การคัดเลือกแบคทีเรียดีไนตริไฟอิงที่มีประสิทธิภาพในการลดปริมาณไนเตรทในน้ำ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
เสกสรรค์ โป้เปิด, นลทิรา พรมเมืองเก่า, นิศาชล ตาทิพย์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
น้ำทิพย์ ศรีแก้ว
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ปัจจุบันประเทศไทยกำลังเผชิญกับปัญหามลภาวะทางน้ำซึ่งสร้างความเสื่อมโทรมให้แก่แหล่งทรัพยากรน้ำ สาเหตุหนึ่งเนื่องมาจากการปล่อยน้ำทิ้งที่มีคุณภาพต่ำ ซึ่งประกอบด้วยตะกอนดิน ยาปฏิชีวนะ น้ำทิ้งที่มีการปนเปื้อนด้วยสารประกอบไนโตรเจน ที่มาจากเศษอาหารและของเสียจากการขับถ่าย จากกิจกรรมเมแทบอลิซึม (Metabolic waste) ของสัตว์น้ำ ของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม สารตกค้างจากปุ๋ยเคมี รวมถึงน้ำที่ใช้หมุนเวียนในการทำเกษตรกรรมจังหวัดเลยเป็นพื้นที่ที่มีการทำเกษตรกรรมมากที่สุดแห่งหนึ่งในประเทศไทย ซึ่งในการทำเกษตรกรรมมีความจำเป็นต้องใช้ปุ๋ยเพื่อเร่งการเจริญเติบโตของพืชเพื่อให้ได้ผลผลิตทันต่อการจำหน่าย ไนโตรเจนเป็นธาตุอาหารหลักที่เป็นส่วนประกอบในปุ๋ยเคมีที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชในลำดับต้นๆ ซึ่งถ้าใช้ในปริมาณมากเกินไปจะสะสมอยู่ในรูปของสารไนเตรท (NO3) เมื่อร่างกายได้รับไนเตรทเกินปริมาณจะทำให้เกิดโทษแก่ร่างกายได้ โดยสารไนเตรทปกติแล้วไม่มีพิษ แต่เมื่อกินเข้าไปแล้วจะถูกแบคทีเรียในกระเพาะอาหารและลำไส้เปลี่ยนสารไนเตรทให้เป็นไนไตรท์(NO2)ที่มีผลต่อ hemoglobin ในเลือดทำให้ไม่สามารถนำพาออกซิเจนไปใช้ได้ (Methemoglobin) ในคนทั่วๆ ไป จะมี Methemoglobin ในเลือดประมาณ 0.5-2% ถ้าสูงขึ้น 10% ทำให้ผิวหนัง ริมฝีปาก เขียวคล้ำได้ และถ้ามากกว่า 25% ทำให้อ่อนเพลีย ตัวเขียว หัวใจเต้นเร็ว หรือถ้ามีสูงถึงระดับ 50-60% ทำให้หมดสติ และเสียชีวิตได้ โดยเฉพาะในเด็ก หากได้รับสารไนเตรทหรือไนไตรท์นานๆ แม้เพียงปริมาณเล็กน้อยจะทำให้เกิดอาการปัสสาวะบ่อย หรือมากกว่าปกติ และเลือดออกในม้ามได้ (กระทรวงสาธารณสุข, สำนักระบาดวิทยา, 2555 : 354) วิธีการกำจัดไนเตรทสามารถทำได้หลายวิธี เช่น การใช้ Polystyrene-based ion-exchange resins ซึ่งเป็นวิธีที่สามารถกำจัดไนเตรทได้ในปริมาณมาก (Hitze, 1987) แต่ชีวภาพ ซึ่งเป็นการกำจัดไนเตรทโดยใช้แบคทีเรียกลุ่ม denitrifying bacteria ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่สามารถวิธีนี้ทำให้มีสารเคมีตกค้าง ส่วนวิธีทางเปลี่ยนไนเตรทให้เป็นแก๊สไนโตรเจน ในกระบวนการหายใจ (respiration) โดยไนเตรทเป็นตัวรับอิเล็คตรอนตัวสุดท้ายแทนการใช้ออกซิเจน แบคทีเรียพวกนี้ได้แก่ Paracoccus sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp., Halomonas sp., และ Lactobacillus sp. เป็นต้น
จากข้อมูลดังกล่าวคณะผู้จัดทำโครงงานจึงมีความสนใจเป็นอย่างยิ่งที่จะหาแนวทางในการจำกัดไนเตรทโดยใช้วิธีทางชีวภาพ (Biological treatment) อาศัยหลักการในการเปลี่ยนแปลงของสสารตามวัฏจักรไนโตรเจน โดยใช้แบคทีเรียกลุ่ม Denitrifying bacteria ที่มีประสิทธิภาพในการลดปริมาณไนเตรท ซึ่งคัดแยกจากแหล่งน้ำที่มีการปนเปื้อนสารไนเตรทมาศึกษา
การต่อยอด
มีการศึกษแบคทีเรียจากแหล่งน้ำให้มากขึ้น และศึกษาว่าแบคทีเรียในแต่ละแหล่งน้ำมีความสามารถในการลดปริมาณการปนเปื้อนของไนเตรทได้แตกต่างกันหรือไม่ และมีประสิทธิภาพมากน้อยเพียงใด และสามรถนำแบคทีเรียทีั่่ได้ไปใช้ประโยชน์ได้จริง