Môi trường

Môi trường (enviroment), theo định nghĩa khái quát nhất, là tổng thể của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo xung quanh một cá thể (người, động vật, thực vật, vi sinh vật), hoặc xung quanh các cá thể nào đó của một loài. Các yếu tố ấy có quan hệ mật thiết với nhau và có ảnh hưởng tới đời sống , sự tồn tại và phát triển của từng cá thể và từng loài nói trên.

Nói một cách khác, môi trường là tổng thể các yếu tố vô sinh và hữu sinh bao quanh mỗi cá thể hoặc mỗi loài sinh vật, và có sự ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của chúng.

Trong những hoàn cảnh cụ thể nào đó, ví dụ khi nói về sự ô nhiễm môi trường, người ta thường có ý nói về môI trường bao quanh con người , hay môi trường sống của con người. Tất nhiên, như thế không có nghĩa là trong môI trường ấy không có các loài khác.

Trong khuôn khổ của môn học này, chúng ta không đề cập tới những khái niệm hay những định nghĩa rộng hơn về môi trường sống của con người trong đó bao hàm cả các yếu tố xã hội, hay còn gọi là môi trường xã hội – tức tổng thể các mối quan hệ giữa con người với nhau. Chúng ta chỉ thảo luận về môi trường sống tự nhiên của con người, hay môi trường sống, hay môi trường gồm các yếu tố tự nhiên và nhân tạo, như ở trên đã đề cập.

Cần lưu ý rằng chúng ta nêu ra khái niệm “môi trường tự nhiên” ở đây chỉ nhằm không đề cập tới “môi trường xã hội”, chứ không nhằm đối lập nó với “ môi trường nhân tạo” bao gồm các yêu tố do con người tạo nên.

Sự ô nhiễm môi trường

Theo quan niệm thông thường, ô nhiễm môi trường là sự thay đổi các tính chất tự nhiên (về sinh học, vật lý và hóa học) của môi trường, mà sự thay đổi ấy thường có hại cho sức khỏe và hoạt động của con người cũng như có hại cho các loài sinh vật. Sự thay đổi tính chất hóa học của môi trường có thể được biểu hiện bằng sự xuất hiện hay gia tăng của một hay nhiều chất độc hại được gọi là chất gây ô nhiễm (pollutant) và những biểu hiện khác nữa.

Vẫn theo quan niệm này, các nhà quản lý môi trường còn có ý nói thêm rằng ô nhiễm môi trường là sự thay đổi môi trường khiến cho các chỉ số về môi trường có thể vượt quá những tiêu chuẩn môi trường được quy định bởi mỗi quốc gia.

Theo quan niệm sinh thái học, môi trường gồm các kho vật chất có kích thước (lượng vật chất) nhất định của mỗi nguyên tố hóa học; và sự ô nhiễm môi trường là sự mất khả năng tự điều chỉnh kích thước của các kho ấy. Ví dụ, nguyên tố cacbon được chứa trong rất nhiều kho như kho CO₂ và rất nhiều kho chất hữu cơ và vô cơ ; hiện nay kho CO₂ đã vượt quá rất nhiều so với kích thước vốn có của nó trong nhiều thế kỷ trước đây, và vẫn gia tăng không ngừng, tức là mất đi khả năng tự điều chỉnh về mức cũ; đó chỉ là một biểu hiện của sự ô nhiễm môi trường theo quan điểm sinh thái học.

Riêng môi trường nước có một phần đặc biệt là các nguồn nước để uống (potable water). Vì nước để uống có liên quan chặt chẽ với đời sống và sức khỏe của con người nên chúng ta quan tâm hơn trước hết đến sự ô nhiễm do vi sinh vật tức là đến chât lượng vi sinh vật học của nó. Việc kiểm tra chất lượng vi sinh vật học và xử lý để loại bỏ vi sinh vật trong nước để uống sẽ được đề cập ở chương 16 và không thuộc về các khái niệm sinh học ở mục 12.3.2 và phục hồi sinh học ở mục 12.3.3

Sự ô nhiễm môi trường có thể do các nguyên nhân tự nhiên ( hoạt động của núi lửa, động đất, bão, lụt, v..v..) hoặc do các hoạt động của con người (công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, v..v..). Tuy nhiên, nguyên nhân do con người ngày càng được lưu ý, nhấn mạnh, bởi vì những hoạt động của con người dẫn đến sự ô nhiễm môi trường là điều ngày càng hiển nhiên và trầm trọng khiến chúng ta không thể không hành động ngay để cứu lấy Trái đất – môi trường sống, ngôi nhà chung của mọi chúng ta và của các thế hệ mai sau. Ngoài ra, về mặt ý thức, chúng ta cần nhận thức rằng sự ô nhiễm môi trường- như trên đã nói là do lỗi của con người chúng ta, do đó chúng ta cần nhấn mạnh để tìm cách hạn chế và khắc phục.

Phân hủy sinh học, xử lý sinh học, và phục hồi sinh học

Xử lý in situ và ex situ

Trong xử lý in situ đối với một địa điểm ô nhiễm, môi trường ô nhiễm không được đào bới để mang đến một trạm xử lý, nhằm tránh làm xáo trộn các hoạt động kinh tế, xã hội … tại nơi đó; đồng thời cũng giảm đáng kể chi phí đào bới và vận chuyển vật liệu bị ô nhiễm, chủ yếu là đất. Điều đó có nghĩa là người ta sẽ phải cung cấp chất dinh dưỡng (cũng có thể đồng thời là chất cho điện tử) và chất nhận điện tử cuối cùng ( thường là oxy ) vào sâu trong môi trường ô nhiễm (ví dụ đất hoặc nước ngầm), để cho vi sinh vật tại đó có thể sinh trưởng và phân hủy chất gây ô nhiễm.

Như vậy, khó khăn lớn nhất về mặt kỹ thuật của xử lý in situ là việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng vào nơi bị ô nhiễm, thông thường là vào các lớp sâu của đất và vào nước ngầm. Mô tả kỹ thuật chi tiết của việc cung cấp này sẽ được đề cập cụ thể ở các chương sau, trong từng phương pháp cụ thể.

Trái lại, trong xử lý ex situ, vật liệu bị ô nhiễm cần phải được đào bới để mang đến trạm xử lý. Việc làm này đòi hỏi chi phí đáng kể. Bù lại, tại trạm xử lý, quá trình xử lý sinh học được diễn ra một cách chủ động, có kiểm soát, trong những điều kiện được coi là tối ưu. Bởi thế, xử lý ex situ thường có hiệu quả cao hơn rất nhiều và đòi hỏi thời gian ngắn hơn so với in situ. Các phương pháp xử lý ex situ cũng sẽ được mô tả cụ thể ở những chương sau.

Xử lý in situ nói chung là phương pháp được ưa dùng nhất để phục hồi cả nước ngầm ô nhiễm và đất ô nhiễm vì nó không đòi hỏi phải đào bới và vứt bỏ vật liệu bị ô nhiễm. Trong hầu hết các trường hợp, tổng chi phí của quá trình phục hồi là thấp hơn đáng kể so với nếu phải đào bới xử lý. Trong những trường hợp nào đó thì chi phí của in situ có thể không khác nhiều so với các phương pháp khác, nhưng trong quá trình lựa chọn một phương pháp còn phải cân nhắc đến những nhân tố ngoài như chi phí, như …

Tuy nhiên xử lý in situ cũng có những nhược điểm so với phương pháp đào bới và xử lý trên bề mặt hoặc xử lý bên ngoài và vứt bỏ, đó là khó khăn trong việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng vào vị trí phản ứng, khó xác định phạm vi vùng xử lý, tốc độ xử lý tương đối chậm, và xu thế lan rộng của vùng ô nhiễm.

Xử lý in situ đối với các thủy vực ô nhiễm được tiến hành khác với xử lý đất ở vùng ô nhiễm không bão hòa, vì ở thủy vực nồng độ oxy và sự vận chuyển oxy là khác. Độ hòa tan của oxy trong nước là thấp và phụ thuộc vào sự cân bằng với nồng độ oxy cân bằng dưới 8mg/l và hầu hết các túi nước ngầm nông có nồng độ oxy hòa tan từ 4 đến 7mg/l. Phân hủy sinh học hiếu khi là phương pháp chủ yếu để thực hiện phục hồi sinh học, vì những nồng độ oxy thấp trong các thủy vực sẽ cản trở nhiều tốc độ và phạm vi của quá trình xử lý, trừ khi oxy hoặc một chất nhận điện tử khác được đưa vào liên tục.

Còn về các chất dinh dưỡng, chúng thường có mặt ít hơn so với những nồng độ tỷ lượng đòi hỏi, cả trong các thủy vực cũng như trong các đất ở vùng không bão hòa. Trong số các chất dinh dưỡng thì nitơ có ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng của vi sinh vật và khả năng phân hủy chất hữu cơ của chúng. Tuy nhiên, độ hòa tan của nitơ, NH₄⁺_{và NO3^-, trong nước là cao, và người ta có thể đưa những chất này vào nước với nồng độ khá cao mà không gây ức chế sinh trưởng và hô hấp của vi sinh vật. Ngoài ra, nitrat có thể được đưa vào để vi sinh vật dùng nó như một chất nhận điện tử cũng như dùng làm chất dinh dưỡng. Vì không phải mọi vi sinh vật đất đều có khả năng hô hấp bằng nitrat nên phổ các chất gây ô nhiễm có thể bị phân hủy nhờ sự hô hấp nitrat hẹp hơn nhiều so với trường hợp của oxy. Hơn nữa, một số phản ứng (ví dụ sự phân hủy các chất thơm được xúc tác từ enzym oxygenaza) không thể xảy ra nếu không có oxy phân tử.}

Sự đồng trao đổi chất

Thông thường, khi vi sinh vật chuyển hoá một chất hữu cơ thì chúng sử dụng chất đó làm nguồn cacbon hoặc nguồn năng lượng. Tuy nhiên có những trường hợp vi sinh vật chuyển hoámột số chất hữu cơ nào đó nhưng không có khả năng sử dụng chất đó làm cơ chất cho sinh trưởng hoặc làm nguồn năng lượng. Khi ấy vi sinh vật cần một cơ chất khác làm nguồn cacbon vànăng lượng để sinh trưởng. Kiểu trao đổi chất đặc biệt này đối với một chất không có ích cho sinh trưởng, được gọi là sự đồng trao đổi chất (cometabolism) .

Trong phạm trù về đồng trao đổi chất thì một cơ chất không có ích cho sinh trưởng được định nghĩa là một chất hữu cơ không thể được dùng làm nguồn năng lượng hoặc không phải là nguồn dinh dưỡng đáng kể cho vi sinh vật đang phân huỷ nó. Như vây, trong đồng trao đổi chất, vi sinh vật sử dụng một cơ chất làm nguồn năng lượng sơ cấp, và chuyển hóa “vô cơ” một chất khác bằng cách dùng các enzym được tổng hợp để phan huỷ cơ chất sơ cấp .

Thuật ngữ đồng trao đổi chất đã gây nhiều tranh cãi giữa các nhà khoa học. Một số người sử dụng thuật ngữ đồng oxy hoá (cooxidation), hoặc sự phân huỷ sinh học “vô cớ” (gratuituos biodegradation),hoặc trao đổi chất phị(incidental metabolism). Một số người khác thì dùng thuật ngữ đồng trao đổi chất để chỉ những trường hợp mà cơ chất không có ích cho sinh trưởng được chuyển hoá nếu cơ chất sinh trưởng có mặt. Còn nếu sự chuyển hoá cơ chất không có ích cho sinh trưởng diễn ra không cần sự có mặt của cơ chất sinh trưởng thì có lẽ nên gọi đó là một sự trao đổi chất ngẫu nhiên (fortuituos metabolism). Tuy nhiên, thuật ngữ đồng trao đổi chất (cometabolism) đã được dùng phổ biến hơn cả, kể cả khi cơ chất sinh trưởng có mặt và không có mặt, và đó cũng là cách dùng trong sách này.

Trong thực tiễn, một số chất lạ sinh học (xenobiotiz) quan trọng được chuyển hoá theo kiểu đồng trao đổi chất, trong đó có dioxin, trichloroeten (trichloroethene,TCE), và các biphenyl có nhiều gốc clo hoá (pplychlorinated biphenyls, PCBs). Các hệ thống xử lý theo kiểu đồng trao đổi chất đối với TCE ở quy mô phòng thí nghiệm đã hoạt động tốt, nhưng ở quy mô lớn thì không ổn định hoặc chưa có tính cạnh tranh so với các kiểu xử lý khác. Đói với dioxin và PCBs thì hiện chưa có các hệ thống xử lý lớn theo nguyên lý đồng trao đổi chất.

Màng sinh học

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu màng sinh học là gì và tầm quan trọng của nó.

Trong tự nhiên, ít khi sinh vật sống thành khuẩn lạc thuần khiết riêng rẽ (trong đó chỉ gồm các tế bào của một loài) như chúng ta nhìn thấy trên đĩa thạch của phòng thí nghiệm. Trái lại, chúng thường sống thành những tập đoàn nhầy, được gọi là màng sinh học – tại đó chúng chia sẻ chất dinh dưỡng. Sự tạo thành một màng sinh học bắt đầu khi một vi khuẩn bơi tự do bám vào một bề mặt. Nếu những vi khuẩn này sinh trưởng thành một lớp dầy thì chất dinh dưỡng không thể đi tới những vị trí sâu hơn bên trong lớp đó và các chất trao đổi độc có thể tích lũy bên trong. Màng sinh học tránh được những vấn đề này nhờ cấu trúc như cột (hình 27.10-21) mà khoảng cách giữa chúng tạo thành những khe hở cho nước chảy qua mang chất dinh dưỡng đi vào và mang chất thải đi ra. Hệ thống tuần hoàn thô sơ này được tạo nên để đáp ứng những tín hiệu thông tin hóa học giữa những vi khuẩn. Các vi khuẩn riêng lẻ và những tập hợp tế bào của chúng đôi khi tách khỏi một màng sinh học này, di chuyển và nhập vào một màng sinh học khác. Thông thường, một màng sinh học có một lớp bề mặt dày khoảng 10µm, với những cột cao khoảng 200 µm bên trên nó.

Cũng giống như ở động vật có các mô khác nhau, bên trong màng sinh học có những nhóm tế bào chuyên hóa và chúng hoạt động phối hợp nhau để hoàn thành nhệm vụ phức tạp. Chẳng hạn, trong hệ tiêu hóa của động vật nhai lại, các vi khuẩn thường sống thành màng sinh học với ít nhất 5 loài khác nhau để cùng phân hủy cenlulose. Các màng sinh học cũng có một nhân tố quan trọng liên quan đến sức khỏe con người. Chẳng hạn các vi sinh vật trong màng sinh học có tính kháng các chất diệt khuẩn cao hơn khoảng 1000 lần so với ở trạng thái tự do. Các chuyên gia của CDC cho biết khoảng 65% các nhiễm khuẩn ở người có liên quan đến màng sinh học.

Các màng sinh học có thể xuất hiện ở bất kỳ nơi nào mà nước và các giá thể cứng gặp nhau, chẳng hạn như bề mặt răng, bên trong các ống thông dùng trong y tế, thủy tinh thể, bên trong các ống dẫn nước.

Các nguồn gây ô nhiễm

Ba nguồn gây ô nhiễm đất chủ yếu – cung cấp những lượng lớn chất gây ô nhiễm- là: các bồn chứa ngầm, sự thấm từ các bãi rác, và sự thấm từ các ao chứa chất thải: Tương tác vật lý giữa các chất gây ô nhiễm và đất xảy ra, chủ yếu là sự hấp phụ và sự giải hấp phụ của các chất không phân cực. Các phản ứng hóa học cũng có thể xảy ra, bao gồm cả sự trao đổi ion.

Vùng ô nhiễm hình chùm lông di chuyển chậm vào vùng không bão hòa (vadose zone), và cuối cùng thì có thể tới tận tầng nước ngầm nếu sự rò rỉ còn tiếp tục. Sự pha trộn với nước trong tầng nước ngầm thì phụ thuộc vào tỷ khối tương đối: các vùng ô nhiễm có tỷ khối nhẹ thì có xu thế nổi, các vùng ô nhiễm nặng, đặc thì có xu thế chìm xuống, còn các vùng ô nhiễm có tỷ khối ở mức trung gian thì được pha trộn tốt với nước ngầm. Sự rò rỉ xăng và nhiên liệu máy bay đã thường tạo nên những vũng nước chứa sản phẩm tự do, tồn tại rải rác khắp một thủy vực. Đặc điểm của sự rò rỉ và sự thấm từ các nguồn ấy được phân tích dưới đây và được mô tả trong hình 1.1 và 1.2.

Chỉ cần một lượng nhỏ các chất gây ô nhiễm có tính độc cũng có thể gây ô nhiễm một lượng lớn nước, như có thể thấy qua ví dụ 1.1. Những sự rò rỉ hay thấm từ các nguồn ô nhiễm nói trên đều tạo thành những vùng ô nhiễm hay vùng thấm lọc hình chùm lông (contaminant plume, hoặc leachate plume). Những vùng này có xu thế xâm nhập dần xuống phía dưới; có thể tới tận tầng nước ngầm.

- Sự rò rỉ các bồn chứa ngầm:

Việc đặt các bồn chứa nhiên liệu lỏng ngầm dưới đất là phổ biến, nhằm tiết kiệm diện tích và bảo đảm an toàn cho cư dân gần đó. Dần dần các bồn chứa này bị ăn mòn và xuất hiện các vết rò rỉ. Các vết rò rỉ cũng xuất hiện tại các chỗ nối đường ống dẫn, do sự lắp đặt và do chấn động của đất. Thông thường, tốc độ rò rỉ là nhỏ và khó xác định, như có thể thấy qua ví dụ 1.2. Những vùng ô nhiễm hình chùm lông hình thành từ sự rò rỉ các bồn chứa ngầm có thể chứa sản phẩm tự do, điều này khác với vùng ô nhiễm do sự rò rỉ từ các ao chứa chất thải.

- Sự thấm từ các ao chứa chất thải

Giống như trường hợp của các bồn chứa ngầm, tại các ao chứa chất thải cũng dần dần xuất hiện các vết rò rỉ nhỏ ở những lớp lót. Trước năm 1970, người ta ít kiểm soát thiết kế và vận hành của các ao chứa chất thải. Các ao ấy thường được xây dựng không có lớp lót, do đó nhiều chất lỏng lắng xuống đã nhanh chóng thấm vào đất. Những luật lệ hiện hành có quy định về các tiêu chuẩn cho lớp lót, về khoảng cách tới tầng nước ngầm, về việc theo dõi sự rò rỉ. Tuy nhiên hàng ngàn ao cũ được thiết kế không tốt và không có sự theo dõi về rò rỉ vẫn đang tồn tại.

Những vùng ô nhiễm hình chùm lông do sự rò rỉ từ các ao chứa chất thải thì thường hầu như chứa nước trong đó có hỗn hợp các chất gây ô nhiễm.

- Sự thấm từ các bãi rác

Các bãi rác gây ra sự ô nhiễm đất và nước ngầm bên dưới nó là do sự thấm lọc (leaching). Các chất lỏng tích tụ ở đáy của bãi rác và di chuyển xuyên qua các lớp lót. Những vùng ô nhiễm hình chùm lông có thể là bão hòa hoặc không bão hòa, có xu thế lan xuống phía dưới và lan theo những khe hở sẵn có.

Ví dụ: Tốc độ rò rỉ từ một bồn chứa ngầm.

Một bồn chứa xăng (tỷ trọng 0,8) do bị ăn mòn mà bị thủng một lỗ với đường kính 0,5 mm ở gần chỗ bơm lên trên. Bồn chứa có đường kính 2m, chiều dài 4m, và mỗi ngày người ta bơm trung bình 1500L từ bồn. Hãy tính: (a) tốc độ rò rỉ từ bồn theo độ sâu của xăng trong bể, (b) thể tích, và (c) tỷ lệ rò rỉ của mỗi bồn đầy xăng.

Bài giải

a. Tính tốc độ rò rỉ

Trong đó qL= tốc độ rò rỉ tính theo thể tích, m³/giây

Ah = diện tích lỗ, m²

Vh= tốc độ chảy qua lỗ, m/giây

d = đường kính lỗ, m

CD= hệ số giảm lượng chứa 0,8

g = gia tốc trọng trường = 9,8 m/giây²

z = độ sâu của xăng trong bể, m

Như vậy, $\text{qL}=\frac{\pi }{4}{\left(5\times {\text{10}}^{-4}\right)}^2\left(\mathrm{0,8}\right){\left[2\left(\mathrm{9,8}\right)\right]}^{\mathrm{0,5}}{z}^{\mathrm{0,5}}=\mathrm{6,}\text{96}\times {\text{10}}^{-7}{z}^{\mathrm{0,5}}{m}^3/\text{giây}$

b. Tính thể tích xăng bị rò rỉ từ bồn xăng đầy

Trước hết hãy viết một cân bằng khối lượng cho bồn xăng, với giả sử rằng vùng không bão hoà trong đất có áp suất bằng áp suất khí quyển.

Trong đó ${\rho }_{\text{khí}}$= mật độ khối của khí, kg/m³

QP = tốc độ bơm

$\frac{\text{dV}}{\text{dt}}=-\mathrm{1,}\text{74}\times {\text{10}}^{-5}\frac{m^3}{\text{giây}}-\mathrm{6,}\text{96}\times {\text{10}}^{-7}{z}^{\mathrm{0,5}}\frac{m^3}{\text{giây}}$

Thể tích trống trong bồn ở một thời điểm nào đó có thể được tính ra rất dễ dàng bằng số học, dựa vào các dữ kiện thủy lực học cho dưới đây, với giả thiết rằng tốc độ bơm là không đổi.

$V=L\frac{D^2}{8}\left(\frac{\text{πθ}}{\text{180}}-\text{sin}\theta \right)$ (V:thể tích trống)

Từ đó có thể tính được thể tích xăng bị rò rỉ theo thời gian từ bể xăng đầy, như trong bảng dưới đây.

Thời gian,ngày	z,m	Thể tích rò rỉ,m3	Thể tích bơm,m3	Thể tích còn lại,m3
0,00	2,0	0,00	0,00	12.56
0,41	1,8	0,03	0,62	11.91
1,13	1,6	0,09	1,7	10,78
2,01	1,4	0,15	3,02	9,40
2,98	1,2	0,22	4,47	7,87
3,99	1,0	0,29	6,00	6,28
5,01	0,8	0,34	7,53	4,69
5,99	0,6	0,39	9,00	3,17
6,88	0,4	0,43	10,35	1,79
7,62	0,2	0,45	11,46	0,65
8,05	0,0	0,46	12,10	0,00

c. Tính tỷ lệ thất thoát do rò rỉ, theo thể tích

VL = 0,46 m³

Tỉ lệ rò rỉ = $\frac{\mathrm{0,}\text{46}{m}^3}{\mathrm{2,}\text{56}{m}^3}=\mathrm{0,}\text{037}$

Như vậy, tỷ lệ rò rỉ là rất cao. Nếu giá xăng hiện nay (năm 2007) khoảng 12.000 đồng một lít thì thiệt hại trên mỗi bồn xăng là khoảng 5.520.000 đồng, và sau một năm sự thiệt hại lên đến khoảng 250.285.000 đồng. Đây mới chỉ là thiệt hại do một bồn xăng có một lỗ rò rỉ gây ra, chứ không phải do hàng trăm bồn trong khắp một thành phố hay trong cả nước gây ra. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng thiệt hại này là còn rất nhỏ so với phí tổn để xử lý môi trường đất và nước ngầm ô nhiễm do sự rò rỉ ấy. Ngoài ra cần lưu ý rằng sự tổn thất sẽ khó được phát hiện nếu không có sự theo dõi rất cẩn thận.

- Hai nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng nữa cho đất và nước ngầm là sự làm tràn và sự thải bỏ không đúng cách các chất độc. Ví dụ, các sự cố trong lúc vận chuyển hóa chất có thể làm tràn một lượng lớn các sản phẩm tinh khiết vào một vùng đất nhỏ hẹp. Nếu những hóa chất này tồn đọng không được xử lý thì chúng có thể thấm vào đất và cuối cùng có thể gây ô nhiễm nước ngầm tại nơi xảy ra sự cố. Sự thải bỏ không đúng cách các chất độc vẫn thường xảy ra tại nhà và tại các cơ sở thương mại, cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm đất và nước ngầm. Ví dụ người ta thường thải bỏ các dầu thải và các dung môi để rửa động cơ xe cộ từ các gara, thải các hóa chất nông nghiệp thừa ở trang trại, thải sơn và các chất rửa sơn vào đất, hoặc đốt các chất ấy. Các xưởng sản xuất ở vùng nông thôn thường thải bỏ các phế thải vào một nơi “khuất nẻo”, do đó gây ô nhiễm nặng cho đất và nước ngầm.

Một vài trường hợp điển hình của sự thải bỏ tùy tiện và gây hậu quả nghiêm trọng đã được nhắc đến, như:

- Tại một cộng đồng nhỏ có tên Lathrop, ở California, Mỹ, chất tráng rửa bồn chứa của xưởng sản xuất chất hun khói cho đất, dibromocloropropan (DBCP), đã được thải vào cánh đồng phía sau xưởng. Nồng độ của chất này trong nước ngầm tại đó đạt tới 1700 mg/L đã được phát hiện sau khi được biết rằng chất này gây vô sinh ở nam giới và gây ung thư.

- Tại Times Beach, Missouri, Mỹ, một hỗn hợp của các chất thải hóa học và dầu của hộp trục khuỷu đã bị lạm dụng để phun trên các con đường và những khoảnh đất trần (không lát) để hạn chế bụi. Hậu quả là một số động vật bị chết, sau đó người ta phát hiện những nồng độ cao của tetraclorodibenzo(p) dioxin (TCDD, trong đất. Người ta đã khắc phục bằng cách bóc bỏ đi một lớp đất dầy hơn 15cm nhưng cuối cùng thì cộng đồng dân cư ở đây buộc phải di dời đi nơi khác.

Nhận thức của xã hội về hiểm họa của ô nhiễm môi trường và về vai trò của phục hồi sinh học

Từ đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học môi trường và các kỹ sư môi trường không chỉ quan tâm tới việc cung cấp nước sạch, an toàn và đạt các tiêu chuẩn thẩm mỹ, cũng như quan tâm tới việc xử lý nước thải để bảo vệ sức khỏe con người; họ còn quan tâm tới việc cải thiện môi trường nước và môi trường không khí, và gần đây nhất, họ quan tâm tới sự phục hồi các đất ô nhiễm và nước ngầm ô nhiễm, và khụng khớ ụ nhiễm. Ba chủ đề này được đề cập trong các chương 17-20.

Bảo vệ môi trường và phục hồi môi trường ô nhiễm đã trở thành mối quan tâm của cả xã hội từ sau khi cuốn sách Silence Spring của Rachel Carson được xuất bản năm 1962. Cũng kể từ đó giới kỹ thuật quan tâm nhiều hơn đến những tác động khác về sinh thái học của việc thải bỏ chất thải, ngoài những vấn đề như sự truyền bệnh tật qua nước, sự mất tính mỹ quan của nước do hiện tượng “nở hoa” của tảo, sự chết cá hàng loạt, sự trôi nổi của rác, và những tác động nghiêm trọng đến ngư trường và nghề cá. Kể từ năm 1962, mọi người được giáo dục tốt hơn về những tác động sâu sắc tới mọi cơ thể sống do chúng tiếp xúc lâu dài với các chất độc trong môi trường, về tầm quan trọng của việc bảo tồn sự đa dạng nguồn gen, và về những tác động tiềm ẩn ở quy mô toàn cầu do môi trường bị làm hỏng, tại những vùng tương đối nhỏ hẹp Cũng từ đó đến nay nhiều nỗ lực được bỏ ra nhằm nâng cao nhận thức của công chúng về ý thức bảo vệ môi trường. Những cuốn sách quý giá như cuốn The Diversity of life của Wilson (1992) đã được viết theo cách thức và phong thái để dành cho những người không chuyên. Phát hiện về sự cạn kiệt ozon trong tầng bình lưu do sự phát tán của những cloro flurocacbon đã gây ra sự thảo luận rộng rãi gay gắt lúc ban đầu, và dẫn đến việc xây dựng nhiều luật lệ về môi trường, dẫn đến sự ký kết nhiều hiệp định quốc tế và sự ra đời một chương trình nghiên cứu rộng lớn về môi trường.

Cũng trong thời kỳ này chúng ta tìm thấy nhiều địa điểm mà tại đó các hóa chất bị rò rỉ, bị lắng đọng, hoặc bị vứt bỏ, bừa bãi hoặc vô tình, vào đất đã gây ô nhiễm nước ngầm và làm cho nhiều vùng đất rộng lớn không sử dụng được nữa và nguy hiểm đối với con người và các dạng sống khác.

Sự ô nhiễm đất và nước ngầm ở quy mô lớn là hậu quả trực tiếp của sự phát triển xã hội công nghiệp hiện đại của chúng ta. Hầu như mọi lĩnh vực của đời sống hiện đại đều sinh ra chất thải. Nền sản xuất đòi hỏi phải khai thác và chế biến tài nguyên thiên nhiên- khoáng sản, lâm sản, và dầu mỏ, và do đó đương nhiên thải ra một lượng lớn chất thải. Cho đến tận gần đây ngay cả ở nhiều nước phát triển người ta vẫn còn vứt bỏ phế thải của khai mỏ và phế thải sau thu hoạch ngay tại nơi sản xuất hoặc thải vào sông hồ. Lý do chủ yếu khiến các nhà sản xuất vứt bỏ phế thải là vì chi phí tốn kém cho việc xử lý chúng. Cho tới khi tình trạng ấy trở nên không thể chịu đựng được nữa thì các quy tắc và luật lệ về môi trường mới ra đời.

Kể từ đầu thế kỷ 20 đến nay, việc sản xuất các hóa chất hữu cơ tăng lên mạnh mẽ. Tuy nhiên điều đáng chú ý hơn là có những thay đổi về chủng loại các hóa chất được sản xuất và về cách dùng chúng. Ở đầu thế kỷ 20, các hóa chất dùng trong nông nghiệp chủ yếu được sản xuất từ chất thải của động vật, tàn dư thực vật, và các chất vô cơ. Ngày nay, hàng loạt sản phẩm được điều chế từ dầu mỏ đang được dùng làm thuốc diệt sinh vật có hại (pesticides) và thuốc diệt cỏ (herbicides). Nhiều chất trong số đó, sau một thời gian dài được sử dụng rộng rãi khắp thế giới mới được biết là độc đối với sự sống hoang dã và cá (ví dụ DDT), rất độc đối với động vật có vú (ví dụ các pesticide có gốc photphat, như parathion), hoặc gây ung thư (ví dụ các chất halogen hóa, như các biphenyl polyclo hóa ở mức cao và dibromocloropropan). Việc dùng một hóa chất để diệt trừ một loại sâu hại nào đó có thể làm rối loạn cân bằng quần thể do đó dẫn đến sự tăng không mong muốn của một loài khác.

Các sản phẩm từ dầu mỏ xưa nay được dùng chủ yếu làm nhiên liệu. Tuy nhiên, hàng loạt hóa chất được điều chế từ dầu mỏ đang được dùng trong xã hội hiện đại thì nhiều đến mức choáng ngợp: các chất dẻo, các dược phẩm, các pesticide, các thuốc diệt cỏ, và các chất tẩy rửa. Vấn đề ô nhiễm đất và nước ngầm ở khắp nơi trên thế giới chắc chắn là do sự rò rỉ từ các bể ngầm chứa nhiên liệu. Cục Bảo vệ Môi trường (EPA) của Mỹ xác định rằng có 200.000 địa điểm có các bể ngầm rò rỉ tại Mỹ. Gần như là phổ biến, việc nhiễm dầu của động cơ vào đất là do những sự cố trong quá trình vận chuyển dầu mỏ. Khi ấy dầu chảy tràn từ các bể chứa bị hỏng đã gây nên sự hư hại về sinh thái học ở khắp nơi trên thế giới. Những lượng lớn thuốc trừ sâu và chất diệt cỏ đang được dùng ở quy mô thương mại và quy mô nhỏ ở mọi nơi. Sự vứt bỏ các dụng cụ chứa chúng là một vấn đề nghiêm trọng, nhất là các dụng cụ chứa nhỏ (bình, chai, lọ) được dùng trong nhà và ngoài vườn. Hầu hết các bình chứa này được vứt bỏ vào bãi rác công cộng hoặc vào các lò thiêu đốt và chúng giải phóng các chất độc vào môi trường một cách không thể kiểm soát. Việc thải bỏ các hóa chất công nghiệp vào các bãi chôn lấp rác đã trở thành một vấn đề có tính quốc gia, khi ở Mỹ sự kiện về khu vực bãi rác Love Canal, vùng Niagara, New York, gây một dư luận ồn ào trong những năm 1970. ở đó, số các trường hợp sẩy thai và sinh đẻ không bình thường là rất cao so với các vùng khác. Kể từ đó bắt đầu một giai đoạn mới trong nhận thức của chúng ta về môi trường.

Việc phục hồi đất ô nhiễm và nước ngầm ô nhiễm đã trở thành một ngành công nghiệp hoạt động trên toàn thế giới. Các vấn đề về ô nhiễm đất và nước ngầm được phân loại như trong bảng 1.2.

Đất ô nhiễm và nước ngầm ô nhiễm có thể được phục hồi bằng nhiều biện pháp vật lý, hóa học và sinh học. Trong phục hồi sinh học, các chất vô cơ và/ hoặc hữu cơ được loại bỏ khỏi đất và nước ngầm thông qua hoạt động của vi sinh vật. Các chất đích cho phục hồi sinh học bao gồm nhiều chất hữu cơ, kim loại nặng, như thủy ngân, và các ion độc tiềm ẩn như cyanid (CN^-) và các nitrat (). Nhiều chất gây ô nhiễm một khi lắng đọng trong đất hoặc nước ngầm thì bị chuyển hóa sang trạng thái không gây ô nhiễm, trong các điều kiện bình thường ở nơi đó. Ví dụ, nếu một chai nước cam bị đổ ra trên mặt đất, thì các hợp phần hữu cơ sẽ bị phân hủy trong một thời gian tương đối ngắn nhờ các vi khuẩn sống tự nhiên trong đất. Thời gian phân hủy hết những chất ấy tùy thuộc vào các tính chất của đất, nhiệt độ và sự có mặt của các chất dinh dưỡng cần cho sinh trưởng của vi sinh vật, nhưng các chất hữu cơ trong nước cam sẽ bị vi sinh vật phân hủy đến những trạng thái oxy hóa thấp nhất của chúng. Trái lại, với những chất chưa chắc chắn bị phân hủy một cách tự nhiên như trên, hoặc bị phân hủy quá lâu thì cần áp dụng phục hồi sinh học. Đó thường là trường hợp của các chất nhân tạo và các chất lạ sinh học (xenobiotics).

Phân loại sự ô nhiễm đất và nước ngầm.

Nhóm chất gõy ụ nhiễm	Các địa điểm ô nhiễm điển hình	Tính linh động	Hiệu ứng gây độc
Các hóa chất công nghiệp	Xưởng sản xuất, máy phân phối hóa chất, đồng ruộng, máy phun hóa chất	Nói chung rất thấp	- Các bệnh của hệ thần kinh.- Ung thư
Xăng và diesel	Trạm bơm xăng, căn cứ quân sự, cơ sở lọc dầu	Thấp đến trung bình	Sinh ung thư
Sơn	Bãi rác	Trung bình đến cao	- Ngộ độc kim loại- Hư hỏng hệ thần kinh- Ung thư
Dung môi	Xưởng điện tử, gara, căn cứ quân sự	Trung bình đến cao	- Sinh ung thư- Tổn thương thần kinh
Các hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs)	Nơi sản xuất khí than	Thấp đến trung bình	Một số PAH sinh ung thư hoặc bị nghi như vậy
Các biphenyl poly clo hóa (PCBs)	Máy biến áp điện	Thấp	Ung thư
Các dioxin	Xưởng hóa chất, khói từ xe cộ, nơi đốt chất thải	Thấp	Sinh khối u

Trong những năm gần đây, các hệ thống xử lý sinh học đã được áp dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm ra khỏi các môi trường, cả đất, nước, và khí.

Thực tiễn hiện nay của phục hồi sinh học

Phục hồi sinh học đã cú một bề dày tiến hóa, phát triển từ sự quản lý và xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp cũng như quản lý và xử lý chất thải rắn. Việc thải bỏ đất của nước thải vào những nơi xử lý chất thải (sewage farms), vốn đã bắt đầu vào cuối thế kỷ 19, có bao hàm việc sử dụng các vi khuẩn đất trong các quá trình giải độc hay khử nhiễm (decontamination). Sau đó vào nửa đầu thế kỷ 20 đã ra đời nhiều phương pháp tinh vi hiện đại hơn để xử lý các chất gây ô nhiễm, như lọc chảy giọt (trickling filters), bùn hoạt tính (activated sludge), và lên men kỵ khí (anaerobic fermentation). Sau đó nữa, kể từ năm 1960, các quá trình xử lý sinh học còn bao gồm thêm những phương pháp mới để xử lý đất và các quá trình phân hủy sinh học các chất đặc biệt. Việc xử lý nước thải và xử lý chất thải vào đất đã được phát triển dần thành xử lý đất ô nhiễm và nước ngầm ô nhiễm, nghĩa là thành phục hồi sinh học (bioremediation). Trong những năm gần đây, hầu hết các công trình nghiên cứu đã công bố đều thuộc lĩnh vực xử lý đất ô nhiễm các sản phẩm dầu mỏ. Điều đó do hai nguyên nhân: một là, hầu hết các hydrocacbon của dầu mỏ dễ bị phân hủy, và do đó đất ô nhiễm chúng dễ được phục hồi sinh học; hai là, có rất nhiều địa điểm bị ô nhiễm hydrocacbon dầu mỏ do sự rò rỉ các bồn chứa ngầm. Trong bốn mươi năm gần đây, phục hồi sinh học đã được áp dụng thành công để xử lý các đất ô nhiễm dầu mỏ.

Một bước phát triển tiếp theo của phục hồi sinh học, trong những năm gần đây, là nó ngày càng là một biện pháp quan trọng để quản lý chất thải nguy hại.

Phục hồi sinh học có thể là giải pháp quan trọng để xử lý các nhóm chất thải nguy hại sau đây:

- Các chất clo hóa, như tricloroetylen và một số biphenyl clo hóa ở mức cao (polychlorinated biphenyls, PCBs). Những chất này trước kia từng được coi là khó bị phân hủy thì nay được xem là có thể bị phân hủy sinh học, chí ít trong điều kiện phòng thí nghiệm.

- Các chất hiện nay đang là đối tượng của phục hồi sinh học bao gồm:

• Các dung môi: axeton và các rượu.
• Các chất thơm: BTEX (tên chung để chỉ bốn nhóm chất gồm benzen, toluen, etylbenzen, và các xylen), các hydrocacbon thơm đa vòng (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), và clorobenzen.
• Các nitro và clorophenol
• Các pesticide

Những chất gây ô nhiễm nguy hại thường gặp nhất trong đất và nước ngầm là các hydrocacbon thơm như BTEX, bắt nguồn từ sự tràn dầu hoặc rò rỉ bồn chứa, các hydrocacbon béo clo hóa như tetrecloroetylen hoặc percloroetylen (PCE), tricloroetylen (TCE), và 1,1,1- tricloroetan. Những chất này được dùng trong công nghiệp để khử mỡ (tẩy nhờn).

Cần nhấn mạnh rằng phục hồi sinh học là một lĩnh vực còn trẻ của công nghệ, để chúng ta có những nhận thức đúng khi đọc các tài liệu có liên quan: cho tới nay, nhiều công trình phục hồi sinh học đã được thực nghiệm và các tài liệu đã công bố tập trung vào việc thử nghiệm khả năng áp dụng một phương pháp phục håi sinh häc vµo nh÷ng nơi cụ thể ở một điều kiện nào đó, và với những chất gây ô nhiễm cụ thể. Hầu hết các tài liệu đã công bố chỉ dẫn ra những trường hợp phục hồi sinh học thành công, còn những trường hợp không thành công thì ít được dẫn ra.

Ngoài ra, những thành công của phục hồi sinh học thường được đánh giá qua sự giảm nồng độ chất gây ô nhiễm trong đất hoặc nước ngầm. Tiêu chí này tỏ ra kém thuyết phục, vì rằng phục hồi sinh học có thể loại bỏ chất gây ô nhiễm ở mức cao mà vẫn không đạt được mục tiêu làm sạch. Đồng thời các chất gây ô nhiễm có thể bị vận chuyển ra khỏi đất hoặc nước, hoặc bị chuyển hóa một cách không sinh học, thông qua các quá trình khác, như bay hơi di động, hoặc quang oxy hóa. Trong những trường hợp như vậy thì chưa chắc đã đạt được những mục đích của phục hồi sinh học như giải độc và làm bất động các chất gây ô nhiễm.

Như vậy, một quá trình phục hồi sinh học có kết quả phải bao gồm các yếu tố sau đây:

- Có các phương tiện để kiểm soát được sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm, ví dụ một lớp che phủ để thu gom chất bay hơi, hoặc các giếng quan trắc để phát hiện sự di chuyển của chất gây ô nhiễm.

- Có bằng chứng rằng sự phân hủy sinh học đã xảy ra:

• Sự tăng hoạt tính sinh học
• Sự tăng lượng CO2 được giải phóng
• Sự tăng lượng oxy tiêu dùng
• Sự có mặt các sản phẩm trao đổi chất.

Sự lan tỏa các chất hữu cơ bay hơi từ địa điểm xử lý

Quá trình phục hồi sinh học thường kèm theo sự lan tỏa các chất hữu cơ bay hơi (volatile organic compounds, VOCs). Sự lan tỏa này có thể xảy ra ngay khi nạp nguyên liệu vào các nồi phản ứng sinh học, hoặc trong khi các quá trình phục hồi sinh học đang diễn ra, hoặc đó là kết quả của sự hình thành các chất bay hơi tại địa điểm xử lý.

Trong các hệ thống xử lý đất như các hệ thống làm đất hoặc hệ thống đống ủ tĩnh, các chất bay hơi có thể được phát tán trong lúc xây dựng các đống ủ hoặc trong lúc trộn đất ô nhiễm với chất độn. Còn trong quá trình xử lý pha bùn thì VOCs có thể được phát tán do sự khuấy trộn và sự thông khí. Sự sản sinh ra các VOC, để rồi chúng được phát tán, có thể xảy ra do sự phân hủy các hợp chất ban đầu, nhất là trong điều kiện kỵ khí cục bộ, hoặc do sự bay hơi khi đất được đảo xới hoặc khuấy trộn.

