ความรู้พื้นฐานด้านอนามัยสิ่งแวดล้อม(การจัดการมลพิษทางอากาศ)

มลพิษทางอากาศ

ตอนที่ 1 ความหมายและแหล่งกำเนิดของมลพิษทางอากาศ

ความหมายของมลพิษทางอากาศ

มลพิษทางอากาศ หมายถึง สภาวะการที่บรรยากาศกลางแจ้งมีสิ่งเจือปน เช่น ฝุ่นละออง ก๊าซต่าง ๆละอองไอ กลิ่น ควัน ฯลฯ อยู่ในลักษณะ ปริมาณ และระยะเวลาที่นานพอที่จะทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพอนามัยของมนุษย์หรือสัตว์ หรือทำลายทรัพย์สินของมนุษย์หรือสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ

แหล่งกำเนิดของสารมลพิษทางอากาศ

1. แหล่งมนุษย์สร้าง แหล่งเกิดของมลพิษทางอากาศชนิดนี้ ได้แก่ กิจกรรมนานาประการของมนุษย์ ดังต่อไปนี้

1.1การเผาไหม้ การเผาไหม้ เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้าและการเคลื่อนที่ของยานพาหนะเป็นต้น การเผาไหม้หากเป็นไปอย่างสมบูรณ์แล้วสิ่งที่เกิดขึ้นจะมีเพียงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเท่านั้น ในสภาพของความเป็นจริงแล้ว การเผาไหม้ส่วนใหญ่จะเป็นการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งทำให้เกิดมีมลพิษทางอากาศขึ้นไม่มากก็น้อย

1.2 โรงงานอุตสาหกรรม ในงานอุตสาหกรรมนั้น มลพิษทางอากาศอาจเกิดขึ้นได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อพลังงานที่ต้องการในการผลิต วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิต เนื่องจากการขนถ่าย เคลื่อนย้าย วัตถุดิบมาสู่โรงงานหรือภายในโรงงานเอง การปรับหรือเปลี่ยนสภาพของวัตถุดิบเหล่านั้น เช่น การบด ผสม ร่อนแยกขนาดและขัดสี เป็นต้น ในกระบวนการผลิตมักจะเกิดมีสิ่งที่เป็นผลพลอยได้จากการผลิตออกมาด้วย สิ่งเหล่านี้อาจจะถูกปล่อยให้ปะปนเข้าสู่บรรยากาศได้เสมอ ตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมถลุงและหลอมโลหะ การกลั่นน้ำมัน เคมีอาหาร เป็นต้น

1.3ยานพาหนะ รถยนต์เป็นแหล่งเกิดของมลพิษที่สำคัญที่สุดในกลุ่มนี้ ในระยะแรกปัญหาเรื่องมลพิษจากรถยนต์ยังไม่มี เพราะปริมาณของรถยนต์มีอยู่น้อย ในระยะต่อมาเมื่อยานพาหนะมีความจำเป็นมากขึ้นในการดำรงชีวิต ที่มีการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีและมาตรฐานการดำรงชีพ ปริมาณของรถยนต์ชนิดต่าง ๆก็ขยายตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามเมืองใหญ่ ๆ และกลายเป็นแหล่งเกิดที่สำคัญประการหนึ่งของมลพิษทางอากาศ

2. แหล่งธรรมชาติ

2.1 ภูเขาไฟ เมื่อเกิดการระเบิดของภูเขาไฟ จะมีเถ้าถ่านและควันเป็นจำนวนมากถูกปล่อยออกมาสู่บรรยากาศ

2.2 ไฟป่า ควันจากไฟไหม้ป่าสามารถทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้ ทำให้ทัศนวิสัยเลวลงอันเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุทางรถยนต์หรือเครื่องบินได้

2.3การเน่าเปื่อยและการหมักสารอินทรีย์หรือสารอนินทรีย์ โดยจุลินทรีย์หรือปฏิกิริยาเคมีอาจทำให้เกิดสารมลพิษสู่บรรยากาศได้แก่ ออกไซด์ของคาร์บอน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ เป็นต้น

2.4จุลินทรีย์ต่าง ๆ เช่น แบคทีเรีย ไวรัส เชื้อรา และสปอร์นั้นพบได้เสมอในอากาศ การฟุ้งกระจายของจุลินทรีย์จะไปได้ไกลเพียงใดขึ้นอยู่กับความเร็วและทิศทางของกระแสลมเป็นสำคัญ

ตอนที่ 2 ชนิดของสารมลพิษทางอากาศ

ชนิดของสารมลพิษทางอากาศ มลพิษทางอากาศอาจจำแนกออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ประเภทคืออนุภาคต่าง ๆ ที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ ก๊าซและไอต่าง ๆ

1. อนุภาคต่าง ๆ อนุภาคที่ล่องลอยอยู่ในอากาศมีอยู่หลายชนิด เช่น

1.1 ฝุ่น เป็นอนุภาคที่เป็นของแข็งเกิดจากการบด ขัดสี ทุบ ป่น ระเบิด ฯลฯ ของสารทั้งที่เป็นอินทรีย์วัตถุและอนินทรีย์วัตถุ เมื่อถูกปล่อยเข้าสู่บรรยากาศจะสามารถล่องลอยอยู่ในอากาศได้ชั่วระยะเวลาหนึ่งจากนั้นส่วนใหญ่จะตกกลับสู่พื้นดิน

1.2 ขี้เถ้า ได้แก่อนุภาคขนาดเล็กมากของสิ่งที่เหลือจากการเผาไหม้

1.3 เขม่า เป็นอนุภาคที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาคขนาดเล็ก ๆ ของคาร์บอนที่เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของวัสดุพวกที่เป็นคาร์บอน และมีสารพวกทาร์ (tar) ซับอยู่ด้วย

1.4 ฟูม ได้แก่อนุภาคที่เป็นของแข็งและมีขนาดเล็กมาก ( เล็กกว่า 1 ไมครอน ) มักจะเกิดจากการควบแน่นของไอซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่าง การหลอมโลหะหรือการเผาไหม้สารที่มีโลหะผสมอยู่ เช่นออกไซด์ของโลหะต่าง ๆ

1.5 ละออง ได้แก่ อนุภาคที่เป็นของเหลวซึ่งเกิดจากการควบแน่นของไอหรือแก๊สต่าง ๆ หรือเกิดจากการแตกตัวของของเหลวจากกระบวนการบางอย่าง เช่น การพ่น การฉีดของเหลวไปในอากาศ

2.ก๊าซและไอต่าง ๆ

2.1 ออกไซด์ต่าง ๆ ของคาร์บอน

1. คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) CO 2 เป็นแก๊สที่เป็นองค์ประกอบตามปกติของอากาศและเป็นส่วนหนึ่งของวงจรคาร์บอนด์ โดยปกติแล้วจะไม่ถือว่า CO 2 เป็นสารมลพิษทางอากาศ แต่ถ้ามีปริมาณความเข้มข้นสูงเกินปกติอาจก่อให้เกิดผลเสียได้ เช่น กัดกร่อนวัสดุสิ่งของต่าง ๆ

2. คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของคาร์บอนหรือสารประกอบคาร์บอนต่าง ๆ เป็นแก๊สที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่ทำให้เกิดอาการระคายเคือง แต่ก็มีอันตรายมากอาจทำให้สูญเสียชีวิตได้ ถ้าหากว่าร่างกายได้รับเข้าไปด้วยปริมาณที่มากพอ

2.2 ออกไซด์ของซัลเฟอร์

1. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO 2 ) เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของซัลเฟอร์หรือเชื้อเพลิงที่มีซัลเฟอร์ปะปนอยู่ เช่น น้ำมันและถ่านหิน เป็นต้น หรือจากการถลุงโลหะต่าง ๆ ที่มีซัลเฟอร์เป็นสารเจือปนอยู่ในแร่นั้น ๆเป็นก๊าซไม่ติดไฟ ไม่มีสี มีกลิ่นฉุน ทำความระคายเคือง มีความเป็นพิษ

2. ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO 3 ) เกิดจากการเติมออกซิเจนของ SO 2 ในบรรยากาศโดยได้รับอิทธิพลจากแสงอาทิตย์ เกิดจากการเผาไหม้โดยเกิดควบคู่กันกับ SO 2 ความชื้นในอากาศจะทำปฏิกิริยากับ SO 3อย่างรวดเร็วทำให้กลายเป็นกรดซัลฟิวริก (H 2 SO 4 )

3.ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) ซึ่งเป็นแก๊สที่มีกลิ่นเหม็นเหมือนแก๊สไข่เน่า มีอันตรายต่อสุขภาพมากH 2 S อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากการเน่าเปื่อยของสารอินทรีย์ น้ำโสโครก หรือเกิดขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น จากอุตสาหกรรมบางชนิด

2.3 ออกไซด์ของไนโตรเจนในอากาศที่สำคัญ ๆ ได้แก่ไนตริกออกไซด์ (NO) และไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2 ) NO X เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของถ่านหินหรือน้ำมัน NO X ส่วนใหญ่ในก๊าซไอเสียจะอยู่ในรูป NO และถูกออกซิไดส์อย่างรวดเร็วเป็น NO 2 ในบรรยากาศ ซึ่งก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์สามารถทำปฏิกิริยาในละอองน้ำเกิดเป็นกรดไนตริก (HNO 3 ) ที่สามารถกัดกร่อนโลหะได้ และ NO X ยังเป็นสารตั้งต้นในการเกิด photochemical oxidation อีกด้วย

2.4 ไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆ (HC)

ในอากาศมีหลายประเภท เช่น Paraffins, Naphthenes, Olefinsและ Aromatic Compounds สารเหล่านี้ส่วนใหญ่มีความเข้มข้นต่ำและไม่มีพิษภัย อย่างไรก็ดีไฮโดรคาร์บอนเป็นสารตั้งต้นในการเกิด Photochemical Oxidation และเป็นสารก่อมะเร็งด้วย แหล่งของ HC มีทั้งรถยนต์ สถานที่เก็บกักน้ำมัน กลั่นน้ำมัน และกระบวนการพ่นสี โดยเฉพาะในเขตตัวเมืองรถยนต์จะเป็นแหล่งปัญหาสำคัญ

2.5 Photochemical Oxidant คือมลพิษขั้นทุติยภูมิ หมายถึง มลสารที่เกิดจากปฏิกิริยาPhotochemical Oxidation ซึ่งมีมลสารตัวอื่นเป็นสารตั้งต้นและมีรังสีอุลตราไวโอเลตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สารตัวอย่างเช่นโอโซน , Formaldehyde, Peroxy Acetyl Nitrate (PAN)

ตอนที่3 ผลกระทบจากมลพิษทางอากาศ

ผลกระทบจากมลพิษทางอากาศ

1. ผลต่อสุขภาพอนามัยของมนุษย์1.1 เกิดการเจ็บป่วยหรือการตายที่เป็นแบบเฉียบพลัน (acute sickness or death) มีสาเหตุมาจากการที่ได้สัมผัสโดยการหายใจเอามลพิษทางอากาศที่ความเข้มข้นสูงเข้าสู่ปอด และในบรรดาผู้ที่เจ็บป่วยและตายนั้น

มักจะเป็นพวกผู้สูงอายุ เด็ก และผู้ที่ป่วยด้วยโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจหรือโรคเกี่ยวกับหัวใจอยู่แล้วมากกว่าคนกลุ่มอื่น ๆ

1.2 เกิดการเจ็บป่วยที่เป็นแบบเรื้อรัง (chronic disease) การเจ็บป่วยชนิดนี้เป็นผลเนื่องจากการได้สัมผัสกับมลพิษทางอากาศที่มีความเข้มข้นไม่สูงมากนักแต่ด้วยระยะเวลาที่นานมากพอ ที่จะทำให้เกิดปัญหาสุขภาพดังกล่าวได้ ที่พบบ่อย ๆ ได้แก่ โรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจต่าง ๆ

1.3 เกิดการเปลี่ยนแปลงของหน้าที่ทางสรีระต่าง ๆ (physiologycal functions) ของร่างกายที่สำคัญได้แก่การเสื่อมระสิทธิภาพในการทำงานทางด้านการระบายอากาศของปอด การนำพาออกซิเจนของฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง การปรับตัวให้เข้ากับความมืดของตา หรือหน้าที่อื่น ๆ ของระบบประสาท เป็นต้น

1.4 เกิดอาการซึ่งไม่พึงประสงค์ต่าง ๆ (untoward symptoms) ตัวอย่างเช่น อาการระคายเคืองของอวัยวะสัมผัสต่าง ๆ เช่น ตา จมูก ปาก เป็นต้น

1.5 เกิดความเดือดร้อนรำคาญ (Nuisance) ตัวอย่างเช่น กลิ่น ฝุ่น ขี้เถ้า เป็นต้น ซึ่งสิ่งเหล่านี้มีผลกระทบกระเทือนต่อความเป็นอยู่และจิตใจ ซึ่งอาจรุนแรงถึงขั้นที่เป็นสาเหตุของการโยกย้ายที่อยู่อาศัยเพื่อหลีกหนีปัญหาดังกล่าวก็ได้

2. ผลต่อพืช

2.1 อันตรายที่เกิดกับพืช หมายถึง ในกรณีที่มีมลพิษทางอากาศเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นอันตรายต่อพืชและอันตรายดังกล่าวนี้สามารถวัดหรือตรวจสอบได้โดยตรง เช่นPAN ทำอันตรายต่อสปองจี้เซลล์ (spongy cells) O 3 ทำอันตรายโดยเท่าเทียมกันต่อเซลล์ทุกชนิดของใบ SO 2 ทำให้ใบของพืชสีจางลง ใบเหลือง เนื่องจากคลอโรฟีลล์ถูกทำลาย

2.2 ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับพืช หมายถึง กรณีที่การเปลี่ยนแปลงอันวัดได้และทดสอบได้ของพืชซึ่งเป็นผลเนื่องมาจากมลพิษทางอากาศ ก่อให้เกิดผลกระทบต่อประโยชน์ใช้สอยของพืชนั้น เช่น ดอกกล้วยไม้เป็นรอยด่าง มีสีจางลงเป็นจุด ๆ เนื่องจากแก๊สอะเซทิลีน

