บทความพิเศษ
FAQ กรณีศึกษา น�้ำมันดิบรั่วทะเล ระยอง
สืบเนือ่ งจากเหตุการณ์นำ�้ มันดิบโอมานรัว่ ไหลทีท่ ะเลระยอง ในวันที่ 27 กรกฎาคม 2556 มีคำ� ถามต่าง ๆ เกิดขึน้ มากมาย ในฐานะนักวิชาการด้าน เทคโนโลยีปโิ ตรเคมีและวัสดุ ทีมงานได้รวบรวมค�ำถามทีเ่ กิดขึน้ ในรูปแบบที่ เข้าใจได้งา่ ย หากท่านมีคำ� ถามเพิม่ เติมท่านสามารถติดต่อเราได้ที่ info@petromat.org น�้ำมันดิบ คืออะไร ถ้าตอบแบบตรงไปตรงมา น�ำ้ มันดิบก็คอื น�ำ้ มันทีย่ งั ไม่สกุ นัน่ เอง น�ำ้ มันดิบ หรือน�้ำมันปิโตรเลียม เกิดขึ้นจากการทับถมของซากสิ่งมีชีวิตเป็นเวลาหลายล้านปี ประกอบไปด้วยสารจ�ำพวกไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างและขนาดแตกต่างกันออก ไป โดยปกติน�้ำมันดิบจะถูกน�ำมาผ่านกระบวนการกลั่นโดยต้องให้ความร้อนและ แยกสารทีม่ จี ดุ เดือดต่างกันออกจากกัน ผลิตภัณฑ์ทไี่ ด้จากกระบวนการนีค้ อื เชือ้ เพลิง ชนิดต่าง ๆ เช่น ก๊าซ NGV, ก๊าซ LPG หรือ ก๊าซหุงต้ม, น�้ำมันเบนซิน, น�้ำมันก๊าด หรือน�้ำมันเครื่องบิน, น�้ำมันดีเซล, น�้ำมันเตา, และส่วนที่หนักที่สุดคือแอสฟัลท์ หรือ ยางมะตอยที่ใช้ในการก่อสร้างถนน น�้ำมันดิบมีหลากหลายชนิดขึ้นอยู่กับแหล่งที่ ผลิต ในเหตุการณ์นี้น�้ำมันที่รั่วไหลที่มาบตาพุดเป็นน�้ำมันที่มาจากประเทศโอมาน (oman crude) น�้ำมันชนิดนี้ถือเป็นน�้ำมันดิบที่ใช้ทั่วไปในโรงกลั่นน�้ำมัน และถูกใช้ เป็นมาตรฐานน�้ำมันจากทางตะวันออกกลางอีกด้วย น�้ำมันดิบโอมานถือเป็นน�้ำมัน ที่มีก�ำมะถันสูง (sour crude) เนื่องจากมีปริมาณก�ำมะถันสูงกว่า 0.5%
เราอาจแบ่งองค์ประกอบของน�้ำมันดิบได้ตามโครงสร้างดังนี้ 1. ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว คือไฮโดรคาร์บอนไม่มีพันธะคู่ในโมเลกุล เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของน�้ำมันดิบ 2. ไฮโดรคาร์บอนไม่อมิ่ ตัว คือไฮโดรคาร์บอนทีม่ พี นั ธะคูใ่ นโมเลกุล 3. ไฮโดรคาร์บอนจ�ำพวกอะโรเมติกส์ สารอะโรเมติกส์มีโครงสร้าง เป็นวงแหวน เช่น เบนซีน โทลูอนี ระเหยได้งา่ ย ส่วนสารอะโรเมติกส์ ที่มีวงแหวนตั้งแต่ 2 วงขึ้นไป จะเรียกว่าสารไฮโดรคาร์บอนชนิด โพลีไซคลิกอะโรเมติกส์ (polycylic aromatic hydrocarbon: PAH) เช่น แนฟทาลีน แอนทราซีน ฟีแนนทรีน เป็นต้น PAH พบได้ใน เขม่าจากท่อไอเสียรถยนต์ หรือ ในอาหารที่เคี่ยวนานเช่นน�้ำตาล ไหม้ มีงานวิจยั พบว่าสาร PAH เป็นสารทีก่ อ่ ให้เกิดมะเร็งได้ ในการ ย่อยสลายด้วยจุลชีพนัน้ ไฮโดรคาร์บอนประเภทอิม่ ตัวจะถูกย่อย สลายได้งา่ ยทีส่ ดุ ในขณะที่ สาร PAH จะถูกย่อยสลายได้ยากทีส่ ดุ 4. โลหะหนัก ในน�ำ้ มันมีองค์ประกอบอีกส่วนหนึง่ ในปริมาณน้อยมาก เมือ่ เทียบกับน�ำ้ มันรายงานเป็นอัตราส่วนของโลหะต่อน�ำ้ มันล้านส่วน โดย น�ำ้ หนัก (part per million: ppm) โลหะหนัก ทีพ่ บในน�ำ้ มัน เช่น ปรอท นิกเกิ้ล วานาเดียม สารเหล่านี้จะมีอยู่ในปริมาณที่ แตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดและแหล่งผลิตของน�้ำมัน
สารปรอท....
โดย ผศ. ดร. ศิริพร จงผาติวุฒิ วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาฯ และ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ
แท่นขุดเจาะน�้ำมัน ( ที่มา http://www.rmutphysics.com/charud/video/15/Tell-me-why/oil.jpg )
เรือขนส่งน�้ำมันในทะเล ( ที่มา : http://www.rcthai.net/board/uploads/monthly_04_2012/post-39434-13728022958111.jpg )
ตามเอกสารความปลอดภัย ได้ระบุความเป็นพิษของโลหะปรอทว่าเมือ่ สัมผัสจะท�ำให้ระคายเคืองหรือแดงไหม้ หากรับ ปรอทจากการกินปรอทโดยไม่รู้ตัว สารปรอทจะเข้าสู่ระบบหมุนเวียนโลหิต จะไปท�ำลายไต ท�ำให้ปัสสาวะไม่ออก หรือออกเป็นเลือด บาง รายอาจเสียชีวิตได้ ส่วนความเป็นพิษชนิดเรื้อรัง ปรอทจะไปท�ำลายระบบประสาทส่วนกลาง สมอง ไขสันหลัง ท�ำให้สูญเสียการควบคุม ร่างกาย เด็กที่ได้รับสารปรอทในร่างกายจะมีพัฒนาการช้าและผิดปกติ
แผนผังโครงสร้างอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี นอกจากน�้ำมันดิบจะเป็นวัตถุดิบของน�้ำมันเชื้อเพลิงแล้ว บางส่วนของน�้ำมันดิบยังใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสารปิโตรเคมี เช่น สารโอเลฟินส์ และ สารอะโรเมติกส์ เพือ่ ไป ผลิตเป็นพลาสติกชนิดต่าง ๆ ทีพ่ วกเราใช้ในชีวติ ประจ�ำวันซึง่ รวมถึง ถุงพลาสติก ขวดน�ำ้ แปรงสีฟนั เครือ่ งนุง่ ห่ม ชิน้ ส่วนยานยนต์ ชิน้ ส่วนอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิคส์ สีทาบ้าน ฯลฯ จากที่ กล่าวมาข้างต้นท่านคงจินตนาการได้ว่ากระบวนการกลั่นน�้ำมันและปิโตรเคมีมีความซับซ้อนและมีความส�ำคัญอย่างมากต่อเศรษฐกิจและสังคมของประเทศ เกิดอะไรขึ้นบ้างกับน�้ำมันดิบที่รั่วไหล โดยปกติน�้ำมันดิบจะถูกขนส่งได้หลายทาง เช่น รถไฟ รถยนต์ ทางเรือ หรือแม้แต่ทางท่อ ส�ำหรับประเทศไทยเนื่องจากเราน�ำเข้าน�้ำมันจากต่างประเทศ โดยเฉพาะประเทศแถบตะวันออกกลาง ดังนั้นน�้ำมันดิบส่วนใหญ่จะถูกขนส่งมา ทางเรือ เมื่อมีกิจกรรมขนส่งน�้ำมันทางเรือ การรั่วไหลของน�้ำมันดิบลงสู่ทะเลจึงเป็น อุบัติเหตุที่สามารถเกิดขึ้นได้ เนื่องจากน�้ำมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน�้ำ เมื่อเกิด การรั่วไหลก็จะลอยอยู่บนผิวน�้ำ มาดูกันว่ามีอะไรเกิดขึ้นกับน�้ำมันได้บ้าง การระเหย องค์ประกอบของน�้ำมันส่วนที่เบาหรือสารที่มีจุดเดือดต�่ำ กว่าอุณหภูมิในขณะนั้น เช่น ก๊าซมีเทน, ก๊าซ LPG, พาราฟินส์เบา อะโรเมติกส์เบา จะระเหยสู่บรรยากาศอย่างรวดเร็ว การละลาย ถึงแม้องค์ประกอบของน�้ำมันส่วนใหญ่จะไม่ละลายน�้ำ แต่ ยังมีสารบ้างจ�ำพวกสามารถละลายน�้ำได้เช่น อัลคิลเมอร์แคปแทน สารที่ละลายน�้ำ ได้มักเป็นพิษต่อสัตว์น�้ำได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ดีสารในน�้ำมันดิบที่ละลายน�้ำได้นั้นมัก จะระเหยได้ง่ายด้วย
การกระจายตัวของน�้ำมันดิบ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ 1) การกระจายตั ว ของน�้ ำ มั น ที่ เ กิ ด ขึ้ น ตามธรรมชาติ โดยคลื่ น ลม 2) การกระจายตัวโดยใช้สารเคมี ในกรณีที่มีน�้ำมันรั่วไหลในทางทฤษฎี สิ่ งที่ ค วรท� ำ เพื่ อ ให้ ก ระทบกั บสิ่ งแวดล้ อ มน้ อ ยที่ สุ ด คื อ การเก็ บ กู ้ ห รื อ ก� ำ จั ด น�้ ำ มั น แต่ในกรณีที่มีข้อจ�ำกัดต่อการเก็บกู้ เช่น คลื่นลมแรง หรืออยู่ระหว่างผู้ปฏิบัติงาน ก�ำลังอุดรอยรั่วของหลุมขุดเจาะนั้น และการที่มีแผ่นน�้ำมันหนาเป็นเวลานานอาจ เป็นอันตรายกับผู้ปฏิบัติงาน และสัตว์ทะเล เช่น นกทะเล หรือสัตว์น�้ำในบริเวณนั้น ที่ต้องขึ้นมารับออกซิเจน หรือพืชที่ต้องการแสง ดังนั้นการใช้สารเคมีจึงเป็นทางออก ทางหนึง่ สารเคมีชนิดนีเ้ รียกว่าสารสลายคราบน�ำ้ มัน หรือ ดีสเพอแซนท์ (Dispersant) ดีสเพอแซนท์ เป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดหนึ่งซึ่งมีบทบาทเช่นเดียวกับผงซักฟอก หรือ น�้ำยาล้างจาน โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวประกอบด้วย 2 ส่วน ปลายด้านหนึ่ง สามารถละลายน�้ำได้และด้านหนึ่งละลายไขมันได้ จึงสามารถสลายคราบน�้ำมันที่ลอย อยู่ให้เล็กลง หรือ ให้จมลงใต้ทะเลได้
เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยใช้แสง (Photo-oxidation) ย่อย แล้วจะ
แสงอาทิตย์ และอากาศสามารถท�ำปฏิกิริยากับสารเคมี ได้บางตัวโดยเฉพาะสารจ�ำพวก PAH ซึ่งท�ำให้วงแหวนใน โมเลกุลเปิดออก การที่วงแหวนเปิดออกท�ำให้โมเลกุลถูก ลายด้วยจุลชีพได้งา่ ยขึน้ อย่างไรก็ดี สาร PAH ทีถ่ กู ออกซิไดซ์ มีความเป็นพิษต่อสัตว์นำ�้ ได้มากกว่าสาร PAH ทีย่ งั ไม่เกิดปฏิกริ ยิ า
นานเท่าใดจุลชีพจึงจะก�ำจัดน�้ำมันให้หมดไป เช่นเดียวกับการปลูกต้นไม้ ถ้าจะให้ตน้ ไม้โตเร็วต้องมีแสง น�ำ้ ปุย๋ ทีพ่ อเหมาะ การทีจ่ ลุ ชีพจะก�ำจัดน�ำ้ มันได้ชา้ หรือเร็วนัน้ ขึน้ อยูก่ บั องค์ประกอบหลายอย่าง เช่น ชนิดของน�ำ้ มัน สารพาราฟินส์จะย่อยสลายได้งา่ ยกว่าสารอะโรเมติกส์ และสาร PAH จะถูกก�ำจัดได้ยากทีส่ ดุ นอกจากนีก้ ารย่อยสลายยังขึน้ อยูก่ บั สภาพของน�ำ้ มัน ค่าความ เป็นกรด-ด่าง ของน�ำ้ ทะเล ปริมาณออกซิเจน อุณหภูมขิ องน�ำ้ ทะเล รวมไปถึงจุลชีพ ชนิดอื่น ๆ ที่อยู่ร่วมกันอีกด้วย ตัวอย่างของการย่อยสลายคราบน�้ำมันทางชีวภาพ กรณี Exxon Valdez Oil Spill ที่รัฐอลาสกา ประเทศสหรัฐอเมริกา ปี 2532 สามารถก�ำจัด คราบน�้ำมันได้ถึง 99.4% ในเวลา 10 ปี ส่วน กรณีการรั่วไหลของน�้ำมันในคูเวต คาดว่าต้องใช้เวลาถึงหลายสิบปี
