Home ความรู้เกษตรในเมือง/งานวิจัย การบรรเทาปัญหาดินปนเปื้อนสารพิษ

การบรรเทาปัญหาดินปนเปื้อนสารพิษ

วัสดุหรือสารเคมีที่ใช้ในพื้นที่เมือง เช่น แบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย สีทาบ้าน ปูนซีเมนต์ หรือคราบน้ำมัน ล้วนประกอบไปด้วยสารเคมีที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต  เช่น ตะกั่ว สารหนู ปรอท หรือ แคดเมียม และสารอินทรีย์ที่เป็นพิษเช่น พีเอเอช (PAH) เมื่อเศษวัสดุถูกพัดหล่นลงมาสู่ดินซึ่งเกิดจากการผุกร่อนหรือการชะล้างจากน้ำฝน  ดินในพื้นที่เมืองจึงมีความเสี่ยงสูงต่อการปนเปื้อนสารพิษที่มาจากสารเคมีที่นิยมใช้ตามอาคารและบ้านเรือน สารพิษที่ปนเปื้อนในดินจึงทำให้เกิดความกังวลถึงความปลอดภัยของพืชผักที่ผลิตจากพื้นที่เกษตรในเมือง อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้สามารถบรรเทาได้ไม่ยากด้วยกลไกทางสรีรวิทยาของพืช การใช้พืชบำบัดสารพิษ การบำบัดดินด้วยปุ๋ย หรือการหมักดินขึ้นมาใช้ทดแทน เป็นต้น ซึ่งช่วยให้ผู้บริโภคเกิดความมั่นใจและไว้วางใจได้ว่าผักที่เพาะปลูกในพื้นที่เกษตรในเมืองนั้นปลอดภัยต่อการบริโภค

โลหะหนักหลายชนิดที่อาจปนเปื้อนในดินที่เราเพาะปลูกนั้น โดยทั่วไปแล้วโลหะหนักเหล่านี้มักมาจากแหล่งเดียวกัน เช่น ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่ สีทาบ้าน และวัสดุชนิดอื่นดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เมื่อโลหะหนักละลายอยู่ในน้ำหรือสารละลายที่อยู่ในดิน โลหะจะละลายในรูปของประจุบวก และอนุภาคเนื้อดินมักเป็นประจุลบ (ซึ่งเกิดจากอนุภาคอโลหะ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และ ฟอสฟอรัส ที่ตรึงกับเนื้อดิน) ดังภาพด้านล่าง

ในอดีต ตะกั่ว เป็นโลหะหนักที่ถูกพูดถึงมากที่สุดในทางสิ่งแวดล้อม ในสหรัฐอเมริกาเมื่อ 30 ปีก่อน ได้มีมติห้ามใช้สารตะกั่วลงในน้ำมันเครื่องยนต์หรือสีทาบ้าน อย่างไรก็ตาม สารตะกั่วปริมาณสูงก็ยังคงปนเปื้อนอยู่ในดินจนถึงปัจจุบัน จึงได้มีการคิดค้นวิธีการบำบัดและฟื้นฟูดินให้มีปริมาณโลหะหนักที่ปนเปื้อนอยู่ในดินให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่อการนำไปใช้ในการเพาะปลูก ในพื้นที่เมือง ปริมาณสารตะกั่วในดินก็แตกต่างกันมากในแต่ละพื้นที่ของเมือง โดยดินที่อยู่ในชุมชนที่มีความหนาแน่นของผู้อยู่อาศัยสูงหรือย่านที่มีการก่อสร้างอาคารเป็นระยะเวลานานจะมีปริมาณตะกั่วตกค้างในดินสูง

กลไกทางสรีรวิทยาของพืช

ถึงแม้ว่าดินอาจมีตะกั่วหรือโลหะหนักชนิดอื่นปนเปื้อนในปริมาณสูง ผู้ปลูกจึงมีความกังวลว่าผักอาจปนเปื้อนโลหะหนักในปริมาณที่อันตรายต่อการบริโภค อย่างไรก็ตาม พืชเกือบทุกชนิดรวมถึงผักเอง ก็มีกลไกทางสรีรวิทยาที่จะป้องกันตนเองไม่ให้โลหะหนักเข้ามาทำอันตรายแก่ต้นพืชเองเช่นกัน จากงานวิจัยกล่าวไว้ว่า พืช มีการนำโลหะหนักเข้ามาในต้นในปริมาณที่ต่ำสุดเมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตหลายชนิด จากศึกษาปริมาณโลหะที่ปนเปื้อนในใบของพืชผักที่ปลูกในพื้นที่เกษตรในเมืองที่ปนเปื้อนโลหะหนักในปริมาณสูง พบว่า

