PFAS ย่อมาจาก per- and polyfluoroalkyl substances เป็นกลุ่มสารเคมีสังเคราะห์ที่มีพันธะคาร์บอน-ฟลูออรีนซึ่งแข็งแรงที่สุดชนิดหนึ่ง คุณสมบัตินี้ทำให้ PFAS ทนความร้อน ทนน้ำ ทนคราบสกปรกได้ดีเยี่ยม จนถูกนำไปใช้กับเครื่องครัวกันติด เสื้อผ้ากันน้ำ บรรจุภัณฑ์อาหาร โฟมดับเพลิง และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมนับไม่ถ้วน
แต่พันธะเคมีที่แข็งแกร่งนี้เอง ที่ทำให้สารเหล่านี้แทบจะไม่สลายตัวในธรรมชาติ ไม่หายไปจากสิ่งแวดล้อม และสะสมอยู่ในร่างกายมนุษย์ทุกคนบนโลก นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งฉายาให้มันว่า “สารเคมีชั่วนิรันดร์ (Forever Chemicals)”
ในอดีต การตรวจวัดการแพร่กระจายของ PFAS ในพื้นที่ห่างไกลอย่างขั้วโลกใต้ มักทำได้ยากเนื่องจากอุปสรรคด้านการขนส่ง สภาพอากาศที่รุนแรง และความยุ่งยากในการเก็บตัวอย่างทางชีวภาพ เช่น การเจาะเลือดหรือการเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อจากสัตว์ป่า ซึ่งสร้างความเครียดและเป็นอันตรายต่อสัตว์
จนกระทั่งนักวิจัยเปลี่ยนนกเพนกวินให้กลายเป็น “สายสืบสิ่งแวดล้อม” หรือ “นักพิษวิทยาจำเป็น” เพื่อให้สำรวจการปนเปื้อนของสารเคมีเหล่านี้ในมหาสมุทรได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งการทำเช่นนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นภาพการแพร่กระจายของสารเคมีทั่วโลกได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
จากนวัตกรรมกลายเป็นสารพิษ
PFAS เป็นกลุ่มของสารเคมีที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นตั้งแต่ยุคทศวรรษ 1940 ด้วยคุณสมบัติพิเศษในการทนความร้อน กันน้ำ และกันคราบน้ำมัน ทำให้มันถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ
จุดเริ่มต้นของ PFAS ย้อนไปถึงปี 1938 เมื่อนักเคมีของบริษัทดูปองต์ค้นพบสาร PTFE โดยบังเอิญขณะทดลองเกี่ยวกับสารทำความเย็น ต่อมาบริษัทได้จดสิทธิบัตรสารดังกล่าวในชื่อ “เทฟลอน” ขณะที่บริษัท 3เอ็มค้นพบสาร PFOS ในช่วงต้นยุคทศวรรษ 1950 ระหว่างพัฒนายางทนน้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบิน ก่อนจะนำไปต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์ป้องกันคราบสก็อตช์การ์ดอันโด่งดัง
พนักงานของดูปองต์สังเกตเห็นว่าสารเคมีที่ใช้ในการผลิตเทฟลอนน่าจะมีความเป็นพิษมาตั้งแต่ปี 1954 และบริษัทยืนยันความเป็นพิษต่อสัตว์ในปี 1961 และต่อมนุษย์ในปี 1982 แต่บริษัทกลับเลือกที่จะปิดปากเงียบ
