Trờng đại học xây dựng
Viện Khoa học & kỹ thuật môi trờng
----------------------------------

Bi giảng

Sinh thái học Công nghiệp

Ngời soạn :
PGS. TS. Nguyễn Thị Kim Thái

Năm 2010


Bài giảng Sinh thái công nghiệp
Chơng 1: Các khái niệm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bi giảng
sinh thái học công nghiệp
1 ĐVHT - Lớp 52 CLC
--------------------------

Mục đích môn học:
Cung cấp các kiến thức cơ bản về :
1) Sinh thái học nói chung và sinh thái công nghiệp nói riêng và các ứng dụng của
sinh thái học trong lĩnh vực bảo vệ môi trờng;
2) Sự tơng thích sinh thái và phát triển bền vững
3) Bản chất của ô nhiễm môi trờng, các nguyên nhân gây ô nhiễm; các tác động
của ô nhiễm tới chất lợng môi trờng và sức khoẻ cộng đồng và các biện pháp
kỹ thuật và quản lý để giảm thiểu ô nhiễm4) Các khái niệm cơ bản về hệ thống quản lý môi trờng doanh nghiệp.

Các hoạt động thu hồi, tái chế và giảm thiểu chất thải
Những lĩnh vực hoạt động quan trọng về môi trờng trong công nghiệp

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ngời soạn : PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái Viện Khoa học và KTMT- Đại học Xây dựng

1


Bài giảng Sinh thái công nghiệp
Chơng 1: Các khái niệm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chơng 1
Các khái niệm chung
1.1. Sinh thái học , sinh thái công nghiệp
Sinh thái học là khoa học tổng hợp về quan hệ tơng hỗ giã sinh vật và môi trờng
và giữa các sinh vật với nhau .
Vào những năm thứ 40 của thế kỷ XX, các nhà sinh thái học bắt đầu nhận thức rằng
quần xã sinh vật và môi trờng không chỉ quan hệ tơng hỗ với nhau mà tạo thành một đơn vị
thống nhất - hệ sinh thái. Hệ sinh thái là đơn vị cơ sở của tự nhiên, đợc mô tả nh một thực
thể, xác định chính xác trong không gian và thời gian. Nó bao gồm không chỉ các sinh vật
sống trong đó mà cả các điều kiện tự nhiên: khí hậu, đất, nớc cũng nh tất cả các mối tơng
tác giã các sinh vật với nhau và giã sinh vật với điều kiện môi trờng. Các hệ sinh thái trên
bề mặt trái đất tập hợp lại thành sinh quyển.
Những năm gần đây sinh thái học đã trở thành khoa học toàn cầu. Rất nhiều ngời cho
rằng con ngời cũng nh các sinh vật khác không thể sống tách khỏi môi trờng cụ thể của
mình. Tuy nhiên, con ngời khác với các sinh vật khác là có khả năng thay đổi điều kiện môi
trờng cho phù hợp với mục đích riêng.
Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi
trờng. Thuật ngữ Sinh thái học: Ecology (bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Oikos là nhà, nơi ở) đợc

