Đề cương vi sinh học môi trường ppt

07/10/2011
1
ĐẤTĐẤT
NƯỚCNƯỚC
KHÔNGKHÔNG
KHÍKHÍ
KHÔNGKHÔNG
KHÍKHÍ
ĐẤTĐẤT
NƯỚCNƯỚC
07/10/2011
2
Việc xử lý ô nhiễm môi trường
được xử lý như thế nào?
Có những biện pháp nào được sử
dụng?
Phương pháp sinh học
PHƯƠNG PHÁPPHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝXỬ LÝ
VI SINH MÔI TRƯỜNGVI SINH MÔI TRƯỜNG
ThS. PHẠM MINH NHỰTThS. PHẠM MINH NHỰT
MỤC TIÊU MÔN HỌC
• Giới thiệu tổng quát về vi sinh vật và vi sinh vật
trong lĩnh vực môi trường
• Tìm hiểu các công nghệ sử dụng vi sinh vật trong
xử lý môi trường
• Tìm hiểu về công nghệ vi sinh vật hiện đại trong
bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
07/10/2011
3
Cấu trúc môn học và hình thức

đánh giá
• Lý thuyết: 45 tiết = 35 tiết lên lớp + 10 tiết báo cáo
seminar
• Lên lớp đầy đủ
• Seminar chuyên đề: 25% số điểm
• Thi cuối khóa: 75% số điểm: thi tự luận
ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC
PHẦN I: ĐẠI CƯƠNG VỀ VSV MÔI TRƯỜNG
Chương 1: Giới thiệu môn học
Chương 2: Đại cương về VSV môi trường
Chương 3: Khả năng chuyển hóa các hợp chất C trong
môi trường tự nhiên trong VSV
Chương 4: Khả năng chuyển hóa các hợp chất N trong
môi trường tự nhiên trong VSV
Chương 5: Khả năng chuyển hóa các hợp chất S và P
trong môi trường tự nhiên trong VSV
Chương 6: Ô nhiễm VSV
Chương 7: VSV chỉ thị
ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC
PHẦN II: VSV VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG
XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Chương 8: Công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước bằng
VSV
Chương 9: Công nghệ xử lý chất rắn và chất khí ô nhiễm bằng
VSV
Chương 10: Hồ sinh học
Chương 11: Công nghệ khống chế vi sinh vật môi trường
Chương 12: Chuyển hóa hợp chất xenobiotic và KL trong công
trình xử lý nước thải
Chương 13: Công nghệ giám sát VSV và đánh giá chất lượng

môi trường
Chương 14: Công nghệ VSV hiện đại bảo vệ môi trường và phát
triển bền vững
Chương I: GIỚI THIỆU MÔN HỌC
1. Một số khái niệm
2. Vấn đề môi trường và sự phát triển của khoa học
môi trường
3. Lịch sử phát triển
4. Nội dung và triển vọng của VSV môi trường
07/10/2011
4
Chương II: Đại cương về VSV học
môi trường
2.1. Đại cương về vi sinh vật học
2.1.1. Đặc điểm chung của vi sinh vật
2.1.2. Giới thiệu một số nhóm vi sinh vật chủ yếu
2.1.3. Dinh dưỡng vi sinh vật
2.1.4. Sự tăng trưởng của vi sinh vật trong môi trường
2.2. Sự phân bố của vi sinh vật trong môi trường
2.2.1. Môi trường đất và sự phân bố của vi sinh vật trong môi
trường đất
2.2.2. Môi trường nước và sự phân bố của vi sinh vật trong môi
trường nước
2.2.3. Môi trường không khí và sự phân bố của vi sinh vật trong
không khí
Chương 3: Khả năng chuyển hóa các
hợp chất C trong tự nhiên của VSV
3.1. Chu trình carbon trong tự nhiên
3.2. Vai trò của vi sinh vật trong chu trình Carbon
3.3. Sự phân giải một số hợp chất carbon của vi sinh vật

