Share this post on: Twitter Facebook

ท่านที่มีโอกาสได้แวะเวียนไปตามสี่แยกต่างๆในเขตกรุงเทพมหานครเชื่อว่าคงผ่านตาวัตถุทรงสี่เหลี่ยมหน้าตาประหลาดคล้ายกับเอาดาวเทียมสปุตนิกมาต่อเข้ากับตู้เย็น บางชิ้นก็มีส่วนหัวคล้ายกับเอาโลหะสามเหลี่ยมหน้าจั่วมาครอบบนตัวหุ่นยนต์ หลายท่านอาจสงสัยว่ามันคืออะไร? แล้วทำไมถึงมาตั้งอยู่แถวสี่แยก? อันที่จริงแล้วอุปกรณ์เหล่านี้คือเครื่องเก็บฝุ่นละอองในอากาศโดยมีหัวคัดแยกขนาดฝุ่นละอองทั้งที่มีขนาดใหญ่ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 100 ไมครอน (1 ไมครอนมีค่าเท่ากับ 1 ใน 1,000,000 ของ 1 เมตรหรือ 1/10,000 ของ 1 เซ็นติเมตร) ลงมาซึ่งในทางวิชาการเรียกว่าฝุ่นรวม (Total Suspended Particulate: TSP) [1] ฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอนหรือที่มักเรียกกันติดปากว่า PM10 [2] และฝุ่นละเอียด (Fine Particle) ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 2.5 ไมครอน (PM2.5) [3] ถามต่อไปอีกว่าแล้วทำไมต้องมาคัดแยกขนาดฝุ่นละอองให้สิ้นเปลืองเวลาเพราะฝุ่นไม่ว่าจะขนาดเล็กหรือใหญ่มันก็คือฝุ่นอยู่ดี? ส่วนตัวแล้วครั้งหนึ่งก็เคยคิดเช่นนั้นจนกระทั้งได้มีโอกาสมาศึกษาเรื่องผลกระทบจากอนุภาคมลสารที่มีขนาดเล็ก มากจึงทราบว่าขนาดยิ่งเล็กยิ่งอันตรายเพราะมันสามารถทะลุทะลวงเข้าไปในจุดที่ลึกที่สุดของก้านปอดได้ ในอดีตที่ผ่านมามีงานวิจัยหลายชิ้นได้บ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ระหว่างการสูดเอาฝุ่นละเอียดกับโรคโรคหลอดเลือดสมอง (Cerebrovascular disease) [4] โรคหัวใจและหลอดเลือด (Heart disease หรือ Cardiovascular disease) [5] โรคหอบหืด (Asthma) [6] โรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง หรือ โรคซีโอพีดี (Chronic obstructive pulmonary disease, COPD) [7] นอกจากนี้ค่าฝุ่นละอองที่สูงเกินมาตรฐานอาจส่งผลกระทบต่อทัศนวิสัยในการมองเห็น [8] เช่นการยกเลิกเที่ยวบินของสายการบิน Japan Airline และ All Nippon Airways เพื่อหลีกเลี่ยงควันไฟและเถ้าถ่านที่พุ่งออกมาจากปากปล่องภูเขาไฟอาโสะเมื่อช่วงเดือนพฤศจิกายน 2557 ยังไม่รวมถึงผลงานวิจัยหลายชิ้นที่บ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบทางเคมีโดยเฉพาะอินทรีย์คาร์บอน (Organic carbon) และธาตุคาร์บอน (Elemental carbon) ภายในฝุ่นละอองกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [9-11]

เขียนมาถึงตรงนี้ท่านผู้อ่านคงพอเข้าใจถึงความสำคัญของฝุ่นละอองและคงพอจะเข้าใจได้ไม่ยากว่าเหตุใดนักวิทยาศาสตร์จึงสนใจที่จะศึกษาในเรื่ององค์ประกอบทางเคมีภายในฝุ่นละอองรวมทั้งการกำหนดค่ามาตรฐานของฝุ่นขนาดต่างๆ [12-19]

ตารางที่ 1: ค่ามาตรฐานของฝุ่น PM10 และ PM2.5 ในแต่ละประเทศ PM10 (ภายใน 24 ชั่วโมง) หน่วย: ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร PM10 (ภายใน 1 ปี) หน่วย: ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร PM2.5 (ภายใน 24 ชั่วโมง) หน่วย:ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร PM2.5 (ภายใน 1 ปี) หน่วย: ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
ออสเตรเลีย [12] 50 – 25 8
สาธารณรัฐประชาชนจีน [13] 70 150 75 35
สหภาพยุโรป [14] 50 40 – 25
ฮ่องกง [15] 100 50 75 35
สหรัฐอเมริกา [16] 150 – 35 12
เกาหลีใต้ [17] 100 50 50 25
ญี่ปุ่น [18-19] 100 – 35 15

แต่ปัญหาคือแหล่งกำเนิดของมลพิษในอากาศไม่ได้มีเพียงแค่แหล่งเดียว เช่นแหล่งกำเนิดของสารก่อมะเร็งโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) รวมทั้งสารอินทรีย์ย่อยสลายยากกลุ่มอื่นๆที่มีฤทธิ์ในการก่อการกลายพันธุ์ มีตั้งแต่ไอเสียจากยานพาหนะ การสันดาปที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงฟอสซิลจากโรงงานอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้า เขม่าควันจากเตาเผาขยะ การหุ้งต้มโดยใช้ถ่าน ไฟป่า รวมทั้ง การเผาเศษชีวมวลจากการเกษตร [20-26] ด้วยเหตุดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมจึงได้พยายามคิดหาวิธีการในการคำนวณอัตราส่วนการปลดปล่อยมลพิษจากแต่ละแหล่งกำเนิดโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ซึ่งความน่าเชื่อถือของผลวิเคราะห์จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีจำนวนตัวอย่างมาก แบบจำลองที่นิยมใช้กันเช่น Chemical Mass Balance Model ของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมสหรัฐ (US-EPA) การใช้เทคนิค Receptor Model เช่นการวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (Principal Component Analysis : PCA) รวมทั้งเทคนิค Positive Matrix Factorization และ UNMIX เป็นต้น เทคนิคต่างๆเหล่านี้ต่างมีข้อดีข้อเสียและข้อจำกัดที่แตกต่างกันซึ่งผู้ใช้จำเป็นต้องเข้าใจในหลักแนวคิดของแต่ละแบบจำลองจึงจะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้อย่างถูกต้อง

เอกสารอ้างอิง
[1]
[2]
[3]
[4] Manuel A. Leiva G, Daniela A. Santibañez, Sergio Ibarra E, Patricia Matus C, Rodrigo Seguel. A five-year study of particulate matter (PM2.5) and cerebrovascular diseases. Environmental Pollution, Volume 181, October 2013, Pages 1-6.
[5] Quanxi Zhang, Jian Zhang, Zhenhua Yang, Yuexia Zhang, Ziqiang Meng. Impact of PM2.5 Derived from Dust Events on Daily Outpatient Numbers for Respiratory and Cardiovascular Diseases in Wuwei, China. Procedia Environmental Sciences, Volume 18, 2013, Pages 290-298.
[6] Christine Loftus, Michael Yost, Paul Sampson, Griselda Arias, Elizabeth Torres, Victoria Breckwich Vasquez, Parveen Bhatti, Catherine Karr. Regional PM2.5 and asthma morbidity in an agricultural community: A panel study. Environmental Research, Volume 136, January 2015, Pages 505-512.
[7] Kristin Aunan, Line W.H. Alnes, Janne Berger, Zeqin Dong, Liying Ma, Heidi E.S. Mestl, Haakon Vennemo, Shuxiao Wang, Wei Zhang. Upgrading to cleaner household stoves and reducing chronic obstructive pulmonary disease among women in rural China — A cost-benefit analysis. Energy for Sustainable Development, Volume 17, Issue 5, October 2013, Pages 489-496.
[8] David Y.H. Pui, Sheng-Chieh Chen, Zhili Zuo. PM2.5 in China: Measurements, sources, visibility and health effects, and mitigation. Particuology, Volume 13, April 2014, Pages 1-26.
[9] Amos P.K. Tai, Loretta J. Mickley, Daniel J. Jacob. Correlations between fine particulate matter (PM2.5) and meteorological variables in the United States: Implications for the sensitivity of PM2.5 to climate change. Atmospheric Environment, Volume 44, Issue 32, October 2010, Pages 3976-3984.
[10] Xin Wan, Shichang Kang, Yuesi Wang, Jinyuan Xin, Bin Liu, Yuhong Guo, Tianxue Wen, Guoshuai Zhang, Zhiyuan Cong. Size distribution of carbonaceous aerosols at a high-altitude site on the central Tibetan Plateau (Nam Co Station, 4730 m a.s.l.). Atmospheric Research, Volume 153, February 2015, Pages 155-164.
[11] N. Bellouin. AEROSOLS | Role in Climate Change. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, from Encyclopedia of Atmospheric Sciences (Second Edition), 2015, Pages 76-85.
[12] http://www.environment.gov.au/resource/national-standards-criteria-air-pollutants-1-australia
[13] http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/dqhjbh/dqhjzlbz/201203/W0201204103302323
[14] http://ec.europa.eu/environment/air/quality/standards.htm
[15] “Air Quality Objectives”. Environmental Protection Department, Hong Kong. 19 December 2012. Retrieved 27 July 2013.
[16] http://www.epa.gov/airtrends/aqtrnd95/pm10.html
[17] http://www.airkorea.or.kr/
[18] http://www.kankyo.metro.tokyo.jp/air/air_pollution/PM2.5/index.html
[19] http://www2.dmu.dk/AtmosphericEnvironment/Expost/database/docs/AQ_limit_values.pdf
[20] Klara Slezakova, Dionísia Castro, Cristina Delerue–Matos, Maria da Conceição Alvim–Ferraz, Simone Morais, Maria do Carmo Pereira. Impact of vehicular traffic emissions on particulate-bound PAHs: Levels and associated health risks. Atmospheric Research, Volume 127, June 2013, Pages 141-147.
[21] Giancarlo Rampazzo, Mauro Masiol, Flavia Visin, Egisto Rampado, Bruno Pavoni. Geochemical characterization of PM10 emitted by glass factories in Murano, Venice (Italy). Chemosphere, Volume 71, Issue 11, May 2008, Pages 2068-2075.
[22] Reginald E. Masto, Elina Sarkar, Joshy George, Kumari Jyoti, Pashupati Dutta, Lal C. Ram. PAHs and potentially toxic elements in the fly ash and bed ash of biomass fired power plants. Fuel Processing Technology, Volume 132, April 2015, Pages 139-152.
[23] Tze Chean Ooi, Dennis Thompson, David R. Anderson, Ray Fisher, Trevor Fray, Mohammad Zandi. The effect of charcoal combustion on iron-ore sintering performance and emission of persistent organic pollutants. Combustion and Flame, Volume 158, Issue 5, May 2011, Pages 979-987.
[24] Eun-Jung Kim, Jeong-Eun Oh, Yoon-Seok Chang. Effects of forest fire on the level and distribution of PCDD/Fs and PAHs in soil. Science of The Total Environment, Volume 311, Issues 1–3, 20 July 2003, Pages 177-189.
[25] S.R. Wild, D.J. Mitchell, C.M. Yelland, K.C. Jones. Arrested municipal solid waste incinerator fly ash as a source of polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs) to the environment. Waste Management & Research, Volume 10, Issue 1, February 1992, Pages 99-111.
[26] Siwatt Pongpiachan, Danai Tipmanee, Chukkapong Khumsup, Itthipon Kittikoon, Phoosak Hirunyatrakul. Assessing risks to adults and preschool children posed by PM2.5-bound polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during a biomass burning episode in Northern Thailand. Science of The Total Environment, Volume 508, 1 March 2015, Pages 435-444.