bên và môi trờng đều có lợi.
Quá trình quay vòng vật liệu và năng lợng cũng mở rộng đối với khách hàng. Các
loại bao bì và sản phẩm đã qua sử dụng có thể quay vòng trở lại nơi sản xuất ban đầu để tái sử
dụng hoặc trở thành nguyên liệu cho một ngành kinh tế khác.
Thí dụ về một số mẫu hình khu công nghiệp sinh thái:
ở một cảng Tây Bắc nớc Mỹ có một nhà máy đợc quyền sử dụng một lợng
Thí dụ 1:
nớc từ các giếng khoan trong địa giới quản lý của mình.
Quy trình sản xuất của nhà máy tạo ra hai dòng nớc thải không chứa các chất hòa tan và độc
hại. Cách đó 3 km, có một nhà máy nhiệt điện cần nớc để làm lạnh nhng không đợc phép
khai thác thêm nớc từ các nguồn hiện có.
Cả hai nhà máy đều phải chịu chi phí khai thác nớc và chi phí xử lý nớc thải. Lợng nhiệt
thừa của nhà máy nhiệt điện và lợng nớc thừa của nhà máy nớc tạo ra những tiềm năng
cho các nhà máy khác có nhu cầu sử dụng.
Bằng cách lắp đặt hệ thống đờng ống có thể tạo ra khả năng chuyển nớc thải của nhà máy
nớc sang làm lạnh cho nhà máy điện và nhiệt lợng thừa từ nhà máy điện đi các nơi khác.
Các công việc trên làm giảm lợng nớc sạch tiêu thụ, đồng thời tăng mức độ sử dụng nhiệt
lợng thừa mà trớc đó thờng bị lãng phí,
Thí dụ 2: Đĩa xanh (Green Disks) là một công ty do Davi Beschen ở Seattle (Mỹ) thành lập,
có chức năng chuyên tái sử dụng các đĩa mềm đã qua sử dụng và các bộ phận tin học. Mục
tiêu của công ty là tái sử dụng tất cả các loại vật liệu trong các phần mềm bỏ đi.
Công ty tái sản xuất đợc 99,5 kg vật liệu từ 100 kg các vật liệu thải ra. Trong 0,5 kg chất thải
còn lại có cả phần chất thải của bản thân công ty. Mỗi ngày công ty tái chế đợc từ 10-60 tấn
phế liệu, năm 1994 tái chế đợc 8000 tấn, năm 1995 gần 20.000 tấn. Các vật liệu đợc gửi tới
công ty, đợc tháo rỡ, phân loại và gửi đi các cơ sở tiêu thụ.
Các đĩa mềm đợc chia ra làm hai loại: Các đĩa mềm còn mới hoặc mới chỉ ghi một lần, đợc
xoá đi các thôngtin và bán lại nh những đĩa mới, các đĩa khác thì phân loại.
Phần kim loại chuyển vào nhà máy luyện kim, phần nhựa thì đợc gửi tới nhà máy nhựa để
tái sản xuất lại nhựa. Bản thân đĩa mềm không tái chế đợc thì đợc cắt ra để sản xuất các thẻ
từ. Công ty đang tiếp tục tìm kiếm nguồn đĩa cũ và thị trờng tiêu thụ các sản phẩm tái chế


Toả nhiệt

Toả nhiệt

Toả nhiệt

Mặt trời
Động vật

P
Cây xanh

C

Động vật
ăn thịt

ăn thực vật

Thông qua hoạt động
trao đổi chất
Nhiệt

Hệ vi sinh vật

Nguồn dinh dỡng

Chất thải sau


- Môi trờng đất;
- Môi trờng nớc;
- Môi trờng không khí và
- Môi trờng các sinh vật khác (đối với các sinh vật ký sinh).

Vật sản xuất (P): Vật sản xuất bao gồm các vi khuẩn hoá tổng hợp và cây xanh tức là bao
gồm các sinh vật có khả năng tổng hợp đợc chất hữu cơ nhờ năng lợng mặt trời để tự xây
dựng lấy cơ sở của mình. Vật sản xuất là các sinh vật tự dỡng
Vật tiêu thụ (C): Vật tiêu thụ bao gồm các động vật sử dụng các chất hữu cơ lấy trực tiếp
hay gián tiếp từ vật sản xuất. Vật tiêu thụ là các sinh vật dị dỡng. Vật tiêu thụ đợc chia
thành:
- Vật tiêu thụ sơ cấp : các loại động vật ăn thực vật
- Vật tiêu thụ thứ cấp: các loại động vật ăn động vật và thực vật
Vật phân huỷ (D): Vật phân huỷ bao gồm các vi khuẩn và nấm. Chúng phân huỷ các sản
phẩm bài tiết (chất thải ) và xác chết của các vật sản xuất & vật tiêu thụ.
Các nhân tố sinh thái : Các nhân tố môi trờng tác động lên cơ thể sống là không nh nhau.
Một số nhân tố không thể hiện ảnh hởng rõ rệt lên đời sống của các sinh vật. Ví dụ : một số
khí trơ chứa trong vũ trụ.
Nhân tố ảnh hởng quyết định tới cơ thể sinh vật gọi là nhân tố sinh thái. Ví dụ : ánh sáng,
nhiệt độ, nớc, các chất khoáng, chuyển động của không khí, phóng xạ là những nhân tố sinh
thái.
Hệ sinh thái có hai chức năng cơ bản là vòng tuần hoàn vật chất và dòng chuyển hoá năng
lợng giữa 4 thành phần trong hệ. Hai chức năng này biểu thị hai đặc trng cơ bản của hệ sinh
thái là: Cân bằng giữa cá thể - môi trờng và tính thích nghi sinh thái.
1.3.Môi trờng và năng lợng
Dòng năng lợng xảy ra đồng thời với vòng tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái. Năng
lợng cung cấp cho hoạt động của tất cả các hệ sinh thái trên trái đất là nguồn năng lợng mặt
trời. Năng lợng mặt trời chiếu lên một đơn vị diện tích bề mặt trái đất trong một đơn vị thời
gian gọi là thông lợng mặt trời = 1cal/cm2/phút.
Có rất nhiều hệ đơn vị đo năng lợng, nhng cho tới nay ngời ta vẫn dùng Calorie là

(sinh khối, phế liệu, năng lợng gió...)
+ từ biển: năng lợng thủy triều, năng lợng của các dòng chảy...
Các dạng năng lợng:
- Năng lợng bức xạ: là năng lợng mặt trời, dạng năng lợng quan trọng nhất đối
với chúng ta. Năng lợng mặt trời truyền trong chân không với tốc độ gần 300.000
Km/s. Năng lợng ánh sáng đợc sắp xếp thành phổ rộng lớn bởi các bớc sóng
điện từ phát ra từ mặt trời
-

-

-

Năng lợng liên kết hóa học: dạng năng lợng này tơng ứng với liên kết hóa học
đợc hình thành giữa các nguyên tử cấu thành các phân tử. Đây là năng lợng tích
luỹ trong các hợp chất hoá học. Trong thời gian quang hợp, ánh sáng đợc sử dụng
để sản xuất hydratcacbon, lipit trong thực vật. Trong quá trình phát triển qua các
bậc dinh dỡng của hệ sinh thái các nguyên liệu thực vật đợc chuyển thành các
cơ chất tổng hợp xây dựng nên cơ thể động vật. Sự biến đổi sinh học này phải sử
dụng năng lợng. Khi tất cả các cơ chất này đợc phá vỡ lần nữa, nh hô hấp
chẳng hạn thì năng lợng đợc giải phóng. Các hợp chất này vì thế có thể xem nh
kho dự trữ năng lợng.
Năng lợng điện: Năng lợng xuất hiện khi các hạt tích điện (điện tử) đợc gom
lại trong một vùng không gian (trờng hợp của dòng điện).
Năng lợng cơ: Năng lợng này đợc gắn với khái niệm vị trí (thế năng của nớc
bị giữ bởi một con đập) và sự chuyển động (sự đổ xuống của nớc và tuốcbin) của
một khối lợng vật chất. Năng lợng gió và thủy triều minh họa dạng năng lợng
này.
Năng lợng nhiệt: Năng lợng nhiệt là kết quả từ sự biến đổi ngẫu nhiên đến sự
chuyển động có hớng của các phân tử. Năng lợng này đợc gọi là sức nóng. Đó

