น้ำบาดาล เกิดขึ้นได้อย่างไร และปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดแหล่งน้ำใต้ดินมีอะไรบ้าง

น้ำบาดาล (Groundwater)

น้ำบาดาล เป็นหนึ่งในแหล่งน้ำที่มนุษย์ได้นำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ทั้งการอุปโภคและบริโภค และเป็นแหล่งน้ำสำคัญในหลายภูมิภาค

น้ำบาดาล (Groundwater) คือ น้ำใต้ดินที่ถูกกักเก็บและสะสมอยู่ภายในช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินและชั้นดินตะกอนลึกลงไปใต้พื้นดิน จากการหมุนเวียนของ “วัฏจักรน้ำ” (Hydrologic Cycle) ในธรรมชาติ ซึ่งมีจุดกำเนิดจากหยาดน้ำฟ้า (Precipitations) หรือน้ำในบรรยากาศ (Atmospheric Water) ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของน้ำฝน หิมะ เมฆหมอก หรือไอน้ำ ที่ตกลงสู่ผืนดินจนกลายเป็นน้ำผิวดิน (Surface Water) ให้กำเนิดแม่น้ำ ลำคลอง และมหาสมุทร น้ำผิวดินบางส่วนไหลลงสู่ใต้ดิน ซึมอยู่ภายในช่องว่างของเม็ดดินกลายเป็นน้ำในดินที่สามารถระเหยกลับไปเป็นน้ำฟ้าอีกครั้ง เมื่อถูกแสงแดดแผดเผา แต่ยังน้ำบางส่วนที่ไหลลึกลงไปสู่ชั้นหินและชั้นดินตะกอนด้านล่าง เติมเต็มช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินเหล่านั้น จนกลายเป็นจุดกำเนิดของแหล่งน้ำใต้ดิน (Subsurface Water) หรือน้ำบาดาลนั่นเอง

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

น้ำใต้ดินสามารถจำแนกออกเป็น 2 อาณาเขต คือ

1. เขตอิ่มอากาศ (Unsaturated Zone) คือ เขตที่ปริมาณของน้ำใต้ดินที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยมักแปรผันไปตามฤดูกาล ส่งผลให้เขตอิ่มอากาศจัดเป็นประเภทชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifer) ซึ่งอยู่ลึกลงไปจากผิวดินไม่มากนัก นับเป็นส่วนของน้ำใต้ดินที่ยังคงมีช่องว่างหรือมวลอากาศแทรกอยู่ร่วมกับมวลของน้ำที่ถูกกักเก็บภายในชั้นหินใต้ดิน โดยเขตอิ่มอากาศยังสามารถแบ่งออกเป็น 3 เขตย่อย ดังนี้

  • เขตความชื้นในดิน (Soil Moisture) คือ บริเวณที่พืชสามารถหยั่งรากลงถึงและสามารถดูดซึมน้ำไปใช้ประโยชน์ จึงเป็นส่วนที่น้ำสามารถระเหยกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศได้อีกครั้ง
  • เขตชั้นกลาง (Intermediate Zone) คือ เขตที่อยู่กึ่งกลางระหว่างเขตความชื้นในดินและเขตน้ำซึม ซึ่งน้ำในเขตนี้จะรวมตัวอยู่ภายในดินด้วยแรงดึงดูดระหว่างอนุภาค เป็นบริเวณที่มีการเคลื่อนที่ของน้ำน้อยมาก หากไม่มีฝนตกหรือมีการไหลของน้ำผิวดินมาเพิ่มเติม 
  • เขตน้ำซึม (Capillary Fringe) คือ บริเวณที่ได้รับน้ำจากเขตอิ่มน้ำ มีความหนาตั้งแต่ 2 – 3 เซนติเมตร ไปจนถึงหลาย 100 เซนติเมตร จะมีน้ำจากเขตที่อยู่เบื้องล่างซึมขึ้นมาตามแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของดินหรือหินกับโมเลกุลของน้ำ
น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล
น้ำใต้ดินในถ้ำหินปูน

2. เขตอิ่มน้ำ (Saturated Zone) คือ ส่วนของน้ำบาดาลหรือน้ำใต้ดินที่แท้จริง เป็นเขตที่อยู่ลึกลงไปจากเขตอิ่มอากาศ โดยมีน้ำใต้ดินขังอยู่เต็มทุกช่องว่างภายในเนื้อดินและชั้นหิน โดยยึดระดับสูงสุดของปริมาณน้ำในเขตนี้ว่าเป็น “ระดับน้ำใต้ดิน” (Water Table) เป็นเขตของการกักเก็บน้ำที่ไม่มีอากาศแทรกผ่าน จากการมีชั้นหินหนาปิดปกคลุม ทำให้น้ำในชั้นนี้มีความดันสูงและปราศจากการปนเปื้อนจากสารพิษบนภาคพื้นดิน แต่อาจมีแร่ธาตุบางชนิดปะปนอยู่ ส่งผลให้น้ำในเขตอิ่มตัวนี้ถูกเรียกว่า “ชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิด” (Confined Aquifer)

