การขยายผลการนำนวัตกรรม AgNPLs kit เพื่อตรวจหาสารกำจัดวัชพืชที่ตกค้างในลุ่มน้ำเจ้าพระยาจากสถานีตรวจวัดคุณภาพน้ำ

คณะผู้วิจัยได้พัฒนานวัตกรรม AgNPLs kit ชุดตรตวจหาสารกำจัดวัชพืชที่ตกค้างในแหล่งน้ำโดยใช้เทคนิคทางแสงร่วมกับอนุภาคนาโนโลหะ ที่อาศัย AgNPLs ที่มีลักษณะเฉพาะตัว เตรียมขึ้นอย่างง่าย และใช้ต้นทุนต่ำ ทำให้ AgNPLs kit มีประสิทธิภาพในการขยายสัญญาณรามานสูงกว่า SERS-colloid จากหลายงานวิจัยที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ ซึ่งคณะผู้วิจัยได้ทำการพิสูจน์แนวคิดของระบบและมีผลการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการแล้ว (TRL 4) โดยทดลองเติมพาราควอตชนิดที่เกษตรกรใช้จริง (ความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ 27.4%w/v แทนการทดลองด้วยพาราควอตที่เป็นสารมาตรฐาน (ความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ 99%w/v) ลงในตัวอย่างน้ำจากที่เก็บมาจาก 1) แม่น้ำเจ้าพระยาบริเวณปากอ่าวไทย อ.พระสมุทรเจดีย์ จ.สมุทรปราการ 2) น้ำใต้ดินจากพื้นที่การเกษตร อ.บางปลาม้า จ.สุพรรณบุรี และ 3) น้ำดื่มทางการค้าของบริษัทหนึ่ง ผลการทดลองพบว่า AgNPLs kit สามารถขยายสัญญาณรามานของพาราควอตในตัวอย่างน้ำต่างๆ ให้มีความเข้มสัญญาณ (intensity) สูงขึ้นกว่า 100 เท่า โดยตรวจหาพาราควอตได้ความเข้มข้นต่ำสุด 4.62 x 10^-17 M มีความแม่นยำสูงถึง 99.6% ซึ่งตรวจวัดได้ดีกว่าและรวดเร็วกว่าการใช้วิธีมาตรฐาน LC-MS ที่วัดได้ความเข้มข้นต่ำสุดแค่ 3.89 x 10^-13 M อีกทั้งยังมีต้นทุนการผลิตสำหรับตรวจวัดในราคา 2 บาท/ตัวอย่าง ซึ่งนวัตกรรม AgNPLs kit นี้ ได้รับรางวัลการประกวดผลงานสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรมสายอุดมศึกษา ประจำปี 2563 สาขาการพัฒนาเทคโนโลยี ปัญญาประดิษฐ์ อุปกรณ์อัจริยะ พลังงาน และสิ่งแวดล้อม ระดับดีมาก

          ตามพระราชบัญญัติส่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ที่ต้องมีการตรวจสอบมาตรฐานคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำผิวดินประเภทที่ 3 แหล่งน้ำที่ได้รับน้ำทิ้งจากกิจกรรมบางประเภทและสามารถใชเประโยชน์เพื่อการอุปโภค บริโภค และการเกษตร โดยต้องการทำการตรวจวัดสารกำจัดวัชพืชทั้งหมด 4 ชนิด หนึ่งในนั้น คือ พาราควอต ซึ่งกรมควบคุมมลพิษจะทำหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจวัด อย่างไรก็ตามเนื่องจากพาราควอตถูกห้ามนำเข้า ขาย หรือใช้ในประเทศไทยแล้ว ดังนั้นปริมาณที่ตกค้างในสิ่งแวดล้อมอาจมีอยู่ในปริมาณน้อยที่ไม่สามารถตรวจวัดด้วยวิธีการมาตรฐานที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน เช่น HPLC หรือ GC-MS ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะขยายผลการนำนวัตกรรม AgNPLs kit ไปใช้ในการตรวจวัดปริมาณพารา ควอตที่ตกค้างในลุ่มน้ำเจ้าพระยาที่เป็นลุ่มน้ำสายหลัก ภายหลังจากการแบนการใช้พารา ควอตในประเทศไทย โดยสร้างความร่วมมือกับกองจัดการกากของเสียและสารอันตราย กรมควบคุมมลพิษ ทั้งนี้คณะผู้วิจัยจึงเลือกที่จะเริ่มเก็บตัวอย่างน้ำจากจังหวัดในภาคกลางที่มีพื้นที่เพาะปลูกและมีร้านขายวัตถุอันตรายทางการเกษตรจำนวนมาก จากข้อมูลของสำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร และสำนักวิจัยและพัฒนาการเกษตร พ.ศ. 2562 พบว่าจังหวัดนครสวรรค์มีการทำเกษตรกรรมปลูกข้าวมากที่สุด (ผลผลิตข้าวในปี 2562 จำนวน 1,884,687 ตัน) และเป็นที่ตั้งของร้านขายเคมีภัณฑ์ทางการเกษตรมากที่สุด (จำนวน 809 แห่ง) ซึ่งลุ่มน้ำเจ้าพระยาจะไหลจากนครสวรรค์ลงมาทางชัยนาท สิงห์บุรี อ่างทอง และพระนครศรีอยุธยา คณะผู้วิจัยจึงเลือกที่จะเก็บตัวอย่างน้ำจากสถานีตรวจวัดคุณภาพน้ำของกรมควบคุมมลพิษจาก 5 สถานี ได้แก่ สถานีนครสวรรค์ สถานีชัยนาท สถานีสิงห์บุรี สถานีป่าโมก (อ่างทอง) และสถานีบางไทร (พระนครศรีอยุธยา) ตั้งแต่เริ่มต้นฤดูกาลเพาะปลูกไปจนกระทั่งเก็บเกี่ยวทุกๆ 3 เดือน สถานีละ 5 ตัวอย่าง เพื่อตรวจหาพาราควอตที่ตกค้างอยู่ในแหล่งน้ำ พร้อมทั้งเปรียบเทียบผลการตรวจวิเคราะห์กับวิธีการมาตรฐานของกรมควบคุมมลพิษ และเมื่อเสร็จสิ้นการดำเนินการจะทำการถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีการใช้งาน AgNPLs kit ให้กับกองจัดการกากของเสียและสารอันตราย กรมควบคุมมลพิษ เพื่อใช้ในการตรวจวัดคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำผิวดินตามมาตรฐานของกรมฯ นอกจากนั้นคณะผู้วิจัยยังขยายผลการใช้งาน AgNPLs kit ไปยังกลุ่มบุคคลต้นทางที่เป็นส่วนหนึ่งในการก่อให้เกิดการตกค้างของสารกำจัดวัชพืช โดยถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีงานให้กับกลุ่มสหพันธ์เกษตรยั่งยืนแห่งประเทศไทย ซึ่งเป็นผู้ตรวจสอบสารพิษตกค้างในสิ่งแวดล้อมและรับรองมาตรฐานการทำเกษตรอินทรีย์ให้กับเกษตรกร โดยภายหลังเสร็จสิ้นโครงการ นวัตกรรม AgNPLs kit จะมีระดับความพร้อมใช้งานทางเทคโนโลยีอยู่ที่ TRL 7 (การทดลองต้นแบบในภาคสนามหรือสถานการณ์จริง) และเป็นการเตรียมความพร้อมที่จะนำไปสู่การขยายผลในเรื่องของมาตรฐานการผลิต การรับรองมาตรฐานกระบวนการตรวจวัด และการส่งมอบสู่การใช้งานจริงต่อไปในอนาคต