สารตกค้างที่ปนเปื้อนทั้งในดินและน้ำก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม การกำจัดหรือลดปริมาณสารตกค้างที่มีประสิทธิภาพสูงและไม่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมวิธีหนึ่งคือ การย่อยสลายทางชีวภาพโดยจุลินทรีย์ งานวิจัยในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ในการคัดเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์ท้องถิ่น ศึกษาประสิทธิภาพในการย่อยสลายเพื่อประยุกต์ใช้ในกระบวนการกำจัดหรือลดปริมาณตกค้างในสภาวะแวดล้อมจริงซึ่งเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่จะช่วยลดมลภาวะที่เกิดขึ้นทั้งในดินและแหล่งน้ำต่างๆ
วัตถุประสงค์ของงานวิจัย
1. คัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์พื้นเมืองจากตัวอย่างดินและน้ำ ที่แยกได้จากแหล่งธรรมชาติอันมีลักษณะปนเปื้อน
2. การศึกษาคุณสมบัติในการเป็น Bioremediator และ / หรือ Biodegradator ของจุลินทรีย์ที่คัดเลือกได้ภายใต้สภาวะทดลองในห้องปฏิบัติการ ได้แก่ การทดสอบประสิทธิภาพในการย่อยสลายสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและการย่อยสลายสารป้องกันกำจัดวัชพืช
วิธีดำเนินการวิจัยและผลที่ได้จากการดำเนินงาน
1.คัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์ที่แยกได้จากแหล่งธรรมชาติอันมีลักษณะปนเปื้อน
เก็บตัวอย่างดินและน้ำทะเลจากจังหวัดรอบชายฝั่งทะเลฝั่งอ่าวไทย ได้แก่ ชลบุรี ระยอง จันทบุรี เพชรบุรี ประจวบคีรีขันธ์ สมุทรสาคร และ สมุทรสงคราม จำนวน 519 ตัวอย่าง จังหวัดชายทะเลฝั่งอันดามันจาก 2 จังหวัดได้แก่ พังงา และชุมพร จำนวน 252 ตัวอย่าง และจังหวัดใกล้เคียงวิทยาเขตได้แก่ นครปฐม และสุพรรณบุรี จำนวน 28 ตัวอย่าง แยกเชื้อเบื้องต้นโดยวิธี Spread plate technique ที่ระดับความเจือจางต่างๆ บนอาหารจานอาหารแข็ง Nutrient Agar (NA) สามารถแยกเชื้อจุลินทรีย์บริสุทธิ์ได้ทั้งหมดจำนวน 2,540 ไอโซเลท (Table 1)
2.การคัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติในการย่อยสลายคราบน้ำมัน
ในการทดลองนี้น้ำมันที่นำมาทำการทดสอบคือ น้ำมันเครื่องที่ใช้แล้ว (น้ำมันเครื่องเก่า) และน้ำมันเครื่องที่ยังไม่ใช้ (น้ำมันเครื่องใหม่) ทำการทดสอบโดยนำเชื้อจุลินทรีย์ที่ต้องการทดสอบเลี้ยงในอาหารแข็ง NA บ่มเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิห้อง นาน 24-48 ชั่วโมง ทดสอบการย่อยน้ำมัน โดยวิธี Point inoculation method ซึ่งอาหารที่ใช้ในการทดสอบคือ Mineral Salt Medium Agar (MSM agar) เติมน้ำมันเครื่องที่ต้องการทดสอบในขวดอาหารหลอมแล้วปริมาตร 2 เปอร์เซ็นต์ก่อนเทลงในจานเลี้ยงเชื้อ ทิ้งให้ผิวหน้าอาหารแห้ง จากนั้นใช้เข็มเขี่ยเชื้อปลายแหลมเขี่ยเชื้อจากหลอดอาหารแข็งที่มีเชื้อทดสอบจิ้มลงบนผิวหน้าอาหาร บ่มเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิห้องนาน 10 วัน โดยทำการตรวจวัดผลการย่อยสลายน้ำมันเครื่องที่เวลา 7 วัน บันทึกบริเวณใสที่เกิดรอบโคโลนีเชื้อทดสอบ
พบว่า มีเชื้อที่สามารถย่อยสลายน้ำมันเครื่องใช้แล้วจำนวน 781 ไอโซเลท (30.75%)ไอโซเลท (Table 2)จัดอยู่ในระดับของการย่อยสลายได้ดีมากจำนวน 63ไอโซเลท(2.48%) ย่อยสลายน้ำมันเครื่องใหม่จำนวน 60 ไอโซเลท (2.36%) จัดอยู่ในระดับของการย่อยสลายได้ดีมาก จำนวน 8 ไอโซเลท (0.31%) จะเห็นว่าเชื้อทดสอบส่วนใหญ่สามารถย่อยสลายน้ำมันเครื่องใช้แล้วได้ดีกว่าน้ำมันเครื่องใหม่ อาจเนื่องมาจากโครงสร้างทางเคมีของน้ำมันเครื่องใหม่ที่สลายพันธะได้ยาก จุลินทรีย์จึงใช้คาร์บอนเป็นแหล่งพลังงานในการเจริญเติบโตได้น้อย การทดลองนี้เป็นเพียงการทดสอบเบื้องต้นเพื่อคัดเลือกจินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายคราบน้ำมัน หากต้องการทราบถึงปริมาณน้ำมันที่ถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ทดสอบที่แน่นอนและแม่นยำ อาจจะต้องใช้เครื่องมือในการตรวจสอบที่มีความซับซ้อนกว่าการตรวจวัดโดยการสังเกตด้วยสายตา
|
Fig. 1 Oil degradation by microorganisms (A) diagram for point inoculation method (B) Oil degradation by microorganisms isolated from Chanthaburi province.
3.การคัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติในการย่อยสลายสารกำจัดวัชพืชตกค้าง
เตรียมอาหารสำหรับการทดสอบคือ Mineral Salt Medium (MSM) บรรจุลงในขวดอาหาร ปริมาณ 100 มิลลิลิตร เตรียมสารเคมีกำจัดวัชพืช 3 ชนิดได้แก่ paraquat 2,4-D และ glyphosate ให้สารเคมีแต่ละชนิดมีความเข้มข้น 2 NRR (NRR : Normal Recommended Rate) ซึ่งมีความเข้มข้นเป็น 2 เท่า ของที่บริษัทผู้จำหน่ายแนะนำบนฉลากกำกับข้างบรรจุภัณฑ์ ดูดสารเคมีแต่ละชนิดใส่ลงในขวดอาหารทดสอบที่นึ่งฆ่าเชื้อแล้วและหลอมไว้ที่อุณหภูมิ 50-55 องศาเซลเซียส เขย่าเพื่อให้อาหารและสารทดสอบเข้ากัน แล้วเทอาหารลงในจานอาหารที่อบฆ่าเชื้อแล้ว ทิ้งให้ผิวหน้าแห้ง จากนั้นทดสอบความสามารถของเชื้อในการทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช โดยวิธี point inoculation โดยใช้เข็มเขี่ยเชื้อที่เลี้ยงไว้ในอาหารผิวเอียง NA จิ้มลงบนผิวหน้าอาหารทดสอบซึ่งผสมสารกำจัดวัชพืช บ่มเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิห้องนาน 7 วัน ตรวจดูระดับความสามารถในการเจริญและการย่อยสลายสารกำจัดวัชพืชชนิดต่างๆ
พบจุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสารกำจัดวัชพืชอยู่ในระดับย่อยสลายได้น้อยถึงย่อยสลายได้ดีมากจำนวน 851 ไอโซเลท (82.78%) สามารถย่อยสลาย paraquat ได้ดีที่สุดคือ 486 ไอโซเลท (47.28%) และมีจำนวนเชื้อจุลินทรีย์ทดสอบที่สามารถย่อยสลายกำจัดวัชพืช glyphosate ได้ใกล้เคียงกับสารกำจัดวัชพืช 2,4-D คือ 55 ไอโซเลท (5.35%) และ 71 ไอโซเลท (6.91%) ตามลำดับ นอกจากนี้พบว่า มีเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำการทดสอบความสามารถในการย่อยสลายและทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช paraquat พบคุณสมบัติพิเศษคือ พบบริเวณใส (clear zone) เกิดขึ้นรอบโคโลนีของเชื้อจุลินทรีย์ทดสอบ แต่จะไม่พบบริเวณใสรอบโคโลนีของจุลินทรีย์ที่ทดสอบกับสารกำจัดวัชพืชอีก 2 ชนิด คือ glyphosate และ 2,4-D ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากลักษณะบริเวณใสที่เกิดขึ้นอาจเป็นผลจากการที่เชื้อย่อยสลาย inert material ไม่ใช่ส่วนของ active ingredient ซึ่งต้องมีการทดสอบในขั้นต่อไป เพราะการทดลองนี้เป็นการคัดเลือกเบื้องต้นว่าจุลินทรีย์ชนิดใดบ้างที่มีคุณสมบัติในการย่อยสลายสารกำจัดวัชพืชได้
Fig. 2 Herbicides degradation by microorganisms (A) diagram for point inoculation method (B) herbicide (paraquat) degradation by microorganisms isolated from Nakhonpathom province.
|