บทท 2

หลกการและทฤษฎทเกยวของ

2.1 ความหมายของพลาสมา

2.1.1 พลาสมา พลาสมา คอ กาซทแตกตวอยางสมบรณอยในสภาพทเปนกลมของไอออนและอเลกตรอนดง

แสดงในภาพ 2.1 พลาสมาจงจดเปนสถานะท 4 ของสสาร เนองจากมลกษณะเฉพาะทแตกตางไปจากสถานะอนอยางชดเจน พลาสมาประกอบดวยอนภาคทมประจทงประจบวกและประจลบในสดสวนทเทากนท าใหประจสทธเปนศนยการอยรวมกนของอนภาคเหลานเปนแบบประหนง เปนกลาง ซงหมายความวา อเลกตรอนและไอออนในบรเวณนน โดยรวมแลวมจ านวนเทาๆ กน และแสดงพฤตกรรมรวม (Collective Behavior) ซงหมายถงการเคลอนทของอนภาคตางๆ ในพลาสมา ไมเพยงแตจะขนอยกบเงอนไขในบรเวณนนๆ เทานน ยงรวมไปถงผลโดยรวมจากพลาสมาสวนใหญ และผลเหลานมอทธพลมากกวาการชนกนของอนภาคทอยใกลเคยงกน เนองจากอนภาคในพลาสมาทสถานะสมดลจะมการสนดวยความถทสงกวา ความถในการชนกนของอนภาค 2 ตว ทอยใกลกน ดงนนอาจกลาวไดวา พฤตกรรมรวมนเปนพฤตกรรมทกลมพลาสมาแสดงออกมารวมกน พลาสมาสามารถเกดไดโดยการใหพลงงานทมากเพยงพอแกสสารในสถานะกาซจนท าใหกาซเกดการแตกตวเปนไอออนตวอยางเชน การสรางสนามไฟฟาความเขมสงใหกาซซงจะท าใหอเลกตรอนอสระไดรบพลงงานจากสนามไฟฟา และเคลอนทชนกบอะตอม หากพลงงานทอเลกตรอนอสระ มมากเพยงพอกจะท าใหอเลกตรอนใน อะตอมของกาซหลดออกมากลายเปนอเลกตรอนอสระ และอะตอมของกาซจะกลายเปนไอออน โดยกระบวนการนเรยกวากระบวนการแตกตวเปนไอออน ซงจะท าใหจ านวนอเลกตรอนอสระเพมจ านวนขนอยางมาก และกระบวนการนกจะเกดตอไปเรอยๆ จนในทสดกาซกจะกลายเปนพลาสมาทงหมด

พลาสมามสมบตเฉพาะทแตกตางจากสถานะอนๆ (ของแขงของเหลวและกาซ) โดยมคณสมบต 3 ประการ คอ ประการแรกคอความยาวเดอบายด (Debye Length: λD) ซงเปนระยะทสนามจากประจนน โดนก าบง (Shielding) และโดยหลกพนฐานของพลาสมาระยะนจะตองมคา

6

นอยกวาระยะระหวางพลาสมามากๆ (λD<<L, Lคอระยะระหวางพลาสมา) ประการทสองจ านวนอนภาคภายในทรงกลมเดอบายด (Number of Particle: ND) ซงเปนทรงกลมทมรศมเทากบความยาวเดอ บายดจะตองมอนภาคอยจ านวนมาก และประการสดทายความถพลาสมา (Plasma

Frequency: ωp) คอความถของการเคลอนทของอเลกตรอนเพอท าใหพลาสมากลบคนสสภาพความเปนกลางทางไฟฟาภายหลงจากทพลาสมาถกรบกวนกลาวคอเมอพลาสมาถกรบกวนโดยศกยภายนอกมากระท า ท าใหอเลกตรอนซงมมวลนอยกวาไอออนมากเคลอนทเปลยนไปจากต าแหนงสมดลพลาสมาจงเสยความเปนกลางทางไฟฟาฉะนน เพอท าใหพลาสมากลบเขาสสภาพความเปนกลางทางไฟฟาตามเดมกจะเกดแรงดงกลบกระท าตออเลกตรอนใหเคลอนทกลบไปยงจดสมดลแตเนองจากแรงเฉอยอเลกตรอนกจะเคลอนทเลยจดสมดล และเกดการสนรอบจดสมดลนดวยความถทเรยกวา ความถของพลาสมา และการสนนกจะเกดขนอยางรวดเรวจนไอออนไมมเวลาทจะตอบสนองตอสนามไฟฟาทเกดการเปลยนแปลงอยางรวดเรวนจนสามารถพจารณาไดวา ไอออนมต าแหนงคงท

ภาพ 2.1 ความแตกตางของสถานะกาซ (Gas) และพลาสมา (Plasma)

ทมา : ธวชชย ออนจนทร, 2551 2.1.2 กระบวนการเกดพลาสมา กระบวนการเกดพลาสมาโดยเปนกระบวนการทเกดขนกบอนภาคของกาซ ในทนไดท าการ

ยกตวอยาง กาซอะเซทลนประกอบเพอใหเขาใจถงสภาวะการเปลยนแปลงในแตละขนตอนอยางชดเจนดงตอไปน

2.1.2.1 กระบวนการการแตกตวของไอออน (Ionization) ในการเกดปฏกรยาของพลาสมาในหองสญญากาศซงมกาซไหลผานในระดบคงท

และความดนต ามากๆ โมเลกลหรออะตอมของกาซในสญญากาศอาศยการชนของอเลกตรอนกบโมเลกลหรออะตอมเปนส าคญโดยคลนวทย (Radio Frequency) หรอคลนไมโครเวฟ (Microwave) ท าหนาทเรงอเลกตรอนใหมพลงงานจลนไปชนกบโมเลกลหรออะตอม ดงสมการ 2.1 เปนตวอยาง

7

สมการของอะตอมของอะเซทลนซงในกรณนแสดงวาพลงงานจลนของอเลกตรอนนนมคามากกวา Ionization Energy

e− + C2H2 → C2H2+ + 2e− (2.1)

2.1.2.2 กระบวนการการกระตน (Excitation) พลงงานทสงผานเมออเลกตรอนกระโดดไปอยในระดบพล งงานทสงกวาท าให

อะตอมนน ไปอยในสถานะกระตน ซงแสดงวาพลงงานจลนของอเลกตรอนมคานอยกวาพลงงานการแตกตวของไอออน (Ionization Energy) ดงแสดงในสมการท 2.2 โดย C2H2* คออะตอมของอะเซทลนทอยในสถานะกระตน

e− + C2H2 → C2H2∗ + e− (2.2)

2.1.2.3 กระบวนการการแตกตวของอะตอม (Dissociation) กระบวนการสดทายทสามารถเกดขนไดโดยโมเลกลเกดการแตกตว ซงโมเลกลของ

อะเซทลนสามารถเกดการแตกตวดงแสดงในสมการ 2.3-2.7

e− + C2H2 → C2H2 + H + e− (2.3)

e− + C2H2 → C2 + 2H + e− (2.4)

e− + C2H2 → C2 + H2 + e− (2.5)

e− + C2H2 → 2CH + e− (2.6)

e− + C2H2 → C + CH2 + e− (2.7)