ที่มา ดัดแปลงจาก Finster et al. (2004) และ Clark et al. (2006)

เช่นเดียวกับการศึกษาอื่นๆ จากการปลูกพืชในดินที่มีปริมาณตะกั่วสูงมาก (770 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม) พบว่า ตะกั่วที่ปนเปื้อนในใบผักมีเพียง 1 ถึง 4 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม ซึ่งถือเกินค่ามาตรฐานของสหภาพยุโรปที่ 0.1 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม ดังนั้น การนำดินที่มีปริมาณโลหะหนักปนเปื้อนในปริมาณสูงมาเป็นวัสดุเพาะปลูกนั้น การอาศัยเพียงการป้องกันทางสรีรวิทยาของพืชเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ เนื่องจากโลหะหนักมีปริมาณมากเกินกว่าที่พืชจะป้องกันการปนเปื้อนในตัวพืชเองได้ทั้งหมด และพืชผักที่ปลูกในดินที่อยู่ในพื้นที่เมืองโดยไม่ผ่านการบำบัดอาจไม่ปลอดภัยต่อการบริโภค ซึ่งก็ขึ้นกับชนิดของผักที่นำมาเพาะปลูก รวมถึงอวัยวะของพืชที่นำมาบริโภคด้วยซึ่งโดยทั่วไปโลหะหนักจะสะสมบริเวณรากมากกว่าใบดังภาพด้านล่าง

 อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่กรุงเทพตอนใต้บางแห่งก็มีการสุ่มตรวจหาปริมาณโลหะหนักที่ปนเปื้อนในดินเช่นกัน โดยพบตะกั่วปนเปื้อนสูงสุดที่ 269 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม ซึ่งน้อยกว่าพื้นที่เมืองในต่างประเทศมาก ดังนั้น พื้นที่ดินในเขตกรุงเทพจึงมีโอกาสที่โลหะหนักจะปนเปื้อนในพืชผักในปริมาณที่ต่ำและปลอดภัยต่อการบริโภค

การฟื้นฟูดินโดยใช้พืชบำบัดสารพิษ (Phytoremediation)

วิธีการนี้ทำได้โดยปลูกพืชลงในดินที่มีปริมาณโลหะหนักปนเปื้อนในปริมาณสูง โดยพืชที่นิยมนำบำบัดดินได้แก่ ทานตะวัน มัสตาร์ด หรือ พืชน้ำจำพวกจอก แหน หรือต้นกก เป็นต้น โดยโลหะหนักจะถูกตรึงอยู่ที่รากพืชหรือดูดซับเข้าไปสะสมในต้นพืชแล้วทำการถอนออกจากพื้นที่บำบัดจนระดับโลหะหนักอยู่ในระดับที่ปลอดภัยดังภาพด้านล่าง

โดยพืชที่ถูกปลูกในดินที่มีปริมาณโลหะหนักปนเปื้อนในปริมาณสูงจะให้ผลผลิตที่ต่ำลงเนื่องจากพิษของโลหะหนัก หลายพื้นที่จึงมักเลือกทานตะวันเข้ามาใช้ในการบำบัดเนื่องจากทนทานต่อปริมาณโลหะหนักในปริมาณสูงและสร้างความสวยงามให้แก่พื้นที่ในยามที่ดอกไม้บาน อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติ วิธีการนี้ไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากเสียค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลาในการบำบัดที่นาน โดยอาจใช้เวลาบำบัดนานถึง 10 ปี เพื่อลดปริมาณตะกั่วที่สะสมในดิน 300 ถึง 1000 มิลลิกรัม ต่อ ดินหนึ่งกิโลกรัม โดยมีประมาณว่าค่าใช้จ่ายในการบำบัดทั้งหมดอาจสูงถึง 384,000 บาทต่อไร่ แต่เมื่อเทียบกับวิธีการอื่น วิธีการนี้เป็นการนำโลหะหนักออกจากดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ นำสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบนิเวศในดินและรักษาหน้าดินไม่ให้เสื่อมสภาพ ดังนั้น วิธีการนี้จึงไม่ควรที่จะถูกมองข้ามต่อการนำมาประยุกต์ใช้ในงานพัฒนาพื้นที่เมือง

