เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพต้นแบบที่แยกไนเตรตออกจากน้ำช่วยลดปัญหาที่เกิดจากการไหลบ่าของปุ๋ย
เป็นเวลากว่า 100 ปีแล้ว พื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งทะเลของแคลิฟอร์เนียตอนกลางได้ถูกระบายออกและจัดลำดับเพื่อให้สามารถทำการเกษตรได้ ในพื้นที่แห่งหนึ่งใกล้เมือง Moss Landing สิ่งที่เคยเป็นโคลนตอนนี้คืออาร์ติโชก สตรอว์เบอร์รี สตรอว์เบอร์รี กะหล่ำดาว และผักกาดหอม 450 เฮกตาร์ ซึ่งเติบโตอย่างมหาศาล และเติมเชื้อเพลิงทั้งหมด? ปุ๋ยที่มีไนเตรต ซึ่งเป็นน้ำที่ไหลบ่าซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำ พื้นที่ชุ่มน้ำ และมหาสมุทรใกล้เคียง เกษตรกรเข้าใจอย่างชัดเจนถึงผลผลิตที่ปุ๋ยเอื้ออำนวย แต่หลายคนยอมรับว่าสารเคมีเหล่านี้ทำให้ดินและน้ำเสีย เข้าสู่ Central Coast Wetlands Group และ Coastal Conservation and Research, Inc. และเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพใหม่ของพวกเขาที่ออกแบบมาเพื่อประมวลผลการไหลบ่าของทางการเกษตร เปลี่ยนของเสียที่กระตุ้นจากสาหร่ายให้เป็นก๊าซไนโตรเจนที่อ่อนโยน
ในปี 2560 กลุ่มตัวอย่างได้สร้างระบบปฏิกรณ์ชีวภาพแบบหลายห้องบนพื้นที่รกร้างว่างเปล่าที่ทอดยาวและแบนราบขนาบข้างด้วยทุ่งเพาะปลูก มีช่องแยก 12 ช่อง ยาวประมาณ 25 เมตร กว้าง 1.5 เมตร และลึกไม่ถึง 1 เมตร ระบบจะไหลบ่าจากคูน้ำเพื่อการเกษตร แต่ละช่องประกอบด้วยวัสดุ เช่น เศษไม้และพืชน้ำพื้นเมืองที่มีแบคทีเรียอาศัยอยู่ ซึ่งภายใต้สภาวะออกซิเจนต่ำจะดึงอะตอมออกซิเจนออกจากโมเลกุลไนเตรต แบคทีเรียหายใจออกซิเจนนี้และปล่อยก๊าซไนโตรเจนสู่ชั้นบรรยากาศ
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้แนะนำตัวแปรใหม่ให้กับช่องปฏิกรณ์ชีวภาพเพื่อทดสอบประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น เพื่อดูว่าการเพิ่มอุณหภูมิเพิ่มผลผลิตทางชีวภาพหรือไม่ พวกเขาได้พยายามหุ้มฉนวนและปิดช่องระบายอากาศ และให้ความร้อนแก่น้ำด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากแสงอาทิตย์ ในอีกช่องทางหนึ่ง พวกเขาใช้การเติมอากาศเพื่อดันสารอาหารขึ้นสู่ผิวน้ำ พวกเขากำลังตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำอย่างต่อเนื่อง เพราะเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของกิจกรรมทางชีวภาพ พวกเขาพบว่ามีออกซิเจนละลายในน้ำในช่องเศษไม้มากกว่าช่องที่ไม่ใช่เศษไม้ แม้ว่าจะเห็นความแตกต่างเพียงเล็กน้อยระหว่างช่องเศษไม้ที่หุ้มฉนวนและไม่มีฉนวน พวกเขาวางแผนที่จะตรวจสอบการทดลองความร้อนที่ใช้งานอยู่ในฤดูหนาวนี้
Jason Adelaars ผู้จัดการโครงการกล่าวว่าหนึ่งในเป้าหมายหลักของกลุ่มคือการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่เกษตรกรสามารถใช้เพื่อลดหรืออาจกำจัดการไหลบ่าของไนเตรต และด้วยเหตุนี้จึงหลีกเลี่ยงค่าธรรมเนียมระดับภูมิภาคสำหรับการปล่อยน้ำเสีย หลังจากปรับปรุงข้อมูลแล้ว นักวิจัยตั้งใจที่จะเข้าหาเกษตรกรในท้องถิ่นด้วยการวัดจากการไหลบ่าของพื้นที่เพาะปลูกเฉพาะ และแนะนำขนาดและประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับฟาร์มของพวกเขา
Adelaars กล่าวว่าคำถามสำคัญสำหรับกลุ่มนี้คือวิธีการปรับขนาดเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพให้เหมาะสมกับความต้องการของเกษตรกรแต่ละรายและกำหนดต้นทุนในการผลิตเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบกำหนดเอง ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามขนาดของเครื่องปฏิกรณ์และความพร้อมของเศษไม้ ในขณะนี้ หลุมฝังกลบในพื้นที่มีเศษไม้เหลือใช้ให้ฟรี
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ ทีมงานยังได้พัฒนาพื้นที่ชุ่มน้ำจำนวน 7 เฮกตาร์เพื่อรับน้ำจากช่องต้นแบบและดำเนินการต่อไป บางทีอาจเป็นข้อพิสูจน์ขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับความสามารถของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ พื้นที่ชุ่มน้ำได้เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ “นกเข้ามา มีแมลง มีสัตว์ใกล้สูญพันธุ์อยู่ในนั้น เราเปลี่ยนมันให้กลายเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่มีประสิทธิผลอันยอดเยี่ยมนี้” Adelaars กล่าว
ข้อมูลสองปีแสดงให้เห็นสัญญาอันยิ่งใหญ่ในประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ กระบวนการผลิตเศษไม้จะดึงไนเตรตอย่างน้อยครึ่งหนึ่งออกจากน้ำ และเมื่อกรองเพิ่มเติมผ่านพื้นที่ชุ่มน้ำที่อยู่ติดกัน ไนเตรตเกือบทั้งหมดจะถูกลบออก การสร้างหรือปรับปรุงพื้นที่ชุ่มน้ำอาจเป็นส่วนหนึ่งของข้อเสนอในที่สุดของกลุ่ม
Pam Krone ผู้ประสานงานคุณภาพน้ำทางการเกษตรของเขตรักษาพันธุ์สัตว์น้ำแห่งชาติ Monterey Bay ในแคลิฟอร์เนียกล่าวว่าเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเช่นนี้ “มีคำมั่นสัญญาว่าจะกำจัดสารเคมีทางการเกษตรรวมถึงสารอาหารและยาฆ่าแมลงจากน้ำระบายน้ำออกจากฟาร์ม”
“เนื่องจากต้นทุนและรอยเท้าตามพื้นที่ของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพลดลง พวกเขาจะมีราคาที่ไม่แพงมากสำหรับการบำบัดในฟาร์ม สิ่งนี้จะช่วยลดมลพิษที่เข้าสู่มหาสมุทรและสร้างระบบนิเวศทางทะเลที่แข็งแรงขึ้น” Krone กล่าว
พื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งแคลิฟอร์เนียที่เปลี่ยนเป็นฟาร์มจะยังคงให้เงินรางวัลต่อไป แต่ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ลดการไหลบ่าของสารก่อมลพิษ พื้นที่ชุ่มน้ำโดยรอบจะได้รับการอนุรักษ์ไว้ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับเกษตรกร ผู้บริโภค และสิ่งแวดล้อม
