แหล่งกำเนิด PM2.5 และกลไกการเกิดฝุ่นทุติยภูมิบริเวณใกล้ผิวดินด้วยเทคนิคองค์ประกอบทางเคมีและสถานะทางอายุของฝุ่น

บทคัดย่อ

ปัญหาฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) ในพื้นที่กรุงเทพมหานครส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และสุขภาพของประชาชน ปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยาใกล้ผิวดินมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณและการกระจายของ PM2.5 ในแนวระนาบและการกระจายตามแนวดิ่ง อีกทั้งการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและปฏิกิริยาทางเคมีก่อให้เกิดฝุ่นทุติยภูมิขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (secondary PM2.5) ในบรรยากาศ จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแหล่งกำเนิดของฝุ่นทุติยภูมิขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน และกลไกการเกิด PM2.5 ตามระดับความสูงในบรรยากาศในกรุงเทพมหานคร รวมถึงศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของฝุ่นจากแหล่งกำเนิดเพื่อระบุช่วงอายุของฝุ่น (aging of particles) โดยเก็บตัวอย่าง PM2.5 ก๊าซมลสาร (NOx O3 SO2 CH4) สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) และอุตุนิยมวิทยาใกล้ผิวดินที่ KU Tower บริเวณมหาวิทยาลัยเกษตรศาตร์ จังหวัดกรุงเทพมหานคร ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ.2563 ถึงเดือนสิงหาคม พ.ศ.2564 วิเคราะห์สัดส่วนแหล่งกำเนิดของ PM2.5 โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ Positive Matrix Factorization (PMF) จากองค์ประกอบทางเคมี และศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ก่อให้เกิดฝุ่นละอองทุติยภูมิ ลักษณะทางสัณฐานและอายุของฝุ่นละอองจากแหล่งกำเนิด ผลการวิเคราะห์สารประกอบคาร์บอนพบว่า OC2 และ OC3 มีปริมาณสูง พบสารประกอบไอออนที่เด่นชัด ได้แก่ Na+ Ca2+ และ NO3- ธาตุโลหะพบ Fe Al Zn และ K ปริมาณสูง ระบุได้ว่า PM2.5 ในบรรยากาศมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวมวล ไอเสียจากยานพาหนะ ฝุ่นดิน และฝุ่นละอองทุติยภูมิเป็นหลัก สอดคล้องกับผลการตรวจวัดความเข้มข้นของก๊าซมลสาร เดือนกุมภาพันธ์พบความเข้มข้นของ PM2.5 สูงเกินค่ามาตรฐานจากปรากฏการณ์โฟโตเคมีคอลจาก NOx SO2 VOCs และ O3 เมื่อวิเคราะห์แหล่งกำเนิดโดยใช้ PMF ที่ระดับความสูง 30 เมตร มีแหล่งกำเนิดมาจากเครื่องยนต์ดีเซลที่ได้รับอิทธิพลจากการใช้ยานพาหนะในพื้นที่ ขณะที่ระดับความสูง 75 และ 110 เมตร มีแหล่งกำเนิดจากเผาไหม้ชีวมวลเป็นหลักที่รับอิทธิพลของการเคลื่อนที่ระยะไกลจากแหล่งกำเนิดนอกพื้นที่สอดคล้องกับการศึกษาลักษณะทางสัณฐานทางอายุของ PM2.5 ตามระดับความสูง พบว่าที่ความสูง 30 เมตร ฝุ่นละอองมีลักษณะเป็นโซ่เกาะรวมกันไม่แน่น จากการรวมตัวขององค์ประกอบของคาร์บอนจำนวนมาก ซึ่งมีแหล่งกำเนิดหลักจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงของยานพาหนะ ระดับความสูง 75 และ 110 เมตร ฝุ่นละอองมีลักษณะเกาะกันเป็นโซ่บ่งชี้แหล่งกำเนิดการเผาชีวมวลเป็นหลักมีสถานะทางอายุเป็นอนุภาคฝุ่นค่อนข้างเก่า ช่วงกลางคืนที่ความสูง 3 ระดับ พบว่าความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางสัณฐาน ส่งผลให้ฝุ่นละอองมีรูปร่างจากการยุบและรวมตัวกับไอน้ำในอากาศและมีสถานะทางอายุเป็นอนุภาคฝุ่นค่อนข้างเก่าและอนุภาคฝุ่นเก่า จากผลการศึกษานี้ ภาครัฐ ภาคเอกชน และประชาชนควรให้ความสำคัญต่อการลดกิจกรรมการเผาไหม้ชีวมวลในที่โล่งทั้งในพื้นที่กรุงเทพมหานคร ปริมณฑลและจังหวัดใกล้เคียง รวมถึงเน้นการควบคุมไอเสียจากยานพาหนะเชื้อเพลิงดีเซลเป็นสำคัญ อีกทั้งควรจัดการให้สอดคล้องกับฤดูกาลเพื่อลดปัญหา PM2.5 ในพื้นที่กรุงเทพมหานครให้เป็นไปอย่างยั่งยืน

คำสำคัญ