การใช้ประโยชน์ปัญหาและการจัดการทรัพยากรน้ำ ดิน และอากาศ

สิ่งแวดล้อมที่เราอยู่อาศัยทั้งที่เกิดเองและมนุษย์สร้างขึ้นเป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไปแทบทั้งสิ้น การที่เราจะใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่าและยั่งยืนที่สุดนั้นคือสิ่งที่จะทำให้ทั้งมนุษย์และสิ่งแวดล้อมสามารถอยู่ด้วยกันได้อย่างยั่งยืน

ทรัพยากรธรรมชาติ (natural resources) ประกอบด้วยหลายประการได้แก่ 

ทรัพยากรน้ำ (water resource)

น้ำเป็นทรัพยากรที่มีความสำคัญกับทุกชีวิต เนื่องจากส่วนประกอบหลักของร่างกายสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิดคือน้ำ น้ำอยู่ในกระบวนการเคมีส่วนใหญ่ของเซลล์ อีกทั้งมีส่วนในกระบวนการต่าง ๆ ทั้งที่อยู่อาศัย สืบพันธุ์ ฯลฯ

สัดส่วนระหว่างน้ำและพื้นดินบนโลกนั้นคือ 3/4 เป็นน้ำในมหาสมุทร 97.41% ที่เหลือ 2.59% คือน้ำจืด แต่น้ำจืดที่มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์ได้นั้นเหลือเพียง 0.014% เนื่องจากส่วนอื่นเป็นธารน้ำแข็ง และ แหล่งน้ำใต้ดิน แม้ว่าน้ำที่สามารถใช้ได้นั้นมีไม่มาก แต่ด้วยวัฏจักรการหมุนเวียนก็ทำให้เราสามารถมีน้ำใช้ได้ตลอด แหล่งน้ำที่มนุษย์ใช้มาจาก 3 แหล่งใหญ่คือ
     1. หยาดน้ำฟ้า (precipitation) คือน้ำทั้งหมดในบรรยากาศ เช่น ฝน หิมะ น้ำค้าง เมฆ หมอก ไอน้ำ และ ลูกเห็บ
     2. น้ำผิวดิน (surface water) คือน้ำที่อยู่บนผิวโลก เช่น ทะเลสาบ หนองน้ำ แม่น้ำ ลำคลอง ทะเล มหาสมุทร
     3. น้ำใต้ผิวดิน (ground water) คือน้ำที่อยู่ใต้ผิวดินลงไปใปในชั้นน้ำใต้ดิน จำเป็นต้องขุดขึ้นมาใช้ ได้แก่น้ำบาดาล

แม้ว่าจะมีวัฏจักรหมุนเวียนน้ำโดยธรรมชาติก็ตาม แต่มนุษย์ก็เป็นตัวการหนึ่งที่ทำให้น้ำที่มีอยู่ในวัฏจักรนั้นปนเปื้อนและไม่สามารถใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพ เช่น การปนเปื้อนของสารพิษ (pollution) เช่น โลหะหนัก และ สารเคมีอันตราย

แหล่งที่มาของการปนเปื้อนนั้นมีหลายเส้นทาง เช่น

• จากธรรมชาติเอง (การย่อยสลาย การเน่าของซากพืชและสัตว์โดยจุลินทรีย์ตามธรรมชาติย่อยสลายโดยใช้ O₂ ในน้ำทำให้ O₂ ในน้ำลดลงและสิ่งมีชีวิตอื่นไม่สามารถดำรงชีวิตในน้ำได้)

• น้ำเสียจากแหล่งชุมชน (เป็นน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์ประกอบเป็นจำนวนมาก และมักมีจุลิทรีย์ที่เป็นอันตรายปะปนอยู่ รวมไปถึงสารเคมีต่าง ๆ น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม (คือน้ำจากกระบวนการต่าง ๆ เช่น การหล่อเย็น การชำระล้างสิ่งสกปรก ทำให้น้ำเหล่านี้ปนเปื้อนสารเคมีอันตรายมากมาย เช่น ปรอท ตะกั่ว แคดเมียม ฯลฯหากปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติโดยไม่บำบัดก็จะก่อให้เกิดน้ำเสียที่เป็นพิษกับระบบนิเวศได้

• น้ำเสียจากการเกษตรและปศุสัตว์ (เป็นน้ำเสียที่ปนเปื้อนด้วยสารเคมีทั้งสารอินทรียและอนินทรีย์ที่ใช้ในการเกษตรและปศุสัตว์ เป็นแหล่งแพร่กระจายของเชื้อโรคอีกด้วย)

• น้ำเสียจากการทำเหมืองแร่ (การทำเหมืองแร่จำเป็นต้องใช้น้ำในการขุดเจาะดินและหิน ทำให้เกิดการปนเปื้อนของสารเคมีแร่ธาตุอันตรายหลายชนิด เช่น ตะกั่ว ดีบุก และตะกอนต่าง ๆ ยังมีผลให้แหล่งน้ำธรรมชาติตื้นเขินขึ้นด้วย

การทดสอบมลพิษของแหล่งน้ำ มีดัชนีบ่งชี้การเกิดมลพิษของแหล่งน้ำมากมาย เช่น

• อุณหภูมิ โดยทั่วไป น้ำที่สิ่งมีชีวิตใช้ประโยชน์จะมีอุณหภูมิไม่สูงมากหรือต่ำเกินไปจนทำให้การทำงานของเอนไซม์ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตที่อาศัย หรือใช้แหล่งน้ำเสียสภาพไป
• ความเป็นกรดเบส โดยทั่วไป ค่าความเป็นกรดเบสของน้ำที่สิ่งมีชีวิตใช้นั้นมักอยู่ในสภาพเป็นกลาง หรือ
  เป็นกรด/เบสเพียงเล็กน้อย
• ค่า DO คือ ปริมาณ O₂ ในน้ำโดยน้ำที่มีคุณภาพดีจะมีปริมาณ O₂ ประมาณ 5-8 มิลลิกรัม/ลิตร (5-8 ppm) ถ้าค่า DO ต่ำกว่า 3 จะจัดเป็นน้ำเสีย
• ค่า BOD (Biological Oxygen Demand) คือ ค่าปริมาณ O₂ ที่จุลินทรีต้องใช้ย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำ โดยทั่วไปใช้ระยะเวลา 5 วันที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ถ้าค่านี้สูงเกิน 6 มิลลิกรัม แปลว่าน้ำแหล่งนี้สกปรก น้ำที่มาจากโรงงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับสารอินทรีย์ เช่น โรงงานแปรรูปเนื้อสัตว์มักมีค่า BOD สูงมาก อาจมากถึง 100 มิลลิกรัมต่อลิตร แต่ถ้าค่าต่ำกว่า 6 มิลลิกรัมต่อลิตรคือน้ำสะอาด จากประกาศของกระทรวงอุตสาหกรรม ได้อนุญาตให้โรงงานปล่อยน้ำเสียลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติได้ เมื่อมีค่า BOD
  ต่ำกว่า 20 มิลลิกรัมต่อลิตร ในการหาค่า BOD นั้น จะทำการเก็บตัวอย่างน้ำมาสองขวด ขวดหนึ่งวัดปริมาณ O₂ ทันที อีกขวดนั้นปิดฝาให้แน่น นำไปเก็บในที่ที่มีอุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 วันแล้วจึงนำมาวัดปริมาณ O₂ อีกครั้ง แล้วนำค่าปริมาณ O₂ ตั้งต้นมาลบออกด้วย ปริมาณ O₂ ที่เหลือ หลังจากผ่านไป 5 วัน จะได้ค่า BOD
• ค่า COD (Chemical Oxygen Demand) คือ ค่าปริมาณ O₂ ที่ถูกสารเคมีในสิ่งแวดล้อมใช้ในการสลายสารอินทรีย์ในน้ำ ถ้ามีค่าสูงแสดงว่าน้ำเสีย โดยทั่วไปค่า COD มักมีค่าสูงกว่า BOD 

การจัดการทรัพยากรน้ำ คือ การป้องกันทรัพยากรน้ำที่มีอยู่รวมถึงการนำทรัพยากรน้ำที่มีไปใช้ประโยชน์ให้สูงสุด  

• การปลูกจิตสำนึกในการใช้น้ำอย่างมีคุณค่า ในทุกกิจกรรมในชีวิตประจำวัน
• การวางแผนการใช้น้ำในแต่ละฤดูกาลที่มีปริมาณน้ำ
  แตกต่างกันไปรวมไปถึงการสร้างแหล่งเก็บกักน้ำรูปแบบต่าง ๆ เช่น ขุดบ่อ สระ ฝายทดน้ำ เพื่อกักเก็บน้ำไว้ใช้ในฤดูน้ำแล้ง
• การนำน้ำที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่ เช่น น้ำจากบางกิจกรรมอาจสามารถนำไปใช้ต่อในกิจกรรมอื่นได้ เช่น
  น้ำที่ใช้ล้างจานก็สามารถนำไปใช้รดน้ำต้นไม้ต่อได้ หรือ
  น้ำจากการซักผ้าก็สามารถนำไปใช้ล้างพื้นต่อได้เช่นกัน
•  การจัดการปัญหามลพิษในน้ำ คือการเข้าใจว่ามลพิษในน้ำเกิดขึ้นอย่างไร และต้องจัดการอย่างไรจึงเหมาะสมก่อนปล่อยน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ

การบำบัดน้ำด้วยวิธีทางชีววิธี เป็นการใช้จุลินทรีย์ตามธรรมชาติย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ควบคู่กับการเติม O₂ ลงในแหล่งน้ำ หรือการใช้พืชน้ำช่วยในการดูดสารอินทรีย์เข้าไปในลำต้น เช่น ต้นกก หญ้าธูปฤาษี หญ้าแฝก บัว เป็นต้น

การบำบัดน้ำด้วยวิธีทางเคมี เป็นการเติมสารเคมีเพื่อให้เกิดการตกตะกอนของสารพิษหรือสารอินทรีย์ รวมไปถึงฆ่าเชื้อโรค เช่น การเติมคลอรีน หรือ การเติมเจลลงบนน้ำมันที่รั่วบนทะเลทำให้น้ำมันดิบแข็งตัวและสามารถตักออกได้

ทรัพยากรดิน

ดินเป็นทรัพยากรที่เกิดเองตามธรรมชาติประเภทที่ใช้แล้วทดแทนได้แต่ต้องใช้เวลานานและเป็นพื้นฐานของทรัพยากรธรรมชาติอื่น ๆ เช่น ป่าไม้ แร่ธาตุ สัตว์ป่า เป็นต้น เนื้อดิน (soil texture) ประกอบด้วย การรวมกันของอนุภาคดิน (soil particle) 3 ขนาด คือ อนุภาคดินเหนียว (clay) ขนาดเล็กกว่า 0.002 mm อนุภาคดินทรายแป้ง (silt) ขนาด 0.002-0.02 mm และอนุภาคดินทราย (sand) ขนาด 0.02-2 mm จากการรวมกันทำให้สามารถแบ่งชนิดของดินออกได้เป็นสามกลุ่มใหญ่คือ ดินเหนียว ดินร่วน และดินทราย

การศึกษาชั้นดิน จะใช้ลักษณะต่าง ๆ ในการแบ่งแยกชั้นดิน เช่น สี ความหนา การระบายน้ำ 

มลพิษทางดิน และการเสื่อมโทรมของดิน

Soil pollution คือ ปัญหาการที่ดินเสื่อมสภาพ เกิดได้หลายสาเหตุ

• การปนเปื้อนของสิ่งที่ย่อยสลายไม่ได้หรือเป็นพิษในดิน เช่น ขยะมูลฟอย พลาสติก เศษแก้ว เศษโลหะ ถ่ายไฟฉาย หลอดไฟ ฯลฯ

• การใช้สารเคมีทางการเกษตร ปริมาณสารเคมีที่ถูกใช้สำหรับเพาะปลูก และกำจัดศัตรูพืชนั้นสะสมในพื้นดินสารหลายชนิดสะสมในดินได้นานทำให้ดินเสื่อมโทรมลง

• สารกัมมันตรังสี สารเหล่านี้ถ้าถูกกำจัดไม่ถูกวิธีจะรั่วไหลสู่ดิน แหล่งน้ำ และส่งต่อไปตามห่วงโซ่อาหารทำให้เป็นอันตรายกับระบบนิเวศได้

• การพังทลายของดิน (soil erosion) เกิดได้ทั้งจากธรรมชาติ เช่น การกัดเซาะของฝน คลื่น แม่น้ำ การพัดของลม การเกิดภัยพิบัตต่าง ๆ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด หรือเกิดจากพฤติกรรมการใช้ของมนุษย์ เช่น การตัดไม้ทำลายป่า การปลูกพืชไม่ถูกวิธี การขุดดินเพื่อปรับระดับพื้นที่

• ดินขาดความอุดมสมบูรณ์ เกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น ปลูกพืชซ้ำ ๆ โดยไม่มีการบำรุงดิน การที่ใช้ดินที่มีสารอาหารถูกน้ำพัดพาไป หรือการขุดหน้าดินไปขายเป็นต้น

• ดินที่มีสมบัติไม่เหมาะสมกับการปลูกพืช เช่น ดินเปรี้ยว ดินเค็ม ดินพรุ ดินที่มีหินลูกรังปะปนในดินมาก หรือดินที่ลาดชันมากจนรากพืชเกาะยากทำให้ดินเหล่านี้ไม่เหมาะกับการปลูกพืชจำเป็นต้องมีการบำรุงดินหรือปรับสภาพก่อน

การจัดการการแก้ปัญหามลพิษในดิน และการเสื่อมโทรมในดิน

• การอนุรักษ์ดิน (soil conservation) คือการใช้ดินอย่างถูกต้อง จะเป็นการจัดการ แก้ปัญหามลพิษ และ แก้การเสื่อมโทรมของดิน

• การป้องกันการพังทลายของหน้าดิน โดยการปลูกต้นไม้รักษาป่าต้นน้ำ โดยการปลูกพืชแบบขั้นบันได ปลูกพืชคลุมดิน เช่น หญ้าแฝก หรือพืชตระกูลถั่ว

• การเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน เช่น การปลูกพืชหมุนเวียน เพื่อลดการใช้แร่ธาตุบางชนิดในดินมากไป และลดการระบาดของโรคและศัตรูพืช

• การปรับปรุงสมบัติของดิน ทางกายภาพ โดยใช้การพรวนดินหรือเติมวัตถุบางอย่างให้ดินมีความร่วนซุยมากขึ้น และการปรับปรุงทางเคมีโดยให้ดินมีสภาพ pH เป็นกลางและมีสารอาหารมากขึ้น

• การปรับปรุงดินที่มีปัญหามาใช้ประโยชน์ เช่น การปลูกพืชคลุมดินเพื่อลดการซึมของเกลือขึ้นมาหน้าดิน หรือการเติมปูนขาวเพื่อลดความเปรี้ยว (ความเป็นกรด) ของดิน

• การเลือกใช้ประโยชน์ให้เข้ากับลักษณะของดิน เพื่อให้เป็นการใช้ดินได้อย่างเหมาะสมและยั่งยืน รวมถึงการวางแผนผังโครงสร้างเมืองว่าตำแหน่งใดควรเป็นบ้านเรือน ไร่นา โรงงาน เพื่อให้มีการควบคุมและจัดการรักษาสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ทรัพยากรอากาศ

อากาศนับว่าเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่มากที่สุดเกือบไม่หมดสิ้นและจำเป็นกับทุกชีวิต อากาศเป็นสารผสมที่มีหลายธาตุอยู่รวมกัน เช่น N₂, O₂, และ CO₂ โดยมีส่วนน้อยที่เป็นของเหลว เช่น ไอน้ำ หรือของแข็ง เช่น ฝุ่นละอองต่าง ๆ ชั้นบรรยากาศโลกมีความหนาประมาณ 900 กิโลเมตรจากเปลือกโลก โดยชั้นที่มี O₂ เพียงพอต่อการดำรงชีวิตมีเพียง 5-6 กิโลเมตรเท่านั้น ใส่ภาพสัดส่วน gas ในอากาศ

มลพิษทางอากาศ (air pollution) คือ อากาศที่มีสารพิษเจือปนทำให้เกิดอันตรายต่อระบบนิเวศ มีสาเหตุได้หลายประการ

• มลพิษที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น gas มีเทน (CH₄) แก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) และ CO₂ ที่เกิดจากการย่อยสลายของซากพืชซากสัตว์ และ gas และฝุ่นผงต่าง ๆ ที่เกิดจากภูเขาไฟระเบิด

• มลพิษที่เกิดจากมนุษย์ เช่น คาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x) ออกไซด์ของซัลเฟอร์ (SO_x) เป็นต้น รวมไปถึงการสร้างฝุ่นละอองจากกิจกรรมต่าง ๆ โดยเฉพาะจากโรงงานอุตสาหกรรม

สารปนเปื้อนในอากาศ มีหลากหลายที่มาได้แก่

• อนุภาคแขวนลอยในอากาศ เช่น ฝุ่นละออง เถ้าถ่าน เขม่าควันสารเคมีกำจัดศัตรูพืช ไอกรด อนุภาคเหล่านี้ก่อให้เกิดโรคหอบหืด โรคทางระบบทางเดินหายใจ

• คาร์บอนมอนนอกไซด์ เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์สารนี้ลอยตัวได้สูงจึงแพร่กระจายได้ทั่ว และสารนี้สารมารถจับกับฮีโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดงได้ดีกว่า O₂ ทำให้ร่างกายขาด O₂ ได้อาจเกิดอาการเจ็บหน้าอก ตาพร่า และอาจหมดสติและเสียชีวิตได้

• คาร์บอนไดออกไซด์ เกิดจากการเผาไม้ที่สมบูรณ์ และเกิดจากกระบวนการหายใจระดับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไปคาร์บอนไดออกไซด์จะมีกลไกในในการรักษาสมดุล เช่น การดูดซึมกลับสู่ต้นพืช แต่จากกิจกรรมของมนุษย์ทำให้สมดุลเสียไปเนื่องจากมี CO₂ มากขึ้นจากการเผาไหม้น้ำมัน แก๊ส แต่มีต้นไม้ลดลงทำให้ปริมาณ CO₂ ในบรรยากาศมากขึ้น ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก อาจส่งผลให้เกิดอาการตาลาย คลื่นไส้ กับคนที่สูดดมมากเกินไป

• ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีกัมมะถันเป็นส่วนประกอบและเกิดการรวมตัวกับ O₂ ในชั้นบรรยากาศ และถ้าทำปฏิกิริยากับ O₂ อีกครั้งจะกลายเป็นซัลเฟอร์ไตรอกไซด์ (SO₃) สารนี้สามารถรวมตัวกับไอน้ำในอากาศเป็นกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) ซึ่งเป็นอันตรายต่อทั้งสิ่งก่อสร้าง รวมไปถึงพืชและสัตว์

• สารประกอบไฮโดรคาร์บอน เช่น มีเทน ซึ่งเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ

• ตะกั่ว จากการเผาไหม้น้ำมันเบนซิน ตะกั่วเป็นสารพิษที่ไม่สลายตัวแม้เข้าสู่ร่างกาย และสะสมในปอดและเลือด ทำลายระบบประสาท เป็นพิษต่อระบบทางเดินอาหารรวมถึงทำให้เม็ดเลือดแดงอายุสั้นลง

• ปรอท ปะปนในอากาศในรูปของไอปรอท เนื่องจากปรอทสามารถระเหยได้ในอุณภูมิห้อง เมื่อสะสมในร่างกายทำให้เกิดอาการแน่นหน้าอก ปวดท้อง อาเจียน ปวดกล้ามเนื้อทำลายระบบประสาท สมอง ตา เรียกว่าโรคมินามาตะ

• แคดเมียม พบในอากาศในรูปของฝุ่นหรือละอองจากการหลอมโลหะ หรือ ไอจากยานพาหนะ สะสมในไต ทำลายหน่วยไต สะสมในกระดูกจะทำลายไขกระดูก เรียกว่าโรค 
  อิไตอิไต

ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากมลพิษทางอากาศ

• ผลด้านเศรษฐกิจ จากการที่ทำให้ผลผลิตทางการเกษตรลดลง ทำลายสิ่งก่อสร้าง รวมถึงบดบังทัศนวิสัยทำให้เกิดอุบัติเหตุได้ง่าย

• ผลด้านสุขภาพ ทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดโรคต่าง ๆ ทั้งพืช โดยเจริญเติบโตช้าลง และเกิดโรคใบไหม้ และในสัตว์ เช่น โรคปอด มะเร็ง เป็นต้น

การจัดการและแนวทางแก้ไข

• การกำหนดนโยบายการจัดการมลพิษทางอากาศ ด้วยการวางผังเมืองจัดระเบียบชุมชน เพื่อให้สามารถควบคุมมลพิษทางอากาศได้ง่ายขึ้น

• ให้การศึกษากับประชาชน นักเรียน เพื่อให้ทุกคนร่วมมือกันปกป้องสภาพอากาศ

• ปรับปรุงเกี่ยวกับการจราจร ทั้งด้านการขนส่งมวลชน และควบคุมปริมาณรถส่วนตัว รวมไปถึงพัฒนาน้ำมันเชื้อเพลิงให้มีสารพิษลดลง และมีการบำรุงรักษายานพาหนะให้อยู่ในคุณภาพดี

• พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สร้างมลพิษลดลง เช่น พลังงานน้ำ ลม แสงอาทิย์ ไฟฟ้า เป็นต้น