Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70160
| Title: | การย่อยสลายฮอร์โมน 17 แอลฟา-เมทิลเทสโทสเตอโรน และ 17 แอลฟา-เอทินิลเอสตระไดออล โดยตะกอนจุลินทรีย์ที่มีจลนพลศาสตร์การออกซิไดซ์แอมโมเนียแตกต่างกัน |
| Other Titles: | Degradation of hormone 17 alpha-methyltestosterone and 17 alpha-ethinylestradiol by sludge with different kinetics of ammonia oxidation |
| Authors: | รัตนรัตน์ แจ้งใจ |
| Advisors: | ตะวัน ลิมปิยากร ไชยวัฒน์ รงค์สยามานนท์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Tawan.L@Chula.ac.th ไม่มีข้อมูล |
| Issue Date: | 2558 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | 17α-เอทินิลเอสตระไดออล (EE2) เป็นส่วนประกอบหลักในยาเม็ดคุมกำเนิดที่ใช้ป้องกันการตั้งครรภ์แบบชั่วคราว เมื่อรับประทานแล้วจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านทางปัสสาวะและปนเปื้อนในน้ำเสีย โดยจุลินทรีย์ในระบบบำบัดน้ำเสียทั่วไปไม่สามารถย่อยสลายได้ ทำให้ตกค้างในน้ำทิ้ง 17α-เมทิลเทสโทสเตอโรน (MT) เป็นฮอร์โมนเพศชายสังเคราะห์ ใช้ในการแปลงเพศลูกปลานิล โดย MT จะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านการปล่อยน้ำทิ้งจากฟาร์มเพาะเลี้ยงที่ไม่ได้รับการบำบัดอย่างถูกวิธี มีงานวิจัยก่อนหน้านี้พบว่า EE2 สามารถถูกย่อยสลายได้ด้วยแอมโมเนียออกซิไดซ์ซิงแบคทีเรีย (AOB) ผ่านกระบวนการเมทาบอลิซึมร่วมได้ เนื่องจากฮอร์โมน MT มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับ EE2 จึงมีความเป็นไปได้ว่า MT จะสามารถย่อยสลายได้โดย AOB ผ่านกระบวนการเมทาบอลิซึมร่วมได้เช่นเดียวกัน งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์คือ 1.เพื่อสร้างตะกอนที่มีจลนพลศาสตร์ในการออกซิไดซ์แอมโมเนียที่แตกต่างกัน 2.เพื่อศึกษาการย่อยสลาย EE2 และ MT ด้วยกระบวนการเมทาบอลิซึมร่วมโดย AOB 3.เพื่อศึกษาผลของความเข้มข้นของแอมโมเนียที่แตกต่างกันต่อการสลาย EE2 และผลของความเข้มข้นที่แตกต่างกันของ EE2 ต่อการออกซิไดซ์แอมโมเนีย การทดลองเริ่มจากการเตรียมตะกอนจุลินทรีย์ ในถังปฏิกรณ์ที่มีค่าแอมโมเนียน้ำเข้าเท่ากับ 28, 70, 140 และ 420 มก.ไนโตรเจน/ล. ทำให้มีค่าแอมโมเนียน้ำออกแตกต่างกันคือ 0.09±0.05, 0.25±0.12, 2.3±0.85 และ 15.27±9.03 มก.ไนโตรเจน/ล. หลังจากนั้นเลือกถังปฏิกรณ์ 2 ถัง คือถัง 70 และ 420 มก.ไนโตรเจน/ล. มาศึกษาจลนพลศาสตร์การออกซิไดซ์แอมโมเนียและกลุ่มประชากร AOB ผลการทดลองพบว่าค่า Ks ของถัง 70 มก.ไนโตรเจน/ล. เท่ากับ 5.50±2.61 มก.ไนโตรเจน/ล. และค่า Vmax เท่ากับ 1.12±0.10 มก.ไนโตรเจน/ล./ชม. ส่วนค่า Ks ของตะกอนจากถัง 420 มก.ไนโตรเจน/ล. เท่ากับ 15.22±6.91 มก.ไนโตรเจน/ล. และค่า Vmax เท่ากับ 1.48±0.15 มก.ไนโตรเจน/ล./ชม. เมื่อเปรียบเทียบกับค่า Ks ของ AOB สายพันธ์บริสุทธิ์พบว่าถัง 70 มก.ไนโตรเจน/ล. มีแนวโน้มที่จะพบ AOB ในกลุ่มที่มี Substrate affinity สูง ส่วนถัง 420 มก.ไนโตรเจน/ล. มีแนวโน้มที่จะพบจุลินทรีย์กลุ่มที่มี Substrate affinity ต่ำ ซึ่งสอดคล้องกับผลการศึกษากลุ่มประชากร AOB ที่ศึกษาด้วยวิธี PCR-sequencing โดยกลุ่มประชากรจุลินทรีย์กลุ่มหลักในถังปฏิกรณ์ 70 มก.ไนโตรเจน/ล. อยู่ในชนิด N. oligotropha cluster และกลุ่มประชากรจุลินทรีย์กลุ่มหลักในถังปฏิกรณ์ 420 มก.ไนโตรเจน/ล. อยู่ในชนิด N. europaea cluster จากนั้นทำการศึกษาการย่อยสลาย MT และ EE2 ด้วยกระบวนการเมทาบอลิซึมร่วม โดยตะกอนจุลินทรีย์จากทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์ พบว่า AOB ในทั้ง 2 ถังปฏิกรณ์ไม่ใช่จุลินทรีย์กลุ่มหลักในการย่อยสลาย MT โดยจุลินทรีย์กลุ่มหลักที่มีส่วนในการย่อยสลาย MT น่าจะเป็นจุลินทรีย์กลุ่มเฮทเทอโรโทรป ในส่วนการย่อยสลาย EE2 พบว่า AOB สามารถย่อยสลาย EE2 ผ่านกระบวนการเมทาบอลิซึมร่วมได้และจุลินทรีย์กลุ่มเฮทเทอโรโทรปไม่มีส่วนในการย่อยสลายเหมือนในกรณีของ MT จากนั้นได้ทำการยืนยันผลการย่อยสลาย EE2 โดยการเติมแอมโมเนียเพิ่มหลังจากมีการใช้แอมโมเนียหมด เพื่อยืนยันความสำคัญของแอมโมเนียต่อการย่อยสลาย EE2 ผลการทดลองพบว่าแอมโมเนียมีผลต่อการย่อยสลาย EE2 แต่อัตราการย่อยสลาย EE2 ในการเติมแอมโมเนียในครั้งที่ 2 และ 3 จะน้อยกว่าอัตราการย่อยสลายในครั้งแรกเสมอ อีกทั้งยังพบว่าการเติมแอมโมเนียแบบต่อเนื่องหลังจากแอมโมเนียครั้งก่อนหมดลงทันทีให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายได้ดีกว่าการทิ้งระยะเวลาไว้ช่วงหนึ่งก่อนเติมแอมโมเนียครั้งถัดไป จากนั้นศึกษาผลของความเข้มข้นแอมโมเนียต่อการย่อยสลาย EE2 และผลของความเข้มข้น EE2 ต่อการออกซิไดซ์แอมโมเนีย โดยกำหนดค่าความเข้มข้นของแอมโมเนีย 2 ค่าคือ 5 และ 100 มก.ไนโตรเจน/ล. และกำหนดค่า EE2 2 ค่า คือ 2 และ 5 มก./ล. ผลการทดลองพบว่าชุดการทดลองที่มีความเข้มข้นแอมโมเนียสูงกว่าให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายได้ดีกว่าชุดการทดลองที่มีค่าความเข้มข้นแอมโมเนียต่ำ ในส่วนของผลของความเข้มข้น EE2 ต่อการออกซิไดซ์แอมโมเนียพบว่าผลของความเข้มข้น EE2 ที่ศึกษาไม่ได้มีอิทธิพลต่อการออกซิไดซ์แอมโมเนีย |
