เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว ที่แม่น้ำทั่วโลกเปรียบเสมือนเส้นเลือดใหญ่ของอารยธรรม ช่วยสร้างความเจริญรุ่งเรืองและการล่มสลายของอาณาจักรต่างๆ รวมทั้งยังเป็นเส้นทางการค้าที่สำคัญและหล่อเลี้ยงสังคมมนุษย์มาโดยตลอด ตั้งแต่แม่น้ำไนล์จรดแม่น้ำแยงซี แม่น้ำเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่ฉากหลังของประวัติศาสตร์เท่านั้น แต่ยังสร้างประวัติศาสตร์ด้วยตัวมันเองได้อีกด้วย
นอกจากความสำคัญทางประวัติศาสตร์แล้ว แม่น้ำยังมีความน่าสนใจในมุมมองทางวิทยาศาสตร์ เพราะเป็นแหล่งข้อมูลมากมาย รวมถึงมีตัวแปรที่สำคัญสำหรับการติดตามคุณภาพน้ำ
การติดตามดูแลระบบนิเวศในแม่น้ำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน การปกป้องชุมชน และการรักษาคุณภาพน้ำ โดยทำการวิเคราะห์แนวโน้มการไหลของน้ำ ระดับมลพิษ และความสมบูรณ์ของระบบนิเวศ ช่วยให้องค์กรต่างๆ สามารถจัดการกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้าได้ เช่น ความเสี่ยงจากน้ำท่วม ปัญหามลภาวะ หรือการสูญเสียแหล่งที่อยู่อาศัย งานนี้ไม่เพียงแต่สนับสนุนการปฏิบัติตามกฎระเบียบเท่านั้น แต่ยังเป็นการปกป้องทรัพยากรที่สำคัญให้คนรุ่นหลังอีกด้วย
ตัวแปรคุณภาพน้ำเป็นตัวชี้วัดความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในแม่น้ำ
มีตัวแปรคุณภาพน้ำมากมายที่เราสามารถใช้ประเมินความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในแม่น้ำได้ ในบทความนี้ เราจะเน้นไปที่ 4 ตัวแปรที่สำคัญ ได้แก่ อุณหภูมิ (T), ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ (κ), ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) และค่า pH ซึ่งเป็นเรื่องที่สำคัญในการทำความเข้าใจว่าตัวแปรเหล่านี้ส่งผลต่อคุณภาพน้ำและความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในแม่น้ำอย่างไร โดยตารางด้านล่างนี้จะช่วยอธิบายถึงความสำคัญ และแต่ละค่าบ่งบอกถึงอะไร และส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำอย่างไร เมื่อค่าเหล่านี้มีค่าสูงหรือค่าต่ำ
| ตัวแปร | ความสำคัญ | ตัวบ่งชี้ | ผลกระทบต่อคุณภาพน้ำ |
| อุณหภูมิ หรือ T (oC) | มีผลต่อกระบวนการเผาผลาญและระดับออกซิเจนที่ละลายในน้ำ | – ค่าต่ำ: ทำให้กระบวนการเผาผลาญช้าลง ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตในน้ำ- ค่าสูง: ปริมาณออกซิเจนลดลง ทำให้เกิดความเครียดสำหรับสิ่งมีชีวิตในน้ำ | อาจบ่งชี้ว่า มลพิษทางความร้อน มีสาเหตุจากการปล่อยน้ำทิ้งของโรงงานอุตสาหกรรม, การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการไหลของน้ำ หรือเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล |
| ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ หรือ κ (𝜇s/cm at 25 oC) | สะท้อนถึงความเข้มข้นของไอออนละลายในน้ำ | – ค่าต่ำ: ระดับไอออนต่ำ มักพบในน้ำที่ไม่มีมลพิษ- ค่าสูง: มีมลพิษทางน้ำที่เกิดจากน้ำไหลบ่า, น้ำเสียจากท่อน้ำทิ้ง หรือแหล่งอุตสาหกรรม | อาจส่งสัญญาณถึงมลพิษที่เกิดขึ้น มีสาเหตุมาจากกิจกรรมของมนุษย์ |
| ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ หรือ DO (mg/L) | จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในน้ำ | – ค่าต่ำ: ทำให้ปลาตายและความหลากหลายทางชีวภาพลดลง- ค่าสูง: บ่งบอกว่าเป็นระบบนิเวศที่ดี | หากค่า DO อยู่ในระดับต่ำ ทำให้เกิด Dead Zone (บริเวณที่สิ่งมีชีวิตในน้ำอยู่ไม่ได้) ซึ่งมักเกิดจากการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ และสารอาหารจากน้ำไหลบ่า |
