Handheld Mercury Meter

This work presents the fabrication of the handheld meter for potentiometric detection of Hg (II). The meter was constructed based on using an ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) platform. The developed meter provides high accuracy and precision (%Recovery was in the range of 92.55 - 109.32 and %RSD was 2.38). It was applied to the analysis of cosmetic samples. The results by the developed electrode were not significantly different at a 95% confidence level compared to the results by using ICP-OES.

‘ปรอท’ เป็นโลหะหนักชนิดหนึ่งและเป็นโลหะเพียงชนิดเดียวที่ในรูปบริสุทธิ์จะอยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง มีสีคล้ายเงิน ปรอทนำไปใช้ประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น ซึ่งน้ำเสียที่เกิดจากภาคอุตสาหกรรมเหล่านี้ จะต้องได้รับการบำบัดก่อนปล่อยสู่แหล่งน้ำ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการปนเปื้อนของปรอท เนื่องจากปรอทเป็นโลหะหนักที่มีความเป็นพิษสูงมาก ซึ่งมีทั้งชนิดเฉียบพลันและเรื้อรัง อย่างไรก็ดี หากภาคอุตสาหกรรม มีระบบบำบัดน้ำเสียที่ไม่มีคุณภาพและไม่ได้มาตรฐาน อาจทำให้เกิดการรั่วไหลและปนเปื้อนของน้ำเสียที่มีปรอทเจือปนสู่แหล่งน้ำธรรมชาติได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเฝ้าระวังปริมาณปรอทในแหล่งน้ำธรรมชาติอย่างจริงจัง ซึ่งกรมควบคุมมลพิษได้กำหนดเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำให้มีปริมาณปรอททั้งหมดมีค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.002 และ 0.005 มิลลิกรัมต่อลิตร (ppm) สำหรับน้ำผิวดิน และ น้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมและนิคมอุตสาหกรรม ตามลำดับ อีกทั้งยังมีใช้ปรอทในเครื่องสำอางด้วย เนื่องจากสารประกอบของปรอทมีคุณสมบัติช่วยให้สีผิวขาวขึ้นและป้องกันสิวได้ด้วย แต่ถ้าใช้งานในปริมาณมากก็จะเกิดผลเสียคือปรอททำให้เกิดการแพ้ ผื่นแดง ผิวบางลง และเมื่อใช้ติดต่อกัน เป็นเวลานานจะทำให้เกิดพิษสะสมของสารปรอทในผิวหนัง และดูดซึมเข้าสู่กระแสโลหิตได้ จึงทำให้กระทรวงสาธารณสุขได้กำหนดเกณฑ์วัตถุที่ห้ามใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตเครื่องสำอาง ให้มีปริมาณปรอททั้งหมดปนเปื้อนในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ได้ไม่เกิน 1 มิลลิกรัมต่อลิตร (ppm) โดยถ้ามีปริมาณปรอทเกินกำหนดเกณฑ์มาตรฐาน ทั้งในแหล่งน้ำและในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมนั้นจะมีความผิดและต้องรับโทษทางกฎหมาย เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้เกิดภัยร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงมนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ ด้วย ในปัจจุบัน วิธี Cold vapor atomic absorption spectrometer (CV-AAS) จัดเป็นวิธีมาตรฐานสำหรับตรวจวัดหาปริมาณปรอท วิธีนี้มีข้อดี คือให้ผลการวิเคราะห์ที่ถูกต้องและแม่นยำ แต่มีข้อเสีย คือเป็นเครื่องมือขั้นสูง มีขนาดใหญ่ ราคาแพง ใช้เวลานานกว่าจะรู้ผล และไม่สามารถทำการทดสอบนอกห้องปฏิบัติการได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาวิธีตรวจวัดปริมาณปรอทที่ทำการตรวจวัดได้ง่าย ให้ผลการวิเคราะห์ที่รวดเร็ว และงบประมาณในการวิเคราะห์ไม่สูงมากนัก ในงานวิจัยนี้ จึงมีความมุ่งหวังจะพัฒนาขั้วไฟฟ้าขนาดเล็กที่ตรวจวัดปรอทได้อย่างจำเพาะเจาะจงสำหรับหาปริมาณปรอทในแหล่งน้ำและในเครื่องสำอาง ณ ที่ทำการตรวจวัด (On-site analysis) ได้ หรืออาจใช้ตรวจวัดในห้องปฏิบัติการทดแทนการใช้เครื่องวิเคราะห์ขนาดใหญ่ก็ได้เช่นกัน โดยในการสร้างขั้วไฟฟ้าจะตรึงเซนเซอร์ทางเคมี (Molecular sensor) ที่ทำการสังเคราะห์ขึ้นเองลงบน Ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) หลักการตรวจวัดอาศัยการทำปฏิกิริยาอย่างจำเพาะเจาะจงระหว่างไอออนปรอท (Hg (II)) กับเซนเซอร์ทางเคมีดังกล่าว ทำให้เกิดการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่ขั้ว ISFET และสัญญาณไฟฟ้านี้จะแปรผันกับความเข้มข้นของ Hg (II) ทำให้สามารถวิเคราะห์เชิงปริมาณได้ จากนั้นทำการทดสอบความจำเพาะเจาะจงของเซนเซอร์ต่อปรอท และประยุกต์ใช้เซนเซอร์ที่พัฒนาขึ้นกับตัวอย่างจริง รวมถึงจะทำการทดสอบความถูกต้องของวิธีที่พัฒนาขึ้นต่อไป