ผงซักฟอกกับปัญหาน้ำเน่าเสีย

 

 

หลายๆ พื้นที่ภาวะน้ำท่วมคลี่คลายลงแล้วมีรายงานข่าวการใช้ผงซักฟอกช่วยทำความสะอาดอาคาร บ้านเรือน สิ่งของ เครืองใช้ พื้นถนน ฯ กำจัดคราบไคลสิ่งสกปรก ปล่อยน้ำชะล้างไหลลงสู่น้ำท่วมขังที่ยังไม่แห้งสนิท รวมทั้งแม่น้ำลำคลองธรรมชาตินั้น จะก่อให้เกิดปัญหาน้ำเน่าเสียมากยิ่งขึ้น…จริงหรือไม่..?

ด้วยเหตุที่ผงซักซักฟอก (detergen) ประกอบด้วยฟอสฟอรัส (phosphorous) ซึ่งมีความสำคัญต่อการเจริญของพืชและสัตว์ เป็นธาตุที่จำเป็นสำหรับการสร้างกระดูกและฟันที่สมบูรณ์แข็งแรง ส่วนในพืชและสัตว์พบว่าฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบของ DNA, RNA และ Adenosine Tri-phosphate หรือ ATP ซึ่ง ATP เป็นแหล่งพื้นฐานของพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ รวมทั้งฟอสฟอรัสยังเป็นส่วนประกอบของปุ๋ยสำหรับพืช (plant fertilizers) อีกด้วย โดยช่วยเสริมสร้างการเจริญของราก กิ่ง ลำต้น ใบ ดอก และผล

คราบไคลสิ่งสกปรก ?
แบ่งกว้างๆ เป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่มแรกเกิดจากดิน โคลน สารเคมี น้ำมัน ไขมัน การย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ ฯลฯ และกลุ่มที่สองเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กโดยเฉพาะที่มาจากน้ำและดิน เช่น  ตะไคร่น้ำ มองเห็นเป็นคราบสีเขียว สีน้ำตาล จนถึงสีดำ ฯลฯ ตะไคร่น้ำเป็นกลุ่มของสาหร่ายเซลล์เดียวหลายชนิด จัดเป็นพวกแพลงก์ตอนพืช (phytoplankton) มีหลายชนิด เช่น สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ไฟลัม Cyanophyta (Blue-green algae) หรือเรียกว่า Cyanobacteria สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงเนื่องจากมีคลอโรฟิลล์ ชนิด เอ (chlorophyll a) อยู่ในคลอโรพลาสต์ (chloroplast) สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสิ่งแวดล้อมต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย เช่น หิน ดิน ทะเลทราย และแหล่งน้ำทั้งน้ำจืด น้ำเค็ม น้ำพุร้อน ส่วนมากมีสีเขียวแกมน้ำเงิน แต่บางชนิดมีสีแดง สีม่วง สีเขียว สีน้ำตาล และสีดำ ในสภาวะปกติมีการสืบพันธุ์แบบอะไมโตซิส (amitosis) ในลักษณะหักเป็นท่อน (fragmentation) และในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมจะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศด้วยวิธีสร้างสปอร์ซึ่งทนทานต่อความแห้งแล้งจึงไม่แปลกใจเลยที่พื้นปูนที่เมื่อก่อนขาวสดใสหลังฝนตกบ่อยๆ หรือมีน้ำท่วมขัง จะมีจิตรกรนิรนามวาดรูปตกแต่งสีเขียวให้ดูเพลินๆ นั่นคือ สปอร์เจริญเติบโตเป็นตะไคร้น้ำ….การดำรงชีวิตมี 2 ลักษณะ คือ พวกที่ไม่เป็นเส้นสาย (Non-filamentous form หรือ unicellular cyanobacteria) ส่วนใหญ่มีรูปร่างเป็นทรงกลม (coccoid form) พบทั้งที่เป็นเซลล์เดี่ยว และอยู่กันเป็นกลุ่มก้อน (palmelloid colonies) ที่มีเมือกหุ้ม และพวกที่เป็นเส้นสาย (Filamentous form) กลุ่มนี้เซลล์จะเรียงต่อกันเป็นเส้นสายเรียกว่า trichome มีเมือกหุ้ม (mucilaginous sheath) ด้วยเหตุที่มีเมือกหุ้มนี้เองทำให้ลื่นหกล้มและเกิดอุบัติเหตุได้ง่าย นอกจากนี้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบางชนิดสามารถตรึงไนโตรเจนได้ หลังจากเซลล์ตายลงจะช่วยเพิ่มธาตุไนโตรเจนซึ่งเป็นปุ๋ยช่วยในการเจริยเติบโตของพืชน้ำชนิดอื่นๆ ถ้าเป็นที่อับชื้นในที่มืดหรือแสงน้อยจะพบ “เชื้อรา (fungi)” ได้อีกด้วย โดยที่สปอร์ของเชื้อราจะเป็นอันตรายมากต่อคนที่เป็นโรคภูมิแพ้ อาจทำให้เยื่อบุโพรงจมูกอักเสบ สำหรับบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะคราบไคลสิ่งสกปรกที่ไม่ใช่เชื้อราซึ่งจะนำมาเล่าสู่กันฟังในโอกาสต่อไป


ผงซักฟอก  คืออะไร ?
ผงซักฟอกเป็นสารซักล้างที่ผลิตขึ้นมาใช้แทนสบู่ มีสารลดแรงตึงผิว (surfactant) ชนิดสังเคราะห์และ/หรือชนิดธรรมชาติเป็นส่วนประกอบหลัก เป็นเกลือโซเดียมซัลโฟเนตของไฮโดรคาร์บอน เช่น Sodium dodecylbenzenesulfonate สูตรเคมี C12H25C6H4SO3Na อยู่ในรูปผงเม็ดเล็กๆ หรือเกล็ดอัดขึ้นรูป กึ่งแข็งกึ่งเหลว อาจเป็นแท่ง หรือลักษณะอื่นๆ แต่ไม่มีลักษณะเป็นของเหลว ผงซักฟอกมีสมบัติชำระล้างสิ่งกปรกทั้งหลายได้เช่นเดียวกับสบู่ ผงซักฟอกมีส่วนประกอบของฟอสฟอรัสในรูปเกลือฟอสเฟต (phosphate ; PO43-)


ผงซักฟอกทำความสะอาดสิ่งสกปรกได้อย่างไร ?
โครงสร้างโมเลกุลของผงซักฟอกประกอบด้วยทั้งส่วนที่มีขั้วและไม่มีขั้ว (amphiphilic) เหมือนกับลักษณะโมเลกุลของไขมัน ส่วนมีขั้ว (polar) เป็นหมู่ซัลโฟเนต (sulfonate ; SO3– Na+) ชอบน้ำ (hydrophilic) และส่วนไม่มีขั้ว (non-polar) เป็นหมู่ไฮโดรคาร์บอน (hydrocarbon ; CnH2n+2) ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic)  เมื่อผงซักฟอกละลายในน้ำจะเกิดโครงสร้างแบบไมเซลล์ (micelle) โดยที่ด้านที่ชอบน้ำจะหันมาข้างนอกส่วนด้านที่ไม่ชอบน้ำจะอยู่ในกลายเป็นโมเลกุลวงกลม เมื่อผงซักฟอกพบคราบไขมันสิ่งสกปรก จะเข้าไปเอาด้านไม่ชอบน้ำจับไขมันไว้แล้วพาคราบไขมันออกมาจากพื้นผิว ทำให้สามารถชะล้างสิ่งปรกออกไป

ชนิดของผงซักฟอก
ผงซักฟอกแบ่งตามสารลดแรงตึงผิว 4 ประเภท
( 1 )  ผงซักฟอกประเภทแอนอิออนิก (anionic detergents) มีสารลดแรงตึงผิวเป็นไอออนลบ เช่น alkyl benzene sulfonates สามารถชำระล้างคราบสกปรกประเภทดินโคลนออกจากผ้าฝ้ายและเส้นใยธรรมชาติอื่นๆ ได้ดีในน้ำอุ่น
( 2 )  ผงซักฟอกประเภทแคทอิออนิก (cationic  detergents) มีสารลดแรงตึงผิวเป็นไอออนบวกของ NH+ เช่น quaternary ammonium
( 3 )  ผงซักฟอกประเภทนันอิออนิก (nonionic  detergents) มีสารลดแรงตึงผิวเป็นสารที่ไม่เกิดการแตกตัวเป็นไอออน เช่น polyoxyethylene หรือไกลโคไซด์ (glycoside :- octyl-thioglucoside, maltosides) มีฟองน้อย ทำงานได้ดีในทุกสภาพน้ำ ไม่จำเป็นต้องเติมสารที่ทำให้น้ำอ่อน สามารถชำระคราบไขมันออกจากพอลิเอสเตอร์และเส้นใยสังเคราะห์อื่นๆ ได้ดีเป็นพิเศษ
( 4 )  ผงซักฟอกประเภทแอมโฟเทอริก (amphiphilic detergents) มีสารลดแรงตึงผิวที่สามารถแตกตัวเป็นได้ทั้งไอออนบวกและไอออนลบ

ส่วนประกอบหลักของผงซักฟอก

( 1 ) บิลเดอร์ ฟอสเฟต (builder phosphate) ปริมาณ 30-50% เช่น เตตระโซเดียมฟอสเฟต (Tetrasodium pyrophosphate) สูตรเคมี Na4P2O7 โซเดียมไตรพอลิฟอสเฟต (Sodium tripolyphosphate) สูตรเคมี  Na5P3O10) ฯลฯ  สารนี้ช่วยรักษาสภาพน้ำให้เป็นเบส ช่วยกระจายน้ำมัน สิ่งสกปรกออกเป็นอนุภาคเล็กๆ จนสามารถแขวนลอยได้ในน้ำและปรับสภาพน้ำกระด้างให้กลายเป็นน้ำอ่อนหน้าที่ ทำให้น้ำมีสภาพเป็นเบส เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการชำระล้างสิ่งสกปรกทั้งหลายได้ดี ฟอสเฟตจะรวมตัวกับไอออนของโลหะในน้ำกระด้างเป็นสารเชิงซ้อน ทำให้ไอออนของโลหะ ในน้ำกระด้างไม่สามารถขัดขวางการกำจัดสิ่งสกปรกของผงซักฟอกได้

( 2 ) สารลดแรงตึงผิว (surface-active agent หรือ surfactant) ปริมาณ 12-30% เป็นสารที่ใช้ชำระล้างสิ่งสกปรกทั้งหลายได้ ได้แก่ เกลือโซเดียมแอลคิลซัลโฟเนต (Sodium alkylsulfonate) สูตรเคมี  CH3(CH2)6SO3Na โซเดียมแอลคิลเบนซิลซัลโฟเนต (Sodium alkylbenzene sulfonate) สูตรเคมี R-C6H4-SO3Na ; R=C10~C13) ฯลฯ ทำให้วัสดุเปียกน้ำได้ง่าย ทำให้สิ่งสกปรกหลุดออกมาเป็นอนุภาคเล็กๆ แล้วสารจะล้อมรอบสิ่งสกปรกเล็กๆ เอาไว้ในสารลดความตึงผิว

( 3 ) ซิลิเกต (silicates) ปริมาณ 5-10% เช่น โซเดียมซิลิเกต (Sodium silicate) สูตรเคมี  Na2SiO3)  ช่วยป้องกันสนิมของชิ้นส่วนอะลูมิเนียม เช่น กระดุม ซิป ฯลฯ และยึดสิ่งสกปรกเอาไว้ไม่ให้กลับไปจับพื้นผิว เพิ่มความสดใส ดูดแสงอุลตร้าไวโอเลตไว้ ทำให้เกิดการเรืองแสงสะท้อนเข้าตา ขาวสะอาด

( 4 ) สารเพิ่มฟอง (suds booster) เช่น โซเดียม ลอริล ซัลเฟต (Sodium lauryl sulfate) สูตรเคมี CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3Na  เป็นสารที่จะช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ ทำให้เกิดฟองกับน้ำได้ดีสำหรับผงซักฟอกซักด้วยมือ

( 5 ) โชเดียมคาบอกซีเมทิลเซลลูโลส (sodium carboxymethylcellulose) สูตรเคมี  [C6H7O2 (OH)x (OCH2COONa)y]ปริมาณ 0.5-1% เป็นอีมัลซิไฟเออร์ (Emulsifiers) ป้องกันการเกิดตะกอน( 6 ) อื่นๆ เช่น น้ำหอม สี สารฟอก สารช่วยการละลาย สารกันหมอง สารต้านอนุมูลอิสระ เอนไซม์ สารช่วยให้ผ้านุ่ม สารกันไฟฟ้าสถิตย์ ฯลฯ

รายละเอียดเพิ่มเติม >>>

ผลเสียที่เกิดจากการใช้ผงซักฟอกที่ทำให้เกิดมลภาวะของน้ำ( 1 ) สารพวกฟอสเฟตเป็นปุ๋ยจากผงซักฟอกเมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ จะทำให้พืชน้ำเจริญเติบโต รวดเร็ว ทำให้ขวางทางคมนาคมทางน้ำ ทำลายทัศนียภาพ ทำให้ออกซิเจนละลายน้ำไม่ได้ สิ่งมีชีวิตขาดออกซิเจนตายได้ และพืชน้ำเกิดมากอาจจะตาย ย่อยสลาย เน่า ทำให้น้ำเสีย
( 2 ) ผงซักฟอกชนิด C ใน R แตกกิ่งก้านสาขาจุลินทรีย์ในน้ำสลายไม่ได้ ทำให้ตกค้างในน้ำ เมื่อ เข้าสู่ร่างกายของคนจะทำให้เกิดโรคภัยไข้เจ็บได้

ฟอสฟอรัสมีส่วนสำคัญต่อจุดเริ่มต้นของสายใยอาหาร (food webs) ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญของผู้ผลิต คือ พืชต่างๆ นั่นเอง ช่วยให้สาหร่ายและแพลงก์ตอนพืฃเจริญเติบโต เป็นแหล่งอาหารของสัตว์น้ำหลายชนิด

 

ตามธรรมชาติพบว่าการเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสลงสู่แหล่งน้ำมีค่อนข้างน้อย ส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การดำรงชีวิตประจำวันและการเกษตร ในวัฏจักรของฟอสฟอรัสเกิดจากสัตว์กินพืชที่สะสมฟอสฟอรัสไว้ หลังจากสัตว์ตายลงเกิดการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ ปลดปล่อยฟอสฟอรัสในรูปสารประกอบละลายน้ำได้ออกสู่ดิน และพืชดูดนำไปใช้ในการเจริญต่อไป ปริมาณฟอสฟอรัสในดินเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ชะล้างลงสู่แหล่งน้ำเนื่องจากหลังกระบวนการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์แล้วฟอสฟอรัสจะทำปฏิกิริยากับโลหะอื่นๆ กลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำยากหรือไม่ละลายน้อยมากตกตะกอนในแหล่งน้ำ ถ้าในแหล่งน้ำมีอนุมูลฟอสฟอรัสที่ละลายได้ในปริมาณมาก จะทำให้พืชน้ำ (aquatic plants) สาหร่าย (algae) และแพลงก์ตอนพืฃ (phytoplankton) ซึ่งเป็นผู้ผลิต (producer) ในห่วงโซ่อาหาร (food chains) เจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว (overdrive growth) เกิดขึ้นอย่างหนาแน่น (bumper crop) สูญเสียภาวะสมดุลของสิ่งมีชีวิตในน้ำ เรียกว่า “ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น (Eutrophication ; Algae bloom)” ซึ่งมีสาเหตุมาจากสารประกอบไนโตรเจนร่วมด้วย สาเหตุเนื่องจากเมื่อปริมาณฟอสฟอรัสในรูปสารประกอบฟอสเฟตในน้ำมากกว่า 0.01 มิลลิกรัมต่อลิตร และปริมาณไนโตรเจนในรูปสารประกอบไนเตรต (-NO3-) มากกว่า 0.3 มิลลิกรัมต่อลิตร ฟอสฟอรัสและไนโตรเจนซึ่งเป็นธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชน้ำ แพลงก์ตอนพืช และสาหร่าย ช่วงแรกๆ ดูเหมือนจะมีผลดีเนื่องจากมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) ปลดปล่อยออกซิเจนเพิ่มมากขึ้น สัตว์น้ำมีอาหารจากพืชน้ำ สาหร่ายและแพลงก์ตอนพืชที่มากขึ้น จึงแพร่ขยายพันธุ์เพิ่มจำนวนมากขึ้นด้วย แต่ในช่วงต่อๆ มาทำให้จำนวนสิ่งมีชีวิตในน้ำมีมากขึ้นในบริเวณแหล่งน้ำเดิม จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในการหายใจเพื่อการดำรงชีวิตมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้น้ำขาดออกซิเจน สิ่งมีชีวิตในน้ำตายมากขึ้น ดังนั้นน้ำจึงเน่าเสียมากขึ้น ทำนองเดียวกันถ้าแหล่งน้ำมีสัตว์เพียงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนของสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช ถ้าสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืชเพิ่มจำนวนมากขึ้นจะทำให้ต้องการออกซิเจนในการหายใจมากขึ้น แหล่งน้ำทึบแสงมากขึ้น แสงไม่เพียงพอต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง ทำให้สาหร่ายและแพลงก์ตอนพืชตายลง มีการย่อยสลายก่อให้เกิดน้ำเน่าเสียเช่นเดียวกัน ถ้าเกิดในทะเลหรือทะเลสาบจะมีลักษณะที่เรียกว่า “กระแสน้ำแดง (Red tide)” มองเห็นสีของน้ำเปลี่ยนไปจากปกติ ปรากฎการณ์นี้เคยเกิดในทะเลแถบชายฝั่งจังหวัดชลบุรีซึ่งรับน้ำมาจากปากแม่น้ำบางปะกงที่ทั้งสองฝั่งมีการทำเกษตรกรรม เลี้ยงสัตว์ ที่อยู่อาศัย และโรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมาก…

แนวทางการใช้สารเคมีกำจัดคราบไคลสิ่งสกปรกที่ก่อให้เกิดน้ำเน่าเสียน้อยกว่าผงซักฟอก

  • สบู่ สบู่เหลว สูตรเคมี CH3(CH2)nCOONa+
  • น้ำส้มสายชู หรือกรดแอซิติก (Acetic acid) สูตรเคมี CH3COOH  ความเข้นข้น 5% 

ทำไม

สบู่ และ น้ำส้มสายชู ที่ชะล้างคราบไคลสิ่งสกปรกแล้วไม่ก่อให้การเจริญเติบโตของสาหร่าย แพลงก์ตอนพืช และวัชพืชน้ำที่มากเกินไป…?…

 


หมายเหตุ เขียนในช่วงน้ำท่วมในปี พ.ศ.2554

แหล่งข้อมูล
http://www.ehow.com
http://web.ku.ac.th/schoolnet
http://www.thaieditorial.com
http://raphaball.com
http://echo2.epfl.ch
http://www.cci.net.au
http://www.tisi.go.th
http://student.sut.ac.th
http://web.nkc.kku.ac.th

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *