Ngày nay đã có nhiều công trìn h nghiên cứu khoa học công bố rấ t nhiều loài v s v có khả năng phân giải dầu mỗ và khí đốt. Những v s v này bao gồm cả vỉ khuẩn, nấm men, nấm sợi và cả xạ khuẩn,
a- Các lo à i vi khuẩn
Cắc loài vi khuẩn sau có khả nâng phÂn giải cacbuahydro. Achrobacter sp, Alftaligenes sp, Bacillus sp, Bacterium sp, Corynebacterium, Micrococcus sp, Flavobacterium sp, Pseudomonas sp, Microromonospora sp, Mycobacterium sp, Nocardia sp.
6' Các loài xạ khuẩn: ■ Steptomỵces sp
c- C ác lo à i nấm men
Candia sp, Cytomyces sp, Debaryomyces sp, Endomyces sp, Honsenula sp, Monỉlia sp, Scopuloriopsis sp,
d- Các loài nấm sợi
Acremonium sp, Aspergillus sp, Penicillium sp.
2- v s v phân giải khi thiên nhiên
Có r ấ t nhiểu loài v s v có khả năng phân giải khí th iên nhiên, trong đó chủ yếu là các loài vi khuẩn. N hững loài đó như sau: Mycobacterium sp, Pseudomonas sp, Methanomonas sp, Bacillus sp, Corỵnebacterium sp, Corỵnebacterium sp, Brevibacterium sp, Flavobacterium sp và Bacterium sp.
3 '
Cơ ch ế chuyển hóa
a- C a c h ế chuyển h ó a cacbuahydro
Sự chuyển hóa cacbuahydro hết sức phức tạp. Quá trin h này xảy ra trong điều kiện tự nhiên và pbụ thuộc vào những điều kiện sau:
- K hả n*tig th âm nhập cacbuahydro vào tế bào
vsv.
Bản chết hóa học của cacfouahydro hoàn toàn khác nhau, nó phụ thuộc vào số lượng gốc carbon trong đó. Sự phAn giải cacbuahydro có m ạch carbon dài th àn h cacbuahydro có m ạch ngắn tà rấ t khó khàn, do đó sự xâm nhập98 C h ư ơ n g 4
- Khả năng tạo ra enzym ngoại bào của
vsv
để phân giải các mạch carbon lớn trong cacbuahyđro. Khả nang này hoàn toàn giông nhau ở những loàivsv
khác nhau.- Khả năng chếng lại nhiều độc tố có trong dầu mỏ của
vsv.
Nhiều vấn đề xung quanh cơ chế phân giải dầu mỏ bởi
vsv
cho đến nay vẫn chưa được làm sán g tỏ. Ví dụ: cơ chế vận chuyển của cacbuahydro vào
tế
bàovsv
ra sao khi mà bản chất cacbuahydrolà
những hợpchất không có khả năng hòa tan trong nước? Khi vào dược trong t ế bào, sự chuyển hóa các hợp chất cacbuahydro ra sao ở m àng và ở trong nguyên sinh chất? Cơ chế chống chịu các chất độc vốn có râ't nhiều trong cacbuahydro?
V i m ặt lý thuyết, các nhà khoa học cũng d ã thếng n h ấ t và đưa ra được những cơ chế phù hợp. Họ hy vọng trong tương lai những thực nghiệm sẽ chứng minh được những điều họ dưa ra. Các qùá trìn h chuyển hóa đó có thế được tóm t ắ t như sau:
.. „ . . . Vi sính vât _ , ■ Vi sinh vât ' ., , ,
1) Cacbuahydro --- ■ Rượu bặc 1 --- » Aldehyde Axit béo 2) Phân hủy n-alkan hoặc rượu bộc 2
3) Phản hủy olefin Olefin — 1 ^ — ►Aldehyde » Axitbéo 1.2 epoxyt - — I i+ HjO Ọxy hóa ,
1.2 diod ■ Axit béo bàt 1 carbon b- Cơ chế chuyến hóa k h i metqỉ1
Khi ph ân hùy khí. m etan, co * yà H+ hoạt động sè đựợc hình thành,
vsv
sẽ sử dụng H + để khử tiếp c o * để tạo th à n h các chất hữu cơ theo phương trìn h tóm tắ t như sau: / ^ U oi ư A n / * \ . ' -V-- phương trìn h tóm t ắ t như sau: CH4 + 2 H 20 4(H) + C 02 4(H) + 02 CH4 + Q2 co* + 8(H) (CHáÕ) + H20 h20 (CH2Ọ) + h 2oC h u y ể n h ó a v ậ t c h ấ t d o vi s in h v ậ t tro n g I^ưđc 99
C hát béo dược hình th àn h sẽ tham gia vào các quá trìn h trno đổi chất trong t ế bào theo chu trìn h Krebs.
