Last Update : Saturday 20 January, 2001 3:55 AM

สารดีบุกอินทรีย์มหัตภัยที่โลกลืม

นายมนัสวงษ์ ฮวดไฉ วิทยาศาสตร์ทางทะเล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

 

 

          สารประกอบดีบุกอินทรีย์หรือมีชื่อภาษาอังกฤษว่า Organotin Compounds ( อ่านว่า ออ - กา - โน - ทิน คอม - พาว) คืออะไร ? มีผลกระทบอะไรกับสิ่งแวดล้อม ? มันเกิดมาจากอะไรและใช้ประโยชน์อะไร ? ทุกคำถามเกิดขึ้นเสมอหรือมีบางคนทำหน้าเบ้ เมื่อได้ยินคำว่า " ดีบุกอินทรีย์ " เพราะฉะนั้น จึงอยากพยายามอธิบายคำนี้ให้เกิดความเข้าใจมากที่สุด

          สารประกอบดีบุกอินทรีย์ เป็นสารอนินทรีย์ที่ถูกนำมาพันธะ (ond) จนเกิดการกลายเป็นสารอินทรีย์ สารอนินทรีย์ดังกล่าวข้างต้น นั่นคือ ดีบุก หรือมีสัญลักษณ์ทางเคมี คือ Sn ตัวของ Sn เอง มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน คือ +4 ( ให้คิดถึงข้อต่อท่อน้ำประปาที่สามารถไปเสียบท่อได้ 4 ด้าน ) เมื่อทำการสังเคราะห์ Sn ถูกนำมาทำพันธะกับสารอินทรีย์ ที่เรียกว่า Alkyl Groups ( อ่านว่า อัล-คิล) หากมันเกิดพันธะ 3 ด้าน และเหลือไว้ด้านหนึ่งเพื่อทำพันธะกับสารอนินทรีย์ เช่น คลอไรด์ ( Cl-) , ฟลูออไรด์ ( F-) ในกรณีที่สารอินทรีย์มาเสียบ 3 ด้าน พวกสารนี้จัดอยู่ในกลุ่ม Triorganotin หากมาเสียบ 2 ด้าน ก็จัดอยู่ในกลุ่ม Diorganotinและหากมีพันธะของสารอินทรีย์เพียงพันธะเดียว เรียกว่า Monoorganotin

Monoorganotin	Diorganotin	Triorganotin
Al. | Al. --- Sn --- X. | Al.	Al. | Al. --- Sn --- X. | X.	X. | Al. --- Sn --- X. | X.

Sn คือ สัญลักษณ์ทางเคมีของธาตุดีบุก(ดูได้จากตารางธาตุ)
Al. คือ พวก Alkyl Groups เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน(โมเลกุลมีแต่คาร์บอนกับไฮโดรเจน)
X คือ แอโนด( พวกมีขั้วลบ ) เช่น คลอไรด์( Cl-) , ฟลูออไรด์ ( F-) เป็นต้น

          สารประกอบดีบุกอินทรีย์ไม่ได้ถูกสร้างจากมนุษย์เพียงอย่างเดียว สารนี้เกิดขึ้นได้เองในธรรมชาติได้ด้วย แต่ความเป็นพิษไม่มีความรุนแรงอีกทั้งปริมาณของมันพบได้น้อย โดยสารเหล่านี้ผลิตจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก เช่น แบคทีเรีย แต่กระบวนการนี้เป็นกระบวนการสลับซับซ้อนมาก สิ่งมีชีวิตพวกนี้ไม่เพียงแต่สร้างสารเหล่านี้เท่านั้น พวกมันยังสามารถย่อยสลายสารนี้ให้มีขนาดเล็กลงและความเป็นพิษลดลงได้ด้วย

 

ประวัติของสารประกอบดีบุกอินทรีย์

          นับตั้งแต่อดีตการเกิดมลพิษ(Pollution) มีการปรากฏขึ้นมานานแล้ว ในช่วงเวลานั้น การเกิดสภาวะมลพิษ มนุษย์ไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการกระทำนี้เลย เพราะการเกิดมลพิษในอดีตเป็นการกระทำของธรรมชาติทั้งหมด ได้แก่ ปรากฏการณ์การระเบิดของภูเขาไฟ เหตุการณ์นี้ทำให้มีสารมลพิษต่างๆออกสู่สิ่งแวดล้อมอย่างมากมาย เช่น สารโลหะต่างๆ เหตุการณ์ครั้งแรกที่ถือว่าเป็นเหตุการณ์เกิดมลภาวะมาจากมนุษย์ครั้งแรก เกิดในสมัยโรมัน สมัยนั้นพวกโรมันสามารถถลุงแร่ตะกั่วมาใช้ประโยชน์ แต่การถลุงทำให้มีเศษธาตุตะกั่วสะสมตัวอยู่ในชั้นดินอย่างมาก โดยมีหลักฐานจากตะกั่วที่พบในชั้นดินที่บริเวณ Yorkshire

          หนึ่งในช่วงเวลาการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของมนุษย์ คือ การปฏิวัติอุตสาหกรรม ทำให้เกิดมีการสังเคราะห์สารต่างๆมากมาย หนึ่งในสารเหล่านั้น คือ สารประกอบดีบุกอินทรีย์ ( Organotin Compounds) หลายๆชนิด

          สารตัวนี้สามารถสังเคราะห์ได้ครั้งแรกใน ปี ค.ศ. 1849 บุคคลแรกที่สังเคราะห์ คือ นาย Frankland โดยผลิตภัณฑ์ที่เขาสังเคราะห์ คือ Diethyltin diiodide ( Et2SnI2) จัดอยู่ในพวก Diorganotin ภายหลังจากงานของเขาตีพิมพ์ออกไป การศึกษาสารตัวนี้ยังไม่ได้รับความนิยมเท่าที่ควร ช่วงเวลาที่มีความสนใจจริงๆ อยู่ในช่วง ค.ศ. 1910-1950 เพราะเริ่มนำสารเหล่านี้มาใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมมากขึ้น ปัจจุบัน พบว่า แต่ละปีมีการผลิตสารตัวนี้มากกว่า 40,000 ตัน เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในลักษณะต่างๆ คือ

1. ใช้เป็นสีกันเพรียงเรือ (Antifouling Paint)
2. ใช้เป็นส่วนผสมพลาสติก PVC เพื่อให้พลาสติกชนิดนี้คงตัวอยู่ได้ หรือทำให้วัสดุ เช่น แก้วมีความแข็งแรงมากขึ้น
3. ใช้เป็นยาฆ่าสิ่งมีชีวิตต่างๆ (Biocide) เช่น ยาฆ่าราเมือก (Fungicide), ยาฆ่าวัชพืช (Herbicide) เป็นต้น

 

ความเป็นพิษ ( Toxicity )

          ตามที่กล่าวมาแล้วนั้น ความสำคัญของสารประกอบดีบุกอินทรีย์อยู่ที่พันธะระหว่างหมู่ Alkyl กับ Sn มากว่าเป็นพันธะระหว่าง Sn กับพวกแอโนด ดังนั้น หากจะเรียงลำดับความเป็นพิษจากมากไปหาน้อย สามารถเรียงได้ดังนี้

