Tr−êng ®¹i häc x©y dùng
ViÖn Khoa häc & kü thuËt m«i tr−êng
----------------------------------
Bμi gi¶ng
Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp
Ng−êi so¹n :
PGS. TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i
N¨m 2010
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
1
Bμi gi¶ng
sinh th¸i häc c«ng nghiÖp
1 §VHT - Líp 52 CLC
--------------------------
Môc ®Ých m«n häc:
Cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ :
1) Sinh th¸i häc nãi chung vµ sinh th¸i c«ng nghiÖp nãi riªng vµ c¸c øng dông cña
sinh th¸i häc trong lÜnh vùc b¶o vÖ m«i tr−êng;
2) Sù t−¬ng thÝch sinh th¸i vµ ph¸t triÓn bÒn v÷ng
3) B¶n chÊt cña « nhiÔm m«i tr−êng, c¸c nguyªn nh©n g©y « nhiÔm; c¸c t¸c ®éng
cña « nhiÔm tíi chÊt l−îng m«i tr−êng vµ søc khoÎ céng ®ång vµ c¸c biÖn ph¸p
kü thuËt vµ qu¶n lý ®Ó gi¶m thiÓu « nhiÔm-
4) C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng doanh nghiÖp.
Néi dung bμi gi¶ng
Ch−¬ng 1. C¸c kh¸i niÖm chung
1.1. Sinh th¸i häc , sinh th¸i c«ng nghiÖp
1. 2. C¸c hÖ sinh th¸i
1. 3. M«i tr−êng vµ n¨ng l−îng
1. 4. C¸c kh¸i niÖm vÒ « nhiÔm
1. 5. §éc häc vµ ®éc häc sinh th¸i
1.6. Rñi ro, sù cè m«i tr−êng vµ ®¸nh gi¸ c¸c t¸c ®éng
Ch−¬ng 2 : C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc
2.1. Kh¸i niÖm vÒ vßng tuÇn hoµn vËt chÊt trong tù nhiªn
2. 2. Chu tr×nh cacbon vµ c¸c rèi lo¹n vËn hµnh
2. 3. Chu tr×nh ni t¬ vµ c¸c rèi lo¹n vËn hµnh
2.4. C¸c chu tr×nh kh¸c
Ch−¬ng 3 . « nhiÔm m«i tr−êng – T¸c ®éng cña « nhiÔm
3.1. B¶n chÊt cña « nhiÔm
3.2. C¸c nguån vµ c¸c chÊt g©y « nhiÔm
3.3. §éc häc sinh th¸i vµ c¸c t¸c ®éng, rñi ro vµ nguy c¬
3.4. C¸c t¸c ®éng cña « nhiÔm
3.5. C¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu « nhiÔm
Ch−¬ng 4 . HÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng c«ng nghiÖp
4. 1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng qu¶n lý m«i tr−êng doanh nghiÖp
4.2. C¸c lo¹i chÊt th¶i
4.3. C¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr−êng trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt
4.4. C¸c ho¹t ®éng thu håi, t¸i chÕ vµ gi¶m thiÓu chÊt th¶i
4.5 Nh÷ng lÜnh vùc ho¹t ®éng quan träng vÒ m«i tr−êng trong c«ng nghiÖp
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
2
Ch−¬ng 1
C¸c kh¸i niÖm chung
1.1. Sinh th¸i häc , sinh th¸i c«ng nghiÖp
Sinh th¸i häc lµ khoa häc tæng hîp vÒ quan hÖ t−¬ng hç gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng
vµ gi÷a c¸c sinh vËt víi nhau .
Vµo nh÷ng n¨m thø 40 cña thÕ kû XX, c¸c nhµ sinh th¸i häc b¾t ®Çu nhËn thøc r»ng
quÇn x· sinh vËt vµ m«i tr−êng kh«ng chØ quan hÖ t−¬ng hç víi nhau mµ t¹o thµnh mét ®¬n vÞ
thèng nhÊt - hÖ sinh th¸i. HÖ sinh th¸i lµ ®¬n vÞ c¬ së cña tù nhiªn, ®−îc m« t¶ nh− mét thùc
thÓ, x¸c ®Þnh chÝnh x¸c trong kh«ng gian vµ thêi gian. Nã bao gåm kh«ng chØ c¸c sinh vËt
sèng trong ®ã mµ c¶ c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn: khÝ hËu, ®Êt, n−íc còng nh− tÊt c¶ c¸c mèi t−¬ng
t¸c gi−· c¸c sinh vËt víi nhau vµ gi−· sinh vËt víi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng. C¸c hÖ sinh th¸i trªn
bÒ mÆt tr¸i ®Êt tËp hîp l¹i thµnh sinh quyÓn.
