ion Cl^-

khi hoàn nguyên bể lọc anionit bằng dung dịch muối ăn.

Phương pháp sinh học:

- Quá trình sinh học khử Nitrat thành Nitơ: NO₃----> N₂

-

- Diễn ra trong môi trường yếm khí, NO₃đóng vai trò nhận electron.

- Trong thực tế có thể gọi là quá trình thiếu oxy (anocixprocess) tức

không cấp oxy từ ngoài vào. Vi khuẩn thu năng lượng để tăng trưởng từ

-

quá trình chuyển NO₃thành khí N₂.

- Nếu môi trường dinh dưỡng thiếu carbon thì phải thêm ví dụ metanol

CH₃để vi khuẩn thu nhận làm nguồn tổng hợp thành tế bào.

-

- Quá trình khử NO₃có thể mô tả bằng phản ứng sau:

-

NO₃+ 1,183 CH₃OH + 0,273 HCO₃---> 0,091 C₃H₇O₂N + 0,45N₂+ 1,82

-

H₂O + HCO₃

-

- Tức là khi khử 1mg NO₃thành khí N₂cần 2,7mg CH₃OH để tạo ra

0,74mg tế bào mới và 3,57mg kiềm tính theo CaCO₃.

-

Người ta cũng tính được cứ 1mg/l NO₃chuyển thành khí N₂cần lấy đi

2,86mg/l oxy. Lượng oxy này có thể tận dụng 50% cấp cho quá trình Nitrat

hóa.

2.4.4 TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI VÀO CHU TRÌNH NITO

- Ngày nay con người can thiệp rất mạnh vào chu trình Nitơ bằng cách

sản xuất các loại phân đạm như ure CO(NH₂), amoni (NH₄)₂SO₂, NH₄Cl,

NH₄NO₃... Kết quả của việc sử dụng nhiều phân đạm là tăng năng suất

cây trồng nhưng hệ quả của nó để lại là gây ô nhiễm nước, đất, gây ô

nhiễm thức ăn cho bản thân con người qua hiện tượng tích lũy các loại

đạm vô cơ trong thực vật, động vật.

- Nguyên nhân của việc lượng Nitơ tăng quá cao (thừa Nitơ)

- Sự khởi đầu của cuộc cách mạng công nghiệp đã báo trước một sự thay

đổi nghiêm trọng làm ảnh hưởng lớn đến sự cân bằng Nitơ.

- Việc đốt cháy những nguyên liệu dưới lòng đất như than đá, dầu mỏ với

qui mô lớn đã giải phóng những lượng lớn Nitơ oxit (bao gồm cả đinitơ oxit

hay N₂O).

Trang 14

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

- Điều này trở nên nghiêm trọng hơn khi Thế chiến I diễn ra, với sự phát

triển của quá trình Haber-Bosch (quá trình điều chế NH₃từ khí N₂mà không

có sự tham gia của vi khuẩn cố định đạm nói trên).

- Lượng khí ammonia được sản xuất trở thành một nguồn tài nguyên

đáng kể và được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất những thứ phân bón rẻ

tiền cho hoa màu.

- Việc đốt rừng làm rẫy cũng như sản xuất nylon cũng góp phần đáng kể

vào sự gia tăng lương Nitơ. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nông nghiệp trên

thế giới khiến chúng ta phân vân về việc có nên dừng điều chế Nitơ nhân tạo

hay không? Tại sao chúng ta lại muốn quay trở lại giới hạn tự nhiên của chu

trình Nitơ?

Tại sao chúng ta cần phải lo lắng?

- Có hai đối tượng chính chịu ảnh hưởng xấu của các hợp chất của N:

môi trường và sức khoẻ con người. Khi khí đinitơ oxit (N₂O) lên đến tầng

bình lưu và phá huỷ tầng ozone, dẫn đến sự gia tăng lượng bức xạ cực tím,

gây ung thư da và đục thuỷ tinh thể.

- Khi N₂O ở gần mặt đất nó có thể tạo thành ozone, từ đó tạo thành

sương mù vào những ngày nắng nóng và không có gió. Sương mù đó gây ra

các bệnh đường hô hấp, phá hoại buồng phổi, tăng nguy cơ ung thư cũng

như làm giảm sức đề kháng của con người.

- Nitơ oxit cũng hòa tan hơi nước trong không khí và tạo thành mưa

acid, bào mòn đá, các vật dụng bằng kim loại cũng như nhà cửa.

- Năm 1967 một cây cầu trên sông Ohio bị sập do mưa acid, khiến 46

người chết. Không chỉ thế, ngay đến con người, thực vật (bao gồm cả cây

trồng của chúng ta) cũng gặp nguy hiểm. Mối liên hệ giữa mưa acid, bệnh

Alzheimer và các vấn đề về não bộ đã được nhiều nhà khoa học lưu ý.

- Việc lạm dụng phân bón hoa màu cũng như các hợp chất của nitơ để

nuôi gia súc đã dẫn đến một lượng lớn nitơ chảy vào trong các ao hồ. Hậu

quả là tảo phát triển mạnh ngoài sự kiểm soát nhờ vào “dòng lũ” Nitơ này,

Trang 15

VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

lấy hết nguồn oxy trong nước và lấp đi ánh sáng mặt trời, làm tôm cá chết

ngạt và ngăn cản quá trình quang hợp ở các thực vật sống dưới nước.

- Đáng lo ngại là lượng Nitơ ở hồ tại Na uy đã tăng lên gấp đôi trong 10

năm qua và ở Bắc Âu người ta đang thải ra lượng nitơ với tốc độ gấp 100 lần

tự nhiên. Trong tương lai những cái hồ này xem ra vô cùng u ám.

- Quay trở lại với đất, lượng nitơ trong đất tăng cũng khiến một số loài

thực vật có thể thắng thế hơn so với số còn lại. Sự “phục vụ” này có thể giúp

chúng lợi dụng số Nitơ thừa để phát triển một cách nhanh chóng, và điều

này hiển nhiên số phận của những loài khác sẽ trở nên tăm tối vì mất đi

nhiều nguồn tài nguyên.

- Các loài thực vật khác dần dần biến mất (tuyệt chủng), ảnh hưởng đến

các loài động vật, côn trùng, chim muông ăn các loài này để sống. Đây chính

là hiện tượng đã khiến cho nhiều khu rừng ở Hà Lan trở nên khan hiếm các

chủng loại động thực vật.

- Cuối cùng, nitơ oxit cũng gây ra hiện tượng trái đất nóng dần lên. Dù

nồng độ nitơ oxit trong không khí ít hơn đáng kể so với nồng độ CO₂, mối

nguy hại tiềm tàng do chúng gây ra làm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và môi

trường lại nhiều gấp 300 lần.

Trang 16