การใช้แมลงน้ำเป็นดัชนีชี้วัดคุณภาพน้ำ

ศนู ยว์ ทิ ยาศาสตรเ์ พ่อื การศึกษานครพนม

สถานการณ์คณุ ภาพน้าของไทย กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและส่ิงแวดล้อม ได้รายงานสถานการณ์คุณภาพนา้ ของปี พ.ศ. 2547 โดยการตรวจ วเิ คราะห์คุณภาพนา้ ในแมน่ ้าท่ีสา้ คัญ 48 สายทวั่ ประเทศ พบว่ารอ้ ย ละ 51 ถกู จัดจ้าแนกอยู่ในคุณภาพปานกลาง และคณุ ภาพนา้ ระดับดี ลดจา้ นวนลงอย่างต่อเนอ่ื งทุกปี

การตรวจวดั คุณภาพนา้ ➢ วิธีการตรวจวดั ทางกายภาพ ➢ วิธกี ารตรวจวดั ทางเคมี ➢ วธิ ที างชีวภาพ

แมลงน้า (Aquatic Insects) ➢ เป็นสตั ว์หนา้ ดิน (Benthic fauna /Benthos) ➢ สัตว์หน้าดิน ; สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ท่ีอาศัยคืบคลานและหา กินตามพืนผิวหน้าดินบริเวณพืนท้องน้าในแหล่งน้า ทะเลสาบ หรือทะเล รวมถึงสัตว์กลุ่มท่ีเกาะหรืออาศัยอยู่ตามกองหิน โขดหนิ หรือขอนไม้ในน้า

ความสา้ คญั ของสัตว์หนา้ ดิน ➢เป็นอาหารหรือเหยอ่ื (prey) ใหก้ ับส่ิงมชี ีวิตชนิดอน่ื ➢ช่วยก้าจัดซากของสิ่งมีชีวิตหรือสารอินทรีย์ในแหล่งน้า เรียกว่า scavenger ซง่ึ ช่วยรกั ษาสมดลุ ของระบบนเิ วศ ➢ใช้เป็นตัวชีวัดคุณภาพน้าทางด้านชีวภาพ เช่น ถ้าน้าในแหล่งน้ามี ความสะอาด จะพบสิ่งมีชีวิตกลุ่มตัวอ่อนแมลงน้า อาทิ ตัวอ่อน ชีปะขาว แต่ถ้าน้าในแหล่งน้ามีความสกปรก เราจะพบสิ่งมีชีวิตใน กลุม่ หนอนแมลงวนั ดอกไม้ หรือหนอนรนิ นา้ จดื

การศึกษาสัตวห์ นา้ ดิน ➢เร่มิ มกี ารศกึ ษาตงั แต่ปี ค.ศ. 1954 ➢มกี ารศกึ ษากนั อย่างจริงจังในปี ค.ศ. 1973 ➢เหตุผลท่ีนิยมใช้สัตว์หน้าดินเป็นตัวชีวัดคุณภาพน้า เน่ืองจาก สัตวห์ น้าดนิ เปน็ ส่ิงมีชีวิตที่อาศัยเฉพาะ/ประจา้ ที่ หรือยึดเกาะอยกู่ ับ ที่ (sessile animals) และมีการเคลื่อนย้ายในบรเิ วณท่ีจา้ กัด

การเปล่ียนแปลงด้านสิ่งแวดลอ้ มท่ีส่งผลกระทบ ตอ่ รูปแบบโครงสรา้ งชุมชนของสตั วห์ น้าดิน ➢การเพิม่ ขนึ ของธาตอุ าหารอนนิ ทรยี ์ ➢การเพิ่มขึนของสารอินทรยี ์ ➢การเปล่ียนแปลงของวสั ดใุ นธรรมชาติ (substrate alteration) ➢มลพิษจากสารเคมีท่ีเป็นพิษ เช่น แอมโมเนีย ไนไตรต์ และสารอินทรยี ์ทเ่ี ข้มขน้ ทปี่ นเปื้อนในแหลง่ นา้

