nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận thủ đức

Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1Đặt vấn đề
Việt nam là một quôc gia có diện tích đất ngập nước rất lớn .Theo thống kê
của bộ thủy sản (số liệu của ban chỉ đạo chương trình nuôi trồng thủy sản ,bộ thủy
sản năm 2001): tổng diện tích mặt nước sử dụng cho ngành nuôi trồng thủy sản đến
ngày 16 tháng 10 năm 2008 đất nuôi trồng thủy sản kể cả nước lệ hay nước mặn là
28.036,92 ha.Hệ thống sông ngoài nhiều thuận lợi cho nhiều người dân vận dụng vào
việc nuôi trồng thủy sản rất thuận lợi.Tuy nhiên bên cạnh việc phát triển ngành nuôi
trồng thủy sản ngày càng phát triển cũng dẫn đến môi trường cũng ngày càng suy
giảm và dẫn đến ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng,các tập tục lạc hậu của người dân
như là thiếu quy hoạch,sử dụng bữa bãi thuốc, hóa chất, chế phẩm sinh học dẫn đến
môi trường ngày càng bị ô nhiễm, việc xả hệ thống nước thải chưa được xử lý ra môi
trường cũng góp phần gây ô nhiễm nghiêm trọng
Như vậy việc nghiên cứu và tìm ra các giả pháp nhằm ngăn chặn và xử lý ô
nhiễm môi trường là một vấn đề rất quan trọng.Trong một xã hôi ngày càng phát
triển có rất nhiều phương pháp để xử lý ô nhiễm môi trường nhưng đối với các ao,
hồ, đầm ở một số ngành muôi trồng thủy sản thì việc dùng phương pháp xử lý nước
ở các ao hồ bằng phương pháp sinh học tự thiên: ao hồ bằng thực vật thủy sinh,
phương pháp này có ưu điểm là không có hại cho môi trường,hiệu quả xử lý cao, giá
thành rẻ phù hợp khi xử lý nước ở các nghành nuôi tròng thủy sản.
1.2 Mục tiêu của đề tài nghiên cứu
-Nguyên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước tại các ao, hồ bằng thủy sinh
thực vật
-Khả năng xử lý nước ô nhiễm của thực vật thủy sinh
-Dựa vào thực nghiệm,kết quả nghiên cứu các thống số để đánh giá mức độ ô
nhiễm và tự làm sạch về trạng thái ban đầu của ao nuôi
-Giúp người dân áp dụng những giải pháp phù hợp để khắc phục tình hình ô
nhiễm môi trường ở các ao nuôi trồng thủy sản hiện nay.
-Việc nghiên cứu đề tài giúp em được biết rõ và củng cố lại kiến thức thực
nghiệm để áp dụng cho tương lai.

1.3 Nội dung
-Khảo sát một số ao, hồ ở quận Thủ Đức và phân tích đánh giá khả năng tự
làm sạch nguồn nước bởi một số thực vật thủy sinh trong ao hồ.
-Thu thập số liệu tại hiện trường,nguồn gây ô nhiễm,tính chất nước thải của
các ao hồ
-Lấy mẫu phân tích 6 chỉ tiêu: PH, SS, COD, BOD
5
, NO
3
-N
-Xác nhân nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến môi trường khu vực đang
nghiên cứu -Thu nhập các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 1
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
-Dựa vào các thông số phân tích được để nghiên cứu, so sánh đánh giá, khả
năng tự làm sạch của một số ao hồ ở Thủ Đức từ đó có biện pháp xử lý cho nguồn
nước thải phù hợp.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp luận:
Trên cơ sở khảo sát, nghiên cứu, tìm hiểu thực trạng sử dụng và quản lý
nguồn nước trong một số ao, hồ, dựa vào điều kiên đặt thù và môi trường sinh thái và
điều kiện tự nhiên –kinh tế- xã hội ở quận Thủ Đức. Tiến hành xác định địa điểm lấy
mẫu nước từ các ao hồ trong khu vực có các cây cỏ và bèo sinh sống .Các mẫu nước
sau khi lấy và bảo quản. Tiến hành phân tích 6 chỉ tiêu(PH, DO, SS, COD, BOD
5
,
NO
3
-N) căn cứ vào quy chuẩn QCVN08 – 2008 BTNMT áp dụng cho các chất lượng
của nước mặt.

Phương pháp luận được tóm tắt như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ nghiên cứu
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 2
Tổng hợp tài liệu (tình hình
kinh tế,xã hội,điều kiện tự
nhiên … ở quận thủ đức)
Đi thực tế xác định khu
vực lấy mẫu
Lấy mẫu nước
Phân tích mẫu tại
PTN
Phân tích độ tin cậy
của kết quả
Phân tích nguyên
nhân gây ô nhiễm
Đưa ra phương pháp
khắc phục
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
1.4.2 Phương pháp thực tế:
Bao gồm:
-Phương pháp tổng hợp tài liệu:
Thu tập tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, hiện trạng môi trường
nước phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Các thông tin được tập hợp và xử lý theo
chủ đề nhằm xây dựng cho một quá trình nghiên cứu
-Phương pháp khảo sát thực địa:
Xác định các khu vực phân bố dân cư và điều tra một số chất lượng nước tại
khu vực.
-Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Lấy mẫu tại một số nơi tập trung của ao hồ đã chọn.Các chỉ tiêu phân tích bao
gồm :PH, DO, SS, COD, BOD

5
, NO
3
-N
-Phương pháp đánh giá tổng hợp:
Tổng kết xử lý số liệu phân tích các mẫu nước bằng exel
-Phương pháp kiểm tra độ tin cậy kết quả của một số giá trị trong hai mẫu
-Phương pháp khảo sát các ý kiến từ chuyên gia…
1.5 Giới hạn đề tài
-Nghiên cứu dựa trên kết quả phân tích các mẫu nước
- Thời gian thực hiện vào tháng 5, 6, 7 trời cũng bắt đầu mưa nhiều
-Với mục tiêu phân tích được sát định,đề tài chỉ tìm hiểu về tính chất, khả
năng của quá trình tự làm sạch của nước trong các ao hồ, từ đó ứng dụng trong quá
trình xử lý nước thải ở các ao hồ nuôi trồng thủy sản của người dân.
-Trong thời gian nghiên cứu, do bước đầu vào nghiên cứu nên kinh nghiệm
bản thân và năng lực còn nhiều hạn chế và thiếu sót, nên kết quả phân tích đánh
giá,nhân xét còn mang tính chủ quan thiếu sót.
1.6 Bố cục đề tài
Phần 1: Mở đầu
-Tờ giao nhận nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
-lời cảm ơn
-Mục lục
-Danh mục viết tắt
-Danh mục các bản
-Danh mục các hình
Phần 2:Nội dung khóa luận tốt nghiệp
-Chương 1: Giới thiệu đề tài
-Chương 2: Tổng quan về khả năng tự làm sạch nguồn nước của hệ thống
thủy sinh trong điều kiện tự nhiên

- Chương 3: Nhiên cứu và đánh giá khả năng tự làm sạch nguồn nước của một
số thực vật trong nước ở các ao hồ ở quận Thủ Đức
-Chương 4 : kết luận và kiến nghị
Phần 3: Phần kết
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 3
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
-Tài liệu tham khảo
-Phụ lục
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 4
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
CHƯƠNG 2: TỔNG QUANG VỀ KHẢ NĂNG TỰ LÀM
SẠCH NGUỒN NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY SINH
TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
2.1.Tổng quan về thực vật thủy sinh và ứng dụng của thực vật thủy sinh trong
xử lý nước thải
2.1.1.Giới thiệu chung:
Từ khi sức hiện sự sống trên trái đất bên cạnh những loài động vật thì hệ thực
vật dưới nước cũng phát triển rất mạnh, thực vật ngập nước là thành phần then chốt
của hệ sinh thái bởi vì chúng cung cấp lớp vỏ che chở cho sự sinh sản, nơi ẩn náu
của thú ăn mồi .Theo đó, thực vật dưới nước tạo dựng nên những chức năng hữu ích
của đất ngập nước, chúng có giá trị xã hội đáng kể như quản lý chất cặn và sự vận
chuyển các chất dinh dưỡng. Những giá trị về giải trí và giá trị cảnh quan thẩm mỹ
được cải thiện nhờ sự quản lý thành công thực vật đất ngập nước .
Thực vật dược xem xét một cách thông thường như cây ở nước –“Bất kỳ cây
mọc trong nước hoặc trên một chất nền bị thiếu hụt oxy định kỳ như một kết quả của
sự chứa nước quá mức “(theo Cowardin et al,1979).Ngoài trừ các loài sống hoàn
toàn trong nước,cây ở nước chịu phạm vi rộng của sự tràng ngập luân phiên và điều
kiện khô kiệt. Những trận lụt định kì
Các loại thực vật sống ở trong nước chúng được gọi là thực vật thủy sinh. Các
loài thủy sinh thuộc loài thảo mộc, thân mền .Quá trình quang hợp của các loài thủy

sinh hoàn toàn giống các loài thực vật trên cạn. Các chất dinh dưỡng được hấp thụ
hầu hết qua rễ và lá. Ở lá của các loài thực vật (kể cả các loài thưc vật thủy sinh) điều
có nhiều khí khổng. Mỗi một cm
2
bề mặt lá có khoảng 100 lỗ khí khỗng. Qua lỗ khí
khổng này ngoài sự trao đổi khí còn có sự trao đổi các chất dinh dưỡng. Do đó,
lượng vật chất đi vào qua lỗ khí khổng để tham gia quá trình quang hợp. Như vậy vật
chất trong nước sẽ chuyển qua bộ rễ của thực vật thủy sinh và đi lên lá. Lá nhận ánh
sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác
xây dựng nên tế bào và tạo ra sinh khối .Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan.
Lúc đó thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất. Chính vì thế,
thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi trường chỉ chứa các chất hữu cơ mà
không có mặt của VSV. Quá trình vô cơ hóa bởi VSV và quá trình hấp thụ các chất
vô cơ hòa tan bởi thực vật thủy sinh tạo ra hiện tượng giảm vật chất trong nước. Nếu
đó là nước thải thì quá trình này được gọi là quá trình làm sạch sinh học.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 5
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Vô cơ hóa Quang hợp
Các chất vô cơ Các chất vô cơ hòa tan Sinh khối thực vật.
Hình 2.1 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ VSV và thực vật
Quá trình này thường xảy ra trong thiên nhiên ở những mức độ khác nhau.Tác
động của còn người giúp quá trình xảy ra rất nhanh. Nếu không có sự hiểu biết sẽ
làm chậm hoặc ngưng trễ của quá trình trên. Nếu có sự hiểu biết sẽ làm tăng nhanh
quá trình chuyển hóa trên.Việc làm tăng nhanh quá trình chuyển hóa trên ở các dạng
nước thải nhờ VSV và nhờ thực vật thủy sinh là phương pháp được nhiều nhà khoa
học nhiên cứu và áp dụng rất thành công trong nhiều loại nước thải .
2.1.2 Những nhóm thực vật thủy sinh
Tuy không đa dạng như thực vật phát triển trên cạn, nhưng thực vật thủy sinh
cũng phát triển rất phong phú ở nhiều lĩnh vực trên trái đất. Để tồn tại trong môi
trường nước khác nhau đòi hỏi mõi loài thực vật đòi hỏi phải có sự tiến hóa và tính

thích nghi cao. Chính sự tiến hóa và thích nghi này mà những loài thực vật thủy sinh
có những đặt điểm riêng, khác với thực vật trên cạn.
Thực vật sống trên cạn thiếu nước hoặc không có nước sẽ hạn chế phát triển,
thậm chí sẽ bị tiêu diệt. Đặt điểm này đối với thực vật thủy sinh càng dễ nhận biết.
Trong trường hợp quá nhiều nước, thực vật sống trên cạng sẽ bị thói rễ và cũng sẽ
chết .Trong khi đó nhiều loài thực vật thủy sinh chỉ có thể sống ngập trong nước
.Tùy theo điều kiện cụ thể mà có những nhóm thực vật thủy sinh khác nhau. Một
điểm khác cũng cần lưu ý rằng. Không phải tất cả các loài thực vật thủy sinh điều có
thể sử dụng để xử lý nước. Chỉ có ít trong số thực vật thủy sinh mới có những tính
chất phù hợp cho việc xử lý môi trường ô nhiễm.
Thực vật thủy sinh dùng để xử lý môi trường nước bị ô nhiễm được chia làm
ba nhóm lớn.
2.1.2.1 Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước (submerged plant)
Những thực vật sống trong nước (phát triển trong bề mặt nước) được gọi là
thực vật thủy sinh ngập nước. Đặt điểm của loài thực vật thủy sinh ngập nước là
chúng tiến hành quang hợp hay các quá trình trao đổi chất hoàn toàn trong lòng
nước.
Khi thực vật thủy sinh sống hẳn trong lòng nước, có rất nhiều quá trình xảy ra
không giống như thực vật sống trên cạn. Những quá trình đó bao gồm.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 6
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
.Thứ nhất
Ánh sáng từ mặt trời không trực tiếp tác động vào diệp lục có ở lá mà ánh
sáng mặt trời đi qua một lớp nước. Một phần ánh sáng mất đi do sự hấp thụ bởi một
số các chất hữu cơ có trong nước. Chính vì thế, phần lớn những thực vật thủy sinh
sống ngập nước bắt buộc phải thích nghi với điều kiện ánh sáng kiểu này. Mặt khác,
ánh sáng mặt trời chỉ có thẻ đâm xuyên vào nước với mức chiều sâu nhất định. Quá
mức độ đó, tốc độ ánh sáng sẽ yếu dần đến lúc bị triết tiêu. Điều đó cho thấy các loài
thực vật ngập nước chỉ sống ở một khoảng chiều sâu nhất định của nước,hay mói
cách khác là chúng chỉ có thể phát triển ở vùng nước có ánh sáng mặt trời. Không có

ánh sáng mặt trời xuyên qua thì không có thực vật phát triển. Như vậy ánh sáng mặt
trời đâm xuyên qua vào nước phụ thuộc vào hai yếu tố:
+Độ đục của nước
+Chiều sâu của nước
Ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất ở chiều sâu của nước 50cm trở
lại.Chính vì thế,mà chúng ta thấy phần lớn các thực vật ngập nước phát triển nhiều ở
chiều sâu này (tính từ bề mặt nước )
.Thứ hai
Khí CO
2
trong nước không nhiều như trong không khí.Khả năng CO
2
có trong
nước từ những nguồn sau:
- Từ quá trình hô hấp của VSV
- Từ quá trình phản ứng hóa học
- Từ quá trình hòa tan của không khí
Các quá trình hô hấp thải CO
2
thường xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Các
phản ứng hóa học xảy ra trong môi trường nước chứa nhiều cacbonat. Khả năng hòa
tan CO
2
từ không khí rất hạn chế. Chúng chỉ xảy ra ở bề mặt nước và khả năng này
thường giới hạn ở độ dày của nước khoảng 20 cm kể từ bề mặt nước. Chính vì những
hạn chế này mà các loài thực vật thủy sinh thường phải thích nghi hết sức mạnh với
môi trường CO
2
.
. Thứ ba:

Việc cạnh tranh CO
2
trong nước xảy ra rất mạnh giữa các thực vật thủy sinh
và tảo, kể cả với VSV quang năng.
Ở những lưu vực nước không chuyển động có sự hạn chế rất lớn CO
2
, nhưng
ở những chỗ có dòng chảy hay sự khoáy động, lượng CO
2
từ không khí sẽ tăng lên.
Những thực vật ngập nước sẽ tồn tại ở 2 dạng. Một dạng thực vật có rễ bám
vào đất hút chất dinh dưỡng trong đất, thân và lá ngập trong nước. Một dạng rễ thân
lá lơ lửng trong lòng nước.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 7
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
2.1.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi (floating plants)
Thực vật trôi nổi phát triển rất nhiều ở các nước nằm trong vùng nhiệt đới.
Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước, bao gồm 2 phần: phần lá và thân
mềm nổi trên bề mặt nước. Đây là phần nhận ánh sáng mặt trời trực tiếp. Phần dưới
nước là rễ, rễ các loài thực vật này là rễ chùm. Chúng phát triển trong lòng môi
trường nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá, thực hiện quá
trình quang hợp. Các loài thực vật trôi nổi phát triển và sinh sản rất mạnh, nhiều khi
chúng gây ra những vấn nạn sinh khối.
Nhóm thực vật này gồm 3 loài như sau: bèo lục bình (water hyacinth), bèo
tấm (duck week), rau diếp nước (water lettuce). Những loài thực vật này nổi trên mặt
nước và chúng thường chuyển động trên mặt nước theo gió thổi và theo dòng chảy
của nước. Ở những khu vực nước không chuyển động như ao hồ, chúng sẽ chuyển
động theo sông nước và theo dòng chảy.
Khi thực vật loài này chuyển động sẽ kéo theo rễ của chúng quét trong dòng
nước, các chất dinh dưỡng sẽ thường xuyên tiếp xúc với rễ và được hấp thụ qua rễ.

Mặt khác, rễ của các loài thực vật này như những cá thể rất tuyệt vời để VSV
bám vào đó, phân hủy hay tiến hành quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ trong nước
thải. So với thực vật ngập nước, thực vật trôi nổi có khả năng xử lý các chất ô nhiễm
rất cao.
Ở nhiều nước nhiệt đới, các loài thực vật trôi nổi này, đặc biệt là loài lục bình
phát triển rất nhanh ở các dòng sông. Một mặt lục bình làm giảm khả năng gây ô
nhiễm của nước, mặt khác chúng làm tắc nghẽn dòng chảy và gây ra hiện tượng ùn
tắc giao thông.
2.1.2.3. Thực vật nửa ngập nước (ermergent plants)
Đây là loài thực vật có rễ bám vào đất và 1 phần thân ngập trong nước. Một
phần thân và toàn bộ lá của chúng lại nhỏ hẳn trên mặt nước. Phần rễ bám vào đất
ngập trong nước, nhận các chất dinh dưỡng trong đất, chuyển chúng lên lá trên mặt
nước để tiến hành quá trình quang hợp. Thuộc các loài này là các loài cỏ nước và các
loài lúa nước. Việc làm sạch môi trường nước đối với các loài thực vật này chủ yếu ở
phần lắng ở đáy lưu vực nước. Những vật chất lơ lửng thường ít hoặc không được
chuyển hóa. Các loài thân cỏ thuộc nhóm này bao gồm: cỏ đuôi mèo (cattails), sậy
(reed), cỏ lõi bấc (bulrush).
Các loài thực vật thủy sinh trong quá trình phát triển phụ thuộc vào các điều
kiện môi trường nước như sau:
+ Nhiệt độ
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 8
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
+ Ánh sáng
+ pH của nước
+ Chất dinh dưỡng và cơ chất có trong nước
+ Các chất khí hòa tan trong nước
+ Độ mặn (hàm lượng muối) có trong nước
+ Dòng chảy của nước
+ Sinh thái của nước
2.1.3. Những ưu điểm trong việc sử dụng thực vật thủy sinh để làm sạch môi

trường nước
Ngày nay, có nhiều nước dung thực vật thủy sinh để xử lý nước thải và ô
nhiễm. Hiệu quả xử lý tuy chậm nhưng rất ổn định đối với những loại nước có COD
và BOD thấp, không chứa độc tố. Những kết quả nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều
nước đã đưa ra những ưu điểm cơ bản như sau:
-Chi phí cho xử lý bằng thực vật thủy sinh không cao
-Quá trình công nghệ không đòi hỏi công nghệ phức tạp
-Hiệu quả xử lý ổn định đối với nhiều loại nước ô nhiễm thấp
-Sinh khối tạo ra do quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích khác
nhau như:
+Làm nguyên liệu cho thủ công nghiệp mỹ nghệ như cói, đáy, lục bình, cỏ
+Làm thực phẩm cho người như củ sen, củ sung, rau muống
+Làm thực phẩm cho gia súc như rau muống, sen, bèo tây, bèo tấm
+ Làm phân xanh, tất cả các loài thực vật thủy sinh sau khi thu nhận từ
quá trình xử lý trên điều là nghiên liệu sản xuất phân xanh rất hiệu quả.
+ Sản xuất khí sinh học (biogas)
-Bộ rễ thân cây ngập nước, cây trôi nổi được coi như là một giá thể rất tốt
(hay được coi như là một chất mang) đối với VSV. Vi sinh vật bám vào rễ, vào thân
cây ngập nước hay các loài thực vật trôi nổi. Nhờ sự vận chuyển (đặt biệt là thực vật
trôi nổi) sẽ đưa vi sinh vật cùng đi theo. Chúng di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác
ở khu vực nước bị ô nhiễm, làm tăng khả năng chuyển hóa vật chất trong nước. Như
vậy, hiệu quả xử lý nước trong trường hợp này sẽ cao hơn khi không có thực vật thủy
sinh. Ở đây ta cũng coi mối quan hệ của VSV và thực vật thủy sinh như mối quan hệ
cộng sinh. Mối quan hệ cộng sinh này đã đem lại sức sống tốt cho cả hai nhóm sinh
vật và tác dụng xử lý sẽ tăng cao.
Sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước ô nhiễm trong nhiều trường hợp
không cần cung cấp năng lượng. Do đó việc ứng dụng thực vật thủy sinh để xử lý
nước ô nhiễm ở những vùng không có điện, điều có thể thực hiện dễ dàng.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 9
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức

2.1.4.Những nhược điểm khi sử dụng thực vật thủy sinh để làm sạch môi trường
nước
Việc dùng thực vật thủy sinh để xử lý nước ô nhiễm có những nhược điểm
nhất định,trong đó có hai nhược điểm rất quan trọng:
+Diện tích cần dùng để xử lý nước thải lớn.Vì thực vật và VSV tiến
hành quá trình quang hợp nên luôn cần thiết để có ánh sáng. Sự tiếp xúc giữa thực
vật và ánh sáng trong điều kiện có đủ chất dinh dưỡng càng nhiều thì quá trình
chuyển hóa càng tốt. Do đó, diện tích bề mặt tiếp xúc này sẽ cần nhiều. Điều đó sẽ
rất khó khăn khi ta tiến hành xử lý nước ô nhiễm nước ở đô thì vốn rất khó khăn về
đất. Tuy nhiên nó lại rất thích hợp cho những vùng nông thôn, kể cả những vùng
không có điện.
+ Trong điều kiện các loài thực vật phát triển mạnh ở các nguồn nước
thải, bộ rễ của chúng như những chất mang rất hữu ích cho VSV bám vào đó. Trong
trường hơp không có thực vật thủy sinh (đặt biệt là các loài thực vật trôi nổi), các
loài thực vật sẽ không có chỗ bám vào.Chúng sẽ rất dễ dàng trôi theo dòng nước
hoặc bị lắng xuống đáy.
Ở đây là hai vấn đề cần hiểu rõ. Thứ nhất, rễ của các loài thực vật thủy sinh sẽ
đóng vai trò tích cực trong việc tăng trưởng của VSV nếu VSV đó không phải là
những VSV gây bệnh, chúng cũng đóng vai trò không tích tịch cực đối với VSV gây
bệnh. Trong trường hợp này cac loài VSV gây bệnh sẽ phát triển rất mạnh ở bộ rễ và
những vùng xung quanh của thực vật, chúng là những tác nhân gây ô nhiễm môi
trường rất mạnh.
Ngoài bộ rễ ra, các loài thực vật thủy sinh còn chiếm không gian rất lớn,ngăn
cản ánh sáng chiếu sâu vào lòng nước. Khi đó VSV không bị tiêu diệt bởi tác động
ánh sáng mặt trời. Thảm thực vật thủy sinh phủ kín vào nước được coi như vật cản
và hấp thụ rất hữu hiệu tia tử ngoài và hồng ngoại của ánh sáng mặt trời. Tác dụng
này không chỉ tạo điều kiện cho các VSV có ích phát triển mà cả những VSV gây
bệnh phát triển. Do đó hiện tượng trên vừa có lợi vừa có hại, có lợi là các VSV có
ích (những VSV phân giả các chất hữu cơ, vô cơ) phát triển, làm sạch môi trường
nước, có hại là các VSV gây bệnh phát triển rất mạnh sẽ làm nước bị ô nhiễm tăng

mạnh hơn. Hiểu biết được bản chất tự nhiên này giúp ta tìm biện pháp tích cực trong
công nghệ xử lý sau này.
2.1.5 Năng xuất sinh khối của thực vật thủy sinh
Ở điều kiện nước không bị ô nhiễm,năng xuất sinh khối của thực vật thủy sinh
rất cao. Ở đó, thực vật không bị tác động xấu của các yếu tố vật lý, hóa học và sinh
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 10
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
học. Các kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cho thấy các loài thực vật thủy
sinh ngập nước, năng xuất sinh khối thường đạt 3-18 tấn chất khô/ha/năm.
Các thực vật thủy sinh nữa ngập nước có năng xuất sinh khối thường đạt 27-
77 tấn chất khô/ha/năm. Các loài lục bình có sinh khối rất cao, chúng co năng xuất
sinh khối khoảng 135-199 tấn chất khô/ha/năm. Cá biệt ở những vùng thuận lợi có
thể đạt 600kg chất khô/ha/năm.Trong khi đó các loài thực vật sống trên cạn thường
có sinh khối cao hơn giá trị trung bình của các loài thực vật thủy sinh. Để đánh giá
được khả năng sinh khối của các loài thực vật thủy sinh, người ta đã đưa ra công
thức tính toán như sau:
N1=N0.Xt
Trong đó: N1- số lượng cây sau một thời gian kiểm tra
N0- số lượng cây ban đầu
t-Khoảng thời gian trong ngày
X- Hệ số tăng hàng ngày
Ngoài ra,người ta cũng xác định khả năng tăng trưởng bằng cách đo chiều cao
cây và nhánh cây, số lượng lá được tạo ra hàng ngày, một phương pháp chính xác
nhất là người ta thu hoạch toàn bộ số sinh khối thực vật ở thời điểm phát triển cao
nhất trong chu kỳ của chúng,phơi khô hoặc sấy khô đến trọng lượng không đổi cân
trọng lượng của sinh khối đó. Từ đó, ta tính được năng xuất sinh khối thu được trên
một diện tích cây phát triển trong một thời gian phát triển của chúng.
Những số liệu về năng xuất sinh khối cho phép ta có số liệu để so sánh năng
suất sinh khối giữa các loài thực vật với nhau và cho phép ta dự đoán và tính toán
khả năng sử dụng chúng trong xử lý ô nhiễm cũng như sử dụng sinh khối này làm

thức ăn gia súc,thực phẩm cho người hay làm phân bón. Những số liệu về năng suất
sinh khối còn cho ta đánh giá khả năng làm bền vững sinh thái hay làm thay đổi hệ
sinh thái do chúng gây ra. Ngoài các số liệu về năng xuất sinh khối còn cho ta biết
mức độ ô nhiễm của nước, khả năng làm sạch của chúng từ đó cho chúng ta thiết lập
được công nghệ xử lý.
Để đánh giá khả năng chuyển hóa vật chất trong nước,người ta thường phải
phân tích một mẫu rất lớn.Các mẫu này thường được lấy ở các phần của thực vật và
trong nước ô nhiễm.Từ đó xác định sự giảm vật chất và xác định khả năng tích lũy
vật chất đó trong các thành phần cây.Đây là công việc rất phúc tạp đòi hỏi người
nghiên cứu phải có tính cẩn thận và có lý thuyết sâu về sinh lý thực vật.
Trong nhiều trường hợp,thực vật thủy sinh gây ra những tác động không tốt
cho môi trường, đặt biệt là sinh thái môi trường. Người ta cũng nhiều lần thấy hiện
tượng phát triển quá mức bình thường của lục bình ở những dòng sông ở những đầm,
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 11
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
ao, hồ. Lục bình phát triển rất nhanh đến mức trong khoảng một thời gian ngắn,
chúng có thể lấp đầy bề mặt nước. Khi đó nước sẽ không được mặt trời chiếu sáng,
lượng các chất khí hòa tan trong nước thay đỏi nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến
các VSV sống trong nước. Ngoài ra do sự phát triển quá mức của lục bình sẽ làm hạn
chế tốc độ dòng chảy từ đó làm thay đổi căn bản sinh thái dòng chảy.
2.1.6 Các quá trình trao đổi chất ở thực vật thủy sinh
Thực vật thủy sinh giống như các loài thực vật khác, điều tiến hành quá trình
hô hấp, quá trình quang hợp và các quá trình khác. Trong đó quá trình tổng hợp
protein được xem là quá trình rất quan trọng.
2.1.6.1 Quá trình hô hấp ở thực vật
Tất cả quá trình trao đổi chất của VSV được tập trung trong tế bào quá trình
hô hấp cũng vậy, quá trình này được coi như quá trình phản ứng enzyme rất đặt
trưng. Các hợp chất hữu cơ có trong tế bào protein, polysaccharit, lipit, axit amin sẽ
bị oxy hóa tạo ra CO
2

và H
2
O, các loài khí khác và năng lượng. Năng lượng được tao
ra sẽ được tích lũy trong phân tử AND(Adenosine Triphotphat).Năng lượng được dự
trữ trong ATP sẽ được tế bào sử dụng dần trong suốt quá trình sống của thực vật.
Phương trình tổng quát của quá trình hô hấp được trình bày như sau:
C
6
H
12
O
6
+6O
2
6CO
2
+6H
2
O+ATP
Ở đây,đường glucose là vật chất được sử dụng trong quá trình hô hấp thường
xuyên nhất. Khi gặp Oxy, chúng sẽ được chuyển thành carbondioxide và nước. Năng
lượng được giải phóng sẽ được giữ lại trong các cầu nối của phân tử ATP. Thực ra
quá trình này rất phức tạp, chúng thường xảy ra thứ bậc.
-Ở giai đoạn 1:Quá trình đường phân sẽ xảy ra ở cytorol. Khi đó một phân tử
đường sẽ tạo thành hai phân tử acid pyruvic.
-Ở giai đoạn 2:Các axit pyruvic sẽ đi vào quá trình Kreb ở matrix của ty thể.
Tại đây quá trình chuyển hóa glucose sẽ được hoàn tất.
Quá trình đường phân và chu trình Kreb là các quá trình phân hủy glucose,
các hợp chất hữu cơ khác để giải phóng năng lượng trong quá trình này, lượng ATP
được tạo thành không nhiều. Các hợp chất cao năng khác như NADH(dạng khử của

NAD+) và FADH2 (dạng khí của FAD) được hình thành khá nhiều.
.Quá trình đường phân :
Đường phân là quá trình sinh hóa bắt đầu bằng sự phân giải glucose và kết
thúc bằng sự tạo thành axit pyruvic.Toàn bộ quá trình được tóm tắt như sau:
Glucoso
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 12
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
ATP
Glucoso – 6 – photphate
Fructose– 6 – photphate
ATP
Fructose– 1,6 – diphotphate
Glyceraldehyde– 3 – photphate
2Pi 2 NADH
1,3 axit diphophoglyceric
2 NADH
3 – axit photphoglyceric
H2O
Axit phophoenolpyruvic
2 ATP
Axit pryruvic
Hình 2.2:Quá trình đường phân
Quá trình đường phân xảy ra trong bào tương. Kết thúc quá trình đường phân,
phân tử glucose(6cacbon) bị tách thành 2 phân tử axit pyruvic (3 cacbon). Quá
trình này,tế bào thu được 2 phân tử ATP và hai phân NADH. Thực ra đường
phân tạo được bốn phân tử ATP, nhưng do có hai phân tử ATP được sử dụng để
hoạt hóa glucose trong giai đoạn đầu của đường phân nên tế bào chỉ thu được hai
phân tử ATP. Ở gia đoạn đầu, kể từ glucose đến glyceraldehyde_3-
photphotphate là quá trình nhận năng lượng.Quá trình tạo năng lượng dự trữ khi
hô hấp đươngc tóm tắt như sau:

Hình 2.3 Tóm tắt quá trình đường phân
.Chu trình Kreb:
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 13
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Sau khi được tạo thành,axit pryruvic sẽ được kết tán từ cytosol vào matris của
ty thể.Tại ty thể,chu trình Kreb được xảy ra và axit pyruvic sẽ được chuyển thành
acetyl-CoA.Đây là phản ứng xảy ra trước khi xảy ra chu trình Kreb.
Quá trình này được tóm tắt như sau:
2NAD
+
2NADH + H
+
2- Axit Pyruvic Acetyl-
CoA
CoA CO2
Hình 2.4 Sự tạo thành Acetyl- CoA
Một phân tử glucose sẽ tạo thành hai phân tử axit pyruvic,từ đó sẽ tạo thành
hai phân tử acetyl-CoA.Các phân tử acetyl-CoA sẽ đi vào chu trình Kreb.
Mỗi một vòng của chu trình Kreb (bắt đầu từ một acetyl- CoA) chỉ tạo ra một
phân tử ATP ở giai đoạn tạo thành succinate,nhưng lại tạo ra nhiều phân tử giàu
năng lượng khác khác (3 phân tử NADH và 1 phân tử FADH2).Từ một phân tử
glucose ban đầu qua chu trình Kreb sẽ tạo ra được 2 ATP,6NADH,2FADH2.Nếu tất
cả quá trình đường phân và chu trình Kreb sẽ tạo ra 4ATP,10 NADH,2FADH2.
Giai đoạn này là giai đoạn cuối của chuổi chuyển điện tử hô hấp.Giai đoạn
này là giai đoạn cuối của phản ứng trong quá trình hô hấp của tế bào.Sự chuyển điện
từ từ NADH và NADH
2
đến oxy phân tử được diễn ra trong chỗi chuyển điện tử. Các
enzym và các chất mang điện tử tổ chức thành 4 phức hợp được đánh số từ I đến IV
và hai chất chuyên chở linh động ở màng trong ty thể. Đó là chất ubiquinoni(UQ) và

cytochrome C(cyt.C). Các phức hợp vận chuyển điện tử được tổ chức theo cách đặt
biệt để được oxy hóa NADH, succinate à sự khử oxy được xảy ra ở matrix.
Toàn bộ chuỗi điện tử được mô tả như sau:
Các điện từ từ NADH bắt đầu đi vào chuỗi vạn chuyển điện tử qua phức hợp
I(NAD-H-ubiquinone oxidoreductase).
Phức hợp I chuyển điện tử từ NADH đến ubiquinone.Ubiquinone không luôn
luôn kết hợp với I nhưng nó là chất chuyển chở điện từ từ phức hợp I đến phức hợp
III (cytochrome Creductase).
Phức hợp III có chứa cytochrome bể và C1.cytochrome C là một protein ngoại
biên (nằm cạnh màng) có nhiệm vụ vận chuyển điện từ từ phức hợp III đến IV.
Phức hợp IV được coi như một cytochrome oxydase.Phức hợp này có chứa
cytochrome a và a3sau đó điện tử được chuyển đến chất nhận cuối và 2 H+ từ môi
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 14
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
trường xung quanh để tạo ra H2O.H2O là một trong những sản phẩm cuối cùng của
hô hấp tế bào.
1/2O
2
+2H
+
+2e- H
2
O
Phần lớn các phân tử có liên quan trong chuỗi vận chuyển điện tử đều nằm
trong các phức hợp protein xuyên màng, chỉ có hai chất chuyển điện tử linh động
nằm ngoài các phức hợp này đó là ubiquinone và cytochrome C
Thành phần của phức hợp II gồm các succinate dehydrogenase của chu trình
kreb. Enzym này có coenzyme là FAD, xúc tác phản ứng oxy hóa succinic thành
fumaric.
FADH

2
được tạo ra sẽ chuyển điện tử của nó vào hệ thống vận chuyển điện tử.
2.1.6.2 Sự quang hợp ở thực vật
Quang hợp là một quá trình rất đặc biệt, phổ biến nhiều ở tất cả các loài thực
vật và ở một số loài VSV. Quá trình quang hợp này xảy ra ở lục lạp.Sắt tố quang hợp
nhận năng lượng mặt trời tiến hành oxy hóa nước,giải phóng oxy và khử CO
2
để tạo
thành chất hữu cơ, chủ yếu là gluxit.
Quá trình quang hợp xảy ra qua hai giai đoạn:giai đoạn sáng và giai đoạn tối
Giai đoạn sáng (pha sáng):Ở giai đoạn này, các phản ứng xảy ra trong màng
thylakoid, kết quả của quá trình chuyển hóa này, sẽ tạo ra các hợp chất cao năng
ATP và NADH.
Giai đoạn tối (pha tối): Ở giai đoạn này, các pahnr ứng xảy ra trong stroma.
Các phản ứng này cần cung cấp năng lượng từ ATP và NADH để tổng hợp ra gluxit.
Toàn bộ hai giai đoạn này được tóm tắt như sau:
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 15
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Bảng2.1 Sơ đồ tổng quát quá trình quang hợp ở pha sáng và pha tối
Pha sáng(xảy ra ở màng thylakoid) Pha tối (xảy ra ở stroma)
O2
H2O 2H
+

1/6 (C
6
H
12
O
6

) + H
2
O
4e 2H
+
2NADH 2NADPH
4e 2H
+
2NADH 2NADP
+
3ATP + 3Pi 3ATP +
3H
2
O
3ADP + 3Pi
a/Các sắc tố quang hợp:
Các sắc tố có ở lá loài thực vật làm nhiệm vụ hấp thụ năng lượng mặt trời.
Các loài sắc tố này ở trạng thái hoạt động thường không bền và năng lượng được giải
phóng dưới dạng nhiệt năng,quang năng hoặc được sử dụng qua các phản ứng quang
hóa .
Các sắc tố quang hợp đều nằm trong màng thylakoid của lục lạp. Năng lượng
mặt trời được hấp thụ chủ yếu nhờ diệp lục tố có trong lục lạp của lá. Ngoài ra, các
loại carotenoid cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời trong quá trình quang
hợp.
Diệp lục tố :
Trong các loài sắc tố, diệp lục tố là loài có ý nghĩa quan trọng nhất. Diệp lục
tố được cấu tạo gồm hai phần:
-phần đầu là porphyrin
-Phần đuôi là hydrocacbon
Phần đầu porphyrin là một tetrapyrrole vòng.Chúng được cấu tạo từ bốn vòng

pyrrole có chứa nito,sắp xếp thành vòng khép kín.
Diệp lục tố được chia làm bốn loại:
-Diệp lục tố a: Diệp lục tố a có ở tất cả các thực vật bậc cao, Ở tảo và ở một số
loài VSV tự dưỡng quang năng. Diệp lục tố a thu nhận chủ yếu ánh sáng vùng lam-
tím đỏ.
-Diệp lục tố b: Diệp lục tố a có ở tất cả các thực vật bậc cao và ở tảo lục.Diệp
lục tố b thu nhận ánh sáng ở vùng lam-cam. Diệp lục tố b có cấu trúc giống diệp lục
tố a, chỉ khác ở nhóm formyl thay thế nhóm mety ở vòng hai.
-Diệp lục tố c: Diệp lục tố c có mặt ở tảo cát,tảo nâu,chúng không có đuôi
phytol.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 16
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
-Diệp lục tố d:Diệp lục tố d có ở hồng tảo.Chúng có cấu trúc giống diệp lục
tố a,chỉ có khác ở nhóm – O –CHO thay thế nhóm – CH =CH
2
ở vòng một.
Hình 2.5 Cấu trúc chung của các diệp lục tố
Các loại carotenoit:
Các loại carotenoit thường là các sắc tố màu vàng cam. Chúng có mặt ở hầu
hết các cơ quan quang hợp. Sắc tố này thay thế sắc tố màu xanh lá khi tiết trời
chuyển sang màu thu, chúng nhận ánh sáng màu lam lục.
Trong toàn bộ các loại sắc tố, sắc tố a đóng vai trò quan rọng nhất. Chúng
tham gia trực tiếp quá trình quang hợp.
Diệp lục tố b và carotenoit không tham gia trực tiếp vào phản ứng trong pha
sáng. Chúng có thể nhận ánh sáng ở những bước sóng mà diệp lục tố a không nhân
được và chuyển năng lượng ánh sáng mà chúng hâp thụ cho diệp lục tố a.
b/Phản ứng phân hóa của diệp lục tố :
Khi một phân tử sắc tố hấp thụ một quang tử, một điện tử của sắc tố sẽ đạt
đến mức thế năng cao và được chuyển từ một vĩ đạo ban đầu bằng một vĩ đạo khác
có năng lượng cao hơn(điện tử được kích hoạt). Trạng thái năng lượng này thường

SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 17
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
không bền, vì thế ngay lập tức điện tử được kích hoạt sẽ trở lại trạng thái cân bằng
ban đầu theo một trong ba cách sau:
-Điện tử được kích hoạt lại trạng thái căn bản bằng cách phóng thích năng
lượng ở dạng nhiệt năng và ánh sáng có độ dài sóng dài hơn (hiện tượng phát huỳnh
quang) như trong trường hợp diệp lục tố bị cô lập trong một dung dịch.
-Điện tử đang bị kích hoạt sẽ phóng thích năng lượng để trở lại trạng thái căn
bản.
-Sau khi nhận quang tử, diệp lục tố sẽ chuyển các điện tử được kích hoạt của
chúng sang một phần tử kế bên. Phần tử kế bên này nhận điện tử và sẽ bị khử, còn
sắc tố ban đầu bị oxy hóa, sau đó sắc tố trở lại trạng thái ban đầu bằng cách nhận một
điện tử từ một chất cho.
Sự chuyển điện tử đã được tích lũy năng lượng mặt trời từ diệp lục tố đến
chất nhận điện tử thứ nhất là bước đầu tiên của phản ứng sáng. Từ chất điện tử thứ
nhất, điện tử sẽ qua nhiều chất nhận điện tử khác trong chuỗi vận chuyển điện tử
quang hợp để tạo ra ATP và NADH.
Trong chuỗi vận chuyển quang hợp xảy ra ở màng thylakoid có hai mắt xích
rất quan trọng, đó là hai phức hợp có khả năng thu nhận ánh sáng được gọi là hệ
thống quang học (photosystem). Hai hệ thống này được đánh số thứ tự là PSI và
PSII. Trong chuỗi vận chuyển điện tử này còn có mặt của một cụm protein phức hợp
(multi protein). Phức hợp này còn được gọi là phức hợp cytochrome.
Trong hệ thống quang học này chỉ có diệp lục tố a có khả năng phóng thích
điện từ đã được kích hoạt của nó cho chất nhận thứ nhất để khởi động các phản ứng
sáng của quá trình quang hợp.
Mỗi hệ thống quang hợp bao gồm:
-Một cặp phân tử diệp lục tố a hoạt động, còn được goi là trung tâm phản
ứng quang hóa.
-Các phân tử sắc tố khác được gọi là anten thu nhận ánh sáng. Chúng có
nhiệm vụ thu nhận các proton và chuyển năng lượng từ các phân tử này sang phân tử

khác đến trung tâm phản ứng, còn được gọi là phức hợp thu nhận ánh sáng. Thông
thường, một phức hợp anten chứa 300 – 400 phân tử diệp lục tố liên kết với nhau
trên mang thylakoid nhờ protein.Tùy loài thực vật, mỗi một phức hợp anten còn chứa
các sắc tố phụ khác nhau giúp thực vật thu nhân ánh sáng ở các bước sóng khác
nhau.
Khi một phân tử diệp lục tố trong phức hợp anten nhận quang tử thì điện tử
của diệp lục tố này trở nên bị kích hoạt, năng lượng kích hoạt này nhanh chóng được
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 18
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
truyền từ phân tử này sang phân tử khác bởi sự truyền năng lượng cộng hưởng cho
tới phân tử diệp lục a trong trung tâm phản ứng.
Sau khi nhận năng lượng, trung tâm phản ứng của mỗi hệ thống quang học
sẽ phóng điện tử được kích hoạt cho chất nhận thứ nhất của nó trong chuỗi vận
chuyển điện tử. Sau đó điện tử này sẽ được đưa vào chuỗi vận chuyển điện tử quang
hợp trong màng thylakoid.
c/ Sự tạo thành ATP
Ở giai đoạn sáng của quá trình quang hợp, một phần năng lượng được tạo
ra trong chuỗi vận chuyển điện tử được sử dụng để bơm các ion H
+
xuyên qua màng
thylakoid theo hướng từ stroma và khoảng trong thylakoid. Sự bơm ion H
+
này tạo ra
một sự chênh lệch nồng độ ion H
+
ở hai bên màng thylakiod, dẫn đến sự phát sinh
hiện tưởng thẩm thấu qua màng.DO đó, các ion hydro có khuynh hướng di chuyển
ngược lại từ khoảng trong thylakiod trở ra ngoài stroma xuyên qua kênh H
+
của ATP