จะทราบได้อย่างไรว่าอาหารทะเลปลอดภัย การวิเคราะห์สารปิโตรเลียมที่ตกค้างในสัตว์ทะเลสามารถท�ำได้โดย เทคนิค Total Petroleum Hydrocarbon โดยค่าที่ได้จะออกมาอยู่ในรูปสมมูล ไครซีน (Chrysene equivalent) ไครซีนเป็นสาร PAH ชนิดหนึ่ง ในขณะนี้จาก ผลการทดสอบตัวอย่างอาหารทะเลภายหลังเกิดเหตุการณ์น�้ำมันรั่ว (30-31 ก.ค. 2556) โดยภาควิชาวิทยาศาสตร์ทางทะเล จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าค่า สมมู ล ไครซี น มี ค ่ า อยู ่ ใ นเกณฑ์ ป กติ เมื่ อ เที ย บกั บ ตั ว อย่ า งสั ต ว์ น�้ ำ ก่ อ นเกิ ด เหตุการณ์นำ�้ มันรัว่ ไหล อย่างไรก็ดที างภาควิชาและกรมประมงจะติดตามผลในระยะ ยาวต่อไป
แล้วน�้ำมันที่เหลืออยู่ในทะเลจะหายไปไหน อย่างไร กระบวนการทางกายภาพที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น ไม่ได้ท�ำให้น�้ำมันสลายตัว ไปเป็นสารที่ไม่มีพิษ ดังนั้น ผู้ที่รับผิดชอบควรจะก�ำจัดน�้ำมัน (เก็บกู้ หรือ เผาไหม้) เพือ่ ให้มผี ลกระทบกับสิง่ แวดล้อมน้อยทีส่ ดุ อย่างไรก็ดกี ารก�ำจัดน�ำ้ มันโดยการเผาไหม้ มีความเสี่ยงสูงและมีข้อจ�ำกัดด้านความปลอดภัยละการควบคุม น�้ำมันที่เหลือจะถูกย่อยสลายทางชีวภาพ โดยจุลชีพ เช่น แบคทีเรีย หรือรา ในธรรมชาติมีจุลชีพที่กินน�้ำมันเป็นพลังงาน และปล่อยออกมาในรูปของ คาร์บอนไดออกไซด์และน�ำ้ ซึง่ ไปเป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิง่ แวดล้อม จุลชีพ เหล่านีส้ ามารถก�ำจัดน�ำ้ มันได้เนือ่ งจากสามารถผลิตเอนไซม์ทก่ี ำ� จัดน�ำ้ มันได้ อย่างไรก็ดี เนื่องจากน�้ำมันมีองค์ประกอบหลายชนิด และจุลชีพชนิดหนึ่ง ๆ จะก�ำจัดน�้ำมันได้ บางชนิดเท่านั้น ดังนั้นจึงต้องมีจุลชีพชนิดต่าง ๆ ในการก�ำจัดน�้ำมันทั้งหมด คราบน�้ำมันที่พบจะเป็นน�้ำมันชนิดเดียวกับน�้ำมันที่รั่วไหลหรือไม่ วิธีการตรวจเช็คว่าคราบน�้ำมันเป็นชนิดเดียวกับน�้ำมันที่รั่วไหลหรือไม่ ท�ำได้โดยการวิเคราะห์สารทีเ่ รียกว่า Biomarkers ซึง่ จะมีรปู แบบเฉพาะ ของน�ำ้ มันดิบ แต่ละชนิด สาร Biomakers ทีน่ ยิ มใช้ในการตรวจสอบชนิดของน�ำ้ มันดิบคือ Hopanes และ Steranes เนือ่ งจากสารทัง้ สองมีความเสถียรไม่เปลีย่ นแปลงได้งา่ ยต่อสภาพ ดินฟ้าอากาศ หากรูปแบบสาร biomarkers ทีว่ เิ คราะห์ดว้ ย GC/MS ของคราบน�ำ้ มัน ตรงกันกับน�้ำมันดิบที่รั่วไหล ก็เชื่อได้ว่าเป็นน�้ำมันชนิดเดียวกัน
เหตุการณ์ ปี
Valdez Oil Spill 2532
Kuwait Oil Spill 2534
เกร็ดความรู้ - ทั่วโลก น�้ำมันที่รั่วไหลในทะเล ประมาณครึ่งหนึ่งเกิดจากการซึมจากแหล่งน�้ำมัน ใต้ทะเล อีกครึ่งหนึ่งมาจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่นการรั่วไหลจากการขนส่ง การ ล้างคราบน�้ำมันจากเรือ และอื่น ๆ - Slickgone NS เป็นสาร dispersant ที่ถูกใช้ในการสลายคราบน�้ำมันกรณีน�้ำมัน ดิบรัว่ ไหลทีม่ าบตาพุด ตามข้อมูล Safety Data Sheet Slickgone NS มีองค์ประกอบ ของเคโรซีนที่ได้มาจากการกลั่นน�้ำมันปิโตรเลียม 60-70% และมีสารลดแรงตึงผิว ประเภทโซเดียมออกติลซัลโฟซักซิเนตอีก 1-10% เป็นสารสลายคราบน�้ำมันที่ได้รับ การยอมรับในระดับนานาชาติส�ำหรับการสลายคราบน�้ำมันในทะเลเป็นของเหลวสี น�้ำตาล ไม่มีพิษและไม่สะสมในสิ่งมีชีวิต อาจมีการระคายเคืองที่ผิวหนังหรือดวงตา หากมีสัมผัส - ทั่วโลก มีเหตุการณ์น�้ำมันดิบรั่วไหลอยู่บ่อยครั้ง มีสาเหตุ ปริมาณการรั่วไหล และ ความเสียหายที่แตกต่างกัน ขอยกตัวอย่างเหตุการณ์ครั้งใหญ่ ๆ ดังนี้ Deepwater Horizon Oil Spill 2553
Rayong Oil Spill 2556
สถานที ่
อลาสกา ประเทศสหรัฐอเมริกา
อ่าวเปอร์เซีย ประเทศคูเวต
อ่าวแม็กซิโก ประเทศสหรัฐอเมริกา
ปริมาณ น�้ำมันที่รั่วไหล
250,000-750,000 บาร์เรล หรือ 40-120 ล้านลิตร
4-6 ล้าน บาร์เรล หรือ 640-950 ล้านลิตร
4.9 ล้าน บาร์เรล หรือ 780 ล้านลิตร
315 บาร์เรล หรือ 50,000 ลิตร
British Petroleum
PTTGC
ผู้ประกอบกิจการ
Exxon
สาเหตุ เรือน�้ำมันชนหินโสโครกและ ความประมาทของกัปตันเรือ
- ทหารอิรักเปิดวาล์วหลุม ขุดเจาะ 600 หลุม และท่อน�้ำมัน เพื่อขัดขวาง ทหารอเมริกัน
การระเบิดของแท่นขุดเจาะกลางทะเล
มาบตาพุด จ.ระยอง
ท่อส่งน�้ำมันรั่ว
เอกสารอ้างอิง 1. Microbes & Oil Spills FAQ, American Society for Microbiology, 2010. 2. Safety Data Sheet of Slickgone NS, Dasic International Ltd. 3. V. Mulabagal, F. Yin, G.F. John, J.S. Hayworth, and T.P. Clement “Chemical fingerprinting of petroleum biomarkers in Deepwater Horizon oil spill samples collected from Alabama shoreline”, Marine Pollution Bulletin 70 (2013) 147-154. 4. งานแถลงข่าวเรื่อง “สังคมไทย พร้อมหรือไม่ต่อการรับมือปัญหาน�้ำมันรั่วไหล ในทะเล” เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 8 สิงหาคม 2556 ณ อาคารจามจุรี 4 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย