บทความ: เทคโนโลยีทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการจัดการการปนเปื้อนฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำสำหรับอุปโภค-บริโภคในพื้นที่ราบสูงชนบทของประเทศไทย

บทความ: เทคโนโลยีทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการจัดการการปนเปื้อนฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำสำหรับอุปโภค-บริโภคในพื้นที่ราบสูงชนบทของประเทศไทย

¹ ภาควิชาเวชศาสตร์สังคมและสิ่งแวดล้อม คณะเวชศาสตร์เขตร้อน มหาวิทยาลัยมหิดล
² สถาบันวิจัยสภาวะแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
^* E-mail: athit.phe@mahidol.ac.th; athit.phetrak@gmail.com

ปัญหาการขาดแคลนน้ำเพื่อการอุปโภค-บริโภคในพื้นที่ชนบท บริเวณภูเขาและที่ราบสูง นับเป็นหนึ่งในปัญหาสิ่งแวดล้อมที่กำลังได้รับความสนใจทั้งในระดับท้องถิ่น ภูมิภาคและประเทศ ซึ่งชุมชนชนบทในประเทศไทยที่ขาดความพร้อมในการดำเนินการปรับปรุงคุณภาพน้ำ ระบบสุขาภิบาลและกิจการสาธารณูปโภคขั้นพื้นฐาน โดยส่วนใหญ่ประชาชนในพื้นที่ฯ มักใช้น้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติ เช่น น้ำฝน น้ำผิวดิน และน้ำบาดาล สำหรับการอุปโภค-บริโภค ในการดำรงชีวิตประจำวัน หากแต่การควบคุมวัฏจักรทางธรรมชาติของแหล่งน้ำ โดยเฉพาะการจัดการด้านปริมาณและคุณภาพน้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติให้เหมาะสมตามความต้องการใช้ประโยชน์นั้น อาจทำได้ยาก ส่งผลให้เกิดปัญหาวิกฤตการณ์เกี่ยวกับน้ำตามมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น ปัญหาฝนแล้งอันเป็นสาเหตุของการขาดแคลนน้ำที่เพียงพอต่อการแบ่งปันกันใช้ภายในชุมชนให้ทั่วถึง หรือประสบปัญหาฝนตกชุก จนทำให้เกิดปัญหาอุทกภัย ส่งผลต่อคุณภาพของแหล่งน้ำในชุมชน เช่น ภาวะน้ำท่วมขังและปัญหาน้ำเสียในชุมชน รวมถึงการปนเปื้อนในแหล่งน้ำธรรมชาติ สภาพปัญหาดังกล่าวข้างต้นนี้หากไม่ได้รับการจัดการที่ถูกวิธีอาจทำให้คุณภาพน้ำเกิดการเปลี่ยนแปลงไปจากการปนเปื้อนทั้งทางชีวภาพและเคมี อาทิ เชื้อโรคและสารที่อาจก่อให้เกิดโรคในแหล่งน้ำที่ใช้สำหรับบริโภค สภาพปัญหาดังกล่าวนี้เป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง ในหลายพื้นที่ชนบทของประเทศไทย 

จังหวัดตากเป็นจังหวัดหนึ่งที่กำลังประสบปัญหาการขาดแคลนน้ำดื่มที่มีคุณภาพเป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานน้ำดื่ม โดยเฉพาะพื้นที่ชนบทในพื้นที่ราบสูง ซึ่งส่วนใหญ่นิยมใช้แหล่งน้ำผิวดินและแหล่งน้ำใต้ดินเป็นแหล่งน้ำดิบสำหรับการผลิตเพื่อการบริโภค เนื่องจากขาดแคลนระบบชลประทานหรือระบบสาธารณูปโภคที่เหมาะสม คุณภาพของแหล่งน้ำดังกล่าวในปัจจุบันมีความเสื่อมโทรมลงอย่างมาก อันมีสาเหตุมาจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร กิจกรรมของมนุษย์ และการขยายตัวของภาคอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม ขณะที่แหล่งน้ำใต้ดินในพื้นที่ฯ มักจะพบปริมาณแร่ธาตุฟลูออไรด์ปนเปื้อนในระดับความเข้มข้นที่เกินเกณฑ์ค่ามาตรฐานน้ำดื่ม (ความเข้มข้นมากกว่า 0.7 มิลลิกรัมต่อลิตร) (ราชกิจจานุเบกษา, 2551) การบริโภคน้ำที่มีฟลูออไรด์ปนเปื้อนในระดับความเข้มข้นสูงต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานานนั้น อาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ โดยเฉพาะด้านทันตสุขภาพที่เรียกว่า ภาวะฟันตกกระ ทำให้ฟันมีสีหรือรูปร่างผิดปกติ เมื่อพิจารณาระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำที่มีอยู่ในชุมชนชนบทในพื้นที่ราบสูง จังหวัดตากแล้ว พบว่าส่วนใหญ่น้ำที่ใช้ในการอุปโภค-บริโภคในชุมชนมักถูกนำมาจากแหล่งน้ำธรรมชาติและกักเก็บไว้ในบ่อขนาดใหญ่ก่อนส่งจ่ายตามครัวเรือน (ภาพที่ 2) โดยขาดกระบวนการปรับปรุงคุณภาพน้ำที่มีประสิทธิภาพ ทั้งนี้มีสาเหตุที่เป็นไปได้ อันเนื่องมาจากการขาดแคลนงบประมาณการในบริหารจัดการ ขาดงบประมาณในการติดตั้งระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำที่มีประสิทธิภาพในชุมชน รวมไปถึงการขาดความรู้ด้านเทคนิคในการจัดการคุณภาพเบื้องต้น เหตุผลดังกล่าวนี้ สะท้อนให้เห็นว่าการขาดแคลนน้ำที่มีคุณภาพเหมาะสมต่อการอุปโภค-บริโภคกำลังเป็นปัญหาที่มีความสำคัญ ที่อาจจะส่งผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยของประชาชน จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับปรุงคุณภาพน้ำดิบจากแหล่งน้ำธรรมชาติให้ได้มาตรฐานก่อนนำน้ำมาแจกจ่ายเพื่อการอุปโภค-บริโภค และลดผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นต่อประชาชนในพื้นที่ให้ได้มากที่สุด

ที่มา: ศูนย์ทันตกรรมระหว่างประเทศ กรมอนามัย, 2562

ฟลูออไรด์เป็นแร่ธาตุที่มีความสำคัญต่อกระดูกและฟัน โดยทั่วไปนั้นมนุษย์มักจะได้รับฟลูออไรด์จากการบริโภคน้ำเป็นส่วนใหญ่ (วรศักดิ์ และคณะ, 2548) แร่ธาตุฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำธรรมชาติ สามารถพบได้ในบริเวณพื้นที่ภูเขาหรือที่ราบสูง จังหวัดตากซึ่งเป็นจังหวัดหนึ่งในภาคเหนือของประเทศไทย ที่มีลักษณะเป็นที่ราบสูงและมักพบปริมาณแร่ธาตุฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำใต้ดินในระดับความเข้มข้นสูง จากการสำรวจปริมาณฟลูออไรด์ในบ่อบาดาลที่ผ่านมา (สมทรัพย์, 2545) จำนวน 61,344 บ่อ พบปริมาณฟลูออไรด์ที่มีค่ามากกว่า 0.7 มิลลิกรัมต่อลิตร คิดเป็นร้อยละ 13.9 ของจำนวนบ่อบาดาลทั้งหมด โดยที่บ่อบาดาลบางบ่อ ในจังหวัดตาก มีการตรวจพบระดับความเข้มข้นของฟลูออไรด์มากกว่า 1 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งเป็นจังหวัดเดียวที่พบปริมาณฟลูออไรด์สูงที่สุดในเขตภาคเหนือของประเทศไทย การปนเปื้อนฟลูออไรด์ในน้ำบาดาลนั้นมีสาเหตุหลักจากการที่น้ำไหลผ่านบริเวณที่มีแร่ฟลูออไรด์เป็นองค์ประกอบ จึงทำให้เกิดการละลายของฟลูออไรด์ลงในน้ำบาดาล

นอกจากนี้แหล่งน้ำดื่มธรรมชาติในพื้นที่ฯ ขาดระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำที่เหมาะสม ทำให้แหล่งน้ำดังกล่าวยังคงพบปริมาณฟลูออไรด์สูงอยู่ ซึ่งอาจจะเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญในพื้นที่ราบสูงชนบท หากไม่ได้รับการจัดการที่เหมาะสม อาจส่งผลต่อปัญหาสุขภาพของคนในชุมชนได้

3. ความเสี่ยงต่อสุขภาพฟันจากการบริโภคน้ำที่มีปริมาณฟลูออไรด์สูง
โดยทั่วไปแล้ว เทคโนโลยีที่ใช้ในการแก้ไขปัญหาการปนเปื้อนฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำดื่มนั้นมีหลายวิธี ซึ่งเทคโนโลยีที่นำมาใช้ภายในครัวเรือนของชุมชนทางภาคเหนือของประเทศไทยในอดีตนั้น คือ การใช้เครื่องกรองถ่านกระดูก (ICOH defluoridator) ซึ่งเป็นวิธีการที่คิดค้นโดย Phantumvanit et al. (1988) ร่วมกับศูนย์ทันตสาธารณสุขต่างประเทศ กรมอนามัย โดยได้ทำการศึกษาประสิทธิภาพของเครื่องกรองถ่านกระดูกสำหรับกำจัดฟลูออไรด์ในน้ำบาดาล มีลักษณะเป็นเครื่องกรองน้ำท่อพีวีซี ด้านในบรรจุไส้กรอง 3 ชนิด คือ กรวด (Pebble) ถ่านกระดูก (Charcoal bone meal) และถ่านไม้บด (Crushed charcoal) โดยทำการบรรจุตัวกรองไว้ในถุงพลาสติก พร้อมเจาะรูเพื่อให้น้ำไหลผ่านออกมาได้ ชั้นบนของถังกรองบรรจุกรวด ปริมาณ 200 กรัม ไว้สำหรับกันถ่านลอย อีกทั้งยังช่วยกรองสิ่งสกปรก ส่วนชั้นกลางบรรจุถ่านกระดูก ปริมาณ 1,000 กรัม ซึ่งถูกเตรียมจากการนำกระดูกสัตว์ (Bone meal) ขนาด 40-60 เมซ (0.25–0.42 มิลลิเมตร) มาเผาที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 20 นาที แล้วนำมาบรรจุในชั้นกรอง เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับฟลูออไรด์ และชั้นล่างบรรจุถ่านไม้บด ปริมาณ 300 กรัม เพื่อกำจัดกลิ่นและสี (ภาพที่ 3) น้ำบาดาลที่สูบขึ้นมาจะถูกเก็บไว้ในโอ่งดิน และถูกดูดเข้าถังกรองทางด้านบนของถังที่อัตราการไหล 4 ลิตรต่อชั่วโมง และน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกปล่อยออกจากท่อน้ำด้านล่าง ผลการศึกษาพบว่าเครื่องกรองถ่านกระดูกนี้มีความสามารถในการดูดซับฟลูออไรด์สูงสุดเท่ากับ 2.16 มิลลิกรัมของฟลูออไรด์ต่อ 1 กรัมของถ่านกระดูก โดยสามารถลดความเข้มข้นฟลูออไรด์จากความเข้มข้นตั้งต้น 5 มิลลิกรัมต่อลิตรก่อนการบำบัด ให้มีค่าปริมาณฟลูออไรด์น้อยกว่า 1 มิลลิกรัมต่อลิตรได้ ซึ่งคิดเป็นประสิทธิภาพการบำบัดฟลูออไรด์ มากกว่าร้อยละ 80 

ที่มา: ดัดแปลงจาก Phantumvanit et al., 1988

ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบเทคโนโลยีที่ใช้ในการกำจัดฟลูออไรด์ 

ปัจจุบันมีการนำวัสดุหลากหลายชนิดที่มีราคาถูกมาดัดแปลงเป็นวัสดุดูดซับฟลูออไรด์ เช่น Activated carbons (Hernández-Montoya et al., 2012), Bauxite (Lavecchia et al, 2012), Granular ceramics (Chen et al., 2011), Activated rice husk (Ganvir & Das, 2011) เป็นต้น อย่างไรก็ตาม วัสดุดูดซับดังกล่าวนั้นมีประสิทธิภาพการกำจัดฟลูออไรด์ต่ำ มีลักษณะเปราะบาง และมีช่วงความเป็นกรด-ด่าง (pH) ที่เหมาะสมในการดูดซับแคบ อีกทั้งการแยกวัสดุดูดซับดังกล่าวออกจากระบบบำบัดนั้นทำได้ยาก ด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงอาจจะลดศักยภาพของการนำไปใช้งานจริง จึงทำให้มีการพัฒนางานวิจัยในการดัดแปลงและพัฒนาวัสดุดูดซับอย่างต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับฟลูออไรด์ จากรายงานวิจัยพบว่าโลหะออกไซด์ (Metal oxides) ของแร่ที่หายาก นั้นมีประสิทธิภาพในการกำจัดฟลูออไรด์สูง หากแต่มีราคาค่อนข้างสูงเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุดูดซับประเภทผงเหล็กออกไซด์ (Iron oxide)

ตารางที่ 3 การพัฒนาวัสดุดูดซับประเภทผงเหล็กออกไซด์สำหรับการกำจัดฟลูออไรด์ในน้ำดื่ม

การปนเปื้อนฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำดื่มของพื้นที่ชนบท บนที่ราบสูง นับเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญในปัจจุบัน ซึ่งส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์หากได้รับปริมาณฟลูออไรด์ที่สูงติดต่อกันเป็นระยะเวลานาน นอกจากนี้การกำจัดแร่ธาตุฟลูออไรด์ออกจากน้ำดื่มทำได้ยาก จำเป็นต้องใช้ระบบปรังปรุงคุณภาพน้ำขั้นสูง เช่น ระบบรีเวิร์สออสโมซิส ซึ่งมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการค่อนข้างสูง ซึ่งอาจจะเป็นไปได้ยากสำหรับนำมาใช้ในพื้นที่ชนบท บนพื้นที่ราบสูง ทั้งนี้ คณะวิจัยจึงมีความสนใจที่จะเสนอแนวทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดฟลูออไรด์ในแหล่งน้ำดื่มด้วยวัสดุดูดซับประเภทผงเหล็กออกไซด์ เนื่องจากเป็นวัสดุที่สามารถหาได้ง่าย ใช้งานง่าย มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดฟลูออไรด์ และยังสามารถแยกวัสดุดูดซับออกจากระบบได้ง่าย จึงน่าจะเป็นเทคโนโลยีทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับนำมาประยุกต์ใช้ในพื้นที่ชนบท อย่างไรก็ตามการกำจัดฟลูออไรด์โดยใช้วัสดุดูดซับประเภทผงเหล็กออกไซด์นี้ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุดูดซับในรูปแบบของงานวิจัย ซึ่งมักจะมุ่งศึกษาในห้องปฏิบัติการ โดยมุ่งเน้นในด้านการพัฒนาวัสดุดูดซับ ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดฟลูออไรด์ เช่น สภาพความเป็นกรด-ด่าง อุณหภูมิ ระยะเวลาที่ใช้ในการบำบัด ความเข้มข้นของฟลูออไรด์ก่อนการบำบัด และปริมาณวัสดุดูดซับที่ใช้ เป็นต้น การกำจัดฟลูออไรด์ในน้ำให้ได้มาตรฐานน้ำบริโภคเป็นสิ่งที่สำคัญของการปรับปรุงคุณภาพน้ำอย่างหนึ่ง นอกจากจะทำให้น้ำที่ผ่านการปรับปรุงมีความสะอาด มีคุณภาพมากขึ้นแล้ว ยังเป็นการลดผลกระทบทางสุขภาพอนามัยของประชาชน อันอาจเกิดขึ้นจากการรับสัมผัสฟลูออไรด์ของแหล่งน้ำดื่มในชุมชนอีกด้วย

คณะผู้วิจัยขอขอบคุณ ทุนสนับสนุนวิจัย FTM Fund (2016)  จากคณะเวชศาสตร์เขตร้อน มหาวิทยาลัยมหิดล ภายใต้โครงการ การศึกษาแหล่งน้ำ สุขาภิบาล และอนามัยของชุมชน ที่เกี่ยวข้องกับโรคอุจจาระร่วง: กรณีศึกษาอำเภอท่าสองยาง จังหวัดตาก ประเทศไทย และทุนสนับสนุนวิจัย FTM Fund (2019) จากคณะเวชศาสตร์เขตร้อน มหาวิทยาลัยมหิดล ภายใต้โครงการประเมินและการควบคุมการปนเปื้อนของฟลูออไรด์ในน้ำดื่ม ในพื้นที่ชนบท จังหวัดตาก ประเทศไทย สำหรับการสนับสนุนการออกพื้นที่และสนับสนุนบทความวิชาการนี้