| ค่า pH | มีอิทธิพลต่อกระบวนการทางชีวเคมี | – ค่าต่ำ: ส่งผลให้การขยายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำลดลง- ค่าสูง: มีมลพิษหรือแร่ธาตุในน้ำสูง | หากอยู่ในระดับที่สูงหรือต่ำเกินไป จะรบกวนระบบนิเวศ นำไปสู่การลดลงของสิ่งมีชีวิตและทำให้องค์ประกอบในระบบนิเวศเปลี่ยนแปลงไป |
เมื่อค่าอุณหภูมิ (T), ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ (κ), ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) และค่า pH เปลี่ยนแปลงไป ระบบนิเวศในแม่น้ำอาจได้รับผลกระทบรุนแรง ซึ่งส่งผลต่อชีวิตสิ่งมีชีวิตในน้ำ คุณภาพน้ำ รวมถึงพืชและสัตว์ทั่วๆ ไป ถึงแม้เราจะสามารถศึกษาปัจจัยเหล่านี้แยกกันได้ แต่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าปัจจัยเหล่านี้มีความสัมพันธ์และส่งผลกระทบต่อกันและกัน การเข้าใจความสัมพันธ์เหล่านี้อย่างถ่องแท้จะช่วยให้เราค้นพบข้อมูลเชิงลึกที่เกี่ยวข้องกับความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในแม่น้ำ และส่งผลต่อเนื่องไปยังคุณภาพน้ำอีกด้วย
แม่น้ำโอไฮโอ (Ohio) และความท้าทายในการวิเคราะห์ข้อมูลจากระบบนิเวศในแม่น้ำ
แม่น้ำโอไฮโอ (Ohio) เกิดจากการไหลรวมกันของแม่น้ำ Allegheny และ Monongahela เป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับการวิจัยด้านมลพิษ คุณภาพน้ำ และวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ซึ่งพื้นที่ลุ่มน้ำขนาดใหญ่ของแม่น้ำนี้ ครอบคลุมหลายรัฐ มีบทบาทสำคัญต่อความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในพื้นที่โดยรอบ ส่งผลกระทบต่อทั้งสัตว์ป่าและประชากรมนุษย์ ความสำคัญทางประวัติศาสตร์ของแม่น้ำ และความท้าทายที่ยังคงมีอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม มลพิษจากการเกษตร และขยะจากเมือง ทำให้แม่น้ำแห่งนี้เป็นจุดที่น่าสนใจของนักวิทยาศาสตร์และผู้กำหนดนโยบาย การศึกษาในบริเวณตามแนวแม่น้ำโอไฮโอช่วยให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับผลกระทบของกิจกรรมมนุษย์ต่อระบบนิเวศในแม่น้ำ และประสิทธิภาพของกฎหมายด้านสิ่งแวดล้อม
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะมีแหล่งข้อมูลมากมายเกี่ยวกับแม่น้ำทั่วประเทศสหรัฐอเมริกา การติดตามตัวแปรคุณภาพน้ำ เช่น ค่า pH, อุณหภูมิ, ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ และปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ยังคงเป็นงานที่ซับซ้อนและท้าทาย ความซับซ้อนนี้ไม่ได้เกิดจากการรวบรวมและจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวิเคราะห์และตีความข้อมูลเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกที่นำไปปฏิบัติได้จริง ความผันแปรของคุณภาพน้ำตามช่วงเวลาและในแต่ละพื้นที่ ยิ่งทำให้งานนี้ยากขึ้น ซึ่งมักจะต้องใช้เครื่องมือและวิธีการที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องและมีความหมาย
Minitab Connect ช่วยให้เราติดตามตัวแปรคุณภาพน้ำได้อย่างไร
โดยการใช้ Minitab Connect ร่วมกับข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะจากสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ฉันได้สำรวจว่า ตัวแปรคุณภาพน้ำของแม่น้ำโอไฮโอมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงเวลา 2 ปีที่ผ่านมา ณ สถานีเก็บข้อมูลเฉพาะของ USGS ซึ่งแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง
วิธีการตั้งค่าการเชื่อมต่อ Minitab Connect กับ API ของ USGS
