สารเคมีตกค้างทางการเกษตร (ตอนที่1)

สารเคมีตกค้างทางการเกษตรแบ่งเป็น  4 กลุ่มที่สำคัญ ได้แก่

1. ออร์แกโนฟอสเฟต เช่น มาลาไธออน ไดโครฟอสเฟต อีพีเอ็น ฯลฯ  สารเคมีในกลุ่มนี้จะมีพิษรุนแรงมากกว่ากลุ่มอื่น โดยเป็นพิษทั้งกับแมลงและสัตว์อื่นๆ ทุกชนิด แต่สารในกลุ่มนี้จะย่อยสลายได้เร็วกว่ากลุ่ม ออร์แกโนคลอรีน สภาพแวดล้อมเหมาะสมสลายตัวที่ระยะเวลาประมาณ 24 ชั่วโมง ถึง 1 อาทิตย์

2. คาร์บาเมต เช่น คาร์โบฟูแรน เมโทมิล ฯลฯ  สารเคมีในกลุ่มคาร์บาเมตจะมีความเป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมน้อยกว่าพวกออร์กาโนฟอสเฟต  สภาพแวดล้อมเหมาะสมสลายตัวที่ระยะเวลาประมาณ 1 เดือน

3. ไพรีทรอยด์ เช่น เปอร์เมทริน เดลต้าเมทริน ฯลฯ  สารเคมีกลุ่มที่สังเคราะห์ขึ้นโดยมีความสัมพันธ์ตามโครงสร้างของไพรีทริน ซึ่งเป็นสารธรรมชาติที่สกัดได้จากพืชไพรีทรัม สารเคมีในกลุ่มนี้มีความเป็นพิษต่อแมลงสูง แต่มีความเป็นพิษต่อสัตว์เลือดอุ่นต่ำ อย่างไรก็ตาม สารเคมีกลุ่มนี้มีราคาแพงจึงไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้  สลายตัวที่ระยะเวลาโดยประมาณ 1 อาทิตย์ ถึง 1เดือน

4. ออร์แกโนคลอรีน เช่น ไดโคฟอล  แดลดริล สารเคมีในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่เป็นสารเคมีที่มีพิษไม่เลือก (คือเป็นพิษต่อแมลงทุกชนิด) และค่อนข้างจะสลายตัวช้า  ทำให้พบตกค้างในห่วงโซ่อาหารและสิ่งแวดล้อมได้นาน บางชนิดอาจตกค้างได้นานหลาย 10  ปัจจุบัน ประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลกจะไม่อนุญาตให้ใช้สารเคมีในกลุ่มนี้ หรือไม่ก็มีการควบคุมการใช้ ไม่อนุญาตให้ใช้อย่างเสรี เพราะผลกระทบด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม

ซึ่งสารเคมีตกค้างข้างต้นออกฤทธิ์ต่อระบบประสาท ทางเดินหายใจ เช่น ถ้ารุนแรงจะมีอาการชักหรือหมดสติ จนถึงเสียชีวิต ถ้าไม่รุนแรงจะมีอาการคลื่นไส้ อาเจียน เป็นตะคริว ปวดศรีษะ มึนงง เป็นต้น ส่วนใหญ่สารเหล่านี้มาจาก สารกำจัดแมลงและศัตรูพืช

การศึกษาการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่ม Organophosphate ที่ปนเปื้อนอยู่ในดินในกลุ่มของออร์กาโนฟอสเฟต พบว่าฟอสเฟตนั้นมีจุลินทรีย์หลายชนิดที่สามารถย่อยสลายได้ และสารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟต ถูกย่อยสลายหรือลดความเป็นพิษลงได้โดยกระบวนการทางชีวภาพ โดยอาศัยเอ็นไซม์จากจุลินทรีย์บางชนิดได้แก่ Escherichia coli ที่ผลิตเอ็นไซม์ออร์กาโนฟอสฟอรัสไฮโดรเลส (organophosphorus hydrolase) นอกจากนั้นยังรายงานเพิ่มเติมอีกว่าเชื้อ Psuedomonas diminuta สามารถสร้างเอ็นไซม์ออร์กาโนฟอสฟอรัสไฮโดรเลสได้เช่นกัน และปัจจัยทางด้านสิ่งแวดล้อมก็มีผลต่อการดำรงชีวิตและกิจกรรมของจุลินทรีย์ดังกล่าว เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณอินทรียวัตถุ ปริมาณออกซิเจน นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลของสารด้วย สารกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตส่วนใหญ่ที่มีโครงสร้างของ –OH, COO หรือ -NH2 เป็นองค์ประกอบ และเป็นสารมีขั้วจะเกิดการสลายตัวทางชีวภาพได้ง่าย ลักษณะการถูกย่อยสลายของสารกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตโดยจุลินทรีย์ต่างๆ ว่า อาจเป็นการย่อยสลายแบบ co-metabolism ซึ่งเป็นการย่อยสลายโดยกิจกรรมของจุลินทรีย์หลายกลุ่มสารกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตจะถูกเปลี่ยนเป็นสารเมทาบอไลต์โดยจุลินทรีย์กลุ่มหนึ่ง สารดังกล่าวอาจสะสมในสิ่งแวดล้อมหรือถูกย่อยสลายต่อไปโดยจุลินทรีย์กลุ่มอื่นๆ ซึ่งสามารถนำสารดังกล่าวไปใช้เป็นปัจจัยในการเจริญเติบโตได้ อัตราการย่อยสลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่น มาลาไธออน จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ชนิดหนึ่งที่แยกได้จากกากของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม ให้กลายเป็นสารเมทาบอไลต์ ซึ่งจะถูกย่อยสลายต่อไปโดยจุลินทรีย์อีกกลุ่มหนึ่งจนกลายเป็นเอทานอลหมดภายใน 28 ชั่วโมง นอกจากนี้อาจมีการย่อยสลายแบบ catabolism ซึ่งเป็นการย่อยสลายที่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์โดยจุลินทรีย์เพียงกลุ่มเดียว เนื่องจากจุลินทรีย์สามารถนำสารที่ได้จากการย่อยสลายสารกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตไปใช้ในรูปของแหล่งคาร์บอน แหล่งพลังงาน หรือแหล่งอาหารในการเจริญเติบโตได้ ในหลายกรณีการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์จะได้ผลผลิตสุดท้ายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ เช่น จุลินทรีย์ชนิดหนึ่งซึ่งพบทั่วไปในดิน แหล่งน้ำ นาข้าว และของเสีย สามารถย่อยสลายพาราไธออนหรือไดอะซินอน  โดยมีเอนไซม์ต่างๆ เข้ามาเกี่ยวข้องกับกระบวนการสลายตัวดังกล่าว จากการศึกษาการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในดินโดยเปรียบเทียบระหว่าง การใช้สารกำจัดศัตรูพืชครั้งเดียวกับหลายครั้ง พบว่าการลดลงของสารกำจัดศัตรูพืช เป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์เป็นหลัก หลังจากการใช้ในช่วงแรก ปริมาณสารกำจัดศัตรูพืชจะลดลงอย่างช้าๆ ซึ่งเรียกช่วงนี้ว่า lag period เนื่องจากจุลินทรีย์อยู่ระหว่างการปรับตัว หรือเปลี่ยนสารกำจัดสารกำจัดศัตรูพืชเป็น  11 เมทาบอไลต์ที่ไม่เป็นพิษต่อจุลินทรีย์ หลังจากผ่านช่วงนี้ไปแล้วจุลินทรีย์จะเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว การเพิ่มขึ้นของจำนวนจุลินทรีย์ทำให้การสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว และเมื่อมีการใช้สารกำจัดศัตรูพืชชนิดเดียวกันครั้งต่อไป จะไม่ปรากฏช่วง lag period เนื่องจากมีปริมาณจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายสารกำจัดศัตรูพืชอยู่แล้วในดิน ทำให้สารกำจัดศัตรูพืชมีการสลายตัวอย่างรวดเร็ว และมีปริมาณที่ตกค้างอยู่น้อยมาก ในกรณีที่มีความถี่ในการใช้สารกำจัดศัตรูพืชสูง จะปรากฏการสะสมของสารกำจัดศัตรูพืชในดินได้ถึงแม้สารนั้นจะมีการสลายตัวได้ง่ายก็ตาม อย่างไรก็ตามพบว่าเป็นเรื่องที่ผิดปกติในการพบสารออร์กาโน-ฟอสเฟตคงสภาพในดินนานข้ามปี เพราะจากการทดลอง พาราไธออน จะสูญสลายไปจากดินในเวลา 5 เดือน แต่เมื่อมีการใช้พาราไธ-ออนติดต่อกันนาน 4 ปี ทำให้ยังคงพบพาราไธออนตกค้างในดินในปริมาณเล็กน้อยนานถึง 16 ปี ภายหลังจากที่เลิกใช้ไปแล้ว

การศึกษาการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่ม Carbamate พบว่าการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่มนี้จะค่อนข้างรวดเร็ว โดยจุลินทรีย์หลาย ๆ กลุ่ม เช่น การสลายตัวของ Carbaryl เกิดขึ้นไม่มากนัก ใน 40 วันหลังการใส่ carbaryl ในดินร่วน แต่จะสลายตัวถึง 95% หลังจากการใส่ 135 วัน ซึ่งการสลายตัวของ Carbaryl เกิดจากเชื้อราในดินพวก Aspergillus terresus ทำการสลาย Carbaryl ให้กลายเป็น 1-naphthyl N-hydroxymethlecarbamate, 1-naphthyl carbamate, 4- and 5-hydroxy-1-naphthyl methylcarbamates

การศึกษาการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่ม ออร์แกโนคลอรีน Chlorinated hydrocarbons DDT จะมีความเสถียรมากในดินที่มีสภาพการระบายอากาศที่ดี (well aerated soils) แต่ในสภาพ anaerobic conditions เช่น ดินที่มีน้ำท่วมขัง การสลายตัวของ DDT กลายไปเป็น DDD ได้เร็วยิ่งขึ้น แต่การสลายตัวของ DDT กลายเป็น DDE จะช้าลงในสภาพที่มีการระบายอากาศดี การสลายตัวของ DDT เพื่อเกิดเป็นสารตัวใหม่ (minor metabolites) เช่น DDA, dicofol, DBP, BA, dicofol like compounds นั้นเกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์หลายกลุ่ม เช่น Enterobacter aerogenes (Barker and Morrison, 1965), Trichoderma viride, Fusarium oxysporium, Aerobacter aerogenes จากข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าการสลายตัวของ DDT เกิดเป็นสารประกอบตัวใหม่นั้นเกิดได้หลายกระบวนการ (different metabolic pathways) ซึ่งแต่ละกระบวนการจะเกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ที่แตกต่างกัน Korte et al. (1962) พบว่า การสลายตัวของ aldrin ไปเป็น dieldrin และสาร metabolites อื่นๆ เกิดจากจุลินทรีย์ Pseudomonas chrysgenum อย่างไรก็ตามพบว่าจุลินทรีย์พวก Trichoderma,Fusarium, Penicillium, Aspergillus, Nocardia, Streptomyces และ Micromonospora ก็สามารถเปลี่ยน Aldrin ไปเป็น Dieldrin ได้เช่นกัน

การศึกษาการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่ม Synthetic Pyrethroids การสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่มนี้ โดยทั่วไปเกิดจากการ hydrolysis ของกลุ่ม ester อย่างไรก็ตาม การสลายตัวของ permethrin ในดินพบว่า e-isomer permethrin สลายตัวด้วยจุลินทรีย์เร็วกว่า การสลายตัวของ z-siomer permethrin

การดูดของพืช (Plant uptake) สารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารในกลุ่มดูดซึม (systemic) เช่น โมโนโครโตฟอส ไดเมทโธเอท สามารถดูดซึมเข้าสู่ต้นพืชได้ทางปากใบและผิวใบ สารที่ดูดซึมผ่านเข้าไปแล้วจะเคลื่อนย้ายลงสู่ราก โดยผ่านท่อลำเลียงอาหาร (phloem) เป็นการเคลื่อนย้ายซึ่งเกิดขึ้นอย่างช้าๆ หลังจากนั้นจะเคลื่อนย้ายไปสู่ท่อลำเลียงน้ำ (xylem) ซึ่งจะเคลื่อนย้ายไปสู่ส่วนต่างๆ ของพืชอย่างรวดเร็ว เมื่อเข้าสู่ต้นพืชแล้วสารเหล่านี้อาจจะอยู่ในรูปสารดั้งเดิม (Parent compound) หรือเปลี่ยนรูปไปโดยกระบวนการทางชีวเคมีและเมทาบอลิซึมในเนื้อเยื่อพืช สารที่เปลี่ยนรูปไปอาจไม่มีความเป็นพิษต่อมนุษย์หรือสัตว์ หรือมีความเป็นพิษรุนแรงกว่าเดิมก็ได้ ดังเช่นในแมลง เมื่อสารมาลาไธออนเข้าสู่ลำตัวแมลงจะมีการเปลี่ยนรูปโดยปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยระบบเอนไซม์โมโนออกซิจีเนส (Monooxygenase system) ได้สารมาลาออกซอน (Malaoxon) ซึ่งมีพิษสูงขึ้นกว่ามาลาไธออนมาก ดังนั้นสารกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตที่ตกค้างในส่วนต่างๆ ของพืชโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนที่ใช้บริโภค จึงอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ได้ สำหรับสารกำจัดศัตรูพืชที่ตกค้างอยู่ในดินและถูกดูดซึมเข้าสู่ต้นพืชนั้นจำเป็นต้องมีสภาพที่เหมาะ และอัตราการดูดสารกำจัดศัตรูพืชเข้าไปในต้นพืชนั้นขึ้นกับชนิดของยาและความคงทนของสารกำจัดศัตรูพืชชนิดนั้นๆ ในดิน เช่น Heptachlor จะถูกดูดได้ง่ายกว่า Aldrin และในดินร่วนทราย พืชจะดูดสารกำจัดศัตรูพืชได้มากกว่าดินเหนียวที่มีอินทรีย์วัตถุในปริมาณสูง

การ up take ของสัตว์ในดินสัตว์ขนาดเล็ก (Invertebrates) เช่น ไส้เดือน และหอย ที่อาศัยอยู่ในดินสามารถดูดซับเอาสารกำจัดศัตรูพืชที่ตกค้างในดินเข้าสู่ร่างกายของมัน โดยสะสมไว้ในเนื้อเยื่อส่วนที่เป็นไขมัน และสามารถทำให้สารกำจัดศัตรูพืชนั้นมีความเข้มข้นที่สูงขึ้นกว่าความเข้มข้นของสารกำจัดศัตรูพืชที่อยู่ในดินรอบ ๆ ที่มันอาศัยอยู่ถึง 10 เท่า จากการศึกษาข้างต้นชี้ให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสารตกค้างในดินแตกต่างกัน ดังนั้นการที่จะเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดเรื่องระยะเวลาปรับเปลี่ยน จึงจำเป็นต้องมีข้อมูลที่น่าเชื่อถือใช้ในการอ้างอิงและเป็นวิทยาศาสตร์เพื่อให้ทุกฝ่ายยอมรับ จึงจัดทำโครงการศึกษาวิจัยเรื่องนี้ขึ้น

แสดงความคิดเห็น

*

  • เข้าสู่ระบบ