ผลของการแตกตวจะเพมประสทธภาพของการเกดปฏกรยาทางเคมคอผลผลตทไดจะมความไวตอการเกดปฏกรยาเรวกวาตอนททอะตอมยงไมแตกตวการแตกตว (Dissociation) อาจเกดควบคกบ Ionization หรอไมกไดถาเกดคกนจะเรยกวา (Dissociative Ionization) ซงโมเลกลของอะเซทลนสามารถเกดการ Dissociative Ionization ไดดงสมการ 2.8-2.13

e− + C2H2 → C+ + CH2 + 2e− (2.8)

e− + C2H2 → C+ + C+H2 + 2e− (2.9)

e− + C2H2 → C+ + H + CH + 2e− (2.10)

e− + C2H2 → C2+ + H2 + 2e− (2.11)

e− + C2H2 → C2+ + 2H + 2e− (2.12)

e− + C2H2 → CH2+ + C + 2e− (2.13)

เมอกาซไดรบพลงงานจากคลนความถวทย (Radio Frequency: RF) หรอคลนไมโครเวฟ (Microwave) ทความดนต า เราจะมองเหนพลาสมาทเปลงแสงออกมาเนองมาจาก

8

พลงงานภายนอกท าใหเวเลนซอเลกตรอนเปลยนจากสถานะพนไปอยในสถานะถกกระตน โดยธรรมชาตอเลกตรอนจะอยในสถานะกระตนไดเพยงประมาณ 10-18 วนาทหลงจากนน เวเลนซอเลกตรอนจะกลบคนสสถานะพนพรอมทงปลดปลอยพลงงานออกมาในรปคลนแมเหลกไฟฟาซงอยในชวงความยาวคลนทตาสามารถเหนได (Visible Light) การเปลงแสงของพลาสมาสามารถบงถงลกษณะของกาซทแตกตวไดเชน กาซอารกอน (Argon: Ar) จะเปลงแสงสมวง และกาซไนโตรเจน (N2) จะเปลงแสงเปนสชมพ ซงบงบอกถงสภาวะกระตนโมเลกลของไนโตรเจน 2.1.3 องคประกอบของอากาศภายในโลก อากาศจดเปนของผสม โดยประกอบดวยกาซตางๆ เชน ไอน า เขมา ควนไฟ และอนภาคตางๆ ปะปนกนอย ส าหรบอากาศทไมมไอน าอยเลย เรยกวา อากาศแหง สวนอากาศทมไอน าเปนสวนผสมอยดวยเรยกวา อากาศชน

สวนผสมของอากาศในทตางๆ จะแตกตางกนไปตามสถานท และเวลา อกทงสวนประกอบของอากาศในดนไมมสดสวนทคงทเหมอนของบรรยากาศ เพราะในดนจะมกาซคารบอนไดออกไซดทผนแปรตลอดเวลาตามกระบวนการตางๆ ทเกดขนในดน เชน การสลายตวของสารอนทรยโดยกจกรรมของจลนทรยทอยในดน ดวยเหตนปรมาณกาซคารบอนไดออกไซดทเกดขนในดนจงไมคงท ขนอยกบสภาพแวดลอม อณหภมและความชนของดน โดยดนทมอณหภมและความชนสงจะชวยใหกระบวนการยอยสลายสารอนทรยตางๆ ในดนมอตราสงขนท าใหกาซคารบอนไดออกไซดถกปลอยออกมามากขนดวย นอกจากนแบคทเรยบางชนดทมอยในดนจะท าใหเกดกระบวนการดดกลนกาซไนโตรเจนและออกซเจน ท าใหกาซทเปนองคประกอบของอากาศในดนมความผนแปรสง

องคประกอบหลกกวารอยละ 78.08 ของอากาศเปนกาซไนโตรเจน (N2) มคณสมบตทไมท าปฏกรยาเคมกบสารอน แตเมอมอะตอมเดยวของมนแยกออกมาจะรวมเขาเปนองคประกอบของสารอน เชน สารไนเตรท จะมบทบาทส าคญตอสงมชวต และอกกวารอยละ 20.95 เปนกาซออกซเจน (O2) ซงเปนผลผลตจากการสงเคราะหแสงของพช สาหราย แพลงตอนและสงมชวต อกทงยงมความวองไวในการท าปฏกรยากบสารอนและชวยใหไฟตด ถาปรมาณของออกซเจนในอากาศมมากกวารอยละ 35 โลกทงดวงจะลกไหมตดไฟ ดงนนสงมชวตบนโลกจงววฒนาการใหมสตว ซงใชออกซเจนในการเผาผลาญธาตอาหาร และคายกาซคารบอนไดออกไซดออกมา สวนทเหลออกรอยละ 0.93 กาซอารกอน (Ar) เปนกาซเฉอยไมท าปฏกรยากบธาตอน เกดขนจากการสลายตว (ซากกมมนตภาพรงส) ของธาต โปแตสเซยมภายในโลก และอกรอยละ 0.036 เปนในสวนของกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) ซงเปนกาซเรอนกระจก (Greenhouse gas) แมมอยในบรรยากาศเพยงรอยละ 0.036 แตเปนสงจ าเปนส าหรบสงมชวต เนองจากกาซเรอนกระจกมคณสมบตในการดดกลนรงสอนฟราเรดซงแผออกจากโลก ท าใหโลกอบอน อณหภมของกลางวน และกลางคนไมแตกตางจนเกนไป นอกจากนนกาซคารบอนไดออกไซดยงเปนแหลงอาหารของพช สวนทเหลออกรอยละ 0.01 เปนในสวนของกาซอนๆ โดยทงนสงทแสดงใหเราเหนวาในอากาศนนมฝนละอองอย คอล าแสงทสองไปในอากาศ โดยเราจะสงเกตพบวามฝนละอองลอยปะปนอยในล าแสงนน โดยสามารถสรปไดดงตาราง 2.1

9

ตาราง 2.1 แสดงสวนประกอบของอากาศ สวนประกอบของอากาศ ปรมาณ (รอยละโดยปรมาตร)

กาซไนโตรเจน (N2) 78.08 กาซออกซเจน (O2) 20.95 กาซอารกอน (Ar) 0.93 กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) 0.03 กาซอนๆ 0.01

2.1.4 กระบวนการแตกตวของไอออนในอากาศ พลาสมามความแตกตางจากสถานะของแขง ของเหลว และกาซ โดยมเงอนไข 3 คอ ความ

ยาวคลนเดอบาย จ านวนอนภาค และความถพลาสมา ซงท าใหพลาสมามความจ าเพาะเจาะจงทแตกตางจากสถานะอน พลาสมาสามารถเกดไดโดย การใหสนามไฟฟาปรมาณมากแกกาซทเปนกลาง เมอพลงงานสงผานไปยงอเลกตรอนอสระมากพอ จะท าใหอเลกตรอนอสระชนกบอะตอม และท าใหอเลกตรอนหลดออกจากอะตอม กระบวนการนเรยกวากระบวนการแตกตวเปนไอออน ( ionization) ซงจะเกดขนอยางรวดเรวท าใหจ านวนอเลกตรอนทหลดออกเพมจ านวนขนอยางมาก จะท าใหกาซแตกตว และกลายเปนพลาสมาในทสด โดยกระบวนการแตกตวของไอออนในอากาศจะเกดไนเตรท และไนไตรท ดงสมการ 2.14-2.19

