Bài ôn tập môn Môi trường và con người
1. Các enzyme Hydrolase trong xử lý môi trường:
Các enzyme Hydrolase thuộc lớp 2: Hidrolase (lớp enzyme thủy phân), có khả năng phân
giải nhiều cơ chất khác nhau như: protein, lipid, glucid.... tạo ra những phần đơn giản, được
ứng dụng trong xử lý môi trường cụ thể như:
a. Amylase: các enzyme thủy phân amylose:
Các Amylase là các enzyme đường hóa, có khả năng phân hủy amylose và
amylopectin, glycogen và các polysaccharit, vì vậy có các ứng dụng sau:
Các enzyme Amylase được ứng dụng trong việc phân hủy các phế thải có chứa
tinh bột từ các nhà máy chế biến nông sản, các làng nghề làm bún…Đặc biệt mỗi
loại enzyme Amylase có chức năng khác nhau sẽ tham gia vào những công đoạn
khác nhau để hoàn tất quá trình phân hủy tinh bột. Ví dụ: α-amylase cắt tinh bột
thành dextrin, β-amylase cắt dextrin thành maltose, maltase cắt liên kết α(1-4) của
maltose tạo thành glucose; α(1-6)-gluosidase cắt liên kết phân nhánh α(1-6) của
amylopectin tạo thành các đoạn amylose. Sản phẩm từ quá trình phân hủy tinh bột
có thể dùng để sản xuất alcohol.
Ngoài ra, nhờ α-amylase và glucoamylase mà từ các phế thải lương thực có thể
sản xuất màng bao gói có tính chất phân hủy quang học và sinh học. Ước tính, chỉ
riêng tại Việt Nam mỗi ngày có hàng triệu bao nylon được sử dụng và thải ra môi
trường. Thời gian cần để bao nylon tự phân hủy là từ 500 đến 1000 năm nhưng
khi phân hủy vào đất thì nhựa PVC làm đất trơ gây ành hưởng đến hệ thực vật. Vì
vậy, ứng dụng trên của Amylse góp phần vào bảo vệ môi trường, nói không với
bao nylon.
b. Cellulase:các enzyme phân hủy cellulose:
Cellulose thuộc nhóm polysaccharide, là thành phần chính tạo nên lớp màng tế
bào thực vật, giúp cho các mô thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi, có nhiều
trong bông (95-98%), đay, gai, tre, nứa, gỗ... (Cellulose chiếm khoảng 40-45%
trong gỗ). Vì vậy nước thải từ các nhà máy giấy, các xưởng môc, các xưởng sản
xuất mây tre đan… chứa hàm lượng lớn cellulose.
Trong cấu trúc của cellulose và cellotetraose chủ yếu là liên kết β(1-4) glucogit.
Cũng giống quá trình thủy phân tinh bột, để phá hủy cấu trúc trên ta cần các
cellulase với những tác động đặc trưng riêng biệt. Sau khi cellulase (EC 3.2.1.4,
còn gọi là endoglucanase D) và β-glucosidase (EC 3.2.1.21, còn gọi là cellobiase)
phá hủy không chọn lọc β-1,4-glucan thành các mảnh có khối lượng phân tử nhỏ
oligocellulose, enzyme cellobiosidase (EC 3.2.1.91, còn gọi là cellobiohydrolase)
phá hủy tiếp các mảnh nhỏ này tới đơn vị nhỏ nhất là đường đơn. Vì vậy với việc
cần đến cả một hệ enzyme để thủy phân polysaccharide, đã có nhiều nghiên cứu
đề cập đến việc sản xuất các chế phẩm bao gồm một số enzyme để xử lý phế thải
là các polysaccharide thực vật. Ví dụ: chế phẩm Econase, thành phần chính gồm:
endo-1,4-β-D-glucosidase, cellobiohydrolase, exo-1,4-β-D-glucosidase và một số
enzyme khác.
Ngoài ra, sinh khối của thực vật bậc cao ngoài chứa các polysaccharide quan
trong quyết định đến chất lương giấy như cellulose còn có các polysaccharide
khác như aminopectin, pectin, xylans…Nên ngoài các enzyme đã nêu ở trên, có
thể sử dụng một số enzyme khác để xử lý triệt để nước thải như: cellulases và
hemicellulose để phá hủy lemicellulose, galactanase để phá hủy
arabinogalactan…
Kết quả: từ các chất thải thu được nguồn năng lượng là enthanol.
c. Protease: enzyme thủy phân protein:
Protease thuộc nhóm enzyme thủy phân protein được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp thực phẩm.
Protease thủy phân các protein có trong chất thải để sản xuất các dung dịch đặc
hoặc các chất chất rắn khô có giá trị dinh dưỡng cho cá và vật nuôi. Ví dụ: lông
gia cầm sau khi được làm tan cơ học, nhờ protease kiềm tạo thành sản phẩm dạng
bột, màu xám, hàm lượng protein cao được sử dụng làm thức ăn.
Protease thủy phân các protein không tan qua nhiều bước: cắt các chuỗi polypeptit
tạo các liên kết lỏng trên bề mặt, quá trình hòa tan xảy ra với tốc độ chậm tạo ra
những phần nhỏ. Được sử dụng để xử lý các phế thải protein tồn đọng trong các
dòng chảy tạo dung dịch rửa trôi không còn mùi hôi thối.
d. Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen:
Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen có ứng dụng quan trọng cụ thể trong
việc khử độc thuốc trừ sâu tồn đọng trong đất. Atrazine là thuốc diệt cỏ hoàn toàn
không tan trong nước (33mg/l). Nhờ một số chủng vi sinh như Pseudomonas sp.
Strain ADP tiết ra Atrazin chlorohyrolase chuyển hóa atrazine thành các sản phẩm
tan được và không độc cho môi trường đất.
2. Các enzyme khác:
a) Cyanide hydratase: enzyme xử lý chất thải cyanure:
Cyanure, độc chất ức chế sự hô hấp hiếu khí ở mức tế bào(ngăn chặn tế bào nhận
oxygen), một trong những chất độc gây tử vong nhanh nhất. Hai dạng cyanure nguy
hiểm gây ngộ độc được chú ý nhiều nhất là hydrogen cyanide (HCN) và cyanogen
chloride (CK). Các chất này được tìm thấy trong nước thải của các ngành công
nghiệp luyện kim, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp…do ước tính mỗi năm có 3 triệu tấn
cyanure được sử dụng vào các ngành công nghiệp trên. Bên cạnh đó, nhiều loài thực
vật, vi sinh vật, côn trùng cũng có khả năng thải ra HCN và các enzyme thủy phân
dẫn đến nguy cơ ngộ độc thực phẩm.
Cyanide hydratase (EC 4.2.1.66, còn gọi là formamide hydro-lyase) là enzyme có khả
năng chuyển hóa cyanide trong nước thải công nghiệp thành amoniac và format chỉ
thông qua một bước phản ứng. Nguồn tạo ra cyanidase là từ nấm thích hợp, một số vi
khuẩn Gram(-), các ứng dụng sinh học hiện đại. Điểm đặc biệt của cyanidase là
không bị ảnh hưởng bởi các ion thông thường có trong nước thải (Fe2+, Zn2+, Ni2+)
hay các chất hữu cơ như formamide, acetamide, hoạt động tối ưu trong pH khoảng
7.8-8.3 và mất hoạt tính khi pH lớn hơn 8.3.
Với sự việc Nhà Máy Vedan tại Long Thành đổ chất thải chưa qua xử lý vào sông Thị
Vải mà cyanure chiếm phần lớn trong nước thải, ta thấy được sự vô trách nhiệm của
con người đối với môi trường, cộng đồng và thấy tầm quan trong của enzyme xử lý
cyanure.
b) Enzyme tham gia quá trình khử độc các kim loại nặng:
Các kim loại nặng như arsen, cadimi, đồng, crom, chì…là những chất ô nhiễm nguy
hiểm có trong nước thải công nghiệp, mỏ khai thác, các chất rắn, bùn thải từ thành
phố. Trong số các kim loại trên ta đặc biệt chú ý đến arsen.
Asen nguyên tố và các hợp chất của asen được phân loại là "độc" và "nguy hiểm cho
môi trường" tại Liên minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC. Có hai nguyên nhân
gây ô nhiễm arsen. Nguồn gốc từ thiên nhiên như từ quá trình phong hóa, hoạt động
núi lửa, tạo quặng sulfur, đa kim… Nguồn gốc từ con người chiếm phần lớn bao gồm
nước thải công nghiệp, khí thải, xử lý các khoáng chất của Arsen, sự đốt cháy nhiên
liệu hóa thạch, các chất thải rắn, quá trình sản xuất các hóa chất bảo vệ thực
vật(khoảng 8.000 tấn Arsen/năm được dùng làm thuốc diệt cỏ)…Lượng arsen đi vào
cơ thể hàng ngày khoảng 20-300µg, nguồn nước ngầm có chứa trên 50µg/l được phát
hiện ở Mehico, Myanma, Việt Nam…vì vậy hiện nay vấn đề ô nhiễm arsen đang là
vấn đề thời sự, cấp bách cần phải giải quyết và việc giải quyết bằng enzyme là giải
pháp hàng đầu.
Nguyên tắc chung của việc xử lý ô nhiễm arsen bằng enzyme là chuyển hóa arsenite
(hóa trị III) rất độc thành arsenat (hóa trị V) ít độc hơn như dùng enzyme arsenate
reductase(EC 1.20.98.1, còn gọi là arsenite oxidase); chuyển hóa arsen dạng vô cơ
sang hữu cơ (methylarsonate) như enzyme Arsenite methyltransferase.
4 trang
21420
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài ôn tập môn Môi trường và con người", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_on_tap_mon_moi_truong_va_con_nguoi.docx
