คลิกเพื่อดาวน์โหลดเอกสาร - กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม

Report
ผลของการตกสะสมของกรดต่ อความเป็ นกรด
ในดินของประเทศไทย
หทัยรัตน์ การีเวทย์
ส่วนวิจยั อากาศ เสียงและความสันสะเทื
่
อน
ศูนย์วิจยั และฝึ กอบรมด้านสิ่งแวดล้อม กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม
รายละเอียดของการนาเสนอ
 ความสาคัญและที่มาของปัญหา
 วัตถุประสงค์ของการศึกษาและประโยชน์
ที่ได้รบั
 วิธีศึกษาและผลการศึกษา
 การนาผลการวิจยั ไปใช้ประโยชน์
ความสาคัญของปัญหาการตกสะสมของกรด
ความเป็ นกรดในอากาศเกิดจากการระบายมลพิษหรือ
ปฏิกิริยาเคมีในบรรยากาศ ที่ก่อให้เกิด กรดซัลฟูริค
กรดไนตริก หรือกรดไฮโดรคลอริกขึน้ ในอากาศทัง้ ใน
รูปของก๊าซหรือของเหลว โดยมีแหล่งกาเนิดมาจาก
การเผาไหม้เชื้อเพลิง และชีวะมวลต่างๆ ใน
ภาคอุตสาหกรรม คมนาคม พานิชกรรม และ
เกษตรกรรม เป็ นต้น
Mechanism of Acid Deposition
 การตกสะสมของกรดลงสู่ ดน
ิ มีผลทาให้ ดนิ แปรสภาพกลาย
เป็ นกรด ก่ อให้ เกิดความเสี ยหายต่ อป่ าไม้ พืน้ ที่เกษตรกรรม
และการสู ญเสี ยความหลากหลายทางชีวภาพในดิน ตลอดจน
การปลดปล่ อยสารพิษในดิน
 กระบวนการกลายเป็ นกรดในดินยังสามารถทาให้ เกิดภาวะ
โลกร้ อนเพิม่ ขึน้ ได้ เนื่องความเป็ นกรดในดินจะทาให้ การจับ
คาร์ บอนของแมกนีเซียมและแคลเซียมซิลเิ กทไว้ ในดินไม่ มี
ความสมดุล และก๊ าซคาร์ บอนไดออกไซด์ ทกี่ กั เก็บไว้ จะถูก
ปลดปล่ อยออกมาในทีส่ ุ ด
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของดินได้แก่
1. การลดระดับลงหรือหมดไปของธาตุอาหารพืชที่มีประจุบวก อาทิเช่น
Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, Na+ (Base cations)
2. การเคลื่อนย้ายของอลูมินัม่ (Al3+) ออกมาอยู่ในรูปสารละลายของดิน
3. เกิดการสะสมของไนโตรเจน (N) และกามะถัน (S)
4. เพิ่มการละลายได้ของโลหะหนักดังต่อไปนี้ Zn, Cd, Mn, Cu, Fe, etc.
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติดิน เมื่อกรดไหลซึมลงสู่ดินจะรุนแรงและเกิด
เป็ นดินกรดมากน้ อยเพียงไรจึงขึน้ อยู่กบั ความสามารถในการ
แลกเปลี่ยนประจุบวก (CEC) และความอิ่มตัวของสารที่เป็ นด่าง (Base
Saturation: BS) ในดิน
เพื่อศึกษาคุณลักษณะทางเคมีในดินที่มีความ
อ่อนไหวต่อการตกสะสมของกรด และข้อบ่งชี้ถึง
ความเชื่อมโยงของปริมาณการตกสะสมของกรดที่
มีผลต่อความเป็ นกรดในดิน
ทราบถึงระดับความอ่อนไหวของชุดดินหลักของประเทศไทย
ต่อการรองรับการตกสะสมของกรดในสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะทาให้
มีความเข้าใจถึงสาเหตุและความสาคัญของปัญหามลพิษทาง
อากาศ ที่จะมีผลกระทบต่อระบบนิเวศ และสามารถประเมิน
ความเสียหายและป้ องกันปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ตลอดจนเป็ นการพัฒนาขีดความสามารถในการศึกษา
ผลกระทบจากการตกสะสมของกรดในสิ่งแวดล้อม ที่ยงั คงมี
การศึกษาค่อนข้างจากัดมาก ทัง้ ในระดับประเทศและระดับ
ภูมิภาคเอเชีย
ดินที่มีความเป็ นกรดรุนแรงมาก
(pH < 4.5) เท่ากับ 21.41 ล้านไร่
คิดเป็ น 6.7% ของพืน้ ที่ทงั ้ ประเทศ
321.27 ล้านไร่
ภาคตะวันออกเฉี ยงเหนื อ 13.33 ล้านไร่
ภาคใต้
4.00 ล้านไร่
ภาคตะวันออก
2.92 ล้านไร่
ภาคเหนื อ
1.11 ล้านไร่
แผนที่ระดับความรุนแรงของการเกิด
ดินกรดในประเทศไทยของกรมพัฒนา
ที่ดิน
เกณฑ์ การคัดเลือก
•
•
•
เป็ นชุดดินหลักที่พบมากในพืน้ ที่
เป็ นชุดดินหลักที่มีความเป็ นกรดปาน
กลาง-รุนแรงมาก (pH 6.5-4.5)
ชุดดินที่มีค่า CEC แตกต่างกัน ได้แก่
- ระดับตา่ CEC < 5meq/100g
- ระดับกลาง CEC < 5 – 10 meq/100g
- ระดับสูง CEC > 10 meq/100g
Baan Chong
Major soil series in the northern part
Chiangrai
Hang-Chat
Major soil series in the northeastern part
Phonephisai
Korat
Pak Chong
Rice
Tapioca
Sugar cane
Rubber
Etc…
Chokchai
(Sakaerat)
(ก) ชุดดินที่เลือกใช้ เป็ นตัวแทนของดินกรด ในภาค
ตะวันออกเฉียงเหนือ
ภาคใต้
ภาคกลาง
ลาดับความอ่อนไหวของดิน (Vulnerability classes) และ
ความไวของดิน (Sensitivity classes)ในการเป็ นกรด
ขึน้ กับปัจจัยดังต่อไปนี้
• ค่าความจุไอออนบวกที่แลกเปลี่ยน
ได้ของดิน (Cation Exchange
Capacity, CEC)
• ค่าความอิ่มตัวด้วยด่างของดิน
(Base Saturation, BS)
การจัดชั้นของกลุ่มชุดดินทีอ่ ่ อนไหว (Vulnerability Classes)
ต่ อการเกิดเป็ นดินกรด (Tao et al. 2000)
CEC
(meq/100g)
Base Saturation (%)
0 - 20
20 - 60
60 - 80
80 - 100
< 10
I
II
III
V
10 - 25
I
III
IV
V
> 25
II
IV
V
V
Note: Vulnerability Classes = I, II, III, IV, V whereas I = Very severely and V = Very slightly
ความไวของชุดดิน (Sensitivity Classes) ต่ อการเกิดเป็ น
ดินกรดของระบบนิเวศ (Bhatti and Streets, 1992)
CEC
meq/100g
20-40
BS, %
40-60
0-20
60-80
80-100
< 10
I
I
II
III
V
10 - 25
I
II
III
IV
V
> 25
II
III
IV
V
V
Ecosystem risk class I = Very high risk, II = High risk, III = Medium risk, IV = Low risk, V = Very low risk
คุณสมบัตขิ องชุดดินหลักภาคเหนือ
คุณสมบัติของดิน/
Soil parameter
Field pH
Soil Orgamic Matter
Sand (%)
Silt (%)
Clay (%)
Texture
CEC (meq/100g)
Total Base Cation (meq/100g)
Base Saturation (BS; %)
Soil Assessment
Acidity
Sensitivity
Vulnerability
ชุ ดดินตัวแทน
บ้ านจ้ อง
(Ban Chong)
6.03
2.31
49.52
23.64
26.84
Sandy clay loam
7.82
8.27
105
เชียงราย
(Chiangrai)
4.99
0.61
43.38
29.71
29.91
Clay loam
5.58
1.61
29
ห้ างฉัตร
(Hang Chat)
4.87
0.75
73.02
14
12.98
Sandy loam
3.08
2.05
66
Slightly
V
V
Severely
I
II
Severely
III
III
คุณสมบัตขิ องชุดดินหลักภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
คุณสมบัติของดิน/
Soil parameter
Field pH
Soil Orgamic Matter
Sand (%)
Silt (%)
Clay (%)
Texture
CEC (meq/100g)
Total Base Cation (meq/100g)
Base Saturation (BS; %)
ปากช่ อง
ชุ ดดินตัวแทน
โพนพิสัย
โคราช
(Pak Chong)
(Phonphisai)
(Korat)
6.3
2.94
34.3
18.43
47.27
Clay
16.98
14.28
111
7.2
0.75
38.15
20.5
41.34
Clay
19.78
21.98
84
5.7
0.19
80.3
12.43
7.27
Loamy sand
1.58
2.71
171
Very slightly
V
V
Alkaline
V
V
Slightly
V
V
Soil Assessment
Acidity
Sensitivity
Vulnerability
คุณสมบัติของดิน/Soil parameter
ชุดดินตัวแทนภาคใต้
คลองท่อม
รือเสาะ
(Klong Thom)
(Ruso)
อ่าวลึก
(Ao Luek)
Field pH
3.8
4.8
4.96
Soil Organic Matter
1.56
1.71
1.54
Sand (%)
64.17
48.02
60.02
Silt (%)
18.36
24.43
22.43
Clay (%)
17.47
27.54
17.54
Texture
Sandy loam
Sandy clay loam
Sandy loam
CEC (meq/100g)
6.05
11.35
5.20
Total Base Cation (meq/100g)
0.28
2.64
1.81
Base Saturation (BS; %)
4.64
23.28
37.74
Acidity
Very severely
Severely
Severely
Sensitivity
Very severely
Severely
Very severely
Vulnerability
Very severely
Moderately
Severely
Soil Assessment
บ้านบึง
ชุดดินตัวแทนภาคกลาง
กาแพงแสน
นครปฐม
(Ban Bung)
(Kamphaeng Saen)
(Nakorn Pathom)
Field pH
6.33
6.99
7.58
Soil Organic Matter
0.42
1.08
1.34
Sand (%)
79.81
51.81
60.02
Silt (%)
10.58
24.58
26.43
Clay (%)
9.62
23.62
13.54
Sandy clay loam
Sandy loam
คุณสมบัติของดิน/Soil parameter
Texture
Loamy sand
CEC (meq/100g)
4.60
11.45
9.85
Total Base Cation (meq/100g)
1.88
10.42
9.49
Base Saturation (BS; %)
40.88
91.00
96.31
Very slightly
Alkaline
Alkaline
Sensitivity
Severely
Very slightly
Very slightly
Vulnerability
Severely
Very slightly
Very slightly
Soil Assessment
Acidity
ปริมาณการตกสะสมของกรดในนา้ ฝน
ปริมาณการตกสะสมของกรดเฉลี่ยต่อปี
( มิลลิโมล/ตารางเมตร)
SO42- NO3-
Cl-
NH4+
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
กรุงเทพมหานคร 32.0 55.4
20.1
95.5
17.3
3.6
28.7
4.2
เชียงใหม่
6.4
11.7
5.9
25.6
3.4
3.4
8.6
2.3
ปทุมธานี
17.8 35.9
11.0
49.6
10.0
2.5
19.4
2.8
สะแกราช
8.3
18.7
6.1
16.8
6.2
13.0
3.8
พืน้ ที่ศึกษา
6.3
ค่าความเป็ นกรด-ด่าง (pH) ของน้าฝน
ปริมาณน้าฝนเฉลี่ยต่อปี
กรุงเทพมหานคร 1,776 มม.
เชียงใหม่
1,286 มม.
ปทุมธานี
1,670 มม.
ปริมาณน้าฝนเฉลี่ยต่อปี
นครราชสีมา
1,382 มม.
องค์ประกอบของฝนกรด โดยเฉลี่ยของประเทศไทย (Garivait et al., 2007)
ลาดับที่ องค์ ประกอบ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
pH
ClNO3SO42Na+
NH4+
K+
Mg2+
Ca2+
ความเข้ มข้ น (µeq/L)
5.07
10.30
19.00
30.40
7.59
33.10
1.28
3.56
23.60
ความเข้ มข้ น mg/L or
ppm
0.36
1.18
1.46
0.30
0.60
0.05
0.04
0.47
ตารับ (Treatment) ของฝนกรดทีใ่ ช้ ในการชะล้ างดิน แต่ ละชุด
ตารับ (Treatment) ของฝนกรดทีใ่ ช้ ในการชะล้างดิน
ลาดับที่ สั ญลักษณ์
ปริมาณของฝนกรดทีใ่ ช้
pH
1
T1
หน่ วยควบคุม (นา้ ฝนปกติ)
7.01
2
T2
ปริมาณกรดเฉลีย่ ต่ อปี (ข้ อมูลจาก ERTC)
5.00
3
T3
10 เท่ า ของปริมารกรดเฉลีย่ ต่ อปี
3.98
4
T4
100 เท่ า ของปริมาณกรดเฉลีย่ ปริมาณนา้ ฝนต่ อปี
2.70
5
T5
1000 เท่ า ของปริมาณกรดเฉลีย่ ต่ อปี
1.98
หมายเหตุ ปริมาตรนา้ ฝนสังเคราะห์ ใช้ ปริมาณนา้ ฝนเฉลีย่ 1 ปี ที่ 1,500 มม. เป็ นเกณฑ์
soil column leaching experiment