2.2 ธาตอาหารส าคญส าหรบการปลกพช 2.2.1 ปยเคม (Chemical fertilizers)

ปยเคม คอ ปยทไดจากสารอนนทรยหรออนทรยสงเคราะห โดยมขบวนการตงตนมาจากกาซแอมโมเนย (NH3) ซงไดมาจากการสงเคราะหน ามน และเมอน ามารวมกบกรด โดยผานขบวนการทางเคมจะไดธาต ไนโตรเจน ฟอสฟอรส และโพแทสเซยม ออกมาเปนแมปยสตรตางๆตามชนดกรดทใชในการท าปฏกรยา ปยเคมแบงเปน 3 กลมคอ 1. ธาตอาหารหลกประกอบดวย ไนโตรเจน ฟอสฟอรส

N2 + O N + NO (2.14) NO + OH HNO2 (2.15) HNO2 H+ + NO2

- (2.16) NO2

- + OH NO2+ OH- (2.17) NO2 + OH HNO3 (2.18) HNO3 H+ + NO3

- (2.19)

10

และโพแทสเซยม 2. ธาตอาหารรองประกอบดวย แคลเซยม แมกนเซยม และก ามะถน 3. ธาตอาหารเสรมประกอบดวย เหลก แมงกานส สงกะส ทองแดง โบรอน โมลดนม และคลอรน 2.2.2 ไนโตรเจน ไนโตรเจนเปนธาตอาหารทสญเสยไดงาย และราคาสง การจดการไนโตรเจนทไมเหมาะสม เชน การใหปยไนโตรเจนเกนความจ าเปนของพชจะสงผลใหเกดการสญเสยไนโตรเจน ท าใหไมคมคาทางเศรษฐศาสตร และยงสงผลกระทบตอพชดวยเชนกนคอ จะท าใหพชอวบน ามาก ตนออน ผกจะลม และเนางาย โรคและแมลงเขารบกวนท าลายไดงาย หากพชไดรบปรมาณไนโตรเจนเพยงพอ พชจะมสเขยวสด แขงแรง และโตเรว พชทขาดสารอาหารธาตไนโตรเจนล าตนจะแคระแกรน โตชา ใบเหลอง โดยเฉพาะใบลางๆ จะแหงรวงหลนเรวท าใหตนโกรน

กระบวนการเกดไนโตรเจนในธรรมชาตนนจะเรมจากการยอยสลายซากพชและซากสตว และเรมแปรสภาพเปนแอมโมเนย (NH3) โดยผานกระบวนการแอมโมเนยฟเคชน (Ammonification) จากกลมจลนทรยแอมโมนไฟเออร (Ammonifiers) เปนกระบวนการเปลยนไนโตรเจนทมอยในซากพชซากสตวจากสารอนทรยให เปนสารอนนทรย จากนนจะเกดกระบวนการไนตรฟเคชน (Nitrification) จากกลมแบคทเรยไนตรฟายอง (Nitrifying Bacteria) เปนกระบวนการแปรสภาพจากแอมโมเนย (NH3) ใหเปนไนเตรท และมไนไตรทเปนสารระหวางการเกดปฏกรยา แบคทเรยชนดกลมนจะไดรบพลงงานจากการออกซเดชนแอมโมเนยหรอไนไตรท โดยมคารบอนไดออกไซดเปนแหลงคารบอนในการสงเคราะหเซลลใหม ซงจลนทรยเหลานตองการออกซเจนเพอใชในกระบวนการออกซเดชนแอมโมเนยมไนโตรเจน เปนไนไตรทไนโตรเจน และไนไตรทไนโตรเจนเปนไนเตรทไนโตรเจนดงสมการ 2.20-2.22

ส าหรบกระบวนการเกดไนโตรเจนในธรรมชาตทกลาวมาขางตน สามารถอธบายไดจาก วฏจกรการเกดไนโตรเจนอยางงายดงภาพ 2.2

NH4+ + 1.5O2 NO2

- + 2H+ + H2O (2.20) NO2

- + 0.05O2 NO3- (2.21) NH4

+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O (2.22)

11

ภาพ 2.2 วฏจกรการเกดไนโตรเจน

2.2.3 ปรากฏการฟาผา ปรากฎการณฟาผา เปนปรากฏการณทเกดขนในบรรยากาศ เกดจากการคายประจไฟฟาทสะสมในกอนเมฆ เมอประจมการสะสมจ านวนมากท าใหความเครยดของสนามไฟฟาเพมสงขนเกนคาความคงทนของอากาศตอแรงดนไฟฟา ท าใหเกดการคายประจขนอนเปนจดก าเนดของการเกดฟาผา นอกจากนปรากฏการณฟาผาทเกดขนสามารถเพมธาตไนโตรเจนในดนได ซงเกดจากททองฟาเปรยบเสมอนขวแคโทด และพนดนเปรยบเสมอนกราวด เมอมฟาผาเกดขน จะท าใหมพลงงานมากพอทจะท าใหอะตอมของอากาศหรอกาซทอยบรเวณรอบ ๆ แตกตวเปนไอออน เรยกวาปรากฏการณไอออไนเซชน ในกรณกาซออกซเจนจะแตกตวไดโอโซน และไนโตรเจนจะแตกตวได ไนเตรทและไนไตรท พลงงานทเกดจากฟาผาจะเปนตวชกน าธาตไนเตรทและไนไตรทเหลานลงสด น เปนธาตอาหารแกพชได

2.2.4 ไฮโดรโปนกส ไฮโดรโปนกส (Hydroponics) เปนค าทมาจากภาษากรก 2 ค า คอค าวา Hydro ซงแปลวา

น า และค าวา Ponos แปลวาท างานหรอแรงงาน เมอรวมกนจงมความหมายวาการท างานทเกยวของกบน าไฮโดรโปนกส เปนการปลกพชโดยไรดน ซงจะปลกในน าทผสมธาตอาหารทจ าเปนส าหรบพช ซงจะชวยลดสารปนเปอนทเกดขนในดน และสามารถควบคมสงแวดลอมทมผลตอการเจรญเตบโตของพชไดมากขนท าใหสามารถก าจดตวแปรทไมทราบออกไปจากการทดลองไดจ านวนมาก

12

2.3 การออกแบบการทดลอง (DOE) การออกแบบการทดลองเปนการออกแบบเพอใหไดผลตภณฑทมความเหมาะสมโดยการหาคาทเหมาะสมทสด (Optimization) ซงอาศยแบบจ าลองหรอสมการทางคณตศาสตรมาอธบายความสมพนธของปจจยทมผลตอคณภาพของผลตภณฑสามารถศกษาผลของหลายๆ ปจจยพรอมกนในเวลาเดยวกนดวยวธใชจ านวนการทดลองนอยกวาการศกษาทละปจจยการออกแบบการทดลองจงเปนวธการเกบขอมลทมประสทธภาพโดยการเปลยนแปลงหรอปรบคาของปจจย (Factors) อยางมจดมงหมายทจะสงเกตการเปลยนแปลงของผลตอบ (Response) ทเกดขนกระบวนการทมปจจยหรอผลตอบ (Response; X1, X2, X3, X4) ตางๆ ทสงผลตอคา Y ซงเปนคณลกษณะดานคณภาพ (Quality Characteristic) ของกระบวนการในการออกแบบการทดลองเราตองท าการทดลองอยางเปนระบบเพอทจะหาความสมพนธเชงสถตของ Y และ X อนๆ โดยทพยายามใชทรพยากรในการทดลองใหมประสทธภาพมากทสดความสมพนธเชงสถตทไดจะท าใหเรามความรเกยวกบกระบวนการเพอน าไปปรบปรงกระบวนการตอไป

ภาพ 2.3 ปจจยและพารามเตอรของกระบวนการ ทมา : จตรถเวช, 2552

จากภาพ 2.3 สามารถอธบายไดวา กระบวนการคอการรวมกนของวธการคนเครองจกร และ

ทรพยากรอนๆ เขาดวยกนเพอเปลยนอนพท (Input) ไปสเอาทพท (Output) ทมผลออกมาในรปแบบหนงหรอมากกวาโดยทตวแปรของกระบวนการบางตว x1, x2,..., xp เปนตวแปรทสามารถควบคมได ในขณะทตวแปรอน z1, z2,..., zpเปนตวแปรทไมสามารถควบคมไดตวแปรในกระบวนการผลตสามารถแบงไดเปน 2 ลกษณะคอตวแปรทสามารถควบคมได หมายถง สามารถก าหนดคาของตวแปรในการผลต และตวแปรทไมสามารถควบคมไดหมายถงไมสามารถก าหนดคาของตวแปรในการผลตเนองจากไมสามารถควบคมสภาวะแวดลอมในการผลตไดหรอตนทนทใชในการควบคมสง

13

2.3.1 การออกแบบการทดลองเชงแฟคทอเรยล (Factorial Experiment) การออกแบบการทดลองในกรณทมการศกษามากกวา 2 ปจจยไดภาย ทงยงสามารถศกษา

ความสมพนธของปจจยแตละปจจยภายในคราวเดยวกน ไดนอกจากนยงสามารถใหขอสนเทศเกยวกบ อทธพลของการกระท ารวมกน (Interaction Effect) ระหวางปจจยเหลานดวย การทดลองแฟคทอเรยลนจะท าใหการออกแบบการทดลองมประสทธภาพสงกวาลกษณะของการท าการทดลองหลายๆ ครงทละปจจย สามารถใชขอมลทงหมดในการประมาณอทธพลของปจจยทกปจจย

- การออกแบบการทดลองแบบ 2k แฟคทอเรยล เมอมจ านวนปจจยทพจารณาจ านวน k ปจจยแตละปจจยสามารถปรบเปลยนได

2 ระดบ เรยกวา ระดบ สง (High level) แทนดวยเครองหมาย “+” และระดบต า(Low level)แทนดวยเครองหมาย “ - ” ดงนน จ านวนของการทดลองจงเปนแบบ 2×2×...×2 จ านวน k ครง จงเรยกไดวาเปนการทดลองแฟคทอเรยลหรอแบบ 2k แฟคทอเรยล ซงตามปกตถอวาระดบของปจจยทงหมดเปนคาคงท เชน ถามปจจยทตองการศกษาจ านวน 2 ปจจยคอ A และ B ระดบสง และระดบต าของปจจย A จะแทนไดดวย +A และ –A ตามล าดบ และระดบสง และระดบต าของปจจย B จะแทนไดดวย+B และ -B ตามล าดบ แบบการทดลองทงายทสดส าหรบกรณนคอ k=2 หรอม 2 ปจจย ซงเรยกวา 22 Factorial Design 4 Combinations หรอ Runs หมายถง แฟคทอเรยลทรตเมนต(Treatment combination) จะตองน าไปทดลองตามแบบแผนทก าหนด ซงอาจเปนแบบแผนใดแบบแผนหนง โดยอาจมจ านวนการทดลอง n ซ า รปแบบของการทดลองแฟคทอเรยลแสดงดงตวอยางภาพ 2.4

ภาพ 2.4 ตวอยางรปการทดลอง 22 แฟคทอเรยล ทมา : ชตมา, 2545

จากภาพ 2.4 การศกษาผลของปจจยรวมหรอผลรวมนนอาจอธบายไดคอ ผลจาก

ปจจยเดยวๆ เรยกวา Main effect เชน A หรอ B ผลจากผลรวม ของ 2 ปจจยเรยกวา First order interactions เชน AB หรอ BC และผลจากผลรวมของ 3 ปจจยเรยกวา Second order interactions

14

เชน ABC ตามล าดบไป โดยความหมายของผลรวม คอ เปนตววดผลการตอบสนองของแตละระดบของปจจยทหนง ทระดบหนงของปจจยทสองเปรยบเทยบกบการตอบสนองในระดบอนของปจจยทสอง หากการตอบสนองดงกลาวมความแตกตางกนก กลาวไดวา ทงสองปจจยนมผลรวมตอกน และในทางตรงกนขามหากการตอบสนองดงกลาว ไมมความแตกตางกนกกลาวไดวาทงสองปจจยนไมมผลรวมตอกน ในการทดลองโดยทว ไปแลวเมอพจารณาจากคาสงเกตทไดจากการทดลองมกจะพบ ผลรวมระหวางปจจยเสมอแตผลนจะมนยส าคญทางสถตหรอไมกขนอยกบวาคาความแตกตางของการตอบสนองมมากนอยเพยงใด ซงสามารถแยกไดเปน 2 กรณคอ

กรณท 1 คาความแตกตางของการตอบสนอง มผลแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตกสามารถสรปไดวา มผลรวมระหวางปจจยทศกษา

กรณท 2 คาความแตกตางของการตอบสนอง ไมมผลแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตกสามารถสรปไดวา ไมมผลรวมระหวางปจจยทศกษาการแสดงผลรวม ระหวางปจจยสามารถใชคาสงเกตจากแตละทรทเมนตคอมบเนชน มาแสดงแนวทางการตอบสนองของแตละระดบของปจจยได

- การออกแบบพนผวผลตอบ (Response Surface Methodology: RSM) การออกแบบการทดลองของพนผวผลตอบ คอ เครองมอทใชในการหาความสมพนธ

ระหวางตวแปรตอบสนองหนงตวแปรหรอมากกวากบตวแปรปจจยของกระบวนการทท าการทดลอง ขนตอนนมกจะท าหลงจากทท าการหาไดแลววาปจจยตวใดมความส าคญ และคณตองการทจะท าการหาคาของปจจยนน ทท าใหเกดคาตอบสนองทเหมาะสมทสด ตวแบบทมการใช Response Surface เพราะวาในสมการตวแบบอาจจะมเรองเสนโคง (Curvature) เกยวของดวยวธดงกลาวอาจใชในวธการ ดงตอไปน

- หาคาระดบปจจยทท าใหไดค าตอบสนองทดทสด - หาคาระดบปจจยทท าใหสามารถท างานไดตรงตามขอก าหนดเฉพาะ - หาเงอนไขปจจยในกระบวนการเพอใหเกดการปรบปรงคณภาพใหดขน

- เ พอหาสมการความสมพนธระหวางปจจ ยเชงปรมาณกบตวแปรตอบสนอง

ในปญหาพนผวผลตอบสวนมากไมทราบถงความสมพนธระหวางผลตอบและตวแปรอสระ ในขนตอนแรกตองหาตวประมาณทเหมาะสมทใชเปนตวแทนส าหรบแสดงความสมพนธทแทจรงระหวาง y และตงคาของตวแปรอสระ ซงปกตแลวใชพหนามทมฟงกชนต าๆ ทอยภายใตอาณาเขตของตวแปรอสระถาแบบจ าลองของผลตอบมความสมพนธเปนแบบเชงเสนกบตวแปรอสระ ฟงกชนทจะใชในการประมาณความสมพนธในแบบจ าลองก าลงหนง เขยนสมการท านายผลไดดงสมการ 2.23 และ 2.24 y = β0 + β1x1 + β2x2+ ⋯ + βkxk + ε (2.23)

15

หากเปนพหนามก าลงสงขนจะมเสนโคงเขามาเกยวของในระบบดงภาพ 2.5 จะไดฟงกชน พหนามทมก าลงสงขน เชน พหนามก าลงสอง

ภาพ 2.5 แสดงพนผวผลตอบแบบสามมต

y = β0 +∑ki=1βin+βj +∑k

i=1βiixi2 + ∑i<j ∑βijxixj + εi (2.24)

จากสมการท านายผลขางตน ทงสองสมการ 2.22 และ 2.23 ไมสามารถใชประมาณคาความสมพนธตลอดพนผวทงหมดของตวแปรอสระไดจากสมการผวจยสามารถสรางแบบจ าลองก าลงสอง เพอน าไปสการเงอนไขในการท างานทดทสดตอไปปญหาเกยวกบพนผวผลตอบสวนมากจะใชแบบจ าลองก าลงหนงหรอแบบจ าลองก าลงสองในการหาผลตอบ แตแบบจ าลองท งสองชนดไมสามารถใชประมาณความสมพนธตลอดพนผวทงหมดของตวแปรอสระไดถาพนผวทสนใจมขนาดใหญ มการออกแบบวเคราะหพนผวผลตอบอกหลายชนด แตมวธทนาสนใจอย2 วธดวยกน คอ การออกแบบสวนประสมสวนกลาง (Central Composite Design: CCD) เปนวธการหนงในวธการหาพนผวผลตอบทนยมใชเพอหากระบวนการทเหมาะสม และการออกแบบการทดลองแบบ Box-Behnken Design เปนการออกแบบสามระดบ ส าหรบฟตพนผวผลตอบการออกแบบนถกสรางขนจากการรวมการออกแบบแฟคทอเรยล 2k กบการออกแบบบลอกไมสมบรณผลของการออกแบบมประสทธภาพในดานจ านวนการรนทตองการ และการออกแบบนยงมความสามารถในการหมนหรอเกอบหมนไดอกดวย ซงการทดลองเหลานท าใหลดเวลาและคาใชจายในการทดลองเพราะจ านวนการทดลองลดลงแตยงคงสามารถท าการวเคราะหผล และสรปผลไดภายใตเงอนไขการทดสอบทางสถต

2.3.2 การวเคราะหผลการทดลอง ในการออกแบบการทดลองผว เคราะหตองการทราบวาปจจยใดบางสงผลตอผลตอบ

(Response) อยางม นยส าคญ ซงประเมนไดจากเมอเปลยนระดบของปจจยหรอทรตเมนตแลวท าใหผลตอบของการทดลองเปลยนไปอยางมนยส าคญ ดงนนการวเคราะหจงเปนการเปรยบเทยบ

16

ระหวางแตละระดบของแตปจจย หรอกลาวไดวาเปนการเปรยบเทยบผลตอบ เมอมประชากรหรอขอมลศกษามากกวา 2 กลม ดงนนการวเคราะหท าไดโดยการประยกตหลกการของการวเคราะหความแปรปรวน (Analysis of Variance: ANOVA) โดยสามารถวเคราะหสมการในการวเคราะหความแปรปรวนจะตองประเมนผลรวมก าลงสอง (Sum of Square: SS) ของความผนแปรเปนดชนบงชความผนแปร โดยความผนแปรรวม (Total Variation) ซงประเมนจาก Sum of Square of Total (SST) จะประกอบดวยความผนแปรจากปจจย ประเมนจาก Sum of Square of Treatment (SStr หรอ SSwithin) และความผนแปรความผดพลาดของการทดลองหรอปจจยอนๆ ซงไมไดควบคมประเมนจาก Sum of Square of Error (SSE หรอ SSbetween) หรอแสดงไดดวยความสมพนธดงสมการ 2.25

SST = SStr + SSE (2.25) 2.4 การตรวจสอบปรมาณไนเตรทและไนไตรทของไนโตรเจน

ในขนตอนการตรวจปรมาณไนเตรทและไนไตรทของไนโตรเจน มขนตอนการด าเนนการดงน 2.4.1 การเตรยมสารละลาย

1. น ากลนปราศจากไนไตรท

การเตรยมน ากลนปราศจากไนไตรท ใชวธการเตมโปตสเซยมเปอรแมงกาเนต

(KMnO4) และแบเรยมไฮดรอกไซดหรอแคลเซยมไฮดรอกไซดอยางละหนงเกลด น าน ากลนดงกลาว

ไปกลนใหมอกครงโดยใชวธการกลนดวยอปกรณทท าดวยแกวบอโรซลเกตทงหมด ทงน ากลนทได 50

มลลลตรแรก น ากลนทจะน ามาใชจะตองปราศจากเปอรแมงกาเนต ซงสามารถทดสอบไดโดยการใช

สารละลาย DPD (N, N-diethyl-p-phenylenediamine) โดยถาน ากลนมการปนเปอนของ เปอร

แมงกาเนต จะมสชมพเมอเตมสารละลาย DPD ลงไป

2. เตรยมสารละลายซลฟานลาไมด (Sulfanilamide) ละลายซลฟานลาไมดปรมาณ 5 กรมในสารละลายผสมของกรดไฮโดรคลอรคเขมขน

ปรมาตร 50 มลลลตร กบน ากลนทปราศจากไนไตรท 300 มลลลตร แลวเจอจางใหมปรมาตรเปน 500 มลลลตร ดวยน ากลนดงกลาว

3. เตรยมสารละลายเนฟทธลเอทธลลนไดอามนไดไฮโดรคลอไรด (N-(1-naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride : N-1)

