Anammox
Anammox เป็นกระบวนการในวัฏจักรไนโตรเจนที่จุลินทรีย์เปลี่ยนแอมโมเนียมและไนไตรต์เป็นก๊าซไนโตรเจนโดยไม่ใช้ออกซิเจน
Anammox คืออะไร
Anammox เป็นคำย่อของ anaerobic ammonium oxidation หรือการออกซิไดซ์แอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจน เป็นกระบวนการจุลินทรีย์ที่แบคทีเรียเฉพาะทางใช้แอมโมเนียมเป็นตัวให้อิเล็กตรอน และใช้ไนไตรต์เป็นตัวรับอิเล็กตรอน ผลิตภัณฑ์หลักคือก๊าซไนโตรเจนและน้ำ
ทำไมจึงน่าประหลาดใจ
เป็นเวลานาน นักวิทยาศาสตร์คาดว่าแอมโมเนียมจะถูกออกซิไดซ์หลัก ๆ ด้วยออกซิเจนผ่านไนตริฟิเคชัน Anammox แสดงให้เห็นว่าแอมโมเนียมสามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซไนโตรเจนได้ในสภาพไม่มีออกซิเจนด้วย จึงเพิ่มเส้นทางสำคัญอีกเส้นทางให้กับวัฏจักรไนโตรเจน
เคมีพื้นฐาน
ภาพอย่างง่ายคือแอมโมเนียมบวกไนไตรต์กลายเป็นก๊าซไนโตรเจน ภายในเซลล์ เส้นทางนี้ซับซ้อนกว่าและมีตัวกลางแปลกอย่างไฮดราซีน แบคทีเรีย anammox ควบคุมเคมีนี้ไว้ภายในโครงสร้างเฉพาะของเซลล์
ต่างจากดีไนตริฟิเคชันอย่างไร
ดีไนตริฟิเคชันมักรีดิวซ์ไนเตรตหรือไนไตรต์ผ่านตัวกลางไนโตรเจนในรูปก๊าซหลายขั้น Anammox ใช้แอมโมเนียมและไนไตรต์ร่วมกันโดยตรง ทั้งสองกระบวนการสามารถคืนไนโตรเจนคงรูปสู่บรรยากาศเป็นก๊าซไนโตรเจนได้ แต่ใช้สารตั้งต้นและเอนไซม์ต่างกัน
ถิ่นอาศัยตามธรรมชาติ
Anammox เกิดในเขตทะเลที่มีออกซิเจนน้อย ตะกอน ระบบน้ำจืด ชั้นหินอุ้มน้ำ และพื้นที่อื่นที่แอมโมเนียมกับไนไตรต์มาพบกัน ในบางบริเวณมหาสมุทรที่ออกซิเจนต่ำ มันอาจเป็นเส้นทางสำคัญในการกำจัดไนโตรเจนที่สิ่งมีชีวิตใช้ได้
การบำบัดน้ำเสีย
วิศวกรใช้ anammox เพื่อกำจัดไนโตรเจนจากน้ำเสียที่มีแอมโมเนียมสูง โดยใช้ออกซิเจนน้อยลงและเติมคาร์บอนอินทรีย์น้อยกว่าระบบไนตริฟิเคชัน-ดีไนตริฟิเคชันแบบเดิม ข้อแลกเปลี่ยนคือแบคทีเรีย anammox โตช้าและต้องควบคุมกระบวนการอย่างระมัดระวัง
ผู้เชี่ยวชาญที่โตช้า
แบคทีเรีย anammox ไม่ใช่จุลินทรีย์โตเร็วทั่วไป แต่เป็นแบคทีเรียกลุ่มแพลงก์โตไมซีตที่เชี่ยวชาญเคมีไนโตรเจนในสภาพออกซิเจนต่ำ การเติบโตช้าทำให้การเริ่มระบบและการฟื้นตัวในระบบบำบัดช้ากว่า แต่ชุมชนที่เสถียรสามารถกำจัดไนโตรเจนได้ทรงพลัง
ทำไมจึงสำคัญ
Anammox เชื่อมจุลชีววิทยา เคมีมหาสมุทร คุณภาพน้ำบาดาล วิศวกรรมน้ำเสีย และวัฏจักรไนโตรเจนที่เกี่ยวข้องกับภูมิอากาศ มันแสดงให้เห็นว่าวัฏจักรไนโตรเจนมีทางลัดที่ซ่อนอยู่ ซึ่งเห็นได้ชัดเมื่อวิทยาศาสตร์มองอย่างละเอียดในถิ่นอาศัยจุลินทรีย์ที่มีออกซิเจนต่ำ