การบำบัดดินด้วยปุ๋ยหรือวัสดุชีวภาพ                      

ในต่างประเทศ การในฟื้นฟูดินด้วยการใส่ปุ๋ยหรือวัสดุอินทรีย์ได้รับนิยมมากกว่าการปลูกพืชเพื่อบำบัดสารพิษ เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการดำเนินการต่ำกว่า โดยทั่วไปปุ๋ยที่เหมาะสมต่อการนำมาบำบัดดินนั้น นิยมใช้ปุ๋ยหรือวัสดุอินทรีย์ที่มีปริมาณฟอสฟอรัสสูงนำมาฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อนสารตะกั่ว เนื่องจาก ฟอสฟอรัสมีประสิทธิภาพในแก้ไขปัญหาผักปนเปื้อนโลหะหนักได้สูงที่สุด โดยอนุภาคฟอสฟอรัสให้ประจุลบในปริมาณสูงและเข้าไปจับกับโลหะหนักซึ่งเป็นประจุบวกจนตกเป็นตะกอนในรูปของ pyromorphite หรือตะกอนโลหะหนักชนิดอื่นเป็นปริมาณมาก จากภาพด้านล้าง การใช้ปุ๋ยหรือวัสดุที่มีปริมาณฟอสฟอรัสสูงจะช่วยเพิ่มประจุลบบนผิวดิน ทำให้โลหะหนักเข้ามาเกาะกับเม็ดดินได้ดีขึ้น

โดยตะกอนโลหะหนักจะถูกตรึงอยู่ในดินหรือบริเวณผิวราก พร้อมลดการดูดซับโลหะเข้าสู่พืชผักได้ถึงร้อยละ 65 ถึง 98 ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ขึ้นกับชนิดของพืช ดินและปุ๋ยเป็นหลัก เมื่อเทียบการสะสมโลหะหนักในรากและยอดอ่อนของพืช พบว่า รากมีปริมาณตะกั่วสะสมมากกว่ายอดอ่อนถึง 3 เท่าตัวเป็นอย่างน้อย ยกตัวอย่างเช่น รากของสะระแหน่สะสมโลหะหนักมากกว่ายอดอ่อนถึง 10 เท่าตัว อย่างไรก็ตาม ผักกินหัว เช่น แครอท หรือ หัวไชเท้า ที่ปลูกในดินที่มีตะกั่วตกค้างสูงถึง 1890 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม แต่กลับมีตะกั่วสะสมอยู่ที่รากเพียงแค่ 10 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม แต่ปริมาณโลหะหนักก็เกินค่ามาตรฐานที่ 0.1 มิลลิกรัม ต่อ กิโลกรัม ดังนั้น ในต่างประเทศ การนำผักกินหัวที่เพาะปลูกในดินที่ปนเปื้อนสารพิษในปริมาณสูงจึงไม่เหมาะแก่การนำมาบริโภค เนื่องจากบริเวณรากมีสารพิษสะสมที่ผิวในปริมาณที่สูง

อย่างไรก็ตามการบำบัดดินด้วยวิธีนี้ค่อนข้างสะดวกและนิยมนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ความเป็นกรด-ด่างในดิน ก็เป็นปัจจัยที่ต้องคำนึง เพราะส่งผลต่อประสิทธิภาพในการฟื้นฟูดินโดยตรง หากดินมีความเป็นกรดสูง ความสามารถในการตกตะกอนโลหะหนักก็จะน้อยลง เนื่องจากดินที่เป็นกรดจะมีไฮโดรเจนที่เป็นประจุเป็นจำนวนมากและไปแย่งโลหะหนักเพื่อจับกับประจุลบที่อยู่บนเม็ดดิน ดังนั้น ความเป็นกรดจึงเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ต่อการบำบัดดินด้วยวิธีนี้ และอาจเติมปูนขาว (มีฤทธิ์เป็นด่าง) เพื่อลดความเป็นกรดภายในดินลงดังภาพด้านล่าง

อย่างไรก็ตาม การใส่ปูนขาวเพียงเดียวก็อาจไม่พียงพอและไร้ประสิทธิภาพ เพราะปูนขาวที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดตะกอนโลหะหนักที่สามารถไหลซึมเข้าสู่ระบบทางเดินอาหารของคนได้ ดังนั้น จึงมีการใส่ปุ๋ยคอกหรือปุ๋ยอินทรีย์ทดแทนการใส่ปูนขาวเพื่อลดความเป็นกรดในดินลง และใช้ควบคู่กับปุ๋ยที่มีปริมาณฟอสฟอรัสจึงจะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการป้องกันการดูดซับโลหะเข้าสู่ลำต้นพืชผัก

