มหันตภัยไมโครพลาสติกในสิ่งแวดล้อม

          หลายเดือนก่อนหน้านี้ ผู้เขียนได้จัดทำบทความเรื่อง “ขนาดของพลาสติกที่ส่งผลกระทบต่อชีวิตของสัตว์” ซึ่งนักวิจัยจาก Cardiff University ได้ทำการศึกษาสัตว์ในกลุ่มสัตว์เลื้อยคลาน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และปลา จำนวนกว่า 2,000 ตัว เพื่อหาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างขนาดของขยะพลาสติกที่สัตว์กินเข้าไปกับขนาดลำตัวของสัตว์เหล่านั้น ผลการศึกษาพบว่าความยาวของขยะพลาสติกที่มากที่สุดที่สัตว์สามารถกินได้จะมีค่าประมาณ 5% ของความยาวลำตัวของสัตว์ตัวนั้น อย่างไรก็ตาม เนื้อหาหลักของบทความดังกล่าวจำเพาะเจาะจงเฉพาะขยะพลาสติกที่สัตว์กินเข้าไป แต่ยังไม่ได้ลงรายละเอียดเรื่องขยะพลาสติกในสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจึงสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมจากเพื่อนที่ศึกษาด้านพลวัตของสิ่งแวดล้อมบนโลกจนเกิดเป็นบทความนี้ครับ

            ผู้อ่านทุกท่านคงจะคุ้นชินกับภาพของขยะพลาสติกที่ถูกกำจัดโดยการเผา การฝังกลบลงดิน ลอยเอื่อยอยู่ในแหล่งน้ำ เกยตื้นอยู่บนชายหาด และกระจุกเป็นแพอยู่กลางทะเล ขยะพลาสติกขนาดใหญ่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจึงเก็บกลับคืนได้ง่าย แต่เมื่อเวลาผ่านไป ขยะพลาสติกขนาดใหญ่จะแปรสภาพจนมีขนาดเล็กลง เศษขยะพลาสติกขนาดเล็กดังกล่าวเรียกว่า ไมโครพลาสติก (Microplastic) ซึ่งหมายถึงชิ้นส่วนของพลาสติกที่มีขนาดเล็กตั้งแต่ 5 มิลลิเมตรไปจนถึง 1 นาโนเมตร โดยไมโครพลาสติกแบ่งออกเป็น


          1. ไมโครพลาสติกปฐมภูมิ (Primary Microplastic) หมายถึงพลาสติกที่ถูกผลิตให้มีขนาดเล็กมาตั้งแต่ต้น เช่น เม็ดพลาสติกสำหรับแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติก และเม็ดพลาสติกที่อยู่ในผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด


          2. ไมโครพลาสติกทุติยภูมิ (Secondary Microplastic) หมายถึงพลาสติกที่เกิดจากการแตกหักหรือสลายตัวของพลาสติกขนาดใหญ่ด้วยกระบวนการทางฟิสิกส์ เคมี และชีวภาพ ภายใต้ปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมแบบต่างๆ เช่น การย่อยสลายทางกล (Mechanical Degradation) การแตกตัวด้วยแสง (Photo-Fragmentation) การแตกตัวด้วยความร้อน (Thermal-Degradation) การย่อยสลายด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Degradation) การย่อยสลายด้วยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolytic Degradation) รวมถึงการย่อยสลายทางชีวภาพโดยจุลินทรีย์ (Bio-Degradation) ซึ่งกระบวนการเหล่านี้ไม่ได้ทำให้ขนาดของพลาสติกเล็กลงเพียงอย่างเดียว แต่ทำให้สารเคมีในโครงสร้างของพลาสติกถูกปลดปล่อยออกมาสู่สิ่งแวดล้อมด้วย
 
            เราทุกคนคงจะเคยเรียนวิทยาศาสตร์เรื่องวัฏจักรของน้ำ (Water Cycle) มาตั้งแต่ครั้งยังเป็นเด็ก ซึ่งผู้อ่านคงจะทราบแล้วว่าน้ำบนโลกมีการเปลี่ยนแปลงสถานะหมุนเวียนอยู่ในรูปของของแข็ง ของเหลว และแก๊ส แต่ถ้าน้ำที่กำลังหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงตัวตนมีมลพิษหรือสิ่งแปลกปลอมขนาดเล็กอย่างไมโครพลาสติกเข้ามาปะปน สิ่งที่เกิดขึ้นก็อาจกลายเป็นหายนะที่ยากต่อการจัดการ ซึ่งผู้อ่านคงจะจินตนาการถึงไมโครพลาสติกในแม่น้ำลำธารและทะเลได้ไม่ยาก เพราะมีให้เห็นตามข่าวอยู่บ่อยๆ ดังนั้น ผู้เขียนจึงเลือกที่จะเล่าเรื่องไมโครพลาสติกที่ปะปนอยู่ในที่ที่หลายคนอาจคาดไม่ถึง นั่นคือดินและน้ำบาดาล!


