รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- การประเมินพื้นที่เสี่ยงและคัดเลือกพืชเพื่อใช้เป็นดัชนีชีวภาพสำหรับก๊าซโอโซน
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- Assessment of risk areas and selecting plants as ozone bio indicators
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 30 ตุลาคม 2560
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 29 ตุลาคม 2561
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยพื้นฐาน(ทฤษฎี)/บริสุทธิ์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- มลพิษทางอากาศเป็นปัญหาที่มีความสำคัญและส่งผลกระทบทั่วโลก โดยปัญหามลพิษทางอากาศที่สำคัญชนิดหนึ่งคือก๊าซโอโซนระดับพื้นผิว (Tropospheric ozone) เนื่องจากก๊าซโอโซนเป็นมลพิษทุติยภูมิที่เกิดจากphotochemical reactions ระหว่างออกไซด์ของไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ มีเทน และสารอินทรีย์ระเหยง่าย(VOCs) กับแสงแดด ซึ่งก๊าซดังกล่าวมีการเพิ่มขึ้นในเขตเมืองอย่างต่อเนื่องและแพร่กระจายในชนบท (Kumari et al., 2015) โดยการคาดการณ์ก๊าซโอโซนในบรรยากาศในปี 2050 จะเท่ากับ 60 – 100 ppb (IPCC, 2007) ก๊าซโอโซนจัดเป็นมลพิษที่ควบคุมยากและสร้างความเสียหายให้กับผลผลิตทางการเกษตรในหลายพื้นที่ทั่วโลก ความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในปัจจุบันเพิ่มขึ้นในระดับที่เป็นอันตรายต่อพืช โดยเฉพาะการเพิ่มขึ้นของก๊าซโอโซนในฤดูกาลเพาะปลูก (Fiscus et al., 2005) ความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในปัจจุบันพบได้บ่อยครั้งว่าทำให้เกิดความเสียหายต่อผลผลิตพืชที่สำคัญหลายชนิด เช่น ข้าว (Phothi el al., 2016 ; Akhtar et al. 2010) มันฝรั่ง (Lawson et al., 2001) ข้าวสาลี (Saitanis et al., 2014) ถั่วเหลือง (Betzelberger et al., 2012) ซึ่งความเสียหายที่เกิดขึ้นทำให้ผลผลิตลดลงตรงข้ามกับความต้องการบริโภคอาหารของมนุษย์ที่มีมากขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก จากการติดตามตรวจสอบคุณภาพอากาศ พบว่าก๊าซโอโซนเป็นมลพิษทางอากาศที่มีความสำคัญของประเทศไทยและยังมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในอนาคต การตรวจวัดของกรมควบคุมมลพิษพบความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในประเทศไทยสูงเกินมาตรฐานในหลายพื้นที่ โดยจากสถานีตรวจวัดคุณภาพอากาศ 25 จังหวัดที่มีการตรวจวัดก๊าซโอโซนมีปริมาณก๊าซโอโซนสูงกว่าค่ามาตรฐานทั้ง 25 จังหวัด โดยค่าเฉลี่ย 1 ชั่วโมงสูงสุดของแต่ละสถานีเฉลี่ยเท่ากับ 125 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) (ค่ามาตรฐาน 100 ppb) และค่าเฉลี่ย 8 ชั่วโมงสูงสุดของแต่ละสถานีเฉลี่ย 97 ppb (ค่ามาตรฐาน 100 ppb) (กรมควบคุมมลพิษ, 2558) พื้นที่จังหวัดที่เป็นพื้นที่เกษตรกรรมและตรวจพบก๊าซโอโซนในปริมาณสูงจึงถือว่ามีความเสี่ยงต่อการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซน ตัวอย่างเช่น จังหวัดนครสวรรค์เป็นพื้นที่หนึ่งที่มีความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในปริมาณสูง โดยการตรวจวัดในเดือนกุมภาพันธ์ – เดือนพฤษภาคม ในปี พ.ศ. 2559 มีค่าเฉลี่ยรายเดือนเท่ากับ 45.25 ppb ค่าเฉลี่ย 1 ชม สูงสุดเท่ากับ 126 ppb และค่าเฉลี่ย 8 ชั่วโมงสูงสุดเท่ากับ 106 ppb และจังหวัดอยุธยามีค่าเฉลี่ยรายเดือนเท่ากับ 38 ppb ค่าเฉลี่ย 1 ชม สูงสุดเท่ากับ 140 ppb และค่าเฉลี่ย 8 ชั่วโมงสูงสุดเท่ากับ 115 ppb (สำนักจัดการคุณภาพอากาศและเสียง) จากสถานการณ์ดังกล่าวพื้นที่เกษตรจึงมีความเสี่ยงจากการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซน โดยปัจจุบันพื้นที่เกษตรต้องเผชิญความเสี่ยงจากปัจจัยทางด้านสิ่งแวดล้อมในหลาย ๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นปัญหาภัยแล้ง การขาดความอุดมสมบูรณ์ของพื้นที่เพาะปลูก น้ำท่วม การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ซึ่งส่งผลต่อผลผลิตทางการเกษตร อีกปัจจัยที่มีความสำคัญและเกษตรกรส่วนใหญ่ยังไม่ได้ให้ความสำคัญคือปัญหามลพิษทางอากาศที่มีต่อผลผลิตของพืช งานวิจัยนี้จึงศึกษาความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในพื้นที่เกษตรของจังหวัดนครสวรรค์ และอยุธยา เพื่อประเมินความเสี่ยงต่อการได้รับก๊าซโอโซนเกินมาตรฐาน เนื่องจากพืชจะเริ่มแสดงอาการจากผลกระทบของก๊าซโอโซนที่ 40 ppb ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ต่ำกว่าค่ามาตรฐานก๊าซโอโซนที่มีต่อมนุษย์ ก๊าซโอโซนสามารถทำลายพืชโดยผ่านเข้าสู่พืชทางปากใบเป็นสาเหตุของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ (Felzer et al., 2007) อาการแก่ก่อนวัย ทำลายคลอโรฟิลล์ ส่งผลทางด้านสรีรวิทยาเช่น ลดการสังเคราะห์แสง ทำให้การเจริญเติบโต ความสูง พื้นที่ใบลดลง (Sarkar and Agrawal, 2012 ; Noormets et al., 2010) การประเมินพื้นที่เสี่ยงจะสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการเพาะปลูกพืช เช่น การเลือกเพาะปลูกพืชที่มีความทนทานต่อก๊าซโอโซน เนื่องจากชนิดพันธุ์ของพืชมีผลต่อการได้รับผลกระทบต่อก๊าซโอโซน เช่น การศึกษาผลของโอโซน 40 และ 70 ppb ในข้าว พบว่าพันธุ์ข้าวสุพรรณบุรี90 มีความทนทานต่อก๊าซโอโซนมากกว่าพันธุ์ข้าวสุพรรณบุรี1 (ฤทัยรัตน์ และคณะ, 2548) การเลือกใช้สารบำรุงเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับพืช เช่นการใช้ไคโตซานฉีดพ่น โดยการศึกษาผลของไคโตซานต่อการลดผลกระทบของก๊าซโอโซนในข้าว พบว่าไคโตซานสามารถลดผลกระทบของพืชจากโอโซนโดยการสังเคราะห์แสง มวลชีวภาพของพืชที่ฉีดพ่นไคโตซานร่วมกับโอโซนมากกว่าต้นข้าวที่ได้รับก๊าซโอโซนเพียงอย่างเดียว (Theerakarunwong and Phothi, 2016) นอกจากนี้การเพิ่มปริมาณปุ๋ยไนโตรเจนก็เป็นแนวทางหนึ่งที่สามารถสามารถลดผลกระทบจากโอโซนได้ (Sanz et al., 2014) หรือการหลีกเลี่ยงการเพาะปลูกพืชที่มีความไวต่อการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซนในช่วงฤดูร้อนที่มีความเข้มข้นของก๊าซโอโซนสูง นอกจากนี้งานวิจัยนี้จะศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อพืชชนิดต่าง ๆ เพื่อคัดเลือกพืชที่มีความไวต่อก๊าซโอโซนและจัดทำคู่มือประเมินผลกระทบจากโอโซนของพืชชนิดต่าง ๆ ในลักษณะของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นในใบพืช (visible injury) โดยคัดเลือกจากพืชที่มีความไวต่อการเกิดผลกระทบและมีการแสดงอาการบาดเจ็บที่เห็นได้ชัด มีศักยภาพเป็นดัชนีทางชีวภาพที่บ่งชี้มลพิษจากก๊าซโอโซนได้ เพื่อเกษตรกรสามารถนำไปใช้ในการประเมินความเสี่ยงของพืชในพื้นที่ตนเอง หรือสามารถนำพืชที่มีความไวต่อการได้รับผลกระทบจากโอโซนไปปลูกในพื้นที่เกษตรเพื่อประเมินมลพิษจากก๊าซโอโซนในเบื้องต้น โดยคู่มือดังกล่าวยังสามารถนำไปใช้สำหรับการประเมินความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในพื้นที่อื่น ๆ เช่นพื้นที่ในเขตเมืองที่มีการจราจรหนาแน่น พื้นที่สวนสาธารณะ พื้นที่ป่าอนุรักษ์ โดยสามารถใช้ได้กับทั้งหน่วยงานที่เกี่ยวข้องและการเรียนการสอนในชั้นเรียนเพื่อสร้างความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมให้กับเยาวชน จากการศึกษาวิจัยนี้จะทำให้เกษตรกร ผู้ที่เกี่ยวข้องมีแนวทางประเมินความเสี่ยงอย่างง่ายในการศึกษาผลกระทบจากโอโซน รวมทั้งยังเป็นการสร้างความตระหนักในการป้องกันปัญหามลพิษทางอากาศ นำไปสู่ความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมให้กับประชาชนทั่วไป
