กำจัดสารพิษปนเปื้อนในดินด้วยไอระเหยและพืช

โดย 0000000 

ในฤดูร้อนปี 1956 อาเก แฮนเซน ชาวประมงสังเกตเห็นว่าน้ำทะเลที่อ่าวฮาร์เบอเรทังก์เริ่มเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและมีกลิ่นซากสัตว์ลอยคลุ้งทั่วบริเวณ เขาตัดสินใจออกเรือไปยังเกาะแซนดูเพื่อหาสาเหตุกระทั่งพบซากนกนางนวลและปลาทะเลลอยเกลื่อนไปหมด และยังพบด้วยว่าต้นเหตุปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น มาจากการปนเปื้อนของสารพิษในดินและน้ำบริเวณชายฝั่งด้านตะวันตกของคาบสมุทรจัตแลนด์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่โรงงานผลิตสารเคมีของบริษัท เคมิโนวา (Cheminova) ตั้งอยู่ โรงงานนี้สร้างขึ้นตั้งแต่ปี 1953 และปล่อยน้ำเสียที่ไม่ได้ผ่านการบำบัดออกมาโดยตลอด นอกจากนี้ระหว่างปี 1957-1962 เคมิโนวายังได้ทิ้งขยะในรูปของแข็งโดยการนำไปฝังไว้ในโพรงใต้เนินทรายใกล้กับทะเลเหนืออีกด้วย ในช่วงเวลาดังกล่าวสถานที่แห่งนั้นถือเป็นพื้นที่ปลอดภัยที่สามารถนำสารพิษ เช่น พาราไธออน (ยาฆ่าแมลง) และสารปรอทไปฝังกลบไว้ได้ แต่ทุกวันนี้ทุกคนต่างรู้ดีว่าสารเคมีเหล่านั้นจัดเป็นสารเคมีที่อันตรายมาก

บทเรียนจากเคมิโนวาไม่ใช่กรณีที่เลวร้ายที่สุดเพียงแห่งเดียวที่พบการปนเปื้อนของสารเคมีใน ธรรมชาติ ประชากร 61 ล้านคนทั่วโลก ต่างก็มีความเสี่ยงที่จะสัมผัสกับสารพิษซึ่งปนเปื้อนอยู่ในดินในปริมาณที่น่าเป็นห่วง แต่ก็ยังโชคดีที่พื้นที่ซึ่งอยู่ใกล้ๆ กับโรงงานเคมิโนวาในเดนมาร์กกำลังได้รับความช่วยเหลือจากทีมวิศวกรที่พัฒนาวิธีกำจัดสารปรอทโดยใช้วิธีการบำบัดด้วยความร้อน และตัวกรองคาร์บอนชนิดพิเศษ นับเป็นครั้งแรกที่สารปรอทจะถูกแยกออกจากดินได้โดยตรง

 สารพิษตกค้างในดินกับหลายล้านชีวิตที่สูญเสียไป

การปนเปื้อนของสารเคมีในดินที่เกิดขึ้นทั่วโลก สอดคล้องกับการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดของโลกอุตสาหกรรมอย่างมีนัยสำคัญ ช่วงกลางศตวรรษที่ 18 เป็นต้นมา เป็นช่วงที่เริ่มใช้เครื่องจักรพลังงานไอน้ำ การเผาไหม้ถ่านหินและการใช้สารเคมีในโรงงานอุตสาหกรรม หลังจากนั้นไม่นาน ผลกระทบก็เริ่มปรากฏเป็นรูปเป็นร่างขึ้น ดังเช่นในปี 1873 ที่เกิดเหตุการณ์หมอกควันสีเขียวเหลืองและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ปกคลุมไปทั่วกรุงลอนดอน มีอย่างน้อย 268 ชีวิตที่ต้องจบลง อันเป็นผลมาจากหมอกควันคาร์บอนที่มีฤทธิ์เป็นกรด

