THÀNH PHẨN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢ
3.4. CÁC YẾU TỐ BÊN NGOÀI ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT
3.4.1. Ảnh hưởng của các yếu tố ]ý học
3.4.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật có thể xem là kết quả của các phản ứng hoá học. Bởi vl các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình sống của tế bào.
Để phát triển mỗi một loại vi sinh vật phát triển trong một khoảng nhiột độ nhất định. Ngoài khoảng nhiệt độ đó ra vi sinh vật sẽ bị hạn chế sự phát ừiển. Thực tế cho thấy nhiều vi sinh vật có thể phát triển trong khoảng nhiệt độ từ -18°c -ỉ-140 °c.
Đối với nhiệt độ thấp thường không gây cho vi sinh vật chết ngay mà tác động lên khả năng chuyển hoá các hợp chất làm ức chế hoạt động các hộ enzim, làm thay đổi khả năng trao đổi chất, vì thế vi sinh vật mất khả năng phát triển và sinh sản sẽ bị chết từ từ. Dựa vào đặc tính này mà người ta tiến hành bảo quản, cất giữ thực phẩm, giống vi sinh vật ở nhiệt độ thấp.
Đối với nhiệt độ cao thường gây chết vi sinh vật một cách nhanh chóng. Đa số vi sinh vật bị chết ò
60°c -
80°c, một số khác chết ở nhiệt độ cao hơn. Nhiệt độ cao thưòng gây ra biến tính protit, làm hệ enzym không hoạt động đuợc, vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt. Lợi dụng đặc tính này, người ta tiến hành sấy khô để bảo quản thực phẩm, đun sôi nước để diệt trùng.Tuỳ theo quan hệ giữa vi sinh vật và nhiệt độ có thể chia vi sinh vật thành các nhóm như sau:
- Nhóm vi sinh vật ưa lạnh: Đó là những vi sinh vật có khả năng phát triển ở nhiệt độ lạnh. Nhiệt độ tối ưu cho nhóm này là 15 °c - 20 °c và thường gặp ở trong nước biển, các hồ sâụ và suối nưởc lạnh.
- Nhóm vi sình vật ưa ấm: Đó là những vi sinh vật phát triển ở nhiệt độ trung bình. Nhiệt độ tối ưu cho nhóm phát triển này là 25°c - 36°c. Nhóm này gồm những vi sinh vật dạng hoại sinh, kí sinh gây bệnh cho người và động vật.
- Nhóm vi sinh vật ưa nóng: Đó là những vi sinh vật phát triển ở nhiệt độ tương đối cao. Nhiệt độ tối ưu nhóm vi sinh vật này phát triển là 50°c - 60ŨC. Nhóm này gồm những vi sinh vật phát triển ở đường tiêu hoá động vật, phát triển trên bề mặt đất luôn có ánh sáng mặt trời, trong nguồn nước có nhiệt độ cao.
3.4.1.2. Ả n h hưởng của độ ẩm
Độ ẩm môi trường ảnh hưởng rất ỉớn đến sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật. Với độ ẩm môi trường lớn hơn 20% thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Nếu độ ẩm hạ thấp sẽ làm rối loạn quá trình sinh lý bình thường của vi sinh vật. Độ ẩm là một ừong những yếu tố làm cho vi sinh vật tiếp nhận thức ăn dễ dàng, nhờ có độ ẩm phù hợp mà các chất dinh dưỡng đễ xâm nhập vào cơ thể, các hệ enzym thuỷ phân mới hoạt động được.
Lợi dụng đặc điểm này, người ta tiến hành sấy khô, phơi khô để làm giảm độ ẩm nguyên liệu hoặc làm khô không khí đé hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
3 ,4 .1 3 . Ả n h hưởng của ánh sáng
Ánh sáng từ mật ười chiếu rọi xuống đất, gây ra những biến đổi hoá học và những tổn thương sinh học nếu tế bào hấp thụ. Vì vậy vi sinh vật phát triển trên bề mặt đất bị tiêu diệt rất nhanh trong khoảng vài phút đến một giờ.
Tác dụng chiếu sáng phụ thuộc vào bước sóng của tia sáng. Bước sóng càng ngắn khả năng tác dụng quang hoá càng mạnh, càng làm vi sinh vật dễ bị tiêu diệt. Các vi sinh vật gây bệnh thường nhạy cảm với ánh sáng.
Lợi dụng đặc tính này mà người ta thường phơi nắng các dụng cụ cần bảo quản, một mặt làm giảm độ ẩm, một mặt tiêu diệt những vi sinh vật trên bề mặt. Hoặc khi tắm nắng các vi sinh vật gây bệnh trên da ngưòi cũng bị tiêu diệt.
3.4.1.4. Ảnh hưởng của các tia năng lượng
Các tia năng lượng đều có khả năng tiêu diột vi sinh vật mỗi tế bào của chúng hấp phụ. Mức độ gây hại tuỳ thuộc vào mức năng ỉượng ừong lượng tử lại phụ thuộc vào chiều dài bước sóng của tia năng lượng. Bưóc sóng của các tia này khoảng ÌOOOOA0 đó là tia tử ngoại, tia Rơngen, tía phóng xạ... Các tia này có năng lượng lớn. Khi các chất của tế bào hấp phụ chúng có thể làm bắn ra các electron từ các nguyên tử các chất của tế bào gây nên những biến đổi hoá học làm tế bào bị tiêu diột. Nói chung các tia này có khả năng tiêu diệt vi sinh vật rất nhanh.
3.4.1.5. A n h hưởng của chất hoà tan
Nông độ hoà tan gây ra áp suất thẩm thấu lên màng tế bào vi sinh vật và thường xảy ra hai trường họp:
- Trong trường hợp chất hoà tan trong môi trường quá cao - môi trường ưu truơng (hypertonic). Trong tế bào vi sinh vât xảy ra hiện tượng tách nước ra ngoài môi tniờng, vì thế tế bào xảy ra hiện tượng mất nước hay là co nguyên sinh chất và tế bào chịu trạng
thái khô sinh lý, làm mất khả năng trao đổi chất của tê bào và dẫn tới tế bào bị chết. ưng dụng hiện tượng này người ta tiến hành bảo quản thực phẩm như muối dưa, ướp thịt, làm mứt.
- Trong trường hợp chất hoà tan trong môi trường quá thấp - môi trường nhược trương (hypotonic) nước sẽ xâm nhập tế bào, áp lực bên trong tế bào tãng lên. Tuy nhiên do có thành tế bào cứng nên ở vi sinh vật không xảy ra hiện tượng vỡ nguyên sinh chất và tế bào ví sinh vật sẽ thích ứng với điều kíộn áp suất thẩm thấu môi trucmg thay đổi.
3.4.2. Ảnh hưỏng của các yếu tô hoá học
3.4.2 J . Ả n h hưởng của pH
Độ pH của môi trường có ảnh hưởng trực tiếp tới vi sinh sinh vật và có ý nghĩa quyết định đối vói sinh trưởng của nhiều vi sinh vật. Các ion H+ và OH‘ hoạt động mạnh nhất trong tất cả các ion, những biến đổi dù nhò nồng độ của chúng cũng làm ảnh hưởng tới việc tăng hoặc giảm khả năng thẩm thấu của tế bào. Cho nên việc xác định pH thích hợp ban đầu và việc duy trì pH cần thiết trong thời gian sinh trưởng của tế bào là rất quan trọng.
Các giá trị pH (nhỏ nhất, tối ưu, lớn nhất) cần cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tương ứng với các giá trị pH cần cho hoạt động của nhiều men. Đối với vi khuẩn thuận lợi nhất là chúng phát triển trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Đối với nấm men, nấm mốc thì phát triển ở môi trường axit yếu.
Giá trị pH của môi trường không những ảnh hưởng lán đến sinh trưởng mà còn tác động mạnh đến các quá trình trao đổi chất. Màng tế bào chất của vi sinh vật, sự thẩm thấu các ion H+ và ion OH‘ là rất nhỏ, vì thế cho dù pH của môi trường bên ngoài dao động lớn, nhưng nồng độ của hai ion nói trên trong tế bào vẫn ổn định.
3.4.2.2. Ả n h hưởng của th ế ô x i hoá kh ử (EfJ
Mức độ thoáng khí của môi trường được biểu thị bằng đại lượng 7ĩH2:
rH2 = -lg(H2) (1)
trong đó: H2 là áp suất riêng phần của hiđrô ưong khí quyển (khác với pH = -lg[H+] là nồng độ ion H+)
Dung dịch nước bão hoà hyđrô có rH2= 0, bão hoà ôxi có rH2 = 41. Giá trị pH của môi trường có ảnh hưởng đến giá trị rH2, sự phụ thuộc này được biéu thị bằng biểu thức:
rH2= - ^ - + 2pH (2)
2 0,03
trong đó: Eh thế ôxi hoá khử (V)
Các vi sính vật kỵ khí bắt buộc có thể sinh sản ở những giá trị rH rất thấp (không lớn hơn 8 - 10). Các vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí tuỳ tiện ở giới hạn rH khá rộng (từ 0 - 30). Còn các vi sinh vật hiếu khí bắt buộc rH = 10 - 30. Các giá trị rH > 30 không có lợi cho sự sinh sản của ngay các vi sinh vật hiếu khí bắt buộc.
3.4.2.3. Ả n h hưởng của các chất diệt khuân
Nhiều chất hoá học có khả năng tiêu diệt vi sinh vật. Cơ chế tác dụng của chúng khác nhau và không đồng nhất, phụ thuộc vào bản chất của nhũng chất đó và phụ thuộc vào từng loài vi sinh vật.
Các chất được ứng dụng trong kỹ thuật để tiêu diệt vi sinh vật gọi là chất diệt khuẩn. Chất diệt khuẩn thường dùng nhất là phenol và các hợp chất của nóf các ancol, halôgen, kim loại nặng, thuốc nhuộm, xà phòng, các chất tẩy rửa tổng hợp. Hoạt tính diệt khuẩn của các chất hoá học phụ thuộc trước hết vào cấu tạo, nồng độ và thời gian tác dụng của chúng đối với vi sinh vật.
Ngoài ra còn phụ thuộc vào loại vi sinh vật, thành phần hoá lý của môi trường và nhiệt độ của môi trường đó.
Ví dụ: este, alcol, dung dịch kiềm yếu tác dụng làm tan chất ỉipoit có trong thành phần tế bào. Muối kim loại nặng, axit, focmalin làm đóng tụ protêin, làm ĩhay đổi thành phần bào tương của vi sinh vật. Axit nitric, clo, permangalat, kali, các chất hữu cơ ôxi hoá mạnh có khả năng phá huỷ hẳn tế bào vi sinh vật. Còn các chất khác như glixerin, đường và muối với nồng độ cao gây ra áp suất thẩm thấu.
3.4.2.4. Ả n h hưởng của các sản phẩm trao đổi k h í
Trong quá trình sinh truởng và phát triển của vi sinh vật cũng như nhiều vi sinh vật khác có hai quá trình đồng hoá và dị hoá. Hai quá trình này luôn luôn song song và tồn tại. Do quá trình dị hoá mà nhiều sản phẩm trao đổi chất của chúng có tác dụng ngược lại quá trình đồng hoá.
Các sản phẩm trao đổi chất thưcmg có tác dụng rất độc hại đối với vi sinh vật. Bình thường các vi sinh vật lấy các chất dinh dưỡng trong môi trường đồng thời thải các chất cặn bã ra bên ngoài. Các chất thải này một mặt gây ra ức chế các quá trình hấp thụ thức ăn của vi sinh vật cụ thể là các chất này bao bọc xung quanh tạo thành một lớp làm cho các chất dinh dưỡng không đi vào trong tế bào được. Mặt khác chính các sản phẩm trao đổi này gây tác động ức chế sinh tổng hợp cá hệ enzym và làm ức chế hoạt động của enzym.
3.4.3. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học
3.4.3.1. Ả n h hưởng của quan hệ cộng sinh
Quan hệ cộng sinh là hiện tượng trong cùng một môi trường có hai hay nhiều cá thể của hai hay nhiẻu loài cùng sinh trưởng, cùng phát triển mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau.
Trong các công trình làm sạch nước thải bằng phương pháp sinh học nhân tạo, thì những quần thể sinh vật, vi sinh vật sẽ cùng hấp thụ những chất dinh dưỡng cần thiết và sử dụng những chất đó trong quá trình trao đổi chất để xây dựng và nhận năng lượng. Kết quả các chất hữu cơ bị ôxi hoá, nước thải được làm sạch.
3.43.2. Ả n h hưởng của quan hệ đôi kháng
Quan hệ đối kháng là hiện tuợng mà trong cùng một điều kiện môi trường có một loài vi sinh vật trong quá trình sinh trưởng, phát triển sẽ lấn át loài khác, làm cho loài đó bị tiêu diệt.
Trong các công trình làm sạch nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sình học hiếu khí tự nhiên nhu cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, ngoài cấc vi sinh vật từ nước thải đưa vào còn có các vi sinh vật có sẵn của đất. Hai loại vi sinh vật này chúng vừa có quan hệ cộng sinh vừa có quan hệ đối kháng, Lúc đầu lượng vi sinh vật của nước thải đưa vào chiếm tỉ lệ rất nhỏ so với lượng vi sính vật của đất, sau một thời gian thì s<5 lượng vi sinh vât của nước thải bằng số lượng vi sinh vật của đất. Điều đó chứng tỏ vi sinh vật của đất đã bị vi sinh vật từ nước thải tiêu diệt. Số còn lại cùng tồn tại và phát triển sẽ thực hiện quá trình tự làm sạch đất sau khi tưới nước thải.
3.4.33. Ả n h hưởng của quan hệ kí sinh
Đây là mối quan hệ giữa hai cơ thể sống vi sinh vật, loài này sống bám vào loài khác, loài này phát ưiển sẽ làm cho loài kia bị tiêu diệt.
Ví dụ như virut động thực vật, chúng không có khả năng tổn tại trong các môi trường dinh dưdng và chúng chỉ phát triển được bằng kí sinh ưên tế bào chủ.
Chương 4