มลพิษทางอากาศ (air pollution) หมายถึง สภาวะของอากาศที่เจือปนไปด้วยสารพิษปริมาณสูงกว่าปกติ เป็นเวลานานพอที่จะทำให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ พืช หรือทรัพย์สิน มลพิษทางอากาศ อาจเกิดเองตามธรรมชาติ เช่น ฝุ่นละอองจากลมพายุ ภูเขาไฟระเบิด ไฟไหม้ป่า หรือเกิดจากกิจกรรมมนุษย์ เช่น ไอเสียจากรถยนต์ โรงงานอุตสาหกรรม กิจกรรมด้านการเกษตร เป็นต้น มลพิษทางอากาศแบ่งได้ 2 ประเภท ตามที่มาหรือแหล่งกำเนิด คือ

1) แหล่งกำเนิดธรรมชาติ (natural source)

• ภูเขาไฟ การประทุของภูเขาไฟจะปลดปล่อยควัน ซึ่งประกอบด้วยแก๊สต่างๆ ที่ถือเป็นมลพิษซึ่งอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เช่น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือ ก๊าซไข่เน่า (H₂S) และก๊าซมีเทน (CH₄) เป็นต้น
• ไฟไหม้ป่า เมื่อเกิดไฟไหม้ป่า สารมลพิษที่อาจปล่อยออกมา ได้แก่ ควัน เถ้า หรือแก๊สต่างๆ เช่น ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) ไฮโดรคาร์บอน (HC) และ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) เป็นต้น
• การเน่าเปื่อยและการหมัก ก็สามารถปล่อยสารมลพิษออกสู่บรรยากาศได้เช่นกัน ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แอมโมเนีย (NH₃) และ ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) เป็นต้น
• การฟุ้งกระจาย การฟุ้งกระจายของดิน เมล็ดพืช สปอร์หรือเกสรของพืช หากมีปริมาณมาก ก็ถือว่าเป็นมลพิษ จำพวกอนุภาคของของแข็ง หรือการฟุ้งกระจายของอนุภาคเกลือและน้ำในมหาสมุทร ก็จะทำให้เกิดสารมลพิษที่ประกอบไปด้วยอนุภาคของแข็งและของเหลว อย่างที่เรียกว่า ละอองลอย หรือ แอโรซอล (aerosol)

2) แหล่งกำเนิดจากมนุษย์ (man-made source)

• แหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่ได้ (mobile source) ได้แก่ รถยนต์ เรือยนต์ เครื่องบิน เป็นต้น
• แหล่งกำเนิดที่อยู่กับที่ (stationary source) เช่น โรงงานอุตสาหกรรม กิจการค้า เป็นต้น

(บาง) ประวัติศาสตร์ มลพิษทางอากาศ

• ค.ศ. 1273 กษัตริย์เอ็ดเวิร์ดที่ 1 แห่งอังกฤษ ประกาศห้ามใช้ ถ่านหินป่นละเอียด (sea coal) เนื่องจากทำให้เกิดเขม่าและก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในเมืองจำนวนมาก
• ค.ศ. 1661 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ จอห์น เอเวลิน (John Evenlyn) นำเสนอบทความวิชาการ เพื่อคัดค้านการปล่อยควันจากโรงงานอุตสาหกรรมออกสู่บรรยากาศ
• ค.ศ. 1850 กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ทั่วทั้งเมืองถูกปกคลุมด้วยกลุ่มหมอกหนา ที่ผสมกับควันจากโรงงานอุตสาหกรรม ต่อมาในปี ค.ศ. 1873 มีผู้เสียชีวิต 700 คน และใน ค.ศ. 1911 มีผู้เสียชีวิตถึง 1,100 คน ซึ่งเพื่อที่จะอธิบายถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น นักฟิสิกส์ชื่อ ฮาโรลด์ เดส วูซ์ (Harold Des Voeux) ได้เสนอ นิยามของคำว่า หมอกปนควัน (smog) = smoke + fog ซึ่งหมายถึง ส่วนผสมของหมอกและควัน
• ค.ศ. 1930 เขตอุตสาหกรรมของประเทศเบลเยียม ประสบสภาวะกลุ่มควันสะสมตัวบริเวณช่องแคบระหว่างหุบเขา จากเหตการณ์นี้ทำให้มีผู้ป่วยประมาณ 600 คน และมีผู้เสียชีวิต 63 คน
• ค.ศ. 1952 เกิดลมสงบในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ทำให้กลุ่มหมอกและควันสะสมตัวหนาขึ้นๆ ในระดับที่ผู้คนที่เดินอยู่บนท้องถนน ไม่สามารถมองเห็นเส้นทาง พิบัติภัยจาก หมอกปนควัน (smog) ครั้งนี้กินเวลานานถึง 5 วัน และมีผู้เสียชีวิตกว่า 4000 คน

ชนิดมลพิษทางอากาศ

1) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เกิดจากการเผาไหม้ซัลเฟอร์ที่มีอยู่ในถ่านหินและน้ำมันปิโตรเลียม ซึ่งก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ความเข้มข้นสูง เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจและปอดอย่างรุนแรง ในกรณีของพืช อาจทำให้เกิดรอยแผลบนผักและต้นไม้ นอกจากนี้ในช่วงที่มีอากาศชื้น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์อาจจะทำละลายกลายเป็น กรดซัลฟลูริก (H₂SO₄) ได้

ฝนกรด (acid rain) มีหลายประเภท ได้แก่

น้ำ + SO₂ = กรดซัลฟูริก

น้ำ + CO = กรดคาร์บอนิก

น้ำ + NO_x = กรดไนตริก

น้ำ + Cl = กรดไฮโดรคลอลิก

น้ำ + F = กรด ไฮโดรฟลูออริก

ปัจจัยทางธรรมชาติที่จะช่วยกำจัด หรือเจือจางก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกจากบรรยากาศได้ คือ การเปลี่ยนสภาพไปสะสมตัวในรูปของ แร่ยิปซั่ม (gypsum) และ แร่ไพไรท์ (pyrite)

2) กลุ่มออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x) เกิดจากก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศ ทำปฏิกริยากับออกซิเจน ระหว่างที่มีการเผาไหม้ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง แบ่งย่อยเป็น ไนตริกออกไซด์ (NO) และ ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) ซึ่งเรียกรวมกันว่า กลุ่มออกไซด์ของไนโตรเจน (NO_x) โดยหากได้รับในปริมาณมาก อาจส่งผลต่อระบบปอดและหัวใจ ปัจจุบันพบว่า กลุ่มออกไซด์ของไนโตรเจน มีความเข้มข้นในพื้นที่เมือง มากกว่าสภาพแวดล้อมแบบอื่นๆ ประมาณ 10-100 เท่า ซึ่งสาเหตุหลักมาจากยานยนต์ โรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าและระบบการกำจัดขยะ

3) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เป็นก๊าซที่มีพิษ เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงคาร์บอน ซึ่งโดยปกติ ออกซิเจนจะถูกส่งไปให้เซลล์ทั่วร่างกายผ่านฮีโมโกลบิน แต่ฮีโมโกลบินจับกับคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ดีกว่าออกซิเจน ดังนั้นหากอากาศมีคาร์บอนมอนอกไซด์สูง อาจจะทำให้สมองขาดออกซิเจนได้

การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล

มีเทน (CH₄) +2O₂ = คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) + 2(H₂O)

ประเมินกันว่า ในอดีตมีการปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ออกสู่บรรยากาศมากกว่า 60 ล้านตัน แต่เนื่องจากการบังคับใช้กฏหมายคุณภาพอากาศย่างเข้มงวด ในปัจจุบัน ทำให้ปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ในอากาศลดลงกว่า 40% นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1970

4) โอโซน (O₃) โดยทั่วไปเราจะเคยได้ยินว่าบรรยากาศ ชั้นสตาร์โตสเฟียร์ (Statosphere) ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 10-50 กิโลเมตร จากพื้นดินนั้น ประกอบไปด้วย โอโซน (O₃) ซึ่งเป็นตัวช่วยดูดกลืน รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ถูกส่งผ่านมาจากดวงอาทิตย์

O₃ + รังสี UV → O₂ + O

ดังนั้น โอโซนในชั้นสตาร์โตสเฟียร์ จึงมีสถานะเป็นฮีโร่ ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก จากรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งหากความเข้มของโอโซนในชั้นสตาร์โทสเฟียร์ลดลง อาจจะทำให้คนมีโอกาสที่จะเกิดมะเร็งผิวหนังมากขึ้น เกิดผลกระทบในทางลบต่อพืชและสัตว์

แต่ในกรณีของ โอโซนบริเวณผิวโลก (Troposphere ozone) เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างแสงอาทิตย์และมลพิษอื่นๆ ตั้งต้น ดังนั้นจึงถือเป็น มลพิษทางอากาศแบบทุติยภูมิ (secondary pollutant) ซึ่งเป็นอันตราย มีกลิ่นเหม็น ทำให้ระคายเคืองตาและเนื้อเยื่อบุจมูก และอาจทำให้เกิดโรคระบบหายใจเรื้อรัง