3.3.1. Sự phân giải cellulose
3.3.2. Sự phân giải tinh bột
3.3.3. Sự phân giải carbohydrate
Chương 4: Khả năng chuyển hóa các
hợp chất nitơ trong tự nhiên của VSV
4.1. Vòng tuần hoàn nitơ trong tự nhiên
4.2. Quá trình amon hóa
4.2.1. Sự amon hóa urea
4.2.2. Sự amon hóa protein
4.3. Quá trình nitrate hóa
4.3.1. Giai đoạn nitrite hóa
4.3.2. Giai đoạn nitrate hóa
4.4. Quá trình phản nitrate hóa
4.5. Quá trình cố định nitơ phân tử
Chương 5: Khả năng chuyển hóa các hợp
chất P và H trong môi trường của VSV
5.1. Khả năng chuyển hóa các hợp chất phospho trong tự
nhiên của VSV
5.1.1. Vòng tuần hoàn phospho trong tự nhiên
5.1.2. Sự phân giải phospho hữu cơ trong đất do vi sinh vật
5.1.3. Sự phân giải phospho vô cơ do vi sinh vật
5.2. Khả năng chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh của vi
sinh vật
5.2.1. Vòng tuần hòa lưu huỳnh trong tự nhiên
5.2.2. Sự oxy hóa các hợp chất lưu huỳnh
5.2.3. Sự khử các hợp chất lưu huỳnh vô cơ do vi sinh vật
07/10/2011
5
Chương 6: Ô nhiễm vi sinh vật
6.1. Nguyên nhân của vấn đề ô nhiễm vi sinh

6.1.1. Chất thải bệnh viện
6.1.2. Chất thải sinh hoạt và vệ sinh đô thị
6.2. Nhiễm trùng và khả năng chống đỡ của cơ thể
6.2.1. Sự nhiễm trùng và khả năng gây bệnh của vi sinh vật
6.2.2. Khả năng chống đỡ của cơ thể
6.3. Một số vi sinh vật gây bệnh chính
6.3.1. Nhóm vi khuẩn đường ruột
6.3.2. Nhóm vi khuẩn gây bệnh đường hô hấp
6.3.3. Một số nhóm vi khuẩn gây bệnh khác
Chương 7: Vi sinh vật chỉ thị
7.1. Khái niệm vi sinh vật chỉ thị
7.2. Vi khuẩn Escherichia Coli
7.3. Vi khuẩn Streptococcus
7.4. Vi khuẩn Clostridium
Chương 8: Công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong
nước bằng vi sinh vật
8.1. Công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật hiếu khí
8.1.1. Phương pháp bùn hoạt tính
8.1.1.1. Kết cấu và chức năng của bùn hoạt tính
8.1.2. Phương pháp màng sinh học
8.1.3. Công nghệ xử lý vi ô nhiễm nguồn nước
8.1.4. Công nghệ xử lý nước thải chứa phenol bằng nấm men
8.2. Công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật kỵ khí
8.2.1. Các phương pháp chủ yếu
8.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xử lý ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh vật kỵ khí
8.2.3. Công nghệ xử lý nước thải liên hợp chất hữu cơ trong nước
8.2.3.1. Công nghệ xử lý phân giải hiếu khí
8.2.3.2. Phương pháp bùn hoạt tính kiểu gián cách (sequencing batch reactor -
SBR)
8.2.3.3. Phương pháp vi khuẩn quang hợp (photosynthetic bacteria – PSB)

8.3. Công nghệ xử lý ô nhiễm nước bằng sinh thái vi sinh vật
8.3.1. Tác dụng tự làm sạch ô nhiễm hữu cơ trong nước của vi sinh vật
8.3.2. Bể oxy hóa
Chương 9: Công nghệ xử lý chất rắn và chất
khí ô nhiễm bằng vi sinh vật
9.1. Kỹ thuật ủ phân
9.1.1. Kỹ thuật ủ phân hiếu khí
9.1.2. Kỹ thuật ủ phân kỵ khí
9.1.3. Phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân giải trong
phân ủ
9.1.4. Kỹ thuật xử lý chất thải hữu cơ vùi lấp
07/10/2011
6
Chương 10: Hồ sinh học
10.1. Hồ kỵ khí
10.2. Hồ kỵ hiếu khí
10.3. Hồ hiếu khí
10.4. Cấu tạo của hồ
10.5. Khả năng áp dụng của hồ sinh học
Chương 11: Công nghệ khống chế vi sinh vật
môi trường
11.1. Kỹ thuật khống chế vi sinh vật trong xử lý nước thải
11.1.1. Khử trùng bằng hóa chất
11.1.2. Khử trùng bằng tia cực tím
11.2. Kỹ thuật khống chế giàu dinh dưỡng nước
11.2.1. Nguyên lý và hiện trạng giàu dinh dưỡng nước ao hồ
11.2.2. Kỹ thuật khống chế giàu dinh dưỡng nước
11.2.2.1. Kỹ thuật vật lý, hóa học
11.2.2.2. Kỹ thuật vi sinh vật
11.2.2.3. Phương pháp công trình sinh thái

11.2.3. Kỹ thuật khống chế vi sinh vật trong nước sinh hoạt
11.2.3.1. Kỹ thuật khử vi sinh vật trong nước uống
11.2.3.2. Kỹ thuật khống chế vi sinh vật trong nước tuần hoàn công nghiệp
Chương 12: Chuyển hóa sinh học hợp chất xenobiotic
và kim loại trong công trình xử lý nước thải
12.1. Chuyển hóa sinh học hợp chất xenobiotic
12.1.1. Tác hại và chuyển hóa của xenobiotic trong cơ thể
12.1.2. Cơ sở sinh hóa của chuyển hóa sinh học hợp chất
xenobiotic
12.1.3. Tác động của vi sinh vật đến quá trình khử độc của
xenobiotic
12.2. Chuyển hóa sinh học kim loại
12.2.1. Chuyển hóa thủy ngân (Hg)
12.2.2. Chuyển hóa Asen (As)
12.2.3. Chuyển hóa selenium (Se)
12.2.4. Chuyển hóa một số kim loại khác
Chương 13: Công nghệ giám sát VSV và
đánh giá chất lượng môi trường
13.1. Kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật mức phân tử
13.1.1. Kỹ thuật Polymerase Chain Reaction
13.1.2. Kỹ thuật kiểm tra enzyme vi sinh vật
13.2. Kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật mức tế bào
13.2.1. Kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật phát quang
13.2.2. Kỹ thuật kiểm tra vi khuẩn đánh giá chất lượng
nước
13.2.2.1. Phương pháp MPN
13.2.2.2. Phương pháp màng lọc
07/10/2011
7
Chương 14: Công nghệ vi sinh vật hiện đại

bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
14.1. Công nghệ gene và bảo vệ môi trường
14.2. Công nghệ tế bào và bảo vệ môi trường
14.3. Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
14.4. Công nghệ lên men và bảo vệ môi trường
14.5. Công nghệ sản xuất sạch
14.6. Vi sinh vật là sinh vật thân thiện với môi trường
CHƯƠNG ICHƯƠNG I
GIỚI THIỆU MÔN HỌCGIỚI THIỆU MÔN HỌC
NỘI DUNG
1. Một số khái niệm
2. Vấn đề môi trường và sự phát triển của khoa học
môi trường
3. Lịch sử phát triển
4. Nội dung và triển vọng của VSV môi trường
KHÁI NIỆM
• Vi sinh vật học là môn khoa học nghiên cứu về các
sinh vật và các tác nhân có kích thước rất nhỏ mà
mắt không nhìn thấy được (vi sinh vật).
• Vi sinh vật học môi trường là một phân nhánh của vi
sinh vật học
07/10/2011
8
KHÁI NIỆM
• Môi trường là tất cả mọi sự vật xung quanh, là thể tổng hợp của
thế giới bên ngoài, con người, các sinh vật khác và phi sinh vật
đều là những nhân tố môi trường.
• Môi trường tự nhiên là tổng thể của tất cả vật chất, năng lượng
và hiện tượng tự nhiên như ánh sáng, nhiệt độ, khí hậu, địa từ,
không khí, nước, đất, đá, động thực vật, vi sinh vật và các nhân

tố tự nhiên khác ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh tồn và phát
triển sản xuất của con người. Chúng liên hệ với nhau, khống
chế lẫn nhau.
• Môi trường nhân tạo là các sự vật do hoạt động của con người
tạo nên bao gồm vật chất, năng lượng, các sản phẩm tinh thần
và cả mối quan hệ người với người hình thành trong hoạt động
của con người. Môi trường nhân tạo được tạo thành bởi các nhân
tố sức sản xuất, tiến bộ kỹ thuật, vật kiến trúc, sản phẩm và năng
lượng, thể chế chính trị, hành vi xã hội, tín ngưỡng tôn giáo, văn
hóa và địa phương.
vi sinh vật là một thành viên
của môi trường tự nhiên liên
quan với các nhân tố tự nhiên
khác.
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHOA HỌC MT
Vấn đề môi trường là hậu quả của sự phá hoại môi
trường. Gồm có 2 vấn đề chủ yếu:
• Vấn đề thứ nhất: sự phá hoại môi trường gây ra
những biến đổi giới tự nhiên, ở trạng thái cục bộ khu
vực
• Vấn đề môi trường thứ hai:
– khai thác, lợi dụng tài nguyên thiên nhiên không hợp
lý làm xấu hoá chất lượng môi trường.
– sự tăng dân số, đô thị hoá vỡ công nghiệp hóa phát
triển nhanh gây ra sự ô nhiễm vỡ phá hoại môi trường.
Lịch sử của vấn đề môi trường
• Giai đoạn 1 sinh ra từ khi trước cách mạng công nghiệp
Chặt phá rừng
Chăn thả gia súc bừa bãi

