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

ทางเลือกอื่นๆ ในการแก้ปัญหาของแหล่งน้ำ้ Alternative Solutions

Ozone โอโซน เป็นอ๊อกซิแดนท์ที่มีพลังมากในการฆ่าเชื้อ เป็นกรรมวิธีที่ไม่ประหลาดจนเกินไปนักในการจัดการแหล่งน้ำ แต่ในปัจจุบันยังมีข้อมูลเกี่ยวกับโอโซนในระดับมหาวิทยาลัยน้อยมากที่เกี่ยวข้องกับการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่ สมาคมสากลเรื่องโอโซนก็ยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการใช้โอโซนในการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่โดยตรง แต่ก็สามารถนำข้อมูลในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานแบบอื่นมาพิจารณาเช่นจากการใช้ในอุตสาหกรรมการบำบัดน้ำเสีย และน้ำเพื่อการอุตสาหกรรมเพื่อปรับใช้กับการจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่

โอโซนจะเป็นสารที่ไม่เสถียรนักในรูปแบบหนึ่งของอ๊อกซิเจน มัญลักษณ์ทางเคมีวิทยาศาสตร์เป็น O3 และจะเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของอ๊อกซิเจนเกิดการแยกตัว O2 เป็นสอง O1 โดยพื้นฐานของอ๊อกซิเจนเหล่านี้จะมีความเสถียรน้อยมาก และจะจับตัวกับอะตอมของอ๊อกซิเจนอื่นที่อยู่โดยรอบเป็น O3 และจะพยายามเปลี่ยนกับไปเป็นอะตอมของอ๊อกซิเจนอีกอย่างรวดเร็วในเวลาต่อมา ความเป็น half-life ของโอโซนในน้ำจะเป็นเวลาประมาณ 20 – 30 นาทีและจะทนทานในน้ำได้ไม่เกินหนึ่งชั่วโมงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำ และความต้องการอ๊อกซิเจนมี มากน้อยเพียงไร

การเกิดโอโซนจะเนื่องมาจากการกระจายของวิธี corona discharge หรือ การสังเคราะโดยรังสี UV Corona discharge เป็นกรรมวิธีที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียและสามารถผลิตอากาศผสมโอโซนนสัดส่วน 2 – 4 % โดยใช้พลังงานประมาณ 6 – 8 กิโลวัตต์ชั่วโมงเพื่อให้ได้โอโซนหนึ่งกิโลกรัม การสังเคราะห์โดยกรรมวิธีใช้แสง UV จะได้อากสผสมโอโซนนสัดส่วนประมาณ 0.1 % โอโซน ใช้พลังงาน 40 กิโลวัตต์ชั่วโมงถึงจะได้โอโซนหนึ่งกิโลกรัม การเปรียบเทีนบประสิทธิภาพของกรรมวิธีผลิตทั้งสองควรที่จะคำนึงถึงทั้งค่าใช้จ่ายและวิธีการนำมาใชด้วยกัน จากข้อคิดทางความเหมาะสมจะต้องพิจรณาราคาต่อกรัมในกาผลิตโอโซน ส่วนความเหมาะสมในการใช้งานต้องพิจารณาราคาของพลังงานที่ต้องใช้ผลิตหนึ่งกิโลกรัมของโอโซน

ความสามาถในการที่โอโซนจะแปรเป็นสารประกอบออกซิเจนกับธาตุอื่นนั้นสูงมาก มันมีความสามารถสูงถึงห้าเท่ากว่าอ๊อกซิเจนและมากกว่า 50% แรงกว่าคลอรีน เมื่อเป็นเช่นนี้จึงถือได้ว่าโอโซนมีศักยภาพที่จะพัฒนาได้ชัดแจ้งเพื่อมาใช้นานจัดการแหล่งน้ำขนาดใหญ่ โอโซนเป็นสารที่มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อโรคอย่างมีประสิทธิภาพโดยการฉีกผ่านผนังเซลและทำให้เซลทะลักแตกออก ตามวิธีที่เรียกว่า lysing

โอโซนมีศักยภาพที่ทำปฏิกิริยาได้เร็วกว่า 3000 เท่ามาก และแรงกว่า 50%เมื่อเทียบกับคลอรีนเพื่อการฆ่าเชื้อโรคแล้วแปรรูปไปเป็นอ๊อกซิเจนอย่างรวดเร็ว

