ข่าว

เบื้องหลังน้ำมันรั่วทะเลระยอง "สิ่งเล็กๆ ที่เรียกว่าจุลชีพ"

29 มกราคม 2565

คณะวิทยาศาสตร์

เมื่อคืนวันพุธที่ 25 มกราคม 2565 ที่มา มีข่าวที่น่าตกใจสำหรับผู้รักในธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อม เกี่ยวกับสถานการณ์น้ำมันดิบกว่าสี่แสนลิตรที่รั่วกลางทะเลมาบตาพุด ส่งผลให้น้ำมันดิบลอยเข้าสู่ชายฝั่งจังหวัดระยอง ซึ่งอาจจะเข้าสู่เกาะเสม็ด และชายหาดแม่รำพึง สถานที่ท่องเที่ยวยอดนิยม รวมถึงระบบนิเวศชายฝั่งทะเลโดยรอบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

รายงานจากเดลินิวส์เมื่อวันที่ 26 มกราคม 2565 บ่งชี้ว่า “จุดที่น้ำมันรั่วมีลักษณะเป็นรูขนาด 0.9 เซนติเมตร เกิดขึ้นที่บริเวณข้อต่อระหว่างปลายท่อที่หุ้มโพลิยูรีเทนกับหน้าแปลนบริเวณที่ ๆ มีเพรียงทะเลมาเกาะ และจากการสืบสวนสาเหตุพบว่า เป็นการกัดกร่อนโดยจุลชีพ ซึ่งเกิดขึ้นโดยเพรียงหรือหอยทะเลที่เจริญเติบโตบริเวณผิวเหล็ก ซึ่งทำให้เกิดรอยรั่วตามมา”

_{ภาพข่าวจาก Workpoint Today https://workpointtoday.com/gistda-4/}

จะเห็นได้ว่า เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดจากจุลชีพ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เป็นจุดเริ่มต้นของห่วงโซ่อาหาร ถึงจะมีประโยชน์ในทางชีววิทยา แต่สร้างปัญหาในครั้งนี้ได้อย่างไร ความรู้วิทยาศาสตร์ที่เราทราบเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ จะช่วยป้องกันและแก้ปัญหานี้ได้อย่างไร

Science in Crisis ตอนนี้จะนำพาทุกท่านไปหาคำตอบพร้อมกัน

ความสำคัญของทะเลระยอง สู่พื้นที่เศรษฐกิจสำคัญ

จังหวัดระยอง เป็นจังหวัดที่ตั้งอยู่บริเวณอ่าวไทยด้านตะวันออก บนพื้นที่ตามเส้นแนวชายฝั่งทะเลรวม 105.61 กิโลเมตร มีพื้นที่ทั้งป่าพรุชายฝั่ง ป่าชายหาด ป่าชายเลน รวมถึงชายหาดที่เป็นแหล่งท่องเที่ยวทางทะเล อาทิ อุทยานแห่งชาติเขาแหลมหญ้า-หมู่เกาะเสม็ด

ด้วยแหล่งที่ตั้งที่เป็นยุทธศาสตร์สำคัญทางทะเล ซึ่งเปรียบเสมือนประตูเศรษฐกิจสู่เอเชีย ทำให้บริเวณนี้ ยังมีนิคมอุตสาหกรรมที่ช่วยขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศ อาทิ นิคมอุตสาหกรรมมาบตาพุด นิยมอุตสาหกรรมอีสเทิร์นซีบอร์ด รวมกว่า 10 นิคมอุตสาหกรรม รวมถึงการเป็นพื้นที่ระเบียงเศรษฐกิจภาคตะวันออก (EEC) ด้วย ซึ่งเป็นพื้นที่สำคัญที่มีการขนส่งสินค้าอุตสาหกรรมจำนวนมาก ซึ่งการขนส่งน้ำมันดิบเพื่อใช้ในทางอุตสาหกรรมจากอ่าวไทย เป็นกิจกรรมสำคัญเพื่อใช้งานในทางอุตสาหกรรมต่อไป

ปิโตรเลียม น้ำมันดิบ น้ำมันเชื้อเพลิง มาจากไหน ต่างกันอย่างไร

กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ กระทรวงพลังงาน ได้อธิบายต้นกำเนิด ปิโตรเลียม (petroleum) ว่าเกิดจากสิ่งที่มีชีวิตที่ดํารงชีวิตอยู่เมื่อหลายร้อยล้านปีก่อน ซึ่งอยู่กระจัดกระจายทั่วไป ทั้งบนบก และในทะเล เมื่อสิ่งที่มีชีวิตเหล่านี้ตายลงจะเน่าเปื่อยผุพัง และย่อยสลายโดยมีบางส่วนสะสมรวมตัวอยู่กับตะกอนดินเลนในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม เมื่อผิวโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงในเวลาต่อมาส่วนของชั้นตะกอนนี้จะจมตัวลงเรื่อย ๆ พร้อม ๆ กับ การเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์ไปเป็นปิโตรเลียมในท้ายที่สุด

ปิโตรเลียมสามารถแบ่งตามสถานะที่พบได้มากในธรรมชาติ 2 ชนิด คือ น้ำมันดิบ (crude oil) และ แก๊สธรรมชาติ (natural gas) น้ำมันดิบที่ผลิตขึ้นมาจากแหล่งหลังจากที่แยกเอาแก๊สที่ปนอยู่ออกแล้ว จะถูกส่งเข้ากระบวนการแยก (refining) ผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในน้ำมันดิบตามองค์ประกอบซึ่งจะใช้ การกลั่นลำดับส่วน (fractional distillation) แยกไฮโดรคาร์บอนตามจุดเดือด รวมถึงกระบวนการปรับปรุง (reforming) เพื่อให้น้ำมันให้มีค่าออกเทน (octane value) ที่สูงขึ้นด้วยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลของสารไฮโดรคาร์บอน หรืออาจเข้าสู่กระบวนการแครกิง (craking) เพื่อทำให้โมเลกุลขนาดใหญ่ของสารไฮโดรคาร์บอนชนิดหนักแตกตัวเป็นโมเลกุลที่เล็กลงเป็นน้ำมันเบาที่มีมูลค่าสูงขึ้น

_{กระบวนการแยกจากน้ำมันดิบสู่ผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี

ภาพจาก www.oiltanking.com}

น้ำมันที่รู้จักกันดี ได้แก่ น้ำมันเบนซิน หรือ Gasoline เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กับเครื่องรถยนต์ ใช้เป็นน้ำมันเครื่องบินบางชนิด (aviation gasoline) หรืออาจใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีต่าง ๆ อาทิ พลาสติก น้ำมันหล่อลื่น และสารเคมีอื่น ๆ ส่วนอีกประเภทหนึ่ง คือ น้ำมันก๊าด หรือ Kerosene จะหนักกว่าและมีจุดเดือดสูงกว่า gasoline โดยจะใช้ kerosene ใช้ในการผลิตน้ำมันก๊าดสำหรับให้แสงสว่างและความร้อน และน้ำมันเครื่องบินบางชนิด (jet engine kerosene) อีกด้วย

มาถึงตรงนี้จะเห็นได้ว่า เริ่มต้นจากปิโตรเลียมสู่เชื้อเพลิงยานยนต์และผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมีต่าง ๆ ต้องผ่านกระบวนการต่าง ๆ มากมายกว่าจะเปลี่ยนน้ำมันดิบเป็นน้ำมันที่เหมาะสมต่อการใช้งานประเภทต่าง ๆ แล้วน้ำมันดิบจากแหล่งปิโตรเลียมเข้าสู่โรงกลั่นได้อย่างไร

จากพื้นพิภพสู่โรงกลั่นผ่านการขนส่งประเภทต่าง ๆ แหล่งปิโตรเลียมอาจอยู่กลางมหาสมุทร ใต้ผืนทะเลทราย หรือกระทั่งใต้พื้นดินทั่วไป แหล่งปิโตรเลียมที่สำคัญในภาคเหนือของประเทศไทยอยู่ที่อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ เพียง 145 กิโลเมตรจาก มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ บ่อยครั้งการขนส่งน้ำมันดิบจากแหล่งผลิตทั่วโลกสู่โรงกลั่นก่อให้เกิดอุบัติภัยทั้งอุบัติเหตุทางเรือ การขนส่งทางบก หรือการรั่วไหลจากการขนส่งทางท่อส่ง จุลินทรีย์เกี่ยวข้องอย่างไร?

จุลชีพในท้องทะเล จุดเริ่มต้นของห่วงโซ่อาหาร สู่วิกฤติการณ์ในครั้งนี้

จุลชีพ (จุลชีวัน, จุลชีวิน, จุลินทรีย์) คือ สิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมากที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น (อาจหมายความถึง จุลินทรีย์ด้วย) จุลินทรีย์อยู่ทุกที่บนโลก แม้ตาเรามองไม่เห็น แต่กลับมีอิทธิพลอย่างมาก

_{ภาพ "Prokaryotic cells: FIgure 2" จาก OpenStax College, Biology, CC BY 3.0_}

ในท้องทะเลที่แสงส่องไม่ถึง จุลินทรีย์ก็สามารถสร้างพลังงานจากสารเคมีที่มีอยู่รอบตัว ออกมาเป็นพลังงานเคมี หรือ สารอาหารให้สิ่งมีชีวิต ซึ่งความสามารถนี้สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ไม่สามารถทำได้ จากนั้นสิ่งมีชีวิตกลุ่มที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอาทิ โปรติสต์สัตว์ ก็กินจุลินทรีย์เป็นอาหาร กุ้ง หอย ปู ปลา ก็กินโปรตีสต์และกินต่อกันไปเรื่อย ๆ ได้ เป็นระบบใหญ่ขึ้น จนเรียกว่า ห่วงโซ่อาหาร (food chain) และ สายใยอาหาร (food web) ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องเริ่มจากจุลินทรีย์นั้นเอง

_{ภาพ (ซ้าย) ห่วงโซ่อาหาร (ขวา) สายใยอาหาร}

_{ภาพ Ecology of ecosystems: Figure 3 โดย OpenStax College, Biology, CC BY 4.0

ภาพ ปรับปรุงจาก Energy flow through ecosystems: Figure 5 โดย OpenStax College, Biology, CC BY 4.0 นำมาจาก Kanacademy.org https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/ecology-ap/energy-flow-through-ecosystems/a/food-chains-food-webs}

จุลชีพหลายกลุ่มเกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนโลหะ การกัดกร่อนเหล็กโดยจุลินทรีย์เกิดขึ้นได้ทั้งทางตรงและทางอ้อม แต่กลุ่มที่มีบทบาทสำคัญต่อการกัดกร่อนโลหะในทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งท่อส่งน้ำมัน คือ sulfate-reducing bacteria จุลชีพกลุ่มนี้เจริญเติบโตบนพื้นผิวของท่อ โดยใช้ซัลเฟตในน้ำและใช้อิเล็กตรอนจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของเหล็กในการเจริญเติบโต ทำให้เกิดการกัดกร่อนของท่อที่ทำจากเหล็กได้ เรียกว่า การผุกร่อนเหนี่ยวนำโดยจุลชีพ (microbiologically induced corrosion (MIC) สำหรับทางอ้อมนั้น เกิดขึ้นผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์หลายขั้นตอนเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่จุลินทรีย์ผลิตขึ้นมา อย่างไรก็ตามทั้งสองทางเกิดขึ้นได้เมื่อเหล็กอยู่ในน้ำ

_{ภาพ (ซ้าย) ปฏิกิริยาเคมีที่อาจเป็นสาเหตุของการกัดกร่อนท่อที่ฝังใต้ทะเลเหนี่ยวนำโดยจุลชีพ เสนอโดย Kiani Khouzani และคณะ ในวารสาร Metals

(ขวา) ตัวอย่างสภาพท่อเหล็กที่ถูกกัดกร่อน

ที่มา : Kiani Khouzani, M., Bahrami, A., Hosseini-Abari, A., Khandouzi, M., & Taheri, P. (2019). Microbiologically influenced corrosion of a pipeline in a petrochemical plant. Metals, 9(4), 459.}

ถอดบทเรียนจากเหตุการณ์ที่ผ่าน ๆ มา

เหตุการณ์น้ำมันรั่วที่มีการศึกษากันมาก คือ เหตุการณ์ Deepwater Horizon ในปี 2010 น้ำมันรั่วจากแท่นขุดเจาะในอ่าวเมกซิโกใต้ทะเลลึก 1500 เมตร (ประมาณความสูงของดอยสุเทพ) กินเวลา 84 วัน รวมแล้วมีน้ำมันรั่วไหล 779 ล้านลิตร หรือเกือบ 2000 เท่าของเหตุการณ์น้ำมันรั่วในอ่าวไทย มีการใช้วิธีทางกายภาพที่หลากหลายเพื่อการกำจัดน้ำมันที่รั่วไหลออกมา เช่น การเผา การใช้ทุ่นกักน้ำมัน (boom) การใช้อุปกรณ์เก็บคราบน้ำมัน (skimmer) เป็นต้น อย่างไรก็ตามในท้ายที่สุด ผู้ที่ทำหน้าที่เก็บกวาดน้ำมันที่เหลือรอดจากวิธีทางกายภาพเหล่านี้ ก็คือจุลชีพนั่นเอง

มีการประมาณว่า ครึ่งหนึ่งของน้ำมันที่รั่วไหลออกมาในเหตุการณ์ครั้งนั้น ถูกกำจัดโดยจุลชีพที่กินน้ำมันเป็นอาหารได้ แต่อย่างไรก็ตาม การกินน้ำมันของจุลชีพก็มีข้อจำกัด เพราะกระบวนการนี้ต้องอาศัยสารอาหารอื่นด้วย เช่น ไนโตรเจน เหล็ก ออกซิเจน หากจะเปรียบเทียบให้น้ำมันเป็นข้าว เราทานข้าวเหนียว ก็ต้องทานลาบด้วย ถ้าเราทานลาบจนหมด เราก็จะหยุดทานข้าว หรือ ก็พอทานได้แต่ช้ากว่า จุลชีพก็เช่นกัน ถ้าสารอาหารจำเป็นถูกใช้จนหมด จุลชีพก็จะหยุดกินน้ำมัน หรือกินช้าลง เช่น กรณีของน้ำมันที่พัดเข้าหาดทราย น้ำมันก็จะตกค้างเป็นเวลานานหากอาศัยเพียงการทำงานของจุลชีพตามธรรมชาติ

มีวิธีในการช่วยให้จุลชีพได้ช่วยกำจัดน้ำมันอย่างหลายหลาย การเติมสารอาหารให้กับจุลชีพเป็นวิธีหนึ่งที่ใช้ในการกำจัดน้ำมันเหล่านี้ อีกปัจจัยหนึ่งที่กำหนดการย่อยสลายน้ำมันของจุลชีพ คือ พื้นที่ผิว จึงมีการใช้สารกำจัดคราบน้ำมัน หรือ dispersant สารนี้เป็นเหมือนสบู่ที่ทำให้น้ำมันกับน้ำรวมตัวกันได้ เราจะเห็นว่าคราบน้ำมันบนผิวน้ำหายไป แต่น้ำมันไม่ได้หายไปไหนเพียงแต่แตกตัวเป็นหยดเล็กลง เหมือนแบ่งข้าวจานใหญ่ออกเป็นจานเล็กหลายจาน ให้จุลชีพมาช่วยกันกินให้หมดเร็วขึ้น แต่อย่างไรก็ตามมีการศึกษาพบว่า สาร dispersant นี้ก็เป็นพิษกับจุลชีพกินน้ำมันบางชนิดเช่นกัน นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นอีกหลายประการที่กำหนดการย่อยสลายของน้ำมันโดยจุลชีพ ซึ่งปัจจัยเหล่านี้แตกต่างกันไปแต่ละพื้นที่

วิทยาศาสตร์ จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้อย่างไร

_{ภาพเหตุการณ์น้ำมันรั่ว ที่อ่าวพร้าว จังหวัดระยอง เมื่อปี 2556

(ภาพจาก ประชาชาติออนไลน์ https://www.prachachat.net/general/news-851209)}

ประเทศไทยมีเหตุการณ์น้ำมันรั่วเกิดขึ้น 2 ครั้งภายในรอบ 10 ปี สิ่งเหล่านี้แสดงถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการศึกษาผลกระทบของน้ำมันรั่วต่อระบบนิเวศ ในมุมมองของ อาจารย์ ดร.ณัฐพล น้อยรังษี อาจารย์ประจำสาขาจุลชีววิทยา ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มีความเห็นว่า ควรมีการเก็บค่าปกติ หรือ baseline ทั้งในแง่กายภาพและชีวภาพของทะเลไทย

ปัจจุบันเทคโนโลยี Next generation sequencing เข้ามามีบทบาทอย่างมากในการศึกษาจุลชีพในสิ่งแวดล้อม จึงควรใช้เทคโนโลยีดังกล่าวในการเก็บข้อมูลจุลชีพในทะเลไทยอย่างต่อเนื่อง เพื่อใช้ประเมินการฟื้นตัวของระบบนิเวศหลังเหตุการณ์น้ำมันรั่ว รวมถึงการคัดแยกและศึกษาจุลชีพย่อยสลายน้ำมันที่ทำงานได้ดีในสภาวะจำเพาะของทะเลไทย ตลอดจนการศึกษาสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ (biosurfactant) ที่ส่งเสริมการย่อยสลายน้ำมันและไม่เป็นพิษกับจุลชีพ เพื่อพัฒนาการรับมือของเราต่อเหตุการณ์น้ำมันรั่วที่อาจเกิดขึ้นอีกในอนาคตอย่างมีประสิทธิภาพและเป็น มิตรกับสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย
ฝ่ายสื่อสารองค์กร คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ขอขอบคุณข้อมูลเชิงจุลชีววิทยา
อาจารย์ ดร.ณัฐพล น้อยรังษี
สาขาจุลชีววิทยา ภาควิชาชีววิทยา
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
.

.
เอกสารอ้างอิงและข้อมูลเพิ่มเติม
- ท่อน้ำมันดิบรั่วทะลัก4แสนลิตรกลางทะเลระยอง เร่งรับมือเคลื่อนเข้าชายฝั่ง https://www.dailynews.co.th/news/702429/
- สรุปให้ "น้ำมันดิบรั่ว" กลางทะเลระยอง 400,000 ลิตร ห่วงกระแสลมพัดเข้าฝั่ง https://www.springnews.co.th/news/820365
- น้ำมันดิบรั่วในทะเล ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้านใดบ้าง https://www.springnews.co.th/spring-life/820393
- ข้อมูลทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งจังหวัดระยอง โดย กรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม https://www.dmcr.go.th/detailLib/3770
- ถอดบทเรียนเหตุน้ำมันดิบรั่วไหล 2556 เกิดอะไรขึ้นบ้างที่อ่าวพร้าว https://www.prachachat.net/general/news-851209
- อีซีซี h ttps://www.eeco.or.th/
- บทเรียนน้ำมันรั่วซ้ำๆ หายนะระบบนิเวศทางทะเล ต้องตระหนัก อย่าหละหลวม https://www.thairath.co.th/scoop/theissue/2298994
- บทความวิชาการ เรื่อง Microbiologically influenced corrosion of a pipeline in a petrochemical plant โดย Kiani Khouzani, M., Bahrami, A., Hosseini-Abari, A., Khandouzi, M., & Taheri, P. (2019). Microbiologically influenced corrosion of a pipeline in a petrochemical plant. Metals, 9(4), 459. https://www.mdpi.com/2075-4701/9/4/459