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 6.1 เพื่อศึกษาความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในพื้นที่จังหวัดนครสวรรค์ อยุธยา และประเมินความเสี่ยงต่อพืช 6.2 เพื่อศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อพืชเศรษฐกิจ 6.3 เพื่อจัดทำคู่มือศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืช
- ขอบเขตของโครงการ :
- ประเมินความเสี่ยงของพื้นที่เกษตรจากก๊าซโอโซน ในพื้นที่เกษตรจังหวัดนครสวรรค์ และอยุธยา โดยเก็บข้อมูลก๊าซโอโซนเป็นเวลา 3 เดือน วันละ 8 ชั่วโมง ศึกษาผลกระทบจากก๊าซโอโซนที่มีต่อพืชเศรษฐกิจจำนวน 2 ชนิด จัดทำคู่มือศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืช โดยใช้ข้อมูลจากงานวิจัยนี้และรวบรวมข้อมูลจากงานวิจัยอื่น ๆ
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- ผลที่ได้จากการศึกษาจะทราบถึงความเสี่ยงของพื้นที่เกษตรต่อปริมาณก๊าซโอโซน ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางพิจารณาชนิดพืช ฤดูกาลเพาะปลูก และแนวทางการเพาะปลูกพืช นอกจากนี้งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อพืชเศรษฐกิจและพืชในเชิงทดลองเพื่อประเมินผลกระทบต่อก๊าซโอโซนและจัดทำคู่มือศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืช ซึ่งประชาชนและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการศึกษาเพื่อประเมิน ความเสี่ยงต่อพืชในพื้นที่ของตนเอง โดยเมื่องานวิจัยนี้สำเร็จจะได้ผลงานตีพิมพ์ในวารสารระดับชาติ (TCI) หรือนานาชาติ 1 เรื่อง
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- ระยะเวลา และสถานที่ทำการวิจัย ระยะเวลาในการทำวิจัย 1 ปี โดยสถานที่ทำการวิจัยคือพื้นที่ในจังหวัดนครสวรรค์ และจังหวัดอยุธยา การทดลองในคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ และคณะเกษตรศาสตร์ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยนเรศวร แผนการดำเนินงานประกอบด้วย แผนดำเนินงานวิจัยประกอบด้วยขั้นตอน 2 การทดลอง ดังนี้ การทดลองที่ 1 การประเมินความเสี่ยงของพื้นที่เกษตรต่อก๊าซโอโซน โดยการวัดก๊าซโอโซนต่อเนื่องวันละ 8 ชั่วโมง เป็นเวลา 3 เดือน ในจังหวัดนครสวรรค์ และอยุธยา ดังนี้ 1. คัดเลือกพื้นที่ในจังหวัดนครสวรรค์ และอยุธยา ติดต่อประสานงานหน่วยงานเจ้าของพื้นที่ 2. ติดตั้งอุปกรณ์วัดก๊าซโอโซน 3. เก็บตัวอย่างก๊าซโอโซนวันละ 8 ชั่วโมงในเวลากลางวันโดยเริ่มจาก 10.00 – 18.00 น. ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ตรวจพบก๊าซโอโซนได้ในปริมาณสูง 4. เก็บตัวอย่างก๊าซโอโซนในแต่ละพื้นที่เป็นเวลา 3 เดือน 5. วิเคราะห์ข้อมูล การทดลองที่ 2 การศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อพืชเศรษฐกิจและพืชที่นิยมปลูก โดยใช้ก๊าซโอโซนความเข้มข้น 80 ppb ทดสอบกับพืชเป็นเวลา 1 เดือน และศึกษาผลกระทบที่เกิดขึ้นคือ อาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ การสังเคราะห์แสง คลอโรฟิลล์ และมวลชีวภาพ 1. เตรียมตัวอย่างพืชโดยการเพาะเมล็ดนำต้นกล้าของพืชเศรษฐกิจจำนวน 2 ชนิด มาปลูกใน 2 ชุดการทดลอง คือกลุ่มควบคุม และกลุ่มโอโซน 80 ppb เป็นเวลา 1 เดือน 2. ศึกษาผลกระทบที่เกิดขึ้นคืออาการบาดเจ็บที่มองเห็น การสังเคราะห์แสง คลอโรฟิลล์ และมวลชีวภาพ 3. วิเคราะห์ความแตกต่างของกลุ่มตัวอย่างและกลุ่มควบคุม 4. ประเมินผลกระทบของโอโซนต่อพืช 5. จัดทำคู่มือศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืช โดยใช้ภาพถ่ายอาการบาดเจ็บที่ใบพืชและภาพจากงานวิจัยอื่น ๆ วิธีการวิเคราะห์ 1) ศึกษาอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ ศึกษาอาการบาดเจ็บที่ใบของพืช จนพืชเริ่มแสดงอาการ บันทึกข้อมูลวันที่พืชเริ่มแสดงอาการ ถ่ายภาพการแสดงอาการบาดเจ็บในระดับต่าง ๆ เพื่อจัดทำคู่มือผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืช จนครบระยะเวลาการทดลองนับจำนวนใบที่บาดเจ็บ และประเมินอาการบาดเจ็บที่ใบพืช 2) ศึกษาดัชนีความเขียวด้วยเครื่อง Chlorophyll meter (SPAD-502, soil and plant analysis development (SPAD), Minolta Camera Co., Osaka, Japan) 3) ศึกษาน้ำหนักแห้ง (biomass) ในระยะเก็บเกี่ยว แยกส่วนลำต้นและรากของต้นพืช ล้างให้สะอาด แล้วอบตัวอย่างพืชที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ในตู้อบลมร้อนและนำมาชั่งหาน้ำหนักแห้งของลำต้น น้ำหนักแห้งของราก และน้ำหนักแห้งรวม 4) ศึกษาการสังเคราะห์ด้วยแสง วัดการสังเคราะห์แสง โดยใช้เครื่อง portable photosynthesis system (LI- 6400, Li-Cor, Lincoln, NE, USA) ซึ่งเป็นระบบเปิด กำหนดค่าคาร์บอนไดออกไซด์ใน leaf chamber เท่ากับ 400 ?mol/mol กำหนด flow rate ของอากาศเท่ากับ 500 ?mol/s. (Shimono et al., 2004)
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- งานวิจัยนี้ศึกษาความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในพื้นที่เกษตรของจังหวัดนครสวรรค์ และอยุธยา เพื่อประเมินความเสี่ยงต่อการได้รับก๊าซโอโซนเกินมาตรฐาน เนื่องจากพืชจะเริ่มแสดงอาการจากผลกระทบของก๊าซโอโซนที่ 40 ppb ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ต่ำกว่าค่ามาตรฐานก๊าซโอโซนที่มีต่อมนุษย์ ก๊าซโอโซนสามารถทำลายพืชโดยผ่านเข้าสู่พืชทางปากใบเป็นสาเหตุของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ (Felzer et al., 2007) อาการแก่ก่อนวัย ทำลายคลอโรฟิลล์ ส่งผลทางด้านสรีรวิทยาเช่น ลดการสังเคราะห์แสง ทำให้การเจริญเติบโต ความสูง พื้นที่ใบลดลง (Sarkar and Agrawal, 2012 ; Noormets et al., 2010) นอกจากนี้งานวิจัยนี้จะศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อพืชชนิดต่าง ๆ เพื่อคัดเลือกพืชที่มีความไวต่อก๊าซโอโซนและจัดทำคู่มือประเมินผลกระทบจากโอโซนของพืชชนิดต่าง ๆ ในลักษณะของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นในใบพืช (visible injury) โดยคัดเลือกจากพืชที่มีความไวต่อการเกิดผลกระทบและมีการแสดงอาการบาดเจ็บที่เห็นได้ชัด มีศักยภาพเป็นดัชนีทางชีวภาพที่บ่งชี้มลพิษจากก๊าซโอโซนได้ เพื่อเกษตรกรสามารถนำไปใช้ในการประเมินความเสี่ยงของพืชในพื้นที่ตนเอง หรือสามารถนำพืชที่มีความไวต่อการได้รับผล
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นางสาวฤทัยรัตน์ โพธิ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 50% 2 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ชลดา เดชาเกียรติไกร ธีรการุณวงศ์ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 30% 3 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ชนินทร์ อัมพรสถิร นักวิจัยภายนอกมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
