หินฟอสเฟตเป็นวัตถุดิบที่มีปริมาณรวมของธาตุฟอสฟอรัสสูงและราคาถูกเนื่องจากเป็นผลพลอยได้จากการทำเหมืองแร่ในการผลิตป๋ ุยอนินทรีย์ที่มาจากธรรมชาติ แต่ป๋ ุยชนิดนี้ส่วนใหญ่มีปริมาณฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้ยากดังนั้นจึงจัดเป็นปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพต่ำและยังเสี่ยงต่อการปนเปื้อนจากธาตุโลหะอื่นๆจากหินฟอสเฟตด้วย เช่น แคดเมียมตะกัว่ เป็นต้นวิธีการศึกษาประสิทธิภาพการละลายของธาตุฟอสฟอรัสและธาตุต่างๆในหินฟอสเฟตมักใช้วิธีการสกัดเป็นลำดับขั้นแบบแบทช์ซึ่งอาศัยหลักการของสมดุลเคมี ดังนั้นในขั้นตอนการสกัดจึงใช้เวลานาน (ประมาณ 20 ชัว่ โมงรวมทั้ง 3 เฟส ต่อการสกัด 1 ครั้งเท่านั้น หากต้องการให้การสกัดหมดจริงๆ ต้องทำอย่างน้อย 3 ครั้ง) ยุ่งยากหลายขั้นตอน และต้องทำซ้ำหลายครัง้ เพื่อให้การสกัดในแต่ละชนิดของสารสกัดนั้นหมดจริงๆ ดังนั้นวิธีการดังกล่าวจึงมีโอกาสเกิดความคลาดเคลื่อนได้ง่าย โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทราบสาเหตุและปจั จัยที่ช่วยเพิ่มการละลายของฟอสฟอรัสในหินฟอสเฟตผสม ดินเมื่อเติมกรดซิตริกโดยการศึกษาผลของความเข้มข้นและระยะเวลาในการหมักของกรดซิตริก (0.1 – 1.0%) ซึ่งเป็นกรดอินทรีย์มวลโมเลกุลต่ำและสลายตัวได้ง่ายที่มีต่อประสิทธิภาพการละลายของฟอสฟอรัสและโลหะแคดเมียมในตัวอย่างหินฟอสเฟตด้วยเทคนิคการสกัดเป็นลำดับขัน้ แบบต่อเนื่องด้วยเซลล์สกัดแบบแซนวิชที่พัฒนาขึ้น ซึ่งจะทำให้ลดระยะเวลาในการสกัดเหลือเพียง 5 ชัว่ โมง โดยที่การสกัดนั้นทำได้หมดจริงๆเนื่องจากเป็นการไหลผ่านสารสกัดที่ใหม่ผ่านตัวอย่างดินตลอดเวลา นอกจากนี้การสกัดยังเป็นระบบปิดช่วยลดขัน้ ตอนการเกิดผลวิเคราะห์ทางปริมาณที่ผิดพลาดได้ ผลวิเคราะห์จึงมีความถูกต้องและแม่นยำกว่าแบบแบทช์ เทคนิคที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถแปรข้อมูลเป็นประสิทธิภาพการละลายของฟอสฟอรัสและธาตุต่างๆได้ด้วยการไหลผ่านของสารสกัดใหม่อย่างต่อเนื่องทำให้การสกัดฟอสฟอรัสและธาตุต่างๆจากตัวอย่างหินฟอสเฟตนั้นมีประสิทธิภาพสูงขึ้น รวดเร็วขึ้น ถูกต้อง และแม่นยำมากขึ้น โดยไม่มีผลของการอุดตันของอนุภาคระหว่างการสกัดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการสกัดเป็นลำดับขัน้ แบบต่อเนื่องด้วยเซลล์สกัดแบบหมุน จากผลการทดลองที่ได้พบว่า เซลล์สกัดแบบแซนวิชที่ออกu3649 แบบมานั้นสามารถนำมาใช้ในการสกัดเป็นลำดับขั้นแบบต่อเนื่องกับธาตุฟอสฟอรัสและธาตุต่างๆออกจากหินฟอสเฟตได้โดยไม่เกิดการอุดตันของอนุภาคระหว่างการสกัดกราฟที่ได้จากการสกัดแบบลำดับขั้นของฟอสฟอรัสและแคดเมียมด้วยสารสกัด 3 ชนิด คือ (เฟส 1) 0.1 MNH4Cl ที่ pH 7 สำหรับ P plant-available phase, (เฟส 2) 0.1 M NaOH สำหรับ P bound Fe phase และ (เฟส 3) 0.5 M HCl สำหรับ P bound Al phase พบว่า 1. ในตัวอย่างดินที่มีปริมาณฟอสฟอรัสรวมต่ำประมาณ 181.8 ± 4.2 mg P.kg-1 การเติมหินฟอสเฟตจะมีผลให้ปริมาณฟอสฟอรัสรวมเพิ่มขึ้นเป็น 1905.7 ± 3.5 mg P.kg-1 