bài giảng hóa kỹ thuật môi trường (Thủy quyển)

THỦY QUYỂN
1. Chu trình và đặc điểm của nước trong tự nhiên
3. Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Hóa học của nước tự nhiên
4. Sự tạo phức chất trong nước tự nhiên và nước thải
5. Ô nhiễm môi trường nước
6. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải - các phương pháp xác định các
chỉ tiêu
7. Xử lí các chất ô nhiễm trong nước bằng phương pháp hóa học
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nhiệt độ sôi của nước ở 1atm là 100°C, trong khi đó CH
4
là -161,5°C;
NH
3
là -33,3°C; heptan (100 đ.v.C) là 98,4°C, H
2
S là – 60,75°C
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Khi nước đá nóng chảy thành nước lỏng thì thể tích giảm
Nhiệt dung của nước rất lớn (1cal/g.°C) so với các chất lỏng khác
Nhiệt hóa hơi của nước rất lớn 540 cal/g làm cho khí hậu ôn hòa
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nước có sức căng bề mặt rất lớn
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nước có thể hòa tan đước các chất khí
THỦY QUYỂN

Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
Nước hòa tan được nhiều chất điện li và các chất hữu cơ ưa nước
THỦY QUYỂN
Nước là một trong số các chất lỏng dị thường nhất
THỦY QUYỂN
Vai trò của nước
« Nước là máu sinh học của trái đất. Nước quý hơn vàng » (Pierre Fruhling)
 Nước là điều kiện cần thiết để hình thành đời sống động thực vật
 Nước chiếm 65 – 68% trọng lượng cơ thể, nếu mất 12% nước sẽ dẫn đến hôn
mê và có thể chết
 Nước cần cho sinh hoạt hàng ngày của con người
 Nước cần cho sản xuất công nghiệp: sx 1 tấn dầu mỏ cần 10 m
3
nước; 1 tấn sợi
tổng hợp cần 5600 m
3
nước; nhà máy nhiệt điện công suất 1 triệu kW cần
1,2 – 1,6 tỉ m
3
nước/năm
THỦY QUYỂN
Tài Nguyên nước
Vị trí Thể tích (x10
12
m
3
)
Tỉ lệ (%)
Vùng lục địa
Hồ nước ngọt 125 0,009

Hồ nước mặn, biển nội địa 104 0,008
Sông 1,25 0,0001
Độ m trong đất 67 0,05
Nước ngầm 8.350 0,61
Băng ở các cực 29.200 2,14
Tổng vùng lục địa 37.800 2,8
Khí quyển (hơi nước) 13 0,001
Các đại dương 1.320.000 97,3
Tổng cộng 1.360.000 100
THỦY QUYỂN
Tài Nguyên nước (tt)
THỦY QUYỂN
Tài Nguyên nước (tt)
THỦY QUYỂN
 Hầu hết các chất khí thường gặp trong môi trường đều có mặt trong nước.
 Độ tan của các khí trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất.

Oxy hòa tan (
dissolved oxygen
-
DO) đóng một vai trò rất quan trọng:
Sự hòa tan của các khí trong nước

Oxy hòa tan (
dissolved oxygen
-
DO) đóng một vai trò rất quan trọng:
cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, nó là điều kiện không thể thiếu
được cho các quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật.
 CO

2
hòa tan trong nước cũng đóng một vai trò quan trọng: Nồng độ CO
2
ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, quá trình hóa học, sinh học của
nước như độ kiềm, độ axit, quá trình quang hợp.
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước
Nghiên cứu sự hòa tan của oxi trong nước có vai trò quan trọng:
chỉ số DO (Dessolved Oxygen) cho biết mức độ nhiễm bẩn và khả
năng tự làm sạch của nguồn nước
Độ hòa tan của oxy phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ mặn của nước
Độ hòa tan của oxy vào nước phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai
pha oxy và nước: mức độ xáo trộn gây ra bởi dòng chảy, gió trên mặt
thoáng của dòng chảy…
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt)
Mùa hè: nhiệt độ tăng → độ hòa tan của oxi vào nước giảm + quá trình
oxi hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ tăng mạnh → thiếu hụt oxi trong nước.
Mùa đông: nhiệt độ giảm → độ hòa tan của oxi vào nước tăng, nhưng quá
Mùa đông: nhiệt độ giảm → độ hòa tan của oxi vào nước tăng, nhưng quá
trình oxi hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ giảm → quá trình tự làm sạch
của nước xảy ra chậm.
Nếu trong nước chứa lượng lớn các chất hữu cơ → lượng oxi trong nước
không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí → DO = 0 → quá trình phân hủy
yếm khí xảy ra → H
2
S, CH
4

, … → ô nhiễm nước và không khí.
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt)
Độ tan của oxi trong nước tuân theo định luật Henry:
[O
2
]
aq
= k.p
O2
k: hệ số hòa tan của oxi trong nước (ở 25
°
C, k= 1,3.10
-
3
mol/L.atm)
k: hệ số hòa tan của oxi trong nước (ở 25
°
C, k= 1,3.10
-
3
mol/L.atm)
Vậy ở 25°C: [O
2
]
aq
= 1,3.10
-3
mol/L.atm x 0,21 atm = 2,7.10

-4
mol/L = 8,7 mg/L
Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ mặn ở 1atm
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt)
T°C DO (mmg/L) T°C DO(mmg/L)
0 ppm salinity 5 ppm salinity 0 ppm salinity 5 ppm salinity
10 11.28 10.92 22 8.73 8.48
12 10.77 10.43 24 8.40 8.16
14 10.29 9.98 26 8.09 7.87
16 9.86 9.56 28 7.81 7.59
18 9.45 9.17 30 7.54 7.33
20 9.08 8.81 31 7.41 7.21
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
1. Sự hòa tan oxi trong nước (tt)
Nguồn bổ sung oxy là từ không khí. Chúng hòa tan vào nguồn nước
qua mặt thoáng của nguồn nước. Ngoài ra còn có một lượng oxy bổ
sung vào nước nguồn do quá trình quang hợp của thực vật sống
trong nước
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước
- CO
2
là một khí dễ hòa tan trong nước và độ hòa tan trong nước tăng lên
theo chiều giảm của nhiệt độ. Nồng độ CO

2
ở lớp bề mặt tuân theo định
luật Henry
- Hệ CO
3
2-
/ CO
2
trong nước đóng vai trò rất quan trọng vì nó tham gia
vào quá trình trao đổi giữa khí quyển và nước trên lớp nước bề mặt.
- Nguồn cung cấp CO
2
hoà tan trong nước: từ không khí, sản phẩm của
quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ và sự thải ra trong quá trình hô
hấp của vi sinh vật.
luật Henry
-Trong nước, khí CO
2
có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc ở dạng kết hợp
với nước. CO
2
kết hợp với nước phụ thuộc vào giá trị pH của nước.
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
CO
2aq
+ H

2
O ↔ HCO
3
-
+ H
+
[HCO
3
-
].[H
+
]
[CO
2aq
]
K
1
=
HCO
3
-
↔ CO
3
2-
+ H
+
[CO
3
2-
].[H

+
]
[HCO
3
-
]
K
2
=
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
Luôn có sự cân bằng động giữa các dạng tồn tại của carbon vô cơ
trong nước: carbon vô cơ tổng
C
T
= [CO
2aq
] + [HCO
3
-
] + [CO
3
2-
]
[CO
2aq
] =

[H
+
]
2
[H
+
]
2
+ K
1
[H
+
] + K
1
.K
2
C
T
[HCO
3
-
] =
K
1
.[H
+
]
[H
+
]

2
+ K
1
[H
+
] + K
1
.K
2
C
T
[CO
3
2-
] =
K
1
.K
2
[H
+
]
2
+ K
1
[H
+
] + K
1
.K

2
C
T
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
Các tỉ lệ [CO
2aq
] /C
T
; [HCO
3
-
]/C
T
; [CO
3
2-
]/C
T
chỉ phụ thuộc [H
+
], tức là
chỉ phụ thuộc pH
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2

trong nước (tt)
Sự ổn định của nước phụ thuộc vào trạng thái cân bằng:
2HCO
3
-
↔ CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO
2
trong nước (tt)
Nếu lượng CO
2
hòa tan trong nước lớn hơn CO
2
cân bằng : hòa tan các
hợp chất có chứa CO
3
2-
như bê tông:
THỦY QUYỂN
Sự hòa tan của các khí trong nước
2. Sự hòa tan của CO

2
trong nước (tt)
Khi CO
3
2-
trong nước vượt quá mức cân bằng, nó sẽ kết hợp với các
ion Ca
2+
, Mg
2+
tan trong nước:
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Chất rắn lơ lửng (suspended solids – SS)
- Các hạt có bản chất vô cơ: đất sét, phù sa, hạt bùn…
-
Các hạt có bản chất hữu cơ: sợi thực vật, tảo, vi khuẩn…
Hóa học của nước tự nhiên
-
Các hạt có bản chất hữu cơ: sợi thực vật, tảo, vi khuẩn…
- Các hạt chất lỏng không trộn lẫn với nước
 Chất rắn lơ lửng có thể tách ra bằng cách dùng giấy lọc thủy tinh
(lỗ xốp khoảng 1,2 µm) hoặc màng polycacbonat (lỗ xốp khoảng 1 µm).
sau đó sấy khô phần không qua giấy lọc ở 103 đến 105°C đến khối lượng
không đổi và cân để xác định chất rắn lơ lửng. Đơn vị biểu diễn: mg/L
Chất rắn hòa tan (dissolved solids – DS)
 Phần còn lại trong nước sau khi lọc tách chất rắn lơ lửng được xem là phần
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên

1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
chất rắn hòa tan và được đánh giá thông qua thông số tổng chất rắn hòa tan (TDS)
 Tổng chất rắn hòa tan thường được xác định trực tiếp bằng cách làm bay hơi đến
khô kiệt mẫu nước sau khi đã lọc bỏ chất rắn lơ lửng. Khối lượng phần cặn khô
còn lại chính là TDS của nước. TDS thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/L
Các chất vô cơ hòa tan
 Nước tự nhiên là dung môi tốt
để hòa tan hầu hết các axit, bazơ
Thành phần Nước biển Nước sông hồ
Nồng độ
(mg/L)
Thứ tự Nồng độ (mg/L) Thứ tự
Các ion chính
Cl
-
19340 1 8 5
Na
+
10770 2 6 6
SO
4
2-
2712 3 11 4
Mg
2+
1294 4 4 7
Ca
2+
412 5 15 2

K
+
399
6
2
8
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
để hòa tan hầu hết các axit, bazơ
và muối vô cơ.
K
+
399
6
2
8
HCO
3
-
140 7 58 1
Br
-
65 8 - -
Sr
2+
9 9 - -
Các nguyên tố
vết

µg/L µg/L
B 4500 1 10 15
Si 5000 2 13100 3
F 1400 3 100 12
N 250 4 230 11
P 35 5 20 13
Mo 11 6 1 18
Zn 5 7 20 14
Fe 3 8 670 9
Cu 3 9 7 17
Mn 2 10 7 16
Ni 2 11 0,3 19
Al 1 12 400 10
 Nồng độ các ion hòa tan trong
nước biển cao hơn rất nhiều so
với trong nước sông
Nước biển
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
Tỷ lệ thành phần các cấu tử chính ổn định
Tỷ lệ Na
+
/Cl
-
: 0,55 - 0,56
Tỷ lệ Mg
2+
/Cl

-
: 0,06 - 0,07
Tỷ lệ K
+
/Cl
-
: 0,02
Nước biển là dung dịch hỗn hợp của NaCl 0,5 M và MgCl
2
0,05 M
Nước biển
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
Nước biển
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên
pH của nước biển gần như luôn ổn định ở giá trị 8,1 ± 0,2
trên phạm vi toàn cầu do:
- Tác dụng đệm của hệ đệm H
2
CO
3
/ HCO
3
-
/ CO

3
2-
- Tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)
3
/ B(OH)
4
-
- Cân bằng trao đổi giữa các cation hòa tan trong nước biển với lớp silicat
trầm tích ở đáy đại dương:
3Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4(S)
+ 4SiO
2(S)
+ 2K
+
+ 2Ca
2+
+ 9H
2
O ⇌
⇌⇌
⇌ 2KCaAl
2
Si

5
O
16
(H
2
O)
6(S)
+ 6H
+
Các chất hữu cơ
 Trong nguồn nước tự nhiên không ô nhiễm, hàm lượng chất hữu cơ rất thấp.

Hàm lượng chất hữu cơ trong nước sẽ tăng cao khi bị ô nhiễm do chất thải
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
1.1. Chất rắn
Hóa học của nước tự nhiên

Hàm lượng chất hữu cơ trong nước sẽ tăng cao khi bị ô nhiễm do chất thải
sinh hoạt, chất thải công nghiệp, giao thông.
 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (như các chất đường, chất béo, protein,
dầu mỡ động thực vật, ). Trong môi trường nước các chất này dễ bị vi sinh vật
phân hủy tạo thành CO
2
và nước.
 Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học (như các hợp chất clo hữu cơ dùng làm
thuốc bảo vệ thực vật: DDT, lindane, Aldrine, các hợp chất đa vòng ngưng tụ: pyren,
naphtalen, anthraxen, dioxin ). Đây là các chất có độc tính cao, lại bền vững trong
môi trường, nên có tác hại lâu dài cho đời sống và sức khỏe con người.
I.2. Thành phần sinh học