ทุกวันนี้โลกก็ยังต้องเผชิญปัญหาการปนเปื้อนของสารเคมีอยู่ดี ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา ร้อยละ 33 ของพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลก ได้รับความเสียหายจากการกัดเซาะและสารพิษตกค้าง โลหะหนักและมิเนอรัลออยล์สะสมอยู่ใต้ดินในปริมาณที่สูงมาก พื้นดินในยุโรปมีการปนเปื้อนของสองสิ่งนี้สูงถึงร้อยละ 37 และ 34 ตามลำดับ โลหะหนักที่ตกค้างในดินมีตั้งแต่ตะกั่ว แคดเมียม และสารหนู ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเข้าไปสะสมในสิ่งมีชีวิตได้เมื่อเวลาผ่านไป ตะกั่วและสารพิษอื่นๆ สามารถเข้าไปแทนที่ธาตุเหล็กและแคลเซียมในร่างกายและเข้าไปขัดขวางการทำงานของสารสื่อประสาทในสมอง ซึ่งเป็นอันตรายต่อระดับไอคิวและความจำ สารปนเปื้อนในอันดับรองลงมาอย่างมิเนอรัลออยล์ ซึ่งประกอบไปด้วยสารในกลุ่มปิโตรเลียมที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบและสารหล่อเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม จะเข้าไปสะสมในส่วนต่างๆ ของร่างกาย เช่น ตับ ม้าม น้ำมันบางส่วนอาจมีน้ำมันดิน หรือ PAHs ที่มีความเป็นพิษรวมอยู่ด้วย ซึ่งอาจเชื่อมโยงไปสู่ความเสี่ยงของการเกิดมะเร็งชนิดต่างๆ ตามมา

เขตเศรษฐกิจยุโรป (EEA) ประเมินไว้ว่า มีพื้นที่ 2.5 ล้านแห่งในยุโรป ที่มีการปนเปื้อนของสารพิษ มลพิษที่เกิดขึ้นทั้งในดิน น้ำ และอากาศทั่วโลก จะส่งผลกระทบต่อผู้คนถึง 9 ล้านชีวิตในแต่ละปี จากผลการศึกษาที่เผยแพร่ในวารสาร Lancet หน่วยงานด้านสิ่งแวดล้อมหลายแห่งลงความเห็นว่า ปรอทเป็นมหันตภัยที่เลวร้ายที่สุดที่อาจส่งผลกระทบต่อผู้คนมากถึง 19 ล้านชีวิต

 พิษปรอททำลายปอดและสมอง

นับตั้งแต่ช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็นต้นมา ปรอทเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมลุกลามไปทั่วโลก เช่นเดียวกับกรณีที่เกิดขึ้นในอ่าวฮาร์เบอเรทังก์ เนื่องจากมันถูกปลดปล่อยออกสู่บรรยากาศระหว่างการเผาไหม้ถ่านหิน เมื่อนำถ่านหินซึ่งมีปรอทเป็นองค์ประกอบไปเผา ส่วนของปรอทจะจับตัวกับอนุภาคของฝุ่นควันหรือถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของไอปรอทที่ลอยไปตามลมได้และแพร่กระจายไปหลายพันกิโลเมตร ปริมาณปรอทในชั้นบรรยากาศที่วัดได้ในตอนนี้มีค่าสูงกว่าช่วงก่อนยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมถึง 6 เท่า

การตกค้างของปรอทในธรรมชาติยังเป็นผลมาจากการทิ้งขยะเคมีซึ่งมีทั้งปรอทวัดไข้ แบตเตอรี่ และสีทาบ้าน นอกจากนี้ปรอทยังเป็นสิ่งที่มนุษย์จงใจเติมลงไปในดินเพื่อสกัดสินแร่ทองคำออกมาขณะทำเหมืองทองคำอีกด้วย