การหมักดินขึ้นมาใช้ทดแทนดินที่อยู่ในพื้นที่เมือง

วิธีการนี้เป็นวิธีที่โครงการสวนผักคนเมืองและศูนย์อบรมของโครงการนิยมแนะนำแก่ผู้สนใจทำเกษตรในเมือง ผู้สนใจสามารถทำได้โดยนำมูลสัตว์แห้งร้อยละ 50 โดยประมาณ เศษใบไม้แห่งประมาณร้อยละ 20-30 ส่วนที่เหลือก็เป็นขยะหรือเศษอาหารในครัวเรือน พร้อมคลุกวัสดุดังกล่าวให้เข้ากันแล้วคลุมด้วยพลาสติกเพื่อกันแสงแดดหรือบรรจุในถุงปุ๋ย โดยหลีกเลียงไม่ให้โดนน้ำท่วมขัง โดยระยะเวลาที่ใช้หมักดินอยู่ที่ 1 ถึง 2 เดือน วิธีการนี้ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในกลุ่มเกษตรกรในเมือง เนื่องจาก เป็นวิธีที่ลดปริมาณขยะอินทรีย์ในครัวเรือน สามารถทำได้ง่าย เสียค่าใช้จ่ายและใช้เวลาหมักน้อย และหลีกเลี่ยงการใช้ดินที่ในเมืองที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อนสารพิษสูง อย่างไรก็ตามวัสดุที่นำมาหมัก เช่น มูลสัตว์ หรือ เศษวัสดุทางการเกษตร ก็ควรมาจากระบบการผลิตแบบธรรมชาติที่ใช้สารเคมีน้อยหรือไม่ใช้เลย เพื่อให้ ผู้ปลูกสามารถมั่นใจได้ว่า ผักที่ปลูกในดินที่เราหมักขึ้นมาเองนั้นไม่มีสารพิษตกค้างและบริโภคได้อย่างปลอดภัย จากภาพด้านล่างแสดงการหมักดินซึ่งเกิดจากกระบวนการย่อยสลายอินทรีย์สารตามธรรมชาติจนกลายเป็นดินที่สามารถนำมาเพาะปลูกได้

โดยสรุปแล้ว การเพาะปลูกในพื้นที่เมืองอาจเผชิญกับดินที่ปนเปื้อนสารพิษที่มากับวัสดุก่อสร้าง ยานพาหนะหรือขยะอันตราย ซึ่งโลหะหนัก เช่น ตะกั่ว สังกะสี แคดเมียม หรือปรอท แม้ว่าผลผลิตอาจมีโอกาสปนเปื้อนโลหะหนักเหล่านี้ในปริมาณที่ต่ำ ดินควรมีการบำบัดเพื่อให้โอกาสที่โลหะจะปนเปื้อนในพืชผักลดลง ดังนั้น ความรู้เรื่องการบำบัดดินและการปรับปรุงดินก็มีความสำคัญต่อนักปลูกและนักปรุงทุกท่าน บางวิธีก็สามารถนำมาปฏิบัติใช้ในระดับครัวเรือนได้ไม่ยาก สำหรับในพื้นที่กรุงเทพ ดินที่อยู่ตามครัวเรือนยังคงมีความปลอดภัยต่อการเพาะปลูกอยู่ เนื่องจากพื้นที่ดินส่วนใหญ่ไม่เคยถูกใช้ประโยขน์ในทางอุตสาหกรรม

ข้อมูลและเอกสารอ้างอิง

  • Biasioli, M., Greman, H., Kralj, T., Madrid, F., Diaz-Barrientos, E., and Ajmone-Marsan, F. (2007). Potentially toxic elements contamination in urban soils: A comparison of three European cities. Environ. Qual, 36, 70-79.
  • Clark, H.F., Brabander, D.J., and Erdil, R.M. (2006). Sources, sinks, and exposure pathways of lead in urban garden soil. Environ. Qual, 35,2066-2074.
  • Finster, M.E., Gray, K.A., and Binns, H.J. (2004). Lead levels of edibles grown in contaminated residential soils: A field survey. Total Environ, 320, 245-257.
  • Kay, R.T., Arnold, T.L., Cannon, W.F., and Graham D. (2008). Concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons and inorganic constituents in ambient surface soils, Chicago, Illinois: 2001–2002. Soil Sediment Contam, 17, 221-236.
  • Wilckea, W., Müllera, S., Kanchanakoolb N., and Zecha, W. (1998). Urban soil contamination in Bangkok: heavy metal and aluminium partitioning in topsoils. Geoderma, 86(3-4), 211-228.
  • Witzling, L., Wander, M., and Phillips E. (2011). Testing and educating on urban soil lead: A case of Chicago Community Gardens. Agric. Food Syst. Community Dev, 1, 167-185.
  • Wortman, S.E. and Lovell, S.T. (2013). Environmental challenges threatening the growth of urban agriculture in the United State. Journal of Environmental Quality, 42(5), 1283-1294.
  • European Union (2006). Commission Regulation (EC) No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs (Text with EEA relevance).
  • The Toxicology of Heavy Metals: Getting the Lead Out, American Society for Clinical Pathology

You may also like