เทคโนโลยีในกำจัดสิ่งมีชีวิตที่คาดว่าจะเป็นชนิดพันธุ์ต่างถิ่นที่รุกรานในน้ำอับเฉาเรือ
Technology for Invasive Species Removal in Ballast Water
Keywords:
การบำบัดน้ำอับเฉา , ไมโครบับเบิล , โอโซน, อุณหภูมิ, อัลตราไวโอเลต, ballast water treatment, microbubble, ozone, temperature, ultravioletAbstract
ปัญหาการปนเปื้อนของชนิดพันธุ์ต่างถิ่นในน้ำอับเฉาเป็นหนึ่งในสี่ภัยคุกคามที่สำคัญต่อระบบนิเวศทางทะเล ในน้ำอับเฉามีชนิดพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตมากกว่า 7,000 ชนิด ถ้าไม่มีการบำบัดอย่างเหมาะสมสิ่งมีชีวิตจะมีการแพร่กระจายสู่สภาพแวดล้อมใหม่ ส่งผลต่อสายพันธุ์พื้นเมือง และก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางระบบนิเวศ จึงทำการศึกษาเทคโนโลยี การกำจัดสิ่งมีชีวิตต่างถิ่นที่รุกรานในน้ำอับเฉาเรือ โดยศึกษาผลการบำบัดสิ่งมีชีวิต 4 ชนิด ได้แก่ แพลงก์ตอนพืชจำนวน 2 ชนิด คือ Chaetoceros sp. และ Chlorella sp. และแพลงก์ตอนสัตว์ 2 ชนิด คือ ตัวอ่อนปูม้า ระยะ zoea และ Artemia sp. โดยใช้รูปแบบการบำบัด 4 วิธีได้แก่ 1. อุณหภูมิ 2. อัลตราไวโอเลต 3. โอโซน และ 4. ไมโครบับเบิล จากการศึกษาพบว่าการบำบัดด้วยไมโครบับเบิลเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด สามารถบำบัดแพลงก์ตอนทั้ง 4 ชนิด ได้มากถึงร้อยละ 100 โดยใช้เวลาในการบำบัด 20 นาที รองลงมา คือ การบำบัดด้วยอัลตราไวโอเลต สามารถบำบัดแพลงก์ตอนทั้ง 4 ชนิด ได้มากถึงร้อยละ 100 ที่เวลา 240 นาที การบำบัดด้วยโอโซน มีประสิทธิภาพในการบำบัดแพลงก์ตอนสัตว์ดีกว่าแพลงก์ตอนพืช โดยสามารถบำบัดแพลงก์ตอนสัตว์ได้เท่ากับร้อยละ 100 ที่เวลา 360 นาที แต่การบำบัดแพลงก์ตอนพืชมีประสิทธิภาพสูงสุด เพียงร้อยละ 56.87 ที่เวลา 360 นาที ในขณะที่การบำบัดสิ่งมีชีวิตด้วยอุณหภูมิเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพต่ำสุด โดย สามารถบำบัดแพลงก์ตอนสัตว์ได้ดีกว่าแพลงก์ตอนพืช โดยสามารถบำบัดแพลงก์ตอนสัตว์ได้เท่ากับร้อยละ 100 ที่เวลา 300 นาที และการบำบัดแพลงก์ตอนพืชมีประสิทธิภาพสูงสุดเพียงร้อยละ 38.08 ที่เวลา 1440 นาที Contamination of alien species in ballast water is one of the four major threats to marine ecosystems. There are more than 7,000 species of organisms found in ballast water. Without proper treatment, these organisms were released into new environments and causing a devastating effect on native species and the ecological changes. Therefore, the removal efficiency of technology including temperature, Ultraviolet, ozone and microbubble to treat 2 phytoplankton (Chaetoceros sp. and Chlorella sp.) and 2 zooplanktons (Crab larvae in Zoea stag and Artemia sp.) were investigated. The results showed that microbubble treatment is the most effective technology which can treat up to 100% of all 4 types of plankton within 20 minutes. Ultraviolet treatment is the second most effective technology, which can treat up to 100% of all 4 types of plankton within 240 minutes. Followed by ozone treatment which can treat zooplankton (100% within 360 min) better than phytoplankton (56.87% within 360 min). The least efficient method was temperature treatment, which can treat zooplankton (100% within 300 min) better than phytoplankton (38.08% within 1,440 min).References
Balaji, R., Yaakob, O., & Koh, K. K. (2014). A review of developments in ballast water management. Environmental Reviews, 22(3), 298-310. doi:10.1139/er-2013-0073
Bax, N., Williamson, A., Aguero, M., Gonzalez, E., & Geeves, W. (2003). Marine invasive alien species: A threat to global biodiversity. Marine Policy, 27(4), 313-323. doi:10.1016/S0308-597X(03)00041-1
Bikram, S. (2016). Everything you wanted to know about ballast water exchange and management plan. J. Marine Environ. Maritime Law, 18(4), 964-982.
Davidson, I. C., Minton, M. S., Carney, K. J., Miller, A. W., & Ruiz, G. M. (2017). Pioneering patterns of ballast treatment in the emerging era of marine vector management. Marine Policy, 78, 158-162. doi:10.1016/j.marpol.2017.01.021
First, M. R., Robbins-Wamsley, S. H., Riley, S. C., & Drake, L. A. (2015). Towards minimizing transport of aquatic nuisance species in ballast water: do organisms in different size classes respond uniformly to biocidal treatment? Biol. Invasions, 1-14.
GEF-UNDP-IMO GloBallast Partnerships Programme. (2017). The GloBallast Story: Reflections from a Global Family. GloBallast Partnerships Project Coordination Unit International Maritime Organization.
Gregg, M., Rigby, G., & Hallegraeff, G. M. (2009). Review of two decades of progress in the development of management options for reducing or eradicating phytoplankton, zooplankton and bacteria in ship's ballast water. Aquatic Invasions, 4(3), 521-565. doi:10.3391/ai.2009.4.3.14
Gregg, M., Rigby, G., & Hallegraeff, G. M. (2009). Review of two decades of progress in the development of management options for reducing or eradicating phytoplankton, zooplankton and bacteria in ship's ballast water. Aquat. Invasions, 4, 521-565.
Herwig, R. P., Cordell, J. R., Perrins, J. C., Dinnel, P. A., Gensemer, R. W., & StubblefieldWA. (2006). Ozone treatment of ballast water on the oil tanker S/T Tonsina: chemistry, biology and toxicity.
Hess-Erga, O. K., Blomvågnes-Bakke, B., & Vadstein, O. (2010). Recolonization by heterotrophic bacteria after UV irradiation or ozonation of seawater; a simulation of ballast water treatment. Water Research,44(18), 5439-5449. doi:10.1016/j.watres.2010.06.059
Hess-Erga, O. K., Moreno-Andrés, J., Enger, Ø., & Vadstein, O. (2019). Microorganisms in ballast water: Disinfection, community dynamics, and implications for management. Science of the Total Environment, 657, 704-716. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.12.004
Holm, E. R., Stamper, D. M., Brizzolara, R. A., Barnes, L., Deamer, N., & Burkholder, J. M. (2008). Sonication of bacteria, phytoplankton and zooplankton: Application to treatment of ballast water. Marine Pollution Bulletin, 56(6), 1201-1208. doi:https://doi.org/10.1016/j.marpolbul. 2008.02.007
James, T. C. (1999). Marine Bio-Invasions of New England. Maritimes (University of Rhode Island Sea Grant), 99.
Kobayashi, F., Sugiura, M., Ikeura, H., Sato, M., Odake, S., & Tamakib, M. (2014). Comparison of a two-stage system with low pressure carbon dioxide microbubbles and heat treatment on the inactivation of Saccharomyces pastorianus cells. Food Control.
Lakshmi, E., Priya, M., & Achari, V. S. (2021). An overview on the treatment of ballast water in ships. Ocean & Coastal Management,199, 105296. doi:https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman. 2020.105296
Penru, Y., Guastalli, A. R., Esplugas, S., & Baig, S. (2012). Application of UV and UV/H 2O 2 to seawater: Disinfection and natural organic matter removal. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 233,40-45. doi:10.1016/j.jphotochem.2012.02.017
Quilez-Badia, G., McCollin, T., Josefsen, K. D., Vourdachas, A., Gill, M. E., Mesbahi, E., & Frid, C. L. J. (2008). On board short-time high temperature heat treatment of ballast water: A field trial under operational conditions. Marine Pollution Bulletin, 56(1), 127-135. doi:10.1016/j.marpolbul.2007.09.036
Ruiz, G. M., Rawlings, T. K., Dobbs, F. C., Drake, L. A., Mullady, T., Huq, A., & Colwell, R. R. (2000). Global spread of microorganisms by ships: Ballast water discharged from vessels harbours a cocktail of potential pathogens. Nature, 408(6808), 49-50. doi:10.1038/35040695
Satir, T. (2014). Ballast water treatment systems: design, regulations, and selection under the choice varying priorities. Environmental Science and Pollution Research,21(18), 10686-10695. doi:10.1007/s11356- 014-3087-1
Stehouwer, P. P., Buma, A., & Peperzak, L. (2015). A comparison of six different ballast water treatment systems based on UV radiation, electrochlorination and chlorine dioxide. Environmental Technology (United Kingdom), 36(16), 2094-2104. doi:10.1080/09593330.2015. 1021858
Sutherland, T. F., Levings, C. D., Elliott, C. C., & Hesse, W. W. (2001). Effect of a ballast water treatment system on survivorship of natural populations of marine plankton. Marine Ecology Progress Series, 210,139-148. doi:10.3354/meps210139
Tsolaki, E., & Diamadopoulos, E. (2010). Technologies for ballast water treatment: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology,85(1), 19-32. doi:10.1002/jctb.2276
UNCTAD. (2017). Review of Maritime Transport 2017. 117.
Vladimir, P. I., Andrey, M. K., Vladimir, B. U., Tamara, S., Olga, Z., Nikolay, A., Henri, J. D. (2000). Invasion of the Caspian Sea by the Comb Jellyfish Mnemiopsis Leidyi (Ctenophora). Biological Invasions, 255–258.
Vroom, I., Jacobs, B., & Tapanlis, C. (2005). In-line Ballast Water Treatment System Based on Mechanical (Ultra Sound), Electro-Chemical and Ozone Treatment.
Wan, Z., Chen, J., Makhloufi, A. E., Sperling, D., & Chen, Y. (2016). Four routes to better maritime governance. Nature, 540(7631), 27-29. doi:10.1038/540027a
Wu, H., Chen, C., Wang, Q., Lin, J., & Xue, J. (2017). The biological content of ballast water in China: A review. Aquaculture and Fisheries, 2(6), 241-246. doi:https://doi.org/10.1016/j.aaf.2017. 03.002