07/10/2011
9
• Giai đoạn 2: từ cách mạng công nghiệp đến thập kỷ
50 thế kỷ 20
Sản xuất dầu mỏ và khí thiên nhiên
• Giai đoạn 3 từ 1950 – 1980
Tốc độ đô thị hóa
• Giai đoạn 4 từ thập kỷ 80 thế kỷ 20 đến nay, là giai
đoạn cao trào lần thứ 2 của vấn đề môi trường. Bắt
đầu xuất hiện ô nhiễm môi trường và phá hoại hệ
sinh thái trong phạm vi rộng lớn
Lịch sử phát triển VSV học và
VSV môi trường
• Thời Trung Quốc cổ đại 8000 năm, 4000 năm đã biết làm
rượu và đã khá phổ biến.
• Thời Ai Cập cổ đại 2500 năm, thế kỷ 9 trước công nguyên
dùng vi khuẩn khai thác đồng.
• Thế kỷ 16, Fracasoto phát hiện bệnh là do SV không nhìn
thấy gây ra
07/10/2011
10
• Người đầu tiên mô tả chính xác vi sinh vật là
Anton van Leeuwenhook
Phá vỡ thuyết tự sinh
• Louis Pasteur là người
đã phá vỡ thuyết tự sinh
Các công trình của Pasteur:
• Đã phá thuyết tự sinh (Thế kỷ 17)
• Miễn dịch học (1877)
• Chứng minh sự lên men là do VSV

• Khử trùng VSV 60-65
0
C.
Mối quan hệ giữa VSV và mầm bệnh
• Sự chứng minh mối quan hệ này được Robert Koch
thực hiện trực tiếp trên tác nhân gây bệnh than
(Bacillus anthracis)
07/10/2011
11
Bệnh
Cấy sang 20
con
Mối quan hệ giữa
VSV và mầm bệnh
Các công trình nghiên cứu của Robert Koch
• Chứng minh vi khuẩn gây bệnh thán thư (loét than)
• Phát hiện vi khuẩn gây bệnh phổi
• Chứng minh nguyên tắc cơ bản vật nào gây bệnh ấy
• Kiểm tra VSV gây bệnh, pha chế môi trường và thao
tác gây cấy.
Tiền đề phát triển ngành VSV môi trường, gồm:
• VSV môi trường với phương pháp xử lý nước thải
(1914)
• Xử lý màng sinh vật hiếu khí (1950),
• Xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí (1970),
• Thoát amoniac, loại bỏ P của VSV (1970)
• Xử lý vật thải rắn bằng VSV (1932-1976).
• Các thí nghiệm kiểm tra VSV môi trường bằng máy
BOD (1970)
Nhờ 2 nhà khoa học trên

Triển vọng của VSV học môi trường
Từ thập kỷ 60:
(1) Nghiên cứu sinh thái học vi sinh vật trong môi trường tự
nhiên bao gồm quần xã, kết cấu, chức năng và động thái vi sinh
vật trong môi trường tự nhiên.
(2) Nghiên cứu sinh thái học vi sinh vật trong môi trường ô
nhiễm, gọi là vi sinh vật ô nhiễm, chủ yếu là nghiên cứu mối
quan hệ giữa môi trường ô nhiễm với quần xã vi sinh vật bao
gồm sự phân giải chuyển hoá vật chất ô nhiễm.
(3) Nghiên cứu nguyên lý và phương pháp vi sinh vật học trong
xử lý sinh học vật ô nhiễm.
(4) Nghiên cứu phương pháp và nguyên lý vi sinh vật học giám
sát và đánh giá môi trường.
07/10/2011
12
Triển vọng của VSV học môi trường
Giai đoạn hiện nay:
(1)Ứng dụng kỹ thuật gen trong bảo vệ môi trường.
(2)Lợi dụng VSV tiến hành thay đổi VSV ô nhiễm môi
trường làm phong phú thêm nội dung công
nghệ.
(3)Lợi dụng VSV để xử lý vật ô nhiễm VSV môi
trường.
(4)Lợi dụng VSV thực hiện tài nguyên hóa vỡ nguồn
năng lượng hoá vật thải.