ปัญหาของโลหะหนัก คือ การที่มันจับตัวกับสารชนิดอื่นได้ง่ายและอาจถ่ายทอดสู่ห่วงโซ่อาหารของสัตว์ได้ด้วย พวกมันจะถ่ายทอดจากแบคทีเรียสู่แพลงก์ตอนและเข้าไปยังตัวปลาและร่างกายมนุษย์ในที่สุด พวกมันจะเข้าไปขัดขวางการทำงานของเอนไซม์สำคัญบางชนิดที่อยู่ในระบบประสาทส่วนกลางที่ทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ การได้รับพิษจากปรอทจึงอาจจะเป็นอันตรายถึงขั้นเป็นอัมพาต นอกจากนี้ปรอทยังมีฤทธิ์ทำลายเซลล์ประสาทจนทำให้เกิดอาการบาดเจ็บทางสมองได้ด้วย โดยเฉพาะในเด็กและทารกระยะตัวอ่อน หากเราสูดดมไอปรอทเข้าไป มันก็จะเข้าไปทำอันตรายต่อปอดและก่อให้เกิดปัญหาในระบบทางเดินหายใจได้ หากมันเข้าไปถึงกระเพาะอาหารก็จะจับตัวกับเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ย่อยไขมัน โปรตีนและคาร์โบไฮเดรต ซึ่งอาจเป็นสาเหตุการอักเสบและทำให้เกิดภาวะอาหารไม่ย่อยตามมา

 ใช้ไอระเหยสยบพิษ

ในปี 2016 รัฐบาลเดนมาร์กได้ทดลองแก้ปัญหาการปนเปื้อนของปรอทบริเวณอ่าวฮาร์เบอเรทังก์ที่มีต้นเหตุจากโรงงานเคมิโนวา วิศวกรด้านสิ่งแวดล้อมเลือกใช้วิธีการกักบริเวณสารพิษเหล่านั้นไว้โดยการฝังแผ่นเหล็กลึกลงไปในดินถึง 14 เมตร ครอบพื้นที่ที่มีการฝังกลบสารเคมี ด้วยวิธีนี้การรั่วไหลของสารพิษจะเกิดขึ้นช้าลงแต่ก็แก้ปัญหาได้ชั่วคราวเท่านั้น เพราะแผ่นเหล็กที่ใช้จะถูกกัดกร่อนเมื่อเวลาผ่านไป จนไม่อาจป้องกันมลพิษได้อีก

ถึงตอนนี้วิธีการที่ได้ผลที่สุดสำหรับการกำจัดปรอทที่ปนเปื้อนในดิน ก็คือ การขุดมันขึ้นมาแล้ว นำไปเก็บไว้ในที่ที่เหมาะสม แต่วิธีการดังกล่าวก็มีค่าใช้จ่ายสูงลิ่วและไม่ได้แก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมแบบยั่งยืนอีกด้วย ด้วยเหตุนี้บริษัท ครูเกอร์ (Krüger) ซึ่งเป็นธุรกิจให้บริการด้านสิ่งแวดล้อมในประเทศเดนมาร์ก จึงมอบหมายให้ผู้เชี่ยวชาญในบริษัทรับภารกิจนี้ไปทำ หลังจากทดลองกำจัดปรอทออกจากดินที่ปนเปื้อนในห้องแล็บได้แล้ว เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้กำลังจะถูกนำไปทดสอบภาคสนามเป็นครั้งแรกเร็วๆ นี้ พื้นดินขนาด 25 ลูกบาศก์เมตรในบริเวณที่ทิ้งขยะปนเปื้อนสารเคมีของเคมิโนวา เป็นแปลงทดสอบที่จะชี้ขาดว่าการปรับสภาพดินด้วยความร้อนจะเป็นทางออกให้กับปัญหาการปนเปื้อนสารปรอทที่เป็นปัญหาระดับโลกได้หรือไม่

โดยหลักการ การปรับสภาพดินด้วยความร้อน จะใช้ความร้อนเปลี่ยนให้สารพิษในดินกลายเป็นไอระเหยลอยขึ้นมา ซึ่งเป็นวิธีที่ทำกันมาแต่ไหนแต่ไร ในห้องปฏิบัติการสารพิษที่กลายเป็นไอจะถูกดูดเข้าไปเก็บไว้ในภาชนะที่เย็นจัดซึ่งแยกของเหลวและก๊าซออกจากกัน สารพิษที่เป็นของเหลวจะถูกเก็บแยกออกมาจากจุดนี้ ในขณะที่สารพิษที่เหลือจะอยู่ในสถานะก๊าซทั้งหมด สารเคมีที่เป็นอันตรายจะถูกดักจับด้วยตัวกรองและมีเฉพาะอากาศบริสุทธิ์เท่านั้นที่ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา วิธีการดังกล่าวได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและตอนนี้ก็อยู่ในขั้นตอนที่ผู้เชี่ยวชาญกำลังนำเทคโนโลยีความร้อนไปใช้บำบัดดินบนพื้นที่จริง อุปกรณ์ให้ความร้อนถูกนำไปฝังใต้ดินที่ความลึก 2-30 เมตร และมีฉนวนความร้อนคลุมอยู่บริเวณพื้นผิวด้านบน ท่อเหล็กที่ทำงานด้วยระบบสุญญากาศหรือท่อดักจับถูกติดตั้งพร้อมกับอุปกรณ์ให้ความร้อนนี้ด้วย พวกมันจะถูกนำไปฝังไว้ในดินนานหลายเดือนจนกว่าความร้อนจะกระจายไปทั่วพื้นที่และสารพิษเริ่มระเหยกลายเป็นไอขึ้นมา ก๊าซพิษเหล่านี้จะถูกท่อสุญญากาศดักจับไว้ตราบใดที่อุปกรณ์ยังคงทำงานอยู่

ความท้าทายที่บริษัท ครูเกอร์ ต้องเผชิญ คือ รูปแบบที่หลากหลายของปรอทซึ่งฝังตัวอยู่ใต้ดิน เพราะโลหะชนิดนี้จับตัวกับสารชนิดอื่นอย่างกำมะถันได้ นอกจากนี้ขยะเคมีที่ถูกนำไปทิ้งใกล้ๆ เคมิโนวา ยังมีเศษเล็กเศษน้อยของปรอทที่อยู่ในรูปของฟีนิล และเอทิลเมอร์คิวรีซึ่งมาจากสารฆ่าเชื้อราที่ผลิตโดยโรงงานเคมีอีกด้วย เนื่องจากสารประกอบของปรอทมีรูปแบบและจุดเดือดที่แตกต่างกันออกไป วิธีการกำจัดสารพิษของครูเกอร์จึงต้องใช้งานได้ในสภาวะที่หลากหลายขึ้น ด้วยเหตุนี้บริษัทจึงได้ออกแบบกระบวนการให้ความร้อนลงไปในดินตั้งแต่ 100-350 องศาเซลเซียส รวมถึงพัฒนาตัวกรองคาร์บอนชนิดพิเศษที่ดักจับกำมะถันได้ ทำให้ไอปรอทในทุกรูปแบบที่ออกมาจากบริเวณโรงงานถูกดูดซับและกักเก็บไว้ทั้งหมด

การทดลองนำร่องในภาคสนามจะแสดงให้เห็นว่า วิธีการดังกล่าวใช้ได้ผลจริงหรือไม่ เพราะแทบไม่มีทางเป็นไปได้เลยที่ทุกๆ อย่างจะถอดแบบจากห้องแล็บมาใช้งานจริงได้ทันที

 โคลนนิ่งแบคทีเรียให้กินน้ำมันได้

การบำบัดด้วยความร้อนเป็นหนึ่งในหลายๆ วิธีการ ที่คิดค้นเมื่อไม่นานนี้สำหรับใช้ทำความสะอาดดินจากการปนเปื้อนของสารพิษ นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าสารพิษเหล่านี้จะถูกเก็บอย่างมิดชิดโดยใช้การกระตุ้นจากขั้วไฟฟ้าได้อีกด้วย พวกเขาใช้วิธีการฝังขั้วไฟฟ้าลงในดินที่ปนเปื้อนและปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาจนอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นมากพอที่จะทำให้วัสดุต่างๆ ในชั้นดินเริ่มหลอมเหลว เมื่อทำให้ทุกอย่างแข็งตัวในภายหลังก็จะเกิดเป็นวัสดุที่มีลักษณะคล้ายแก้วห่อหุ้มสารพิษที่ปนเปื้อนเหล่านั้นเอาไว้