ในการจัดการแหลงน้ำขนาดใหญ่เราสามารถนำโอโซนมาเป็นวิธีแก้ปัญหาเกี่ยกับ การควบคุมปริมาณสาหร่าย การเพิ่มความใสสะอาดให้น้ำ กำจัดกลิ่นไม่พึงประสงค์จากน้ำ

กรณีตัวอย่างที่มีความขุ่นของน้ำที่ 8นิ้ว/20เซ็นติเมตร แต่หลังจากประมาณ 1 สัปดาห์ที่ใช้วิธีแก้โดยโอโซนสามารถปรับให้น้ำใสสะอาดขึ้นที่ 3ฟุต/1เมตร

ความต้องการโอโซนในน้ำจะสูงมาก ผลการวิจัยแสดงว่าโดยการใช้เครื่องผลิตโอโซนขนาดเล็กที่มีขายโดยทั่วไป (ผลิตน้อยกว่า 40กรัมโอโซน/ชั่วโมง) มันเป็นเรื่องยากที่จะฆ่าเชื้อในแหล่งน้ำขนาดใหญ่โดยการใช้โอโซนปริมาณมาก ๆ ในการที่จะเลือกใช้เครื่องผลิตโอโซนสำหรับการจัดการสระน้ำ จำเป็นจะต้องมีข้อมูลของปริมาณน้ำ แหล่งที่มาของน้ำ รูปทรงของแหล่งน้ำ และข้อมูลประกอบอื่น ๆ ควรจำไว้ว่าแหล่งน้ำควรจะต้องมีการไหลเวียนผสมคลุกเคร้ากันอย่างทั่วถึงอย่างน้อย 4 – 7 เท่าของปริมาตณของแหลงน้ำเองในแต่ละวันของการปฏิบัติการโอโซน

ค่า pH ที่เหมาะสมน่าจะอยู่ที่ 6 ถึง 9 เมื่ออุณหภูมิของแหล่งน้ำอยู่ที่ประมาณ 55 – 100องศาฟาเรนไฮน์ (ประมาณ 12 – 40 องศาเซลเซียส) อัตรการย่อยสลายสารอาหารโดยวิธีชีวภาพของแบคทีเรียจะลดลงพอพอกับการลดของอุณหภูมิ และมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิ 86องศาฟาเรนไฮน์ /30องศาเซลเซียส ปริมาณอ๊อกซิเจนที่ละลายในน้ำจะเป็นปัจจัยที่สำคัญยิ่งสำหรับแบคทีเรียประเภทนี้และจะช่วยให้ปริมาณเติบโตเพิ่มพูนได้ การเติมอากาศจึงเป็นเรื่องจำเป็นทำให้ผลจากการทำงานของระบบนี้สำเร็จได้ด้วยดี

กรรมวิธีเชิงป้องกันที่มีประสิทธิภาพอีกแบบได้แก่การเลี้ยงปลาที่กินพืชเป็นอาหาร หรือปลาคราฟที่กินหญ้า เช่นพวกปลาคราฟพื้นบ้าน ปลาสลิด หรือ White Amur หรือ Triploid Grass Carp (รูปที่ 23a) การเลี้ยงปลาเหล่านี้ไว้จะช่วยกำจัดหญ้าและสาหร่ายที่มากเกินไปได้ให้สามารถควบคุมได้ เป็นการประหยัดต้นทุนการบำรุงรักษาและไม่ต้องลงแรง พวกมันสามารถกินวัชรพืชเหล่านี้ได้กว่า 2 – 3 เท่าของน้ำหนักของพวกมันในแต่ละวัน โชคไม่ดีที่มันไม่ดูดซึมสารอาหารจากพืชเหล่านั้นได้ดีเท่าที่ควรและจะโตเป็นสองเท่าในเวลา 1 ปี ส่วนที่เหลือของวัชชพืชก็กลับไปสะสมเป็นของเสียที่ก้นบ่อต่อไป

ปริมาณการเลี้ยงปลาที่อัตรา สิบสองถึงสิบหกของปลาขนาด 10นิ้ว/20เซ็นติเมตรต่อพื้นที่หนึ่งเอเคอร์หรือ 4000 ตารางเมตรผิวน้ำจะเนการเหมาะสม และจะต้องเสริมจำนวนทก ๆ 5 ปี พวกมันกินอาหารไม่เลือก และโตจนได้ถึงน้ำหนัก 40ปอนด์/20กิโลกรัม(รูปที่ 23b) อย่างไรก็ดีพึงทราบว่าอาหารโปรดของพวกมันจะเป็นพืน้ำพวกหญ้าและอื่น ๆ มากกว่าที่จะกินสาหร่ายจนกว่าไม่มีพืชอื่นเหลือให้กินแล้วเท่านั้น ในบางรัฐของอเมริกาจะห้ามใช้ปลาพวกนี้เนื่องจากม่ใช่ปลาท้องถิ่นและสามารถทำลายห่วงโซ่อาหารตามธรรมชาติและปลาพันธุ์พื้นเมืองขาดอาหารได้ นอกจากนั้นการที่พืชถูกทำลายมากเกินไปก็จะทำให้เกิดภาวะขาดอ๊อกซิเจนในน้ำทำให้มีกลิ่นและคุณภาพน้ำเสียได้ง่าย ฟางของบาร์เล่ได้รับการพิจารณาในสรรพคุณด้านการกำจัดสาหร่าย การทำงานโดยการโรยฟางไปบนผิวน้ำหรือรวมเป็นกำในห่อโปร่งแล้วทิ้งไปที่ก้นบ่อ (รูปที่ 24) หากมีปริมาณอ๊อกซิเจนที่ดูดซึมได้พอฟางก็จะเริ่มเน่าเปื่อยและโดยการนี้มันีหลายอย่างเกิดขึ้น และที่ปลายระยะสุดท้ายของการเน่าเปื่อยของฟางมันจะทำปฏิกิริยากับอ๊อกซิเจนแวผลิตกรดฮิวมิก (humic acids) และสารปรกอบฮิวมิกอื่น ๆ จากากรทดสอบมีการแสดงว่าเมื่อแหล่งน้ำได้รับแสงแดดโดยมีอ๊อกซิเจนและกรดฮิวมิกละลายอยู่ด้วยก็จะได้สารไฮโดรเจนเปอ์ร๊อกไซค์ (hydrogen peroxide) และการที่มี peroxide เจือจางในน้ำจะป้องกันการเติบโตของสาหร่ายได้

ปฏิบัติตามปริมาณที่แนะนำต่อไปนี้ตามแต่ละกรณีของปัญหาที่จะแก้โดยใช้วิธีโอโซน:
• กรณีที่ปัญหาจากสาหร่าย กลิ่น หรือความขุ่นของน้ำไม่มากกว่าปกตินัก
  1.8 กรัม/ชั่วโมง ต่อพื้นที่ 1,234 คิวบิคเมตร หรือเอเคอร์-ฟุต
• กรณีที่ปัญหาจากสาหร่าย กลิ่น หรือความขุ่นของน้ำมากกว่าปกติพอสมควร
  2.57 กรัม/ชั่วโมง ต่อพื้นที่ 1,234 คิวบิคเมตร หรือเอเคอร์-ฟุต
• กรณีที่ปัญหาจากสาหร่าย กลิ่น หรือความขุ่นของน้ำเหม็นมากและเสื่อมโทรม
  3.85 กรัม/ชั่วโมง ต่อพื้นที่ 1,234 คิวบิคเมตร หรือเอเคอร์-ฟุต

อีกวิธีโดยการควบคุมโดยระบบชีวภาพ โดยการแนะนำแบคทีเรียที่เหมาะสมลงไปเพิ่มในแหล่งน้ำ หรือที่รู้จักกันในชื่อ การเพิ่มภูมิคุ้มกันทางชีวภาพ( bioaugmentation ) นีเป็นเครื่องมือที่สำคัญในการที่จะลดปริมาณสารธาตุอาหารที่ปะปนอยู่ในแหล่งน้ำโดยเฉพาะแหล่งน้ำที่ส่งกลิ่นเหม็น มีหลายบริษัทที่ผลิตแบคทีเรียและสามารถนำมาใช้ในรูปแบบของเหลวและชนิดผง ส่วนใหญ่จะเป็นแบคทีเรียที่อาศัยอ๊อกซิเจนเพื่อยังชีพและจะสามารถช่วยเร่งรัดการสลายสารธาตุอาหารที่ปนน้ำอยู่ ผลการวิจัยพบว่าการแก้ไขโดยการเพิ่มจำนวนแบคทีเรียที่เหมาะสมในแหล่งน้ำที่มีเลนตมสะสม 1 – 6 นิ้ว หรือ 2 – 15เซนติเมตรจะกำจัดได้ในระยะเวลาหนึ่งปี อย่างไรก็ดีระดับค่า pH และสภาพทางเคมีของแหล่งน้ำจะเป็ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของกรรมวิธีการแก้ปัญหานี้

สำหรับรายละเอีอดเกี่ยวกับผลกระทบจากรูปร่างลักษณะของตลิ่งเราจะเริ่มต้นจากการศึกษาแต่ละลักษณะเฉพาะของตลิ่งแต่ละแบบ ต่อไปนี้

รายงานจากผลการวิจัยทั้งในอังกฤษ และอเมริกาพบว่าปฏิกิริยาจาก peroxide จะเกิดขึ้นต่อเมื่อการเน่าเปื่อยของฟางมีปริมาณอ๊อซิเจนในน้ำที่มากพอเท่านั้น นอกจากนั้นการเน่าเปื่อยของฟางจะสะสมเป็นสารอาหารในน้ำและทำให้การเติบโตของพืชน้ำเพิ่มมากขึ้น อีกทั้งต้องใช้อ๊อกซิเจนที่มีอยู่มากขึ้นด้วย อาจจะมีผลในการลดหรือกำจัดสาหร่ายในระยะสั้นแต่ผลในระยะยาวจะยากที่จะจัดการต่อไปอันจะส่งผลต่อการไม่มีสมดุลทางระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำได้มาก

มีเทคนิคใหม่ที่ถูกนำมาใช้ในการลดค่า pH ของน้ำที่ใช้เป็นน้ำเลี้ยงของสนามและสวนโดยการเผาซัลเฟอร์ แล้วน้ำเลี้ยงปนเปื้อนเหล่านั้นก็ไหลไปรวมกับน้ำในแหล่งน้ำที่ใช้เป็นน้ำเลี้ยงทำให้ซัลเฟอร์ไดอ๊อกไซค์(ญาติ ๆ กับพวก ซัลเฟอร์แอซิด) ทำให้ค่า pH ของน้ำในแหล่งน้ำลดได้ 2 – 2.5 pH อย่างไรก็ดีซัลเฟอร์ไดอ๊อกไซค์จะไปเกาะติดกับอะตอมของอ๊อกซิเจนทำให้ปริมาณอ๊อกซิเจนที่มีอยู่ลดลงอาจถึงขั้นวิกฤติ จึงจำเป็นต้องมีการใช้ระบบเติมอากาศช่วยในกรรมวิธีนี้เพื่อไม่ให้เกิดผลข้างเคียงได้ ปกติระบบนี้จะมีค่าใช้จ่ายเฉพาะของตัวระบบประมาณ 50000 ดอลล่าร์ และการที่จะเผาซัลเฟอร์ยังมีค่าใช้จ่ายสำหรับวัตถุดิบนี้อีกปีละ 7000 ดอลล่าร์ และในการปฏิบัติการก็จะมีกลิ่นเหม็นของซัลเฟอร์ฟุ้งกระจายไปทั่วบริเวณอีกด้วย

จากมุมมองของผู้ที่ต้องดูแลจัดการแหล่งน้ำ เครื่องมือนี้จะเป็นเพียงการแก้ที่ปลายเหตุของปริมาณที่มากเกินไปของสาหร่าย มากกว่าการแก้ต้นเหตุที่สำคัญคือคุณภาพน้ำที่เสื่อม EPA กำลังตรวจสอบผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจาการเผาซัลเฟอร์เพื่อลดค่า pH ในแหล่งน้ำ การจัดการเชิงวิกฤติมักจะเป็นการรอจนสภาพน้ำเกิดการเสื่อมสภาพแล้ว มีผลให้เสียสมดุลของระบบนิเวศน์ในแหล่งน้ำก่อนที่จะมาคิดหาทางแก้ไขซึ่งจะยุงยากและเสียค่าใช้จ่ายสูง อีกทั้งเป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อม

การจัดการเชิงวิกฤติมักจะรอจนถึงขั้นวิกฤติของปัญหาเกิดขึ้นแล้ว และมักจะต้องใช้กรรมวิธีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำ และเสียค่าใช้จ่ายมากมาย แต่ก็เป็นทางออกหนึ่งที่อาจจำเป็นเพื่อขจัดปัญหาที่กองอยู่ตรงหน้าแล้ว