บทความ: “ไมโครไฟเบอร์” มลสารที่พบในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน

การอ้างอิง: สุทธิรัตน์ กิตติพงษ์วิเศษ, พัชชาพันธ์ รัตนพันธ์, อาทิตย์ เพ็ชร์รักษ์, นราพงศ์ หงส์ประสิทธิ์, เจนยุกต์ โล่ห์วัชรินทร์, จงรักษ์ ผลประเสริฐ. (2564). “ไมโครไฟเบอร์” มลสารที่พบในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 25 (ฉบับที่ 1).

บทความ: “ไมโครไฟเบอร์” มลสารที่พบในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน

ไมโครพลาสติก (Microplastics) คือ อนุภาคพลาสติกขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 มิลลิเมตร โดยทั่วไปแล้ว อนุภาคไมโครพลาสติกที่พบในสิ่งแวดล้อมถูกจำแนกตามธรรมชาติและแหล่งกำเนิดออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่

(2) ไมโครพลาสติกชนิดทุติยภูมิ (Secondary microplastics) หมายถึง ไมโครพลาสติกซึ่งเดิมเป็นพลาสติกขนาดใหญ่สะสมในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานาน เกิดการย่อยสลาย แตกหักกลายเป็นอนุภาคหรือชิ้นส่วนขนาดเล็กในสิ่งแวดล้อมโดยกระบวนการต่าง ๆ เช่น ทางกายภาพ ความร้อน ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น การย่อยสลายด้วยแสง เป็นต้น ส่งผลให้พลาสติกขนาดใหญ่แตกหักเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่เล็กกว่า 5 มิลลิเมตร สะสมอยู่ในแหล่งน้ำธรรมชาติ น้ำเสีย ระบบนิเวศวิทยาต่าง ๆ รวมไปถึงสิ่งมีชีวิตและห่วงโซ่อาหารในระดับต่าง ๆ (National Oceanic and Atmospheric Administration, 2021) นอกจากนี้ ยังมีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมในธรรมชาติ เนื่องจากมีขนาดอนุภาคเล็ก น้ำหนักเบาและลอยน้ำได้จึงมักหลุดรอดจากกระบวนการบำบัดน้ำเสียและไหลลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ อีกทั้ง การย่อยสลายของไมโครพลาสติกเองทำให้อนุภาคพลาสติกมีขนาดเล็กลงส่งผลให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสมากขึ้นและเพิ่มโอกาสในการดูดซับมลสารชนิดอื่นที่ปนเปื้อนอยู่ในแหล่งน้ำได้มากขึ้น และยังเป็นตัวกลางในการสะสมและเคลื่อนย้ายสารพิษชนิดอื่นที่ปนเปื้อนในระบบบำบัดน้ำเสีย เช่น กลุ่มสารอินทรีย์ที่มีการตกค้างยาวนาน โลหะหนัก และมลพิษชนิดอื่น ๆ ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างยิ่งในการเฝ้าระวังและควบคุมการเคลื่อนที่ เปลี่ยนรูปและแพร่กระจายในแหล่งน้ำและสิ่งแวดล้อม

ไมโครไฟเบอร์ (Microfibers) เป็นเส้นใยสังเคราะห์ขนาดเล็ก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วประกอบด้วยเส้นใยโพลิเมอร์ 2 ประเภท ได้แก่ กลุ่มโพลิเอสเตอร์ (Polyester) และกลุ่มโพลีเอมายด์ (Polyamide) รวมกันอยู่ในอนุภาคไมโครไฟเบอร์หนึ่งเส้น (อาทิ ไมโครไฟเบอร์ที่มีค่า Blend 80/20 เป็นผ้าสังเคราะห์ที่มีส่วนประกอบของโพลิเอส เตอร์ 80% และโพลีเอมายด์ 20% หรือ ค่า Blend 70/30 ได้แก่ ผ้าสังเคราะห์ที่มีส่วนประกอบของโพลิเอสเตอร์ 70% และโพลีเอมายด์ 30%) ส่งผลให้ไมโครไฟเบอร์ที่มีทั้งส่วนประกอบของโพลิเอสเตอร์และโพลีเอมายด์มีคุณสมบัติไฟฟ้าสถิตและการดูดซับ จึงสามารถดูดซับฝุ่นและคราบสิ่งสกปรกได้ดี อย่างไรก็ดี เนื่องด้วยไมโครไฟเบอร์เป็นเส้นใยที่มีขนาดเล็กและละเอียดมากจึงอาจมีการหลุดรอดของเส้นใยไมโครไฟเบอร์สู่แหล่งน้ำเสียดิบ กระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน หรือระบบนิเวศทางน้ำ ทั้งที่มาจากกระบวนการผลิต การสวมใส่ในชีวิตประจำวัน รวมไปถึงกิจกรรมการซักผ้าของครัวเรือน เป็นต้น

ขณะเดียวกัน Zambrano et al. (2019) ยังได้ศึกษารูปแบบการปลดปล่อยของไมโครไฟเบอร์ที่มาจากกระบวนการซักเสื้อผ้าประเภทผ้าฝ้าย ผ้าเรยอน และผ้าสังเคราะห์โพลิเอสเตอร์ รวมถึงผลของปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการซัก ได้แก่ อุณหภูมิและชนิดของผลิตภัณฑ์ที่ทำความสะอาดที่มีผลต่อจำนวนไมโครไฟเบอร์ที่เกิดขึ้น ผลศึกษาพบว่า การเติมผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดระหว่างการซักส่งผลให้เกิดการปล่อยเส้นใยไมโครไฟเบอร์ในจำนวนที่เพิ่มขึ้น ณ อุณหภูมิการซักที่ 25 และ 44 องศาเซลเซียส ทั้งการซักเสื้อผ้าประเภทผ้าฝ้าย (Cotton) ผ้าเรยอน (Rayon) และผ้าสังเคราะห์โพลิเอสเตอร์

และบางการศึกษาได้รายงานค่าการปลดปล่อยไมโครไฟเบอร์จากกระบวนการซักผ้าสังเคราะห์ไว้สูงถึง 7,200,000–21,240,000 ชิ้นต่อผ้า 6 กิโลกรัม (Reference load of 6 kg of synthetic fibers)  (De Falco et al., 2018) นอกจากนี้ การศึกษาของ Ana Galvão (2020) พบว่าสัดส่วนอนุภาคกว่าครึ่ง (53%) พบขนาดของอนุภาคอยู่ในช่วง 50 – 100 ไมโครเมตร และ 40% ในช่วง 100 – 500 ไมโครเมตร มีเพียง 7% ของอนุภาคไมโครไฟเบอร์ที่ตรวจพบได้มีขนาดใหญ่กว่า 500 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กและยากต่อการกำจัดด้วยกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน

ชนิดของไมโครไฟเบอร์ ความยาวเฉลี่ยของอนุภาคไมโครไฟเบอร์
(มิลลิเมตร) จำนวนของอนุภาคไมโครไฟเบอร์
(ชิ้นต่อผ้าสังเคราะห์ 6 กิโลกรัม) อ้างอิง Polyester, Polyester-elastane, Acrylic-polyamide 0.2 – 0.4 1,000,000–6,500,000 Belzagui et al. (2019) Polyester, Polypropylene 0.339–0.478 7,200,000–21,240,000 De Falco et al. (2018) Polyester, Elastane, Cotton - 420,000–2,400,000 Sillanpaa and Sainio (2017) Polyethylene terephthalate, Polyester 5.3 135,600 Pirc et al. (2016)

2.2 ไมโครไฟเบอร์ที่พบในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน
ผลการศึกษาของ Hongprasith et al. (2020) ที่ทำการตรวจวัดมลสารไมโครพลาสติกในน้ำเสียดิบและกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชนด้วยระบบบำบัดประเภทต่าง ๆ ได้แก่ ระบบ Sequence batch reactor ระบบ Oxidation ditch และระบบ Conventional activated sludge ในประเทศไทย พบว่า ไมโครพลาสติกจำพวก      ไฟเบอร์จัดเป็นอนุภาคไมโครพลาสติกที่พบในสัดส่วนที่สูงที่สุด (32 - 57%) โดยเฉพาะพลาสติกจำพวก Polyester, Polyacrylate, Polypropylene และ Polyethylene เป็นต้น ขณะเดียวกัน ผลรายงานการศึกษาของ สุทธิรัตน์และเจนยุกต์ (2564) ได้วิเคราะห์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลที่มีต่อชนิดและปริมาณของไมโครพลาสติกในน้ำเสียดิบและกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชนยัง พบว่า ไฟเบอร์ที่มาจากผ้าใยสังเคราะห์ประเภท Polyester และ Rayon เป็นอนุภาคไมโครพลาสติกที่พบสูงเป็นอันดับต้น ๆ ในน้ำเสียตัวอย่างจากกระบวนการบำบัดน้ำเสียของช่วงฤดูร้อน (รูปภาพที่ 1ก) ดังภาพตัวอย่างไฟเบอร์ที่ได้จากภาพถ่ายจากกล้อง Microspectroscopy และการวิเคราะห์คุณสมบัติของตัวอย่างวัสดุด้วยเทคนิค FTIR spectrometer (รูปภาพที่ 1ข)

ทั้งนี้ ผลการศึกษาดังกล่าวยังสอดคล้องกับงานวิจัยในต่างประเทศ อาทิ การศึกษาของ Magnusson and Norén (2014) ซึ่งรายงานสัดส่วนของไมโครพลาสติกประเภทไฟเบอร์ที่พบในกากตะกอน (Sewage sludge) และน้ำทิ้งจากระบบบำบัดน้ำเสีย (Effluent) เท่ากับ 70% และ 49% ตามลำดับ เช่นเดียวกับ ผลการทบทวนวรรณกรรมการศึกษาที่เกี่ยวข้องในต่างประเทศด้านสถานการณ์และการจัดการมลสารไมโครพลาสติกในต่างประเทศโดย Sun et al. (2019) ยังพบว่าไมโครพลาสติกประเภทไฟเบอร์เป็นอนุภาคที่พบสูงที่สุดรูปแบบหนึ่งของน้ำเสียในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ทั้งนี้ งานวิจัยของ Mintenig et al. (2017) ได้วิเคราะห์การปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน 12 แห่งในประเทศเยอรมนี ยังได้สรุปเช่นเดียวกันว่าไมโครไฟเบอร์เป็นประเภทไมโครพลาสติกที่ตรวจพบส่วนใหญ่ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชนกรณีศึกษา และงานวิจัยส่วนใหญ่ได้เสนอแนะให้มีแนวทางจัดการควบคุมการปล่อยเส้นใยไมโครไฟเบอร์ตั้งแต่ต้นทางหรือแหล่งกำเนิด โดยเฉพาะ กิจกรรมการซักผ้าใยสังเคราะห์ของครัวเรือนดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ซึ่งควรมีการวิจัยและพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพสำหรับกำจัดไมโครไฟเบอร์ออกจากน้ำเสียที่บำบัดแล้วก่อนปล่อยลงแหล่งน้ำธรรมชาติหรือนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่

ไมโครไฟเบอร์เป็นชนิดอนุภาคไมโครพลาสติกที่พบในสัดส่วนที่สูงที่สุดเป็นอันดับแรกที่พบในแหล่งน้ำเสียดิบและกระบวนการบำบัดน้ำเสียทั้งงานวิจัยในประเทศและต่างประเทศ โดยประเภทเส้นใยไมโครไฟเบอร์ที่พบส่วนใหญ่ ได้แก่ Polyester, Polyamide, Elastane รวมไปถึง Rayon สำหรับแหล่งกิจกรรมที่เป็นต้นกำเนิดหรือแหล่งปล่อยไมโครไฟเบอร์จากน้ำเสียครัวเรือนสู่กระบวนการบำบัดน้ำเสีย ได้แก่ การซักเสื้อผ้าประเภทใยสังเคราะห์ดังกล่าว ส่งผลให้เกิดการปล่อยอนุภาคไมโครไฟเบอร์ขนาดเล็กและมีน้ำหนักเบาซึ่งยากต่อการบำบัดด้วยระบบบำบัดน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ระบบบำบัดน้ำเสียบางแห่งมีการปล่อยอนุภาคไมโครไฟเบอร์กับน้ำเสียหลังการบำบัด (Effluent) สู่แหล่งน้ำธรรมชาติ ระบบนิเวศต่าง ๆ หรืออาจนำไปสู่การปนเปื้อนและสะสมในห่วงโซ่อาหารต่อไป ทั้งนี้ ผู้ดูแลระบบบำบัดน้ำเสีย ผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง ภาคนโยบาย ภาคการศึกษา รวมถึง ครัวเรือนระดับท้องถิ่น ควรพิจารณาประเด็นต่าง ๆ ต่อไปนี้ เพื่อควบคุมและบรรเทาปัญหามลสารไมโครไฟเบอร์ที่พบในกระบวนการบำบัดน้ำเสียชุมชน

คณะผู้วิจัยขอขอบคุณกองทุนรัชดาภิเษกสมโภช ประจำปีงบประมาณ 2563  จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ที่สนับสนุนการดำเนินโครงการวิจัยและบทความวิชาการนี้ และผู้ควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียชุมชนกรณีศึกษาโครงการที่ให้ความมีส่วนร่วมกับกิจกรรมโครงการเป็นอย่างดี