OECD 209 ตะกอนที่ถูกกระตุ้น การทดสอบการยับยั้งระบบทางเดินหายใจ (คาร์บอนและแอมโมเนียมออกซิเดชัน)

มาตรฐาน “OECD 209 ตะกอนเร่งปฏิกิริยา การทดสอบการยับยั้งการหายใจ (การออกซิเดชันของคาร์บอนและแอมโมเนียม)” ซึ่งเผยแพร่ภายใต้แนวทางปฏิบัติของ OECD ว่าด้วยการดำเนินธุรกิจอย่างมีความรับผิดชอบสำหรับบริษัทข้ามชาติ (แนวทางปฏิบัติของ OECD) ออกแบบมาเพื่อประเมินผลกระทบของสารต่อจุลินทรีย์ที่ได้จากตะกอนเร่งปฏิกิริยาในโรงบำบัดน้ำเสีย โดยการวัดอัตราการหายใจ (การออกซิเดชันของคาร์บอนหรือแอมโมเนียม) ในรูปของการบริโภคออกซิเจน ผลการทดสอบยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ความเข้มข้นที่ไม่ยับยั้งที่เหมาะสมของสารทดสอบที่จะใช้ในการทดสอบการย่อยสลายทางชีวภาพได้อีกด้วย

วิธีทดสอบนี้ช่วยให้สามารถระบุความเข้มข้นที่มีประสิทธิภาพและความเข้มข้นที่ไม่มีผลต่อสารทดสอบได้ สามารถระบุการยับยั้งการดูดซึมออกซิเจนได้สามประเภท ได้แก่ การยับยั้งทั้งหมด การยับยั้งเฮเทอโรโทรฟิกเพียงอย่างเดียว และการยับยั้งที่เกิดจากไนตริฟิเคชัน ทั้งที่มีและไม่มี N-allylthiourea ซึ่งเป็นสารยับยั้งไนตริฟิเคชันจำเพาะ

เพื่อให้ได้ทั้งความเข้มข้นที่ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบและความเข้มข้นที่ได้ผลจริง ขอแนะนำให้ทำการทดลองซ้ำ 5 ครั้ง โดยใช้ความเข้มข้นของสารควบคุม 6 ชนิด และความเข้มข้นของสารบำบัด 5 ชนิด ในแต่ละภาชนะทดสอบ ส่วนผสมทดสอบที่ประกอบด้วยน้ำ สารน้ำเสียสังเคราะห์ และสารทดสอบ จะถูกบ่มเพาะที่ pH 7,5 ± 0,5 และที่อุณหภูมิ 20°C ± 2°C ภายใต้การเติมอากาศแบบบังคับ เพื่อรักษาระดับความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำให้สูงกว่า 60-70 เปอร์เซ็นต์ของความเข้มข้นอิ่มตัว จะทำการวัดปริมาณการใช้ออกซิเจนหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง และหากสารทดสอบเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว อาจทำการวัดเพิ่มเติมหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 30 นาที

มาตรฐาน OECD 209 เป็นวิธีมาตรฐานที่พัฒนาโดยองค์การเพื่อความร่วมมือทางเศรษฐกิจและการพัฒนา (OECD) เพื่อประเมินความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นของสารเคมีต่อจุลินทรีย์ในระบบบำบัดน้ำเสีย การทดสอบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของสารเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของโรงบำบัดน้ำเสียที่ตะกอนเร่งมีบทบาทสำคัญในการย่อยสลายสารอินทรีย์

วัตถุประสงค์หลักของวิธีการทดสอบ OECD 209 คือการประเมินผลกระทบของสารต่อจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในตะกอนเร่ง ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบใช้อากาศ อัตราการหายใจของจุลินทรีย์เหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ออกซิเจนในระหว่างการออกซิเดชันของคาร์บอนและแอมโมเนียม จะถูกวัดเพื่อพิจารณาว่าสารนั้นยับยั้งการทำงานของจุลินทรีย์หรือไม่ ข้อมูลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ:

• การประเมินความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม: การทดสอบช่วยประเมินความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นของสารเคมีต่อชุมชนจุลินทรีย์ซึ่งจำเป็นต่อการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสีย
• การทดสอบการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ: ผลลัพธ์อาจบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของสารทดสอบที่เหมาะสมและไม่ยับยั้งสำหรับใช้ในการศึกษาการย่อยสลายได้ทางชีวภาพในภายหลัง
• การปฏิบัติตามข้อกำหนด: การทดสอบให้ข้อมูลเพื่อสนับสนุนการตัดสินใจด้านข้อกำหนดเกี่ยวกับความปลอดภัยของสารเคมีและการรับรองว่าสารเคมีจะไม่รบกวนกระบวนการบำบัดน้ำเสีย

วิธีทดสอบนี้วัดจุดสิ้นสุดที่สำคัญที่ใช้ในการวัดปริมาณความเป็นพิษของสาร เช่น ความเข้มข้นที่มีประสิทธิภาพ (เช่น EC50 ความเข้มข้นที่ทำให้เกิดการยับยั้ง 50 เปอร์เซ็นต์) และความเข้มข้นที่ไม่มีผลต่อการสังเกต

การทดสอบ OECD 209 เกี่ยวข้องกับการนำจุลินทรีย์ในตะกอนเร่งไปสัมผัสกับสารทดสอบที่มีความเข้มข้นต่างๆ ภายใต้สภาวะควบคุม วิธีการนี้ออกแบบมาเพื่อรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและความน่าเชื่อถือ โดยยังคงปฏิบัติตามเกณฑ์การตรวจสอบที่เข้มงวด

ขั้นตอนพื้นฐานของวิธีการทดสอบมีดังนี้:

• สิ่งมีชีวิตที่ใช้ทดสอบ: ตะกอนกัมมันต์ ซึ่งโดยทั่วไปเก็บจากถังเติมอากาศของโรงบำบัดน้ำเสียที่ดำเนินงานอย่างดี ซึ่งส่วนใหญ่บำบัดน้ำเสียของเทศบาล ถูกนำมาใช้ในการทดสอบ ตะกอนประกอบด้วยกลุ่มจุลินทรีย์ที่หลากหลายซึ่งมีหน้าที่ย่อยสลายสารอินทรีย์และเกิดไนเตรต เพื่อให้แน่ใจว่าตะกอนมีความสม่ำเสมอ สามารถล้างตะกอนได้หากอัตราการหายใจภายในร่างกายต่ำ และโดยทั่วไปจะใช้ภายในหนึ่งวันหลังจากการเก็บตัวอย่าง
• การตั้งค่าการทดสอบ:
  • ส่วนผสมทดสอบ: การทดสอบนี้ประกอบด้วยการบ่มเพาะส่วนผสมของตะกอนเร่งปฏิกิริยา สารอาหารสังเคราะห์จากน้ำเสีย (ซึ่งเลียนแบบสารอาหารในน้ำเสีย) และสารทดสอบในเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 1000 มิลลิลิตร ซึ่งบรรจุส่วนผสมปฏิกิริยา 500 มิลลิลิตร เติมสารควบคุมเปล่า (ไม่มีสารทดสอบ) และสารอ้างอิง (เช่น 3,5-ไดคลอโรฟีนอล หรือ คอปเปอร์(II) ซัลเฟตเพนตาไฮเดรต) เพื่อตรวจสอบความไวของระบบทดสอบ
  • ความเข้มข้น: การทดสอบโดยทั่วไปจะประกอบด้วยความเข้มข้นของสารทดสอบอย่างน้อยสามระดับในลำดับเรขาคณิต (เช่น 10 มก./ลิตร, 100 มก./ลิตร และ 1000 มก./ลิตร) และสำหรับการทดสอบการตอบสนองของปริมาณยา จะมีกลุ่มควบคุมหกกลุ่มและทำซ้ำห้าครั้งต่อการทดลองหนึ่งครั้ง ในการทดสอบขีดจำกัด อาจใช้ความเข้มข้นเพียงระดับเดียว (เช่น 1000 มก./ลิตร) เพื่อพิจารณาว่ามีความเป็นพิษอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่
  • เงื่อนไข: การทดสอบจะดำเนินการที่ค่า pH 7,5 ± 0,5 และอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ± 2 องศาเซลเซียส โดยมีการระบายอากาศแบบบังคับเพื่อรักษาระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำให้สูงกว่า 60-70 เปอร์เซ็นต์ของความอิ่มตัว การวัดปริมาณการใช้ออกซิเจนจะวัดหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง ส่วนการวัดที่ 30 นาทีเป็นทางเลือกสำหรับสารที่สลายตัวอย่างรวดเร็ว
• การวัด: อัตราการหายใจคำนวณจากการวัดปริมาณการใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำในช่วง 2–7 มก./ลิตร โดยใช้ขั้วไฟฟ้าออกซิเจนในเซลล์ปิด การทดสอบนี้สามารถประเมินการดูดซึมออกซิเจนได้สามประเภท:
  • การหายใจทั้งหมด: การใช้ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดของตะกอน
  • การหายใจแบบเฮเทอโรโทรฟิก: ออกซิเจนที่ใช้ในการออกซิเดชันคาร์บอนวัดจากการมีอยู่ของ N-allylthiourea ซึ่งเป็นสารยับยั้งไนตริฟิเคชัน
  • การหายใจแบบไนตริฟาย: ออกซิเจนที่ใช้ในการออกซิเดชันแอมโมเนียมคำนวณเป็นความแตกต่างระหว่างการหายใจแบบรวมและแบบเฮเทอโรโทรฟิก

อัตราการหายใจของสารทดสอบและสารอ้างอิงจะถูกเปรียบเทียบกับสารควบคุมเปล่า และแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์การยับยั้ง จากข้อมูลเหล่านี้ ความเข้มข้นที่มีผลและความเข้มข้นที่ไม่มีผลต่อการทดลองจะถูกคำนวณ

• เกณฑ์ความถูกต้อง: เพื่อให้แน่ใจถึงความน่าเชื่อถือของการทดสอบ จะต้องเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้:
  • การควบคุมว่างควรแสดงอัตราการดูดซับออกซิเจนอย่างน้อย 20 มก. ต่อกรัมของตะกอนที่ถูกกระตุ้นต่อชั่วโมง
  • ค่าสัมประสิทธิ์ความแปรผันของการดูดซึมออกซิเจนในการควบคุมการทำซ้ำไม่ควรเกิน 30 เปอร์เซ็นต์
  • ค่า EC50 ของสารอ้างอิง (เช่น 3,5-dichlorophenol) ควรอยู่ในช่วงที่คาดหวังจากการทดสอบวงแหวนครั้งก่อน

การทดสอบ OECD 209 ใช้ได้กับสารที่ไม่ระเหยง่าย รวมถึงสารที่ละลายน้ำได้น้อยและสารที่ดูดซับได้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกรอบการกำกับดูแลต่างๆ เช่น ข้อบังคับคณะกรรมาธิการสหภาพยุโรป (EC) เลขที่ 440/2008 และสอดคล้องกับมาตรฐานต่างๆ เช่น ISO 8192

อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อจำกัดบางประการ:

• ระยะเวลาสัมผัสสั้น: ระยะเวลาสัมผัสมาตรฐาน 3 ชั่วโมง (หรือ 30 นาทีสำหรับสารที่สลายตัวเร็ว) อาจไม่สามารถบันทึกผลกระทบระยะยาวได้ ได้มีการเสนอวิธีปรับปรุงโดยใช้เวลาบ่มเพาะ 27 ชั่วโมงเพื่อเพิ่มความไว
• ส่วนผสมที่ซับซ้อน: การทดสอบอาจมีประสิทธิผลน้อยลงสำหรับส่วนผสมที่ซับซ้อนหรือสารที่สลายตัวอย่างรวดเร็ว และอาจต้องมีการประเมินหรือการวัดเพิ่มเติม
• ความจำเพาะ: แม้ว่าการทดสอบจะแยกแยะความแตกต่างระหว่างออกซิเดชันของคาร์บอนและแอมโมเนียม แต่ก็อาจไม่สามารถจับผลกระทบทางนิเวศวิทยาของสารต่างๆ ต่อกระบวนการทางจุลินทรีย์อื่นๆ ได้ครบถ้วน

การทดสอบ OECD 209 ถือเป็นรากฐานสำคัญของการทดสอบความเป็นพิษต่อระบบนิเวศ ซึ่งเป็นวิธีการคัดกรองที่รวดเร็วและคุ้มค่าสำหรับการประเมินอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากสารเคมีในระบบบำบัดน้ำเสีย ผลลัพธ์ของการทดสอบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการผลิตสารเคมี ยาฆ่าแมลง และสีย้อม เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาจะไม่รบกวนการทำงานของจุลินทรีย์ในโรงงานบำบัด การที่การทดสอบนี้สอดคล้องกับมาตรฐานสากลและการนำไปใช้โดยห้องปฏิบัติการทดสอบทั่วโลก ตอกย้ำถึงความสำคัญของการทดสอบนี้ในการประเมินความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม

สรุปได้ว่า มาตรฐาน OECD 209 ถือเป็นกรอบการประเมินความเป็นพิษของสารต่อจุลินทรีย์ในตะกอนเร่ง การวัดการยับยั้งระบบทางเดินหายใจทำให้ได้ข้อมูลที่มีค่าสำหรับการประเมินความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมและการตัดสินใจด้านกฎระเบียบ วิธีการมาตรฐานและเกณฑ์การตรวจสอบที่เข้มงวดช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ ขณะที่การพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เช่น การขยายระยะเวลาการบ่มเพาะ มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มการนำไปใช้ สำหรับนักวิจัย หน่วยงานกำกับดูแล และภาคอุตสาหกรรม การทดสอบ OECD 209 ยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการปกป้องกระบวนการบำบัดน้ำเสียและปกป้องสุขภาพสิ่งแวดล้อม

องค์กรของเราดำเนินงานมายาวนานหลายปีและติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างพิถีพิถัน ดำเนินการทดสอบ วัดผล และวิเคราะห์ในหลากหลายสาขาให้กับธุรกิจในทุกภาคส่วน ด้วยทีมงานผู้เชี่ยวชาญและโครงสร้างพื้นฐานที่ครอบคลุม ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน OECD 209 ของ OECD 209 การทดสอบการยับยั้งระบบทางเดินหายใจ (คาร์บอนและแอมโมเนียมออกซิเดชัน)