โครงการวิจัยแหล่งกำเนิด PM2.5 และกลไกการเกิดฝุ่นทุติยภูมิบริเวณใกล้ผิวดินด้วยเทคนิคองค์ประกอบทางเคมีและสถานะทางอายุของฝุ่น

ปัญหาฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) ในพื้นที่กรุงเทพมหานครส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และสุขภาพของประชาชน ปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยาใกล้ผิวดินมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณและการกระจายของ PM2.5 ในแนวระนาบและแนวดิ่ง 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) และข้อมูลอุตุนิยมวิทยาใกล้ผิวดินที่ KU Tower บริเวณมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จังหวัดกรุงเทพมหานคร ในช่วงเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2563 ถึงเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2564

วิเคราะห์สัดส่วนแหล่งกำเนิดของ PM2.5 โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ Positive Matrix Factorization (PMF) จากองค์ประกอบทางเคมี และศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ก่อให้เกิดฝุ่นละอองทุติยภูมิ ลักษณะทางสัณฐานและอายุของฝุ่นละอองจากแหล่งกำเนิด

ผลการวิเคราะห์สารประกอบคาร์บอนพบว่า OC2 และ OC3 มีปริมาณสูง พบสารประกอบไอออนเด่น ได้แก่ Na⁺, Ca²⁺ และ NO₃⁻ ธาตุโลหะที่พบในปริมาณสูง ได้แก่ Fe, Al, Zn และ K ระบุได้ว่า PM2.5 ในบรรยากาศมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวมวล ไอเสียจากยานพาหนะ ฝุ่นดิน และฝุ่นละอองทุติยภูมิเป็นหลัก สอดคล้องกับผลการตรวจวัดความเข้มข้นของก๊าซมลสาร

เดือนกุมภาพันธ์พบความเข้มข้นของ PM2.5 สูงเกินค่ามาตรฐานจากปรากฏการณ์โฟโตเคมิคอลจาก NOx, SO₂, VOCs และ O₃ เมื่อวิเคราะห์แหล่งกำเนิดโดยใช้ PMF ที่ระดับความสูง 30 เมตร พบว่าแหล่งกำเนิดมาจากเครื่องยนต์ดีเซลที่ได้รับอิทธิพลจากการใช้ยานพาหนะในพื้นที่ ขณะที่ระดับความสูง 75 และ 110 เมตร พบว่าแหล่งกำเนิดมาจากการเผาไหม้ชีวมวลเป็นหลัก โดยได้รับอิทธิพลจากการเคลื่อนที่ของมลพิษจากแหล่งกำเนิดนอกพื้นที่

การศึกษาลักษณะทางสัณฐานและอายุของ PM2.5 ตามระดับความสูง พบว่าที่ระดับความสูง 30 เมตร ฝุ่นละอองมีลักษณะเป็นโซ่เกาะรวมกันไม่แน่น จากการรวมตัวขององค์ประกอบของคาร์บอนจำนวนมาก ซึ่งมีแหล่งกำเนิดหลักจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงของยานพาหนะ ระดับความสูง 75 และ 110 เมตร ฝุ่นละอองมีลักษณะเกาะกันเป็นโซ่บาง ชี้ว่าแหล่งกำเนิดมาจากการเผาชีวมวลเป็นหลัก และมีสถานะทางอายุเป็นอนุภาคฝุ่นค่อนข้างเก่า

ในช่วงกลางคืนที่ระดับความสูงทั้ง 3 ระดับ พบว่าความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางสัณฐาน ส่งผลให้ฝุ่นละอองมีรูปร่างเปลี่ยนแปลงจากการยุบและรวมตัวกับไอน้ำในอากาศ และมีสถานะทางอายุเป็นอนุภาคฝุ่นค่อนข้างเก่าและอนุภาคฝุ่นเก่า

จากผลการศึกษานี้ ภาครัฐ ภาคเอกชน และประชาชนควรให้ความสำคัญต่อการลดกิจกรรมการเผาไหม้ชีวมวลในที่โล่ง ทั้งในพื้นที่กรุงเทพมหานคร ปริมณฑล และจังหวัดใกล้เคียง รวมถึงเน้นการควบคุมไอเสียจากยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงดีเซลเป็นสำคัญ อีกทั้งควรจัดการให้สอดคล้องกับฤดูกาล เพื่อลดปัญหา PM2.5 ในพื้นที่กรุงเทพมหานครอย่างยั่งยืน

คำสำคัญ: แหล่งกำเนิด, ฝุ่นทุติยภูมิ, อายุฝุ่น, การกระจายตัวตามระดับความสูง