ผลกระทบของฝุ่นจิ๋ว (PM_2.5) ต่อผลผลิตทางการเกษตร

ดร. วรนุช  ดีละมัน

สาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

ศาสตราจารย์ญาณวิทย์ ดร. ศิวัช พงษ์เพียจันทร์

ศูนย์วิจัยและพัฒนาการป้องกันและจัดการภัยพิบัติ คณะพัฒนาสังคมและสิ่งแวดล้อม สถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์ หัวหน้าโครงการสร้างพลเมืองสร้างสรรค์ (Active Citizen) และผู้นำเพื่อสร้างความเปลี่ยนแปลง (Prime Mover) ในบริบทการจัดการคุณภาพอากาศสำหรับประเทศไทย สนับสนุนโดยสำนักงานกองทุนสนับสนุนการสร้างเสริมสุขภาพ (สสส.)

ผลกระทบด้านลบของมลพิษอากาศต่อผลผลิตทางการเกษตรได้รับความสนใจจากนักวิจัยจำนวนมาก ผลการศึกษาที่ผ่านมาพบว่า “โอโซน” เป็นอันตรายต่อการเจริญเติบโตของพืชและทำให้ผลผลิตมีปริมาณลดลงเป็นอย่างมาก โอโซน (31–50 ppb) สามารถลดผลผลิตข้าวสาลีได้ถึงร้อยละ 9.7 [6] ขณะที่หากโอโซนในชั้นบรรยากาศลดลงเพียง 1% อาจมีผลทำให้ผลผลิตข้าวสาลีในช่วงฤดูหนาวมีปริมาณเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 0.68 [7] เนื่องจากโอโซนสามารถทำลายใบพืชมีผลต่อกระบวนการการหายใจและการสังเคราะห์แสงของพืชส่งผลให้ผลผลิตที่ได้มีปริมาณลดน้อยลงนั้นเอง นอกจากนี้การศึกษาของ Eerden และคณะ [8] พบว่ามลพิษทางอากาศสามารถลดผลผลิตพืชผลในประเทศเนเธอร์แลนด์ได้ถึง 5% โดย 3.4% เกิดผลกระทบมาจากโอโซน 1.2% เกิดจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และ 0.4% เกิดจากไฮโดรเจนฟลูออไรด์ สอดคล้องกับผลการศึกษาของ Wei และคณะ [9] ที่รายงานว่าพบการสูญเสียทางการเกษตรมูลค่ากว่า 1.43 พันล้านดอลลาร์เป็นผลที่เกิดมาจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยมาจากโรงงานอุตสาหกรรมในประเทศจีน โดยคิดเป็นประมาณ 0.66% ของมูลค่าเพิ่มทางการเกษตรทั้งหมดรวม 899 มณฑล

            สำหรับฝุ่นละออง PM_2.5 ที่คนไทยรู้จักกันดี คืออนุภาคในชั้นบรรยากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2.5 ไมครอนสามารถลอยอยู่ในอากาศได้เป็นเวลานานยิ่งฝุ่นละอองมีขนาดเล็กมากเท่าไรยิ่งมีความอันตรายเพิ่มมากขึ้น นอกจากอันตรายที่มาจากฝุ่นละออง PM_2.5 เองแล้วนั้นยังพบว่าในอนุภาคของ PM_2.5 ส่วนใหญ่จะประกอบไปด้วยสารเคมีหลายชนิดที่มายึดเกาะกับอนุภาค เช่น ซัลเฟต ไนเตรต แอมโมเนีย โซเดียมคลอไรด์ ผงฝุ่นเขม่าดำ (Black carbon) ฝุ่นแร่ และน้ำ อนุภาคและสารเคมีเหล่านี้สามารถเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจส่งผ่านไปยังถุงลมและแพร่กระจายไปยังอวัยวะอื่นๆนอกเหนือจากปอดของมุษย์ได้ [10] ซึ่งอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคทางเดินหายใจ โรคหลอดเลือดหัวใจ และโรคมะเร็งปอด [11] นอกจากนี้ PM_2.5 ยังมีปฏิกิริยาต่อสภาพภูมิอากาศ ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของ PM_2.5 จะลดลงตามความเร็วลมที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ความเข้มข้นของ PM_2.5 จะเพิ่มสูงขึ้นตามความชื้นสัมพัทธ์ที่เพิ่มขึ้น [12] ผงฝุ่นเขม่าดำ หรือ “Black carbon” หนึ่งในองค์ประกอบหลักของ PM_2.5 สามารถดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดสภาวะโลกร้อนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญส่งผลกระทบทำให้พื้นผิวของหิมะและน้ำแข็งลดลง [13] แสดงให้เห็นว่า PM_2.5 เมื่อเปรียบเทียบกับ มีเทน (CH4) และ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) พบว่า PM_2.5 จะนำมาซึ่งผลกระทบและการสูญเสียที่ยิ่งใหญ่ในทางการเงิน สุขภาพ พืชผลทางการเกษตร และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [14] การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง PM_2.5 กับผลผลิตทางการเกษตรมีความสำคัญเป็นอย่างมากต่อการรักษาความมั่นคงทางอาหารสำหรับประชากรโลกที่กำลังโตเติบ

            งานวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง PM_2.5 และสารประกอบใน PM_2.5 กับผลผลิตทางการเกษตรก่อนหน้านี้พบว่ามีผลลัพธ์จากการศึกษาที่มีความสอดคล้องกันในหลายงาน เช่น Chameides และคณะสรุปว่าการลดหมอกควันจะช่วยเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้ โดยได้ทำการวิเคราะห์แบบจำลองแสดงผลกระทบทางอ้อมของหมอกควัน (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย PM_2.5) ต่อผลผลิตข้าวตั้งแต่ปี พ.ศ. 2512 ถึง พ.ศ. 2522 และผลผลิตข้าวสาลีตั้งแต่ปี พ.ศ. 2513 ถึง พ.ศ. 2522 ในเมืองหนานจิง ประเทศจีน [3] Auffhammer และคณะ พบว่าการลดลงของ “brown clouds” หรือเมฆที่ปนเปื้อนมลภาวะที่เกิดจากน้ำมือมนุษย์ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยผงฝุ่นเขม่าดำและอนุภาคแขวนลอยจะส่งผลในเชิงบวกต่อผลผลิตข้าวในอินเดีย [15] Zhou และคณะทำการศึกษาแบบจำลองทางเศรษฐมิติ (econometric model) เพื่อประเมินผลกระทบของ PM_2.5 ต่อผลผลิตเฉลี่ยของพืชสามชนิด คือ ข้าวสาลี ข้าว และข้าวโพด ในประเทศจีน ในช่วงปี 2544 ถึง 2553 ผลจาก “การวิเคราะห์การถดถอย” พบว่า PM_2.5  ที่เพิ่มมากขึ้นขณะที่มีการปฏิสัมพันธ์กับอุณหภูมิและแสงแดดรวมด้วยนั้น ส่งผลกระทบต่อปริมาณการผลิตข้าวสาลีและพืชผลอื่นๆอย่างมีนัยสำคัญ “จากการวิจัยครั้งนี้เป็นการเพิ่มองค์ความรู้ที่มีอยู่เกี่ยวกับ PM_2.5 และให้หลักฐานข้อมูลเชิงประจักษ์ที่มีคุณค่าเกี่ยวกับผลกระทบด้านลบต่อการผลิตทางการเกษตร” [16] อย่างไรก็ตามการศึกษาผลกระทบของ PM_2.5 ที่มีต่อผลผลิตทางการเกษตรยังต้องดำเนินการศึกษาในเชิงลึกในแต่ละพื้นที่ต่อไปเนื่องจากมีปัจจัยข้อจำกัดในเรื่องของการปล่อยมลพิษ ปริมาณการได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์ของแต่พื้นที่ และปัจจัยทางภูมิอากาศที่ไม่สามารถควบคุมได้