Nếu trong điều kỉện môi trường chỉ có cacbuahydro thì v s v rấ t khó phàn húy. Trong inôi trường có m ặt các yếu tô vi ỉượng các loài v s v sẽ tiến hành phàn hủy cacbuahydro nhanh hơn rấ t nhiều. Chính vì thế. trong nhiều trường hợp xứ lý ô nhiễm dầu ở môi trường nước và môi trường đất, người ta chỉ cần bổ sung dung dịch vi lượng cùng dú dám báo cho v s v có trong dầu bị ô nhiễm được phản hủy mà không cần cho thêm giống v s v thuần khiết vào. Một ứng dụng khác có ý nghĩa rấ t quan trọng trong công nghệ v s v là người ta dùng cacbuahydro và khí th iên nhièn như là một môi trường tố t đế sắn xuât sình khôi v s v dùng trong ch A11
nuòi. Trong công nghệ này, người ta sử dụng dung địch vi lượng như một
thành phần môi trường không thế thiếu dược cho sự phát triển cùa v s v .
4.5 Sự CHUYỂN HÓA CẤC CHẤT HỮU cơ CHỨA NITƠ NHỜ VI SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỞNG NƯỚC
4.5.1 V ò n g t u ầ n h o à n n ítđ tr o n g th iê n n h iê n
Lượng nitơ có trong thiên nhiên rất lớn. Nitơ ở trong không khí chiếm đến 75rẢ theo trọng lượng hay 78c/c theo th ể tích không khí (tương dương 3,9 X l ơ 'r’ tấ n Na).
Ớ giới tự nhiên (trong đất, nước, giới sinh vật) số lượng nitơ không nhỏ. Sô' lượng nỉtơ đó như sau:
- Nitơ có trong thực vật trên trái đất: 1 X 10* tấn. - Nitơ có trong động vật: 1 X 10* tấn.
- Nìtơ có trong xác hữu cơ trên m ặt đất: 550 X 10** tấn.
- Nitơ có trong chát vô cơ trên mặt đất: 140 X 10*’ tấn.
* Nitơ có trong thực vật dưới đại dương: 3 X 10a tấn.
- Nitơ có trong xác hữu cơ dưới dại dương: 650 X 10M tấn. - Ni tơ có trong hợp chất vô cơ dưởi đại dương: 66Q X 1Q9 tấn .
- Nitơ trầm tích: 4 X 10IS tấn.
- Ni tơ thuộc vỏ trá i đất: 14 X 1016 tân.
Các s ấ liệu đều do các nhà khoa họe tín h toán về m ặt lý thuyết, còn iren thực lế có thể iũiiều hơn và cõng có th ể ít hơn. Do dó, những 3ố liệu dó chỉ m ang t-ính chát tham khảo. Tuy nhiên, nliửug số liệu trên cũng cho ta một h ìn h ản h kh á ấh tượng về nguồn nitơ có trong th iên nhiên.
100 C h ư ơ n g 4 Vòng tuần hoàn của nitơ trong thiên nhiên được khép kín nhờ các quá trình cố định ni tơ, quá trình amôn hóa, nitrat hóa và phản nitrat hóa.
Toàn bộ chu trình chuyến hóa được trình bày trong sơ dồ sau:
4.5.2 Q uá tr ìn h a m ô n h ó a p ro te in (hay q u á tr ìn h vô cơ h ó a p ro tein ) Trong nước và trong đ ất luôn luồn tồn tạ i nhiều xác động v ật và thực vật. Xác động vật và thực vật chứa rấ t nhiều hợp ch ất hữu cơ chứa
nitơ. Các hợp chất hữu cơ thường không được thực vật sử dụng trong quá trình trao đổi chất, thực vật chỉ có thể sử dụng các hợp chất vô cơ dạng
hòa tan. Do đó, các hợp chất hừu cơ khi th ả i vào môi trường nước nếu không được
vsv
phân giải thành các hợp chất vô cơ hòa ta n sẽ khồng dược thực vật sử dụng. Như vậy một m ặt, v s v như m ột sinh v ật làm sạch môi trường ô nhiễm bởi các hợp chất chứa nitơ, một m ặt như một tácnhán trung gian chuyển hóa các hợp chất khó tiêu đốí với thực vặt này
th àn h các hợp chất dễ tiêu cho thưc vật sử dụng. Các hợp ch ất hữu cơ có
chứa nitơ trong môi trường nước còn bị phân hủy bối các dộng vật khác, tuy nhiên sự phân hùy này xảy ra yếu là do v s v . v s v dóng vai trò quyết định trong quá trình 'chuyển hóa protein thành các hợp chất vô cơ.
Muốn phân hủy được protein