 Các loại sinh vật tồn tại trong nguồn nước tự nhiên chủ yếu là vi khuẩn, vi rút, nấm,
tảo, cây cỏ, động vật nguyên sinh, động vật đa bào, các loại nhuyễn thể, các loại
động vật có xương sống.
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
động vật có xương sống.
 Tùy theo vị trí phân bố trong cột nước từ bề mặt đến đáy có các loại sinh vật sau:
- Phiêu sinh vât: động vật phiêu sinh, thực vật phiêu sinh, tảo
- Cá
- Sinh vật bám
- Sinh vật đáy
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Vi khuẩn (bacteria): thực vật đơn bào, 0,5 – 5,0 µm
Dị dưỡng
Tự dưỡng
Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ →
tự làm sạch của nước
a. Vi khuẩn dị dưỡng: sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng
lượng và nguôn cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Vi khuẩn hiếu khí: cần oxi hòa tan khi phân

Vi khuẩn dị dưỡng
Vi khuẩn hiếu khí: cần oxi hòa tan khi phân
hủy HCHC
Vi khuẩn kỵ khí: không cần oxi trong quá trình
phân hủy HCHC
Vi khuẩn tùy nghi: phân hủy HCHC trong điều kiện
có hoặc không oxi hòa tan
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Vi khuẩn hiếu khí:
Vi khuẩn hiếu khí
Vi khuẩn kỵ khí:
VKKK
VKKK
VKKK
VKKK
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Năng lượng tỏa ra trong quá trình phân hủy HCHC được sử dụng để
tổng hợp tế bào mới:
tổng hợp tế bào mới:
Năng lượng + Chất hữu cơ → Tế bào mới
Hô hấp
Mất nhiệt

I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
b. Vi khuẩn tự dưỡng
: có khả năng oxi hóa hợp chất vô cơ để thu năng
lượng và dùng khí CO
2
làm nguồn cacbon cho quá trinh sinh tổng hợp
Phản ứng cố định nitơ:
Rhizobium
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Phản ứng nitrat hóa:
Nitromonas
Nitromonas
Nitrobacter
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
Chuyển hóa Fe
2+
thành Fe
3+

Gallionella
Ferrobacilus
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Vi khuẩn
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Tảo
- Tảo quang hợp là VSV chứa nhiều cacbon nhất trong môi trường nước.
-
Tảo tiêu thụ CO
nên làm tăng pH của nước, tạo điều kiện hình thành
-
Tảo tiêu thụ CO
2
nên làm tăng pH của nước, tạo điều kiện hình thành
CaCO
3
, MgCO
3
-Tảo là sinh vật tự dưỡng, chúng lấy nguồn cacbon từ cacbonic hoặc
bicacbonat, chúng sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như photphat
và nitơ để phát triển.
CO
2
+ PO

4
3-
+ NH
3
tế bào mới + O
2
hv
I.2. Thành phần sinh học
THỦY QUYỂN
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Tảo
Hiện tượng phú dưỡng ( eutrophical)
Hồ Xuân Hương Đà Lạt
là hiện tượng trong nước thừa các
chất dinh dưỡng( N,P từ nước thải SH),
tạo điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển
I.2. Thành phần sinh học
1.Thành phần của nước tự nhiên
Hóa học của nước tự nhiên
Tảo
Thủy triều đỏ là các đợt nở hoa bùng
phát của tảo biển, tấn công và làm
tổn thương hàng loạt đối với động
vật biển giáp xác và thân mềm do
chúng sinh ra độc tố
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
 Các vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc và tảo đóng vai trò trung gian tạo điều kiện
cho nhiều chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất. Vi sinh vật thông qua

THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
cho nhiều chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất. Vi sinh vật thông qua
nhiều phản ứng khác nhau tạo thành nhiều loại trầm tích và các khoáng vật sa
lắng. Nhiều loại vi sinh vật tham gia vào nhiều chu trình chuyển hóa của các
nguyên tố trong môi trường, vì vậy các chu trình này được gọi là chu trình sinh
địa hóa.
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
 Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon.
 Các loại tảo quang hợp là loại sinh vật cố định cacbon quan trọng nhất trong
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
môi trường nước.
Các quá trình chuyển hóa cacbon có liên quan đến vi sinh vật:
-Quang hợp: tảo hoặc các loại thực vật bậc cao, vi khuẩn quang hợp sử dụng năng
lượng ánh sáng để cố định cacbon thành chất hữu cơ:
CO
2
+ H
2
O + hν → {CH
2
O} + O
2
(k)
- Hô hấp hiếu khí:
chất hữu cơ bị oxy hóa trong điều kiện có oxy phân tử O
2

:
{CH
2
O} + O
2
(k) → CO
2
+ H
2
O
-
Hô hấp kỵ khí:
quá tr
ì
nh oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO
3
-
,
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
-
Hô hấp kỵ khí:
quá tr
ì
nh oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết hợp như NO
3
,

SO
4
2-
…, không sử dụng oxy phân tử.
- Sự phân hủy sinh khối:
vi khuẩn hoặc nấm mốc phân hủy xác động thực vật, chuyển
cacbon hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, photpho thành các dạng hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ
đơn giản có thể hấp thụ bởi thực vật.
-Quá trình tạo metan: các chất hữu cơ có thể bị vi khuẩn tạo metan như
Methanobacterium
chuyển thành metan trong điều kiện thiếu khí ở lớp trầm tích bằng
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
Methanobacterium
chuyển thành metan trong điều kiện thiếu khí ở lớp trầm tích bằng
phản ứng lên men (đây là một loại phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất oxy hóa và chất
khử đều là chất hữu cơ):
2{CH
2
O} → CH
4
+ CO
2
Đây là khâu cuối cùng trong quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ. Quá trình
này cung cấp khoảng 80% lượng CH
4
cho khí quyển.

-Quá trình phân hủy các hợp chất hydrocacbon: các hợp chất hydrocacbon lớn
có thể bị
Micrococcus
,
Pseudomonas
,
Mycobacterium
và
Nocardia
oxy hóa trong
2.1. Phản ứng chuyển hóa cacbon
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
có thể bị
Micrococcus
,
Pseudomonas
,
Mycobacterium
và
Nocardia
oxy hóa trong
điều kiện hiếu khí. Nhờ có quá trình này mà chất thải dầu mỏ có thể bị phân hủy
trong nước và trong đất.
- Sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ:
như các quá trình xảy ra trong quá trình
xử lý nước thải đô thị. Có thể biểu diễn sự phân hủy này bằng phản ứng đại diện sau:
{CH

2
O} + O
2
(k) → CO
2
+ H
2
O + sinh khối
2.2. Phản ứng chuyển hóa nitơ
 Chu trình nitơ là một trong các quá trình hóa học quan trọng nhất trong nước và đất
có sự tham gia của vi sinh vật. Quá trình này dựa vào 4 chuyển hóa quan trọng:
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
-Cố định nitơ (nitrogen fixation): là quá trình trong đó phân tử N
2
từ khí quyển được
chuyển thành nitơ hữu cơ (chủ yếu do vi khuẩn Rhizobium):
3{CH
2
O} + 2N
2
+ 3H
2
O + 4H
+
→ 3CO
2
+ 4NH

4
+
-Nitrat hóa (nitrification): là quá trình oxi hóa NH
3
hoặc NH
4
+
thành NO
3
-
(do vi khuẩn Nitrozomonas và Nitrobacter):
NH
3
+ 3/2O
2
→ H
+
+ NO
2
-
+ H
2
O (Nitrozomonas)
NO
2
-
+ 1/2O
2
→ NO
3

-
(Nitrobacter)
- Khử nitrat (nitrate reduction): là quá trình khử NO
3
-
thành NO
2
-
:
2.2. Phản ứng chuyển hóa nitơ
2. Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học
của môi trường nước
THỦY QUYỂN
Hóa học của nước tự nhiên
1/2NO
3
-
+ 1/4 {CH
2
O} → 1/2 NO
2
-
+ 1/4 H
2
O + 1/4 CO
2
-Denitrat hóa (denitrification): là quá trình trong đó NO
3
-
và NO

2
-
bị khử thành N
2
trong điều kiện không có oxy tự do dẫn tới sự tuần hoàn của N
2
trong khí quyển:
4NO
3
-
+ 5{CH
2
O} + 4H
+
→ 2N
2
+ 5CO
2
+ 7H
2
O
denitrat hóa cũng có thể tạo thành NO và N
2
O