• รายการใน"คู่มือการจัดการสระน้ำ หรือแหล่งน้ำขนาดใหญ่"
  บทความนี้จะช่วยสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับระบบสมดุลของระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำ!
  • บทนำการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่
  • ลักษณะทางกายภาพของแหล่งน้ำ
  • ปัญหาและสาเหตุที่ทำให้เกิดคุณภาพน้ำเสื่อมโทรม
  • ผลกระทบต่อแหล่งน้ำที่คุณภาพน้ำไม่ดี
  • การจัดการแหล่งน้ำเชิงรักษาป้องกัน
  • คุณสมบัติระหว่างน้ำพุและเครื่องเติมอากาศ
  • การเลือกคุณสมบัติเครื่องเติมอากาศที่เหมาะสม
  • ทางเลือกอื่นๆ ในการแก้ปัญหาของแหล่งน้ำ้
  • บทสรุปการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่

ในฐานะผู้จัดการที่ต้องดูแลรักษา มันเป็นเรื่องจำเป็นมากที่เราจะต้องเข้าใจปัจจัยต่าง ๆ ที่จะส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำและสมดุล ของระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำในความรับผิดชอบ

ปัจจัยที่สำคัญเป็นอย่างยิ่ง 3 ประการสำหรับผู้จัดการแหล่งน้ำ:

1. Light and Temperature แสงสว่าง และอุณหภูมิ
2. Nutrients ระดับของสารอาหารที่ปนอยู่ในผืนน้ำ
3. Oxygen ระดับอ๊อกซิเจนในน้ำ

แสงแดดเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในระบบนิเวศของทะเลสาปเพราะเป็นส่วนที่ให้พลังงาน พลังงานส่วนใหญ่จะควบคุมการสังเคระห์แสงที่ให้ อ๊อกซิเจนแก่แหล่งน้ำ

การสังเคระห์แสงจะเกิดขึ้นเฉพาะใน euphotic zone โซนชั้นบนที่รับแสงของผืนน้ำเปิดกว้างที่ลำน้ำเป็นแท่ง ๆ ที่แสงแดดสามารถ ส่องผ่านลงไปได้ ผืนน้ำที่ลึกน้อยกว่า 9 ฟุต หรือ 3 เมตรมักจะมีปัญหาในการที่จะมีพืชใต้น้ำประเภทหญ้า และสาหร่ายมาก

Thermal Stratification จะเป็นศัพท์ที่หมายถึงการแบ่งเป็นชั้นของผืนน้ำที่มีอุณหภูมิต่างกัน การที่แสงแดดส่องมาที่ผิวน้ำจะทำให้ บริเวณพื้นผิวอุ่นขึ้น และทำให้น้ำในส่วนนั้นเบาขึ้นกว่าส่วนที่เย็นอีกด้วย น้ำที่เกาะกันหนาแน่นจะถูกปิดกั้นอยู่ที่ส่วนล่างของแหล่งน้ำ และ ในช่วงฤดูร้อนอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างชั้นทั้งสองของผิวน้ำที่เย็นและร้อนจะมีอัตราสูง และจากปรากฏการณ์นี้เองที่ทำให้เกิดการแยก เป็นชั้นของผืนน้ำอันเนื่องมาจากอุณหภูมิทีต่างกันเป็นชั้นบนและชั้นล่างที่เย็นกว่าซึ่งจะไม่ผสมรวมตัวกัน

พื้นที่ระหว่างชั้นของผืนน้ำที่ต่างอุณหภูมินี้ เรียกว่า thermocline หรือ metalimnion (รูปที่ 4 ) จะทำหน้าที่เป็นชั้นที่แยกทาง กายภาพของชั้นทั้งสองที่ต่างอุณหภูมิมิให้รวมตัวกันได้ในแนวดิ่งของแหล่งน้ำทำให้การกระจายอ๊อกซิเจนเป็นไปอย่างไม่ทั่วถึง และที่ต้อง สังเกตุให้ดีอีกคือส่วนที่อุ่นกว่าของชั้นผิวน้ำจะเป็นส่วนที่สนับสนุนการเกิดสาหร่ายในน้ำให้เจริญเติบโต

คุณคงเคยได้รับประสพการณ์ตอนกระโดดพุงหลาวลงน้ำแล้วรู้สึกว่าน้ำที่ส่วนล่างของก้นบ่อจะเย็นกว่าแผ่นชั้นน้ำส่วนบนที่ผิวน้ำ ใช่ไหม?

การแบ่งเป็นชั้น ๆ เนื่องจากความต่างจากอุณหภูมิมีผลต่อคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากผลกระทบจากอัตราส่วนผสมของ อ๊อกซิเจน วิธีในการวัดอัตรผสมของอ๊อกซิเจน (รูปที่ 5) น้ำที่อุ่นมีคุณสมบัติเหมาะสมที่จะรวมตัวกับอ๊อกซิเจน ตามจริงน้ำที่ อุณหภูมิ 52 องศา ฟาเรนไฮน์ หรือ 11 องศาเซลเซียสจะสามารถอุ้มอ๊อกซิเจนได้ถึง 40% มากกว่าน้ำที่อุณหภูมิ 80 องศา ฟาเรนไฮน์ หรือ 27 องศาเซลเซียส การที่น้ำยิ่งมีอุณหภูมิสูง น้ำก็จะลดความสามารถในการอุ้มอ๊อกซิเจนลงตามลำดับ

การที่อ๊อกซิเจนจะผสมรวมเข้ากับน้ำในแหล่งน้ำจะเป็นผลจากการสังเคราะห์แสงของพืชน้ำ และคลื่นลมที่เกิด ระหว่างปฏิกริยาการแบ่งเป็น ชั้น ๆ ของน้ำจากความต่างในอุณหภูมิ ผืนน้ำในชั้นล่างจะถูกตัดขาดจากปัจจัยสร้างอ๊อกซิเจนเหล่านี้ และจะอยู่ในสถานะขาดแคลนอ๊อกซิเจน ชีวภาพทางน้ำต่างก็ต้องอาศัยอ๊อกซิเจนเพื่อการอยู่รอด ในชั้นที่ขาดแคลนอ๊อกซิเจนชีวภาพเหล่านี้ก็ต้องพยายามที่จะเคลื่อนย้ายไปไม่ก็จะตาย ไป ในชั้น anoxic ด้านล่าง จะสูญเสียชีวภาพเหล่านี้มากที่สุด ทั้ง zooplankton และ แบคทีเรียอาศัยแสง ที่จัดเป็นชีวภาพที่เป็น ประโยชน์ที่จะเป็นในการช่วยการย่อบสลายสารที่เป็นอาหารพืชและสิ่งปฏิกูล หากการย่อยสลายไม่สามารถดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพก็จะ เกิดการหมักหมมของสิ่งปฏิกูลอันจะส่งผลต่อคุณภาพน้ำโดยรวมด้วย

การที่มีอัตราผสมของอ๊อกซิเจนที่ไม่พอเพียงจะทำให้เกิดปฏิกริยาเคมีแบบลูกโซ่ที่จะทำให้เกิดความเสื่อมโทรมต่อสภาพน้ำ ซัลไฟด์จะถูก เปลี่ยนแปลงเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งเป็นสารธาตุเหล็กที่ไม่สามารถละลายกับน้ำก็จะเปลี่ยนเป็นสารละลายธาตุเหล็ก ทำให้ของแข็งแขวน ลอยในน้ำจะเพิ่มมากขึ้น และเกิดการลดประสิทธิภาพในการย่อยสลายของเสียที่ปนเปื้อนกับน้ำมาที่สะสมกันอยู่ในชั้นผืนน้ำชั้นล่างตามก้นบ่อ

การแบ่งชั้นของผืนนำตามอุณหภูมิจะเกิดตามฤดูกาล อีกทั้งการสะสมของอุณหภูมิจะยาวนานและสร้างปัญหามากในช่วงปลายฤดูร้อน และปลาย ฤดูหนาว แหล่งน้ำและทะเลสาปในโซนร้อนอย่างประเทศไทยจะเป็นปรากฏการณ์สั้น ๆ ตามฤดูกาลในแต่ละปี และจะมีผลมากในช่วงปลาย ฤดูร้อนและก่อนการไม้ผลัดใบ

แหล่งน้ำและทะเลสาปที่ตื้น ๆ จะสร้างปัญหาให้ยากแก่การจัดการได้มากกว่าน้ำลึก แหล่งน้ำที่ลึกไม่ถึง 2 เมตรมักจะอุ่นมากและเหมาะที่พืช พันธุ์ไม้น้ำและสาหร่ายจะเจริญเติบโตได้ดี แหล่งน้ำประเภทนี้จะต้องใช้ความพยายามมากเป็นพิเศษในการหาวิธีการในการที่จะบำรุงรักษา สภาพสมดุลของระบบนิเวศน์

ปัจจัยรองลงมาที่จะต้องพูดถึงกันในการศึกษาการจัดการสมดุลของระบบนิเวศน์ของทะเลสาปก็จะเป็นเรื่องของสารที่เป็นอาหารของระบบ ชีวภาพในแหล่งน้ำ มีวิธีทางตรงในการที่แก้ไขอัตราของสารอาหารที่ผสมปนอยู่ในน้ำ รวมถึงปริมาณของสาหร่ายและสาหร่ายน้ำ

การที่จะได้ความรู้ที่ชัดแจ้งเป็นเรื่องสำคัญที่จะเห็นถึงแหล่งที่มาของสารอาหารที่เข้าสู่แหล่งน้ำ การที่สารอาหารนี้ปนละลายแตกตัวเข้าไปในน้ำ และผลกระทบที่สารที่เป็นธาตุอาหารเหล่านี้มีกับสภาพของน้ำโดยปฏิกริยาทางเคมี อันที่จริงแล้วการตรวจพิสูจน์สภาพทางเคมีของน้ำจากแหล่ง น้ำหรือทะเลสาปจะช่วยอย่างมากในการจะหาวิธีดูแลรักษาเชิงป้องกันสำหรับแหล่งน้ำที่มีปัญหา

เราจะต้องเริ่มจากการพิจารณาการที่สารชีวภาพที่ป็นธาตุอาหารสามารถเข้าไปสะสมและสลายตัวเข้ากับน้ำในแหล่งน้ำทะเลสาป สารชีวภาพที่ เป็นธาตุอาหารหนึ่งคือ สารประกอบฐานคาร์บอนที่เป็นธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช ในระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำทะเล สาปธาตุอาหารขนาดใหญ่ที่เรามักจะกล่าวถึงคือ ฟอสฟอรัส และไนโตรเจน (phosphorus and nitrogen)อันที่จริงแล้วฟอสฟอรัสจัดว่า เป็นธาตุชนิดเดียวที่ส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อการเจริญเติบโตของพืชน้ำ ที่สำคัญ หนึ่งกรัมของฟอสฟอรัสจะสร้างถึง หนึ่งร้อยกรัมของจำนวนสิ่ง มีชีวิตในพื้นน้ำและสาหร่าย ขณะที่อัตราสารธาตุอาหารในน้ำเพิ่มขึ้นก็จะเป็นการสร้างการเติบโตของพืชน้ำ หญ้า และสาหร่ายเป็นเท่าทวีคูณ เลยทีเดียว นี่เป็นปัญหาอย่างมากแก่การจัดการสิ่งแวดล้อมและความสวยงามของแหล่งน้ำ

จะเป็นประโยชน์อย่างมากถ้าเราสามารถที่จะบ่งบอกได้ถึงแหล่งที่มาของสารธาตุอาหารเหล่านี้เข้าสู่แหล่งน้ำ สามแหล่งที่มักจะเป็นที่มาสำคัญจะ ได้แก่สภาพดินของก้นบ่อของแหล่งน้ำเอง และการหมักหมมของซากพืชที่ตายแล้วจากภายใน น้ำที่เอ่อล้นเข้าสู่แหล่งน้ำจากบริเวณข้างเคียง และน้ำจากแหล่งอื่นที่ไหลเข้ามา

ชีวิตพืชผักในทะเลสาปและปฏิกูลหมักหมมที่พื้นบ่อจะเป็นแหล่งสารธาตุอาหารที่สำคัญ แม้มันจะเป็นเพียงวงจรชีวิตสั้น ๆ เพียงสองสัปดาห์ สาหร่ายเขียวน้ำเงินจะประสพกับการแบ่งเซลและสร้างสายพันธุ์เพิ่มพูนป็นสองเท่า อย่างต่อเนื่องทุก ๆ 20 นาที และที่ปลายของวงจรนี้ สาหร่ายก็จะตายและจมลงสู่ก้นบ่อไปเพิ่มเป็นแหล่งสะสมของจำนวนสิ่งมีชีวิตที่ตายสะสมเพิ่มต่อพื้นที่ รวมเป็นจำนวนของสารชีวภาพในแหล่ง น้ำต่อไป (รูปที่ 6) นี่เป็นวงจรการเกิดขี้เลน (“aquatic compost pile”) ที่กองเพิ่มเรื่อย ๆใน benthic zone หรือโซนส่วน ล่างของบ่อ ส่วนที่หมักหมมกันที่ก้นบ่อนี้จะเสมือนเป็นแหล่งสารอาหารสำหรับสาหร่าย ตะไคร่ และหญ้าน้ำที่จะเกิดตามมาต่อไป หรือที่เรียกว่า เป็นห่วงโซ่อาหารของแหล่งน้ำ ห่วงโซ่อาหารนี้จะสร้างความต้องการอ๊อกซิเจนเพิ่มขึ้นอีกเช่นกัน จากแหล่งน้ำนี้ในโซน hypolimnion หรือโซนส่วนก้นบ่อและก่อให้เกิดสภาวะความ เครียดจากการแย่งชิงทรัพยากรในที่นี้คืออ๊อกซิเจนที่จำกัด ของเหล่าชีวภาพที่ร่วมกันอาศัย แหล่งน้ำนี้

ผลการวิจัยที่รายงานจากมหาวิทยาลัยฟลอริด้ากล่าวถึงตะกอน หรือชั้นเลนจะสะสมในอัตราประมาณ 1 ถึง 5 นิ้ว หรือ 2.5 ถึง 12 เซนติเมตรต่อปีในพื้นที่ตอนเหนือที่อากาศเย็น และในอัตราประมาณ 3 ถึง 8 นิ้ว หรือ 6 ถึง 16 เซนติเมตรต่อปีในพื้นที่เขตร้อนขึ้นอยู่ กับอัตราส่วนผสมของสารอาหารที่ละลายปนอยู่ในน้ำในแต่ละช่วงเวลา ณ จุดกลางของอัตรการสะสมที่อัตรา 3 นิ้วหรือ 7 เซนติเมตรต่อปี อย่างพื้นที่ผิวพื้นทะเลสาปประมาณ 4000 ตารางเมตร ทะเลสาปนี้จะสูญเสียพื้นที่เก็บกักน้ำถึง 80,000 แกลลอน หรือ 300 คิวบิคเมตร ของน้ำที่จะเก็บอยู่ได้ในหนึ่งปี ก็ลองไปคำนวณดูว่าเมื่อสะสมมากขึ้น ๆ จะส่งผลกระทบอย่างไรต่อความสามารถในการกักเก็บน้ำของแหล่งน้ำ แบบทะเลสาปเมื่อเวลาผ่านไป สิบยี่สิบ หรือ ห้าสิบปี เลนและสิ่งปฏิกูลจะเกิดการสะสมอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ และจะลดทอนสมรรถภาพใน การกักเก็บน้ำของแหล่งน้ำอย่างมหาศาลทุกปี

แหล่งสำคัญที่สองของที่มาของสารธาตุอาหาร จะมาจากของเหลวจากสนามและพื้นที่รอบ ๆ แนวตลิ่งของแหล่งน้ำ รวมถึงถนน ที่อยู่อาศัย ฟาร์ม พื้นที่ทางการเกษตร โรงงานและอื่น ๆ โดยรอบ สมาคม USGA มีรายงานศึกษาพบว่ากว่า 4% ของปุ๋ยที่ใช้ในบริเวณสนามกอล์ฟ หรือพื้นที่เพาะปลูกที่รายรอบแหล่งน้ำจะไหลลงสู่แหล่งน้ำในที่สุด ซึ่งสารเหล่านี้เป็นภาระด้านสารธาตุอาหาร ที่จะมีผลต่อคุณภาพน้ำ และหาก พิจารณาต่อไปอีกจะพบว่า หากสนามกอล์ฟจะใช้ปุ๋ยในแต่ละปีประมาณ 16 ตัน นั่นหมายความว่าไม่น้อยกว่า 500 กก.ของปุ๋ยเหล่านั้นจะ ไหลลงสู่แหล่งน้ำในแต่ละปีมากับน้ำฝนและท่อทางระบายต่าง ๆในบริเวณ ใบไม้ เศษหญ้าและการตัดแต่งหญ้า รวมถึงเศษวัสดุอื่น ๆ ก็จะปริว ไหลล้นเข้าสู่แหล่งน้ำปีละไม่น้อยเลยด้วยที่จะต้องทำให้ระบบการทำความสะอาดโดยวงจรธรรมชาติของแหล่งน้ำต้องมีภาระเพิ่มขึ้นมากกว่าปกติ มาก สระน้ำหรือทะเลสาปมักจะเป็นที่กักเก็บขยะโดยธรรมชาติโดยไม่มีทางหลีกเลี่ยง

การสะสมสารธาตุอาหารในแหล่งน้ำจึงมีอย่างมหาศาล โดยเฉพาะในบริเวณที่ติดต่อกับพื้นที่สีเขียว หรือสนามหญ้า การที่มีสารธษตุอาหารเพิ่ม มากขึ้นปะปนในน้ำ ก็หมายถึงการเร่งรัดการเติบโตของพืชน้ำ และปริมาณอย่างรวดเร็วขึ้น ในตารางต่อไปนี้จะแสดงถึงผลกระทบที่สารอาหาร ปนเปื้อนในน้ำจะมีต่อการเจริญเติบโตของพืชน้ำ

กรณีศึกษาโดย สมาคมการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่ ของอเมริกาเหนือ (NALMS) แนะนำว่าสาหร่ายและตะไคร่สามารถที่จะบริโภคมากกว่า 1 mg/l ของฟอสฟอรัส และมากกว่า 2.5 mg/l ของไนโตรเจน (รูปที่ 8) และสารอาหารเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบ โตของสาหร่าย หญ้า พืชน้ำและตะไคร่ การเพิ่มมากของสารอาหารก็จะเป็นสัดส่วนกับการเจริญเติบโตของพืชเห่ลานี้ให้เพิ่มมากขึ้นเช่นกัน

สารอาหารก็สามารถเพิ่มมากขึ้นในแหล่งน้ำ บ่อ หรือทะเลสาปจากน้ำที่นำเข้ามาในแหล่งน้ำ แหล่งนำเข้าเหล่านี้เป็นทั้งจากทางท่อระบายน้ำ ต่าง ๆ โรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ และน้ำล้นออกจากบ่อบำบัดตามบ้าน โดยส่วนใหญ่แล้วน้ำที่ระบายลงสู่แหล่งน้ำจะมีบริมาณอ๊อกซิเจนจำกัด และมีธาตุฟอสฟอรัสบนเปื้อนอยู่จำนวนมาก จะสังเกตุได้ว่าน้ำที่มีฟอสฟอรัสปนเปื้อนมากจะเป็นน้ำที่เกิดเป็นฟองได้ง่าย

ปัจจัยสำคัญที่สามในระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำประเภทบ่อหรือทะเลสาบคือบทบาทของอ๊อกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำ อ๊อกซิเจนมีบทบาทสำคัญมากต่อ สิ่งมีชีวิตทั้งปวงและในแหล่งน้ำก็เช่นกัน คนเราเองจะอยู่ได้โดยไม่มีอ๊อกซิเจนได้นานซักแค่ไหนเชียว? อ๊อกซิเจนช่วยให้ห่วงโซ่ของวงจร อาหารดำเนินต่อไปได้ในทะเลสาบและบ่อน้ำ ระบบนิเวศน์ในแหล่งน้ำประกอบไปด้วยพืชและสัตว์หลากหลายมากมายมีชีวิตที่สมบูรณ์ในแหล่ง น้ำต่อไปได้ รวมไปถึงกลไกทางธรรมชาติที่ช่วยย่อยสลายสิ่งปฏิกูลและสารอาหารที่มีชิวิตต่าง ๆ ที่ด้าน่างของห่วโซ่อาหารประกอบไปด้วยสัตว์ เซลเดียวและสาหร่ายน้ำ ซึ่งจะเป็นอาหารของสัตว์ประเภท zooplankton ที่ใหญ่ขึ้นมาอีกหน่อย แต่ละช่วงของห่วงโซ่อาหารที่เกิดการ บริโภคนี้จะเกิดการถ่ายเทพลังงานที่มีอยู่ในแหล่งน้ำไปยังผู้บริโภคในลำดับที่สูงขึ้นไปเรื่อย ๆ อันหมายถึงปลาที่เป็นที่ต้องการของนักล่าก็ต้อง อาศัยปลาที่เล็กกว่าจำนวนมากเพื่อยังชีพ และทำนองเดียวกันพวกปลาเล็ก ๆ เหล่านี้กต้องการตะไคร่ สาหร่าย และสัตว์ที่เล็กกว่าจำนวนมาก ๆ เช่นกัน พืชและสัตว์เล็ก ๆ เหล่านี้ก็ต้องการธาตุอาหารจำนวนมากเพื่อการมีชีวิตและเติบโตด้วย ห่วงโซ่อาหารที่สมบูรณ์เหล่านี้ก็จะช่วยขจัด สารอาหารได้อย่างมากมาย อ๊อกซิเจนก็จำเป็นมากในการสนับสนุนวงจรนี้ทั้งระบบ