Co-effects of silver nanoparticles and microplastics on nitrifying microorganisms from wastewater treatment plants and their activities

ผลกระทบร่วมของอนุภาคซิลเวอร์นาโนและไมโครพลาสติกต่อจุลินทรีย์กลุ่มไนตริไฟอิงจากโรงบำบัดน้ำเสียและกิจกรรมการกำจัดไนโตรเจน

Name: Nampetch Charanaipayuk

LCSH: Microplastics

LCSH: Nanoparticles

LCSH: Sewage -- Purification -- Nitrogen removal

Abstract: Silver nanoparticles (AgNPs) and microplastics are emerging water contaminants of the decade. They share a similar fate and transport in wastewater treatment plants as they tend to accumulate in sludge of aeration tanks. Since both contaminants have negative effects on microbial growth, the ammonia-oxidizing microorganisms in the aeration tanks are at risk for inhibition and consequently nitrification process fails. This study investigated the effects of AgNPs and microplastics on ammonia-oxidizing activity and community. No inhibition of ammonia oxidation rate was observed at 0.1 mg/L AgNPs. Partial inhibition was found at 0.5 and 1 mg/L AgNPs, while complete inhibition occurred at higher concentrations of 2.5, 5, and 10 mg/L AgNPs. qPCR targeting AOA, AOB, and comammox amoA genes indicated that the numbers of the AOB amoA genes decreased when AgNPs were ≥2.5 mg/L while the comammox amoA genes dropped at ≥0.5 mg/L of AgNPs. Inhibition of AOA was found at AgNP concentrations above 0.5 mg/L but in substantially less compared to AOB and comammox. This study suggests that the three ammonia-oxidizing microorganisms have different responses to AgNP. The co-effect of AgNPs and PVC was studied in microcosms at concentrations of 0.5 mg/L and 500 mg/L, respectively. The results showed that the PVC microplastics had no inhibitory effects on the ammonia oxidation rate. Interestingly, the microcosms, in which the PVC was pre-shaken for 7 days before adding the sludge and AgNPs showed, a faster ammonia oxidation rate than the microcosms containing the sludge and AgNPs with and without fresh (non-shaken) PVC. This suggests that the pre-shaken PVC microplastics may reduce the toxicity of AgNPs. qPCR results indicated that PVC microplastics did not suppress AOA, AOB, and comammox

Abstract: อนุภาคซิลเวอร์นาโนและไมโครพลาสติกถูกจัดเป็นสารปนเปื้อนที่สามารถพบได้มากในน้ำเสียในปัจจุบัน โดยสารปนเปื้อนทั้งสองชนิดนี้มีสภาวะและการเคลื่อนที่ที่เหมือนกันในระบบบำบัดน้ำเสีย โดยจะสะสมในบ่อบำบัดซึ่งเป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์ออกซิไดซ์แอมโมเนีย เนื่องจากสารปนเปื้อนทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติในการยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ ทำให้จุลินทรีย์ออกซิไดซ์แอมโมเนียอาจถูกยับยั้งการเจริญเติบโตและยับยั้งกิจกรรมการออกซิไดซ์แอมโมเนียซึ่งอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ ในการศึกษาครั้งนี้ จุลินทรีย์ออกซิไดซ์แอมโมเนีย 3 กลุ่มประกอบด้วย AOA, AOB และ comammox ถูกนำไปทดสอบผลกระทบของอนุภาคซิลเวอร์นาโนต่อกิจกรรมการออกซิไดซ์แอมโมเนีย จากผลการทดลองพบว่าไม่มีการยับยั้งกิจกรรมออกซิไดซ์แอมโมเนียเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นของอนุภาคซิลเวอร์นาโน 0.1 มิลลิกรัมต่อลิตร ในขณะที่ความเข้มข้น 0.5 และ 1 มิลลิกรัมต่อลิตร อนุภาคซิลเวอร์นาโนสามารถยับยั้งกิจกรรมออกซิไดซ์แอมโมเนียได้บางส่วน และมีการยับยั้งกิจกรรมการออกซิไดซ์แอมโมเนียแบบสมบูรณ์ ที่ความเข้มข้น 2.5, 5 และ 10 มิลลิกรัมต่อลิตร จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของประชากรจุลินทรีย์พบว่า อนุภาคซิลเวอร์นาโนสามารถยับยั้งการเจริญของ AOB และ comammox ถูกยับยั้งการเจริญที่ความเข้มข้นตั้งแต่ 2.5 และ 0.5 มิลลิกรัมต่อลิตรขึ้นไปตามลำดับ ในขณะที่ AOA ถูกยับยั้งที่ความเข้มข้น 0.5 มิลลิกรัมต่อลิตรขึ้นไปแต่ในจำนวนที่น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ AOB และ comammox จากนั้น จุลินทรีย์ออกซิไดซ์แอมโมเนียถูกนำไปทดสอบผลกระทบของอนุภาคซิลเวอร์นาโนและ ไมโครพลาสติกชนิดพีวีซีต่อกิจกรรมการออกซิไดซ์แอมโมเนีย ผลการทดลองพบว่า ไมโครพลาสติกชนิดพีวีซีไม่มีผลในการยับยั้งกิจกรรมการออกซิไดซ์แอมโมเนีย อย่างไรก็ตาม ในชุดการทดลองที่มีการนำโครพลาสติกชนิดพีวีซีไปเขย่าในอาหารเลี้ยงเชื้อ 7 วันก่อนการเติมอนุภาคซิลเวอร์นาโนและจุลินทรีย์ ใช้เวลาในการออกซิไดซ์แอมโมเนียน้อยกว่าชุดการทดลองอื่นที่มีการเติมอนุภาคซิลเวอร์นาโน ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าไมโครพลาสติกชนิดพีวีซีที่ถูกนำไปเขย่าก่อน 7 วันอาจมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่อาจทำให้อนุภาคซิลเวอร์นาโนมีความเป็นพิษลดลงได้ นอกจากนี้ยังพบว่าไมโครพลาสติกชนิดพีวีซีไม่สามารถยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ทั้ง 3 กลุ่มได้

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Tawan Limpiyakorn

Role: advisor

Name: Eakalak Khan

Role: advisor

Created: 2022

Modified: 2024-10-28

Issued: 2024-10-28

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Hazardous Substance and Environmental Management

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6288508220[1].pdf	4.15 MB	1	2024-12-19 13:58:48

ใช้เวลา

0.030608 วินาที