การบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
การบำบัดสารมลพิษที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมนอกบริเวณที่มีการปนเปื้อน

การบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ เป็นการใช้เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์กำจัดสารมลพิษ เทคโนโลยีการบำบัดมีสองประเภทได้แก่

  • in situ เป็นการบำบัดสารมลพิษในสิ่งแวดล้อมในบริเวณที่มีการปนเปื้อนนั้นๆ
  • ex situ เป็นการบำบัดสารมลพิษที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมนอกบริเวณที่มีการปนเปื้อนนั้นๆ

ตัวอย่างของการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ เช่น การใช้พืชในการบำบัดสารมลพิษ การบำบัดสารมลพิษที่ปนเปื้อนที่ระเหยได้น้อย การกำจัดโลหะหนักโดยจุลินทรีย์ เทคโนโลยีการบำบัดสารมลพิษบนดิน ระบบบำบัดแบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพ วิธีการหมักขยะอินทรีย์ การเติมจุลินทรีย์เพื่อบำบัดสารมลพิษ ระบบการบำบัดสารมลพิษจากแหล่งน้ำด้วยกระบวนการกรองด้วยพืชและจุลินทรีย์ การบำบัดสารมลพิษโดยการกระตุ้นทางชีวภาพ

การบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพสามารถเกิดขึ้นได้เอง (การบำบัดสารมลพิษตามธรรมชาติหรือการบำบัดโดยธรรมชาติ) หรือสามารถกระตุ้นการย่อยสลายให้เพิ่มมากขึ้น (การบำบัดสารมลพิษโดยการกระตุ้นทางชีวภาพ)

กระบวนการหมักขยะอินทรีย์

เมื่อไม่นานมานี้มีการประสบความสำเร็จในการเพิ่มสายพันธุ์จุลินทรีย์ ที่มีความสามรถในการย่อยสลายสารปนเปื้อน การใช้จุลินทรีย์ในการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพคือ bioremediators [1]

เมื่อใดก็ตามที่มีการปรับสภาพของการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพโดยใช้จุลินทรีย์ สำหรับตัวอย่าง โลหะหนัก เช่น แคดเมียม และตะกั่ว ที่ไม่ดูดซึมได้ง่ายหรือเข้าจับโดยจุลินทรีย์ การดูดซึมของโลหะหนักอย่างเช่นปรอทในสายใยอาหารที่ต่ำกว่า การใช้พืชในการบำบัดสารมลพิษเป็นประโยชน์ในสภาวะแวดล้อมนี้เพราะว่าพืชในธรรมชาติ หรือพืชที่ได้รับการปรับปรุงทางพันธุวิศวกรรม สามารถที่จะมีการเก็บสะสมทางชีววิทยาของสารพิษเหล่านี้ในส่วนเหนือพื้นดิน สำหรับการเก็บกำจัดทิ้ง[2]

โลหะหนักจากการเก็บเกี่ยวชีวมวลซึ่งต่อไปจะมุ่งเน้นไปที่การเผาให้เป็นเถ้าถ่านหรือการรีไซเคิลสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม การกำจัดสารมลพิษในบริเวณที่กว้างและของเสีย จากสิ่งแวดล้อมต้องเพิ่มความเข้าใจจากความสัมพันธ์ที่สำคัญของกระบวนการที่แตกต่างกันและการควบคุมระบบคาร์บอนไดออกไซด์ ในองค์ประกอบของสิ่งแวดล้อมและสำหรับสารประกอบและสิ่งเหล่านั้นจะเร่งให้เกิดการพัฒนาของเทคโนโลยีการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพและกระบวนการเปลี่ยนโดยวิธีทางชีวภาพ[3]

วิธีการทางพันธุวิศวกรรม[แก้]

การใช้วิธีการทางพันธุวิศวกรรมในการสร้างสิ่งมีชีวิตที่มีความจำเพาะสำหรับการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ[4]แบคทีเรียDeinococcus radiodurans (ความต้านทานรังสี) มีการแก้ไขเพื่อใช้และย่อยโทลูอีน และไอออนิก ปรอทจากการกระตุ้นรังสีนิวเคลียร์ของของเสีย[5]

การใช้ฟังไจเพื่อกำจัดของเสีย เป็นรูปแบบการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพด้วยการใช้ฟังไจในการขจัดสารปนเปื้อน Mycoremediation

ตัวอย่าง mycelium

การใช้ฟังไจเพื่อกำจัดของเสียหมายถึง ลักษณะเฉพาะในการใช้เห็ดรา mycelia ในการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ สิ่งหนึ่งที่เป็นหลักพื้นฐานของฟังไจในระบบนิเวศ คือการย่อยสลายที่ดำเินินการโดย mycelium ซึ่งจะหลั่งเอนไซม์และกรดออกมาภายนอกเซลล์เพื่อย่อยสลายลิกนิน และเซลลูโลสซึ่งเป็นสองส่วนประกอบหลักในเส้นใยพืช สารประกอบอินทรีย์เหล่านี้เป็นสายโซ่ยาวของคาร์บอน และไฮโดรเจนซึ่งโครงสร้างคล้ายสารประกอบอินทรีย์ ที่เป็นสารมลพิษอื่นๆ

