ההשפעה של זיהום מיקרופלסטי על קהילות מיקרוביאליות טריקו ויעילות הטיפול

זיהום מיקרופלסטי התפתח כמזהמים סביבתיים מתפשטים, מחלחלים למערכת אקולוגית מימית, אדמה ואפילו האווירה.פסולת מים (WWTPs) משמשים כנתיב מרכזי עבור מיקרופלסטיקה להיכנס לסביבה ונקודת פוטנציאל של התערבות. בין טכנולוגיות טיפול שונות, סינון מסננים - מערכת מבוססת ביופיל קלאסי - הן על מיקרו-ביו-ביו-ביו-ביו-סרטים מגוונים ומשתנים לאוכלוסיות מכוונות למיקרו-מיקרו-מיקרו-מיסטיות אלה, המשפיעות על מנגנונים מיקרוסקופיים קריטיים על ידי חומרים כימיים.

מקורות ואופיינים של מיקרופלסטיקה בשפכים

מתכות מיקרופלסטיות מוגדרות כחלקיקים מפלסטיק קטנים מ-5 מ"מ במימד הארוך ביותר שלהם.הם נכנסים למים ממגוון רחב של מקורות, כולל סיבים סיניים מ הכביסה, מיקרובים ממוצרים אישיים (כיום נאסרים בהרבה תחומי שיפוט אבל עדיין נוכחים במערכות מורשת), שברים מתרכובות פסולת פלסטיק או צמיגות של חלקיקים מפלט הכביש.

קהילת המיקרוביאל של מסננים

מסננים מקרטעים מורכבים של מיטה קבועה של מדיה (סלע, פלסטיק או slag) על אשר פסולת מים מבוזרת.ביופיל מורכב מתפתח על פני השטח התקשורתי, מורכב חיידקים, ארכאה, פטריות, פרוזוזה, ולעתים זעיר metazoa. החיידקים של חנקן מסיבית הרחם ( ⁇ straiditis) הוא סטריליטיסציה מסיבית ( ⁇ s) בתוך משטחים חשמליים) ואזורים סביבתיים או aoxicived) בתוך קבוצות heoxis- ⁇ ( ⁇ ) אשר כוללים חלקיקים).

מכניזם של השפעות מיקרופלסטיות על קהילות ביוסרט

שילוב פיזי ואדריכלות Biofilm

חלקיקים מיקרופלסטיים יכולים להטמיע פיזית בתוך ממטריקס ביו-סרט, לשנות את הנפיחות שלה ולהקטין את ה diffusion של חמצן וחומרים מזינים לשכבות עמוקות יותר. סיבים, במיוחד, עלולים לסבך עם EPS, המוביל ל clogging ונפיחות.נוכחות של חלקיקים קשים, שאינם חד-מדומים יכול גם להגדיל את הלחץ העצום, גרימת נית מוקדמת של biofilm - במיוחד במהלך הצטברות הידראוליות הראות, כי ניתן להפחית את הפחתת יכולת מיקרוסקופית הכולל של biofilm.

השפעות כימיות ואפקטים להחריד

חלקיקים מיקרופלסטיים רבים לספוג כימיקלים רעילים למיקרואורגניזמים. Phthalates ו- bisphenol A, למשל, הוכחו כדי לעכב את הצמיחה והפעילות של חיידקים ניטרינג, שהם רגישים במיוחד למזהמים סביבתיים. יתר על כן, מיקרופלסטיקס sorb ורכזים אחרים של אבקה מן הפסולת, פוטנציאל לספק מינונים מקומיים גבוהים של מתכות כבדות או חומרי הדברה לתאי ביופילמטיים זה יכול להוביל פחות לחץ כימי.

שינוי מבנה הקהילה המיקרוביאלית ותפקוד

חשיפה למיקרופלסטיקה לעתים קרובות גורמת לירידה במגוון המיקרוביאלי ושינויים לעבר ביו-סרטים או מסה מפלסטיקה (למשל, כמה מחקרים צפו עלייה בשפע היחסי של FLT:0PseudomonasFLT:1 ו-FLT:2BacillusFLT 3 מינים, אשר ידועים לייצר EPS ו- Detras מסוימים יכולים להפחית את הפחתת חומרים פונקציונליים כגון חומרים אופטיים של טיפול אורגני.

אפשרויות לטיפול

המונחים: Organic Matter Removal

אובדן פעילות heterotrophic עקב הפרעה ביו-סרטית משפיע ישירות על הסרת הביקוש לחמצן ביוכימי (BOD) וביקוש לחמצן כימי (COD) מחקרים בקנה מידה טייס דיווחו על ירידה של 10-30% ביעילות של הסרת BOD במסננים מסובכים המקבלים מיקרופלסטיפטו-קונפלסטיק-מלוטשורד בהשוואה לפקדים.זה יכול להוביל לעומס אורגני גבוה יותר, להגדיל את הנטל על שלבים לאחר מכן או לקבל טיפול במים.

Nitrification ו Ammonia Removal

חיידקים ניטרינגיים הם איטיים ורגישים רעילים, מה שהופך אותם מטרות ראשוניות ללחץ זעיר-מפושרה. הקטנת שיעורי החנקה נצפו בשני כורי ביו-סרטים בקנה מידה המעבדה ופילטרים מטבוליים בקנה מידה מלא, עם ריכוזים אמוניה באפקט המתפתל עולה עד 40% במקרים מסוימים.

הגדלת ייצור סלדג' ועלויות תפעול

הצטברות פיזית של microplastics במיטה מסנן יכול לתרום לכריתת, הגדלת תדירות שטיפת גב וצריכת אנרגיה. biofilm destabilization גם מוביל לאירועים תכופים יותר, וכתוצאה מכך מוצקות גבוהות יותר לטעון מבהבים משניים.אפקט המשולב הוא עלייה עלויות התפעוליות עבור תחזוקה, אנרגיה, טיפול מתפתל יתר על כן, נוכחות של microplastics ביוסול מגבילים את השימוש המועיל שלהם בחקלאות, אתגר.

Vector for Pathogens and Antibiotic Resistance

מיקרופלסטיקה יכולה לפעול כמצע להיווצרות ביו-סרט על ידי חיידקים פתוגניים ומשמשת כפלטפורמה להעברת גנים אופקיים, כולל גנים התנגדות אנטיביוטית.זה עשוי להעלות את הסיכון של אורגניזמים עמידים אנטיביוטיקה, דאגה בריאות הציבור הגוברת כי טיפול במים פסולת צפוי להפחית.

אסטרטגיות ניהול וניהול

בקרת מקור וקידום

האסטרטגיה היעילה ביותר היא להפחית קלטות מיקרופלסטיות במקור.תקנות האוסרות מיקרובאדות במוצרי שטיפה-off, קידום בגדי סיבים טבעיים ושיפור ניהול מים סערות עבור חלקיקים לבישים הם חיוניים. בתוך WTPs, התקנת מסכים דקים ( ⁇ 1 מ"מ) או מערכות סינון דינמיים במילוי הראש יכול להסיר חלק משמעותי של מיקרופלסטיק גדול לפני שהם מגיעים לטיפול ביולוגי.

אופטימיזציה של Trickling Filter

המפעילים יכולים לשנות פרמטרים סינון לצמצום ההשפעות המיקרופלסטיות. הגדלת קצב הטעינה הידראולי עשוי לעזור לשפשף חלקיקים מצטברים, אך חייב להיות מאוזן נגד שימור ביו-סרטים.שיפור הטיפול מוקדם כדי להפחית את המטענים יכול למזער את המלכודת חלקיקים.בנוסף, להבטיח רמות חמצן מבוזרות מספיק ומאזן תזונתי יכול לתמוך חוסן ביו-סרט בריא יותר.

Bioaugmentation and Microbial Management

המחקר בוחן את השימוש בזנים מיקרוביאליים מפלסטיק לפילטרים מטבוליים ביו-אגיוס, שעלולים לפרק מיקרופלסטיקה לא פחות מזיקה.עם זאת, גישה זו עדיין בשלבים מוקדמים, מעלה שאלות על ידי רעילות והשפעות אקולוגיות.שדרה נוספת היא הבחירה של קהילות מיקרוביאלי סובלניות מיקרו-סובלנטיות באמצעות לימוזינה מבוקרת, אם כי זה לא יכול לשחזר מגוון פונקציונלי מלא.

מערכות זהירות ואזהרה מוקדמת

ניטור קבוע של ריכוזים מיקרופלסטיים influent and effluent, בשילוב עם אינדיקטורים בריאות ביו-סרט (כגון תוכן ATP, respirometry, או metagenomic profiling), יכול לעזור מפעילי הצמח לזהות בעיות מוקדם. חיישנים בזמן אמת עבור זעזוע או ספירת חלקיקים יכולים לסמן באופן עקיף חלקיקים microplastic.

דרישות מחקר ודרכים לעתיד

למרות המודעות הגוברת, פערי ידע משמעותיים נשארים.רוב המחקרים נערכו בקנה מידה מעבדה עם ריכוזים מיקרופלסטיים גבוהים אשר עשויים לא לשקף תרחישים אמיתיים בעולם. מחקרים ארוכי טווח על פני אקלים שונים ורכבי מים פסולת נדרשים.התפקיד של ננופלסטים (חלקיקים <1 μm) בביצועי סינון מורכבים כמעט ללא כל מאמץ.

מסקנה

זיהום מיקרופלסטי מייצג איום משמעותי ומעורפל על התהליכים הביולוגיים שגורמים לפסולת טיפול במסננים מסובכים. על ידי משבש ביופילים, מתן כימיקלים רעילים, ושינוי מבנה קהילתי מיקרוביאלי, מיקרופלסטיקים יכולים לפגוע ב- BOD והסרת אמוניה, להגדיל את עלויות התפעוליות, ולהגדיל את התפשטותן של מערכות עמידות לאנטיביוטיקה.

(ב) ראו את המחקר המיקרופלסטימאלי של EPA (FLT:1), מחקר מקיף מקיף:2review על microplastics in Wastewater TreatmentveFLT 3:, ו- AFLT:4study על תגובה ביו-film למיקרופלסטיקה:5sFLT:5.