R₄Sn ------> R₃ Sn --- X ------> R₂ Sn ------> R Sn ------> Sn²⁺

          Sn2+ เป็นสารอนินทรีย์มีความเป็นพิษน้อยที่สุด ไม่มีอันตรายกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แต่หากว่า พวกดีบุกนี้ไปรวมตัวกับสารอินทรีย์จนตัวมันเองมีความซับซ้อนมากขึ้น ความเป็นพิษของมันก็ทวีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างพวกมีพิษรุนแรง เช่น Tributyltin หรือ TBT เป็นสารอันตรายมาก เคยมีมลภาวะอันเกิดจากสารตัวนี้มาแล้วในอ่าว Arcachon ประเทศฝรั่งเศส อ่าวนี้เป็นพื้นที่การเลี้ยงหอยนางรมที่ใหญ่มากแห่งหนึ่งของประเทศ โดยแต่ละปีสามารถผลิตหอยนางรมได้ 12,000 ตันต่อปีจากพื้นที่การเลี้ยง 155 ตารางกิโลเมตร โดยหอยนางรมที่เลี้ยงในอ่าวมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Crassostrea gigas  ผลกระทบจาก TBT เกิดขึ้นในอ่าวระหว่างปี 1977 ถึง 1981 ทำให้ตัวอ่อนและตัวเต็มวัยของหอยได้รับความเสียหายมาก เหตุการณ์ในครั้งนั้นได้รับผลสรุปว่า เกิดจากเรือที่แล่นพลุกพล่านในอ่าว ทำให้ TBT ในสีกันเพรียงเรือหลุดออกมาสู่อ่าวนี้เป็นจำนวนมากจนเกิดเป็นมลภาวะ

          จากเหตุการณ์ในครั้งนั้นทำให้หลายประเทศเริ่มตระหนักและออกกฎหมายห้ามใช้สีกันเพรียง ได้แก่ ประเทศสหรัฐอเมริกา, ฝรั่งเศส, สหราชอาณาจักร, สวิตเซอร์แลนด์, นิวซีแลนด์และญี่ปุ่น แต่อย่างไรก็ตาม สีกันเพรียงยังคงมีความต้องการใช้มากในเรือพาณิชย์และเรือขนาดใหญ่ อยู่ และยิ่งขึ้นไปกว่านั้น แถบภูมิภาคเอเชีย-แปรซิฟิก เป็นภูมิภาคที่ต้องการใช้สารตัวนี้มากจนอาจกลายเป็นมลภาวะได้ในอนาคต

          สำหรับประเทศไทยสารชนิดนี้ยังไม่มีการควบคุมและยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการปนเปื้อนของมันในสิ่งแวดล้อม อีกทั้งประเทศไทยเป็นหนึ่งในอีกหลายประเทศกำลังพัฒนาที่เติบโตได้เร็วมากในภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ เสี่ยงต่อการเกิดมลภาวะจากสารตัวนี้ จากเหตุผลเหล่านี้ทำให้เกิดมีการศึกษาสารตัวนี้มากขึ้น รวมถึงการศึกษางานวิจัยนี้ด้วย การศึกษาแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วน

ส่วนที่ 1 คือ การเก็บตัวอย่าง
           ในชั้นดินตะกอนมีการย่อยสลายของสารตัวนี้ช้ากว่าในน้ำมาก โดยพวกมันเมื่ออยู่ในดินตะกอนพบว่า มีค่าครึ่งชีวิต( เป็นปริมาณของสารลดลงไปครึ่งหนึ่งเมื่อผ่านช่วงเวลานี้ไปแล้ว) เท่ากับ 2.5 ปี แต่หากว่าสารนี้อยู่ในน้ำ พวกมันมีค่าครึ่งชีวิตเพียง 1 สัปดาห์เท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นเหตุให้มุ่งสนใจไปในเรื่องของตะกอนมากกว่า

          การเก็บตัวอย่างใช้อุปกรณ์ทางสมุทรศาสตร์อย่างเช่น Grab ( เครื่องงับดิน ) , Core ( เครื่องเจาะดิน) เพื่อเก็บตัวอย่างดินตะกอนขึ้นมา หลังจากนั้นเป็นขั้นตอนการเก็บรักษาตัวอย่าง ใช้สารเคมี เช่น ฟอร์มาลิน( Formalin) เพื่อขจัดการย่อยสลายของสิ่งมีชีวิต เก็บตัวอย่างไว้ในที่เย็น โดยใช้อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียล

ส่วนที่ 2 คือ การวิเคราะห์
          เป็นขั้นตอนสำคัญที่สุด ต่อการศึกษาสารประกอบดีบุกอินทรีย์ แต่ก่อนการวิเคราะห์ต้องมีการกำจัดสารอื่นออกไป ได้แก่

2.1 การกำจัดสารอินทรีย์ตัวอื่นๆ โดยใช้กรดความเข้มข้นสูงในการสลายสารเหล่านี้ออกไป กรดที่ใช้อย่างเช่น กรดไฮโดรคลอริก

2.2 เป็นขั้นตอนการวิเคราะห์สารประกอบดีบุกอินทรีย์ ใช้วิธีการตามสมการ คือ

	NaBH4 , H+
RnSn(4-n)	--------------->	RnSnH(4-n) + H2

          NaBH4 นี้มีความสำคัญมาก มีชื่อเรียกว่า โซเดียม โบโรไฮไดรด์ ( Sodium Borohydride) สารนี้ไปทำให้ขั้วลบหลุดออกไป แล้วอิออน H+ เข้ามาแทนที่ ทำให้สารดีบุกอินทรีย์เป็นสารชนิดเดียวกัน เป็นพวกไฮไดรด์ทั้งหมด ( สังเกตตัวท้ายเป็น H ทุกตัว)

ส่วนที่ 3 คือ ผลการวิเคราะห์
          ผลการวิเคราะห์อาศัยความแตกต่างของจุดเดือดที่แตกต่างกันในแต่ละชนิดของสารประกอบดีบุกอินทรีย์ หลังจากเปลี่ยนพันธะขั้วลบมาเป็นไฮไดรด์ การวิเคราะห์จากเครื่องแสดงผลออกมา สารตัวแรกซึ่งมีจุดเดือดน้อยสุด คือ พวก SnH4 แสดงผลออกมาเป็นตัวแรกในหน่วยอ่านค่า และเรียงลำดับจากสารมีจุดเดือดน้อยไปจนถึงพวกมีจุดเดือดสูง หากให้เรียงลำดับ สามารถเรียงลำดับได้ ดังนี้

SnH4 มีจุดเดือดอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียล
MeSnH3 มีจุดเดือดอยู่ที่ 0 องศาเซลเซียล
Me2SnH2
Me3SnH
Et2SnH2
BuSnH3
Et3SnH
Bu2SnH2
Bu3SnH พวกนี้เป็นพวกมีจุดเดือดสุงที่สุด เนื่องจากสารตัวนี้ปรากฏออกมาเป็นตัวสุดท้าย มีจุดเดือดสูงกว่า 200 องศาเซลเซียล

          ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่า หากสารประกอบดีบุกอินทรีย์ซับซ้อนมากขึ้นเท่าใด อุณหภูมิของจุดเดือดก็ยิ่งสูงมากขึ้นเท่านั้น

          ปัญหาทางมลพิษที่เกิดขึ้นมาในทุกวันนี้ เกิดขึ้นจากมนุษย์เป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากการจัดการไม่ดีและเล็งเห็นกับประโยชน์ของตัวเองมากจนเกินไป แต่ทุกอย่างย่อมมีทางออกของมัน หากทุกคนรู้จักใช้ทรัพยากรอย่างตระหนักถึงคุณค่าไม่เว้นแม้แต่สารประกอบดีบุกอินทรีย์ พวกมันก็เป็นสารให้ประโยชน์ต่อมนุษย์ด้วยเช่นกัน ดังนั้น จึงควรรู้จักใช้สิ่งต่างๆอย่างรู้คุณค่าเพื่อให้ทรัพยากรต่างๆอยู่คู่โลกไปนานๆ

 

Copyright © 1999-2001 TalayThai.com All right reserved.
comment to webmaster@talaythai.com