การปนเปื้อนโลหะหนักและการประเมินความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาของพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์

Abstract

This research aims to study heavy metal contamination and ecological risk assessment in Bueng Boraphet wetland, Nakhon Sawan Province. Water quality index was measured and heavy metals such as Cu, Pb, Cd, Zn, and Cr in surface water, bottom sediment, fish (Bronze featherback: Notopterus notopterus, Striped snakehead: Channa striata, and Java barb: Barbonymus gonionotus), shellfish (River snail: Filopaludina martensi), and aboveground tissue of lotus in the Bueng Boraphet wetland were evaluated. All sample types were collected from three land-use areas: a community area, an agricultural area, and a natural area. The sampling of all samples was performed during the wet and dry seasons. The results showed that the quality of surface water in the Bueng Boraphet wetland was according to standard criteria for surface water class 3 and standard criteria for the survival of aquatic animals. Average Cr, Cd, Pb, Cu and Zn in surface water were 0.001, 0.003, 0.006, 0.007 and 0.032 mg/l, respectively. They were in line with standard criteria for surface water class 3. Most of the heavy metals in surface water were high in the wet period. However, Cd in surface water was slightly higher than that in standard criteria for the survival of aquatic animals. Average Cd, Pb, Cr, Zn, and Cu in the bottom sediment were 0.41, 1.88, 2.27, 28.48, and 38.70 mg/kg DW, respectively. In the bottom sediment, Cu and Pb were high in the dry period however Pb, Cd, and Cr were high in the wet period. Most of the heavy metals were high in the bottom sediment of the community area. Most of the heavy metals in the sediment were under the standard criteria of the bottom sediment for benthos conservation and the standard criteria of unsafe pollutants concentration for benthos. However, the quantities of Cu and Cd in sediment were higher than their quantities in standard criteria of bottom sediment for benthos conservation. Moreover, the quantity of Cu was higher than the threshold effect limit. Average Cd, Cr, Pb, Cu, and Zn in fish muscles were 0.66, 1.01, 1.49, 2.63 and 30.00 mg/kg DW, respectively. The heavy metals in fish muscle were mostly high in fish samples of the dry period, fish samples of the community area, and Java barb and Bronze featherback samples. Average Cr, Pb, Cd, Cu, and Zn in the River snails were 0.13, 0.63, 0.78, 27.91, and 38.46 mg/kg DW respectively. Most of the heavy metal in the River snails was high in the snail of the dry period and the snail of the agricultural area. Nonetheless, Pb was high in the snail of the community area. Average Cr, Pb, Cd, Cu, and Zn in the shoot of lotus were 0.24, 0.47, 0.49, 10.11, and 19.50 mg/kg DW, respectively. Most of them were high in the lotus sample of the wet period and the sample of community and agricultural areas. Bioaccumulation factors (BAF) of Pb, Cr, Cu, Cd, and Zn in fish were 189.7, 255.8, 355.8, 1,084.3, and 3,317.67, respectively. The majority were higher than the bioaccumulation standard in fish except for the bioaccumulation of Pb. Biota-sediment accumulation factors of Cr, Pb, Cu, Cd, and Zn in the snail were 0.06, 0.33, 0.76, 0.99, and 1.47, respectively. Most were under bioaccumulation standard of non-toxic heavy metal concentration for benthos except for the bioaccumulation of Zn in the snail. Ecological risk index (E) of Cr, Pb, Zn, Cu, and Cd in the wetland, the resulting of contamination of each heavy metal in bottom sediment, were 0.08, 0.36, 0.38, 8.60, and 126.10, respectively. These values indicated low potential ecological risk. Though, the ecological risk of Cd in the sediment of the wetland was the considerable potential ecological risk with high potential ecological risk in the community area. Potential Ecological Risk Index (PERI) of contamination of all 5 heavy metals in sediment averaged 140.14 indicating moderate potential ecological risk. High heavy metal contamination in ecological components of the Bueng Boraphet wetland was mostly found in the components of community and agricultural areas with dense human activity. Contamination of heavy metal in environments is likely to affect the Bung Boraphet wetland ecosystems, especially Cd contamination in the sediment. Therefore, monitoring and protection measures of heavy metal contamination in the wetland are necessary.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการปนเปื้อนโลหะหนัก และการประเมินความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาในพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ โดยตรวจวัดค่าดัชนีคุณภาพน้ำทั่วไป และตรวจวัดปริมาณโลหะหนัก ได้แก่ Cu, Pb, Cd, Zn และ Cr ในน้ำผิวดิน ตะกอนพื้นท้องน้ำ ปลา (สลาด: Notopterus notopterus, ช่อน: Channa striata และ ตะเพียน: Barbonymus gonionotus) หอย (Filopaludina martensi) และส่วนเหนือดินของบัวหลวง ในพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด โดยเก็บตัวอย่างทุกประเภทจาก 3 ลักษณะพื้นที่ใช้ประโยชน์ ได้แก่ พื้นที่ชุมชน พื้นที่เกษตรกรรม และพื้นที่ธรรมชาติ ทำการเก็บตัวอย่างในฤดูฝน และฤดูแล้ง ผลการศึกษาพบคุณภาพน้ำของพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด มีค่าเป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำผิวดินประเภทที่ 3 และเกณฑ์มาตรฐานการดำรงชีวิตของสัตว์น้ำ ค่า Cr, Cd, Pb, Cu และ Zn ในน้ำผิวดิน มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 0.001, 0.003, 0.006, 0.007 และ 0.032 mg/l ตามลำดับ โดยมีค่าเป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำ ผิวดินประเภทที่ 3 และส่วนใหญ่มีค่าสูงในช่วงฤดูฝน อย่างไรก็ตาม พบ Cd ในน้ำผิวดิน มีค่าสูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานการดำรงชีวิตของสัตว์น้ำเล็กน้อย ค่า Cd, Pb, Cr, Zn และ Cu ในตะกอนพื้นท้องน้ำ มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 0.41, 1.88, 2.27, 28.48 และ 38.70 mg/kg DW ตามลำดับ โดยพบ Cu และ Zn ในตะกอนพื้นท้องน้ำสูงในช่วงฤดูแล้ง และ Pb, Cd และ Cr สูงในช่วงฤดูฝน ปริมาณโลหะหนักในตะกอนพื้นท้องน้ำโดยส่วนใหญ่มีค่าสูงในพื้นที่ชุมชน และส่วนใหญ่มีค่าเป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพตะกอนในแหล่งน้ำผิวดินเพื่อคุ้มครองสัตว์หน้าดิน และเกณฑ์มาตรฐานความเข้มข้นของสารอันตรายที่ไม่ปลอดภัยต่อสัตว์หน้าดิน ยกเว้น Cu และ Cd ที่พบค่าสูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพตะกอนในแหล่งน้ำผิวดินเพื่อคุ้มครองสัตว์หน้าดิน และพบค่า Cu มีค่าเกินเกณฑ์การปนเปื้อนสารพิษในตะกอนดินที่สัตว์หน้าดินเริ่มตอบสนองต่อความเป็นพิษของสารพิษ (Threshold Effect Limit: TEL) พบค่า Cr, Cd, Pb, Cu และ Zn ในเนื้อปลา มีค่าเฉลี่ย 1.01, 0.66, 1.49, 2.63 และ 30.00 mg/kg DW ตามลำดับ โดยส่วนใหญ่พบโลหะหนักสูง ในเนื้อปลาในช่วงฤดูแล้ง ปลาในพื้นที่ชุมชน และสูงในเนื้อปลาสลาด และปลาตะเพียน ค่า Cr, Pb, Cd, Cu และ Zn ในเนื้อหอย มีค่าเฉลี่ย 0.13, 0.63, 0.78, 27.91 และ 38.46 mg/kg DW ตามลำดับ โดยส่วนใหญ่พบมีค่าสูงในเนื้อหอยจากช่วงฤดูแล้ง และในหอยจากพื้นที่เกษตรกรรม ยกเว้น Pb ที่พบสูงในเนื้อหอยจากพื้นที่ชุมชน ค่า Cr, Pb, Cd, Cu และ Zn ในส่วนเหนือดินของบัวหลวง มีค่าเฉลี่ย 0.24, 0.47, 0.49, 10.11 และ 19.50 mg/kg DW ตามลำดับ โดยส่วนใหญ่พบมีค่าสูงในช่วงฤดูฝน และมีค่าสูงในบัวหลวงจากพื้นที่ชุมชน และพื้นที่เกษตรกรรม ค่าการสะสมทางชีวภาพ ของ Pb, Cr, Cu, Cd และ Zn ในปลา มีค่าเฉลี่ย 189.7, 255.8, 355.8, 1,084.3 และ 3,317.67 ตามลำดับ โดยส่วนใหญ่มีค่าเกินกว่าเกณฑ์มาตรฐานการสะสมทางชีวภาพในปลา ยกเว้นค่าการสะสมทางชีวภาพของ Pb ในปลา ค่าการสะสมทางชีวภาพ ของ Cr, Pb, Cu, Cd และ Zn ในหอย มีค่าเฉลี่ย 0.06, 0.33, 0.76, 0.99 และ 1.47 ตามลำดับ โดยส่วนใหญ่เป็นไปตามค่ามาตรฐานการสะสมทางชีวภาพของโลหะหนักที่ไม่เป็นอันตรายต่อสัตว์หน้าดิน ยกเว้นการสะสมทางชีวภาพของ Zn ในหอย ค่าความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาจากการปนเปื้อนของ Cr, Pb, Zn, Cu และ Cd ในตะกอนในพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด มีค่าเฉลี่ย 0.08, 0.36, 0.38, 8.60 และ 126.10 ตามลำดับ ซึ่งมีความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาในระดับต่ำ ยกเว้นความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาของการปนเปื้อน Cd ในตะกอนของพื้นที่ชุ่มน้ำที่อยู่ในระดับที่ต้องเฝ้าระวัง โดยในพื้นที่ชุมชนพบค่าความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาจากการปนเปื้อน Cd ในตะกอนในระดับสูง ค่าความเสี่ยงทางนิเวศวิทยาจากการปนเปื้อนโลหะหนักรวมทั้ง 5 ชนิด มีค่าเฉลี่ย 140.14 เป็นความเสี่ยงในระดับปานกลาง ทั้งนี้ การปนเปื้อนโลหะหนักในองค์ประกอบของระบบนิเวศพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด ส่วนใหญ่พบมีค่าสูงในพื้นที่ชุมชนและพื้นที่เกษตรกรรมที่มีกิจกรรมมนุษย์หนาแน่น การปนเปื้อนของโลหะหนักในสิ่งแวดล้อมมีแนวโน้มที่อาจส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศของพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด โดยเฉพาะการปนเปื้อนของ Cd ในตะกอน ดังนั้นจึงควรมีมาตรการในการเฝ้าระวัง และป้องกันการปนเปื้อนโลหะหนักของพื้นที่ชุ่มน้ำบึงบอระเพ็ด