การตรวจสอบสารพิษตกค้างในผลผลิต (ตอนที่ 3)

การคงสภาพของสารป้องกันกำจัดแมลงในกลุ่ม Organochlorine จะตกค้างในดินค่อนข้างยาวนานกว่าสารกำจัดศัตรูพืชในกลุ่มอื่นๆ โดยเฉพาะ DDT ซึ่งพบตกค้างในดินมากกว่า 35 ปี สารป้องกันกำจัดแมลงในกลุ่ม Organophosphate โดยทั่วไปแล้วยาในกลุ่มนี้มีการตกค้างที่สั้น หรือสลายตัวได้รวดเร็วในดิน มักจะไม่ค่อยพบการตกค้างในดินเกินหนึ่งปี โดยทั่วไปอยู่ในระหว่าง 2-4 สัปดาห์ เพราะมีขบวนการย่อยสลายเกิดขึ้น ขบวนการย่อยสลายอาจเป็นขบวนการทางเคมี เช่น ไฮโดรไลซิส หรือขบวนการทางชีวภาพ ซึ่งเป็นการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ ดังแสดงในตารางที่ 2 เป็นค่าครึ่งชีวิต (half-life) ของสารออร์กาโนฟอสเฟตในดินชนิดต่างๆ จะเห็นได้ว่ามีระยะเวลาต่างกัน ซึ่งขึ้นกับปัจจัยหลายด้าน เช่น กับอิทธิพลของสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมีของดิน ถ้าสารกำจัดแมลงที่ลงดินแล้วไม่ถูกดูดซับด้วยอนุภาคดิน การเปลี่ยนแปลงของสารกำจัดแมลงจะขึ้นกับสภาพแวดล้อม เช่น ความเป็นกรด-เบส (PH) อุณหภูมิ ความชื้นของดิน เป็นต้น ในทางตรงกันข้ามถ้าสารกำจัดแมลงถูกดูดซับด้วยอนุภาคดินการลดลงของสารกำจัดแมลงจะลดลงเรื่อยๆ เท่าที่ปฏิกิริยาการกระตุ้นด้วยเอนไซม์จะเป็นไปได้ สำหรับสารเคมีในกลุ่ม Carbamate ก็มีแนวโน้มในการตกค้างในดินเพียงเล็กน้อยจนถึงปานกลาง ค่าครึ่งชีวิตของยาในกลุ่มนี้เวลาที่อยู่ในดินจะสั้นมาก เกือบทุกตัวจะมีค่าครึ่งชีวิตประมาณ 2-3 วัน จนถึง 1-2 สัปดาห์ อย่างไรก็ตามสารกำจัดศัตรูพืชชนิดดูดซึม (systemic methylcarbamates) เช่น carbofuran มีค่าครึ่งชีวิตค่อนข้างนาน ตั้งแต่ 18-378 วัน ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสารตกค้างในดิน เมื่อสารป้องกันกำจัดแมลงปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม เช่น พืช ดิน อากาศ หรือน้ำ โดยการพ่นหรือใส่ทางดินของเกษตรกร จะมีกระบวนการทั้งทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ เข้ามาเกี่ยวข้อง ทำให้เกิดการเคลื่อนย้าย เปลี่ยนรูป หรือสูญหายของสารดังกล่าว ซึ่งกระบวนการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องสามารถสรุปได้ดังนี้

1. กระบวนการทางด้านเคมีฟิสิกส์ในดิน (Physicochemical process) ได้แก่ การดูดซับ การเคลื่อนที่ในดิน การระเหย การสลายตัวด้วยแสง และการเปลี่ยนรูปและการสลายตัวทางเคมี

2. กระบวนการทางด้านชีวภาพ (Biological process) การสลายตัวทางชีวภาพเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของสารจนสูญเสียสภาพโครงสร้างโมเลกุลเดิม โดยชีวปัจจัยหรือปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตต่างๆ เช่น ออกซิเดชัน-รีดักชัน ไฮโดรไลซิส ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับอัตราการสลายตัวทางชีวรูปที่สำคัญ ได้แก่ ชนิดและจำนวนของจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายสารชนิดนั้น และนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานได้ เช่น รา แบคทีเรีย

2.1 การสลายตัวโดยจุลินทรีย์ดิน (Microbial decomposition) จุลินทรีย์ในดินมีบทบาทที่สำคัญยิ่งต่อการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในดิน ดังนั้นปัจจัยที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อจุลินทรีย์ดิน ก็จะส่งผลกระทบต่อการสลายตัวของสารกำจัดศัตรูพืชในดิน เช่น ชนิดของดิน ความเป็นกรด-เบส ของดิน (pH) ความชื้น อุณหภูมิดิน เป็นต้น

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 สามารถย่อยสลายพาราไธออนหรือไดอะซินอนแล้วนำไปใช้เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงานในการเจริญเติบโตได้ 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 อย่างไรก็ตามพบว่าเป็นเรื่องที่ผิดปกติในการพบสารออร์กาโนฟอสเฟตคงสภาพในดินนานข้ามปี เพราะจากการทดลอง พาราไธออน จะสูญสลายไปจากดินในเวลา 5 เดือน แต่เมื่อมีการใช้พาราไธออนติดต่อกันนาน 4 ปี ทำให้ยังคงพบพาราไธออนตกค้างในดินในปริมาณเล็กน้อยนานถึง 16 ปี ภายหลังจากที่เลิกใช้ไปแล้ว

แสดงความคิดเห็น

*

  • เข้าสู่ระบบ