0-10 cm
30 cm
60 cm
SOIL
ดิน
ตัวอย่ าง
10 -20 cm
Geotextile
20-30 cm
3 cm
3cm
หินละเอียด
หินหยาบ
23 cm
 10-20 mm
 25-50 mm
แผ่ นอะคลิลิค (acrylic)
เจาะรู
เคลือบด้ วย เรซิ่น (resin)
ท่อ PVC ขนาด
 1.5 cm
ผลการศึกษา
• ค่า pH ของสารละลายที่ผา่ นการชะล้างชุดดินหลัก
ในการทดลอง soil column
• ปริมาณของอลูมินัม่ ที่ละลายออกมากับน้าที่ผา่ น
การชะล้างชุดดินหลักในการทดลอง soil column
pH
(ภาคเหนื อ)
pH
(ภาคตะวันออกเฉี ยงเหนื อ)
pH
(ภาคใต้)
pH
(ภาคกลาง)
3+
Al
(ภาคเหนื อ)
3+
Al
(ภาคตะวันออกเฉี ยงเหนื อ)
3+
Al
(ภาคใต้)
3+
Al
(ภาคกลาง)
สรุปผลการศึกษา
 ดินในภาคเหนื อมีความอ่อนไหวต่อการกลายเป็ นกรดค่อนข้าง
รุนแรงเมื่อเทียบกับดินในภาคอื่น
 การทดลองการชะล้างดินด้วยเทคนิค soil column ด้วยฝนกรด
สังเคราะห์ แสดงให้เห็นว่าดินในภาคเหนื อ ตะวันออกเฉี ยงเหนื อ
และภาคใต้ มีศกั ยภาพในการรองรับการตกสะสมของกรดได้
ประมาณ 10 เท่าของปริมาณฝนกรดที่พบเฉลี่ยอยู่ในปัจจุบนั
สาหรับดินในภาคกลางมีศกั ยภาพในการรองรับการตกสะสมของ
กรดได้สงู ถึง 100 เท่าของปริมาณฝนกรดที่พบเฉลี่ยอยู่ในปัจจุบนั
โดยยังคงสภาพความเป็ นกรดเท่าเดิมและอยู่ในชัน้ ดินที่มีความ
ไวและความอ่อนไหว ในระดับปานกลาง-น้ อยมาก (class III – V,
Moderately Slightly)
สรุปผลการศึกษา
 อย่างไรก็ตามในการศึกษานี้ ได้มีการทดลองกับดินในบริเวณป่ าต้นน้า(พืน
้ ที่
สะแกราช และป่ าละอู) เพื่อเปรียบเทียบกับดินในพืน้ ที่เกษตรกรรม
เนื่ องจากดินในพืน้ ที่ป่าต้นน้ามีการพัฒนาการเกิดดินเป็ นไปตามสภาพ
ธรรมชาติเท่านัน้ (Natural processes on soil development) พบว่าดิน
เหล่านี้ มีสภาพเป็ นดินกรดรุนแรง–รุนแรงมาก โดยมีค่า pH ของดินตา่ กว่า
5.0 อีกทัง้ ดินเหล่านี้ มีศกั ยภาพในการคงไว้ซึ่งค่า pH ในภาคสนามค่อนข้าง
ตา่ (BS มีค่าค่อนข้างตา่ < 40%) จึงมีความไว (sensitivity) และ อ่อนไหว
(vulnerability) สูงมากต่อการกลายเป็ นดินกรด ดังนัน้ ค่า pH ของดินจะ
ลดลงได้อย่างง่ายดาย เมื่อน้าฝนที่ตกลงมามีความเป็ นกรดเพิ่มขึน้ อัน
เนื่ องมาจากมลพิษในอากาศ และเมื่อดินมีความเป็ นกรดมากขึน้ จะทาให้
อลูมินัม่ และเหล็กสามารถละลายลงสู่ดินเพิ่มขึน้ จากระดับที่เป็ นอยู่ใน
สัดส่วนเดียวกันกับการลดลงของค่า pH ในดินส่งผลกระทบต่อความอุดม
สมบูรณ์ของป่ าต้นน้า
การนาไปใช้ ประโยชน์
ตีพิมพ์ในรายงานวิชาการของ ศวฝ. (Technical
Report 2553)
บรรยายในงานสัมมนาวิชาการ ทส พฤศจิกายน
2010
ตีพิมพ์บทความในวารสารวิชาการ EANET Science
Bulletin 2010
เป็ นหัวข้อเสวนาในงาน สิ่งแวดล้อมโลก 2011
กิตติกรรมประกาศ
คณะผูศ้ ึกษาขอขอบคุณ ดร. ปรีดา พากเพียร และคณะ จาก
คณะทรัพยากรศาสตร์และการจัดการ สถาบันเทคโนโลยี
แห่งเอเชีย สาหรับความร่วมมือในการศึกษาความ
อ่อนไหวของดินต่อการตกสะสมของกรดในภาคเหนื อ
และภาคตะวันออกเฉี ยงเหนื อด้วยเทคนิค soil column ที่
ได้ทาการทดลองนับร้อยชุดเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ ละเอียด
และเป็ นปัจจุบนั ซึ่งมีประโยชน์ อย่างมากต่อการศึกษา

similar documents