– synthase.
Khi ion H
+
qua kênh ATP – synthase đươch hoạt hóa để xúc tác sự
photphoryl hóa ADP tạo ra ATP. Quá trình này được gọi là quang photphoryl hóa vì
khi đó năng lượng khởi đầu có nguồn gốc từ ánh sáng mặt trời.
Quá trình tạo ATP trong hoạt động hô hấp cũng xảy ra tương tự như trong
hoạt động quang hợp, nhưng chỉ khác ở chỗ là năng lượng hô hấp được lấy từ
NADH. Như vậy, tổng giai đoạn này, chất nhận điện tử cuối cùng là NADP
+
, không
phải là oxy như trong quá trình hô hấp của tế bào.
ATP và NADH – H được tạo ra trong giai đoạn sáng được sử dụng kế tiếp trong giai
đoạn quang hợp để cung cấp năng lượng cho sự tổng hợp đường ở chu trình Calvin.
d/Chu trình Calvin:
Chu trình Calvin xảy ra trong hiện tượng không có ánh sáng mặt trời
(giai đoạn tối). Ở giai đoạn sáng,ATP và NADPH được tạo ra và chúng được sử
dụng trong chu trình Klvin để tổng hợp các chất hữu cơ cho thực vật, đặt biệt là sự
tổng hợp gluxit.
Trong pha tối, CO
2
được thu nhận được bởi chất nhận có sẵn trong tế
bào lá và tạo ra phân tử giàu năng lượng glycealdehyd – 3 photphate (G3P). Khi đó
tế bào sử dụng G3P để tổng hợp ra glucose và các chất cần thiết khác.
Chu trình Klavin trải qua bốn giai đoạn:
+Giai đoạn cố định carbon:
Ba phân tử CO
2
kết hợp với ba phân tử đường năm carbon (chất nhận) ribulose
biphotphate (RuBP) để cho ra sáu phân tử axit hữu cơ. (axit 3 - photphoglyceric (3

PGA -) 3 carbon).
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 19
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Giai đoạn này được xúc tác bởi enzyme ribulose biphotphate carboxylase/oxygenase
(rubisco). Enzyme này hiện diện trong tất cả ở các lục lạp trong lá
+ Giai đoạn photphoryl hóa và khử:
Ở giai đoạn này,tế bào sử dụng năng lượng từ phân tử ATP và oxy hóa sáu phân tử
NADP – H để khử 6 phân tử 3 – PGA tạo ra sáu phân tử giàu năng lượng
glyceraldehyd – 3 photphate (G3P) – ba carbon.
+ Giai đoạn phóng thích G3P để tạo glucose:
Ở giai đoạn này, chu trình phân thích ra một phân tử và giữ lại năm phân tử G3P để
tái tạo ribulose diphotphate. G3P được phóng thích ra khỏi chu trình và được tế bào
sử dụng để tạo ra glucose (sau carbon). Để tạo ra được một phân tử glucose, tế bào
cần hai phân tử G3P.
+Giai đoạn tạo RuBP:
Ở giai đoạn này, năm phân tử G3P sẽ được chuyển hóa để tạo ra ba
phân tử RuBP sẽ đi vào vòng quay mới của chu trình Calvin.
Như vậy, để giải phóng được hai phân tử G3P, tạo ra một phân tử
glucose thì chu trình Calvin phải thực hiện sáu lần quay vòng.
Quá trình quang hợp là quá trình rất phức tạp và nó xảy ra ở cả pha
sáng và pha tối.
Trong pha sáng, phân tử nước được sử dụng để cung cấp điện tử và
ion H
+
cho quá trình tạo ra ATP và NADH. Những hợp chất cao phân tử này là
nguồn năng lượng để thực hiện các phản ứng của chu trình Calvin. sau chu trình
Calvin là các sản phẩm hữu cơ và ADP,NADP
+
sẽ được trở lại cho pha sáng của quá
trình quang hợp.

Toàn bộ phản ứng trong chu trình Calvin được tóm tắt như sau:
6CO2 + 6 ribulose – 1,5 diphotphate 12 axit phophoglyceric (APG)
12 APG + 12 ATP +12 NADPH + 12 H
+
12 triose photphate + 12 ADP + 12NADP+12Pi
10 triose photphate + 6ATP
6 riboluse + 1,5 diphotphate + 6 ADP + 4Pi
2 tribulose photphate hexose + 2Pi
6 CO
2
+ 18 ATP + 12 NADPH + 12 H
+
C
6
H
12
O
6
+ 18 NADPH + 18 Pi + 12 NADP
+
Ý nghĩa của quá trình quang hợp ở thực vật chính là sự chuyển hóa của các
chất vô cơ để tạo thành các chất hữu cơ, trong đó hàm lượng các chất ở môi trường
giảm và chúng được chuyển thành sinh khối thực vật và tạo ra những chất khí thải
vào trong môi trường.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 20
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Hình 2.6 Chu trình Calvin
2.1.6.3 Quá trình tổng hợp protein
Protein là một trong những thành phần quan trọng của thực vật. Protein là
chuỗi polypeptit chúng được tạo thành từ axit amin nối với nhau bằng liên kết peptit

(CO–NH
2
).Các axit amin được tế bào tổng hợp ra hoặc được cung cấp từ môi trường
bên ngoài.Thực vật chỉ đồng hóa các chất hữu cơ ở dạng vô cơ hòa tan. Do đó, các
axit amin có trong tế bào thực vật chủ yếu do sinh tổng hợp nên.
Quá trình tổng hợp protein xảy ra ở polyribosome. Polyribosome chuỗi các
ribosome được tạo bởi sợi ARN (axit ribonucleic). Quá trình tổng hợp protein là một
quá trình rất phức tạp, các loại protein khác nhau ở số lượng các axit amin và thứ tự
sắp xếp các axit amin trong phân tử protein lại được quyết định bởi AND (axit
deoxyribonucleic). AND nằm trong nhân và hoạt động trong nhân của tế bào.
Protein được tổng hợp ở polyribosome, chúng nằm ngoài nhân. Chất chuyển
thông tin tử AND đến protein là ARN được tổng hợp trong nhân, nhận toàn bộ mật
mã từ AND và chuyển mật mã này tới ribosome để tổng hợp ra protein. Toàn bộ quá
trình này được tóm tắt như sau:

Phiên mã Dịch mã
ADN mARN Protein
(Tái tạo)
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 21
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
AND là đại phân tử,được cấu tạo từ hai sợi xoắn kép.Trong thành phần của AND
bao gồm: đường pentose,H
3
PO
4
,base chứa nito (adenine,guanine,cytosine,uracil).
Ở đây có ba điểm khác nhau trong cấu tạo của AND và ARN:
-ADN có cầu nối hydro,ARN không có cầu nối hydro
-AND có hai sợi xoắn với nhau ,ARN chỉ là một sợi
-AND chứa đường deoxyribose

-AND và ARN đều chứa adenine,guanine,cytosine nhưng khác nhau ở chỗ
AND chứa thymine,còn ARN chứa uracil.
Hình 2.7 Các base chứa nitogen
Các base chứa nito đóng vai trò quan trọng để tạo ra các chất nucleotide
trong phân tử AND,Những nucleotide này quyết định chất của protein.Các
nucleotide trong protein được cấu tạo như hình sau:
Hình 2.8 Các nucleotit
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 22
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Trong tế bào AND tong tai ở chuỗi xoắn kép này có hình dạng không gian
sau:
Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc không gian của AND
Trong cấu trúc khong gian tên, các base chứa nito bắt cặp với nhau bằng
cầu nối hydro theo nguyên lý A bắt cặp với T,G bắt cặp với C.Sự bắt cặp các baso
chứa nito này tạo ra sự chặt chẽ và truyền thông tin di truyền.
Hình 2.10 sự bắt cặp bổ sung của các base của hai mạch đơn
Sự bắt cặp base chứa nito theo một nguyên tắt cố định quyết định số lượng
và thứ tự sắp xếp các axit amin trong cấu trúc protein.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 23
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
ADN có khả năng tái tạo ADN để giữ thông tin di truyền. ADN truyền mật
mã này sang ARN và ARN truyền mật mã sang cho protein. Như vậy việc tổng hợp
protein được quyết định bởi AND.
ARN tồn tại trong tế bào ở ba dạng: ARN thông tin (mARN), ARN vận
chuyển (tARN) và ARN ribosome (rARN). Trong đó ARN thông tin đóng vai trò
quan trọng nhất.ARN vạn chuyển có cấu tạo rất đặt biệt. Chúng có hai đầu, một đầu
xoắn axit amin và một đầu chứa bộ ba nucleotide. Bộ ba này là đối mã bộ ba nằm ở
ARN thông tin trên ribosome. Nhờ đó mà các axit amin được lắp ghép vào đúng vị
trí của chúng trong chuỗi protein.
Hình 2.11 RNA vận chuyển

Quá trình tổng hợp protein được tiến hành qua từng bước như sau:
-Axit amin được hoạt hóa nhờ enzyme hoạt hóa và năng lượng từ
ADT.Axit min được hoạt hóa sẽ gắng vào vị trí ở môt đầu tARN. Mỗi tARN sẽ gắn
cới một axit amin.
-ARN này sẽ chuyển axit amin mà gắn nó vào vị trí được xác định bởi bộ
ba đối mã trên tARN với mARN trên polyribosome.
-Quá trình tổng hợp protein được bắt đầu bằng methiomin. Axit amin này
được mã hóa bởi bộ ba AUG.
-Quá trình kết thúc tổng hợp protein bởi ba bộ ba không mã hóa cho một
axit amin nào là UAA,UGA và UAG.
-Quá trình tổng hợp protein xảy ra liên tục ở trong tế bào. Nhờ đó các phản
ứng sinh hóa mới được thực hiện và nhờ đó,tế bào mới tiến hành phân chia và
phát triển,trong đó những protein – enzyme chiếm số lượng rất lớn và đóng
vai trò quyết định trong phản ứng hóa học chuyển hóa vật chất.
Tóm lại,quá trình tổng hợp protein xảy ra trong tế bào thực vật như quá trình
tạo sinh khối của thực vật. Tất cả vật chất tạo ra sinh khối thực vật được lấy từ
các chất hoặc hợp chất vô cơ từ môi trường sống.
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 24
Nghiên cứu quá trình tự làm sạch nguồn nước ở một số ao, hồ, ở quận Thủ Đức
Dựa vào những cơ chế trên, người ta sử dụng thực vật thủy sinh như tác nhân
chuyển hóa vật chất trong nước thải thành sinh khối thực vật và làm giảm ô
nhiễm trong nước thải.

2.1.7 Khả năng chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải của thực vật thủy
sinh.
Các loài thực vật thủy sinh thường rất nhạy cảm với pH, chất độc, nồng độ
các chất hữu cơ cao. Do đó, trong nước thải chứa nhiều độc tố pH quá kiềm hay quá
axit đều ảnh hưởng rất xấu đến sự phát triển của chúng.
Ngoài ra, sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh tuy nhanh hơn các loài
thực vật khác nhưng lại chậm hơn các loài VSV. Do đó, nếu so sánh khả năng

chuyển hóa chất hóa học có trong nước thải giữ thực vật và VSV thì thực vật thường
chậm hơn rất nhiều. Sở dĩ có hiện tượng này, ngoài tốc độ sinh trưởng và sinh sản
của VSV cao hơn thực vật,còn một đặt điểm rất quan trọng khác là tốc độ chuyển
hóa vật chất trong ngày và đêm của VSV rất cao. Chúng có thể chuyển hóa năng
lượng vật chất so với khối lượng vật chất so với khối lượng của chúng thường không
cao.
Tuy nhiên, các loài thực vật thủy sinh có những ưu điểm rất đặt biệt mà ở
VSV không có được,đó là khả năng hấp thụ kim loại nặng, khả năng ổn định sinh
khối trong điều kiện tự nhiên, khả năng cộng sinh trong môi trường nước và mức độ
dễ dàng trong thu nhận sinh khối thực vật cũng như sử dụng sinh khối này trong
nhiều mục đích khác nhau.
2.1.8 Khả năng làm giảm kim loại nặng và vi lượng trong nước thải
Các loài thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất tốt.Các thí
nghiệm của S.K.Jain,P.Vasudevan và N.K.Jha (1987) ở Ấn Độ cho thấy các loài bèo
hao dâu đều có khả năng làm giảm năng lượng kim loại nặng rất cao.Các kết quả thí
nghiệm của các tác giả trên được trình bày trong bảng sau:
Bảng 2.2 khả năng làm giảm sắt của bèo dâu lemm minor (Aspirodela polyrliza và
Azolla pinata)
Bèo dâu
lemna
minor và
Aspirodel
a polyrliza
Hàm lượng sắt trước TN (ppm) 1,0 2,0 4,0 8,0
Hàm lượng sắt sau TN (ppm) 0,12-0,30 0,16- 0,41 0,3-0,72 1,4-6,63
Hàm lượng đồng trước TN (ppm) 1,0 2,0 4,0 8,0
Hàm lượng đồng sau TN (ppm) 0,1-0,51 0,18-1,13 0,47-2,01 1,19-4,32
Azolla
pinata
Hàm lượng sắt trước TN (ppm) 1,0 2,0 4,0 8,0

Hàm lượng sắt sau TN (ppm) 0,05-0,11 0,1-0,17 0,15-0,28 1,20-1,75
Hàm lượng đồng trước TN (ppm) 1,0 2,0 4,0 8,0
Hàm lượng đồng sau TN (ppm) 0,09-0,51 0,15 0,36-1,53 0,84-2,83
(Nguồn: Công nghệ sinh học môi trường – Nguyễn Đức Lượng {436})
SVTH: TRẦN LÊ VƯƠNG 25