HỆ SINH THÁI VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CHẤT THÀI ĐỒ THỊ
Erytrose 4 phosphate Gtyceraldehyde 3 phophate
B. faponica Rh tonkinnensis
3.5 QUÁ TRÌNH TẠO MÙN TỪ CHẤT THÀI HỮU cơ
3.5.3 Vai trò cellu lo se trong sự tạo thành mùn
Có hai quan điểm hoàn toàn trá i ngược nhau về vai trò của cellulose trong sự tạo th à n h mùn.
- Một sô nhà khoa học cho rằng, cellulose không đóng vai trò gì trong sự hình th à n h mùn. Quá trìn h phân giải cellulose sẽ tạo ra những hợp chất có phân tử lượng thấp, C 02 và nước, các chất này không th ể tạo th àn h chất m ùn có phân tử lượng lớn.
- Nhiều nhà khoa học khác lại cho rằng, cellulose là chất có tầm quan trọng đặc biệt trong sự tạo th àn h mùn. Người đầu tiên ủng hộ quan điểm này là nhà khoa học Nga nổi tiếng Vinogratsky (1929). Theo ông, khi
vsv
phân giải cellulose trong xác thực vật, một phần sẽ tạo thành C 0 2, H20 , còn một phần lớn tạo th àn h chất dẻo có phân tử lượng lớn. Quá trìn h này có th ể biểu diễn ở hình 3.11.vsv
Cẹllulose ---— ► Các chất dẻo + các chất có phân tử lượng thấp + C 02 + H20 Ịv sv
Hình thành mủn
Hệ s in h t h á i v à q u á tr ìn h p h â n g iải c h ấ t th ả i đô th ị 81
Ông không chỉ đưa ra những ý tưởng khoa học mà còn trực tiếp làm nhừng thí nghiệm phân giải cellulose trong điều kiện hiếu khí. Trong thí nghiệm của mình, ông nhận thấy khi cellulose bị phân giải ngoài C 02, H20 và một số chất có phân tử ỉượng thấp được hình th àn h còn có sự tạo th àn h chất dẻo có phân tử lượng lớn. Khi đem chất dẻo dưới kính hiển vỉ, ông nhận thấy có m ặt cả tế bào v s v trong khôi chất dẻo này.
Vacne là nhà khoa học khác cũng đã ủng hộ quan diểm của Vinogratsky. Trong thí nghiệm của mình, Vacne cùng thu được chất dẻo từ quá trìn h phân giải cellulose. Ông cho rằng, trong quá trình pĩĩân giải cellulose có tạo thành chất dẻo, chất dẻo này có thể là chất dung giải của tế bào của vi khuẩn kết hợp với các chất tạo th àn h do quá trìn h phân giải cellulose. Ông kết ỉuận rằng, chất dẻo được hình th àn h không phải là sản phẩm của quá trình phân giải cellulose mà là sản phẩm tổng hợp đuợc dưới tác dụng của v sv .
Sau đó nhiều tác giả cho rằng, nguồn gấc của chất mùn là các hợp chất hữu cơ chứa nitơ và các axit có vòng thơm. Các hợp chất hữu cơ chứa ni tơ thường là thành phần tế bào của niêm vi khuẩn. Cellulose là thành phần môi trường râ't cần thiết dể niêm vi khuẩn ph át triển.
Khi chất thải nguồn thực vật bị phân giải, tạo ra những sản phẩm phân giải cellulose kết hợp với những sản phẩm dung giải của tế bào vi khuẩn sẽ tạo ra phản ứng tái hợp thành mùn.
3.5.4 V aỉ tr ò c ủ a h e m ỉc e ỉlu ỉo se tro n g s ự tạ o th à n h m ù n
Người nghiên cứu kỹ về vai trò của hemiceỉlulose trong quá trìn h tạo th à n h mùn là Rudacov, tro n g đó ông đặc b iệt quan tâ m đến axit galacturonic. Axit này dễ cô' định trong các loại m ùn và kh á bền với
v s v , trong mùn axit galacturonic chiếm khoảng 1 2 - 13%. Khi tồn tạ i trong mùn, chúng dễ dàng tương tác vđi protit để tạo th à n h m ột hợp ch ất khó ta n và tạo nên một th ể keo. Thể keo này có tác dụng cho sự đoàn lạp của đất. Tuy nhiến, cho đến nay quan điểm của Rudacov vẫn chưa được công n h ậ n bởi nhiều nhà khoa học, ở đây còn r ấ t nhiều vấn đề chưa được làm rõ.
3.Ỗ.5 Vaỉ trò của lỉgn ỉn trong sự hình thành m ùn
Lignin là một thành phần khá quan trọng trong xác thực vật, chúng chiếm đến 30% trong gỗ và 1 0 - 2 0% trong các chất th ải hữu cơ có từ thực vật th ân mềm, đơn vị cấu trúc của lignin là fernin propan. Ở một số xác thực vật khác, người ta thấy có m ặt vanilin, anhydrit xireniCy ở một sô" cây lâu năm còn thấy cổ para - oxybenzandehyt.
82 C hư ơ ng 3
Lignin được xác định là chất trùng hợp có cấu trúc rấ t phức tạp và rấ t đa dạng. Trong lignin có nhiều nhóm định chức khác nhau như metoxin, fenon và rượu.
Người n g hiên cứu vai trò của lignin đến sự tạo th à n h m ùn sâu n h ấ t là Truxop. Ông đã thí nghiệm nhiều lần và đi đến k ế t luận là quá trìn h m ùn hóa trong tự nhiên là sự k ế t hợp ch ặt chê giữa những sản phẩm p h ân giải của protit và lignin, người ủng hộ ý kiến này m ạnh mẽ n h ấ t là O atsm an. Õng này cũng tiế n h à n h nghiên cứu kỹ quá trìn h chuyển hóa lignin và cũng đưa ra k ế t luận ỉà “C hât mùn là m ột phức hợp lig n in 'v a p ro tit”. Những người ủng hộ quan điểm này, ỏ thời gian sau đó giải thích như sau:
Lignin là th àn h phần rấ t ổn định trong th àn h phần của thực vật,
v s v rấ t khó phân giải lignin. Trong phân tử của lignin có các nhân fenon, furan, các gốc metoxin gần giống axit humic. M ặt khác, sau khi tiến hành oxy hóa, sản phẩm oxy hóa có màu gần giống axit humic. Ngoài ra, n h ân mùn lignin - protit có đặc tín h của axit humic, chúng dễ hòa tan trong kiềm và có khả năng kết tủa trong axit. Từ những nhận định đó, Oatsman đưa ra phản ứng giữa lỉgnin và protit như sau:
CseHUeO™ (OCH3) COOH (OH) 4 + NH2 - R - CHNH2 - COOH
= CsbH^Ok) (OCH3) COOH (OH)4 = N - R - COOH + H20
Một nhà khoa học khác là Kononova cũng có đồng quan điểm trên và bà còn dưa ra n h ận định là: Không chỉ có lignin tham gia hình thnàh nên mùn mà còn có những hợp chất khác có vòng thơm, có gốc fenon đều có th ể chuyển th àn h mùn.
Tuy nhiên, cũng còn nhiều nhẳ khoa học chưa th ậ t hoàn toàn đồng ý vội quan điểm trê n của Oatsman và Kononova, các nhà khoa học thuộc nhóm này cũng thừa n h ận một điểm là phức hợp lignin - protit có nhiều tính chất của axit humic. Tính chất tan trong kiềm và k ết tỏa trong axit không đủ để chứng m inh chúng giông nhau vì trong thực tế có nhiều chất cũng có những tín h chất này.
Trong chất thải từ nguồn thực vật, có nhiều loài v s v có khả năng phân giải các chất ỉignin như nấm meridius lacrymans, polysporus annosus, mucor clamydosponus racemosus, tamelespini, agracicus mebuLaris. Khi tiến hành phân giải lignin, một phần bị oxy hóa, một phần bị khoáng hóa, một phần bị chuyển hóa. Các thành phần phân giải này sẽ cùng với protit của vi khuẩn có thể tạo ra nguyên liệu tạo thành mùn.
Hệ sin h th á i và q u á tr ìn h p h â n g iải c h ấ t th ả i đô th ị 83
3.6 Sự CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT THÀI HỮU c ơ BỞI CÁC SINH VẬT KHÁC Trong thời gian dầu của quá trình thu gom, vận chuyển và tập trung các sinh vật nhiễm hoặc sẵn có trong chất thải, chủ yếu là v s v . Các loài v s v (chủ yếu là vi khuẩn) ưa ấm phát triển và cả trứng của nhiều sinh vật khác như giun (nematodes), bọ có cánh (beetles), rệp (mites) và nhiều loài nguyên sinh động vật (protoza).
Tuy nhiên ở giai doạn đầu, vì nhiều điều kiện không thuận lợi, các sinh* vật không phải là v s v không phát triển được hoặc phát triển rấ t kém. Sau 7 - 8 ngày trong khôi chất thải, nhiệt độ sẽ tăng lên rấ t cao, có khi đạt tới 60 - 70°c. Ở nhiệt độ này, nhiều v s v ưa ấm bị tiêu diệt, một sô" trứng giun, sán bị phá hủy và xuất hiện nhiều sinh vật ưa nóng. Trong đó các loài nấm sợi, vi khuẩn ưa nhiệt và đặc biệt là các loài xạ khuẩn phát triển rấ t nhanh.
Sau giai đoạn này, nhiệt bắt đầu giảm và ta thấy trên bề m ặt khôi chất thải phát triển rấ t nhiều xạ khuẩn, tạo th àn h màu trắng xám phủ gần như h ết bề mặt. Phía trong châ't thải phát triển rấ t nhiều vi khuẩn chứa bào tử, trong đó có rấ t nhiều loài bacillus. Những loài vi khuẩn này sẽ làm tăn g nhanh khả năng tạo mùn từ chất thải.
Kết thúc giai đoạn này là bắt đầu đến giai đoạn phát triển m ạnh của các sinh vật khác như giun tròn, giun đâ't, các loài nguyên sinh động vật, các loài rệp và các loài côn trùng cánh cứng, ở tỊaời điểm này, các điều kiện khôi rác khá thuận lợi cho sự phát triển của các sinh vật này. Trong quá trìn h phát triển, chúng chuyển chất hữu cơ chưa ổn định sang trạng thái ổn định và chất lượng mùn tối hơn.
Trong trường hợp chất thải vẫn là điều kiện thuận lợi cho v s v thì các loài v s v vẫn thay phiên nhau phân giải chất thải. Kết quả là tạo ra những chu kỳ phân giải, nhiệt độ tăng, giảm nhiều lần cho đến khi mức độ phân giải được ổn định.