การบำบัดเชิงชีวภาพของปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอนที่ปนเปื้อนในน้ำทะเลชายฝั่งโดยแบคทีเรียตรึงบนโฟมพอลิยูริเธน

Abstract

ปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอนเป็นสารก่อมลพิษที่สำคัญในเขตชายฝั่งทะเล ซึ่งเกิดจากการรั่วไหลของน้ำมันชนิดต่างๆ เช่น น้ำมันดิบ และน้ำมันเตา หรือจากการปล่อยน้ำขังใต้ท้องเรือที่ปนเปื้อนน้ำมันหล่อลื่นลงสู่ทะเล จึงจำเป็นต้องมีผลิตภัณฑ์ขจัดคราบน้ำมันทางชีวภาพสำหรับใช้ลดปริมาณน้ำมันในพื้นที่ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีทางชีวภาพสำหรับบำบัดคราบน้ำมันที่ปนเปื้อนในน้ำทะเล โดยได้ผลิตหัวเชื้อแบคทีเรียพร้อมใช้จากการตรึงจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงในการย่อยสลายน้ำมัน โดยเฉพาะน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์เรือประมง ในขั้นแรกได้คัดแยกแบคทีเรียและยีสต์จำนวน 10 ไอโซเลท จากเขตชายฝั่งทะเลภาคตะวันออก โดยใช้เทคนิคการเพิ่มจำนวนเชื้อในอาหารที่เติมน้ำมันดิบ และศึกษาประสิทธิภาพการย่อยน้ำมันหล่อลื่นชนิดต่างๆ แม้ว่าจุลินทรีย์ทุกสายพันธุ์เจริญโดยใช้น้ำมันดิบได้ แต่มีเพียงบางเชื้อที่สามารถย่อยน้ำมันหล่อลื่นได้ดี ซึ่ง Gordonia sp. JC11 มีประสิทธิภาพสูงสุดในการย่อยน้ำมันหล่อลื่นทั้งชนิดที่ใช้งานแล้ว และชนิดที่ยังไม่ได้ใช้งาน นอกจากนี้เชื้อ JC11 สามารถเพิ่มจำนวนได้ดีเมื่อใช้เททระเดกเคนและฟีแนนทรีนเป็นแหล่งคาร์บอน มีสมบัติความไม่ชอบน้ำของเยื่อหุ้มเซลล์สูง (~80%) และทำให้น้ำมันแตกตัวเป็นอิมัลชันได้ดี (ส่วนตะกอนเซลล์มีค่า E24 ~ 32%) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยน้ำมันและการเกาะติดของเซลล์บนวัสดุตรึง การผลิตหัวเชื้อพร้อมใช้ทำโดยตรึงเซลล์ของเชื้อ JC11 บนโฟมพอลิยูรีเธน (PUF) แล้วนำไปทดสอบประสิทธิภาพการย่อยคราบน้ำมันปนเปื้อนในน้ำขังใต้ท้องเรือทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและในพื้นที่จริง การทดสอบในระบบจำลองที่ไม่เติมสารอาหารพบว่าเซลล์ตรึงมีประสิทธิภาพดีกว่าเชื้อประจำถิ่นในน้ำขังใต้ท้องเรือ โดยประมาณ 48 และ 12% ของน้ำมันหล่อลื่นใช้แล้วจากเครื่องยนต์เรือประมงที่เข้มข้นเริ่มต้น 1,000 มก./ล. ถูกย่อยสลายโดย JC11 และเชื้อประจำถิ่น ตามลำดับ ต่อมานำหัวเชื้อแบคทีเรียพร้อมใช้ชนิดนี้ไปใช้งานในห้องเครื่องยนต์ของเรือประมงขนาดเล็ก บริเวณท่าเรือประมงสิงห์อำนวย จ. จันทบุรี โดยใช้ระยะเวลาทดสอบ 168 ชั่วโมง ทั้งนี้เรือประมงที่ใช้เป็นกรณีศึกษานี้มีการเติมน้ำมันหล่อลื่นและน้ำมันดีเซลเพิ่มเกือบทุกวัน พบว่าปริมาณน้ำมันที่ถูกดูดซับอยู่บน PUF ที่ไม่ตรึงเซลล์ มีค่าสูงสุดเท่ากับ 25,967 มก. น้ำมัน/กรัม PUF ในชั่วโมงที่ 24 ในขณะเดียวกันปริมาณน้ำมันบนชิ้นโฟมของเซลล์ตรึง (108 MPN/กรัม PUF) มีค่าเพียง 15,127 มก. น้ำมัน/กรัม PUF ปริมาณน้ำมันที่มีค่าต่ำกว่านี้แสดงถึงการย่อยสลายน้ำมันโดยเชื้อ JC11 อย่างไรก็ตามภายหลัง 96 ชั่วโมง ปริมาณน้ำมันบนชิ้นโฟมของเซลล์ตรึงมีค่าไม่แตกต่างจากชุดควบคุม PUF ซึ่งเกิดจากการลดจำนวนของ Gordonia sp. JC11 บนโฟม สอดคล้องกับผลการวิเคราะห์ด้วย SEM และ PCR-DGGE ที่พบว่า JC11 เป็นประชากรเด่นบน PUF เฉพาะในช่วงเวลา 96 ชั่วโมงแรก ดังนั้นสามารถนำ Gordonia sp. JC11 ที่ตรึงบนโฟมพอลิยูรีเธนไปย่อยคราบน้ำมันที่ปนเปื้อนในน้ำทะเลได้ แต่ควรเปลี่ยนหัวเชื้อแบคทีเรียดังกล่าวทุกๆ 96 ชั่วโมง เพื่อให้สามารถบำบัดคราบน้ำมันได้อย่างต่อเนื่อง