| Other Abstract: | 17α-ethinylestradiol (EE2) is the main component in the contraceptive pill used to prevent pregnancy temporarily. EE2 can be released to the environment through urination. EE2 is a recalcitrant compound therefore, it cannot be removed by common microorganisms in wastewater treatment systems. 17α-methyltestosterone (MT) is a synthetic testosterone used in transgender of Tilapia. MT can be released to the environment via discharge of effluent from aquaculture farms that is not handle properly. Previous research found that EE2 can be biodegradable by ammonia oxidizing bacteria (AOB) via co-metabolism. Because MT has a similar structure to EE2, it is possible that MT can be also biodegraded by AOB via co-metabolism. The objectives of this research are 1. to create sludge with different kinetics of ammonia oxidation. 2. to study the degradation of EE2 and MT via co-metabolism by AOB. 3. To study the effect of different ammonia concentrations on EE2 degradation and the effect of different EE2 concentrations on ammonia oxidation. Four reactors were set to receive influent with different ammonia concentrations of 28, 70, 140 and 420 mgN/L resulting in the effluent ammonia concentrations of 0.09±0.05, 0.25±0.12, 2.3±0.85 and 15.27±9.03 mgN/L, respectively. Then, two reactors, which were reactors 70 and 420 mgN/L were selected, for study of ammonia oxidation kinetics and AOB communities. The Ks value for reactor 70 mgN/L was 5.50±2.61 mgN/L and the Vmax value was 1.12±0.10 mgN/L/hr. The Ks value for reactor 420 mgN/L was 15.22±6.91 mgN/L with the Vmax value of 1.48±0.15 mgN/L/hr. Compared to the Ks values of AOB pure cultures, the results suggested that the Ks value of reactor 70 mgN/L was in a range of AOB with high substrate affinity and the Ks value for reactor 420 mgN/L was in a range of AOB with low substrate affinity. This is consistent with the results of the AOB communitie analysis using PCR-sequencing technique. AOB in reactor 70 mgN/L was mainly in N. oligotropha cluster and AOB in reactor 420 mgN/L was mainly in N. europaea cluster. Degradation study with the two selected sludge suggested that MT was mainly degraded by other microorganisms probably heterotrophic bacteria in the sludge rather than AOB. For EE2, AOB played the main role in EE2 degradation by the sludge. Then, confirmation of EE2 degradation under the presence of ammonia was performed with the replenishment of ammonia after ammonia depleted. The result confirmed the importance of ammonia on EE2 degradation but the rate of EE2 degradation decreased for the second and third replenishment as compared to the first time. Effect of ammonia concentration on EE2 degradation and effect of EE2 degradation on ammonia oxidation were studied with sludge from reactor 420 mgN/L with ammonia concentrations of 5 and 100 mgN/L and EE2 concentrations of 2 and 5 mg/L. The result showed that the higher ammonia concentration provided the better EE2 degradation rate than at the lower ammonia concentration. In addition, the range of EE2 concentration in this study was found not to affect the ammonia oxidation. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2558 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/70160 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 5570348821.pdf | 7.29 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.