จนกระทั่งเดือนสิงหาคม 2001 บริษัทถูกยื่นฟ้องคดีแบบรวมกลุ่มในนามของประชาชน 70,000 คน แถบลุ่มแม่น้ำโอไฮโอที่น้ำดื่มปนเปื้อนสาร PFOA ในปี 2017 ดูปองต์ตกลงจ่ายเงินชดเชย 671.7 ล้านเหรียญสหรัฐฯ เพื่อยุติคดีส่วนบุคคลกว่า 3,500 คดี
แพร่กระจายและสะสม
ปัจจุบันหน่วยงานเคมีภัณฑ์ยุโรป (ECHA) ประเมินว่ามีสาร PFAS อยู่ในตลาดมากมายนับหมื่นชนิด ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC) ตรวจพบ PFAS ในเลือดของชาวอเมริกัน 99% รวมถึงทารกแรกเกิดด้วย กล่าวโดยสรุปคือ ไม่มีมนุษย์คนใดในสหรัฐฯ ที่ไม่มีสารเคมีชั่วนิรันดร์อยู่ในร่างกาย และสถานการณ์ในประเทศอื่นๆ ก็ไม่ได้แตกต่างกันมากนัก
ความแพร่หลายของการใช้งานทั้งในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน ทำให้ PFAS แพร่กระจายเข้าสู่ห่วงโซ่สิ่งแวดล้อมทั่วโลกอย่างรวดเร็วและกว้างขวางผ่านสามช่องทางหลัก ได้แก่ น้ำ ดิน และอากาศ
น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมและการทิ้งผลิตภัณฑ์ที่มีสาร PFAS ลงสู่แหล่งน้ำโดยตรง รวมถึงการใช้โฟมดับเพลิง ทำให้สารนี้ปนเปื้อนทั้งในแม่น้ำ แหล่งน้ำผิวดิน น้ำบาดาล และท้ายที่สุดคือไหลลงสู่มหาสมุทร
การทิ้งขยะฝังกลบผลิตภัณฑ์ที่เคลือบสาร PFAS (เช่น บรรจุภัณฑ์อาหาร กระดาษกันน้ำมัน) การใช้ปุ๋ยที่มีสารปนเปื้อน หรือการชะล้างสารจากน้ำเสียลงสู่ดิน ทำให้ PFAS ซึมลงไปสะสมในดินและส่งผลต่อผลผลิตทางการเกษตร
ในเวลาเดียวกัน สาร PFAS สามารถระเหยหรือลอยไปกับละอองสารเคมีในโรงงานอุตสาหกรรม อนุภาคเหล่านี้จะลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ จับตัวกับละอองน้ำในก้อนเมฆ แล้วตกลงมาในรูปของน้ำฝน ส่งผลให้เกิดการปนเปื้อนในพื้นที่ห่างไกลทั่วโลก แม้กระทั่งบนยอดเขาเอเวอเรสต์
มนุษย์ได้รับสาร PFAS เข้าสู่ร่างกายผ่านการสัมผัสและบริโภคในชีวิตประจำวัน แม้แต่ด้วยการบริโภคน้ำดื่มและอาหาร เพราะน้ำประปาหรือน้ำดื่มที่บรรจุขวดอาจมีการปนเปื้อนจากแหล่งน้ำต้นทาง นอกจากนี้ สารเคมีจากบรรจุภัณฑ์อาหาร (เช่น กล่องกระดาษเคลือบสารกันน้ำและน้ำมัน) สามารถซึมเข้าสู่อาหารได้โดยตรง
ขณะที่การใช้ผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน เช่น เสื้อผ้ากันน้ำ เครื่องสำอาง กระทะเทฟลอน สารเคลือบเฟอร์นิเจอร์ และสารหล่อลื่น ฯลฯ สาร PFAS ในสิ่งต่างๆ เหล่านี้สามารถเข้าสู่ร่างกายได้ผ่านทางการสูดดมหรือซึมผ่านผิวหนัง
การสัมผัสสิ่งแวดล้อมโดยตรง เช่น การอาศัยอยู่ใกล้พื้นที่อุตสาหกรรมหรือฐานทัพที่มีการฝึกซ้อมดับเพลิง (ใช้โฟม AFFF) ก็อาจทำให้ร่างกายได้รับสาร PFAS ผ่านละอองในอากาศและน้ำใต้ดิน
ไม่มีที่ใดรอดพ้น
การแพร่กระจายของ PFAS นั้นกว้างขวางเกินคาดคิด แม้แต่ภูมิประเทศอันหนาวเหน็บและห่างไกลความเจริญของคาบสมุทรแอนตาร์กติกาและชายฝั่งปาตาโกเนียในอาร์เจนตินา ซึ่งมนุษย์เชื่อกันว่าเป็นหนึ่งในสถานที่ที่บริสุทธิ์ที่สุดในโลก ก็ยังพบ PFAS สะสมอยู่ในร่างกายและสิ่งแวดล้อมรอบตัวของสัตว์ที่เป็นเสมือนสัญลักษณ์ของขั้วโลกใต้ นั่นก็คือ นกเพนกวิน
PFAS ก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากต่อสุขภาพมนุษย์และสัตว์ป่า เนื่องจากเป็นสิ่งที่ส่งผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกัน การเจริญพันธุ์ ตับ และอาจก่อมะเร็งได้ การศึกษาจากองค์กรสิ่งแวดล้อมทั่วโลกชี้ว่า พบสารเหล่านี้ได้ในน้ำฝน น้ำดื่ม และเนื้อเยื่อสิ่งมีชีวิตเกือบทุกแห่งบนโลก
สายสืบเพนกวิน
ในบริบทของการเฝ้าระวังมลพิษ นักวิทยาศาสตร์เลือกใช้สัตว์ที่อยู่ระดับสูงในห่วงโซ่อาหารเพื่อเป็นตัวแทนในการติดตามสารพิษ แต่เมื่อเทียบกับสัตว์อื่นๆ เช่น นกอินทรีหรือสุนัข เพนกวินมีข้อได้เปรียบเพราะสามารถศึกษาครอบคลุมทั้งมหาสมุทรเปิดและพื้นที่ขั้วโลกซึ่งเข้าถึงยาก
นักล่ากลางทะเลชั้นยอดและอาศัยอยู่ในพื้นที่ห่างไกลอย่างบรรดานกเพนกวิน จึงเหมาะมากสำหรับการเป็นสายสืบตัวยงที่ช่วยเปิดเผยการปนเปื้อนของ PFAS ในบริเวณที่มนุษย์เข้าไปตรวจสอบได้ลำบาก
แนวคิดการใช้เพนกวินเป็นตัวชี้วัดมลพิษทางสิ่งแวดล้อมไม่ได้เริ่มต้นจากการศึกษาสาร PFAS โดยตรง แต่พัฒนามาจากการวิจัยมลพิษอื่นๆ เช่น โลหะหนัก สารอินทรีย์คลอรีน และสารพิษตกค้างในทวีปแอนตาร์กติกา
เพนกวินหลายสายพันธุ์มีบทบาทสำคัญในฐานะตัวชี้วัด เพราะพวกมันล่าเหยื่อในพื้นที่กว้างใหญ่ของมหาสมุทร แต่กลับมายังอาณานิคมที่พวกมันใช้ขยายเผ่าพันธุ์เป็นประจำทุกปี ทำให้สามารถเก็บตัวอย่างได้ซ้ำๆ
การศึกษา PFAS ในเพนกวินเริ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา โดยใช้ตัวอย่างเลือด ขน และมูลนก แต่วิธีการเก็บตัวอย่างแบบดั้งเดิม เช่น การเจาะเลือดหรือถอนขน มักก่อความเครียดให้กับสัตว์และให้ข้อมูลจำกัด เพราะสะท้อนเฉพาะสิ่งที่เพนกวินกิน แต่ไม่รวมถึงการสัมผัสโดยตรงกับสิ่งแวดล้อม
ในช่วงปี 2022-2024 ด้วยโครงการนำร่องจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส (UC Davis) และมหาวิทยาลัยบัฟฟาโล (SUNY Buffalo) ในประเทศอาร์เจนตินา จึงมีการพัฒนาแถบซิลิโคนตรวจจับสารเคมีที่คล้ายกับสายรัดข้อมือสำหรับมนุษย์
จากนั้นจึงนำไปสวมใส่ที่ข้อเท้านกเพนกวินมาเจลลัน (Magellanic penguins) จำนวน 55 ตัว ที่บริเวณชายฝั่งปาตาโกเนีย ประเทศอาร์เจนตินา ในช่วงฤดูผสมพันธุ์ สายรัดจะเป็นเสมือนฟองน้ำที่คอยดูดซับสารเคมีจากน้ำ อากาศ และพื้นผิวที่เพนกวินสัมผัสขณะว่ายน้ำและหากินในทะเลลึกเป็นเวลา 2 ถึง 9 วัน