          ปัจจุบัน พื้นที่เกษตรกรรมหลายแห่งมีการทำบ่อเติมน้ำบาดาลที่เรียกว่า ธนาคารน้ำใต้ดิน (Groundwater Bank) โดยมีทั้งแบบที่เป็นหลุมตื้นอยู่เหนือชั้นน้ำและแบบหลุมลึกที่ขุดเจาะลงไปถึงชั้นน้ำ อีกทั้งยังมีการใช้ยางรถยนต์และขวดน้ำพลาสติกใส่ลงไปในบ่อทำให้น้ำใต้ดินเกิดการปนเปื้อน (Contamination) เนื่องจากฝนที่ตกหนักทำให้น้ำไหลบ่าไปตามผิวดิน (Surface Runoff) แล้วชะล้างน้ำขยะ ปุ๋ยคอก ปุ๋ยเคมี สารกำจัดศัตรูพืช และสิ่งปฏิกูลในพื้นที่เกษตรกรรมลงสู่ชั้นน้ำ ส่งผลให้น้ำบาดาลที่สูบขึ้นมามีสีและกลิ่นที่เปลี่ยนไปจนไม่สามารถใช้งานได้ นอกจากนี้ ยางรถยนต์และขวดน้ำพลาสติกที่ใส่ลงไปในบ่อยังเป็นแหล่งปลดปล่อยไมโครพลาสติกและสารก่อมะเร็ง (Carcinogen) อีกหลายชนิด ซึ่งสามารถตกค้างอยู่ในดินและชั้นน้ำได้นานหลายปี
 
  โดยปกติแล้ว มลสารในน้ำบาดาลจะมีการกระจายตัวเป็นรูปขนนกหรือพลูม (Plume) ซึ่งชนิดของการเคลื่อนที่ของมลสารในน้ำบาดาลสามารถแบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ ดังต่อไปนี้

          1. แอดเวกชัน (Advection) คือการที่มลสารถูกพัดพาออกจากแหล่งกำเนิดไปพร้อมกับน้ำบาดาล โดยความเข้มข้นของมลสารมีความเข้มข้นเท่ากับแหล่งกำเนิด สามารถเขียนเป็นสมการ
 

          2. ดิสเปอร์ชัน (Dispersion) คือมลสารที่แพร่กระจายออกจากแหล่งกำเนิดด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ทำให้มีความเข้มข้นลดลง อาจเรียกอีกแบบว่า ดิสเปอร์ชันเชิงกล (Mechanical Dispersion) เมื่อรวมกับการปนเปื้อนแบบดิฟฟิวชันจะเรียกว่า ไฮโดรไดนามิกดิสเปอร์ชัน (Hydrodynamic Dispersion)


          3. ดิฟฟิวชัน (Diffusion) คือการที่สารละลายเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ซึ่งโดยปกติแล้วจะเกิดร่วมกับดิสเปอร์ชัน สามารถเขียนเป็นสมการ
 

          ผู้เขียนได้สืบค้นแล้วพบว่าการเติมน้ำเทียม (Artificial Recharge) ไม่ใช่แนวคิดใหม่ เพราะต่างประเทศเคยดำเนินการมาแล้วตั้งแต่เกือบ 100 ปีก่อน แต่จากการสำรวจด้านธรณีฟิสิกส์สิ่งแวดล้อม (Environmental Geophysics Survey) ก็พบว่าการเติมน้ำเทียมในหลายพื้นที่ทำให้เกิดการปนเปื้อนของสารเคมีในชั้นน้ำเป็นวงกว้าง เพราะชั้นน้ำมีการเชื่อมต่อถึงกัน ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือการปนเปื้อนของไนเตรทในน้ำบาดาลของประเทศอินเดีย ดังนั้น ก่อนดำเนินการเติมน้ำเทียมจะต้องพิจารณาให้ครบถ้วนทุกแง่มุมว่าพื้นที่ที่จะดำเนินการมีความต้องการใช้น้ำมากน้อยแค่ไหน ปลอดภัยจากการปนเปื้อนหรือไม่ และต้องเลือกใช้วัสดุที่ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม ซึ่งผู้เขียนคิดว่าการเติมน้ำเทียมโดยใช้สระเติมน้ำ (Recharge Pond) ที่เป็นสระน้ำขนาดใหญ่แต่มีความลึกประมาณ 1 เมตรจะมีความเหมาะสมกว่า เพราะสระเติมน้ำจะทำหน้าที่เป็นแหล่งน้ำผิวดินและชั้นตะกอนใต้สระจะทำให้น้ำถูกกรองด้วยวิธีธรรมชาติ (Natural Infiltration) น้ำผิวดินที่ซึมลงสู่ใต้ดินจึงถูกกรองอย่างดีและสะอาดกว่า หรืออาจใช้วิธีเติมน้ำเทียมแบบต่างๆ ดังรูปต่อไปนี้
   
            สิ่งที่น่าประหลาดใจก็คือผู้เขียนพบว่าประเทศไทยของเรามีโครงการนำกระสอบพลาสติก ขวดพลาสติก และยางรถยนต์มาใช้ในการทำฝาย ธนาคารน้ำใต้ดิน กำแพงกันคลื่น และปะการังเทียม ซึ่งกิจกรรมเหล่านี้เป็นการเพิ่มปริมาณไมโครพลาสติกและสารเคมีอันตรายในสิ่งแวดล้อม ซึ่งเราสามารถเรียกโครงการเหล่านี้ว่าเป็น วิทยาศาสตร์เทียม (Pseudoscience) ได้อย่างเต็มปาก!
              จากความรู้เรื่องวัฏจักรของน้ำ ทุกท่านคงทราบดีว่าน้ำผิวดินและน้ำใต้ดินจะไหลไปบรรจบกันที่ทะเล แล้วน้ำในทะเลก็จะระเหยแล้วควบแน่นเป็นเมฆและหยาดน้ำฟ้าตกกลับลงมาสู่พื้นโลก หมายความว่าไมโครพลาสติกสามารถแพร่กระจายไปทั่วทั้งบนดิน ใต้ดิน และบนฟ้า โดยไมโครพลาสติกบนผิวน้ำจะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อแรงตึงผิว (Tension) ของฟองอากาศแตกตัวออกแล้วล่องลอยไปตามลมและอาจกลายเป็นแกนควบแน่นของเมฆ (Cloud Condensation Nuclei) กับแกนนิวเคลียสของน้ำแข็ง (Ice Nuclei) สิ่งที่ผู้เขียนเล่ามาไม่ใช่การคาดเดาทางทฤษฎี เพราะผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม (Environmental Science) ในภาคสนามทำให้นักวิทยาศาสตร์พบว่ามีไมโครพลาสติกปะปนอยู่ในฝน ผลึกหิมะ แกนน้ำแข็ง ตะกอนดิน ลำธาร แม่น้ำ ทะเล และสะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) ของมนุษย์ สัตว์ และพืช!
            แม้นักวิทยาศาสตร์จะยังไม่มีบทสรุปว่าไมโครพลาสติกส่งผลกระทบต่อร่างกายของมนุษย์อย่างไร แต่สิ่งที่ทราบก็คือพวกมันสามารถปนเปื้อนมากับอาหาร ตกค้างอยู่ในระบบทางเดินหายใจ ระบบทางเดินอาหาร และถูกขับถ่ายออกไป แต่สิ่งที่น่ากลัวกว่าก็คือ นาโนพลาสติก (Nanoplastic) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าไมโครพลาสติก เพราะผลการศึกษาพบว่านาโนพลาสติกสามารถดูดซึมผ่านอวัยวะภายใน ตกค้างอยู่ในเนื้อเยื่อ และอุดตันระบบไหลเวียนเลือดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งอาจทำให้เกิดโรคบางชนิดและเสียชีวิตในที่สุด!

 

อ้างอิง

• หนังสือ น้ำบาดาล โดย ทวีศักดิ์ ระมิงค์วงศ์
• หนังสือ อุทกธรณีวิทยา โดย กิจการ พรหมมา
• http://otop.dss.go.th/index.php/en/knowledge/interesting-articles/273-microplastics
• https://phys.org/news/2020-03-scientists-size-plastics-animals.html
• https://phys.org/news/2019-11-simulated-sunlight-reveals-plastics-sea.html
• https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0232746
• https://www.nationalgeographic.com/environment/2019/04/microplastics-pollution-falls-from-air-even-mountains/
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4612-1958-3_3?fbclid=IwAR0S6_Zc4uZmsvhzMu9eM1Gb00xX1nm_nT7TJsc3j5HzJDsMWNmsvH_Q6ho
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/004565359390100J?fbclid=IwAR19mfcN7xIFSOSS632Tzb7BYq8d5sBQVKplmOSrEGSBhu5cdJ1OJz2jvW0#aep-abstract-id6
• https://timesofindia.indiatimes.com/india/govt-body-finds-high-levels-of-groundwater-contamination-across-india/articleshow/65204273.cms?fbclid=IwAR3tnQKh4Oim3b0m9bxs6a94QksRsOKLPAJP3tHsqXa5h4OR3U7KfPLld-A&from=mdr