เทคโนโลยี นวัตกรรม สิ่งประดิษฐ์ วิศวกรรม เกษตรศาสตร์ >>

มลพิษดิน

(Soil Pollution)

ดินคือ วัตถุที่ปกคลุมผิวโลกเป็นชั้นบางๆ เกิดจากการสลายตัวของเปลือกโลกรวมกับสารอินทรีย์ นํ้า และอากาศ ประกอบไปด้วย แร่ธาตุประมาณร้อยละ 45 สารอินทรีย์ร้อยละ 5 อากาศหรือช่องว่างเม็ดดินประมาณร้อยละ 25 และนํ้าซึ่งอยู่ตามช่องว่างของเม็ดดินประมาณร้อยละ 25

มลพิษดิน หมายถึงดินที่เสื่อมค่าไปจากเดิม และหรือมีสารมลพิษเกินขีดจำกัดจนเป็นอันตรายต่อสุขภาพ และพลานามัย ตลอดจน การเจริญเติบโตของพืช และสัตว์ ทั้งโดยทางตรงและทางอ้อม

สาเหตุการเกิดมลพิษดิน

ดินเสียโดยธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ปัญหาดินเปรี้ยว ดินเค็ม ดินพรุ หรือดินอินทรีย์ ดินที่มีสารกัมมันตรังสี และดินที่เจือปนด้วย โลหะหนัก เป็นต้น

ดินเสียเพราะการกระทำของมนุษย์ ดังเช่น
- การใช้ปุ๋ยเคมีทางวิทยาศาสตร์ เพื่อเพิ่มผลผลิตทางเกษตรแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ ปุ๋ยเคมีที่ประกอบด้วยธาตุหลักสำคัญของพืช ได้แก่ ไนโตรเจน(N) ฟอสฟอรัส(P) และโพแตสเซียม(K) เมื่อใช้ติดต่อกันเป็นเวลานานจะทำให้ดินเปรี้ยว มีสภาพความเป็นกรดสูง

- การใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืช (pesticides) ทำให้ดินเป็นแหล่งสะสมสารเคมีที่มีผลตกค้างนาน เช่น สารประเภทคลอรีนอินทรีย์ (organochlorine) เป็นต้น และสารประเภทอนินทรีย์ที่ใช้ธาตุพิษเป็นองค์ประกอบหลัก เช่น สารหนู ทองแดง ปรอท ฯลฯ

- การปล่อยให้น้ำเสียจากกระบวนการผลิต ซึ่งเป็นน้ำเสียที่เกิดจากการชะล้างผ่านสารเคมีต่างๆ ในอุตสาหกรรม เช่น สารพีซีบี (PCB) ที่ใช้ในการผลิตสีและพลาสติก สารเอชซีบี (HCB) ที่ใช้ในการผลิตยางสังเคราะห์

- การใช้ดินเป็นแหล่งทิ้งวัสดุเหลือใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทิ้งวัสดุเหลือใช้อันตรายซึ่งยากต่อการย่อยสลาย จะเกิดการสะสม ในดินจนทำให้เกิดภาวะมลพิษดิน

- การรั่วไหลสารกัมมันตรังสี จากการทดลองหรือจากโรงงานอุตสาหกรรมหรือจากเตาปฏิกรณ์ปรมาณู สารกัมมันตรังสีจะถูก ดูดซึมไปอยู่ในใบและดอกของพืช แล้วผ่านทางห่วงโซ่อาหารมาจนกระทั่งถึงตัวมนุษย์

- การทำเหมืองแร่แทบทุกชนิดจะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ว่าจะเป็นทรัพยากรดินหรือทรัพยากรน้ำที่จะต้องเกิดการ ปนเปื้อนและก่อให้เกิดมลพิษในอากาศด้วย

 

มลสารที่ก่อให้เกิดมลพิษดิน
มลสารในดินสามารถจำแนกได้ 3 พวกคือ

 

มลสารที่มีชีวิต ( Biological Contaminants) เช่น พยาธิ แบคทีเรีย ไวรัสต่างๆ ซึ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมในดิน

มลสารเคมี ( Chemical Contaminants) เช่น สารอนินทรีย์บางชนิด ถ้ามีมากเกินไปจะทำให้เกิดดินเค็ม หรืออินทรีย์สารประเภทยาฆ่าแมลง ซึ่งจะถ่ายทอดไปตามห่วงโซ่อาหาร และจะเพิ่มปริมาณมากขึ้นตามลำดับชั้นของผู้บริโภค

มลสารกัมมันตรังสี ( Rediological Contaminants) เช่น สารจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ และเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ซึ่งหากมีสารเหล่านี้ตกค้างในดินสูง จะมีผลทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดเกิดการกลายพันธุ์ได้

 

การควบคุมและแก้ไขปัญหามลพิษดิน

 

ใช้มาตรการทางกฎหมายควบคุมการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรดินเพื่อควบคุมการใช้ที่ดินให้เหมาะสม

ใช้มาตรการทางเทคโนโลยีป้องกัน แก้ไขปัญหามลพิษทางดินโดยการควบคุมการกำจัดของเสียและแหล่งกำเนิดต่าง ๆ ตลอดจนควบคุมการใช้สารเคมีให้เหมาะสม และควรต้องมีการสำรวจ ตรวจสอบ และเฝ้าระวังคุณภาพดินโดยสม่ำเสมอ

ใช้มาตรการทางการศึกษา ให้ความรู้ ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับการป้องกันและแก้ไขมลพิษดิน

เทคโนโลยีการบำบัดและฟื้นฟูดินปนเปื้อน
ปัจจุบันมี 3 วิธีที่นิยมใช้ในการบำบัดดินปนเปื้อน ได้แก่

 

การขุดดินปนเปื้อนไปบำบัดและกำจัดในพื้นที่อื่น

ปล่อยดินปนเปื้อนไว้ที่เดิมและทำการบำบัดในพื้นที่

ปล่อยดินปนเปื้อนไว้ที่เดิมและทำการป้องกันไม่ให้การปนเปื้อนแพร่กระจายเป็นบริเวณกว้างไปสู่พืช สัตว์ และมนุษย์ ซึ่งการจะกักเก็บหรือรวบรวมดินปนเปื้อนไว้ในพื้นที่ต้องทำการปูแผ่นพลาสติกขนาดใหญ่ให้ครอบคลุมดินที่ปนเปื้อน พร้อมจัดให้มีระบบป้องกันการถูกสัมผัสโดยตรงและมีระบบรวบรวมน้ำฝนป้องกันการรั่วซึมสู่ดิน

 

สำหรับแนวทางการบำบัดดินปนเปื้อน (2001 - 2004 Environmental Science Kasetsart University) อาจทำได้โดยวิธี ดังต่อไปนี้

 

Soil Flushing เป็นวิธีการบำบัดฟื้นฟูดินที่มีการปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่สำคัญ โดยใช้หลักการการชะล้างด้วยสารละลายที่เหมาะสม เช่น น้ำ หรือ Surfactants โดยอาศัยคุณสมบัติในการละลาย (solubility) ของมลสารที่ต้องการกำจัด โดยสารปนเปื้อนที่ถูกชะล้างออกมานี้จะถูกเก็บรวบรวมเพื่อนำไปบำบัดอีกครั้ง ลักษณะการเลือกตัวชะล้าง อาทิเช่น
- สารละลายกรด ใช้สำหรับการฟื้นฟูสภาพดินที่มีการปนเปื้อนของโลหะ และสารอินทรีย์บางชนิด แต่ไม่นิยมใช้เนื่องจากจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง pH ของดิน

- สารละลายเบส ใช้สำหรับการฟื้นฟูสภาพดินที่มีการปนเปื้อนของโลหะ สังกะสี ตะกั่ว ดีบุก

- น้ำ ใช้สำหรับการฟื้นฟูสภาพดินที่มีการปนเปื้อนของสารที่ละลายน้ำได้ (water-soluble) และพื้นที่สามารถพาไปได้ (water-mobile costituents) โดยพิจารณาจากค่าการละลายของสารปนเปื้อนนั้น

- Surfactants ใช้สำหรับการฟื้นฟูสภาพดินที่มีการปนเปื้อนของสารอินทรีย์เช่น ยาฆ่าแมลง

Solidification / Stabilization Solidification คือ การกำจัดของเสียที่เป็นของเหลว ด้วยวิธีการลดพื้นที่ผิวสัมผัส (Surface area) ของมลสาร โดยเปลี่ยนรูปเป็นของแข็งที่มีโครงสร้างมั่นคง และไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างของเสียและสารที่ใช้ในการทำให้แข็ง

Stabilization คือ การทำให้เสถียรของสารปนเปื้อน โดยเปลี่ยนให้อยู่ในรูปที่ไม่มีพิษหรือพิษน้อยกว่า ทั้งนี้โดยไม่เปลี่ยนคุณสมบัติ ทางกายภาพของของเสีย

ส่วนใหญ่วิธีการนี้ใช้มากกับของเสียที่มีสารกัมมันตรังสีในระดับต่ำรวมทั้งพวกโลหะหนักบางชนิด ซึ่งการทำให้ของแข็งหรือทำให้ เสถียรนั้น สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการบำบัดพื้นที่ดินที่ถูกการปนเปื้อนได้ โดยการผสมสารที่ทำให้แข็งหรือทำให้เสถียรเข้าไปใน ดินหรือในตะกอนที่ถูกปนเปื้อนอยู่ชั้นล่าง อาทิเช่น
- วิธีฉีด โดยการฉีดสารที่ทำให้เสถียรในรูปของเหลวไปในบริเวณที่มีของเสียอยู่

- การใช้ที่พื้นผิว เหมาะกับของเสียที่มีอันตรายน้อย ในพื้นที่จำกัด และมีความพรุนของดินพอสมควรโดยใส่สารที่ทำให้เสถียร ในรูปของแข็งหรือของเหลวลงไปบนผิวและสามารถซึมลงไปได้ วิธีการนี้ไม่ค่อยได้รับความแพร่หลายนัก เนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงและการนำของแข็งออกจากดินทำได้ยาก รวมทั้งมีผลต่อลักษณะทางกายภาพของดิน

Biological Degradation การย่อยสลายทางชีวภาพ เป็นกระบวนการทางสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ สามารถเกิดขึ้นเองได้ในสภาพธรรมชาติ (Natural Atfenvation) โดยการเปลี่ยนของเสียที่เป็นสารอินทรีย์ให้กลับมาเป็นชีวมวลและผลพลอยได้ที่ไม่มีอันตรายของพวกสิ่งมีชีวิตในดิน โดยเฉพาะจุลินทรีย์ ในรูปของ CO2, CH4 และกรดอนินทรีย์ ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการย่อยสลายทางชีวภาพ ได้แก่
(1) สมบัติและความเข้มข้นของมลสารอินทรีย์
(2) ชนิดของจุลชีพในดิน
(3) ลักษณะและสมบัติของของเสีย (Waste characteristic) ได้แก่ ค่าครึ่งชีวิตและอัตราการคงตัวของมลสาร
(4) คุณสมบัติของดิน เช่น เนื้อดิน โครงสร้างของดิน
(5) สมบัติของดินในกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตในดิน ได้แก่ pH อุณหภูมิ ความชื้นของดิน ออกซิเจนที่มีอยู่ในดิน อินทรียวัตถุ และปริมาณธาตุอาหารในดิน
(6) ความสามารถในการอุ้มน้ำ ระดับโครงสร้างของดิน และความเป็นไปได้ในการชะล้างพังทลายดิน

4. Photolysis or Photodegradation การสลายตัวด้วยแสงเป็นหนึ่งในกระบวนการ Natural Atfenvation โดย solar radiation จะทำให้เกิด Photoreaction process จากความยาวคลื่นต่าง ๆ ของรังสีอัลตร้าไวโอเลตที่มีพลังงานเพียงพอจะทำให้ Chemical bond แตกออก โดยรังสี UV สามารถลดมลสาร ในสิ่งแวดล้อมได้ เช่น การกำจัดคลอรีน ใน PCBs กำจัด TCDD และ kepone เป็นต้น สำหรับการใช้วิธีการนี้ต้องคำนึงถึงปฏิกิริยาของ แสงและการเปลี่ยนรูปของสารเคมีนั้น ๆ ด้วย

วิธีการนี้รวมถึงการใช้แสงอาทิตย์ในขบวนการ Photoreaction ทั้งขบวนการ photolysis และ sensitized photooxidation สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมทั่วไป ซึ่งอัตราการเกิดการสลายตัวด้วยแสงขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างของมลสารที่เป็นสารอินทรีย์เป็นสำคัญ

Soil Vapor extraction การลดความเข้มข้นของมลสารในดินโดยการอาศัยหลักการการระเหยของสารปนเปื้อน ในสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม
- Vacuum extraction and air stripping วิธีการนี้เป็นที่ยอมรับว่ามีประสิทธิภาพ และเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้ในการควบคุมการแพร่กระจายของสารระเหยที่ปนเปื้อนจากแหล่ง ของเสียอันตราย โดยเติมอากาศลงไปในดินที่มีการปนเปื้อนและใช้เครื่องสูญญากาศสกัดอากาศที่มีการปนเปื้อนนั้นออก การไหลของอากาศจะขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่ใช้ และคุณสมบัติของดิน โดยเฉพาะความพรุนของอากาศ

- Steam stripping ใช้หลักการเดียวกับ Vacuum extraction and air stripping โดยการฉีดไอน้ำลงไปในดินใต้บริเวณที่มีการปนเปื้อน และใช้เครื่องสูญญากาศช่วยบริเวณผิวดิน วิธีการนี้จะได้ผลดีกับสารมลสารในกลุ่ม allanes และ alkane-based alcohols เช่น actanal และ butanal

Radio Frequency Heating เป็นวิธีการกำจัดสารปนเปื้อนของมลสารพวกน้ำมันและสารอินทรีย์ที่มีสมบัติระเหยได้ที่อุณหภูมิ 8-3000C โดยการเพิ่มอุณหภูมิ ของดิน และเร่งความถี่เพื่อเพิ่มอัตราการระเหย