intTypePromotion=1

: Xử lý đất nhiễm dầu bằng công nghệ sinh học

Chia sẻ: Quốc Huỳnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

0
416
lượt xem
152
download

: Xử lý đất nhiễm dầu bằng công nghệ sinh học

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môi trường đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là nền móng cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và văn hóa của con người. Nhưng tình trạng ô nhiễm đất ngày càng trở nên trầm trọng do nhiều nguyên nhân,trong đó đất ô nhiếm dầu có khả năng tăng nhanh do sự đẩy mạnh của quá trình khai thác và chế biến dầu mỏ.Dầu là chất khó bị phân hủy bởi các vi sinh vật sống trong đất...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: : Xử lý đất nhiễm dầu bằng công nghệ sinh học

  1. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương TRƯ NG I H C QUY NHƠN KHOA HÓA H C ********** TI U LU N X LÝ T NHI M D U B NG CÔNG NGH SINH H C GVHD : BIÊN CƯƠNG SVTH : Huỳnh c Kỳ LP : HÓA D U K31 – H Quy Nhơn SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  2. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương L IM U Môi trư ng t là nơi trú ng c a con ngư i và h u h t các sinh v t c n, là n n móng cho các công trình xây d ng dân d ng, công nghi p và văn hóa c a con ngư i. Nhưng tình tr ng ô nhi m t ngày càng tr nên tr m tr ng do nhi u nguyên nhân,trong ó t ô nhi m d u có kh năng tăng nhanh do s y m nh c a quá trình khai thác và ch bi n d u m .D u là ch t khó b phân h y b i các vi sinh v t s ng trong t. Tuy nhiên, t l i là môi trư ng không th pha loãng các ch t th i mà ngư c l i các ch t này tích lũy lâu dài trong t, cho nên d u có tác h i lâu dài trong môi trư ng t. nh ng khu t b nhi m d u, các tinh th d u s che l p các khe h và mao qu n c a t, làm t c c c ư ng d n nư c trong t d n n s c n c i c a t trong khu v c. Vì nguyên nhân này mà các vi sinh v t trong t không có kh năng t n t i và phát tri n do d u ngăn c n kh năng hô h p và phá h y môi trư ng cung c p th c ăn cho vi sinh v t trong t b ô nhi m.ô nhi m t v i các h p ch t d u khí la m i quan tâm trên toàn th gi i.Các s c tràn d u ,rò r trong v n chuy n và khai thác là nh ng nguyên nhân chính gây ô nhi m t b ng d u khí.Nó làm ô nhi m ngu n nư c ng m t i a phương, e d a s an toàn c a ngu n nư c,gây ra thi t h i l n v kinh t và th m h a sinh thái.X lý t ô nhi m d u có th ư c th c hi n b ng nhi u phương pháp khác nhau bao g m c phương pháp hóa lí và phương pháp sinh h c.So v i các phương pháp hóa lí thì phương pháp x lý sinh h c ư c cho là kh thi nh t v i ưu i m là giá thành r ,kh c ph c tri t và an toàn cho con ngư i và môi trư ng. I.B N CH T VÀ C TÍNH C A D U M D u m là m t h n h p r t ph c tap,trong ó có hàng trăm các c u t khác nhau. M i lo i d u m ưc c trưng b i thành ph n riêng,song v b n c h t ,chúng u c ó các hydrocacbonla thành ph n c hính,chi m 6 0 n 9 0%tr n g l ư ng trong d u ; còn l i l à các ch t c h a o xy, l ư u hu ỳ nh, nit ơ ,các ph c c ơ k im,các ch t n h a ,asphanten. C t h : - Hydrocacbon parafinic(alcan): 30 – 35% -Hydrocacbon naphtenic(vòng no): 25 – 75% -Hydrocacbon aromatic(hydrocacbon thơm): 10 – 20% -Các h p ch t ch a oxy như axit, ceton, các lo i rư u -Các h p ch t ch a nitơ như furol, indol, carbazol M t trong nh ng c tính chính c a các lo i d u thô, quy t nh hàm lư ng c a chúng v các s n ph m nh d bay hơi nh t chính là t tr ng c a chúng.D u m SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  3. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương d hòa tan trong các lo i dung môi h u cơ thông thư ng.Dư i tác d ng c a nhi t, các lo i d u thô u bay hơi, nhưng vì chúng là h n h p c a nhi u ch t theo nh ng t l bi n thiên nên nhi t không gi nguyên trong quá trình bay hơi.Nhi t tăng theo b c liên ti p ng v i nhi t sôi c a các thành ph n khác nhau có trong d u m ,v i m này các lo i d u m ưc c trưng b i nhi t sôi và b i m t ư ng cong chưng c t, bi u th t l ph n trăm bay hơi tùy theo nhi t , cu i cùng b i m t i m cu i t c là nhi t t i ó toàn b d u thô ã bay hơi h t. Th c ra dư i áp su t khí quy n thì không th t ư c i m cu i mà không x y ra hi n tư ng phân gi i. Dư i áp su t khí quy n, i v i m t lo i d u thô thì lúc b t u sôi có th x y ra sôi th p hơn 250C, nhi t i v i nh ng lo i d u thô n ng thì nhi t lúc b t u sôi là: 1000C. Bên c nh ó còn có r t nhi u các c trưng hóa lí khác ánh giá d um . II. NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHI M D U: 1.Ô nhi m d u do quá trình ch bi n d u t i các cơ s l c d u ven bi n: D u nguyên khai không s d ng ngay mà ph i qua ch bi n, các nhà máy l c d u cũng là m t ngu n gây ô nhi m d u trong vùng bi n ven b . Nư c th i c a các nhà máy l c d u thư ng ch a m t h n h p các ch t khác nhau như: d u m nguyên khai, các s n ph m d u m , các lo i nh a, asphalt và các h p ch t khác. 2. Do rò r , tháo th i trên t li n: Trong quá trình v n chuy n và s n xu t công nghi p, kh i lư ng d u m b tháo th i qua ho t ng công nghi p vào h th ng c ng thoát nư c c a nhà máy ra sông r i ra bi n. S lư ng d u m th m qua t và lan truy n ra bi n ư c tính trên 3 tri u t n m i năm. 3. Ô nhi m d u do quá trình khai thác d u trong th m l c a: Trong quá trình khai thác d u ã th i ra m t lư ng l n nư c th i có ch a d u. Ngoài ra còn ph i k n các s c gây tràn d u trên bi n trong quá trình khai thác d u th m l c a như các s c làm v ng d n d u, s c va ch m tàu ch d u vào các giàn khoan trên bi n. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  4. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương 4. Do s c trên giàn khoan d u: Trong các ho t ng d u khí ngoài khơi, các ch t th i có kh i lư ng áng k nh t g m nư c v a, dung d ch khoang (DDK), mùn khoang (MK), nư c d n, nư c th ch . M t s ch t th i có kh i lư ng nh hơn là cát khai thác, nư c r a m t boong, dung d ch hoàn thi n và dung d ch b o dư ng gi ng, dung d ch ch ng phun trào, nư c làm mát, khí th i… trong ó, DDK và MK ư c xem là m t trong các ch t th i gây ô nhi m n ng n và áng quan tâm nh t. Ngoài ra, nư c khai thác (g m nư c v a, nư c bơm ép, các hóa ch t ư c tu n hoàn xu ng gi ng ho c thêm vào khi tách d u và nư c ) có t l d u trong nư c áng k . Th ng kê c a Parcom (1991) cho th y 20% d u th i bi n B c là do nư c khai thác. Trong quá trình khai thác d u ngoài bi n khơi ôi khi x y ra s c d u phun lên cao t các gi ng d u do các thi t b van b o hi m c a giàn khoan b h ng, d n nm t kh i lư ng l n d u tràn ra bi n làm cho m t vùng bi n r ng l n b ô nhi m. Ngư i ta ư c tính hàng năm có kho ng hơn 1 tri u t n d u m tràn ra trên m t bi n do nh ng s c giàn khoan d u ó. 5. Do tàu ch d u b tai n n, m trên i dương: ây là nguyên nhân quan tr ng nh t gây ô nhi m SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  5. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương bi n và i dương b i vì trên 60% t ng s n lư ng d u m khai thác ư c trên th gi i ã ư c v n chuy n b ng ư ng bi n. Theo tài li u c a Vi n ngu n l i th gi i (WRI,1987) trong giai o n 1973 – 1986 trên bi n ã x y ra 434 tai n n trong t ng s 53581 tàu ch d u và làm tràn 2,4 tri u t n d u. Ô nhi m bi n t tàu có th gây ra t 2 ngu n: d u ra bi n t các tai n n tàu chi m 15% và d u th i ra bi n t ho t ng c a tàu chi m 85%. III. NH HƯ NG Ô NHI M D U S tích ng c a nh ng ch t ô nhi m d u trong t ch y u kìm hãm quá trình v n chuy n, bay hơi và phân h y sinh h c, quá trình l i và lưu chuy n ư c bi t khi nhiên li u ng cơ b rò r t nh ng thùng ch a và ch y tràn vào trong t. Tác ng c a l c h p d n kéo các ch t l ng theo chi u i xu ng, ngư c l i v i l c gi l i các ch t l ng ó ho c là s h p th trên h t khoáng ho c là n m trong l h ng c u trúc c a t. D u là ch t khó b phân h y b i các vi sinh v t s ng trong t. Tuy nhiên, t l i là môi trư ng không th pha loãng các ch t th i mà ngư c l i các ch t này tích lũy lâu dài trong t, cho nên d u có tác h i lâu dài trong môi trư ng t. nh ng khu t b nhi m d u, các tinh th d u s che l p các khe h và mao qu n c a t, làm t c c c ư ng d n nư c trong td n ns c nc ic a t trong khu v c. Vì nguyên nhân này mà các vi sinh v t trong t không có kh năng t n t i và phát tri n do d u ngăn c n kh năng hô h p và phá h y môi trư ng cung c p th c ăn cho vi sinh v t trong t b ô nhi m. i u này ã gây nh hư ng r t l n n h sinh thái nh ng vùng b ô nhi m , nh hư ng l n n quá trình s n xu t nông nghi p ,công nghi p,cũng như t n chi phí cho quá trình x lý s ô nhi m trên. IV.BI N PHÁP KH C PH C Ô NHI M D U: 1. Kh năng t làm s ch c a t: Là kh năng t i u ti t c a t trong ho t ng c a môi trư ng t thông qua m t s cơ ch c bi t gi m th p ô nhi m t ngoài vào, t làm trong s ch và lo i tr các ch t c h i cho t. M c làm s ch ph thu c vào các y u t như: SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  6. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương S lư ng và ch t lư ng h t keo trong t, càng nhi u h t keo (keo mùn) thì kh năng t làm s ch cao. t nhi u mùn, nhi u acid humic Tr ng thái hi n t i c a môi trư ng t, t chưa b ô nhi m ho c ô nhi m ít thì kh năng t làm s ch t t hơn. S thoát nư c và gi m C u trúc t t t. Các ch ng lo i vi sinh v t phong phú, s lư ng nhi u s giúp t ào th i ch t c ch t ô nhi m nhanh chóng. Kh năng oxy hóa t t, chưa b nhi m m n, nhi m phèn Môi trư ng t có kh năng t làm s ch cao hơn các môi trư ng khác (môi trư ng nư c và không khí) do môi trư ng t có các h t keo t có c tính mang i n, t l di n tích h p ph l n, kh năng trao i ion và h p ph chúng l n mà các môi trư ng khác không có. Nhưng n u m c ô nhi m vư t quá kh năng t làm s ch c a t thì s nhi m b n tr nên nghiêm tr ng. Khi ó, kh năng lây truy n ô nhi m t môi trư ng t sang môi trư ng t, nư c m t và nư c ng m và khu ch tán vào không khí r t nhanh. 2. X lý b ng phương pháp vi sinh: 2.1.X lý bên ngoài v trí ô nhi m(ex- situ): Ex situquá trình sinh h cbao g m: phân, landfarming, biopilingvàs d ngc alò ph n ng sinh h c. phânbao g m ào tvàsau ópha tr nh u cơnhưg ,c khô,phân bón,ch tth ith c v tv i tb ô nhi m. Cácch t h u cơ ư cl a ch n d atrên x p thích h p,s cân b ng gi a hàm lư ngcarbonvà nitơ h tr trongvi c phá v các ch t gây ô nhi m. Duy trìnhi t t i ưu t 54 n650Clàm t ph n quan tr ngc a phân. Trong h u h tcáctrư ngh p, các vi sinh v tb n a s duytrìnhi t nàytrongquá trìnhlàm gi mch t gây ô nhi m.Hi u qu nh t khi phânlàlo ib PAH, TNT vàRDX. Landfarming là m t k thu t x lý sinh h c ư c th c hi n trong vùng t phía trên. t b ô nhi m s ư c cày, s y trên b m t t thông khí và khuy n khích s phát tri n c a vi khu n. Ch t dinh dư ng, khoáng ch t, và hơi m có th ư c thêm vào tăng t c suy thoái. . pH c a tcũng ư cquy nh (g n 7,0) b ngcáchs d ng á vôinghi n ho cvôinông nghi p. Ch t gây ô nhi m b suy thoái, chuy n th , và c nh b i các quá trình vi sinh và quá trình oxy hóa. t b ô nhi m thư ng ư c i u tr theo t ng l p lên n 50 cm. Khi m c i u tr t ư c mong mu n , l p này ư c l y ra và m t l p m i ư c i u tr . t nông nghi p ã ư c ch ng minh thành công nh t trong vi c i u tr hyrdrocarbons d u m và ít bi n ng. Landfarming thư ng s không hi u qu khi hàm lư ng hydrocarbon là l n hơn 50.000 ppm.Landfarminglàthành công nh ttrong vi c lo i b PAHvà PCP Hình1minhh ak thu tlandfarming. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  7. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Biopile là m t công ngh quy mô y , trong ó t khai qu t ư c tr n v i t s a i và ư c t trên m t khu v c i u tr bao g m các h th ng thu gom nư c rò r và m t s hình th c c a khí. Nó ư c s d ng làm gi m n ng c a các thành ph n d u khí trong t khai qu t thông qua vi c s d ng các phân h y sinh h c. m, nhi t, ch t dinh dư ng, oxy, và pH có th ư c ki m soát tăng cư ng phân h y sinh h c. Khu v c i u tr nói chung s ư c ph kín v i m t l p SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  8. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương lót không th m nư c gi m thi u nguy cơ c a ch t gây ô nhi m th m th u vào t không b ô nhi m. Nó có th ư c i u tr trong m t lò ph n ng sinh h c trư c khi tái ch . Các nhà cung c p ã phát tri n ch t dinh dư ng và công th c c quy n ph gia và các phương pháp kích thích phân h y sinh h c. ng t thư ng có m t h th ng phân ph i không khí ư c chôn dư i t không khí có th i xuyên qua t. ng t trong trư ng h p này có th lên n 20 feet (thư ng không ư c khuy n khícht i a 2-3 mét). ng t có th ư c ph b ng nh a ki m soát dòng ch y, b c hơi, bay hơi và thúc y năng lư ng m t tr i sư i m. N u có ch t VOC trong t s bay hơi vào dòng không khí, không khí r i kh i t có th ư c x lý lo i b ho c phá h y các h p ch t VOC trư c khi chúng ư c th i vào khí quy n. Biopile là m t công ngh ng n h n. Th i gian v n hành và b o trì có th kéo dài m t vài tu n t i vài tháng.Biopiling cóhi u qu nh t trong i utr cácch t ô nhi m nhưBTEX, phenol, PAHsv i4vòng thơm, v t li u n nhưTNT vàRDX Ph n ng sinh h c x lý tb ô nhi mtrong c haigiai o nr n vàl ng(bùn). Giai o n i u tr r n ư c th c hi n trong m t thi t b kín. M c tiêuc as pha tr nlà m b o r ngcác ch t ô nhi m, nư c, không khí, ch t dinh dư ngvà vi sinh v tho t ng v i nhau trong m t th i gian dài. Axitho c ki mcũng có th ư cthêmvào ki m soát pH. Tronglòph n nggiư ngc nh, các thành ph n ư c thêm vàolàm tăng ángk t l suy thoái. Giai o nquá trình x lých t l ng vàx lý tbùns d nglò ph n ng sinh h c,bùnvàoh th ng và ư cr aquam tsàng rung lo i b m nh v n. Cát ư c l y rab ngcáchs d ngm tlư i l cho chydrocyclone,sau ó ư c i u tr t im tlò ph n ng sinh h c. Saukhi i u SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  9. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương tr ,bùnvà x lýv i các k thu tx lý nư c th itiêuchu n.Thi t l plò ph n ng sinh h c ư c minh h atrong hình 3. Figure3: Typical Slurry Bioreactor. (Source:Kleinjntnens and Luyben, 2000) 2.2.k thu t x lý ti v trí ô nhi m (in-situ) In-situ bao g mcác k thu t nhưbioventing, biosparging, bioslurpingvàphytoremediationcùngv ihóa ch t,v t lý,và các quá trìnhnhi t. Trongkh c ph ct ich thìít t n kém hơn không c nchi phíkhai qu tvàgiao thông v n t i. Hình4minh h an i a hóa ư cl ach ntrongquá trìnhx lý sinh h ct i ch . SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  10. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Hình4: Localizationof different microbialin situtechnologies. (Source: Held and Dörr,2000). Bioventing là m t công ngh m i , kích thích s phân h y sinh h c t i ch m t cách t nhiên trong i u ki n hi u b ng cách cung c p oxy cho các vi sinh v t t hi n có. Ngư c l i khai thác t hơi chân không, bioventing s d ng các m c lưu lư ng không khí th p ch cung c p oxy duy trì ho t ng c a vi khu n. Oxy ư c cung c p ph bi n nh t b ng cách bơm tr c ti p không khí vào vùng ô nhi m trong t. Bên c nh s xu ng c p c a ch t th i nhiên li u h p th , các h p ch t d bay hơi s di chuy n ch m qua t và thoát ra lu ng không khír t quan tr ng trongthi t k c a m t h ngoài khí quy n. th ngbioventing,hình h c c acác gi ngd n khívàs c n thi t ph itiêmkhông khího t ngho c th nglàhaim i quan tâmthi t k c bi t. N uhơi td bay hơi, chúngph i ư c i u tr t ib m tv i m t b l cthan ho t tínhho cl c sinh h c. Bioventingcó hi u qu trong vi c lo i b cáchydrocarbond u m, cáchydrocarbonthơm, d uth y l cvàkhông d bay hơi.Nhi t th p thư ng gâyc ntr hi u qu c abioventing.Bioventing là m t công ngh ư c th c hi n trong th i gian dài. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  11. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương N ng BTEX trư c và sau x lý Boiventing Gi ng m Gi ng hút – khí vào khí vào t ô nhi m Biosparging là tiêmkhông khítrongkhíquy nvàot ng nư c ng m. Nó ư c s d ngtrong khu tbão hòa vàkhông bão hòa. K thu t này ư c phát tri n gi m tiêu th năng lư ng. Bơmkhông khí vàocáct ng nư c ng mtrong các kênhnh chokhông khídi chuy n nvùng tkhông bão hòa. hình thànhnhi u chi nhánhc nthi ttrongcác kênh, không khí ph i ư cxungvào tnày. chobiospargingcó hi u qu , các i m phun khí ph i ư c tbên dư icáckhu v cô nhi mvì không khíluônluôn i lên trên,không khís t o thành m thình nón. M c phân nhánhvà gócc ahình nón ư c xác nh b is lư ngáp su t không khítrong khi tiêm. Gi nggiám sát ư cl p txungquanh i m phun vàsau óm c nư c ng mvàhàmlư ngoxy hòa tan ư c o xác nhvùng nh hư ngcho các i m. có SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  12. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương hi u qu lo i b cácch t gây ô nhi mt biosparging, tc n ư c tương i ng nh ttrên toànkhuv cô nhi m. Hình 6minhh am t h th ngbiosparging Figure6: Illustration of biosparging system. (Source: Held and Dörr,2000). Phytoremediation là m tk thu tt i ch , s d ngthưc v t kh c ph c tb ô nhi m.. Phytoremediation ã ư c s d ng lo i b TPH, BTEX, PAH, 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), vàhexahyro-1,3,5-trinitro-1, 3,5triazine(RDX ).Th c vt có th lo i b cácch tônhi mt nư c ng mvà lưu tr , chuy n hóa, ho cbay hơi. Ngoàira, r cũngh tr r t nhi uc avi sinh v t dư i b m t. Nh ngvi sinh v tnàysau ócó th làm gi mcác ch t gây ô nhi m.. Hình7 minh h ak thu tphytoremediationkhác nhau SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  13. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Figure7: Illustration ofphytoremediation. (Source: Schnoor,2000.) SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  14. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương 3.Cơ ch phân h y sinh h c: 3.1.Cơ ch : Trên toàn th gi i có trên 70 chi vi khu n ư c bi t là làm suy thoáihydrocarbon. Nh ng vi khu n thư ng chi m ít hơn 1% c a qu n th t nhiên c a vikhu n, nhưng có th chi m hơn 10% t ng s dân trong h sinh thái d u. Nhìn chung các g c no có t l phân gi i sinh h c cao nh t theo sau là các g cthơm nh , thơm, g c thơm cao phân t ; trong khi các h p ch t phân c c l i có t l phân gi i th p. Các lo i alkan ( lo i hydrocacbon m ch th ng) thư ng b phân h y b t u t cacbon u. Quá trình oxy hóa này b t u b ng vi c s d ng oxy phân t t o rarư u b c 1. K ti p là s t o ra aldehit và axit carboxilic có s carbon gi ng nhưchu i carbon ban u. S phân gi i s ti p t c, t axid carboxilic t o thànhmonocarboxilic axit có s carbon ít hơn s carbon ban u là 2C và m t phân t CH3 – ScoA, sau ó chuy n thành CO2. Các h p ch t phân nhánh cao s b oxy hóathành rư u b c 2. Quá trình oxy hóa c a n-ankan: α- và ω-hydroxylation ư c xúc tác b i cùngm t b các enzym. V i vi khu n, các bư c 1, 2 và 3 ư c xúc tác b i ankanmonooxygenase, rư u dehydrogenase và aldehyde dehydrogenase béo. V i men,bư c 1 là xúc tác b ng P450 monooxygenase, trong khi các bư c 2 và 3 ư c xúctác b i oxidase rư u béo và aldehyde dehydrogenase béo, ho c do P450monooxygenase tham gia trong bư c 1. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  15. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương S phân h y ankan Các alkan có m ch t C10 – C24 thư ng ư c phân h y nhanh nh t, riêng chu icarbon ng n l i có tác d ng c i v i các vi sinh v t (nhưng chúng thư ng d b c hơi). Chu i carbon dài khó phân h y, cacbon m ch nhánh làm ch m quá trình phân h y. i v i các h p ch t thơm, s phân h y x y ra ch m hơn so v i s phân h y các alkan. Các h p ch t này có th ư c phân h y khi chúng ư c ơn gi n và có tr nglư ng phân t th p. Tuy nhiên, vì chúng khá ph c t p nên không ph i là d dàng phân h y và chúng có th kéo dài trong môi trư ng. Hyrocarbon thơm v i m t, haiho c ba vòng thơm ư c phân h y có hi u qu , tuy nhiên, nh ng hyrocarbon thơmcó b n hay nhi u vòng thơm có kh năng kháng s phân h y c a VSV. Quá trình phân h y b t u b ng vi c m vòng thơm, và quá trình k t thúc v iacetyl-CoA ho c axit Pyruvic. Dư i i u ki n hi u khí cho m t vòng benzen, O2 s ư c chèn vào t o thành các nhóm ch c năng vòng trong và cu i cùng hìnhthành các catechol. Vi khu n ti p t c chuy n i catechol thành g c béo s d ngvòng thơm tách dioxygenases. Catechol cu i cùng ư c tách ra dư i d ng m t h pch t béo v i m t nhóm carboxyl ư c s d ng b i các t bào trong chu trình axíttricarboxylic (TCA ho c chu trình Krebs) ó là m t lo t các ph n ng quan tr ngcho quá trình hô h p t bào. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  16. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương s phân h y c a benzen b ng oxy phân t . Có vô s con ư ng cho s phân h y c a catabolic c a các h p ch t thơm. Víd , toluen ư c phân h y b i các vi khu n khác nhau v i năm con ư ng: Trên con ư ng mã hóa b i plasmid TOL, toluen là li n xu ng c p n rư ubenzyl, benzaldehyde và benzoat, ó là ti p t c chuy n n trung gian chu trìnhTCA. Bư c u tiên c a toluen suy thoái v i P. putida F1 là ph n chèn hai nhómhydroxyl vào toluen, t o thành cis-toluen dihydrodiol. ây là trung gian sau óchuy n sang 3- methylcatechol. V i KR1 mendocina Pseudomonas, toluen ư c chuy n i b i toluen 4- monooxygenase t o ra p-cresol, ti p theo là s hình thành p-hydroxybenzoate thôngqua quá trình oxy hóa c a chu i ph methyl. V i pickettii Pseudomonas PKO1, toluene là b ôxi hóa b i toluen 3-monooxygease t o m-cresol, sau ó ti p t c b ôxi hóa thành 3-methylcatechol b imonooxygenase khác. V i G4 cepacia Bukholderia, toluen ư c chuy n hoá thànho-cresol b i toluen 2 -- monooxygenase, trung gian này ang ư c chuy n b ngmonooxygenase khác t o 3-methylcatechol. S phân h y c a Phenanthrene. Asphaltenes và nh a ư ng: R t khó phân h y vì chúng r t ph c t p, các h pch t này không ho c ch m phân h y SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  17. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Các thành ph n d u khí b m c k t trong bi n tr m tích có xu hư ng v n t n t i trong i u ki n y m khí. Tuy nhiên, các nghiên c u sinh thái ã ch ng minh r nghydrocarbon nh t nh có th b ôxi hóa trong i u ki n k khí khi m t trong hai i u ki n gi m nitrat, gi m sulfat, metan ư c t o ra, Fe (III) gi m, cùng v i quátrình oxy hóa d u khí. Nhi u hydrocacbon, như ankan, anken và hydrocarbon thơmnhư benzen, toluen, xylenes, ethyl-và propylbenzenes, trimethylbenzenes,naphtalene, phenanthrene và acenaphthene, ư c bi t n là ư c anaerobicallyxu ng c p. Con ư ng cho s phân h y c a ankan và anken là chưa rõ ràng. Vikhu n k khí HD-1 m c trên CO2 trong s hi n di n c a H2 ho c tetradecane. Nhi u con ư ng cho s phân h y k khí toluen. T t c nh ng con ư ng bi n i các cơ ch t ban u vào chung trung gian, benzoyl-coenzym A (CoA). V ich ng vi sinh v t Thauera sp. T1, các quá trình oxy hóa c a toluene là kh i xư ng b i s hình thành benzylsuccinate t toluen và fumarate. Sau khi s hình thành c a benzyl-CoA, ti p t c t o cyclohex -1,5-diene-1-carboxyl-CoA. V i R. palustris, cyclohex -1,5- diene-1-carboxyl-CoA t o thành cyclohex-1 - ene-1-carboxyl-CoA, trong khiv i Thauera aromatica, nó l i ng m nư c n 6-hydroxycyclohex-1-ene-1-carboxyl- CoA. S n ph m cu i cùng c a quá trình là Acetyl – CoA. S phân h y k khí c a Toluene. M t s tuy n ư ng ư c xu t cho s chuy n i c a toluen benzoyl-CoA. Sau khi chuy n i c a benzoyl-CoA thành cyclohex-1 ,5-diene-1-carboxyl- CoA, SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  18. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương s n ph m này ư c x lý 2 cách khác nhau v i hai lo i vi khu n khác nhau,R. palustris và aromatica Thauera Tóm l i s phân h y hydratcacbon ư c x p theo th t sau: n – alkan > alkan m ch nhánh > h p ch t m ch vòng có tr ng lư ng phân t th p > alkan m ch vòng.Các nhà khoa h c ã tìm ra nh vaatjvi sinh v t có kh năng phân h y d u m : • Vi khu n: Achromobbacter;Aeromonas; Alcaligenes; Arthrobacter; Bacillus;Beneckea; Brevebacterium; Coryneforms; Erwinia; Flavobacterium; Klebsiella;Lactobacillus; Leucothrix; Moraxella; Nocardia; Peptococcus; Pseudomonas;Sarcina; Spherotilus; Spirillum; Streptomyces; Vibrio; Xanthomyces. • X khu n: Streptomyces Sp; Actinomyces Sp • N m: Allescheria; Aspergillus; Aureobasidium; Botrytis; Candida;Cephaiosporium; Cladosporium; Cunninghamella; Debaromyces; Fusarium;Gonytrichum; Hansenula; Helminthosporium; Mucor; Oidiodendrum;Paecylomyces; Phialophora; Penicillium; Rhodosporidium; Rhodotorula;Saccharomyces; Saccharomycopisis; Scopulariopsis; Sporobolomyces; Torulopsis;Trichoderma; Trichosporon. 3.2M t s y u t nh hư ng n vi sinh vât: Vi khu n phát tri n ph thu c vào ch t dinh dư ng. Các ch t dinh dư ng là các kh i cơ b n vi khu n s ng và cho phép vi khu n t o ra các enzym c n thi t phá v các hydrocarbon. M c dù nhu c u dinh dư ng khác nhau gi a các vi sinhv t. Nhưng t t c chúng s c n nitơ, ph t pho và carbon. S s ng còn c a các visinh v t ph thu c vào vi c có th áp ng nhu c u dinh dư ng c a nó hay không. • Carbon Carbon là nguyên t c u trúc cơ b n nh t c a vi sinh v t và là c n thi t v i s lư ngl n hơn các y u t khác, cacbon: nitơ là 10:01 và cacbon : phospho là 30:1. Trongphân h y c a d u, có r t nhi u các-bon cho vi sinh v t do c u trúc c a các phân t d u. • Nitơ SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  19. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Nitơ ư c tìm th y trong các protein, enzym, các thành ph n t bào, và axitnucleic c a vi sinh v t. Vi sinh v t ph i ư c cung c p nitơ vì không có nó,chuy n hóa vi sinh v t s b thay i. H u h t các vi sinh v t c nh òi h i các hình th c nitơ, ch ng h n như nitơ amin h u cơ, các ion amoni, ho c các ion nitrat. Nh nghình th c khác c a nitơ có th khan hi m trong môi trư ng nh t nh, gây ra nitơ tr thành m t y u t h n ch trong s phát tri n c a qu n th vi khu n. • Ph t pho Photpho là c n thi t trong các màng t ( bao g m phospholipids ), ATP ngu nnăng lư ng (trong t bào) và liên k t v i nhau các axit nucleic. Vi c b sung thêmnito và photpho s tăng cư ng kh năng ho t ng phân gi i d u c a vi sinh v t.Cùng v i các ch t dinh dư ng, vi khu n c n m t s i u ki n sinh s ng. B ivì vi khu n phát tri n và ho t ng c a enzym b nh hư ng b i các y u t sau: • Oxy Quá trình phân h y d u ch y u là m t quá trình oxy hóa. Vi khu n t o ra enzyme s xúc tác quá trình chèn oxy vào các phân t hydrocarbon sau ó có th ư c tiêu th b ng cách chuy n hóa t bào. B i vì i u này, ôxy là m t trong nh ng yêu c u quan tr ng nh t cho các quá trình phân h y d u. Các ngu n chính cung c p oxy là ôxy trong không khí.Theo lý thuy t cho th y m i gam oxy có th b ôxi hóa 3.5g d u. • Nư c Nư c là c n thi t b i vi sinh v t vì nó chi m m t t l l n trong t bào ch t c at bào. Nư c cũng r t quan tr ng b i vì h u h t các ph n ng enzym di n ra trong dung d ch. Nư c này cũng c n thi t cho v n t i c a h u h t các v t li u vào và rakh i t bào. • N ng ch t ô nhi m N ng các ch t ô nhi m là m t y u t quan tr ng. N u n ng hydrocarbonxăng d u quá cao thì nó s làm gi m lư ng oxy, nư c và các ch t dinh dư ng có s ncho các vi khu n. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn
  20. X lý t nhi m d u b ng công ngh sinh h c GVHD: TS . Biên Cương Nói chung, s a d ng c a nh ng vi sinh v t phân gi i hydrocarbon tương qua v i mc ô nhi m hi n t i. • M t s y u t khác Bao g m c áp l c, m n, và pH, cũng có th có tác ng quan tr ng n quátrình phân h y d u c a VSV. TÀI LI U THAM KH O 1.Công ngh sinh h c môi trư ng.TS. Lê Phi Nga-TS.Jean-Paul Schwitzguebéls 2.U.S.AEC, 2000. Windrow Composting of Explosives-Contaminated Soil. U.S. Army Environmental Center. (http://aec.army.mil/prod/usaec/et/restor/windrow.htm) 3. Vi sinh v t S xu ng c p c a ch t gây ô nhi m hydrocarbon d u khí: Nilanjana Das và Preethy ChandranPhòng Công ngh sinh h c môi trư ng, Trư ng Khoa h c Sinh h c và Công ngh , i h c VIT, Vellore, Tamil Nadu 632014, n . 4.Assessing UST Corrective ActionTechnologies: DiagnosticEvaluation of In situ SVE-BasedSystem Performance.R. L. Johnson, R. R. Dupont, and D. A. Graves. 5. Bioremediation of hydrocacbon contaminated:B M Taylor,BSc Hons (Zoology) ,BSc Hons (Chemistry) ,MRSCECSOL Limited. 6.Bioremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil by composting in biopiles.K.S. Jùrgensen*, J. Puustinen1, A.-M. Suortti 7. Bioremediation ofContaminated Soils: A ComparisonofInSituandExSitu Techniques.JeraWilliams. 8.A case study of bioremediation of petroleum-hydrocarbon contaminated soil at a crude oil spill site.B.K. Gogoia, N.N. Duttaa, P. Goswamia, T.R. Krishna Mohanb. SVTH: Huỳnh c Kỳ - L p Hóa D u K31 – H Quy Nhơn

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản