Vi sinh vật là gì? Đặc điểm và Ứng dụng của vi sinh vật

Vi sinh vật là tập hợp những sinh vật đơn bào hoặc đa bào. Chúng phân bố khắp mọi nơi trên thế giới (trong không khí, trong đất, trên núi cao, dưới biển sâu và cả trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong thực phẩm…). Vi sinh có những đặc điểm, vai trò riêng biệt đối với con người và môi trường. Bài viết sau sẽ giúp bạn hiểu hơn.

Vi sinh vật là gì?

Vi sinh vật là bao gồm tất cả những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân sơ hoặc nhân thực có kích thước rất nhỏ, chúng không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới. Do kích thước của các loài vi sinh vật này quá nhỏ nên cần phải sử dụng kính hiển vi để quan sát chúng.

Hình 1. Vi sinh vật dưới góc nhìn của kính hiển vi

Vi sinh vật gồm có virus, vi khuẩn, nấm, tảo và nguyên sinh động vật. Đặt biệt là vi sinh vật là loài xuất hiện lâu nhất trên thế giới. Để nghiên cứu về vi sinh vật, các nhà khoa học phải sử dụng phương pháp nuôi cấy.

Đặc điểm của vi sinh vật

• Có kích thước rất nhỏ bé: Đặc điểm nổi bật nhất là vi sinh vật có kích thước rất nhỏ. Để đo được kích thước vi sinh vật ta phải sử dụng đến đơn vị Micromet. Tuy là loài có kích thước nhỏ nhất nhưng chúng lại có thể hấp thụ rất nhiều và chuyển hóa nhanh chóng, vượt mặt các loại sinh vật khác.
• Hấp thụ chất nhanh, sinh trưởng và phát triển nhanh: Không chỉ chuyển hóa các chất hấp thụ nhanh chóng mà vi sinh vật còn có khả năng sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh không kém. Với tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vậy không có  sinh vật nào có thể so sánh được.
• Khả năng tồn tại ở môi trường khắc nghiệt: Vi sinh vật có khả năng tồn tại ở những nơi mà nhiều sinh vật khác không tồn tại được. Nhờ vào quá trình tiến hoá lâu dài, chúng đã tự tạo cho mình những cơ chế điều hòa, trao đổi chất để thích ứng với những điều kiện sống rất khác nhau.
• Dễ phát sinh biến dị: Vi sinh vật cũng dễ dàng phát sinh biến dị do đa số chúng là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống.

Môi trường sống của vi sinh vật

Vi sinh vật phát triển chủ yếu trong ba loại môi trường: Đất, khí và nước. Cơ chế sinh học của chúng ở từng môi trường như thế nào?

– Vi sinh vật trong đất

Đất là nơi chứa nhiều loại vi sinh vật nhất. Vì đất đáp ứng đầy đủ các điều kiện như độ ẩm, không khí, các chất dinh dưỡng vô cơ, hữu cơ để vi sinh vật phát triển.

Hình 2. Đất là môi trường chứa nhiều vi sinh vật sinh sống.

Vi sinh vật sẽ phân bố tùy theo tính chất của đất và địa lý khác nhau:

• Đất trồng trọt sẽ có rất nhiều vi sinh vật vì có nhiều chất mùn. Thuận lợi cho vi sinh phát triển và sinh sôi.
• Đất sa mạc do hầu hết là đất cát, điều kiện khá khắc nghiệt nên lượng vi sinh ít rất nhiều.

Độ nông, sâu của đất cũng có ảnh hưởng tới sự phân bố vi sinh vật:

• Độ sâu 10 – 20cm có nhiều vi sinh vật nhất, càng xuống sâu càng ít hơn.
• Độ sâu 4 – 5m có thể không có vi sinh vật.

– Vi sinh vật trong nước

Nước là môi trường phù hợp để vi sinh vật phát triển. Vì chúng sinh sôi nảy nở mạnh ở điều kiện ẩm ướt. Nước ở các vùng địa lý khác nhau có sự phân bố khác nhau:

Hình 3. Vi sinh vật trong môi trường nước dưới ống kính hiển vi.

Đối với môi trường nước ngọt:

• Ở môi trường nước ngọt, đặc biệt là những nơi luôn có sự nhiễm khuẩn từ đất, hầu hết các nhóm vi sinh vật có trong đất đều có mặt trong nước, tuy nhiên với tỷ lệ khác biệt.
• Nước ngầm và nước suối thường nghèo vi sinh vật nhất do ở những nơi này nghèo chất dinh dưỡng.
• Ở ao, hồ và sông do hàm lượng chất dinh dưỡng cao hơn nước ngầm và suối nên số lượng và thành phần vi sinh vật phong phú hơn nhiều. Ngoài những vi sinh vật tự dưỡng còn có rất nhiều các nhóm vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ. Hầu hết các nhóm vi sinh vật trong đất đều có mặt ở đây.

Ở môi trường nước mặn bao gồm hồ nước mặn và biển, sự phân bố của vi sinh vật khác hẳn so với môi trường nước ngọt do nồng độ muối ở những nơi này cao. Tuỳ thuộc vào thành phần và nồng độ muối, thành phần và số lượng vi sinh vật cũng khác nhau rất nhiều. Môi trường càng mặn, càng ít vi sinh vật sinh sống.

– Vi sinh vật trong không khí

Không khí có ít vi sinh vật hơn trong đất và nước. Vì đây không phải là môi trường thuận lợi để vi sinh vật phát triển. Trong không khí hầu hết là các vi sinh vật chịu được khô và ánh sáng mặt trời như: Vi khuẩn có nha bào, vi khuẩn sinh sắc tố, nấm…

Hình 4. Vi sinh vật trong không khí dưới ống kính hiển vi.

Vi sinh vật có trong không khí là do ô nhiễm từ bụi đất và bụi chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp (nhà máy, bãi rác, sàn nhà bệnh viện…) tạo nên. Vi sinh vật có thể theo hạt nước cuốn theo gió vào không khí, hoặc từ người khi nói, ho, hắt hơi bắn ra ngoài không khí.

Số lượng vi sinh vật trong không khí phụ thuộc vào một số yếu tố môi trường (thời tiết, khí hậu…).

Ứng dụng vi sinh vật trong đời sống

Vi sinh vật được xem là người bạn của công nghệ sinh học, công nghệ vi sinh. Hiện nay những công nghệ này đang rất được khuyến khích phát triển. Dưới đây là 4 vai trò của chính của vi sinh vật trong đời sống:

– Ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp

Quần thể vi sinh vật trong đất là chỉ số để đánh giá chất lượng đất. Đất có tỷ lệ vi sinh vật cao sẽ tỷ lệ thuận với độ màu mỡ của đất. Do đó, để phát triển nông nghiệp bền vững thì việc quan trọng hàng đầu là tăng cường hệ vi sinh vật có trong đất. Quần thể vi sinh vật đất bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, tảo, nguyên sinh động vật.

Hình 5. Vi sinh vật có trong đất giúp tăng độ màu mỡ cho đất.

Mối quan hệ của các vi sinh vật đất và sinh vật khác trong đất như giun đất, ngành chân khớp, bò sát tạo nên mạng lưới thức ăn đa dạng, phức tạp. Vi sinh vật sẽ phân hủy chất hữu cơ, xác động thực vật tạo ra dinh dưỡng nuôi sống thực vật và sinh vật khác.

Hệ vi sinh vật có vai trò quan trọng trong cải thiện cấu trúc đất, chuyển hóa dinh dưỡng trong phân bón cung cấp cho cây trồng, phân giải các chất hữu cơ trong đất, chuyển hóa các chất khó tan thành chất dễ tan giúp cây trồng hấp thụ dễ dàng, giải phóng các chất khoáng bị giữ chặt trong đất thành dạng dễ tiêu cho cây hấp thụ.

Bên cạnh đó, vi sinh vật có trong đất còn cung cấp chất dinh dưỡng cho cây, tiết ra các vitamin và chất sinh trưởng có lợi đối với cây trồng, cố định Nitơ tự nhiên để tạo ra đạm sinh học cung cấp cho cây trồng,…

– Ứng dụng vi sinh vật trong chăn nuôi

Ứng dụng vi sinh đưa vào sản xuất thức ăn chăn nuôi để giảm thiểu tỷ lệ vật nuôi mắc bệnh, hạ giá thành sản xuất, thuốc chữa bệnh và mang lại nhiều lợi ích khác. Từ đó, vật nuôi sinh trưởng và phát triển nhanh, không cần sử dụng chất tăng trọng gây hại, tránh phụ thuộc và lạm dụng kháng sinh chữa bệnh.

Hình 6. Thức ăn chứa vi sinh vật giúp gia súc tăng trưởng nhanh, khỏe mạnh và tiết kiệm chi phí.

Không những thế, việc tận dụng vi sinh để khử mùi hôi trong trang trại chăn nuôi cũng đang được nhà nông tin dùng. Chuồng trại chăn nuôi và rác thải sẽ được xử lý mùi hôi và ức chế các loại vi khuẩn gây bệnh vô cùng hiệu quả, giúp giảm ô nhiễm môi trường nhanh chóng.

– Ứng dụng vi sinh vật trong y học

Vi sinh vật được ứng dụng trong y học để sản xuất vaccine ngừa bệnh cho con người, là thành phần của phần lớn các loại thuốc kháng sinh, tạo nên các loại men tiêu hóa có lợi cho con người: Biosubtilis, Bidisubtilis, Antibio, Biofidin, Biobaby…  và tạo ra các loại Protein có lợi: Insulin, Interferon… giúp chống lại nhiều loại bệnh.

– Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải

Công nghệ vi sinh giúp tạo ra các chất có khả năng khử mùi hôi, phân hủy chất thải nông nghiệp, công nghiệp. Với những loại rác khó phân hủy thì nhờ ứng dụng của vi sinh vật sẽ đẩy nhanh quá trình hơn. Điều này giúp bảo vệ môi trường đáng kể.

Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H2S, Sunfit, Ammonia, Nitơ… dựa trên cơ chế hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại:

• Phương pháp kỵ khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy.
• Phương pháp hiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

Quá trình oxy sinh hóa chất hữu cơ trong nước thải:

• Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật.
• Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào.
• Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.
• Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là: Hàm lượng oxy trong nước thải (DO), nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng.

—

Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong đời sống và được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực. Đặc biệt trong xử lý nước thải, vi sinh vật là lực lượng nòng cốt giúp các hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả theo phương pháp sinh học. Để được tư vấn về các chủng vi sinh vật dùng trong phương pháp xử lý nước thải sinh học, hãy liên hệ Biogency theo HOTLINE 0909 538 514.

>>> Xem thêm: 3 loại vi sinh vật phổ biến trong nước thải