Môi trường sống nói chung và môi trường nuôi thủy sản nói riêng chứa nhiều thành phần hữu cơ khó phân hủy. Quá trình phân hủy tốn nhiều thời gian và áp dụng đồng thời nhiều biện pháp.
Để xử lý nước nuôi cần kết hợp nhiều phương pháp để tránh ô nhiễm nguồn nước khi xả ra bên ngoài.
Ngoài các biện pháp như hóa học, hóa lý thì biện pháp sinh học là biện pháp luôn được ưu tiên trong các hệ thống hiện nay để đảm bảo cho việc phát triển nông nghiệp bền vững, an toàn với môi trường.
Các loại môi trường sống (nguồn: trên hình)
Việc sử dụng vi sinh là một trong những biện pháp sinh học đơn giản và thường được áp dụng nhất trong việc xử lý nước, xử lý môi trường.
Trong hầu hết các dòng vi sinh đều chứa hai nhóm vi sinh chính, tùy theo kiểu trao đổi chất, ngừơi ta chia thành 2 nhóm: vi sinh vật tự dưỡng và vi sinh vật dị dưỡng.
Tùy vào chức năng của sản phẩm (mục đích xử lý hướng đến) mà số lượng mỗi nhóm sẽ nhiều hay ít.
1. Vi sinh vật tự dưỡng
Vi sinh vật tự dưỡng là những vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp (tự sản xuất) được các chất hữu cơ (hay vô cơ) cần thiết cho cơ thể.
Chúng là một tổ chức sản xuất ra các hợp chất hữu cơ phức tạp (ví dụ như cacbohydrat, chất béo và protein) từ những hợp chất đơn giản tồn tại xung quanh nó bằng các h sử dụng năng lượng từ ánh sáng (quang hợp) hoặc các phản ứng hóa học vô cơ (hóa tổng hợp).
Chúng không cần một nguồn năng lượng hoặc cacbon hữu cơ sống. Sinh vật tự dưỡng có thể oxy hóa khử CO2 để tạo ra các hợp chất hữu cơ cho quá trình sinh tổng hợp và cũng tạo ra một nguồn dự trữ năng lượng hóa học.
Hầu hết sinh vật tự dưỡng sử dụng H2O với vai trò là tác nhân khử, nhưng một số có thể sử dụng các hợp chất hydro khác ví dụ như H2S.
Vi sinh vật tự dưỡng được chia thành 2 nhóm là vi sinh vật quang tự dưỡng và vi sinh vật hóa tự dưỡng:
- Vi sinh vật quang tự dưỡng sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng
- Vi sinh vật hóa tự dưỡng sử dụng chất cho electron làm nguồn năng lượng, bất kể là từ nguồn hữu cơ hay vô cơ.
Tuy nhiên đối với vi sinh vật tự dưỡng, những chất cho electron này tới từ các nguồn hóa vô cơ. Những vi sinh vật hóa tự dưỡng này là sinh vật vô cơ dưỡng.
Sinh vật vô cơ dưỡng sử dụng các hợp chất vô cơ, ví dụ như H2S, S, NH3, và FeO, đóng vai trò là tác nhân khử cho quá trình sinh tổng hợp và dự trữ hóa năng.
Sinh vật quang tự dưỡng và sinh vật vô cơ dưỡng sử dụng một phần ATP được sản xuất trong quá trình quang hợp hoặc quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ để khử NADP+ thành NADPH để tạo nên các hợp chất hữu cơ.
Mặt lá màu xanh của một loại dương xỉ, là một sinh vật quang tự dưỡng (nguồn: Wiki)
2. Vi sinh vật dị dưỡng
Vi sinh vật dị dưỡng là một nhóm sinh vật tiêu thụ hoặc hấp thụ cacbon hữu cơ (thay vì cố định cacbon từ các nguồn vô cơ như CO2) để có thể sản xuất năng lượng và tổng hợp các hợp chất để duy trì sự sống.
Vi sinh vật dị dưỡng không có khả năng tự tổng hợp các chất dinh dưỡng từ các chất vô cơ mà phải sống nhờ vào các chất dinh dưỡng của nhóm vi sinh vật tự dưỡng tổng hợp lên.
Vi sinh vật dị dưỡng cũng được chia thành 2 nhóm là vi sinh vật quang dị dưỡng và vi sinh vật hóa dị dưỡng:
- Loài quang dưỡng sử dụng nguồn năng lượng từ ánh sáng cho các hoạt động trao đổi chất chuyển đổi thức ăn/nhiên liệu thành năng lượng để sử dụng cho các quá trình của tế bào, biến đổi thức ăn/nhiên liệu thành các đơn vị để tạo nên protein, lipid, axit nucleic cùng một số carbohydrate và loại bỏ chất thải nitơ.
- Loài hóa dưỡng lấy năng lượng từ các phản ứng oxy hóa bao gồm tập hợp các phản ứng và quá trình trao đổi chất diễn ra trong các tế bào của sinh vật để chuyển đổi năng lượng hóa học có trong chất dinh dưỡng.
Vi sinh vật dị dưỡng sử dụng toàn bộ năng lượng cho quá trình phát triển và sinh sản, khác với các vi sinh vật tự dưỡng phải dùng một phần năng lượng để tổng hợp cacbon.
Tổng quan chu trình giữa tự dưỡng và dị dưỡng (nguồn: Wiki)
3. Tóm lại
Bảng so sánh chung
| So sánh | Vi sinh vật tự dưỡng | Vi sinh vật dị dưỡng |
| Định nghĩa | Tự tổng hợp (tự sản xuất) được các chất hữu cơ (hay vô cơ) cần thiết cho cơ thể | Sống nhờ vào các chất dinh dưỡng của nhóm vi sinh vật tự dưỡng tổng hợp lên |
| Phân loại | 2 nhóm:
|
2 nhóm:
|
| Sử dụng năng lượng | Phải dùng một phần năng lượng để tổng hợp cacbon | Sử dụng toàn bộ năng lượng cho quá trình phát triển và sinh sản |
Bảng so sánh các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật
| Loại hình dinh dưỡng | Nguồn năng lượng; Hydrogen; điện tử; Carbon | Đại diện |
| Tự dưỡng quang năng vô cơ (photolithoautotrophy) | Quang năng; H2, H2S, S hoặc H2O; CO2 | Vi khuẩn lưu huỳnh, màu tía,màu lục; Vi khuẩn lam. |
| Tự dưỡng hoá năng vô cơ (chemolithoauto-trophy) | Hoá năng (vô cơ); H2, H2S, Fe2+, NH3, hoặc NO2–, CO2 | Vi khuẩn oxy hoá S, vi khuẩn hydrogen, vi khuẩn nitrát hoá, vi khuẩn oxy hoá sắt. |
| Dị dưỡng quang năng hữu cơ (photoorganohetero-trophy) | Quang năng; Chất hữu cơ | Vi khuẩn phi lưu huỳmh màu tía, màu lục. |
| Dị dưỡng hoá năng hữu cơ (chemoorganohetero-trophy) | Hoá năng (hữu cơ); Chất hữu cơ | Động vật nguyên sinh, nấm, phần lớn các vi khuẩn không quang hợp (bao gồm cả các vi khuẩn gây bệnh). |
(Nguồn: Bảo Nam đăng trên acc-biotech.com)
Biểu đồ giúp phân loại một loài là tự dưỡng, dị dưỡng hay là một kiểu phụ
Không có ranh giới tuyệt đối giữa các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật. Vi sinh vật dị dưỡng không phải tuyệt đối không sử dụng được CO2 mà chỉ là không thể dùng CO2 làm nguồn carbon duy nhất hay chủ yếu để sinh trưởng.
Trong điều kiện tồn tại chất hữu cơ, chúng vẫn có thể đồng hóa CO2 để tạo ra tế bào chất. Tương tự như vậy, vi sinh vật tự dưỡng không phải là không có thể sử dụng chất hữu cơ để sinh trưởng.
Ngoài ra, một số vi sinh vật có thể thay đổi loại hình dinh dưỡng khi sinh trưởng trong những điều kiện khác nhau.
Ví dụ vi khuẩn phi lưu huỳnh màu tía (purple nonsulfur bacteria) khi không có chất hữu cơ có thể đồng hóa CO2 và thuộc loại vi sinh vật tự dưỡng; nhưng khi có chất hữu cơ tồn tại thì chúng lại có thể sử dụng chất hữu cơ để sinh trưởng và lúc đó chúng là các vi sinh vật dị dưỡng.
Hơn nữa, vi khuẩn phi lưu huỳnh màu tía trong điều kiện kỵ khí và có chiếu sáng có thể sinh trưởng nhờ năng lượng của ánh sáng và thuộc loại dinh dưỡng quang năng; nhưng trong điều kiện hiếu khí và không chiếu sáng thì chúng lại sinh trưởng nhờ năng lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa chất hữu cơ và thuộc loại dinh dưỡng hóa năng.
Tính biến đổi loại hình dinh dưỡng ở vi sinh vật rõ ràng là có lợi cho việc nâng cao năng lực thích ứng của chúng đối với sự biến đổi của điều kiện môi trường.
Xem thêm 5 điểm khác nhau giữa vi sinh vật hiếu khí và vi sinh vật kỵ khí
Có thể xem chúng là vi sinh vật hỗn dưỡng, là loài đứng giữa dị dưỡng và tự dưỡng, do đó có thể sống trong điều kiện cần tự dưỡng và dị dưỡng.
Bảng so sánh và đánh giá hoạt động của vi sinh vật tự dưỡng và vi sinh vật dị dưỡng
| Chỉ tiêu | Vi sinh vật tự dưỡng | Vi sinh vật dị dưỡng | Đánh giá |
| Mức tiêu thụ oxy (mg/L) | 4.6 | 1.4 | VSV tự dưỡng cần nhiều oxy hơn để cung cấp cho hoạt động sống |
| Môi trường sống | hiếu khí | tùy nghi | VSV tự dưỡng chỉ bổ sung được vào Aerotank (bể hiếu khí), VSV dị dưỡng khả năng thích ứng với nhiều môi trường khắc nghiệt, khả năng sống xót cao nên có thể bổ sung cho mọi hệ thống sinh công trình sinh học |
| Mức tiêu thụ kiềm (g/gNH3) | 7.2 | – | VSV tự dưỡng hoạt động tốt ở môi trường kiềm, còn VSV dị dưỡng hoạt động ở mọi môi trường |
| Mức pH tối ưu | 7.5-8.5 (trung tính) | 6-9 | khoảng pH tối ưu của VSV dị dưỡng rộng hơn, thích nghi tốt với nhiều đặc tính nước thải khác nhau |
| Hiệu suất tăng sinh khối (g/g) | 0,1-0.2 | 0.6-0.7 | VSV tự dưỡng tăng sinh khối chậm hơn so với vi sinh vật dị dưỡng, do đó tốc độ và khả năng thích nghi của VSV dị dưỡng là tốt hơn |
| Thời gian lưu | dài | ngắn | Do quá trình tăng sinh khối chậm nên VSV tự dưỡng cần thời gian lưu nước dài hơn để đặt hiệu quả xử lý mong muốn. |
Nguồn Tin Cậy
Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:
Hotline/Zalo: 08888 3 15 17 | Email: labvn.net@gmail.com
LabVN - Chuyên vật tư, dịch vụ và vi sinh thủy sản
Bài viết rất hay, xin cám ơn tác giả.
Dạ không có gì đâu ạ.
Labvn xin cám ơn anh/chị đã đọc bài ạ.