ละลาย N-1 ปรมาณ 500 มลลกรมในน ากลนทปราศจากไนไตรท ปรมาตร 500 มลลลตร เกบสารละลายนไวในทมดและใหเตรยมใชใหมทกเดอนหรอทนททสารละลายเปลยนสเปนสน าตาล

17

4. สารละลายมาตรฐานไนไตรท ละลายโซเดยมไนไตรทแอนไฮดรสทแหง (NaNO2) หรอโปตสเซยมไนไตรท (KNO2)

ทเกบไวในเดซคเคเตอร 24 ชวโมง ปรมาณ 0.4926 กรม หรอ 0.6072 กรม ตามล าดบ ในน ากลนทปราศจากไนไตรทแลวท าใหมปรมาตรทงหมดเปน 1 ลตรดวยน ากลนดงกลาว ท าการเกบรกษาสารละลายนดวยการเตมคลอโรฟอรมลงไป 2 มลลลตรตอสารละลาย 1 ลตร สารละลายทเตรยมไดน 1 มลลลตร จะมไนไตรท อย 100 ไมโครกรม และมอายการใชงานประมาณ 3 เดอน

5. สารละลายกรดไฮโดรคลอรค เตมกรดไฮโดรคลอรคเขมขน ปรมาตร 25 มลลลตร ลงในน ากลนทปราศจากไน

ไตรท ปรมาตร 75 มลลลตร 6. น ากลนปราศจากไนเตรท ใชน าทผานการกลนสองครง หรอน ากลนทผานกระบวนการดไอออนไนซ (DI) ทม

คณภาพดทสดในการเตรยมสารละลาย น ากลนทปราศจากไนเตรทดงกลาวเมอน าไปหาคาปรมาณไนเตรทแลวคาการดดกลนแสง (Absorbance) ทวดไดตองไมเกน 0.01

7. สารละลายมาตรฐานไนเตรท อบโปตสเซยมไนเตรท (KNO3) ในตอบทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนเวลา

24 ชวโมง และทงไวใหเยนในเดซคเคเตอร จากนนละลายโปตสเซยมไนเตรททอบแหงแลว ปรมาณ 0.7218 กรม ในน ากลนทปราศจากไนเตรท แลวเจอจางใหมปรมาตรเปน 1 ลตร เกบรกษาสารละลายดงกลาวดวยการเตมคลอโรฟอรม 2 มลลลตรตอสารละลาย 1 ลตร สารละลายน 1.00 มลลลตร มปรมาณไนเตรท 100 ไมโครกรม มอายการใชงานประมาณ 6 เดอน

จากนนเจอจางสารละลายมาตรฐานไนเตรท 5.00 มลลลตร ใหมปรมาตรทงหมดเปน 500 มลลลตร ดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท สารละลายทได 1.00 มลลลตร จะมปรมาณ ไนเตรท 1.00 ไมโครกรม

8. สารละลายฟนอล ละลายฟนอล 4.6 กรมดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท แลวท าใหมปรมาตรทงหมด

เปน 100 มลลลตร 9. สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 1.45 กรม ดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท แลวท าใหม

ปรมาตรทงหมดเปน 100 มลลลตร 10. สารละลายผสมชนดทหนง ผสมสารละลายฟนอลทไดจากการเตรยมสารละลายขอ 8 และสารละลายโซเดยมไฮ

ดรอกไซด ทไดจากการเตรยมสารละลายขอ 9 ผสมสารละลายทงสองอยางปรมาณเทากน และคนใหเขากน โดยสารละลายนจะตองเตรยมใหมทกครงแลวใชทนท

18

11. สารละลายคอปเปอรซลเฟต ละลายคอปเปอรซลเฟต 15.6 มลลกรมดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท แลวท าใหม

ปรมาตรทงหมดเปน 100 มลลลตร 12. สารละลายไฮดราซนซลเฟต ละลายไฮดราซนซลเฟต 0.725 กรม ดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท แลวท าใหม

ปรมาตรทงหมดเปน 100 มลลลตร 13 สารละลายผสมชนดทสอง ผสมสารละลายคอปเปอรซลเฟตทไดจากการเตรยมสารละลายขอ 11 และ

สารละลายไฮดราซนซลเฟตทไดจากการเตรยมสารละลายขอ 12 ผสมสารละลายทงสองอยางปรมาณเทากน และคนใหเขากน โดยสารละลายนจะตองเตรยมใหมทกครงแลวใชทนท

14. อะซโตน 2.4.2 การหาปรมาณไนไตรทของไนโตรเจน ในการหาคาปรมาณไนไตรทของสารละลายตวอยาง มวธการในการตรวจดงตอไปน

1. ปเปตน าตวอยางทใส 10.0 มลลลตร หรอนอยกวา (หากน าตวอยางมลกษณะขนใหท าการกรองดวย membrane filter ทมร 0.45 ไมครอน กอน) และท าใหมปรมาตรเปน 10 มลลลตร ดวยน ากลนปราศจากไนไตรท ใสลงในหลอดทดลอง

2. ในกรณทน าตวอยางมคา pH มากกวา 10 หรอมความเปนดางรวมเกน 600 มลลกรมตอลตร ของแคลเซยมคารบอเนต ใหปรบคา pH ของน าตวอยางใหมคาประมาณ 6 ดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรค

3. เตมสารละลายซลฟานลาไมดลงไปปรมาตร 0.2 มลลลตร เขยาใหเทากน และตงทงไวใหนานเกน 2 นาท แตไมเกน 8 นาท

4. เตมสารละลาย N-1 ในหลอดของน าตวอยางหลอดละ 0.2 มลลลตร เขยาใหเทากน และตงทงไวอยางนอย 10 นาท แตไมเกน 2 ชวโมง

5. น าสารละลายทไดจากการเตมสารขางตนแลว น าไปวดคาการดดกลนแสง (Absorbance) ทความยาวคลน 543 นาโนเมตร ดวยเครองสเปกโตรมเตอร (Spectrometer)

6. น าคาการดดกลนแสงทวดไดน าไปอานคาความเขมขนของไนไตรท จากกราฟมาตรฐาน ไนไตรท (Calibration curve) ในหนวยมลลกรมตอลตร (ppm)

7. การสรางกราฟมาตรฐานไนไตรท ปเปตสารละลายมาตรฐานไนไตรทในปรมาตรตาง ๆ และใสลงในขวดปรมาตรขนาด 50 มลลลตร แลวเตมน ากลนทปราศจากไนโตรเจนจนถงขดบอกปรมาตร

8. น าสารละลายตวอยางมาตรฐานไนไตรททไดจากขอท 7 ปรมาตร 10.0 มลลลตร น าไปเตมสารละลายดวยวธเดยวกนกบน าตวอยางในขอ 3 และขอ 4

19

9. ท าการวดคาการดดกลนแสง ของสารละลายไนไตรท โดยเลอกใชความยาวแสงใหเหมาะสมจากตาราง 2.2 ซงในกรณนจะใชคาความยาวแสงเทากบ 10 เซนตเมตร ตาราง 2.2 ความยาวแสงทเหมาะสมส าหรบการตรวจคาไนไตรท

ความยาวแสง (cm) ปรมาณไนไตรทของไนโตรเจน (ppm) 1 0.02 ถง 0.20 5 0.20 ถง 0.60 10 นอยกวา 0.02

10. น าคาการดดกลนแสงทวดไดมาเขยนกราฟเทยบกความเขมขนของไนไตรทในหนวยมลลกรมตอลตร จะไดคากราฟมาตรฐานไนไตรทใชส าหรบหาคาปรมาณไนไตรทของสารละลายตวอยาง

2.4.3 การหาปรมาณไนเตรทของไนโตรเจน ดวยวธไฮดราซน ในการหาคาปรมาณไนเตรทของสารละลายตวอยาง มวธการในการตรวจดงตอไปน

1. ปเปตสารละลายตวอยางปรมาตร 10.0 มลลลตรหรอนอยกวา แลวท าใหมปรมาตรทงหมดเปน 10 มลลลตรดวยน ากลนทปราศจากไนเตรท ใสในหลอดทดลอง

2. เตมสารละลายผสมชนดทหนง ปรมาตร 0.5 มลลตร ท าการเขยาใหเขากน และเตมสารละลายผสมชนดทสองปรมาตร 0.25 มลลลตร และท าการเขยาใหเขากน

3. ท าการคลมปากหลอดทดลองดวยแผนฟลอยด เพอปองกนการระเหยของสาร และน าไปอบทอณหภม 30 องศาเซลเซยส เปนเวลา 15 ถง 20 ชวโมง

4. น าสารละลายทผานการอบแลว น ามาเตมอะซโตรปรมาตร 0.4 มลลลตร เขยาและตงทงไวเปนระยะเวลา 2 นาท

5. เตมสารละลายซลฟารลาไมดปรมาตร 0.2 มลลลตร เขยาแลวตงทงไว 2 นาท แตไมเกน 8 นาท

6. เตมสารละลาย N-1 0.2 มลลลตร เขยาใหเขากน และตงทงไวอยางนอย 10 นาท แตไมเกน 2 ชวโมง

7. น าสารละลายตวอยางทผานการเตมสารละลายขางตนแลว ไปท าการวดคาการดดกลนแสง ทความยาวคลน 543 นาโนเมตร

8. ในกรณทมการเจอจางน าตวอยางใหน าคาทอานไดไปปรบใหถกตองโดยใชสตรทแสดงดงสมการ 2.26

20

9. น าคาการดดกลนแสงทท าการปรบคาใหถกตองแลวไปอานความเขมขนของไนเตรทจาก กราฟมาตรฐานไนเตรท

10. คาทอานไดจะเปนคาปรมาณไนเตรทผสมกบปรมาณไนไตรท ดงนนตองค านวณหาคาปรมาณไนเตรท สามารถค านวณไดจากสมการท 2.27

(2.27)

11. การสรางกราฟมาตรฐานไนเตรท ปเปตสารละลายมาตรฐานไนเตรทปรมาตร ตาง ๆ กน คอ 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 และ 6.0 มลลลตร ใสลงหลอดทดลอง และเจอจางใหมปรมาตรเปน 10.0 มลลลตรดวยน ากลนปราศจากไนเตรท

12. น าสารละลายมาตรฐานทไดจากขอท 10 ปรมาตร 10.0 มลลลตร น าไปเตมสารละลายดวยวธเดยวกนกบน าตวอยางในขอ 2 ถงขอ 6

13. ท าการวดคาการดดกลนแสง ของสารละลายไนเตรท ทปรบคาถกตองแลวมาเขยนกราฟเทยบกบปรมาณไนเตรท ในหนวยมลลกรมตอลตร จะไดเปนกราฟมาตรฐานไนเตรท 2.5 ผลงานวจยในอดต 2.5.1 การดสชารจพลาสมาจากอากาศเพอก าจดจลนทรยในน า

ผลงานวจยของคณ Takamasa Okumura และคณะ ป 2016 เรอง “Inactivation of Bacteria using Discharge Plasma under Liquid Fertilizer in a Hydroponic Culture System” กลาววาในการเพาะปลกพชในปจจบน วธไฮโดรโปนกสเปนวธทชวยลดผลกระทบจากปญหาทเกดจากสงแวดลอมได และสามารถควบคมการเจรญเตบโตของพชไดอยางใกลชด ในการศกษานพบวาปยเคมเหลวมการปนเปอนกบแบคทเรย Ralstonia solanacearum อยโดยพชทน ามาศกษาคอตนมะเขอเทศ เมอเจอแบคทเรย Ralstonia solanacearum เขาไปจะท าใหเกดการเหยวของใบ

Absorbance = A – (2.26)

เมอ A = คาการดดกลนแสดงของน าตวอยางทอานได B = คาการดดกลนแสง X = ปรมาณของน าตวอยาง (มลลลตร)

Nitrate(total) = Nitrate – Nitrite

21

จากการศกษาวธการดสชารจพลาสมาของอากาศพบวาในพลาสมานนจะมโอโซน (O3) ซงสามารถฆาเชอจลนทรยได อกทงยงพบกรดไนตรก ซงท าหนาทเปนปยใหกบพช และการท าดสชารจพลาสมาจะเพมอากาศใหแกระบบ ในการศกษานจะศกษาการปนเปอนของแบคทเรย Ralstonia solanacearum ทมกจะปนเปอนมากบปยเคม ผวจยท าการทดลองกบตนมะเขอเทศ ในการทดลองจะมการแบงตนมะเขอเทศออกเปน 3 กลม คอ 1. กลมทควบคมเชงลบเปนกลมทไมมการปนเปอนแบคทเรย Ralstonia solanacearum 2. กลมทควบคมเชงบวกเปนกลมทมการปนเปอนแบคทเรย Ralstonia solanacearum 3. กลมทไดรบเชอแบคทเรย Ralstonia solanacearum และรกษาดวยวธการดสชารจพลาสมา งานวจยนไดน าวธการดสชารจพลาสมาของอากาศนอกจากจะแตกตวไดธาตไนเตรทและไนไตรทแลวยงแตกตวไดโอโซน (O3) ซงมคณสมบตในการกาจดจลนทรย ซงหลงจาก เสรจสนการทดลอง ผวจยไดท าการวดจ านวนแบคทเรยในกลมตางๆ พบวาในพชกลมท 1 จะไมพบการปนเปอนของแบคทเรยปนเปอน กลมท 2 พบวามจานวนจลนทรย 7.2 ซเอฟย/มลลลตร สวนกลมท 3 พบวามจานวนแบคทเรยปนเปอนเพยง 2.9 ซเอฟย/มลลลตร แสดงจ านวนเชอดงภาพ 2.6

ภาพ 2.6 แสดงจ านวนเชอแบคทเรย Ralstonia solanacearum

ผลงานวจยชนนไดใชเทคโนโลยพลาสมาเขามาเกยวของคอวธ “ดสชารจพลาสมาลงในน า” ดงภาพ 2.7 เปนภาพอางน าทภายในอางน าจะประกอบดวย หลอดทรงกระบอกภายในหลอดจะบรรจลวดอเลคโทรดและแผนมกราวดอยบนหลอด หลอดจะมการเจาะรไวขนาด 0.5 มลลเมตร ท าการปอนอากาศเขาไปในหลอด และศกยไฟฟาทบร เวณลวดอเลคโทรดและแผนกราวดจะเกดสนามแมเหลกไฟฟาทมพลงงานมากพอทจะท าการดสชารจพลาสมาจากอากาศลงน า

22

ภาพ 2.7 แสดงสวนประกอบเครองดสชารจพลาสมา

ในการทดลองจะท าการทดลองทงหมด 12 วน โดยมการแบงตนมะเขอเทศออกเปน 2 กลม คอ 1.) กลมทควบคมเชงบวกเปนกลมทมการปนเปอนแบคทเรย R. solanacearum แตไมไดรบการรกษาดวยวธดสชารจพลาสมา 2.) กลมทควบคมเชงลบ เปนกลมทมการปนเปอนแบคทเรย R.solanacearum และรกษาดวยวธการดสชารจพลาสมา โดยหลงจากทใหปยเคมเหลวทปนเปอนแบคทเรย R. Solanacearum แกพชผานไป 40 นาทจะท าการดสชารจพลาสมาไปจนถง 100 นาท ผลสรปคอจ านวนแบคทเรยในกลมทมการรกษาดวยวธดสชารจพลาสมามจ านวนนอยกวาประมาณ 3 เทา 2.5.2 การดสชารจพลาสมาจากอากาศลงในน าเพอการเจรญเตบโตของพช ผลงานวจยของคณ Junichiro Takahata และคณะ ป 2014 เรอง “Improvement of growth rate of plants by bubble discharge in water” กลาวถงวธการปลกพชแบบไฮโดรโปนกส ซงในการปลกพชวธดงกลาวจะมการใหธาตอาหารแกเปนปยเคมละลายน า ท าใหพชเจรญเตบโตไดไวไดผลผลตสง อยางไรกตามในปยเคมมกจะพบการปนเปอนของเชอจลนทรยมาดวย จลนทรยดงกลาวสามารถแพรกระจายไปกบน าไดด ซงอาจจะกอใหเกดความเสยหายในการปลกของทงระบบได จากการศกษาวธการดสชารจพลาสมาพบวาในพลาสมานนจะมโอโซน ทไดจากออกซเจน ซงสามารถฆาเชอจลนทรยได อกทงยงพบกรดไนตรกซงท าหนาทเปนปยใหกบพชคอไนเตรทและไนไตรททไดจากไนโตรเจน และการท าดสชารจพลาสมายงเพมอากาศใหแกระบบปลกดวย ผลงานวจยชนนไดใชวธการดงกลาวในการประยกตใชกบพชทปลกในระบบไฮโดรโปนกสของเขา ดงภาพ 2.8 วธการคอการน าหลอดแกวสองหลอดขนาด 2 มลลเมตร จมลงไปในภาชนะทมน าอย ภายในหลอดแกวท 1 (ซาย) จะมลวดทมหนาทเปนกราวดขนาด 0.2 มลลเมตรอย และหลอดท 2 (ขวา) จะมลวดอเลกโทรดขนาด 0.2 มลลเมตรอย ท าการปอนอากาศเขาไปในหลอดในอตรา 0.5 ลตรตอนาท และจายไฟฟาเขาไปในระบบระหวางลวดอเลกโทรดและกราวดเพอใหครบวงจรมากพอทจะท าใหเกดพลาสมา จากนนพลาสมาจะถกดสชารจลงในน า น าทไดจะถกน าไปเปนปยใหแกพช

23

ภาพ 2.8 แสดงสวนประกอบการดสชารจพลาสมา

ในการทดลองจะท าการทดลองเปนเวลา 28 วนโดยพชทใชทดลองคอผกโขม ซงจะแบงเปน 3 กลม 1.) กลมทใหน าไมไดถกดสชารจดวยพลาสมา 2.) กลมทใหน าทถกดสชารจเปนเวลา 15 นาท 3.) กลมทใหน าทถกดสชารจ 30 นาท ในการทดลองนจะท าการวดน าหนกแหงของพช ความสงของตน และจ านวนแบคทเรยทพบทง 3 กลมเทยบกน สรปไดดงน ดานน าหนกพชกลมท 1 จะมน าหนกนอยทสด กลมท 2 และ 3 น าหนกเทาๆ กน ดานความสงของตนกลมท 1 สงนอยทสด กลมท 2 สงรองลงมา และกลมท 1 สงทสด ดานจ านวนจลนทรย กลมท 2 และ 3 ทใชวธการดสชารจพลาสมาในน า จะมจ านวนจลนทรยนอยเมอเทยบกบกลมท 1 2.5 การประยกตใชผลงานวจยในอดต

จากการศกษางานวจยในอดตดงกลาวพบวาไนเตรทและไนไตรททไดมาจากกระบวนการดสชารจอากาศนนมประโยชนหลายดาน ไดแก ชวยในการก าจดเชอจลนทรย เปนปยใหแกพช และเพมออกซเจนใหระบบปลก กลาวคอน าทเกดจากการดสชารจอากาศจะได โอโซนจากออกซเจนทมคณสมบตในการก าจดเชอจลนทรย และไดไนเตรทและไนไตรทจากไนโตรเจน ทมคณสมบตเปนธาตอาหารใหแกพช โดยพชสามารถน าไปใชในการเจรญเตบโตได อยางไรกตามระบบไฮโดรโปนกสกยงพบปญหาหลกๆ คอ หากมการปนเปอนของจลนทรยในน าทมาจากปยเคมหรอจากน า จะท าใหพชทงระบบเกดการปนเปอนได เนองจากน าเปนตวน าพาจลนทรยไดด ซงจะท าไหพชตายได

ดงนนผวจยจงเลงเหนวาการดสชารจอากาศลงในน า สามารถประยกตใชกบการปลกพชในระบบไฮโดรโปนกสได ในการวจยทางผวจยจะน าน าทผานการดสชารจไปปลกพชในระบบไฮโดรโปนกส และศกษาเกยวกบการเจรญเตบโตของพช โดยมปจจยทเกยวของในการดสชารจ 3 ปจจย ไดแก อตราการไหลของน า (Water Flow) อตราการไหลของอากาศ (Air Flow) และเวลาในการดสชารจ

24

(Time) สงทคาดวาจะไดรบคอ คาพารามเตอรทเหมาะสมในการดสชารจพลาสมาส าหรบสรางธาตอาหารไนเตรทและไนไตรทในการปลกพชระบบไฮโดรโปนกส การลดการปนเปอนจากจลนทรยในน า และประหยดคาใชจายไดในระยะยาว ในการด าเนนการวจยเรองการประยกตใชเทคโนโลยพลาสมาในการสรางธาตอาหารไนเตรทและไนไตรทส าหรบเพาะปลกพชในระบบไฮโดรโปนกส จะแบงเปน 3 ชวง คอ 1.) ชวงการสรางเครองดสชารจพลาสมา 2. ) ชวงการสรางระบบปลกแบบไฮโดรโปนกส 3.) ชวงการปลกผกกรนโอค และบนทกผล