รายละเอียดโครงการวิจัย
กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด

รหัสโครงการ :R000000381
ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :การประเมินพื้นที่เสี่ยงและคัดเลือกพืชเพื่อใช้เป็นดัชนีชีวภาพสำหรับก๊าซโอโซน
ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :Assessment of risk areas and selecting plants as ozone bio indicators
คำสำคัญของโครงการ(Keyword) :โอโซน มลพิษทางอากาศ พื้นทีเสี่ยง ดัชนีชีวภาพ
หน่วยงานเจ้าของโครงการ :คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี > ภาควิชาวิทยาศาสตรประยุกต์์ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม
ลักษณะโครงการวิจัย :โครงการวิจัยเดี่ยว
ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
ประเภทโครงการ :โครงการวิจัยใหม่
สถานะของโครงการ :propersal
งบประมาณที่เสนอขอ :0
งบประมาณทั้งโครงการ :292,500.00 บาท
วันเริ่มต้นโครงการ :30 ตุลาคม 2560
วันสิ้นสุดโครงการ :29 ตุลาคม 2561
ประเภทของโครงการ :งานวิจัยพื้นฐาน(ทฤษฎี)/บริสุทธิ์
กลุ่มสาขาวิชาการ :วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ
สาขาวิชาการ :สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา
กลุ่มวิชาการ :สิ่งแวดล้อมทางการเกษตร
ลักษณะโครงการวิจัย :ไม่ระบุ
สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : ไม่สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์
สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ
นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา :ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา
เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต
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
จุดเด่นของโครงการ :การวิจัยนี้จะเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการวางแผนการด้านเกษตรในส่วนของการป้องกันพืชจากมลพิษทางอากาศ ซึ่งมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและส่งผลกระทบอย่างมากในหลายประเทศทั่วโลก รวมทั้งในเอเชีย ทั้งนี้มีการดำเนินงานโดยร่วมมือระหว่างสถาบันการศึกษา และนักศึกษาในหลักสูตรวิทยาศาสตร์บัณฑิต (วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม) จะมีส่วนร่วมในการดำเนินงานวิจัยดังกล่าวเพื่อประโยชน์ต่อการศึกษา ตลอดจนการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในการดำเนินงานวิจัยที่เกี่ยวกับมลพิษทางอากาศ
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
การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ :โอโซนมีบทบาทสำคัญในบรรยากาศชั้นสตราโตรเฟียร์และโทรโฟสเฟียร์ โอโซนชั้นสตราโตสเฟียร์มีประโยชน์ในการป้องกันรังสีอุลราไวโอเร็ต ปัจจุบันโอโซนในชั้นนี้มีปัญหาการลดลง ขณะที่โอโซนในชั้นโทรโฟสเฟียร์ซึ่งเป็นมลพิษทุติยภูมิที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างมลพิษจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ ทั้งอุตสาหกรรม การคมนาคม และกิจกรรมอื่น ๆ ของมนุษย์ เช่นออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) กับรังสีจากแสงแดดกลับเพิ่มขึ้นจนเป็นปัญหา เนื่องจากก๊าซโอโซนเป็นมลพิษทางอากาศที่มีความสำคัญเนื่องจากสามารถส่งผลกระทบต่อสุขภาพ ทำลายระบบนิเวศ และส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (De Marco et al., 2015) จากการปฏิวัติอุตสาหกรรมทำให้ระดับของก๊าซโอโซนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอีกในอนาคต ถือเป็นมลพิษทางอากาศที่มีความรุนแรงและส่งผลกระทบต่อพืชเป็นอย่างยิ่ง โดยโอโซนในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับระบบการเกษตร และถือเป็นปัญหาที่สำคัญส่งผลกระทบต่อผลผลิตพืช ปัจจุบันโอโซนทำให้เกิดความสูญเสียนับพันล้านดอลล่าร์ในหลายพื้นที่ เช่น สหรัฐเมริกา ยุโรป และเอเชียตะวันออก (Chi et al., 2016) การคาดการณ์ของ IPCC คาดว่าโอโซนในบรรยากาศในปี 2050 จะเท่ากับ 60 – 100 ppb (IPCC, 2007) สำหรับประเทศไทยในปัจจุบันมีปริมาณโอโซนสูงขึ้นจนเป็นมลพิษทางอากาศที่สำคัญของประเทศจากการเพิ่มขึ้นของไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนมอนนอกไซด์ และสารอินทรีย์ระเหยง่าย จากรายงานสถานการณ์คุณภาพสิ่งแวดล้อมพบว่าแนวโน้มภาพรวมของก๊าซโอโซนในรอบ 17 ปี (พ.ศ. 2539 - 2555) พบว่าปริมาณเฉลี่ยของก๊าซโอโซนทุกสถานีมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มปัญหาที่น่าจะมีความรุนแรงมากขึ้นในอนาคต โดยสถานการณ์ก๊าซโอโซนที่เพิ่มขึ้นในประเทศไทย คล้ายคลึงกับสถานการณ์ในประเทศอื่น ๆ ทั่วโลก ก๊าซโอโซนจึงเป็นปัญหามลพิษที่สำคัญของโลก โดยเกิดขึ้นทั้งจากปัญหามลพิษข้ามแดนระยะไกล และจากสารมลพิษตั้งต้นในประเทศเองโดยเฉพาะปริมาณสารอินทรีย์ระเหยง่ายในบรรยากาศ (สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม, 2556) การตรวจวัดปริมาณก๊าซโอโซนในปี พ.ศ. 2558 จากสถานีตรวจวัดคุณภาพอากาศ 25 จังหวัดที่มีการตรวจวัดก๊าซโอโซนมีปริมาณก๊าซโอโซนสูงกว่าค่ามาตรฐานทั้ง 25 จังหวัด โดยค่าเฉลี่ย 1 ชั่วโมงสูงสุดของแต่ละสถานีเฉลี่ยเท่ากับ 125 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) (ค่ามาตรฐาน 100 ppb) และค่าเฉลี่ย 8 ชั่วโมงสูงสุดของแต่ละสถานีเฉลี่ย 97 ppb (ค่ามาตรฐาน 100 ppb) (กรมควบคุมมลพิษ, 2558) มาตรฐานก๊าซโอโซนสำหรับป้องกันอันตรายต่อมนุษย์คือค่าเฉลี่ยสูงสุด 1 ชั่วโมงไม่เกิน 100 ppb และ 8 ชั่วโมง ไม่เกิน 70 ppb (กรมควบคุมมลพิษ, 2558) แต่พืชมีความไวต่อการได้รับผลกระทบมากกว่ามนุษย์โดยพบว่าความเข้มข้นของก๊าซโอโซนที่ส่งผลกระทบต่อพืชคือ 40 ppb ซึ่งจัดเป็นระดับวิกฤติสำหรับพืช (Critical levels) ซึ่งมีการนำมาใช้ในการประเมินและปกป้องพืชจากก๊าซโอโซนที่เกินระดับ 40 ppb ในช่วงเวลากลางวัน โดย The International Cooperative Programme on Effects of Air Pollution on Natural Vegetation and Crops under the Working Group on Effects (Karlsson et al., 2003) เนื่องจากปริมาณก๊าซโอโซนสะสมที่เกินระดับวิกฤติจะทำให้พืชได้รับความเสียหาย เช่นการลดลงของมวลชีวภาพและผลผลิต (Van Goethem et al., 2013) ระดับความเสียหายของการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชได้รับผลกระทบรุนแรงเพิ่มขึ้นจากปริมาณก๊าซโอโซนที่เพิ่มมากขึ้น เช่นการศึกษาในถั่วเหลืองซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของโลก พบว่ามีความไวต่อการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซนเป็นอย่างยิ่งโดยผลผลิตจะลดลงเมื่อได้รับก๊าซโอโซน 40 ppb (Sun et al., 2014) และการศึกษาในข้าวซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญเช่นกัน พบว่าความเข้มข้นของโอโซน 40 ppb และ 70 ppb ทำให้ผลผลิตของข้าวลดลง โดยความเข้มข้นของก๊าซโอโซน 70 ppb ทำให้ผลผลิตลดลงมากกว่า 40 ppb (ฤทัยรัตน์ และคณะ, 2548) นอกจากนี้ยังมีการศึกษาที่ความเข้มข้นของก๊าซโอโซน 60 และ 100 ppb ในข้าวบังคลาเทศพบว่าทั้ง 2 ความเข้มข้นของก๊าซโอโซนทำให้ผลผลิตข้าวลดลง โดยก๊าซโอโซน 100 ppb ทำให้เกิดผลกระทบที่รุนแรงกว่า (Akhtar et al., 2010) ในข้าวสาลีเมื่อได้รับก๊าซโอโซน 40 ppb พบว่าผลผลิตลดลงเช่นเดียวกัน (Rai et al., 2007) เห็นได้ว่าความเข้มข้นของก๊าซโอโซนที่เกิดกว่าระดับวิกฤตินั้นมีความสัมพันธ์กับการเกิดความเสียหายในพืช การศึกษาผลกระทบของก๊าซก๊าซโอโซนในพื้นที่ต่าง ๆ พบว่าก๊าซโอโซนทำให้เกิดผลกระทบต่อพืชเป็นอย่างมากเช่นการศึกษาในข้าวหลายสายพันธุ์ เช่น ข้าวไทย (Phothi, et al., 2016) ข้าวบังคลาเทศ (Akhtar, et al., 2010), ข้าวอินเดีย (Sarkar and Agrawal, 2012) และข้าวสาลี (Sarkar and Agrawal, 2010) พบว่าได้ผลในลักษณะเดียวกันคือการสังเคราะห์แสงและผลผลิตลดลงเมื่อได้รับก๊าซโอโซนเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากเมื่อก๊าซโอโซนเข้าสู่พืชจะสลายตัวเป็น ROS เช่น O2-, HO- and H2O2 (Umponstira et al., 2006). ซึ่งมีความเป็นพิษสูง สามารถทำปฎิกิริยากับองค์ประกอบทางชีวเคมีของพืชและสามารถเคลื่อนย้ายระหว่างเซลล์ได้ เมื่อ ROS ทำปฏิกิริยากับไขมันซึ่งเป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์เกิดเป็น Lipid peroxy radicals และ Lipid hydroperoxides จะเป็นสาเหตุในการทำลายโครงสร้างของเซลล์ที่เป็นไขมัน (Foyer el al., 1994) และ ROS ยังทำปฏิกิริยากับ sulfhydryl groups ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตีนเกิดเป็นรีแอกทีฟ ออกซิเจน อินเตอร์มิเดีย ซึ่งเป็นสาเหตุในการทำลายโครงสร้างของเซลล์ (Calatayud and Barreno, 2001) ทำให้ปรากฏอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ ทำลายคลอโรฟิลล์ ลดการสังเคราะห์แสง โดยก๊าซโอโซนยับยั้งการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการคาร์บอกซิเลชั่น จากการลดลงของการเปิดปิดปากใบ (Kumari et al., 2015) และลดคุณภาพและประสิทธิภาพของเอนไซม์ในวัฏจักรคาร์วิน (Vainonen and Kangasj?rvi, 2015) เป็นสาเหตุของการสูญเสียผลผลิตเนื่องจากการตอบสนองที่ไวต่อการเพิ่มขึ้นของก๊าซโอโซน (Feng and Kobayashi, 2009) โดยความรุนแรงของผลกระทบที่จะขึ้นอยู่กับชนิดของพืช, ช่วงเวลาการปลูกพืช, การพัฒนาของพืช และปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมภายนอก (Mauzerall and Wang, 2001) การศึกษาผลกระทบการสะสมก๊าซโอโซนในใบพืชไม่สามารถศึกษาการตกค้างด้วยเทคนิคต่าง ๆ ได้เนื่องจากก๊าซโอโซนไม่สะสมในพืชจึงต้องมีการประเมินด้วยวิธีอื่น ๆ การศึกษาอาการบาดเจ็บที่ใบพืชจึงเป็นวิธีการเดียวที่ง่ายต่อการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนในพื้นที่ โดยมีหลักฐานงานวิจัยจำนวนมากที่นำเสนอข้อมูลการตรวจพบอาการบาดเจ็บในใบพืชจากการได้รับก๊าซโอโซน (Bussotti et al., 2003) ดังนั้นการประเมินอาการบาดเจ็บที่ใบจึงถูกนำมาใช้ในการประเมินผลกระทบจากโอโซนเช่น European programs ใช้ในการประเมินและติดตามตรวจสอบผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อป่าไม้ (ICP Forests) และพืชไร่ (ICP Vegetation) นอกจากในยุโรปยังมีการศึกษาในสหรัฐอเมริกา อินเดีย จีน เป็นต้น (Feng et al., 2014) ซึ่งอาการบาดเจ็บที่ใบพืชจะเห็นได้เด่นชัดในพืชที่มีความไวต่อการได้รับก๊าซโอโซนมีลักษณะเป็นลายซีดหรือเป็นสีต่าง ๆ จุดสีน้ำตาล สีแดง (chlorosis) เกิดอาการเซลล์ตาย (necrosis) และการแก่ก่อนวัย (senescence) (Benham et al., 2010) โดยอาการบาดเจ็บที่ใบพืชเกิดขึ้นเป็น บริเวณกว้างในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในปริมาณสูง (Feng et al., 2014) จึงสามารถนำมาใช้เป็นดัชนีชีวภาพในการศึกษาพื้นที่เสี่ยงของก๊าซโอโซนและผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อพืช โดยการศึกษาดังกล่าวจะมีบทบาทในการสื่อสารผลกระทบของก๊าซโอโซนซึ่งจะนำไปสู่การดำเนินการลดการปล่อยสารตั้งต้นมลพิษ และสามารถใช้พืชเป็นดัชนีทางชีวภาพในการร่วมมือกันศึกษาความเสี่ยงของแต่ละพื้นที่ (Benham et al., 2010)
ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด :กระบวนการทำการเกษตรในปัจจุบันเสี่ยงต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมในหลาย ๆ ด้านที่ส่งผลกระทบต่อการดูแลรักษา การเจริญเติบโต และผลผลิตของพืช ความเข้มข้นของก๊าซโอโซนในปัจจุบันอยู่ในระดับที่เสี่ยงต่อการเกิดผลกระทบในทางลบต่อพืช เช่น การเจริญเติบโต การสังเคราะห์แสง และผลผลิตลดลง การประเมินพื้นที่เสี่ยงเป็นแนวทางการประเมินผลกระทบของพื้นที่เพาะปลูกพืช นอกจากนี้ยังสามารถนำแนวทางนี้ไปใช้ในการประเมินพื้นที่เสี่ยงต่อทรัพยากรต่าง ๆ เช่น เขตอนุรักษ์ สวนสาธารณะ การศึกษาผลกระทบจากก๊าซโอโซนต่อพืชเศรษฐกิจชนิดต่าง ๆ ทำให้ทราบผลกระทบที่จะเกิดขึ้นต่ออาการบาดเจ็บที่มองเห็น ปริมาณคลอโรฟิลล์ การสังเคราะห์แสง และมวลชีวภาพของพืช และจัดทำคู่มือศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนที่มีต่อพืชจะสร้างความตื่นตัวในการตระหนักถึงผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อพืชโดยสามารถนำไปศึกษาพืชในพื้นที่ หรือปลูกพืชที่มีความไวต่อการได้รับผลกระทบในพื้นที่เพื่อใช้เป็นดัชนีชีวภาพในการประเมินผลกระทบจากก๊าซโอโซน จะทำให้เกษตรกรสามารถปรับตัวเพื่อรองรับสถานการณ์ก๊าซโอโซนที่กำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
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
จำนวนเข้าชมโครงการ :468 ครั้ง
รายชื่อนักวิจัยในโครงการ
ชื่อนักวิจัยประเภทนักวิจัยบทบาทหน้าที่นักวิจัยสัดส่วนปริมาณงาน(%)
นางสาวฤทัยรัตน์ โพธิ บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยหัวหน้าโครงการวิจัย50
ผศ.ชลดา เดชาเกียรติไกร ธีรการุณวงศ์ บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย30
ผศ.ดร.ชนินทร์ อัมพรสถิร บุคลากรภายนอกมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย20

กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด