อันตรายจากการปนเปื้อนของไนเตรตในน้ำดื่ม

ความสำคัญของการวิเคราะห์ปริมาณไนเตรตและการควบคุมคุณภาพของน้ำดื่ม

โดย กองวิเคราะห์และทดสอบ กรมวิทยาศาสตร์ทหารเรือ

จัดทำเมื่อ ๒๒ เมษายน ๒๕๔๘

-----------------------------------------------------------

๑. บทนำ

ปริมาณไนเตรต (Nitrate, NO3- ) ในน้ำดื่มเป็นดัชนีชี้วัดแบบหนึ่ง ที่ใช้เพื่อควบคุมมาตรฐานคุณภาพน้ำดื่ม ซึ่งความเข้มข้นของไนเตรตในน้ำ สามารถรายงานในรูปของไนเตรต-ไนโตรเจน (nitrate–nitrogen ,NO3- –N) หรือในรูปของไนเตรตไอออน(NO3- ion ) ก็ได้ ขึ้นกับมาตรฐานของแต่ละประเทศหรือภูมิภาค ซึ่งสามารถเทียบเคียงค่าปริมาณได้คือ ๕๐ มก./ล.ของ NO3- ion มีค่าความเข้มข้นโดยประมาณเท่ากับ ๑๐ มก./ล. ของไนเตรต-ไนโตรเจน (NO3-–N) ถึงแม้ว่าไนเตรตเป็นสารจำเป็นต่อร่างกายมนุษย์และสุขภาพของสิ่งแวดล้อม ปริมาณความเข้มข้นที่สูงในน้ำดื่มเป็นอันตรายอย่างยิ่ง หากปริมาณไนเตรต-ไนโตรเจนที่วิเคราะห์ได้เกินกว่า ๑๐ มก./ล (เกินกว่าปริมาณการปนเปื้อนสูงสุดที่ยอมให้มีได้ หรือ Drinking Water Maximum Contaminant Level, MCL) ซึ่งผู้ผลิตน้ำดื่มจะต้องมีกระบวนวิธีการลดปริมาณไนเตรตในน้ำด้วย มาตรฐานน้ำดื่มที่ปลอดภัยของสหรัฐอเมริกา กำหนดให้มีปริมาณไนเตรต-ไนโตรเจนในหน่วยความเข้มข้น มก./ล ไว้ดังนี้คือ มีปริมาณไนเตรต-ไนโตรเจนและไนไตรท์ ได้สูงสุดไม่เกิน ๑๐ มก./ล. และ ๑ มก./ล. ตามลำดับ

๒. สารไนเตรตปนเปื้อนในน้ำดื่มได้อย่างไร


เนื่องจากคุณสมบัติการละลายน้ำได้ดีมากของไนเตรตไอออน การปนเปื้อนของไนเตรตในแหล่งน้ำจึงมาจากการชะละลาย (leaching) จากแหล่งปนเปื้อนต่างๆ ดังรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ แสดงวัฏจักรของแหล่งไนเตรตที่ปนเปื้อนสู่แหล่งน้ำ


สารประกอบของไนโตรเจนสามารถเปลี่ยนรูปเป็นไนเตรตได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบและแอมโมเนีย โดยแหล่งใหญ่สำหรับการปนเปื้อนของไนเตรตอินทรีย์มาจากของเสียขับถ่ายจากคนและสัตว์ ในขณะที่จากไนเตรตอนินทรีย์ มาจากโพแทสเซียมไนเตรตและแอมโมเนียมไนเตรต ซึ่งใช้ในปุ๋ยเคมีเกินกว่าร้อยละ ๘๐ และยังมาจากวัตถุระเบิดประมาณร้อยละ ๑๖ ชี้ให้เห็นว่าแหล่งการปนเปื้อนส่วนใหญ่ มาจากการชะจากแหล่งดินในการกสิกรรมที่ใช้ ปุ๋ยเคมีนั่นเอง และเนื่องจากดินสามารถการดูดซับไนเตรตไว้ได้น้อยมาก ไนเตรตจึงสามารถชะละลายในน้ำได้เป็นอย่างดี และละลายอยู่ในน้ำผิวดิน เพราะไนเตรตไม่สามารถกลายเป็นไอได้ ไนเตรตจึงคงตัวในน้ำจนกว่าจะมีการนำไปใช้ประโยชน์โดยพืชและสิ่งมีชีวิต เช่น แบคทีเรีย การสลายตัว (degradation) ของไนเตรตเกิดได้เร็วในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน (anaerobic conditions)

๓. ความเป็นพิษของไนเตรตในน้ำดื่ม


ปริมาณไนเตรตที่สูงเกินค่ากำหนดในแหล่งน้ำ และน้ำดื่มมีผลสุขภาพของมนุษย์และสัตว์ สิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ ตลอดจนความสูญเสียทางเศรษฐกิจ เช่นการเปลี่ยนแหล่งน้ำดิบเพื่อการเตรียมน้ำดื่ม เป็นต้น


ความเป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ เป็นผลมาจากน้ำดื่มหรือเป็นผลจากการรับประทานอาหารที่มีไนเตรตสูงเช่น ผักและเนื้อสัตว์ที่มีการเติมสารไนเตรต เพื่อการปรุงและถนอมอาหาร จากผลการวิจัยพบว่าหญิงมีครรภ์ ควรหลีกเลี่ยงการได้รับปริมาณไนเตรตสูงในอาหารและน้ำดื่ม เนื่องจากจะมีผลต่อทารกในครรภ์ ทำให้คลอดก่อนกำหนด และโอกาสแท้งบุตรได้ (birth defects and miscarriages ) นอกจากนี้ยังพบว่าทารกที่มีอายุน้อยกว่า ๖ เดือนอาจเกิดโรคที่เรียกว่า Blue Baby Syndrome หรือทางการแพทย์เรียกว่า Methemoglobinemia อาการที่พบในทารกคือเลือด pH สูง (higher intestinal pH) ทำให้แบคทีเรียในลำไส้สามารถเปลี่ยนรูปของไนเตรตเป็นไนไตรท์ได้มากขึ้น โดยไนไตรท์สามารถถูกดูดซับและรวมตัวกับฮีโมโกลบิน (hemoglobin) เป็น เมทีโมโกลบิน (methemoglobin) ซึ่งส่งผลให้การลำเลียงออกซิเจนได้ลดลง นอกจากนี้อาการอื่นๆที่พบคือ ปลายนิ้วมือนิ้วเท้า ริมฝีปาก มีสีเขียวคล้ำ ปวดศีรษะ วิงเวียน หน้ามืดคล้ายจะเป็นลม ช็อก หมดสติ และชักกระตุกของกล้ามเนื้อ หรือแม้แต่สมองได้รับอันตรายจากการขาดออกซิเจน และทำให้เสียชีวิตได้

การได้รับไนเตรตเข้าสู่ร่างกายปริมาณสูงมีอาการฉับพลันคือความเจ็บป่วยอย่างรุนแรงและอาจเกิดเสียชีวิตได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทารกเนื่องจากร่างกายมีเปลี่ยนรูปของไนเตรตเป็นไนไตรท์ซึ่งทำให้เกิดการขนถ่ายออกซิเจนในเลือดได้น้อยลง

(ลด Oxygen-carrying capacity) สามารถทำให้เสียชีวิตได้ภายในหนึ่งวัน อาการแสดงอื่นๆที่พบได้แก่ ผิวหนังเขียวคล้ำและหายใจสั้นๆ น้ำดื่มที่มีปริมาณไนเตรตที่ปลอดภัย ถือเกณฑ์ดังตัวอย่าง เช่น หากเด็กทารกที่มีน้ำหนักตัว ๑๐ กก. ดื่มน้ำจำนวน ๑ ลิตรต่อวัน จะต้องได้รับปริมาณรวมของไนเตรตและไนไตรท์ไม่เกินกว่า ๑๐ มก. ภายในระยะเวลา ๑๐ วัน

สำหรับอาการเรื้อรังของการได้รับไนเตรตและไนไตรท์ เช่นท้องเสีย และมีการสะสมแป้ง (starchy deposits) เพิ่มขึ้น หรือมีจ้ำเลือด/เลือดออกที่ม้าม

อย่างไรก็ตามการดื่มน้ำที่มีปริมาณไนเตรตสูง หรือน้ำชงนมทารก ที่มีปริมาณไนเตรตสูงนับว่าเป็นอันตรายอย่างยิ่งเพราะความเป็นพิษของไนเตรต เนื่องจากไนเตรตทำให้

๑.เด็กทารกมี pH ในเลือดสูงขึ้นเร่งทำให้มีการเปลี่ยนรูปของไนเตรตเป็นไนไตรท์มากขึ้น

๒.ทารกมีปริมาณฮีโมโกลบินสูงจึงถูกออกซิไดซ์โดยไนไตรท์เป็นเมทีโมโกลบินได้มาก

๓.ทารกมีเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ลดระดับเมทีฮีโมโกลบินให้อยู่ในระดับปกติได้ แต่การทำงานของเอนไซม์ขาด ประสิทธิภาพ (Activity ต่ำ)

ดังที่มีรายงานการศึกษา พบว่า Blue Baby Syndrome ที่พบบ่อยครั้งในเด็กนั้น เพราะดื่มน้ำที่มีปริมาณ nitrate เกินกว่า ๑๑ มก./ล.และมีปริมาณโคลิฟอร์มแบคทีเรีย ( Coliform bacteria) ในน้ำด้วย นักวิทยาศาสตร์หลายท่านเชื่อว่าผู้คนที่เจ็บป่วย ได้แก่ โรคมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ (โดยเฉพาะผู้หญิง) มะเร็งท่อทางเดินอาหาร โรคเบาหวาน รวมถึงอาการผิดปกติของเด็กแรกเกิดบางประการ การแท้งบุตรของหญิงตั้งครรภ์ที่ได้รับปริมาณไนเตรตในน้ำดื่มสูง มีความเป็นไปได้ที่การเกิดโรคสัมพันธ์กับการได้รับปริมาณไนเตรตเข้าสู่ร่างกาย

๔. การตรวจวิเคราะห์ปริมาณไนเตรตในน้ำดื่ม

๔.๑ ขีดความสามารถในการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ

ปริมาณไนเตรตในตัวอย่างน้ำดื่ม เป็นดัชนีชี้วัดหนึ่งของการควบคุมคุณภาพของน้ำดื่มสวัสดิการ วศ.ทร ซึ่งการตรวจวิเคราะห์ เป็นภารกิจรับผิดชอบโดยแผนกวิเคราะห์ทั่วไป กองวิเคราะห์และทดสอบ วศ.ทร การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการนั้น ได้ใช้วิธีการมาตรฐานสากล (Standard Methods for the examination of water and waste water, APHA; AWWA; WEF, 1992) สำหรับการวิเคราะห์น้ำดื่มและน้ำเสีย โดยใช้เทคนิคการตรวจวัดด้วยเครื่องยูวี-วิสิเบิล สเปคโตรโฟโตมิเตอร์ (UV-visible spectrophotometer) ดังรูปที่ ๒ โดยเทคนิคการวิเคราะห์ เครื่องมือวิเคราะห์ มีขีดความสามารถตรวจวัดในระดับความเข้มข้นใน ๑ มก./ล และมีการเก็บตัวอย่างน้ำสุ่มตรวจ ควบคุมคุณภาพการตรวจวิเคราะห์เป็นวงรอบ ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าน้ำดื่มเพื่อการ สวัสดิการ วศ.ทร. รวมถึงน้ำดื่มของหน่วยงานต่างๆในกองทัพเรือ ได้ทำการตรวจวิเคราะห์ และควบคุมคุณภาพน้ำดื่ม ไม่มีปริมาณไนเตรต-ไนโตรเจนเกินเกณฑ์มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมน้ำบริโภค (มอก.๒๕๗) คือไม่เกิน ๔.๐ มก./ล อย่างแน่นอน ซึ่งเกณฑ์มาตรฐานฯนี้กำหนดระดับปริมาณของไนเตรต-ไนโตรเจนไว้น้อยกว่าเกณฑ์ฯที่องค์การอนามัยโลก (WHO) ซึ่งได้แนะนำไว้ที่ระดับไม่เกิน ๑๑.๓ มก./ล)


รูปที่ ๒ เครื่อง UV-visible spectrophotometer

หากสงสัยว่าน้ำดื่มของท่านจะมีความสะอาด ปลอดภัย มีปริมาณไนเตรตเกินกว่าเกณฑ์มาตรฐานหรือไม่ ท่านสามารถส่งตัวอย่างน้ำดื่มเพื่อตรวจวิเคราะห์ปริมาณไนเตรต และดัชนีชี้วัดคุณภาพน้ำอื่นๆได้ที่ แผนกวิเคราะห์ทั่วไป กองวิเคราะห์และทดสอบ กรมวิทยาศาสตร์ทหารเรือ ถ.พุทธมณฑล สาย ๓ แขวงศาลาธรรมสพณ์ เขตทวีวัฒนา กรุงเทพฯ หรือโทรศัพท์ติดต่อได้ที่ ๐๒–๔๗๕๗๑๒๑ ท่านสามารถสอบถามรายละเอียดในการส่งตัวอย่างรวมถึงขอรับการสนับสนุนอุปกรณ์การเก็บตัวอย่างน้ำได้

๔.๒ การควบคุมคุณภาพน้ำดื่มที่ผลิต

การต้มน้ำเพื่อดื่มไม่ได้ทำให้ไนเตรตในน้ำลดลง กลับทำให้ไนเตรตในน้ำเพิ่มขึ้น แต่เทคนิคการบำบัดน้ำและเตรียมน้ำสำหรับการผลิตน้ำดื่มให้มีปริมาณไนเตรตและไนไตรท์ไม่เกินเกณฑ์มาตรฐาน คือ การแลกเปลี่ยนอิออน (Ion exchange) โดยการผ่านน้ำดิบไปยังท่อบรรจุสารกรองเรซิน นอกจากนี้เทคนิค Reverse osmosis และ Electrodialysis สามารถบำบัดน้ำได้เช่นกัน ประการสำคัญของการควบคุมคุณภาพน้ำดื่มคือการเลือกใช้แหล่งน้ำดิบสำหรับการผลิตน้ำดื่ม (preventive action) ที่มีปริมาณ ไนเตรตและไนไตรท์ต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐาน นอกจากนี้อุปกรณ์การผลิตน้ำดื่มและการผลิตต้องได้รับการตรวจสอบ ปรนนิบัติบำรุงอย่างสม่ำเสมอ

๕. สรุป

ผลการตรวจวิเคราะห์ปริมาณไนเตรตและไนไตรท์ในน้ำดื่ม และดัชนีชี้วัดคุณภาพอื่นๆ เพื่อควบคุมคุณภาพน้ำดื่มโดยวิเคราะห์เป็นวงรอบ ได้ให้ข้อมูลที่มีประโยชน์อย่างมากต่อการเฝ้าระวังและเพิ่มความปลอดภัยของน้ำดื่ม ถือเป็นภารกิจสำคัญอย่างหนึ่งของกองวิเคราะห์และทดสอบ กรมวิทยาศาสตร์ทหารเรือ ที่มีการตรวจวิเคราะห์ และควบคุมคุณภาพการผลิตน้ำดื่มเพื่อการสวัสดิการ วศ.ทร และน้ำดื่มที่ผลิต ณ หน่วยงานราชการในกองทัพเรือทุกแห่ง ให้ข้าราชการกองทัพเรือและประชาชนทั่วไปได้มั่นใจว่า ท่านได้ดื่มน้ำที่สะอาด ปลอดภัย

๖.บรรณานุกรม

  • Greenberg A.E.; Clesceri L.S.; and Eaton A.D. et al, Standard Methods for the examination of water and wastewater, 18th ed., APHA, Washington, DC, 1992.
  • http://www.uwsp.edu/water/portage.htm
  • ประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ ๖๑ (พ.ศ.๒๕๒๔) ฉบับแก้ไข เรื่องน้ำบริโภคในภาชนะที่ปิดสนิท
  • มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมน้ำบริโภค (มอก.๒๕๗)
  • ขอขอบคุณ

    ร.ท.อนิวัตร ปัสสาโก ประจำแผนกเคมีวิเคราะห์ กวทส.วศ.ทร

    ร.ต.หญิง ภาสินี ศรีวรรธนะ ประจำแผนกเชื้อเพลิงและหล่อลื่น ช่วยราชการแผนกเคมีวิเคราะห์ทั่วไป กวทส.วศ.ทร

    ที่ได้ค้นคว้า เรียบเรียงข้อมูล และเขียนบทความที่เป็นประโยชน์ในครั้งนี้