น้ำบาดาลถูกกักเก็บและไหลเวียนอยู่ภายในชั้นหินที่เรียกว่า “ชั้นหินอุ้มน้ำ(Aquifer) ซึ่งสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 

 

  • ชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifer) คือ ชั้นของน้ำบาดาลที่ไม่ถูกปิดทับโดยรอบด้วยชั้นหิน ทำให้น้ำจากผิวดินสามารถซึมลงไปได้โดยตรง ไร้แรงดัน ดังนั้น ระดับของน้ำในชั้นนี้จะถูกดึงโดยแรงดึงดูดของโลกและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาขึ้นกับปริมาณการเติมเต็มและการไหลเวียนของน้ำ น้ำบาดาลในชั้นหินอุ้มน้ำนี้ ปนเปื้อนสารเคมีและมลพิษต่าง ๆ ได้ง่าย เนื่องจากสารเคมีที่ตกค้างบนผิวดินสามารถถูกชะล้างและซึมผ่านลงพร้อมกับน้ำฝนและน้ำผิวดิน ก่อนไหลลงสู่ชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิดโดยตรง

 

 

  • ชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิด (Confine Aquifer) คือ ชั้นน้ำบาดาลที่มีชั้นหินปิดทับโดยรอบ ทำให้น้ำจากผิวดินซึมผ่านลงมาได้ยาก เป็นเขตของน้ำบาดาลที่มีแรงดันสูง ดังนั้น หากทำการเจาะบ่อบาดาล (Artesian Well) ลึกลงมาถึงในชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิดนี้ จะพบว่าน้ำในบ่อมักมีระดับสูงกว่าปากบ่อ ทำให้น้ำบาดาลไหลออกมาโดยไม่ต้องอาศัยแรงสูบ นอกจากนี้ น้ำบาดาลในชั้นหินอุ้มน้ำแบบปิดมักมีคุณภาพดี เนื้องจากมีการปนเปื้อนจากมลพิษต่าง ๆ ได้ยาก แต่องค์ประกอบของน้ำอาจมีการเจือปนของแร่ธาตุบางชนิดจากชั้นหินโดยรอบในปริมาณมาก

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

 

นอกจากนี้ โครงสร้างของชั้นหินอุ้มน้ำยังประกอบไปด้วยชั้นหินกันน้ำ (Confining Bed) หรือชั้นหินที่รองรับแหล่งน้ำบาดาล เป็นชั้นหินหรือชั้นตะกอนที่มีเนื้อแน่น มีองค์ประกอบของหินเนื้อตันชนิดต่าง ๆ (Impermeable Rock) ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายวัสดุกันน้ำ มีช่องว่างระหว่างตะกอนที่ต่อเนื่องกันไม่มาก ทำให้สามารถรองรับและเป็นฐานวางตัวของชั้นหินอุ้มน้ำทั้งด้านบนและด้านล่าง 

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อน้ำใต้ดิน 

 

  • ระยะเวลาการตกลงของฝนหรือหยาดน้ำฟ้าชนิดต่าง ๆ 
  • ความลาดชันของพื้นที่และชั้นหิน (Slope) 
  • ความพรุนของเนื้อดินและชั้นหิน (Porosity) รวมถึงรูปร่าง ขนาด การวางตัวของหินและเศษแร่ที่ประกอบตัวกันเป็นชั้นหินใต้พื้นดิน 
  • ความสามารถในการยอมให้น้ำซึมผ่านของดินและชั้นหิน (Permeability) 

 

เนื่องจากน้ำใต้ดินมาจากการสะสมของน้ำในบรรยากาศและการไหลของน้ำบนภาคพื้นดิน น้ำบาดาลจึงเป็นแหล่งน้ำที่อาจต้องใช้เวลาในการเกิดหรือการสะสมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานนับร้อยนับพันปี การที่มนุษย์เราสูบน้ำบาดาลขึ้นมาใช้ประโยชน์อย่างมากมายมหาศาลในทุกวันนี้ อาจเป็นสาเหตุของการสูญเสียแหล่งน้ำบาดาลไปอย่างถาวร เมื่อน้ำใต้ดินถูกสูบน้ำออกมาใช้จนหมดหรือถูกนำออกมาใช้ในปริมาณที่มากมายเกินอัตราการเติมเต็มจากธรรมชาติ ภูมิประเทศและสภาพแวดล้อมโดยรอบในบริเวณดังกล่าวอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงไปอย่างรุนแรง เช่น การทรุดตัวลงของแผ่นดิน การแทรกซึมเข้ามาของน้ำทะเล และความแห้งแล้ง

น้ำบาดาล, แหล่งน้ำ, น้ำใต้ดิน, ทรัพยากรน้ำ, การเกิดน้ำใต้ดิน, การเกิดน้ำบาดาล

นอกจากนี้ การทิ้งขยะและน้ำเสียลงสู่พื้นดินหรือลงสู่แม่น้ำลำคลองโดยตรงจากแหล่งชุมชน โรงงานอุตสาหกรรม หรือจากทำการเกษตร ล้วนส่งผลต่อคุณภาพของแหล่งน้ำใต้ดิน เมื่อสารเคมีเหล่านี้ ซึมลึกลงไปใต้พื้นดินจนถึงชั้นน้ำบาดาล อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อทั้งมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศของโลกอีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic – https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/groundwater/

United States Environmental Protection Agency – https://www.epa.gov/sites/production/files/documents/groundwater.pdf

สำนักวิชาการ สำนักงานเลขาธิการสภาผู้แทนราษฎรhttps://library2.parliament.go.th/ejournal/content_af/2558/oct2558-3.pdf

National Ground Water Associationhttps://www.groundwater.org/get-informed/basics/groundwater.html

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7274-2017-06-13-14-31-09 


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ความหมายและความสำคัญของพื้นที่ชุ่มน้ำ

เรื่องแนะนำ

สิ่งที่เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับการต่อสู้ระหว่าง ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ กับ เชื้อโควิด-19

ตลอดหนึ่งปีที่เกิดการระบาดของโรคโควิด-19 ความรู้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการตอบสนองของ ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ ต่อไวรัสโคโรนาก็พุ่งสูงขึ้น แต่คำถามเพิ่มเติมคือภูมิคุ้มกันจะอยู่ได้นานเพียงใด โลกในปี 2020 มีผู้ติดเชื้อโควิด-19 มากกว่า 80 ล้านคนและเสียชีวิตไปแล้วกว่า 1.7 ล้านคน แม้จะมีผู้เสียชีวิตจำนวนมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็มีความก้าวหน้าอย่างมากเกี่ยวกับการทำความเข้าใจกับความลับอย่างหนึ่งของการแพร่ระบาด คือ ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ เหตุใดบางคนจึงฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็วในขณะที่คนอื่น ๆ มีอาการรุนแรงของไวรัสโคโรนา การศึกษาในปี 2020 แสดงให้เห็นว่าในหลาย ๆ กรณีร่างกายของเราตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แข็งแรงและต่อเชื้อซาร์ส-โควี-2 แต่สำหรับบางคนที่มีอาการรุนแรงอาจทำให้ร่างกายทรุดลงมากกว่าที่จะช่วยเหลือได้ ความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อไวรัสโคโรนาเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังคงต้องศึกษาเพิ่มเติมว่า ภูมิคุ้มกันในร่างกายอยู่ในนานเพียงใด โดยเฉพาะช่วงสถานการณ์ปัจจุบันที่มีความกังวลว่า การกลายพันธุ์ของซาร์ส-โควี-2 อาจพัฒนาความแข็งแรงจนต้านทานภูมิคุ้มกันของเราได้ นอกจากนี้ การฉีดวัคซีนให้กับบุคคลที่มีความเสี่ยงจำนวนมาก ยังเป็นเรื่องความซับซ้อนของการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันมนุษย์ ซึ่งมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นที่ต้องทำความเข้าใจ เรื่องดี ร่างกายของเราพัฒนาภูมิคุ้มกันต่อไวรัสตลอดชีวิต เช่น ไวรัสตับอักเสบเอ หรือโรคหัด ในขณะที่เชื้อเอชไอวีสามารถต้านทานภูมิคุ้มกันของร่างกายได้ตราบเท่าที่เรายังมีชีวิตอยู่ “โชคดีที่ซาร์ส-โควี-2 มีลักษณะใกล้เคียงกับไวรัสตับอักเสบเอ” แอนเดรีย ค็อกซ์ นักภูมิคุ้มกันไวรัสวิทยา จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ กล่าวและเสริมว่า “แม้ไม่ใช่ไวรัสที่รักษาง่ายที่สุด แต่อย่างน้อยมันไม่ได้ใกล้เคียงกับเอชไอวี” ในเดือนมิถุนายน นักวิจัยแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า ผู้ป่วยที่ฟื้นตัวแล้วไม่เพียงแต่สร้างแอนติบอดีที่จำเพาะต่อโคโรนาไวรัสเท่านั้น แต่ยังสร้างโปรตีนจำเพาะที่มีความสามารถเข้าทำลายเชื้อรุกรานได้ […]