และเมื่อนำมาสกัดเพื่อหาปริมาณการละลายได้ของฟอสฟอรัสในเฟสต่างๆ พบว่าปริมาณฟอสฟอรัสในแต่ละเฟสก็เพิ่มขึ้นในทุกเฟสเช่นกัน โดย (เฟส 1) P plant-available phase เริ่มต้นในดินจาก 11.4 ± 8.5 mg P.kg-1 เพิ่มเป็น 81.9 ± 3.5 mg P.kg-1 เมื่อเติมหินฟอสเฟส หรือ ประมาณ 7.2 เท่า (เฟส 2) P bound Fe phase เริ่มต้นจาก 83.7 ± 14.1 mg P.kg-1 เพิ่มเป็น 280.0 ± 9.9 mg P.kg-1 หรือ ประมาณ 3.3 เท่า และ (เฟส 3) P bound Al phase เริ่มจาก 10.4 ± 24.8 mg P.kg-1 เพิ่มเป็น 442.0 ± 18.2 mg P.kg-1 หรือประมาณ 42 เท่า และ (เฟส 4) P residue phase เริ่มจาก 26.7 ± 1.2 mg P.kg-1 เพิ่มเป็น 752.6 ± 19.7 mg P.kg-1หรือ ประมาณ 28 เท่า จากผลการทดลองสังเกตได้ว่าฟอสฟอรัสส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในส่วนที่ละลายได้ยากคืออยู่ในเฟส 2 เฟส 3 และ เฟส 4 (residue phase) หรือคิดเป็น 91% ในตัวอย่างดินอย่างเดียว และคิดเป็น 95% ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต เมื่อคำนวณเปรียบเทียบกับปริมาณฟอสฟอรัสรวมทั้งหมด หรืออีกนัยหนึ่งคือ มีปริมาณฟอสฟอรัสละลายได้เพียง 5-9% จากปริมาณฟอสฟอรัสรวมทัง้ หมดเท่านั้น ส่วนในตัวอย่างดินเดียวกันนี้มีปริมาณแคดเมียมรวมต่ำประมาณ 0.631 ± 0.004 mg Cd.kg-1 การเติมหินฟอสเฟตจะมีผลให้ปริมาณแคดเมียมเพิ่มขึ้นเป็น 2.316 ± 0.009 mg Cd.kg-1 ซึ่งปริมาณรวมไม่เกินมาตรฐานกำหนดจากกรมควบคุมมลพิษ (< 37 mg Cd.kg-1 ของตัวอย่างดิน) และเมื่อนำมาสกัดเพื่อหาปริมาณการละลายได้ของแคดเมียมในเฟสต่างๆ พบว่าปริมาณแคดเมียมเพิ่มขึ้นในเฟส 1 (ประมาณ 3 เท่า) และ เฟส 3 (ประมาณ 5 เท่า) ปริมาณมาก ส่วนในเฟสที่ 2 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ โดย (เฟส 1) Cd plant-available phase เริ่มจาก 0.034 ± 0.004 mg Cd.kg-1 ตัวอย่างดินอย่างเดียว เพิ่มเป็น 0.104 ± 0.010 mg Cd.kg-1 ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต (เฟส 2) Cd bound Fe phase เริ่มจาก 0.015 ± 0.004 mg Cd.kg-1 เป็น 0.012 ± 0.006 mg Cd.kg-1 ไม่มีความแตกต่างอย่างมนัยสำคัญ และ (เฟส 3) Cd bound Al phase เริ่มจาก 0.361 ± 0.032 mg Cd.kg-1 เพิ่มเป็น 1.830 ± 0.037 mg Cd.kg- 1 (เฟส 4) Cd residue เริ่มจาก 0.125 ± 0.028 mg Cd.kg-1 เป็น 0.183 ± 0.020 mg Cd.kg-1 แต่อย่างไรก็ดี ปริมาณของCd ทัง้ หมดในดินผสมหินฟอสเฟตรวมจากการสกัดทัง้ 3 เฟสและการนำส่วนที่ไม่ละลายได้ (residue phase) ย่อยด้วยกรดพบว่าปริมาณแคดเมียมรวมเป็น 2.129 ± 0.016 mg Cd.kg-1 ซึ่งยังไม่เกินปริมาณแคดเมียมมาตรฐานในดินที่กำหนดโดยกรมควมคุมมลพิษที่ไม่เกิน 37 mg Cd.kg-1 ซึ่งสอดคล้องกับวิธีการย่อยตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟตโดยไม่ผ่านการสกัดที่ได้ปริมาณแคดเมียมรวม 2.316 ± 0.009 mg Cd.kg-1 2. การเติมกรดซิตริกมีผลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการละลายฟอสฟอรัสจากหินฟอสเฟตเข้าสู่ดินในทุกเฟสโดยเฉพาะให้อยู่ในรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ได้มากขึ้นถึง 4.5 เท่า โดย (เฟส 1) P plant-available phase จาก 81.9 ± 3.5 mg P.kg-1 ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต เพิ่มเป็น 368.0 ± 3.5 mg P.kg-1 ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟตร่วมกับกรดซิตริก 1% (w/w) (เฟส 2) P bound Fe phase จาก 280.0 ± 9.9 mg P.kg-1 เป็น 458.0 ± 14.1 mg P.kg-1 เพิ่มขึ้น1.6 เท่า และ (เฟส 3) P bound Al phase จาก 442.0 ± 18.2 mg P.kg-1 เป็น 724.9 ± 35.4 mg P.kg-1 เพิ่มขึ้น 1.6 เท่า จากผลการทดลองสังเกตได้ว่าฟอสฟอรัสส่วนใหญ่ถึงแม้ว่ายังคงอยู่ในส่วนที่ละลายได้ยาก คืออยู่ใน เฟส 2 เฟส 3 และ เฟส 4 (residue phase) หรือคิดเป็น 76% คำนวณจาก [(458.0 + 724.9 + 87.4) / 1668.3] ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟตร่วมกับกรดซิตริก 1%(w/w) แต่เมื่อเปรียบเทียบกับเมื่อไม่เติมกรดซิตริกจะมีปริมาณถึง 95% ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต เมื่อคำนวณเปรียบเทียบกับปริมาณฟอสฟอรัสรวมทั้งหมด หรืออีกนัยหนึ่งคือ มีปริมาณฟอสฟอรัสละลายได้เพิ่มขึ้นเมื่อเติมกรดซิตริก 1%(w/w) จาก 5-9% เป็น 24% จากปริมาณฟอสฟอรัสรวมทัง้ หมดนอกจากนี้การเติมกรดซิตริกลงในดินผสมหินฟอสเฟตยังมีผลทำให้เพิ่มการละลายของ Cd ให้อยู่ในเฟสที่ 1เพิ่มขึ้น จากเดิมมีปริมาณแคดเมียมส่วนใหญ่จะมีค่า 94% และ 95% ตามลำดับ ในตัวอย่างดินอย่างเดียว และในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต ที่อยู่ในเฟสที่ละลายได้ยาก คือ เฟส 3 และ เฟส 4 ส่วนในเฟส 2 มีปริมาณน้อยมากๆ แต่เมื่อเติมกรดซิตริก 1% (w/w) ลงในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต พบว่าปริมาณแคดเมียมส่วนใหญ่ก็ยังอยู่ในเฟส 3 และ เฟส 4ส่วนในเฟส 2 มีปริมาณน้อยมากๆ เหมือนเดิม แต่เปอร์เซ็นต์ลดลงเป็น 83% นัน่ หมายความว่ามีปริมาณแคดเมียมละลายได้เพิ่มขึ้นเมื่อเติมกรดซิตริก 1%(w/w) จาก 5-6% เป็น 17% จากปริมาณแคดเมียมรวมทั้งหมด ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณชองธาตุฟอสฟอรัสที่ละลายเพิ่มขึ้น 24% เมื่อเติมกรดซิตริก 1%(w/w) ก็พบว่าที่สภาวะเดียวกันกรดซิตริก 1% จะช่วยเพิ่มการละลายของฟอสฟอรัสได้มากกว่าแคดเมียมจากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อเติมกรดซิตริก 1% ลงไปในดินผสมหินฟอสเฟตปริมาณแคดเมียมในเฟส 1 (Cd plant-available phase) เพิ่มขึ้น 5.2 เท่า โดยเริ่มจาก 0.104 ± 0.010 mg Cd.kg-1 ในตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต เพิ่มเป็น 0.537 ± 0.021 mg Cd.kg-1 ในตัวอย่างเดียวกันและเติม 1% กรดซิตริก และละลายอยู่ในเฟส 2เพิ่มขึ้น 3.5 เท่า โดย Cd bound Fe phase เริ่มจาก 0.012 ± 0.006 mg Cd.kg-1 เพิ่มเป็น 0.047 ± 0.014 mg Cd.kg-1ส่วนเฟส 3 และ เฟส 4 ปริมาณการละลายของแคดเมียมไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ 3. ผลการศึกษาความเข้มข้นของกรดซิตริกในช่วง 0.1-1.0% พบว่ามีผลต่อการเพิ่มปริมาณการละลายของฟอสฟอรัสในเฟส 