Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การตรวจสอบการปนเปื้อนของทองแดงและสังกะสีในระบบไบโอโปนิกส์โดยใช้ปุ๋ยมูลไก่
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
Sumeth Wongkiew
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Enviromental Science (ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Industrial Toxicology and Risk Assessment
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.208
Abstract
The bioponic system is a system that utilizes biological waste as a nutrient-rich source such as chicken manure fertilizer for plant growth integrated with aquaponic. At present, chicken manure fertilizer is contaminated with Cu and Zn may have the potential health effects through vegetable consumption. The objective of this study was to evaluate nitrogen transformation, nitrogen recovery, and plant growth in chicken manure-based bioponics at Cu (50–150 mg/kg) and Zn (200–600 mg/kg) supplementation and investigate the effects of Cu and Zn supplementations on plant bioaccumulation, root microbial community, and dietary health risk. Cu and Zn concentrations were analyzed using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES). The result found that the average TKN was ranged from 11.2 ± 0.5 to 19.4 ± 1.8, TAN was 1.1 ± 0.8 to 1.5 ± 1.8 and NO3¯ was 11.6 ± 4.0 to 14.9 ± 4.7 mgN/L for lettuce cultivated, while pak choi cultivated TKN was ranged from 16.3 ± 0.1 to 19.4 ± 1.8, TAN was 0.7 ± 0.4 to 0.9 ± 0.5 and NO3¯ was 8.8 ± 6.8 to 10.1 ± 6.8 mgN/L respectively. These studies have shown that heavy metal contamination in chicken manure does not significantly affect nitrogen concentration and nitrogen use efficiency by plants ( significant level p < 0.05). The concentrations of Cu and Zn were found in lettuce shoot and root ranged 5.6 ± 0.1 to 7.2 ± 1.0 mg/kg and 64.8 ± 13.8 to 89.9 ± 2.6 mg/kg, while in pak choi was ranged 1.3 ± 0.3 to 4.1 ± 2.9 mg/kg and 43.3 ± 1.5 to 119.8 ± 34.1 mg/kg, respectively. Furthermore, the relative abundance of bacterial communities of lettuce and pak choi roots-based bioponics at phylum level was found Proteobacteria and Planctomycetes are dominant highest relative abundance respectively. However, the result of the health risk assessment was showed that HQ and HI < 1, which does not exceed the acceptable level. This study indicated that consuming lettuce and pak choi-based bioponic systems did not cause any human health effects or health risks to children and adults.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ระบบไบโอโปนิกส์เป็นระบบที่ใช้ประโยชน์จากของเสียทางชีวภาพเป็นแหล่งธาตุอาหารสำหรับการเจริญเติบโตของพืช ในปัจจุบันปุ๋ยมูลไก่มีการปนเปื้อนทองแดงและสังกะสีอาจส่งผลกระทบทางสุขภาพจากการรับสัมผัสทองแดงและสังกะสีผ่านการบริโภคผัก โดยวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือ 1) ประเมินการเปลี่ยนรูปของไนโตรเจน การกู้คืนไนโตรเจนและการเจริญเติบโตของพืชในไบระบบไบโอโปนิกส์จากปุ๋ยมูลไก่ที่มีการเติมทองแดงและสังกะสีและ 2) ตรวจสอบผลกระทบของการเติมทองแดงและสังกะสีต่อการสะสมทางชีวภาพของพืช ชุมชนจุลินทรีย์ในรากพืชและความเสี่ยงต่อสุขภาพจากการบริโภคผัก โดยใช้ Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) ในการวิเคราะห์ความเข้มข้นของโลหะหนักทองแดงและสังกะสีในตัวอย่างทั้งหมด ผลการศึกษาพบว่าค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของไนโตรเจนสำหรับ lettuce โดย TKN อยู่ในช่วง 11.2 ± 0.5 ถึง 19.4 ± 1.8 TAN อยู่ในช่วง 1.1 ± 0.8 ถึง 1.5 ± 1.8 และ NO3- อยู่ในช่วง 11.6 ± 4.0 ถึง 14.9 ± 4.7 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตรและ pak choi พบว่า TKN อยู่ในช่วง 16.3 ± 0.1 ถึง 19.4 ± 1.8 TAN อยู่ในช่วง 0.7 ± 0.4 ถึง 0.9 ± 0.5 และ NO3- อยู่ในช่วง 8.8 ± 6.8 ถึง 10.1 ± 6.8 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ตามลำดับ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าทองแดงและสังกะสีที่เติมในปุ๋ยมูลไก่ไม่ส่งผลต่อความเข้มข้นและประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนของพืชอย่างมีนัยสำคัญ (p < 0.05) โดยความเข้มข้นของทองแดงและสังกะสีที่ตรวจพบในใบและรากของ lettuce อยู่ในช่วง 5.6 ± 0.1 ถึง 7.2 ± 1.0 และ 64.8 ± 13.8 ถึง 89.9 ± 2.6 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมและ pak choi อยู่ในช่วง 1.3 ± 0.3 ถึง 4.1 ± 2.9 และ 43.3 ± 1.5 ถึง 119.8 ± 34.1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ตามลำดับ การวิเคราะห์ความชุกชุมสัมพัทธ์ของชุมขนจุลินทรีย์บริเวณรากพืช พบว่าไฟลัมแบคทีเรีย Proteobacteria และ Planctomycetes มีความชุกชุมสูงที่สุด ตามลำดับ การประเมินความเสี่ยงต่อสุขภาพจากการรับสัมผัสทองแดงและสังกะสีผ่านการบริโภคผัก พบว่าทองแดงและสังกะสีมีค่าระดับความเสี่ยงต่อสุขภาพอยู่ที่ HQ และ HI < 1 บ่งชี้ได้ว่าไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงทางสุขภาพจากการบริโภคผัก lettuce และ pak choi จากระบบไบโอโพนิกส์ที่ปนเปื้อนทองแดงและสังกะสีทั้งในเด็กและผู้ใหญ่
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Aksorn, Satja, "Investigation of copper and zinc contaminations in bioponic systems using chicken manure fertilizer" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4750.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4750