ตัวอย่างการเกิดโอโซนที่พื้นผิว ได้แก่ ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) ที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและทางอุตสาหกรรม เมื่อได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์ จะทำให้ NO₂ แตกตัวเป็น NO และ O ดังสมการเคมี

NO₂ + รังสีดวงอาทิตย์ → NO + O

จากนั้นอะตอมของออกซิเจนจะไปรวมตัวกับโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน ก่อตัวเป็น โอโซน (O₃) วนไปเรือยๆ เมื่อกำหนดให้ M คือ โมเลกุลตัวช่วยในการก่อตัวเป็นโอโซน

O₂ + O + M → O₃ + M

ในทางกลับกัน โอโซนก็สามารถถูกทำลายได้ โดยรวมตัวกับ ไนตริกออกไซด์ (NO) และกลายเป็น ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) ดังสมการ

O₃ + NO → NO₂ + O₂

5) สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Organic Compounds, VOCs) คือ กลุ่มของสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน ซึ่งมีมากกว่า 1,000 ชนิด โดยมีสถานะที่อุณหภูมิห้องได้ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ในบรรดา VOCs ที่มีอยู่มากมาย ก๊าซมีเทน (CH₄) พบมากที่สุด รวมทั้ง VOCs อื่นๆ ได้แก่ เบนซีน ฟอร์มอลดีไฮด์ และคลอโรฟลูออร์โรคาร์บอน ฯลฯ ซึ่งแหล่งที่มาของ VOCs ประมาณ 34% มาจากยานยนต์ และประมาณ 50% มาจากอุตสาหกรรม VOCs บางชนิดเป็นสารก่อมะเร็ง เช่น เบนซีน และ เบนโซไพรีน

6) ฝุ่นละอองขนาดเล็ก (Particulate Matter หรือ PM) หมายถึง กลุ่มของอนุภาคของแข็งหรือของเหลว ที่มีขนาดเล็กพอที่จะ แขวนลอยอยู่ในอากาศได้ เช่น ละอองลอย หรือ แอโรซอล (aerosol) รวมไปถึงอนุภาคของแข็งที่ก่อให้เกิดความรำคาญแต่ไม่มีพิษ เช่น เขม่า ฝุ่น ควัน และละอองเรณู

ปัจจุบันฝุ่นละอองขนาดเล็กที่กำลังเป็นที่สนใจ และเป็นภัยต่อมนุษย์ทั่วโลกแบ่งย่อยออกเป็น 2 ขนาด คือ 1) PM 10 หมายถึง อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอน ขนาดเล็กเพียงพอที่จะเข้าสู่ปอดได้โดยตรง และ 2) PM 2.5 หมายถึง อนุภาคขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน ซึ่งนอกจากสามารถเข้าสู่ปอดได้โดยตรงแล้ว อนุภาคเหล่านี้ยังมีพิษ หรือเป็นสารก่อมะเร็งด้วย

ปัจจัยที่ส่งผลต่อมลพิษทางอากาศ

1) ลม (wind) ความเร็วลมมีผลอย่างมากต่อการกระจายตัวของมลพิษทางอากาศ ลมแรงจะมีการสะสมตัวของมลพิษน้อย และพื้นที่ใต้ลมอันตรายกว่าเหนือลม

2) ภูมิประเทศ (topography) บริเวณที่มีแนวเทือกเขาขวางกั้น บริเวณหน้าเขาจะได้รับมลพิษสูง เนื่องจากมลพิษไม่ไหลเวียนไปสู่พื้นที่อื่น

3) เสถียรภาพบรรยากาศ (atmospheric stability) ในตอนกลางวัน เมื่ออากาศมีเสถียรภาพต่ำ มลพิษที่ปะปนอยู่ในอากาศลอยตัวสูงขึ้น ผสมกับอากาศโดยรอบ และกระจายตัวเจือจางไป ในขณะที่ในช่วงเวลาตอนกลางคืน เกิด ชั้นอุณหภูมิผกกลับตามแนวดิ่ง (inversion layer) มลพิษที่ปล่อยออกมาถูกกักอยู่ใต้ชั้นอุณหภูมิผกกลับตามแนวดิ่ง เนื่องจากมวลอากาศไม่สามารถลอยขึ้นสูงได้

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth