آلودگی میکروپلاستیک به عنوان یک عامل فراگیر زیست محیطی، در مهار اکوسیستم های آبزی، خاک و حتی گیاهان تصفیه آب اتمسفر (WWTPs) به عنوان یک مسیر اصلی برای میکروپلاستیک ها در محیط زیست و نقطه بالقوه مداخله در میان فن آوری های مختلف تصفیه، فریب دادن فیلتر - یک سیستم مبتنی بر بیوفیلم کلاسیک - به شدت قوی است که حفاظت از عملیات های میکروبی و میکروبی را به طور بالقوه در معرض خطر می گذارد.

منابع و خصوصیات میکروپلاستیک ها در آب های فاضلاب

میکروپلاستیک ها به عنوان ذرات پلاستیکی کوچکتر از 5 میلی متر در طولانی ترین ابعاد خود تعریف می شوند.آنها از طیف وسیعی از منابع، از جمله الیاف پارچه مصنوعی از لباس، میکروبیاورها از محصولات مراقبت شخصی (که در حال حاضر در بسیاری از حوزه های قضایی ممنوع است، اما هنوز هم در سیستم های مختلف وجود دارد)، قطعات از بسته بندی های پلاستیکی و ذرات لاستیک از جاده اجرا می شوند.

دانلود موسیقی متن فیلم The Microbial Society of Trickling Filter

فیلترهای پیچ و خم شامل یک بستر ثابت از رسانه (rock، پلاستیک یا slag) بر روی که فاضلاب توزیع می شود، یک بیوفیلم پیچیده در سطح رسانه ها، متشکل از باکتری ها، archea، قارچ ها، پروتوتروپتراتیک و گاهی اوقات ساختار اکسید نیتریک، لایه های هوازی، با لایه های هوازی نزدیک سطح و aoxic یا یک منطقه عمیق تر از مواد آلی (اوکرونیدیک) است که شامل ضخامت های انتقال نیتروژنی است.

مکانیسم های تاثیر میکروپلاستیک بر جوامع Biofilm

معماری فیزیکی و Biofilm

ذرات میکروپلاستیک می توانند به طور فیزیکی در ماتریس بیوفیلم جاسازی شوند، تغییر منافذ آن و کاهش انتشار اکسیژن و مواد مغذی به لایه های عمیق تر. فیبرها، به ویژه، ممکن است با EPS ترکیب شوند، که منجر به گرفتگی و سست شدن آن می شود. حضور ذرات سخت، غیر قابل درجه همچنین می تواند استرس هلیوم را افزایش دهد، که باعث ایجاد جدایی زودرس از بیوفیلم می شود - به ویژه در طول افزایش ظرفیت کلی فیلتر میکروبی، کاهش می دهد.

سمی بودن شیمیایی و اثرات Leachate

بسیاری از ذرات میکروپلاستیک مواد شیمیایی افزودنی را که به میکروارگانیسم ها سمی هستند، Phthalates و بیسکویت A، به عنوان مثال، نشان داده شده است که مانع رشد و فعالیت باکتری های آلوده کننده شده است، که به ویژه به آلاینده های زیست محیطی حساس هستند، میکروپلاستیک ها و تمرکز سایر آلاینده ها از فاضلاب، به طور بالقوه ارائه دوزهای بالا محلی از فلزات سنگین یا آفت کش ها به سلول های بیوفیلم، این استرس شیمیایی را کاهش می دهد و کاهش می دهد.

تغییر ساختار جامعه Microbial و عملکرد

قرار گرفتن در معرض میکروپلاستیک ها اغلب منجر به کاهش تنوع میکروبی و تغییر در سمت زیستفیلم-سازنده یا مالیات بر درجه بندی پلاستیک می شود.به عنوان مثال، برخی مطالعات افزایش فراوانی نسبی Pseudomonas] را مشاهده کرده اند [FLT 1 ] و [F:2 Bacillus] ، که گونه های شناخته شده برای تولید برخی از ترکیبات کلیدی و کاهش استفاده از چسب های خاص، می توانند به کاهش هزینه های خاص از چسبید.

عواقب برای کارایی درمان

کاهش ماده آلی حذف

از دست دادن فعالیت های هم افزایی به دلیل اختلال بیوفیلم به طور مستقیم بر حذف تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) تأثیر می گذارد مطالعات آزمایشی گزارش کرده اند کاهش 10 تا 30 درصد در کاهش بهره وری حذف BOD در فیلتر های فریب خورده دریافت میکروپلاستیک آلوده شده در مقایسه با کنترل این می تواند منجر به افزایش بار ارگانیک در مراحل بعدی یا افزایش بار در بدن یا دریافت مواد غذایی شود.

عدم انسجام و حذف Ammonia

باکتری های روشنگری آهسته رشد و حساس به سمی ها هستند، و آنها را هدف های اولیه برای استرس های مرتبط با میکروپلاستیک قرار می دهند. کاهش میزان نیت زایی در هر دو راکتور بیوفیلم آزمایشگاهی و فیلترهای کامل پیچ و خم، با غلظت آمونیاک در افزایش تا 40٪ در برخی موارد، این خطر توانایی گیاه برای پاسخگویی به مجوزهای تخلیه، برای افزایش یا اضافه کردن مواد شیمیایی را به دست می آورد.

افزایش تولید و هزینه های عملیاتی

تجمع فیزیکی میکروپلاستیک ها در بستر فیلتر می تواند به مسدود کردن، افزایش فرکانس شستشوی عقب و مصرف انرژی کمک کند. بی ثباتی فیلم همچنین منجر به رویدادهای مکرر تر می شود، که منجر به بارگیری جامد بالاتر به توده های ثانویه می شود، اثر ترکیبی افزایش هزینه های عملیاتی برای نگهداری، انرژی و مدیریت برش و غیره می شود.

Vector for Pathogens و مقاومت آنتی بیوتیک

میکروپلاستیک ها می توانند به عنوان بستر تشکیل بیوفیلم توسط باکتری های پاتوژن عمل کنند و به عنوان یک پلت فرم برای انتقال ژن افقی، از جمله ژن های مقاومت آنتی بیوتیک عمل کنند.این ممکن است خطر حمل ارگانیسم های مقاوم به آنتی بیوتیک را افزایش دهد، نگرانی فزاینده سلامت عمومی که انتظار می رود درمان فاضلاب کاهش یابد.

استراتژی های مدیریت و مالی

کنترل منبع و پیش از آن

موثرترین استراتژی این است که ورودی های میکروپلاستیک را در منبع کاهش دهیم. ممنوعیت ریزه ها در محصولات شستشوی، ارتقاء لباس های فیبر طبیعی و بهبود مدیریت آب طوفان برای ذرات سایش لاستیک ضروری است.در داخل WWTPs، نصب صفحات ریز (≤1 میلی متر) یا سیستم های تصفیه پویا در سر کار می تواند یک بخش قابل توجهی از میکروپلاستیک های بزرگتر را قبل از رسیدن به فرآیندهای شیمیایی حل شده (شکل 1) و حذف هزینه های شیمیایی) حذف کند.

بهینه سازی عملیات فیلتر شکن

اپراتورهای می توانند پارامترهای فیلتر فریب دهنده را برای کاهش اثرات میکروپلاستیک تغییر دهند.افزایش سرعت بارگذاری هیدرولیک ممکن است به دفع ذرات انباشته کمک کند، اما باید در برابر حفظ بیوفیلم متعادل باشد تا بارگیری جامدات را کاهش دهد و همچنین اطمینان حاصل شود که سطح اکسیژن حل شده و تعادل مواد مغذی می تواند از انعطاف پذیری سالم تر بیوفیلم پشتیبانی کند.

مدیریت زیست محیطی و Microbial Management

تحقیقات در حال بررسی استفاده از سویه های میکروبی درجه پلاستیکی به فیلترهای پیچ خوردگی زیستی است، به طور بالقوه شکستن میکروپلاستیک ها به جوامع کم خطر تر است، با این حال، این رویکرد هنوز در مراحل اولیه است و سوالاتی در مورد سمیت محصول و اثرات زیست محیطی ایجاد می کند.

نظارت و سیستم های هشدار اولیه

نظارت منظم از غلظت میکروپلاستیک در اثرات و effluent، همراه با شاخص های سلامت بیوفیلم (مانند محتوای ATP، respirometry، یا پروفایل متاagenomic)، می تواند به اپراتورهای گیاه کمک کند تا مشکلات را در اوایل تشخیص دهند. سنسورهای زمان واقعی برای turbidity یا شمارش ذرات به طور غیر مستقیم می توانند تجمع میکروپلاستیک را نشان دهند.

راهنمایی های آینده و نیازهای تحقیقاتی

علی رغم افزایش آگاهی، شکاف های دانش مهم باقی مانده است. اکثر مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی با غلظت های میکروپلاستیک بالا انجام شده است که ممکن است منعکس کننده سناریوهای دنیای واقعی نباشد. مطالعات میدانی طولانی مدت در سراسر آب و هوای مختلف و ترکیب های فاضلاب نیاز به نقش نانوپلاستیک ها (مقاله های <1 μm) در عملکرد فیلتر کردن تقریبا ناشناخته است، که در نهایت تجزیه و تحلیل های زیست محیطی - برای کاهش آسیب های میکروبی و میکروبی - باید پردازش شوند.

نتیجه گیری

آلودگی میکروپلاستیک نشان دهنده یک تهدید قابل توجه و شناخته شده برای فرآیندهای بیولوژیکی است که تصفیه فاضلاب را در فیلترهای پیچ خوردگی تقویت می کند.با اختلال فیزیکی بیوفیلم ها، ارائه مواد شیمیایی سمی و تغییر ساختار جامعه میکروبی، میکروپلاستیک ها می توانند BOD و آمونیاک را مختل کنند، هزینه های عملیاتی را افزایش دهند و به طور بالقوه گسترش مقاومت آنتی بیوتیک را تسهیل کنند. A روش چند وجه ترکیب کاهش منبع، بهبود یافته، بهبود یافته و بهبود یافته، تغییرات تولید حیاتی و حفاظت از کیفیت تصفیه آب ضروری است.

برای مطالعه بیشتر، تحقیقات میکروپلاستیک های را ببینید، یک جامع در میکروپلاستیک ها در درمان فاضلاب و مطالعه در پاسخ بیوفیلم به میکروپلاستیک :5].