1 และ 2 โดยความเข้มข้นกรดยิ่งสูงปริมาณการละลายได้ของฟอสฟอรัสในเฟส 1 และ 2 ยิ่งมากในขณะที่ปริมาณของฟอสฟอรัสในเฟสที่ 3 และ residue นั้นลดลง นอกจากนี้ยังพบว่าอัตราการเพิ่มการละลายได้ของฟอสฟอรัสในเฟส I (y=381.31x-123.32) สูงกว่าเฟส II (y=221.52x+58.811) ประมาณ 1.7 เท่าส่วนผลกระทบของความเข้มข้นกรดซิตริกในช่วง 0.1-1.0% ที่มีต่อการละลายของแคดเมียมนั้น พบว่ามีความแตกต่างกันน้อยมากและไม่สามารถบอกแนวโน้มได้ หมายเหตุ pH ของดินเริ่มต้น 6.23 เมื่อเติมความเข้มข้นของกรดซิตริกช่วง 0.1-0.5% พบว่า pH ของดินจะลดลงเล็กน้อยประมาณ 5.4 และโดยเฉพาะที่ความเข้มข้นกรดสูงที่ 0.7-1.0% pH ของดินจะลดลงมากถึง 4.87 และ 3.33 ตามลำดับ จากโครงงานวิจัยนี้พบว่า การเติมหินฟอสเฟตที่มีปริมาณฟอสฟอรัสละลายได้ต่ำลงในดินที่มีปริมาณฟอสฟอรัส น้อยถึงแม้ว่าจะช่วยเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสในเฟสที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ (เฟส 1) ประมาณ 7.2 เท่า จากปริมาณฟอสฟอรัสในดินเริ่มต้น 11.4 ± 8.5 mg P.kg-1 ตัวอย่างดิน เพิ่มขึ้นเป็น 81.9 ± 3.5 mg P.kg-1 ตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต แต่การเติมกรดซิตริก 1% สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการละลายของฟอสฟอรัสจากหินฟอสเฟตลงสู่ดินได้มากขึ้นถึง 32.3 เท่า (368.0± 3.5 mg P.kg-1 ตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟตและเติมกรดซิตริก 1%) ในขณะที่เฟสอื่น (เฟส 2 ถึง 3) เพิ่มขึ้น 1.6 เท่า เท่านั้น ส่วนผลของการเติมกรดซิตริกลงในดินผสมหินฟอสเฟตมีผลทำให้เพิ่มการละลายของ Cd จากหินฟอสเฟตที่อยู่ ในเฟส 3 และ residue ละลายอยู่ในเฟส 1 เพิ่มขึ้น 3 เท่า จากปริมาณแคดเมียมในดินเริ่มต้น 0.034 ± 0.004 mg Cd.kg- 1 ตัวอย่างดิน เพิ่มขึ้นเป็น 0.104 ± 0.010 mg Cd.kg-1 ตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟต และเมื่อเติมกรดซิตริก 1% ลงในตัวอย่างจะเพิ่มการละลายของแคดเมียมจากหินฟอสเฟตลงสู่ดินได้ 15.8 เท่า (0.537± 0.021 mg Cd.kg-1 ตัวอย่างดินผสมหินฟอสเฟตและเติมกรดซิตริก 1%) ในขณะที่เฟสอื่นนั้นไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ แต่อย่างไรก็ดี ถึงแม้ว่าปริมาณการละลายได้ของแคดเมียมในเฟส 1 จะเพิ่มขึ้นมากถึง 15.8 เท่า แต่ปริมาณของ Cd ทั้งหมดในดินผสมหินฟอสเฟตรวมเป็น 2.129 ± 0.016 mg Cd.kg-1 ก็ไม่เกินปริมาณแคดเมียมมาตรฐานในดินที่กำหนดโดย กรมควมคุมมลพิษที่ไม่เกิน 37 mg Cd.kg-1 นั้นคือควรจะต้องควบคุมปริมาณรวมของ Cd ในดินผสมหินฟอสเฟตไม่ให้เกินมาตรฐานในการใช้กรดซิตริกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการละลายของฟอสฟอรัสจากหินฟอสเฟต และผลการศึกษาความเข้มข้นของกรดซิตริกในช่วง 0.1-1.0% พบว่ามีผลต่อการเพิ่มปริมาณการละลายของฟอสฟอรัสในเฟส 1 และ 2 โดยความเข้มข้นกรดยิ่งสูงปริมาณการละลายได้ของฟอสฟอรัสในเฟส 1 และ 2 ยิ่งมาก ในขณะที่ปริมาณของฟอสฟอรัสในเฟสที่ 3 และresidue นั้นลดลง