Nh÷ng n¨m gÇn ®©y sinh th¸i häc ®· trë thµnh khoa häc toµn cÇu. RÊt nhiÒu ng−êi cho
r»ng con ng−êi còng nh− c¸c sinh vËt kh¸c kh«ng thÓ sèng t¸ch khái m«i tr−êng cô thÓ cña
m×nh. Tuy nhiªn, con ng−êi kh¸c víi c¸c sinh vËt kh¸c lµ cã kh¶ n¨ng thay ®æi ®iÒu kiÖn m«i
tr−êng cho phï hîp víi môc ®Ých riªng.
Sinh th¸i häc lµ khoa häc c¬ së cho c«ng t¸c b¶o vÖ tµi nguyªn thiªn nhiªn vµ m«i
tr−êng. ThuËt ng÷ Sinh th¸i häc: Ecology (b¾t nguån tõ ch÷ Hy L¹p Oikos lµ nhµ, n¬i ë) ®−îc
Ernst Heckel, nhµ b¸c häc ng−êi §øc ®Ò x−íng n¨m 1866 vµ dïng nã ®Ó x¸c ®Þnh khoa häc
vÒ mèi quan hÖ t−¬ng hç gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng, lµ tËp hîp tÊt c¶ nh÷ng hiÓu biÕt vÒ kinh
tÕ tù nhiªn. Nãi c¸ch kh¸c, sinh th¸i häc nghiªn cøu mèi quan hÖ tæng hîp phøc t¹p mµ Dac-
uyn gäi lµ c¸c ®iÒu kiÖn sinh ra ®Êu tranh sinh tån. Häc thuyÕt tiÕn ho¸ cña Dac-uyn ®−îc
h×nh thµnh trªn c¬ së nhËn thøc vÒ mèi quan hÖ chÆt chÏ gi−· sinh vËt vµ m«i tr−êng.
Sinh th¸i häc c«ng nghiÖp nghiªn cøu vÒ quan hÖ t−¬ng hç gi· c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
vµ c¸c ho¹t ®éng dÞch vô mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ c¶i thiÖn m«i tr−êng th«ng qua viÖc
gi¶m chÊt th¶i vµ lµm t¨ng kh¶ n¨ng khai th¸c c¸c nguån tµi nguyªn.
ý t−ëng m« h×nh hãa c«ng nghiÖp theo hÖ sinh th¸i lµ ý t−ëng c¬ b¶n cña sinh th¸i
c«ng nghiÖp. §©y lµ kh¸i niÖm vÒ mét ph−¬ng thøc s¶n xuÊt míi sö dông Ýt n¨ng l−îng, vµ
s¶n phÈm phô cña c«ng ®o¹n s¶n xuÊt nµy l¹i lµ nguyªn liÖu th« cho c«ng ®o¹n s¶n xuÊt tiÕp
theo. Trªn lý thuyÕt, hÖ thèng nµy ho¹t ®éng theo vßng tuÇn hoµn sao cho chØ sö dông nguyªn
liÖu ®ñ bï cho l−îng vËt chÊt bÞ tiªu hao.
Ng−êi ta th−êng ¸p dông chu tr×nh tuÇn hoµn nhiÒu cÊp ®Ó n¨ng l−îng vµ vËt chÊt sö
dông ®Òu ®−îc Ýt nhiÒu quay vßng. Møc ®é thø nhÊt lµ quay vßng cã sù tham gia cña nhiÒu
ngµnh. Møc ®é thø ba lµ kÐo ng−êi tiªu thô tham gia vµo sù ho¹t ®éng cña c¸c chu tr×nh tuÇn
hoµn vËt chÊt. Mét c«ng ty hoÆc mét nhµ m¸y sÏ tiÕt kiÖm ®−îc kinh phÝ, khi chuyÓn chÊt th¶i
cña bé phËn nµy sang bé phËn kh¸c hoÆc dïng chÊt th¶i ®ã t¹o ra n¨ng l−îng cho mét c«ng
®o¹n kh¸c. T−¬ng tù nh− vËy, c¸c c«ng ty vµ nhµ m¸y trong mét ngµnh c«ng nghiÖp cã thÓ
trao ®æi vµ t¸i sö dông chÊt th¶i cña nhau. Còng nh− vËy, c¸c ngµnh kh¸c nhau sÏ trao ®æi vËt
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
3
liÖu vµ n¨ng l−îng cho nhau, h×nh thµnh c¸c khu c«ng nghiÖp sinh th¸i. Nhê vËy, tÊt c¶ c¸c
bªn vµ m«i tr−êng ®Òu cã lîi.