Có thể phân biệt hai trường hợp hình thành các VOC do sự phân hủy các chất ban đầu:

- Sự hình thành các VOC từ các chất không bau hơi trong quá trình phân hủy sinh học về nguyên tắc là có thể xảy ra, nhưng ít có ý nghĩa thực tiễn [9], ít ra là đối với các quá trình hiếu khí.

- Sự phân hủy nhờ vi sinh vật các VOC thành các chất dễ bay hơi hơn (ví dụ tricloeten thành vinyl clorua) có thể xảy ra trong điều kiện kỵ khí, do sự phá vỡ liên kết khử, và đã được quan sát thấy.

Vinyl clorua là một hợp phần phổ biến của các dòng khí thoát ra từ các bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh và các bể phân hủy kỵ khí bùn, và nguồn gốc của nó rất có thể là các dung môi clo hóa [9].

Hầu hết các quá trình phục hồi sinh học được thiết kế để vận hành theo kiểu hiếu khí, bởi vậy sự lan tỏa các VOC sẽ được giới hạn vào các hợp chất nào đã được nhận biết tại địa điểm xử lý.

Như đã đề cập trên đây, những chất nào dễ bị vi sinh vật đất phân hủy thì nói chung sẽ được chuyển hóa dễ dàng nhờ các kỹ thuật phục hồi sinh học. Ví dụ, các rượu đơn giản như etanol, metanol, và propanol, là thuộc về nhóm các VOC dễ bị oxy hóa sinh học.

Sự phân hủy sinh học thường đồng thời xảy ra và có tính cạnh tranh với sự hấp phụ và sự bay hơi. Hình 1.6 dưới đây cho thấy các VOC được hấp phụ vào các hạt đất vẫn có thể bị bay hơi hoặc bị phân hủy sinh học. Sự phát tán sẽ xảy ra từ đất bị ô nhiễm bởi các chất dễ được vi sinh vật sử dụng (phân hủy).

Ưu điểm và nhược điểm của phục hồi sinh học

So với các quá trình vật lý và hóa học được dùng để xử lý đất ô nhiễm và nước ô nhiễm, thì phục hồi sinh học có một số ưu điểm:

- Giá thành rẻ hơn: để làm sạch bằng phục hồi sinh học, thường tốn từ 100 đến 250 đôla cho một mét khối, so với 250 đến 1000 đôla nếu dùng các công nghệ khác như thiêu đốt hoặc chôn lấp một cách an toàn [5].

- Mục đích triệt để hơn: đó là phân hủy sinh học và giải độc tức làm mất độc tính của các chất gây ô nhiễm nguy hại), chứ không phải chỉ đơn giản chuyển các chất gây ô nhiễm sang một môi trường khác hoặc nơi khác như vẫn thực hiện các công nghệ khác bao gồm thông khí, hấp phụ trên than hoạt tính, hóa rắn (solidification) / ổn định (Stabilization), rửa đất và chôn lấp một cách an toàn.

- Công nghệ tương đối đơn giản hơn so với hầu hết các công nghệ khác.

- Riêng phục hồi sinh học in situ có thể được tiến hành mà ít gây xáo trộn nhất cho địa điểm xử lý, ít gây phát tán các chất bay hơi nhất, và ít gây nguy cơ nhất cho sức khỏe con người tại nơi xử lý và vùng phụ cận.

Tuy vậy, phục hồi sinh học cũng thể hiện nhiều nhược điểm.

- Những nhược điểm mang “tính chất kỹ thuật” của phục hồi sinh học được đề cập tới dưới đây đều bắt nguồn từ đặc điểm “mang tính sinh học” của phục hồi sinh học, đó là những đặc điểm của các cơ thể sống nói chung, và vi sinh vật nói riêng: rất nhạy cảm với các nhân tố môi trường. Nói cách khác, phục hồi sinh học (và các xử lý sinh học) luôn chịu ảnh hưởng đáng kể của sự thay đổi các điều kiện (các nhân tố) của môi trường (nhiệt độ, PH, Oxy (Hoặc các chất nhận điện tử cuối cùng khác), độ ẩm, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng (Trong đó cí chất gây ô nhiễm đang được xử lý) cho vi sinh vật ..)

Từ đó cũng có thể thấy những nhược điểm sau đây của phục hồi sinh học:

- Những nhược điểm quan trọng nhất là khó dự đoán hiệu suất của quá trình và khó áp dụng những kết quả thu được từ các thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc quy mô pilot vào quy mô thực địa. Kết quả của một công trình phục hồi sinh học phụ thuộc vào khả năng của những người điều hành nó trong việc tạo ra và duy trì những điều kiện môi trường cần thiết cho sự sinh trưởng của vi sinh vật. Các vi sinh vật luôn nhạy cảm với các yếu tố của môi trường như nhiệt độ, pH, tính độc của chất gây ô nhiễm, nồng độ chất gây ô nhiễm, độ ẩm, các nồng độ chất dinh dưỡng, và nồng độ oxy. Một sự giảm hoạt tính vi sinh vật sẽ làm chậm sự phân hủy và kéo dài thời gian xử lý. Nếu hoạt động vi sinh vật ngừng lại (ví dụ do sự tạo thành các chất trao đổi độc) thì sự khởi động lại quá trình có thể là rất khó khăn.

- Đôi khi bằng phục hồi sinh học không thể đạt được mục đích làm sạch môi trường ô nhiễm, vì một số chất gây ô nhiễm không bị phân hủy sinh học hoặc chỉ bị phân hủy sinh học một phần, hoặc vì nhờ vi sinh vật có thể không loại bỏ được chất gây ô nhiễm đến mức cần thiết.

- Khi nồng độ chất gây ô nhiễm giảm thì sự phân hủy sinh học chậm lại, và vi sinh vật có thể chuyển sang sử dụng các nguồn năng lượng khác hoặc ngừng sinh trưởng hoàn toàn. Trong trường hợp như vậy, riêng sự phục hồi sinh học có thể là không đủ để xử lý một địa điểm ô nhiễm và do đó có thể phải áp dụng thêm một công nghệ xử lý khác.

- Cuối cùng, phục hồi sinh học đòi hỏi khá nhiều thời gian. Thời gian cần thiết để xử lý một địa điểm ô nhiễm thường phụ thuộc vào tốc độ phân hủy chất gây ô nhiễm.