ผลลัพธ์ที่น่าตกใจ
จากการทดสอบวิเคราะห์ตัวอย่างที่เก็บกลับมาได้จากสายรัดข้อเท้านกเพนกวินในห้องปฏิบัติการด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง นักวิทยาศาสตร์ได้พบตัวเลขและข้อมูลเชิงสถิติที่น่ากังวล
ทั้งการปนเปื้อนในวงกว้าง เพราะพบสาร PFAS ปนเปื้อนสูงถึง 90.7% ของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมด และการพบสาร PFAS ที่แตกต่างกันถึง 38 ชนิดในขนนกเพนกวินแอนตาร์กติกา ซึ่งมีทั้งสารกลุ่มดั้งเดิม เช่น PFOS และ PFOA ที่ถูกห้ามใช้หรือจำกัดการใช้ไปแล้วในหลายประเทศ และสารกลุ่มใหม่ที่อุตสาหกรรมนำมาใช้ทดแทน เช่น HFPO-DA
การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่า สารเคมีรุ่นใหม่ไม่ได้จำกัดอยู่ใกล้โรงงานอุตสาหกรรม แต่สามารถแพร่กระจายผ่านกระแสลมและกระแสน้ำไปสู่มหาสมุทรห่างไกลได้เช่นเดียวกัน นั่นหมายความว่า แม้แต่บริเวณที่ดูเหมือนบริสุทธิ์ที่สุดในโลก ก็ยังได้รับผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์
นอกจากนี้ ผลการศึกษายังแสดงให้เห็นว่าระดับการปนเปื้อนนั้นแตกต่างกันไปตามอาณานิคมของเพนกวิน ฤดูกาล และระยะเวลาการติดตั้งแถบรัดข้อเท้า ซึ่งบ่งบอกว่ามลพิษในมหาสมุทรผันแปรไปตามกาลเวลาและสถานที่
การตรวจสอบมลพิษด้วยเพนกวินมีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ชัดเจน เนื่องจากเป็นการช่วยลดต้นทุนการสำรวจมหาสมุทรด้วยการใช้เรือและลูกเรือซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงลิ่ว และในทางอ้อม ยังเป็นสนับสนุนการท่องเที่ยวเชิงนิเวศในปาตาโกเนียซึ่งเป็นอุตสาหกรรมสำคัญของอาร์เจนตินา เพราะหากมลพิษเพิ่มขึ้น อาจกระทบต่อประชากรเพนกวินมาเจลลันที่มีหลายแสนคู่
ทางสังคมและสิ่งแวดล้อม การสำรวจโดยนกเพนกวินตอกย้ำให้เห็นผลกระทบของผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวันที่มีต่อขั้วโลกใต้ กระตุ้นให้เกิดการรับรู้และส่งเสริมนโยบายลดการใช้ PFAS ทั่วโลก
ในเมื่อมีการพิสูจน์แล้วว่าเพนกวินสามารถเป็น “สายสืบด้านพิษวิทยา” ที่มีประสิทธิภาพ อนาคตจึงอาจมีการขยายไปยังสายพันธุ์อื่นๆ เพิ่มขึ้นและขยายแวดวงที่ศึกษาให้กว้างขึ้นด้วย เพื่อติดตามมลพิษจากน้ำมันรั่วไหลหรือกิจกรรมทางอุตสาหกรรม โดยการผสมผสานกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น ระบบจีพีเอสเพื่อเพิ่มความแม่นยำ
ข้อมูลอ้างอิง:
https://www.ucdavis.edu/health/news/penguin-toxicologists-find-pfas-chemicals-remote-patagonia
https://www.cnn.com/science/patagonia-penguin-scientists-pfas-c2e-hnk-spc