ทุกๆ 15 นาที API ของ USGS จะทำการวัดค่าใหม่สำหรับตัวแปรคุณภาพน้ำต่างๆ ที่ถูกเก็บรวบรวมจากสถานี โดยสร้างการเชื่อมต่อระหว่าง Minitab Connect และ API ของ USGS เพื่อดึงข้อมูลในแต่ละตัวแปรทุกๆ ชั่วโมง ซึ่งตัวเชื่อมต่อ Rest API ทำให้การจัดการข้อมูลที่ได้จาก API เป็นเรื่องง่าย สามารถเก็บรวบรวมข้อมูลได้อย่างแม่นยำ สม่ำเสมอ และนำข้อมูลมารวมกันได้
ด้วยการใช้ SQL แบบกำหนดเอง ฉันได้รวมตารางข้อมูลสำหรับอุณหภูมิ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ และค่า pH เข้าด้วยกัน พร้อมทั้งเพิ่มคอลัมน์ต่างๆ เช่น วันที่เก็บข้อมูล, เดือน, ปี, วันต่างๆ ในสัปดาห์, ฤดูกาล และไตรมาส กระบวนการที่ไหลลื่นนี้ถูกทำให้ง่ายขึ้นอย่างมากด้วย Minitab Connect เนื่องจากตาราง SQL จะถูกอัพเดตเรื่อยๆ เพื่อรวมข้อมูลใหม่ๆ หลังจากการตั้งค่าเริ่มต้น Minitab Connect ช่วยให้การนำเข้าข้อมูลเป็นไปอย่างอัตโนมัติและมีประสิทธิภาพ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์อย่างฉัน สามารถวิเคราะห์และสำรวจข้อมูลได้อย่างมั่นคง โดยไม่ต้องเสียเวลาเพิ่มเติมในการทำความสะอาดและประมวลผลข้อมูล
ดูตัวอย่างแดชบอร์ดการติดตามคุณภาพน้ำ
ขั้นแรก ฉันได้เพิ่มข้อความและรูปภาพลงไปในพื้นที่ด้านบนของแดชบอร์ดของฉัน
จากนั้น ฉันได้เพิ่มกราฟ Time series plot ที่แสดงข้อมูลทั้ง 4 ตัวแปรพร้อมด้วย KPIs สำหรับค่าสูงสุด ค่าเฉลี่ย และค่าต่ำสุด และเพื่อให้การสำรวจข้อมูลง่ายขึ้นและโต้ตอบได้มากขึ้น ฉันได้เพิ่ม Slicer ที่ช่วยให้ฉันสามารถกรองข้อมูลตามวันที่ เดือน ปี รวมทั้งค่าอุณหภูมิ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ และค่า pH
เพื่อให้เห็นแนวโน้มตามฤดูกาลในข้อมูลได้ง่ายขึ้น ฉันได้เพิ่มกราฟ Line plot สำหรับค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ ในแต่ละเดือน นอกจากนี้ ฉันยังได้เพิ่มกราฟ Correlogram ซึ่งเป็นประโยชน์ในการระบุและวัดความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ โดยความสัมพันธ์ที่ชัดเจนอย่างหนึ่งที่ข้อมูลชุดนี้แสดงคือ ความสัมพันธ์แบบตรงกันข้ามระหว่างค่าอุณหภูมิในน้ำกับปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (เนื่องจากน้ำเย็นสามารถ ‘กักเก็บ’ ออกซิเจนที่ละลายในน้ำได้มากกว่าน้ำอุ่น)
สุดท้าย ฉันตัดสินใจเพิ่มกราฟ Control Charts ที่แสดงค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ และค่า pH ในช่วง 90 วันล่าสุด โดยแยกแต่ละเดือน นอกจากนี้ ฉันยังได้ตั้งค่าการทดสอบทางสถิติและเกณฑ์ต่างๆ ซึ่งถ้าหากค่าเฉลี่ยรายวันเกินกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้ จะมีการแจ้งเตือนผ่าน SMS หรืออีเมล หรือผ่านแอปพลิเคชัน
การตั้งค่าการแจ้งเตือนในแดชบอร์ดของ Minitab Connect นั้นง่ายและสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยติดตามสภาวะอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในแม่น้ำและระบบนิเวศในแม่น้ำ หากค่าเฉลี่ยรายวันของค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะสูงเกิน 400 μS/cm ฉันจะได้รับการแจ้งเตือนทันที ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงคุณภาพน้ำที่ไม่ดี เนื่องจากมีปริมาณของแข็งที่ถูกละลาย สารเคมี และแร่ธาตุอยู่ในเกณฑ์ที่สูง และหากค่า pH เฉลี่ยรายวันของแม่น้ำอยู่นอกช่วง 6.5 – 8.0 ฉันก็จะได้รับการแจ้งเตือนเช่นกัน ซึ่งอาจบ่งชี้ว่า ความหลากหลายทางชีวภาพของแม่น้ำอาจเผชิญกับปัญหาเนื่องจากความเครียดต่อระบบสรีรวิทยาและการสืบพันธุ์ที่ลดลง
สรุปส่งท้าย
ในกรณีตัวอย่างนี้ ข้อดีอย่างหนึ่งของ Minitab Connect คือความสามารถในการดึง เปลี่ยนแปลง และโหลดข้อมูลจาก API ของ USGS ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ข้อดีที่สำคัญอีกอย่างคือ สามารถแจ้งเตือนได้ทันทีเมื่อข้อมูลไม่อยู่ในการควบคุม และ/หรือ ไม่ตรงตามเกณฑ์ที่ต้องการ พร้อมทั้งคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ ของ Minitab Connect ที่มีบทบาทสำคัญในสถานการณ์ต่างๆ ที่ต้องการสามารถตอบสนองด้านนโยบายสาธารณะและสิ่งแวดล้อมได้อย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับรายงานหนึ่งในบทความนี้
มันเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ใช้เครื่องมืออย่าง Minitab Connect เพื่อช่วยวิเคราะห์แนวโน้มข้อมูลในอดีต ควบคู่ไปกับการติดตามสภาวะปัจจุบันแบบเรียลไทม์ ซึ่งการทำเช่นนี้มีศักยภาพที่จะช่วยให้ตอบสนองต่อประเด็นด้าน ESG (สิ่งแวดล้อม สังคม และธรรมาภิบาล) และการแทรกแซงนโยบายสาธารณะได้อย่างรวดเร็วเมื่อจำเป็น โดยภาพรวมแล้ว ใครก็ตามที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยและการสำรวจทางวิทยาศาสตร์จะได้รับประโยชน์อย่างมาก จากการใช้โซลูชันของซอฟต์แวร์ที่ทันสมัย เพื่อจัดการ
บูรณาการ วิเคราะห์ และประมวลผลข้อมูล ดังนั้น มันถึงเวลาแล้ว ที่จะขับเคลื่อนงานวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมอื่นๆ ไปข้างหน้า โดยทิ้งการเก็บข้อมูลที่กระจัดกระจายใน USB และใน spreadsheet จำนวนมาก การใช้แนวทางการจัดการข้อมูลแบบบูรณาการและมั่นคงมาใช้ มันเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการประหยัดทรัพยากร เวลา และความพยายาม ซึ่ง Minitab Connect นำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงกระบวนการจัดการข้อมูลและช่วยปลดล็อกสิ่งใหม่ๆ
ต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ Minitab Connect หรือไม่ พูดคุยกับ Minitab เพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม
บทความต้นฉบับ : Real-Time Monitoring of Water Quality Parameters using Minitab Connect
ต้นฉบับนำมาจาก Minitab blog , แปลและเรียบเรียงโดยรัฐพงษ์ ยอดสีมา
บริหารจัดการ SCM Blog โดยชลทิชา จำรัสพร, บริษัท โซลูชั่น เซ็นเตอร์ จํากัด ตัวแทน Minitab ในประเทศไทย
เพิ่มเติมเกี่ยวกับบริษัท Minitab
Minitab ช่วยให้บริษัทและองค์กรต่างๆ สามารถมองเห็นแนวโน้มของข้อมูล, แก้ปัญหาและค้นพบประเด็นสำคัญจากข้อมูลเชิงลึก โดยนำเสนอชุดโซลูชั่นที่ครอบคลุมทุกด้านและดีที่สุดสำหรับซอฟต์แวร์ในระดับเดียวกัน ที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลและการปรับปรุงกระบวนการ
ด้วยวิธีการที่เป็นเอกลักษณ์ และการนำเสนอซอฟต์แวร์และบริการแบบองค์รวม Minitab ช่วยให้องค์กรเข้าถึงกระบวนการตัดสินใจในส่วนที่ช่วยผลักดันให้เกิดความเป็นเลิศทางธุรกิจได้ดีขึ้น ความง่ายในการใช้งานที่โดดเด่นกว่าใครมีส่วนช่วยให้ Minitab สามารถทำให้การเข้าถึงข้อมูลเชิงลึกเป็นเรื่องที่ง่าย ทีมงานของ Minitab ซึ่งประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญทางด้านการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้ผ่านการอบรมมาเป็นอย่างเข้มงวด จะช่วยให้ผู้ใช้งานมั่นใจว่าจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากการใช้งานวิเคราะห์ข้อมูลและพร้อมที่จะให้คำปรึกษาตลอดเวลาที่ใช้งานเพื่อนำไปสู่การตัดสินใจที่ดีขึ้น รวดเร็ว และแม่นยำ
เป็นเวลากว่า 50 ปีที่ Minitab ได้ช่วยองค์การต่าง ๆ เพิ่มรายได้ ควบคุมและลดต้นทุน เพิ่มคุณภาพ เสริมสร้างความพึงพอใจของลูกค้า และเพิ่มประสิทธิภาพ ธุรกิจและองค์นับหมื่นทั่วโลกใช้ Minitab Statistical Software®, Companion by Minitab®, Minitab Workspace®, Salford Predictive Modeler® and Quality Trainer® เป็นเครื่องมือช่วยในการค้นพบและปรับปรุงความบกพร่องในกระบวนการ