ส่วนสำคัญของการใช้ฟังไจเพื่อกำจัดของเสียเป็นตัวกำหนดสปีชีส์ที่เหมาะสมของเชื้อราในการเป็นเป้าหมายที่มีความจำเพาะของสารมลพิษบางสายพันธุ์มีรายงานการประสบความสำเร็จในการลดค่า VX และ sarin หนึ่งขั้นตอนการทดลองที่กำหนดโดยการปนเปื้อนของดินจากน้ำมันดีเซลด้วยเชื้อ mycelia จากเห็ดซึ่งรูปแบบเดิมของเทคนิคการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ (bacteria) เป็นการใช้แบบควบคุมหลังจากสี่สัปดาห์มากกว่า 95% ของ PAH มีการรีดิวซ์ส่วนประกอบที่ปลอดสารพิษในเชื้อ mycelia ซึ่งปรากฏในธรรมชาติของกลุ่มจุลินทรีย์ที่ใช้ฟังไจในการย่อยสลายสารปนเปื้อนในส่วนสุดท้ายจะได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ฟังไจที่ย่อยสลายเนื้อไม้โดยเฉพาะจะมีผลในการย่อยสลายอะโรมาติกของสารมลพิษ (ส่วนประกอบที่เป็นพิษของปิโตรเลียม และสารประกอบคลอรีน Battelle, 2000)

การกรองโดยใช้เห็ดรา[แก้]

เป็นกระบวนการที่คล้ายกับการใช้ mycelia ในการกรองสารพิษ และจุลินทรีย์จากน้ำในดิน

ข้อได้เปรียบ[แก้]

การมีค่าตัวเลข/ประสิทธิภาพการได้เปรียบของการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพ ด้วยความสามารถของการทำงานในพื้นที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้การขุดเอาดินไปบำบัด ในตัวอย่างการรั่วไหลของไฮโดรคาร์บอน (โดยชนิดการรั่วไหล ก๊าซโซลีน) หรือสารละลายคลอรีนที่ปนเปื้อนแหล่งน้ำและการนำวิธีการรับหรือให้อิเล็กตรอนซึ่งเป็นวิธีการที่สำคัญในการรีดิวซ์ความเข้มข้นของสารปนเปื้อนเป็นเวลานานหลังจากการปรับตัวให้ชินกับ สภาพแวดล้อมใหม่ ชนิดของการบำบัดแบบนี้มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการขุดเอาดินไปบำบัดที่อื่น เทคโนโลยีการบำบัดขยะมูลฝอย หรือการบำบัดแบบ ex situ และการรีดิวซ์ หรือการกำจัดที่ต้องการสำหรับการใช้ปั๊ม และการtreat ข้อปฏิบัติพื้นฐานที่มีไฮโดรคาร์บอนโดยการทำความสะอาดแหล่งน้ำที่มีสารปนเปื้อน

การบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพโดยการตรวจสอบการกระจายของอากาศและการปนเปื้อนของน้ำในดิน[แก้]

กระบวนการบำบัดสารมลพิษทางชีวภาพสามารถตรวจสอบโดยทางอ้อมด้วยการหาค่าออกซิเดชัน รีดักชัน หรือ รีดอกซ์ในดินและในแหล่งน้ำ พร้อมทั้ง พีเอช อุณหภูมิ ออกซิเจนในตัวรับอิเล็กตรอน/ตัวให้ความเข้นข้นและความเข้มข้นของการย่อยสลายผลผลิต อย่างเช่น คาร์บอนไดออกไซด์

ตารางนี้แสดงถึงอัตราการย่อยสลายทางชีวภาพของการทำงานจากปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ลดลง

Process Reaction  Redox potential (Eh in mV)  
aerobic: O2 + 4e + 4H+ → 2H2O 600 ~ 400
anaerobic:    
denitrification 2NO3 + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O 500 ~ 200
  manganese IV reduction   MnO2 + 2e + 4H+ → Mn2+ + 2H2O     400 ~ 200
iron III reduction Fe (OH) 3 + e + 3H+ → Fe2+ + 3H2O 300 ~ 100
sulfate reduction SO42− + 8e +10 H+ → H2S + 4H2O 0 ~ −150
fermentation 2CH2O → CO2 + CH4 −150 ~ −220

อ้างอิง[แก้]

  1. "Terra Nova's Environmental Remediation Resuources". Terranovabiosystems.com. 2009-08-31. Retrieved 2011-03-22.
  2. Meagher, RB (2000). "Phytoremediation of toxic elemental and organic pollutants". Current Opinion in Plant Biology 3 (2) : 153–162. doi:10.1016/S1369-5266 (99) 00054-0. PMID 10712958
  3. Diaz E (editor). (2008). Microbial Biodegradation: Genomics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 1-904455-17-4. http://www.horizonpress.com/biod.
  4. Lovley, DR (2003). "Cleaning up with genomics: applying molecular biology to bioremediation". Nature Reviews. Microbiology. 1 (1) : 35–44. doi:10.1038/nrmicro731. PMID 15040178
  5. Brim H, McFarlan SC, Fredrickson JK, Minton KW, Zhai M, Wackett LP, Daly MJ (2000). "Engineering Deinococcus radiodurans for metal remediation in radioactive mixed waste environments". Nature Biotechnology 18 (1) : 85–90. doi:10.1038/71986. PMID 10625398.