web_01

กลไกการเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี

เมื่อเมืองขยายตัวใหญ่ขึ้น ผู้คนมากขึ้น ปัญหาการรุกล้ำพื้นที่ชายฝั่งทะเลก็ตามมา ทั้งท่าเทียบเรือ โรงแรม สถานที่ท่องเที่ยว หรือแม้กระทั่งชุมชน ทำให้เกิดปัญหาการระบายน้ำทิ้ง ทั้งจากอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และบ้านเรือน ลงสู่แหล่งน้ำทะเล ส่งผลทำให้พื้นที่ชายฝั่งทะเลของประเทศไทยหลายแห่ง โดยเฉพาะพื้นที่อ่าวไทยตอนบนฝั่งตะวันออก เกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีอันเนื่องมาจากกระบวนการยูโทรฟิเคชั่น (Eutrophication) ว่าแต่..ปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีคืออะไรนะ???

“ปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี” หรือที่ชาวบ้านมักเรียกว่า “ปรากฏการณ์ขี้ปลาวาฬ” คือปรากฏการณ์ที่แพลงก์ตอนพืช (Phytoplankton) เพิ่มจำนวนอย่างมากและรวดเร็ว (Planktonbloom หรือ Algae bloom) ซึ่งทำให้น้ำทะเลเปลี่ยนสีไปตามรงควัตถุของพวกแพลงก์ตอนพืชเหล่านั้น ภายหลังจากที่สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นตายลง จะเกิดกระบวนการย่อยสลายโดยแบคทีเรียซึ่งมีการใช้ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ (Dissolved oxygen) จนทำให้ออกซิเจนละลายน้ำลดลงอย่างรวดเร็วจนถึงระดับที่สัตว์น้ำไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ ทำให้น้ำเน่าเสีย มีกลิ่นเหม็น และส่งผลต่อการใช้งานพื้นที่ชายฝั่งทะเล

สาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี

สาเหตุหลักของการเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี คือ ภาวะการเพิ่มขึ้นของปริมาณสารอาหาร (Nutrient) ของแพลงก์ตอนพืช เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส หรือที่เรียกว่า ยูโทรฟิเคชั่น (Eutrophication) ประจวบกับภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและระดับความเค็มของน้ำทะเล ที่เหมาะสมกับการเจริญเติบโตและแพร่พันธุ์ของแพลงก์ตอนพืชชนิดหนึ่งๆ ทำให้เกิดการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น

การเพิ่มปริมาณขึ้นอย่างรวดเร็วของชีวมวลจำพวกแพลงก์ตอนพืชหรือสาหร่าย ซึ่งเรียกว่า การขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วของแพลงก์ตอนหรือแพลงก์ตอนบลูม (Plankton blooms) และการขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วของสาหร่าย (Algae blooms) แพลงก์ตอนพืชหรือสาหร่าย ภาวะเช่นนี้จะเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบอื่นๆ ประกอบด้วย เช่น ปริมาณแสงมากเพียงพอ เป็นต้น การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของแพลงก์ตอนเหล่านี้ทำให้น้ำทะเลมีสีเปลี่ยนแปลงไปตามเม็ดสีของแพลงก์ตอน บางครั้งก็เป็นสีแดง จนมีการเรียกปรากฏการณ์ธรรมชาตินี้ว่า “Red Tides” ในภาษาอังกฤษ แต่เนื่องจากปรากฏการณ์นี้น้ำทะเลสามารถเปลี่ยนเป็นสีอื่นๆ ด้วย เช่น น้ำตาล เหลือง หรือเขียว เป็นต้น ในภาษาไทยจึงมักเรียกว่า “ปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี”

เมื่อเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีซึ่งเป็นผลจากภาวะยูโทรฟิเคชั่นแล้ว อาจจะทำให้เกิดภาวะ “น้ำมีออกซิเจนน้อย (Hypoxia)” ในชั้นน้ำได้ ภาวะน้ำมีออกซิเจนน้อยถือได้ว่าเป็นผลกระทบทุติยภูมิอีกอย่างหนึ่งของภาวะยูโทรฟิเคชั่น และแพลงก์ตอนบลูม ผลผลิตจากกระบวนการผลิตขึ้นปฐมภูมิของชีวมวลแพลงก์ตอนพืชเพิ่มจำนวนสารอินทรีย์ที่ตกตะกอนอยู่ที่พื้นท้องทะเล และในกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์เหล่านี้โดยพวกจุลินทรีย์ใช้ออกซิเจนจำนวนมาก ทำให้ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำบริเวณพื้นท้องทะเลลดต่ำลง ในบางกรณีอาจรุนแรงจนกระทั่งปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำหมดลงเราเรียกภาวะเช่นนี้ว่า “ภาวะน้ำไม่มีออกซิเจน (Anoxia)” และทำให้เกิดการตายของปลาหรือสิ่งมีชีวิตอื่นในชั้นน้ำได้

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดยูโทรฟิเคชั่น

จากที่กล่าวข้างต้น ยูโทรฟิเคชั่นเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในแหล่งน้ำที่มีปริมาณธาตุอาหารจำพวก สารประกอบฟอสฟอรัสและไนโตรเจนเป็นจำนวนมาก การเพิ่มขึ้นของปริมาณสารอาหาร อาจเกิดจากปริมาณธาตุอาหารที่ไหลมาพร้อมกับน้ำจากปากแม่น้ำ หรือเกิดจากปริมาณธาตุอาหารที่ไหลขึ้นมาจากพื้นท้องทะเล พร้อมกับปรากฏการณ์น้ำผุด (Upwelling) ซึ่งปริมาณสารอาหารในน้ำทะเล สามารถทำการตรวจวิเคราะห์ได้ โดยทำการเก็บตัวอย่างน้ำทะเลเพื่อวิเคราะห์หาปริมาณ แอมโมเนีย (NH3-N) ไนไตรท์ (NO2-N) ไนเตรท (NO3-N) และฟอสเฟต (PO4-P) โดยวิธีการที่ทางสถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลใช้ในการวิเคราะห์หาปริมาณสารอาหารในน้ำทะเลแสดงไว้ดังภาพ ดังนี้

จากนั้นจึงนำข้อมูลสารอาหารที่ตรวจวัดได้ไปวิเคราะห์ร่วมกับข้อมูลอุทก-อุตุนิยมวิทยาอื่นๆ ในการอธิบายกลไกการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำทะเลตามฤดูกาลของพื้นที่ศึกษา ซึ่งข้อมูลในงานวิจัยนี้ ปริมาณสารอาหาร (Nutrients) ในน้ำทะเลได้จากการเก็บตัวอย่างน้ำทะเลที่สถานีสะพานปลาหาดวอนนภาเป็นประจำทุกสัปดาห์ โดยเก็บตัวอย่างน้ำทะเลสัปดาห์ละ 1 ครั้ง ตั้งแต่เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2553 ถึงเดือนธันวาคม พ.ศ. 2554 รวมระยะเวลา 19 เดือน ได้ผลดังนี้

ข้อมูลการตรวจวัดปริมาณแอมโมเนียทั้งหมด ค่าเฉลี่ยของปริมาณแอมโมเนีย (NH3-N) เท่ากับ 0.066 mg/L ค่าสูงที่สุดเท่ากับ 0.853 mg/L ค่าต่ำที่สุดเท่ากับ 0.004 mg/L และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.115 mg/L, จากข้อมูลการตรวจวัดปริมาณไนไตรท์ (NO2-N) ทั้งหมด พบค่าเฉลี่ยของปริมาณไนไตรท์ (NO2-N) เท่ากับ 0.005 mg/L ค่าสูงที่สุดเท่ากับ 0.109 mg/L ค่าต่้าที่สุดเท่ากับ 0.001 mg/L และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.014 mg/L ในกรณีของปริมาณไนโตรเจนในรูปของไนเตรท (NO3-N) มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลใกล้เคียงกับกรณีของไนไตรท์มาก บางช่วงปริมาณทั้งสองมีค่าสูงขึ้นพร้อมๆ กัน ซึ่งอาจเป็นผลจากกระบวนการไนโตรฟิเคชั่นของแอมโมเนียและไนไตรท์ โดยค่าเฉลี่ยของปริมาณไนเตรท (NO3-N) เท่ากับ 0.041 mg/L ค่าสูงที่สุดเท่ากับ 0.588 mg/L ค่าต่ำที่สุดเท่ากับ 0.003 mg/L และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.077 mg/L และกรณีข้อมูลของปริมาณฟอสเฟต (PO4-P) ที่วัดได้จากตัวอย่างน้ำทะเล พบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงมาก โดยมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 0.026 mg/L ค่าสูงที่สุดเท่ากับ 0.263 mg/L ค่าต่ำที่สุดเท่ากับ 0.003mg/L และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.033 mg/L

นอกจากนี้ยังพบว่าคุณภาพน้ำทะเล เช่น อุณหภูมิ (Temperature), ความเค็ม (Salinity), ปริมาณคลอโรฟิลล์ (Chlorophyll), ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO), ความเข้มแสง (Light Intensity) และความขุ่น (Turbidity) โดยเฉพาะความเข้มของแสง ซึ่งถือเป็นปัจจัยที่สำคัญมากต่อกระบวนการสังเคราะห์แสงของแพลงก์ตอนพืชหรือพืชน้ำในท้องทะเล หากในน้ำทะเลมีปริมาณสารอาหารสูงหรือเกิดภาวะยูโทรฟิเคชั่น ประกอบกับมีปริมาณแสงแดดที่เพียงพอ ย่อมเอื้อให้เกิดการขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วของแพลงก์ตอนหรือปรากฏการณ์แพลงก์ตอนบลูมได้ และเมื่อแพลงก์ตอนในชั้นน้ำด้านบนมีปริมาณสูงขึ้นมาก จนกระทั่งปิดกั้นการแผ่ของแสงแดดลงไปน้ำ ปริมาณความเข้มแสงในน้ำจะลดต่ำลง จนพืชในชั้นน้ำด้านล่างไม่สามารถสังเคราะห์แสงและตายได้ในที่สุด นี่คือ ความสำคัญของปริมาณความเข้มแสงในแง่ของกลไกการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำและทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชั่น

การทำนายปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสี

การศึกษาสาเหตุและกลไกของปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีและการเพิ่มขึ้นของปริมาณสารอาหารในน้ำทะเล ต้องอาศัยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ที่ผนวกแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ทางชายฝั่งทะเลและปากแม่น้ำ (Estuarine and coastal hydrodynamic model) เข้ากับแบบจำลองระบบนิเวศน์ชายฝั่งทะเล (Coastal ecosystem model) เพื่อจำลองการเคลื่อนที่ของปริมาณสารอาหาร จำลองกระบวนการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ เช่น อุณหภูมิ ความเค็ม และความหนาแน่น และจำลองระบบวัฏจักรของพวกแพลงก์ตอนพืช

อย่างไรก็ตาม ในการพัฒนาแบบจำลองดังกล่าว มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีข้อมูลภาคสนามที่ต่อเนื่อง ในช่วงระยะเวลาที่นานพอสมควร ที่จะใช้เป็นข้อมูลในการสอบเทียบและตรวจสอบผลจากแบบจำลอง เพื่อสร้างความเชื่อมั่นให้กับแบบจำลองได้ นอกจากนี้การสำรวจและเก็บข้อมูลคุณภาพน้ำในภาคสนาม จะเป็นอีกหนึ่งหลักฐานที่ทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์ธรรมชาตินี้มากยิ่งขึ้น และทำให้ทราบถึงสาเหตุที่แท้จริงของการเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีได้อย่างแม่นยำในอนาคต

อ้างอิงข้อมูลจาก

โครงการวิจัย “กลไกการเกิดปรากฏการณ์น้ำเปลี่ยนสีบริเวณอ่าวไทยตอนบนฝั่งตะวันออก”

หัวหน้าโครงการ : ธรรมนูญ รัศมีมาสเมือง
สนับสนุนโดย : สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)

เรียบเรียง บุษบา เกรย์
กราฟิก ณปภัช เสโนฤทธิ์
00:00
00:00
Empty Playlist