-

Năng lợng mất đi trong mức độ dinh dỡng. Tất cả các sinh vật đều phải hô hấp
để sống. Hô hấp làm oxy hoá hydratcacbon và giải phóng năng lợng. Quá trình
đó có thể tóm tắt nh sau: Hydratcacbon + O2 ----- CO2 + H2O + năng lợng

Bằng cách đó năng lợng đợc sử dụng trong mỗi một mức độ dinh dỡng. Tác động
tổng hợp của hai nguyên nhân trên có nghĩa là dòng năng lợng giảm dần theo các mức độ kế
tiếp.
Nh vậy mỗi dạng trong các dạng năng lợng có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác
và ngợc lại. Đây chính là một đặc trng nhất của năng lợng trong đời sống và hoạt động
kinh tế.
Việc quản lý và xử lý phế liệu có mối quan hệ đặc biệt với năng lợng ở nhiều mặt:
- Sản xuất phế liệu ở công trờng khai thác tài nguyên, vận chuyển và sử dụng: phế
thải của mỏ, bùn khoan, lu huỳnh của khí thiên nhiên...
- Tiêu thụ năng lợng đòi hỏi các công đoạn thu thập, tuyển chọn, xử lý phế liệu,
sửa chữa cơ khí...
- Khả năng sử dụng năng lợng (trờng hợp vật liệu chất dẻo và sinh khối).

1.4. Các khái niệm về ô nhiễm
Khái niệm ô nhiễm đợc hiểu là sự rối loạn vận hành bình thờng của chu trình sinh địa
hoá mà ngời ta có thể nhận biết và đo lờng, quan sát đợc ở mức độ khác nhau trong các
môi trờng liên đới.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ngời soạn : PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái Viện Khoa học và KTMT- Đại học Xây dựng

7


Bài giảng Sinh thái công nghiệp

Độc học sinh thái học từ tiếng Hy Lạp oikos (cái nhà) và toxicon (mũi tên) là sự nghiên cứu
những chất độc trong môi trờng. Môn khoa học này cho phép xác định vị trí cái cung tính
đợc đờng bay của mũi tên và cuối cùng biết đợc mục tiêu.
Độc học sinh thái quan tâm tới các tác động có hại của các tác nhân hóa học và vật lý lên các
cơ thể sống, đặc biệt là các quần thể và cộng đồng nằm trong hệ sinh thái, nó bao gồm các

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ngời soạn : PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái Viện Khoa học và KTMT- Đại học Xây dựng

8


Bài giảng Sinh thái công nghiệp
Chơng 1: Các khái niệm chung
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

con đờng vận chuyển của các tác nhân này và tác động của chúng với môi trờng (Butler,
1978).
Mục tiêu chính của độc học sinh thái là tạo ra những cộng cụ phù hợp dùng cho thiết lập các
tiêu chuẩn chất lợng môi trờng, đánh giá và dự đoán nồng độ trong môi trờng, để đánh giá
nguy cơ cho các quần thể tự nhiên (có cả con ngời) bị tác động nặng nề của sự ô nhiễm môi
trờng.
1.6. Rủi ro, sự cố môi trờng và đánh giá các tác động
Rủi ro là xác xuất của sự kiện hoặc hành động sẽ gây hại cho sức khỏe hoặc môi trờng. Rủi
ro là một khái niệm gắn một nguy hiểm với xác suất xuất hiện của nó.
Một trong những ứng dụng đầu tiên của độc tố sinh thái học là sự phân tích những rủi ro về
môi trờng gắn liền với những chất độc nguy hiểm. Trong trờng hợp ấy, tai hoạ là một tác
hại độc lên một hệ sinh thái.
Rủi ro về sức khỏe con ngời đợc định nghĩa là một hoạt động khoa học để đánh giá các đặc
tính độc hại của hóa chất và các điều kiện khi con ngời tiếp xúc với hóa chất nhằm: (1) xác
định xác suất bị ảnh hởng nghiêm trọng khi con ngời tiếp xúc với hóa chất, và (2) phân loại