ประเทศไทยขึ้นชื่อว่าเป็น “ประเทศเกษตรกรรม” ประชากรแรงงานของประเทศเกือบร้อยละ 35 ทำงานในภาคการเกษตร [17] โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นที่ชนบทของไทยส่วนใหญ่ประชาชนหารายได้จากการจำหน่ายผลผลิตและผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่มาจากการเพาะปลูก เลี้ยงสัตว์ และการรับจ้างทำการเกษตรเป็นหลัก ภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีประชากรที่ประกอบอาชีพทางการเกษตรมากที่สุด รองลงมาคือภาคเหนือ ภาคใต้ และภาคกลาง [18] ผลผลิตทางการเกษตรของประเทศไทยสามารถส่งออกไปจำหน่ายให้กับต่างประเทศและสร้างรายได้เข้าสู่ประเทศเป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง “ข้าว” ในปี พ.ศ. 2562 ไทยสามารถผลิตและส่งออกข้าวอยู่ในอันดับที่ 6 ของโลก รองจากจีน อินเดีย อินโดนีเซีย บังคลาเทศ และเวียดนาม ตามลำดับ โดยสามารถเก็บเกี่ยวได้ประมาณ 28 ล้านตัน ซึ่งคิดเป็นประมาณร้อยละ 3.8 ของผลผลิตข้าวโลก [19] และนี้คือประเด็นสำคัญ เนื่องจากที่ผ่านมาประเทศไทยกำลังประสบกับปัญหาฝุ่นละออง PM_2.5 เกินค่ามาตรฐานอย่างต่อเนื่องติดต่อกันเป็นระยะเวลาหลายปีและยังมีแนวโน้มที่จะทวีความรุนแรงเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ตอนนี้เราทราบกันแล้วว่า PM_2.5 นอกจากจะส่งผลต่อสุขภาพร่างกายของมนุษย์แล้วยังอาจเป็นสาเหตุที่ส่งผลต่อผลผลิตทางการเกษตรซึ่งเป็นการประกอบอาชีพและการหารายได้หลักเพื่อเลี้ยงปากท้องให้กับประชาชน ดังนั้นการแก้ปัญหาจากจุดเริ่มต้นโดยการลดมลพิษฝุ่นละออง PM_2.5 จากแหล่งกำเนิดจึงยังคงเป็นประเด็นสำคัญที่ต้องได้รับความร่วมมือจากภาคประชาชน เอกชน หน่วยงานราชการ และรัฐบาลเพื่อเร่งหาแนวทางแก้ไขและยังควรเป็นนโยบายเร่งด่วนที่จะต้องรีบดำเนินการก่อนที่ประเทศจะได้รับความเสียหายเพิ่มมากขึ้นจากปัญหามลพิษทางอากาศ จากรายงานการวิจัยในการหาความสัมพันธ์ระหว่าง PM_2.5 ที่ส่งผลต่อพืชผลทางการเกษตรได้เสนอแนะแนวทางการแก้ไขปัญหาไว้ดังนี้ [16]

1. รัฐบาลควรเร่งกำหนดและเพิ่มประสิทธิภาพกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม และสนับสนุนให้ใช้เทคโนโลยีสะอาดเพื่อค่อยๆ ควบคุมและลดการปล่อย PM_2.5
2. ใช้นโยบายและสร้างแรงจูงใจทางการเงินกับสถานประกอบการที่เป็นต้นเหตุในการปลดปล่อยมลพิษจำนวนมากเพื่อลดมลภาวะต่อชั้นบรรยากาศ น้ำ และดินในบริเวณใกล้เคียงกับที่ตั้งของสถานประกอบการ  
3. เสริมสร้างและเผยแพร่ความรู้ความเข้าใจให้กับประชาชนในทุกระดับและครอบคลุมในทุกอาชีพเนื่องจากความเข้าใจที่ถูกต้องจะช่วยให้ประชาชนสามารถลดกิจกรรมที่เป็นต้นเหตุของการก่อให้เกิดฝุ่นละออง PM_2.5 ได้

สุดท้ายนี้ผู้เขียนอยากฝากเตือนไว้เล็กน้อยสำหรับ “พฤติกรรมการเผาไร่ เผานา เผาป่า ของคนบางกลุ่ม” ยิ่งถ้าตัวท่านเองคือหนึ่งในบุคคลที่ประกอบอาชีพเกษตรกรรม ต้องพึ่งระลึกไว้อย่างยิ่งว่าท่านกำลังลงมือ “ทุบหม้อข้าวของตัวเอง”  เพราะการกระทำดังกล่าวนอกจากจะเป็นการสร้างมลพิษแล้ว (มลพิษทางดิน มลพิษน้ำ มลพิษอากาศ) ยังเป็นการสร้างความเดือดร้อนให้กับผลผลิตทางการเกษตรของท่านด้วย

เอกสารอ้างอิง

 [1] WHO, 2016. Ambient air pollution: A global assessment of exposure and burden of disease. World Health Organization, Geneva, Switzerland.

[2] Lacressonnière, G., Foret, G., Beekmann, M., Siour, G., Engardt, M., Gauss, M., Watson, L., Andersson, C., Colette, A., Josse, B., Marécal, V., Nyiri, A., Vautard, R., 2016. Impacts of regional climate change on air quality projections and associated uncertainties. Clim. Change 136 (2), 309-324.

 [3] Chameides, W. L., Yu, H., Liu, S. C., Bergin, M., Zhou, X., Mearns, L., Wang, G., Kiang, C. S., Salyor, R. D., Luo, C., Huang, Y., Steiner, A., Giorgi, F., 1999. Case study of the effects of atmospheric aerosols and regional haze on agriculture: An opportunity to enhance crop yields in China through emission controls? Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (24), 13626-13633.

[4] Menon, S., Hansen, J., Nazarenko, L., Luo, Y., 2002. Climate effects of black carbon aerosols in China and India. Science 297 (5590), 2250-2253.

[5] Westenbarger, D. A., Frisvold, G. B., 1995. Air pollution and farm-level crop yields: an empirical analysis of corn and soybeans. Agric. Res. Econ. Rev. 24 (2), 156-165.

[6] Feng, Z., Kobayashi, K., 2009. Assessing the impacts of current and future concentrations of surface ozone on crop yield with meta-analysis. Atmos. Environ. 43 (8), 1510-1519.

[7] Yi, F., Jiang, F., Zhong, F., Zhou, X., Ding, A., 2016. The impacts of surface ozone pollution on winter wheat productivity in China–An econometric approach. Environ. Pollut. 208, 326-335.

[8] Eerden, L. J. van der; Tonneijck, A. E. G.; Wijnands, J. H. M., 1988. Crop loss due to air pollution in the Netherlands. Environ. Pollut. 53 (1-4): 365-376.

[9] Wei, J., Guo, X., Marinova, D., Fan, J., 2014. Industrial SO2 pollution and agricultural losses in China: evidence from heavy air polluters. J. Clean Prod. 64, 404-413.

[10] Semmler, M., Seitz, J., Erbe, F., Mayer, P., Heyder, J., Oberdörster, G., Kreyling, W. G., 2004. Long-term clearance kinetics of inhaled ultrafine insoluble iridium particles from the rat lung, including transient translocation into secondary organs. Inhal. Toxicol. 16 (6-7), 453-459.

[11] Anderson, J. O., Thundiyil, J. G., Stolbach, A., 2012. Clearing the air: a review of the effects of particulate matter air pollution on human health. J. Med. Toxicol. 8 (2), 166-175.

[12] Batterman, S., Xu, L., Chen, F., Chen, F., Zhong, X., 2016. Characteristics of PM2.5 concentrations across Beijing during 2013–2015. Atmos. Environ. 145, 104-114.

[13] Ramanathan, V., Carmichael, G., 2008. Global and regional climate changes due to black

carbon. Nat. Geosci. 1 (4), 221-227.

[14] Tollefsen, P., Rypdal, K., Torvanger, A., Rive, N., 2009. Air pollution policies in Europe: efficiency gains from integrating climate effects with damage costs to health and crops. Environ. Sci. Policy 12 (7), 870-881.

[16] Zhou, L., Chen, X., & Tian, X. 2018. The impact of fine particulate matter (PM _2.5) on China’s agricultural production from 2001 to 2010. Journal of Cleaner Production, 178, 133–141.

[15] Auffhammer, M., Ramanathan, V., Vincent, J. R., 2006. Integrated model shows that atmospheric brown clouds and greenhouse gases have reduced rice harvests in India. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103 (52), 19668-19672.

[17] สำนักงานสถิติแห่งชาติ. (2561). “ภาวะการทำงานของประชากร” บทสรุปสำหรับผู้บริหารเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2561

[18] เชาวนา เพชรรัตน์, พรรธชาดา โพธิ์เชิด, เบญจพร เขื่อสุวงค์. (2019). รูปแบบการผลิตเกษตรของครัวเรือนไทยในชนบท จากข้อมูล Townsend Thai Data. [ออนไลน์]. https://www.pier.or.th/wp-content/uploads/2019/05/aBRIDGEd_2019_010.pdf [19] FAO, 2020. Faostat. Accessed 9th May 2021. http://faostat.fao.org/