Qu¸ tr×nh quay vßng vËt liÖu vµ n¨ng l−îng còng më réng ®èi víi kh¸ch hµng. C¸c
lo¹i bao b× vµ s¶n phÈm ®· qua sö dông cã thÓ quay vßng trë l¹i n¬i s¶n xuÊt ban ®Çu ®Ó t¸i sö
dông hoÆc trë thµnh nguyªn liÖu cho mét ngµnh kinh tÕ kh¸c.
ThÝ dô vÒ mét sè mÉu h×nh khu c«ng nghiÖp sinh th¸i:
ThÝ dô 1: ë mét c¶ng T©y B¾c n−íc Mü cã mét nhµ m¸y ®−îc quyÒn sö dông mét l−îng
n−íc tõ c¸c giÕng khoan trong ®Þa giíi qu¶n lý cña m×nh.
Quy tr×nh s¶n xuÊt cña nhµ m¸y t¹o ra hai dßng n−íc th¶i kh«ng chøa c¸c chÊt hßa tan vµ ®éc
h¹i. C¸ch ®ã 3 km, cã mét nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cÇn n−íc ®Ó lµm l¹nh nh−ng kh«ng ®−îc phÐp
khai th¸c thªm n−íc tõ c¸c nguån hiÖn cã.
C¶ hai nhµ m¸y ®Òu ph¶i chÞu chi phÝ khai th¸c n−íc vµ chi phÝ xö lý n−íc th¶i. L−îng nhiÖt
thõa cña nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn vµ l−îng n−íc thõa cña nhµ m¸y n−íc t¹o ra nh÷ng tiÒm n¨ng
cho c¸c nhµ m¸y kh¸c cã nhu cÇu sö dông.
B»ng c¸ch l¾p ®Æt hÖ thèng ®−êng èng cã thÓ t¹o ra kh¶ n¨ng chuyÓn n−íc th¶i cña nhµ m¸y
n−íc sang lµm l¹nh cho nhµ m¸y ®iÖn vµ nhiÖt l−îng thõa tõ nhµ m¸y ®iÖn ®i c¸c n¬i kh¸c.
C¸c c«ng viÖc trªn lµm gi¶m l−îng n−íc s¹ch tiªu thô, ®ång thêi t¨ng møc ®é sö dông nhiÖt
l−îng thõa mµ tr−íc ®ã th−êng bÞ l·ng phÝ,
ThÝ dô 2: §Üa xanh (Green Disks) lµ mét c«ng ty do Davi Beschen ë Seattle (Mü) thµnh lËp,
cã chøc n¨ng chuyªn t¸i sö dông c¸c ®Üa mÒm ®· qua sö dông vµ c¸c bé phËn tin häc. Môc
tiªu cña c«ng ty lµ t¸i sö dông tÊt c¶ c¸c lo¹i vËt liÖu trong c¸c phÇn mÒm bá ®i.
C«ng ty t¸i s¶n xuÊt ®−îc 99,5 kg vËt liÖu tõ 100 kg c¸c vËt liÖu th¶i ra. Trong 0,5 kg chÊt th¶i
cßn l¹i cã c¶ phÇn chÊt th¶i cña b¶n th©n c«ng ty. Mçi ngµy c«ng ty t¸i chÕ ®−îc tõ 10-60 tÊn
phÕ liÖu, n¨m 1994 t¸i chÕ ®−îc 8000 tÊn, n¨m 1995 gÇn 20.000 tÊn. C¸c vËt liÖu ®−îc göi tíi
c«ng ty, ®−îc th¸o rì, ph©n lo¹i vµ göi ®i c¸c c¬ së tiªu thô.
C¸c ®Üa mÒm ®−îc chia ra lµm hai lo¹i: C¸c ®Üa mÒm cßn míi hoÆc míi chØ ghi mét lÇn, ®−îc
xo¸ ®i c¸c th«ngtin vµ b¸n l¹i nh− nh÷ng ®Üa míi, c¸c ®Üa kh¸c th× ph©n lo¹i.
PhÇn kim lo¹i chuyÓn vµo nhµ m¸y luyÖn kim, phÇn nhùa th× ®−îc göi tíi nhµ m¸y nhùa ®Ó
t¸i s¶n xuÊt l¹i nhùa. B¶n th©n ®Üa mÒm kh«ng t¸i chÕ ®−îc th× ®−îc c¾t ra ®Ó s¶n xuÊt c¸c thÎ
tõ. C«ng ty ®ang tiÕp tôc t×m kiÕm nguån ®Üa cò vµ thÞ tr−êng tiªu thô c¸c s¶n phÈm t¸i chÕ
cña hä.
1.2. C¸c hÖ sinh th¸i
HÖ sinh th¸i lµ mét hÖ thèng bao gåm c¸c quÇn x· (c¬ thÓ sèng) vµ m«i trêng sèng cña chóng
(c¸c thµnh phÇn v« sinh).
HÖ sinh th¸i tù nhiªn : HÖ sinh th¸i ph¸t triÓn kh«ng cã sù can thiÖp cña con ng−êi. ThÝ dô
hÖ sinh th¸i ao hå, hÖ sinh th¸i rõng nguyªn sinh, hÖ sinh th¸i ®ång cá..
HÖ sinh th¸i nh©n t¹o: HÖ sinh th¸i ph¸t triÓn trong ®ã cã sù can thiÖp cña con ng−êi. ThÝ
dô hÖ sinh th¸i ®« thÞ, hÖ sinh th¸i nhµ ë, hÖ sinh th¸i c¸c c«ng tr×nh xö lý n−íc, hÖ sinh th¸i
nh©n v¨n..
Trong sinh quyÓn tån t¹i c¸c lo¹i hÖ sinh th¸i chñ yÕu sau:
Bµi gi¶ng Sinh th¸i c«ng nghiÖp
Ch−¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc vµ KTMT- §¹i häc X©y dùng
4
- HÖ sinh th¸i tù nhiªn :nh rõng, s«ng, hå, ®ång cá, biÓn..
- HÖ sinh th¸i ®« thÞ: c¸c thµnh phè lín, c¸c khu c«ng nghiÖp...
- HÖ sinh th¸i n«ng nghiÖp: c©y l©u n¨m, c©y ng¾n ngµy, ®ång cá ch¨n nu«i, ao c¸...
H×nh 1.1. S¬ ®å cña mét hÖ sinh th¸i tù nhiªn
CÊu tróc cña hÖ sinh th¸i gåm 4 thµnh phÇn c¬ b¶n:
M«i tr−êng (E): M«i tr−êng lµ tËp hîp tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn vµ hiÖn tîng bªn ngoµi t¸c ®éng
lªn c¸ thÓ. KhÝ quyÓn, thuû quyÓn, th¹ch quyÓn tån t¹i tríc khi sù sèng xuÊt hiÖn trªn hµnh
tinh chóng ta, nhng chØ khi c¸c c¬ thÓ sèng xuÊt hiÖn míi gäi chung lµ m«i trêng. Cã nghÜa
chØ cã c¬ thÓ sèng míi cã m«i tr−êng.
M«i tr−êng tù nhiªn lµ tæng thÓ c¸c nh©n tè tù nhiªn xung quanh c¸c quÇn thÓ sèng
(thµnh phÇn h÷u sinh). ThÝ dô bÇu khÝ quyÓn, n−íc, thùc vËt, thæ nh−ìng, bøc x¹ mÆt
trêi..
M«i tr−êng nh©n t¹o lµ hÖ thèng m«i tr−êng ®−îc t¹o ra do con ng−êi lîi dông vµ c¶i
t¹o tù nhiªn;
§éng vËt
¨n thùc v
Ë
t
P
C©y xanh
Nguån dinh d−ìng HÖ vi sinh vËt
ph©n huû D
§éng vËt
¨n thÞt
Xãi mßn Ph©n bãn
ChÊt th¶i sau
khi ®· xö lý
To¶ nhiÖt To¶ nhiÖt To¶ nhiÖt
NhiÖt
Th«ng qua ho¹t ®éng
trao ®
æ
i chÊt
C
MÆt trêi