เหตุผลท่แี มลงน้าถูกน้ามาใชป้ ระเมินผลกระทบ ตดิ ตามคณุ ภาพน้าและตรวจวัดมลพษิ ทางนา้ ➢แมลงสามารถแสดงผลลัพธ์ของการสะสมของสภาพแวดล้อม เป็นระยะเวลายาวนานได้ ➢แมลงน้าบางชนิดมีความไวตอ่ การเปล่ียนแปลงของสภาพแวดล้อม และมีการฟ้ืนตัวช้า ท้าให้ยังสามารถเห็นร่องรอยของเหตุการณ์ ทเ่ี กิดขึนได้ ➢วิธีการเก็บตัวอย่างมีการพัฒนาจนได้เป็นวิธีการมาตรฐาน และความรู้ด้านอนุกรมวิธานมีการศึกษาเป็นอย่างดีแล้วในแมลง หลายกลุม่ เช่น ระบบ BMWT

เหตผุ ลที่แมลงนา้ ถูกน้ามาใชป้ ระเมนิ ผลกระทบ ตดิ ตามคุณภาพน้าและตรวจวัดมลพษิ ทางน้า(ต่อ) ➢แมลงน้ามีสมาชิกอยู่ในทุกกลุ่มของ Functional groups และเป็น องค์ประกอบท่ีส้าคัญในการเชื่อมโยง ระหว่างผลผลิตปฐมภูมิกับล้าดับขัน การกนิ อาหารทส่ี ูงขนึ ในสายใยอาหาร ➢เป็นมติ รต่อสง่ิ แวดลอ้ ม ทมี่ า : http://www.thaigoodview.com/node/16425 ภาพที่ 1 แสดงห่วงโซ่อาหาร

ตัวอย่างแมลงน้าท่ีได้รบั ผลกระทบจากมลพษิ ทางน้า 1.พวกทไ่ี ด้รับผลกระทบมากท่สี ดุ เป็นพวกทีม่ เี หงอื กแมลงพวกนใี นระยะ ตวั อ่อนหายใจด้วยเหงือก จงึ ต้องใช้ออกซิเจนในน้าโดยตรง

2.พวกท่ไี ด้รบั ผลกระทบรองลงมา เป็นพวกทสี่ ามารถใชอ้ อกซิเจนจาก อากาศหรอื เกบ็ กกั อากาศไวก้ บั ตัว แมลงพวกนีหายใจโดยใชอ้ อกซิเจน ในอากาศได้โดยตรง มวนแมงปอนา้ จิงโจน้ ้า ลกู นา้ ยงุ ดว้ งดิ่ง

3.พวกที่ได้รับผลกระทบน้อยท่ีสุด เป็นพวกท่ีมีความสามารถในการ จับออกซิเจนในน้า ดังนันจึงสามารถทนอยู่ได้ในน้าที่มีปริมาณ ออกซิเจนละลายต้่ามาก หนอนแดง หนอนแมลงวันดอกไม้ หนอนแมลงวนั ดอกไม้

ภาพท่ี 2 แสดงแหลง่ ที่อย่อู าศยั ของแมลงนา้

ภาพท่ี 3 ตวั อย่างแมลงในอันดบั ตา่ งๆ ➢ รปู ท่ี 1-4 อันดับ Diptera ➢ รูปที่ 5 อันดับ Odonata ➢ รปู ท่ี 6-7 อันดบั Coleoptera ➢ รูปที่ 8-10 อันดับ Hemiptera ➢ รปู ที 11 อันดับ Trichoptera ➢ รูปที่ 12-13 อนั ดบั Ephemeroptera ดดั แปลงจาก Sangpradub และ Boonsoong (2006)

ความหลากหลายทางชีวภาพและดชั นีทางชีวภาพ ➢สัตว์หน้าดินจะตอบสนองต่อปัจจัยทางชีวภาพและกายภาพ แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ดังนันโครงสร้างสังคม ของสตั ว์หน้าดินจงึ สามารถใช้เปน็ ตวั บง่ ชคี ณุ ภาพของแหลง่ นา้ ➢การใช้ดัชนีทางชีวภาพเป็นตัวบ่งชีถึงคุณภาพของแหล่งน้าถูก พัฒนาขึนด้วยการให้คะแนนส่ิงมีชีวิตที่มีคุณสมบัติพิเศษในการบ่งชี คณุ ภาพน้า ด้วยระบบ BMWT

ความหลากหลายทางชวี ภาพและดัชนีทางชีวภาพ ➢สั ต ว์ ห น้ า ดิ น ต้ อ ง ก า ร ส ภ า พ ท า ง เ ค มี แ ล ะ ก า ย ภ า พ ท่ีเฉพาะเจาะจง ดังนนั การเปล่ยี นแปลงของจา้ นวนความถ่ี ในการพบ ลักษณะทางสัณฐานวิทยา กายภาพวิทยาหรือ พฤติกรรมจะสามารถบ่งชีได้ว่าสภาพทางเคมีหรือสภาพ ทางกายภาพเปน็ ขอ้ จ้ากัดของสตั ว์ในกลุ่มนี

ค่า BMWP Score ที่ใช้ในการประเมนิ คณุ ภาพนา้ ➢มกี ารพฒั นาระบบคะแนนซ่งึ มีพนื ฐานจากการวนิ ิจฉัย ถงึ ระดับวงศแ์ ละไม่เฉพาะเจาะจงเพียงแม่น้าหรอื พนื ทใี่ ด พืนท่หี นง่ึ ได้รบั ความสนใจเปน็ อย่างมาก ➢ระบบ BMWP score; Biological Monitoring Working Party Score ซง่ึ ไดร้ บั การรบั รองมาตรฐาน จาก ISO; International Organization for Standardization

หลักการในการหาค่า BMWP ➢สัตว์หน้าดนิ ถูกเก็บมาจากท่ีอยู่อาศัยแบบต่างๆ(กรวด ทราย ดิน และวัชพืช) ซ่ึงเป็นตัวแทนของสภาพของแมน่ ้าในชว่ งเวลานันๆ ➢น้ามาจัดจ้าแนกชนิดถึงระดับวงศ์ แต่ละกลุ่มหรือแต่ละวงศ์จะถูกให้คะแนน ระหวา่ ง 1 ถงึ 10 ตามระดบั ความสามารถในการทนทานต่อการเปลี่ยนแปลง ของสง่ิ แวดลอ้ ม ดังตารางที่ 1 ➢โดย ชนิดที่ทนไดน้ ้อยท่สี ดุ จะได้คะแนน 10 และชนดิ ทที่ นได้ดกี ็จะไดค้ ะแนน 1 การใหค้ ะแนนแมลงในแต่ละวงศ์ทีพ่ บจะถกู น้าไปค้านวณเปน็ BMWP score ต่อไป

วิธกี ารหาคา่ ASPT สามารถหาค่า ASPT ได้โดยหาร BMWP score ด้วยจ้านวน รวมของวงศ์และจ้านวนของวงศ์จะสามารถบ่งบอกถึงความ หลากหลายของสังคมส่ิงมีชีวิตได้ ในกรณีที่ BMWP score มีค่า มากกว่า 100 และค่า ASPT มากกว่า 4 โดยทั่วไปจะสรุปได้ว่า เป็นแหลง่ นา้ ทมี่ คี ุณภาพนา้ ดี

ตวั อยา่ งการคา้ นวณ ถ้าตัวอย่างมี Oligocheata, Chironomidae, Sialidae และ Baetidae ขนั ตอนในการคา้ นวณหาคา่ มีดังนี 1. ใหค้ ะแนนแตล่ ะวงศ์โดยเทียบคา่ จากตารางท่ี 1 ดงั นัน ค่า BMWP score ทีค่ า้ นวณได้ คือ 1 + 2 + 4 + 4 = 11 2. คา้ นวณหาจา้ นวนรวมของวงศท์ ่ีพบทงั หมดในตัวอย่าง ดงั นนั จา้ นวนรวมของวงศ์ คือ 4 3. หารค่า BMWP score ด้วยจ้านวนรวมของวงศก์ ็จะได้ค่า ASPT ดงั นนั ค่า ASPT ท่คี า้ นวณได้ คอื 11/4 = 2.75 4. จากการค้านวณ ได้คา่ BMWP score คอื 11 และ ASPT คอื 2.75 ดังนนั สรปุ ได้ว่าน้ามีคุณภาพต่้ามาก

การเกบ็ ตัวอย่างสัตวห์ น้าดนิ 1. การเลอื กจุดเก็บตวั อยา่ ง 2. การก้าหนดจา้ นวนตัวอยา่ งหรอื จ้านวนซา้ ที่เหมาะสม 3. การเกบ็ ตวั อยา่ งและการจา้ แนกชนิดในห้องปฏิบตั ิการ

1. การเลอื กจดุ เกบ็ ตวั อยา่ ง ➢ เก็บตวั อย่างในพนื ทท่ี ีไ่ มไ่ ด้รับมลภาวะจากแหล่งกา้ เนดิ เปน็ แหล่งอ้างองิ หรือ reference site ➢ เกบ็ ตวั อยา่ งในพืนท่ที ี่ไดร้ ับมลภาวะจากแหลง่ กา้ เนดิ ท่ีเป็น impact site ควรเกบ็ ในบรเิ วณใกลเ้ คยี งกบั จุดทีป่ ล่อยของเสยี ➢ เก็บตวั อย่างจากพนื ที่ทไ่ี ด้รับมลภาวะจากแหลง่ ก้าเนดิ ให้เปน็ recover site ภาพที่ 4 แสดงจุดการเก็บตัวอย่างแมลงน้า

2. การกา้ หนดจา้ นวนตวั อยา่ งหรือจ้านวนซ้าทีเ่ หมาะสม ➢ การเกบ็ ตวั อยา่ งสัตว์หน้าดนิ โดยทว่ั ไปมกั จะเกบ็ ซา้ ทงั หมด 3 - 5 ซ้า ในแต่ละสถานีเกบ็ ตัวอยา่ ง ภาพท่ี 5 การเก็บตวั อย่างแมลงน้า

3. การเกบ็ ตวั อยา่ งและการจา้ แนกชนิดในห้องปฏิบัตกิ าร 3.1. การเกบ็ ตัวอย่างเชิงปรมิ าณ (quantitative, sampling) เป็นการเก็บตัวอย่างมาตรฐานเพือ่ ศึกษาความหนาแนน่ ของประชากร มวลชีวภาพ เครื่องมือท่ีใช้เก็บตัวอย่างเชิงปริมาณคือ เคร่ืองเก็บ ตะกอนดิน (Ekman grab) ภาพที่ 6 เคร่อื งเก็บตะกอน Ekmam grap

3. การเก็บตวั อย่างและการจา้ แนกชนิดในหอ้ งปฏิบตั ิการ(ตอ่ ) 3.2. การเก็บตวั อยา่ งเชิงคุณภาพ (qualitative, collecting) เป็นวิธีการเก็บ ตัวอย่างเพ่ือศึกษาความหลากชนิด ชีวประวัติของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง หน้าดิน วิธีการนใี ช้สวิง (pond net) เป็นเคร่ืองมือเก็บตัวอย่าง ตอ้ งท้าการ จับเวลาด้วย เพอ่ื ปรบั มาตรฐานการเก็บตัวอยา่ งในแต่ละสถานี ภาพที่ 7 สวิง pond net

ภาพท่ี 8 การเกบ็ ตัวอย่างเชิงปริมาณดว้ ย Ekmangrap และการเก็บตัวอยา่ งเชิงคณุ ภาพดว้ ยสวิง pond net

3. การเก็บตัวอยา่ งและการจา้ แนกชนดิ ในห้องปฏบิ ัตกิ าร(ตอ่ ) 3.3.บันทึกพารามเิ ตอรต์ า่ ง ๆ (ความลึก อุณหภูมิ ออกซิเจนท่ีละลายน้า) ควรเก็บตะกอนดินเพ่ือน้ามาวิเคราะห์หาขนาดอนุภาคของตะกอนดิน และพารามิเตอร์อน่ื ๆ 3.4.การเก็บรักษา น้ายาดองตัวอย่างท่ีใช้ขึนอยู่กับวัตถุประสงค์ของ การศึกษา โดยทั่วจะเก็บรักษาด้วยฟอร์มาลีน 5–8% หากตอ้ งการหา มวลชีวภาพควรดองตัวอย่างด้วยสารละลายเอธิลแอลกอฮอล์ 70% หรือ สารละลายไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ 40% ภาพท่ี 9 การเก็บตวั อย่างแมลงนา้

3. การเกบ็ ตวั อย่างและการจา้ แนกชนดิ ในหอ้ งปฏบิ ัติการ(ต่อ) 3.5. การจ้าแนกชนิด แยกตัวอย่างออกจากเศษขยะต่างๆ แล้วจ้าแนก ชนิดภายใต้กล้องจุลทรรศน์ก้าลังขยายต่้า เอกสารที่ใช้ประกอบในการ จ้าแนก เช่น Arnold and Birtles (1989), Fauchald (1977), Day(1967) และ Griffiths (1976) ภาพที่ 10 การจา้ แนกตัวอยา่ งในห้องปฏบิ ัตกิ าร

ข้อดขี องการใช้สงิ่ มีชวี ติ เปน็ ตัวชีวัดคณุ ภาพนา้ ➢ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตท่ีอาศัยอยู่ในแหล่งน้าสามารถ บ่งบอกถึงสถานะภาพของแหล่งน้าได้ เนื่องจากส่ิงมีชีวิตแต่ละชนิด จะดา้ รงชวี ิตอยูใ่ นแหล่งน้าทม่ี ีสภาพแตกตา่ งกนั ➢การใช้สิ่งมีชีวิตเป็นตัวชีวัดคุณภาพน้านันมีความสะดวกกว่าการ ตรวจสอบคุณภาพนา้ ทางกายภาพและทางเคมี เพราะการตรวจสอบ ทางกายภาพและทางเคมนี ันมีพารามิเตอรอ์ ยหู่ ลายตัว

ข้อดขี องการใช้สง่ิ มีชวี ติ เป็นตวั ชวี ัดคณุ ภาพนา้ (ตอ่ ) ➢การตรวจสอบคุณภาพน้าทางชีวภาพยังสามารถแสดงให้เห็นถึงระดับ ความรุนแรงของการเปลย่ี นแปลงหรือสภาวะมลพษิ ในแหลง่ น้าได้ ➢ตัวชีวัดทางชีวภาพสามารถประเมินคุณภาพแหล่งน้าได้ดีกว่าการ ตรวจวัดคณุ ภาพน้าทางกายภาพและเคมี เช่น การสังเกตด้วยตาเปล่า ไม่สามารถบอกได้ว่าแหล่งน้าได้รับการปนเป้ือนจากธาตุอาหารพืช แต่สังเกตไดจ้ ากสาหรา่ ยทเี่ จริญอย่างรวดเรว็ (plankton bloom)

ข้อเสยี ของการใช้สิง่ มีชีวติ เป็นตวั ชีวดั คณุ ภาพนา้ ➢การน้าสิ่งมีชีวิตมาชีวัดคุณภาพน้านันไม่สามารถบอกได้ว่าสารพิษ ที่ปนเปื้อนลงสแู่ หลง่ น้านันมปี รมิ าณเท่าใด หรอื เป็นสารพิษชนดิ ใด

แมลงน้าสามารถที่จะน้ามาใช้ในการตรวจวัดคุณภาพ ของแหล่งน้าได้ เน่ืองจากแมลงน้าสามารถตอบสนอง ต่อปัจจัยทางชีวภาพและกายภาพที่แตกต่างกันใน สภาพแวดล้อมได้ ซ่ึงระบบที่ได้รับความนิยมก็คือ ระบบ BMWP score

เอกสารอ้างองิ กานดา เรอื งหนะ. 2543. วิทยานิพนธ์วทิ ยาศาสตร์มหาบณั ฑติ สาขาวิชาการจัดการ สง่ิ แวดล้อม มหาวทิ ยาลัยสงขลานครินทร์. 105 หนา้ . ยงยุทธ ปรดี าลัมพะบตุ ร และนิคม ละอองศริ วิ งศ์. 2540. การเปลี่ยนแปลงและ ความสัมพนั ธ์ระหว่างตะกอนดนิ กบั สัตวห์ น้าดนิ ในทะเลสาบสงขลา. เอกสารวชิ าการฉบบั ท่ี 3/2540. สถาบนั วจิ ัยการเพาะเลยี งสัตวน์ ้าชายฝั่ง, กรมประมง. 37 หนา้ อทุ ยั วรรณ โกวิทวที และ สาธติ โกวทิ วที. 2547. การเกบ็ รักษาตัวอย่างพืชและสตั ว์. ส้านกั พิมพม์ หาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์ : กรงุ เทพมหานคร. http://www.seanet.com/~leska/Online/Guide.html http://www.dnr.state.md.us/naturalresource/winter2004/streamwaders.html http://www.dnr.state.md.us/bay/cblife/insects/index.html