โครงกระดูกหนูนับพันชิ้น พลิกประวัติเรื่องราวมนุษย์ฮอบบิท

ชิ้นส่วนกระดูกหนูจำนวนมากช่วยเผยเบาะแสใหม่ๆ เกี่ยวกับชะตากรรมของมนุษย์ขนาดเล็ก อย่างโฮโม ฟลอเรเซียนซิส บนเกาะฟลอเรส ประเทศอินโดนีเซียได้

บทบาทหน้าที่ทางนิเวศวิทยา คืออะไร

บทบาทหน้าที่ทางนิเวศวิทยา คือเรื่องราวความซับซ้อนของระบบนิเวศ และความจำเพาะเจาะของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน บทบาทหน้าที่ทางนิเวศวิทยา หรือ “นิช” (Ecological Niche) หมายถึง ตำแหน่งการวางตัวของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในระบบนิเวศ ซึ่งระบบนิเวศแต่ละระบบของโลกล้วนประกอบขึ้นจากสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดที่ดำรงอยู่ท่ามกลางความสัมพันธ์อันสลับซับซ้อน ทั้งที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเองและความสัมพันธ์ต่อสิ่งแวดล้อม สภาพภูมิอากาศ อุณหภูมิ ความชื้น หรือแม้แต่ความเข้มของแสง ดังนั้น การคงอยู่ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจึงแสดงให้เห็นถึงการมีบทบาทหน้าที่อันเฉพาะเจาะจงที่สามารถสร้างผลกระทบต่อระบบนิเวศที่ตนอาศัยอยู่ และในทางกลับกันยังแสดงให้เห็นถึงข้อจำกัดและปัจจัยทางกายภาพที่ก่อให้เกิดวิถีชีวิตเฉพาะของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ แนวคิดเรื่อง “นิช” ในการศึกษาทางนิเวศวิทยา (Concepts of Ecological Niche) “นิช” กับบทบาทหน้าที่ทางนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิต (Functional Niche) หมายถึง สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีบทบาทหน้าที่เฉพาะเจาะจง และปรับตัวของตนต่อความเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศ ทั้งประเภทของอาหารการกิน แหล่งที่อยู่อาศัย และบทบาทหน้าที่เชิงอาหาร (Trophic Niche) การถ่ายทอดพลังงาน (Energy Transfer) และการหมุนเวียนของสสาร (Biogeochemical Cycle) ในระบบนิเวศ ดังนั้น ในแต่ละระบบนิเวศของโลกจะไม่มีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดทำหน้าที่หรือมี “นิช” ที่เหมือนกันทุกประการ เพราะการมีพฤติกรรม แหล่งอาหาร และบทบาทหน้าที่ซ้อนทับกันอย่างสมบูรณ์จะนำไปสู่การแข่งขันแย่งชิงทรัพยากรกันโดยตรง และหากปราศจากการปรับตัวอาจนำไปสู่การสูญสิ้นเผ่าพันธุ์อย่างถาวร แต่ในระบบนิเวศมีสิ่งมีชีวิตบางชนิดที่มี “นิช” […]

ก่อนที่จะมี CSI เรามี “นักสืบ X

คริสเตน เฟเดริก-ฟรอสต์ ภัณฑารักษ์ ค้นหาจดหมายเหตุอยู่ที่ สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Institute of Standards and Technology – NIST) เพื่อนำมาจัดแสดง และพบสมุดบันทึก 9 เล่มที่เป็นของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งทำงานอยู่ที่สถาบัน NIST เมื่อตอนต้นศตวรรษที่ยี่สิบ นักวิทยาศาสต์คนนั้นคือ วิลเมอร์ ซาวเดอร์ นักฟิสิกส์ของสถาบัน NIST ชายผู้เถรตรงผู้นี้เป็นลูกชาวไร่ชาวนาจากรัฐอินดีแอนาทางใต้ จบการระดับมหาวิทยาลัยและกลายมาเป็นนักฟิสิกส์ หลังได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตในปี 1916 เขาเริ่มงานที่สถาบันมาตรฐานแห่งชาติ (National Bureau of Standards: NBS ซึ่งต่อมากลายเป็น NIST) ซึ่งทำหน้าที่วัดตวงทุกสิ่งในสหรัฐฯ  ซาวเดอร์เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านบันทึกทันตกรรมและในภายหลังยังเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์และระบุลายมือ (handwriting identification specialist) ผู้มีบทบาทสำคัญในการสืบสวนคดีของรัฐบาลกลาง รวมถึงการพิจารณาคดีในศาลของคดีลักพาตัวบุตรตระกูลลินด์เบิร์ก (บุตรชายของนักบิน ชาร์ลส์ ลินด์เบิร์ก อ่านคดีเด็กหายอันโด่งดังนีได้ที่ http://www.thairath.co.th/content/230569 หรือ https://www.fbi.gov/history/famous-cases/lindbergh-kidnapping  ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ 85 ปีก่อน […]