โลหะหนัก : ตัวการปัญหาสิ่งแวดล้อม

การเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจ การพัฒนาเทคโนโลยี การขยายตัวของภาคอุตสาหกรรม ทำให้มีการปล่อยของเสียออกสู่สิ่งแวดล้อมเกินขีดจำกัด ส่งผลให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่มีความรุนแรงและยากต่อการแก้ไข หนึ่งในผลกระทบนั้นคือการรั่วไหลปนเปื้อนของโลหะหนักในแหล่งน้ำ

โลหะหนักจัดอยู่ในกลุ่มธาตุที่มีความถ่วงจำเพาะมากกว่า 4 ขึ้นไป (ตรวจสอบค่าความถ่วงจำเพาะได้ที่ website http://www.lenntech.com/periodic-chart.htm) และส่วนใหญ่เป็นธาตุที่อยู่ในกลุ่ม Transition metals ซึ่งเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต โลหะหนักเป็นสารที่คงตัว ไม่สามารถสลายตัวได้ในกระบวนการธรรมชาติ จึงมีบางส่วนตกตะกอนสะสมอยู่ในดิน ดินตะกอนที่อยู่ในน้ำ รวมถึงการสะสมอยู่ในสัตว์น้ำ

โลหะหนักเป็นวัตถุดิบที่ถูกนำมาใช้ในหลายภาคส่วน เช่น ในด้านอุตสาหกรรม เราใช้โลหะหนักในการผลิตพลาสติก พีวีซี สี ถ่านไฟฉาย สำหรับทางด้านการเกษตร โลหะหนักเป็นส่วนผสมของยาฆ่าแมลงและปุ๋ย ขณะเดียวกันทางการแพทย์ใช้โลหะหนักเป็นส่วนผสมของยา อุปกรณ์ทางการแพทย์และเครื่องสำอาง น้ำทิ้งจากกระบวนการผลิตเหล่านี้จึงเป็นปัจจัยสำคัญให้เกิดความเสื่อมโทรมของแหล่งน้ำซึ่งเป็นสิ่งสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตในการดำรงชีพ

ในชีวิตประจำวัน คนเรามีความเสี่ยงต่อการนำโลหะหนักเข้าสู่ร่างกายผ่านทางการบริโภคอาหาร หรือดื่มน้ำที่มีสารเหล่านี้ปนเปื้อนอยู่ โดยเฉพาะชุมชนที่อาศัยอยู่ในบริเวณโรงงานที่ขาดจิตสำนึก ซึ่งมักจะลักลอบเทของเสียลงดินหรือลงแม่น้ำ กำจัดกากของเสียอย่างผิดวิธี ทั้งนี้เนื่องจากต้องการลดรายจ่าย โลหะหนักบางชนิดสามารถให้ทั้งคุณและโทษต่อสิ่งมีชีวิต ขึ้นกับชนิดของสิ่งมีชีวิตและปริมาณที่ได้รับเข้าไป ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียต้องการ โคบอลท์ (Cobalt-Co) ทองแดง (Copper-Cu) แมงกานีส (Manganese-Mn) โมลิบดีนัม (Molybdenum-Mo) แวแนเดียม (Vanadium-V) และสังกะสี (Zinc-Zn) ในปริมาณที่พอเหมาะต่อการเจริญเติบโต อย่างไรก็ตามปริมาณโลหะที่มากเกินไปจะสร้างสิ่งแวดล้อมที่เป็นพิษต่อจุลินทรีย์เหล่านี้ ส่งผลให้ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ สำหรับโลหะหนักบางชนิด เช่น ปรอท (Mercury-Hg) และแคดเมียม (Cadmium-Cd) จัดเป็นสารพิษต่อร่างกาย และถูกจัดให้ขึ้นบัญชีดำ (black list) เนื่องจากมีพิษร้ายแรงมากต่อมนุษย์ จึงขอนำมากล่าวในรายละเอียดซึ่งจะบอกถึงแหล่งที่มาและผลของการมีโลหะหนักทั้ง 2 ชนิดสะสมอยู่ในร่างกาย (Sawyer et al., 2003).

ปรอท

สารปรอทเป็นส่วนประกอบหลักของสารอมัลกัมที่ใช้อุดฟัน (Amalgum) ปรอทยังมีในสีทาบ้าน และใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตแบตเตอรีและการสกัดแร่เงินและทอง จุลินทรีย์บางชนิดสามารถเปลี่ยนสารปรอทให้เป็นสารประกอบ methylated mercury (CH₃Hg⁺ และ (CH₃)₂Hg) ซึ่งมีความเป็นพิษสูง โลหะหนักรวมทั้งปรอทมักปนเปื้อนมากับน้ำดิบที่จะมาทำน้ำประปาและอาหารซึ่งจะเป็นพวกปลาทะเลที่มีวงจรชีวิตยาว เช่น ปลาทูน่า และปลาฉลาม ทั้งนี้เนื่องจากปรอทไหลไปตามน้ำจืดออกสู่ทะเล และเข้าสู่วงจรอาหาร ปลาทะเลจึงกินเข้าไปและสะสมอยู่ในหัวปลา อาการป่วยเนื่องจากพิษของปรอทโดยทั่วไป มีตั้งแต่ ปวดท้องรุนแรง ปวดศีรษะ ปวดตามเนื้อตัว ชา ความจำเสื่อม ไม่มีสมาธิ ซึมเศร้า เพราะปรอทส่วนใหญ่ไปสะสมที่มันสมองของมนุษย์ โดยอยู่ในไขมันซึ่งมีจำนวนมากที่สมอง ทำให้เป็นอันตรายต่อระบบประสาท ผลกระทบนี้มีบทบาทอย่างมากต่อการพัฒนาสมองและระบบประสาทของทารกในครรภ์ และเด็กเล็ก เพราะระบบประสาทของเด็กกำลังอยู่ในช่วงการพัฒนา (จนกระทั่งอายุ 14 ปี) แต่ระยะวิกฤตจะอยู่ในช่วงสัปดาห์แรกๆของการตั้งครรภ์ และผลกระทบที่เกิดขึ้นอาจไม่ปรากฏในช่วงแรกคลอด แต่จะแสดงอาการเด่นชัดในช่วงหลัง ดังนั้นองค์กรอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา จึงมีคำแนะนำให้สตรีมีครรภ์ สตรีในวัยเจริญพันธ์ แม่ที่กำลังให้นมบุตร และเด็ก หลีกเลี่ยงการบริโภคปลาบางชนิด เช่น ปลาดาบเงิน ปลาฉลาม ปลา King Mackeral เนื่องจากมีสารปรอทสะสมอยู่ในปริมาณสูง

แคดเมียม

แคดเมียมเป็นโลหะหนักที่ปนเปื้อนในน้ำ โดยมาจากโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น โรงงานแบตเตอรี่ โรงงานทำสี และ โรงงานทำพลาสติก พิษของสารแคดเมียม คือ ถ้าได้รับปริมาณมากในทันที อาจทำให้เกิดโรค อิไต อิไต (“Itai-Itai” disease) มีผลให้กระดูกเปราะ และปวดอย่างรุนแรง ถ้าได้รับสารในปริมาณน้อยแต่เป็นเวลานาน จะก่อให้เกิดโรคความดันโลหิตสูง ไตทำงานผิดปกติ กระวนกระวาย ขาดสมาธิ ความจำเสื่อม บางครั้งซึมเศร้า บางครั้งร่าเริง (Manic Depressive Behaviour) ถ้ามีอาการอ่อนเพลียอาจหมดสติและตายได้

การกำจัดโลหะหนักออกจากน้ำเสียมีหลายวิธีและขั้นตอน ขึ้นอยู่กับสภาพของน้ำเสียและวัตถุประสงค์ในการบำบัด เช่น การบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของโลหะหนักสูงให้อยู่ในระดับที่สามารถนำกลับมาดื่มได้ (ตารางที่ 1) ต้องอาศัยขั้นตอนการบำบัดหลายขั้นตอน ตัวอย่างวิธีการบำบัดที่ใช้โดยทั่วไปมีดังนี้

1. การตกตะกอนโดยใช้สารเคมี (Precipitation)

2. การแยกโดยใช้กระแสไฟฟ้า (Electrolytic Process)

3. การแยกด้วยแผ่น membrane (Membrane separation)

4. การบำบัดทางชีวภาพ (Biological Process)

5. การใช้สารดูดซับ (Adsorption)

6. การแลกเปลี่ยนไอออน (Ion-Exchange)

แม้ว่าจะมีเทคโนโลยีการบำบัดมากมายมารองรับน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม แต่การป้องกันการรั่วไหลของโลหะหนักจากโรงงานนั้นเป็นสิ่งที่ทำได้ยาก เพราะการกำจัดของเสียของโรงงานอุตสาหกรรมไม่สามารถควบคุมได้ แม้แต่ประเทศที่พัฒนาแล้วยังไม่สามารถป้องกันการรั่วไหลออกมาปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมได้อย่างสมบูรณ์ ทางออกของประเทศเหล่านี้ คือการมาสร้างโรงงานในประเทศด้อยพัฒนาซึ่งไม่ค่อยให้ความสำคัญกับกฎหมายด้านสิ่งแวดล้อม นอกจากค่าแรงและค่าวัตถุดิบที่ถูกกว่าแล้ว ยังสามารถปล่อย กากของเสีย สารเคมี รวมถึงเศษโลหะหนัก สู่สิ่งแวดล้อมโดยไม่ผ่านการบำบัดที่เหมาะสม ปัญหาสารโลหะหนักปนเปื้อนจึงเป็นปัญหาสำคัญที่ประเทศด้อยพัฒนายังต้องเผชิญต่อไปจนกว่าทางภาครัฐจะหันมาให้ความสนใจอย่างจริงจังกับการปรับปรุงกฏหมายสิ่งแวดล้อมให้เข้มงวดมากขึ้น

เอกสารอ้างอิง

1) Sawyer, C., McCarty, P. and Parkin, G., “Chemistry for environmental engineering and science”, 5^th ed., McGrawhill, Singapore, 2003.

2) http://www.lenntech.com/periodic-chart.htm

ตารางที่ 1 – ตัวอย่างค่ามาตรฐานโลหะหนักในน้ำดื่ม (U.S. EPA)

ชนิดของโลหะหนัก	ความเข้มข้น ( มิลลิกรัมต่อลิตร )
ปรอท	0.002
แคดเมียม	0.005
นิกเกิล	0.01
แมงกานีส	0.05
ตะกั่ว	0.05
โครเมียม	0.1
ทองแดง	1
สังกะสี	5