คุณภาพทางจุลชีววิทยาของน้ำเสียหลังผ่านการกำจัดฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะโดยการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง (MICROBIOLOGICAL EVALUATION OF COMBINED HYDROGEN PEROXIDE AND HEAT TREATMENT ON ANTIBIOTIC WASTEWATER)
คำสำคัญ:
การปนเปื้อนของยาปฏิชีวนะในน้ำเสีย, การใช้ความร้อน, ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, การประเมินทางจุลชีววิทยาบทคัดย่อ
การปล่อยยาปฏิชีวนะไปสู่สิ่งแวดล้อมอาจนำไปสู่การเสียสมดุลอย่างรุนแรงของระบบนิเวศ หนึ่งในเทคโนโลยีแบบใหม่สำหรับการบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนยาปฏิชีวนะ ได้แก่ การประยุกต์ใช้กระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสาธิตการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร่วมกับการใช้อุณหภูมิสูงที่ระดับต่างๆ ในการยับยั้งฤทธิ์
ของยาปฏิชีวนะ
ทั้งนี้ยาปฏิชีวนะที่ใช้ศึกษามี 3 ชนิด ได้แก่ เซฟตาซิดิม เซฟไตรอะโซน และเซฟาเลกซิน ในระบบน้ำเสียจำลองความเข้มข้นเฉลี่ยของน้ำล้างที่จัดเป็นน้ำเสียได้จากการทำความสะอาดเครื่องจักรในกระบวนการผลิต โดยมีความเข้มข้นประมาณ 10 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร แบบจำลองน้ำเสียที่มีการปนเปื้อนของยาปฏิชีวนะถูกเตรียมที่ 60 ไมโครกรัม/มิลลิลิตรของแต่ละยาปฏิชีวนะที่ศึกษา และทำการวิเคราะห์สารตกค้างด้วยเครื่องโครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง โดยทำการทดสอบกระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูงที่ความเข้มข้นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร้อยละ 1 3 และ 5 โดยปริมาตร และที่ระดับอุณหภูมิ 60 80 และ 100 องศาเซลเซียส ที่เวลาต่างๆ ทั้งนี้มีการเติมเชื้ออีโคไล ปริมาณ 6 ล็อคโคโลนีต่อมิลลิลิตร ลงในน้ำเสียที่จะบำบัดเพื่อเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของกระบวนการออกซิเดชั่นขั้นสูง ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เหลืออยู่ในตัวอย่างหลังการบำบัดด้วยกระบวนการออกซิเดชั่นมีการกำจัดด้วยการเติมยีสต์ผง
ผลการวิจัยพบว่า ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มากขึ้นและใช้เวลาในการบำบัดนานขึ้นพบว่า มีประสิทธิภาพที่ดีในการกำจัดยาปฏิชีวนะตกค้าง ปริมาณของยาปฏิชีวนะตกค้างหลังจากกระบวนการออกซิเดชั่นแต่งต่างกันขึ้นอยู่กับระดับความสามารถในการกำจัดยาปฏิชีวนะแต่ละตัว ซึ่งการกำจัดเซฟตาซิดิม ทำได้ดีที่สุด รองลงมาคือเซฟไตรอะโซนและเซฟาเลกซิน ตามลำดับ ที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร้อยละ 5 ใช้เวลา 30 นาที สามารถกำจัดยาปฏิชีวนะได้สมบูรณ์ การใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร้อยละ 1 และ 3 พบว่าใช้เวลาบำบัดนานขึ้นเป็น 60 และ 120 นาที ตามลำดับ เงื่อนไขสภาวะออกซิเดชั่นที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส สามารถที่จะกำจัดสารตกค้างที่มีการปนเปื้อนของเซฟไตรอะโซนและเซฟาเลกซิน ไฮดรอกซิลเรดิคัลที่เกิดขึ้นสามารถเร่งอัตราการทำลายการปนเปื้อนของยาปฏิชีวนะในน้ำเสีย
การใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร่วมกับอุณหภูมิประสบความสำเร็จในการนำมาประยุกต์ใช้ทำลายฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะที่ปนเปื้อนในน้ำเสีย โดยที่ไม่ก่อให้เกิดสารประกอบที่ไม่เป็นอันตราย สามารถสูญสลายได้ง่าย ไฮดรอกซิลเรดิคัลที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการถูกสมมติฐานว่ามีความสามารถในการออกซิเดชั่นที่สูงในการบำบัดน้ำเสีย ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
Downloads
เอกสารอ้างอิง
[2] Xu, J.; Xu, Y.; Wang, H.; Guo, C.; Qiu, H.; He, Y.; Zhang, Y.; Li, X., and Meng, W. (2015). Occurrence of Antibiotics and Antibiotic Resistance Genes in a Sewage Treatment Plant and Its Effluent-Receiving River. Chemosphere. 119, 1379-1385.
[3] Rosal, R.; Rodruguez, A.; Perdigan-Melan, J.A.; Petre, A.; GarcoaCalvo, E.; Gamez, M.J.; Aguera, A., and FernandezAlba, A.R. (2010). Occurrence of Emerging Pollutants in Urban Wastewater and Their Removal through Biological Treatment Followed by Ozonation. Water Research. 44(2), 578-588.
[4] Zhou, L.J.; Ying, G.G.; Zhao, J.F.; Yang, J.F.; Wang, L.; Yang, B., and Liu, S. (2011). Trends in The Occurrence of Human and Veterinary Antibiotics in The Sediments of The Yellow River, Hai River and Liao River in Northern China. Environment, Pollutant. 159(7), 1877-1885.
[5] Kemper, N. (2008). Veterinary Antibiotics in The Aquatic and Terrestrial Environment. Ecological Indicators. 8(1), 1-13.
[6] Halling-Sorensen, B.; Nielsen, S.N.; Lansky, P.F.; Ingerslev, F.; Lutzhoft, H.C., and Jorgensen, S.E. (1998). Occurrence, Fate, and Effects of Pharmaceutical Substances in The Environment - A Review. Chemosphere. 36(2), 357-393.
[7] Rizzo, L.; Anselmo, A., and Fiorentino, A. (2012). Effect of Solar Radiation on Multidrug Resistant E. coli Strains and Antibiotic Mixture Photodegradation in Wastewater Polluted Stream. Science of the Total Environment. 427-428, 263-268.
[8] Meyer, MT.; Bumgarner, JE.; Thurman, EM.; Hostetler, KA., and Daughtridge, J.V. (1999). Occurrence of Antibiotics in Liquid Waste at Confined Animal Feeding Operations in Surface and Groundwater. In Proc. 20th Meeting of the Society of Environmental Toxicology and Chemistry. Pensocola, Fla., p. 111.
[9] Halling-Sørensen, B.; Nors, Nielsen S.; Lankzky, PF.; Ingerslev, F.; Holten, L€utzhøft HC., and Jørgensen, SE. (1998). Occurrence, Fate and Effects of Pharmaceutical Substances in the Environment. A review Chemosphere. 36, 357-393.
[10] K€ummerer, K.; Al-Ahmad, A., and Mersch-Sundermann, V. (2000). Biodegradability of Some Antibiotics, Elimination of the Genotoxicity and Affection of wastewater Bacteria in a Simple Test. Chemosphere. 40, 701-710.
[11] Galloway, JM.; Haggard, BE.; Meyers, MT., and Green, WR. (2005). Occurrence of Pharmaceuticals and Other Organic Wastewater Constituents in Selected Streams in Northern Arkansas. 2004. Scientific Investigations Report 2005-5140 Reston. VA: U.S. Geological Survey.
[12] Xu, J.; Xu, Y.; Wang, H.; Guo, C.; Qiu, H.; He, Y.; Zhang, Y.; Li, X., and Meng, W. (2015). Occurrence of Antibiotics and Antibiotic Resistance Genes in a Sewage Treatment Plant and Its Effluent-Receiving River. Chemosphere. 119, 1379-1385.
[13] Akiyama, T.; and Savin, MC. (2010). Populations of Antibiotic-Resistant Coliform Bacteria Change Rapidly in a Wastewater Effluent Dominated Stream. Science of the Total Environment. 408, 6192-6201.
[14] USEPA. (1999). Wastewater Technology Fact Sheet: Chlorine Disinfection. Retrieved October 14, 2015, from http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_06_28_mtb_chlo.pdf
[15] USEPA. (1999). Wastewater Technology Fact Sheet: Ultraviolet Disinfection. Retrieved October 14, 2015, from http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_06_28_mtb_ uv.pdf
[16] Rizzo, L.; Fiorentino, A., and Anselmo, A. (2011). Effect of Solar Radiation on Multidrug Resistant E. coli Strains and Antibiotic Mixture Photo Degradation in Wastewater Polluted Stream. Science of The Total Environment. 427, 263-268.
[17] Balcıoglu, A.I., and Otker, M. (2003). Treatment of Pharmaceutical Wastewater Containing Antibiotics by O3 and O3/H2O2 Processes. Chemosphere. 50(1), 85-95.
[18] Lin, Y.A.; Lin, C.F.; Chiou, J.M.; and Hong, A.P.K. (2009). O3 and O3/H2O2 Treatment of Sulfonamide and Macrolide Antibiotics in Wastewater. Journal of Hazardous Materials. 171(1), 452–458.
[19] Rosario-Ortiz, L.F.; Wert, C.E., and Snyder, A.S. (2010). Evaluation of UV/H2O2 Treatment for The Oxidation of Pharmaceuticals in Wastewater. Water Research. 44(5), 1440-1448.
[20] Naddeo, V.; Belgiorno, V.; Kassinos, D.; Mantzavinos, D., and Meric, S. (2010). Ultrasonic Degradation, Mineralization and Detoxification of Diclofenac in Water: Optimization of Operating Parameters. Ultrasonic Sonochemistry. 17(1), 179-185.
[21] Sangadkit, W.; Rattanabumrung, O.; Supanivatin, P., and Thipayarat, A. (2012). Practical Coliform and Escherichia coli Detection and Enumeration for Industrial Food Samples using Low-cost Digital Microscopy. Procedia Engineering. 32, 126-133.
[22] Ogusucu, R.; Rettori, D.; Munhoz, CD.; Netto, SEL.; and Augusto, O. (2007). Reactions of Yeast Thioredoxin Peroxidases I and II with Hydrogen Peroxide and Peroxynitrite: Rate Constants by Competitive Kinetics. Free Radical Biology and Medicine. 42, 326-334.
[23] Wong, CM.; Siu, KL.; and Jin, DY. (2004). Peroxiredoxin-Null Yeast Cells are Hypersensitive to Oxidative Stress and are Genomically Unstable. Journal of Biological Chemistry. 279, 23207-23213.
[24] Lamsal, R.; Walsh, M.E., and Gagnon, G.A. (2011). Comparison of Advanced Oxidation Processes for The Removal of Natural Organic Matter. Water Research. 45(10), 3263-3269.
[25] Cesaro, A.; Naddeo, V., and Belgiorno, V. (2013). Wastewater Treatment by Combination of Advanced Oxidation Processes and Conventional Biological Systems. Journal of Biomedical Science. 4, 8.
[26] Kusic, H.; Koprivanac, N., and Bozic, AL. (2006). Minimization of Organic Pollutant Content in Aqueous Solution by Means of AOPs: UV- and Ozone-based Technologies. Journal of Chemical Engineering. 123, 127-137.
[27] Wols, BA.; Hofman-Caris, CHM.; Harmsen, DJH., and Beerendonk, EF. (2013). Degradation of 40 Selected Pharmaceuticals by UV/H2O2. Water Research. 47, 5876-5888.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
วารสารมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อยู่ภายใต้การอนุญาต Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International (CC-BY-NC-ND 4.0) เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น โปรดอ่านหน้านโยบายของวารสารสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเข้าถึงแบบเปิด ลิขสิทธิ์ และการอนุญาต