3. ผลต่อสัตว์

สัตว์จะได้รับสารมลพิษเข้าสู่ร่างกายโดยการที่หายใจเอาอากาศที่มีมลพิษปะปนอยู่ด้วยเข้าสู่ร่างกายโดยตรง หรือโดยการที่สัตว์กินหญ้า หรือพืชอื่น ๆ ที่มีมลพิษทางอากาศตกสะสมอยู่ด้วยปริมาณมากพอที่จะเกิดอันตรายได้ มลพิษทางอากาศที่พบว่าทำให้เกิดอันตรายต่อปศุสัตว์มากที่สุด ได้แก่ อาร์เซนิกหรือสารหนูฟลูออรีน ตะกั่ว และแคดเมียม เป็นต้น

4. ผลต่อวัตถุและทรัพย์สิน

โดยกลไกที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อวัตถุ ได้แก่ การขัดสีของฝุ่นทรายที่มีอยู่ในกระแสลมในบรรยากาศกับวัตถุต่าง ๆ เช่น อาคาร สิ่งก่อสร้าง หรือสถาปัตยกรรม เป็นเวลานานก็จะทำให้วัสดุสึกกร่อน การตกตะกอนของอนุภาคมลสารลงบนพื้นผิวของวัตถุทำให้เกิดความสกปรก และวิธีการทำความสะอาดหรือกำจัดอนุภาคเหล่านั้นออกก็อาจทำให้เกิดความเสียหายขึ้นได้ รวมทั้งการทำปฏิกิริยาเคมีและการกัดกร่อนระหว่างมลสารกับผิวของวัตถุก็อาจเกิดขึ้นได้ เช่น ทำให้โลหะผุกร่อน ยางและพลาสติกเปราะและแตก ผ้าเปื่อยและขาด ผิวเซรามิกส์ด้าน เป็นต้น

ตอนที่ 4 การควบคุมและป้องกันมลพิษทางอากาศ

การควบคุมและป้องกันมลพิษทางอากาศ

1. การออกกฎหมายควบคุม ทางหน่วยงานของรัฐได้ออกกฎหมายเพื่อควบคุมมลพิษทางอากาศให้อยู่

ในเกณฑ์มาตรฐาน ดังต่อไปนี้

• พระราชบัญญัติส่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ . ศ . 2535

• พระราชบัญญัติโรงงาน พ . ศ . 2535

• พระราชบัญญัติรักษาความสะอาดและความเป็นระเบียบเรียบร้อยของบ้านเมือง

• พระราชบัญญัติการสาธารณสุข พ . ศ . 2535

• พระราชบัญญัติโรงงาน พ . ศ . 2535

• ประกาศกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม

• กฎกระทรวงต่าง ๆ

2. การกำหนดมาตรฐาน (Air Quality Standards Control) ถูกกำหนดขึ้นเพื่อประโยชน์ต่อการใช้กฎหมายเพื่อการควบคุมดูแลคุณภาพอากาศทั้งในบรรยากาศและในสถานที่ประกอบการหรือบริเวณที่อยู่อาศัยให้อยู่ในระดับที่เกิดความปลอดภัย

2.1 มาตรฐานคุณภาพอากาศในบรรยากาศ (Ambient Air Quality Standards) ถูกกำหนดขึ้นเพื่อที่จะให้หน่วยงานของรัฐที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมคุณภาพอากาศใช้เป็นมาตรการสำหรับตรวจสอบและควบคุมดูแลให้สภาพแวดล้อมของบรรยากาศอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด

2.2 มาตรฐานคุณภาพอากาศจากแหล่งกำเนิด (Emission Air Quality Standard) แหล่งกำเนิดของอากาศเสียที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์นั้นเป็นแหล่งสำคัญที่จะต้องถูกควบคุมไม่ให้มีการปล่อยสารมลพิษทางอากาศจนอาจเกิดปัญหาต่อสุขภาพอนามัยของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อีกทั้งต้องไม่ก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ด้วย

3. การควบคุมที่แหล่งกำเนิด (Source Control)

3.1 การควบคุมการปล่อยสารปนเปื้อนหรือการลดผลิตสารปนเปื้อนจากแหล่งกำเนิดให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ได้แก่ การเปลี่ยนกระบวนการหรือวิธีการผลิต การลดสารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นและการนำสารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นกลับมาใช้ประโยชน์ การออกแบบเครื่องมืออุปกรณ์ที่ใช้ในการทำงานให้เกิดความเหมาะสมที่จะนำไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและต้องมีการควบคุมการทำงานและการบำรุงรักษาเครื่องจักรเครื่องมือและอุปกรณ์อยู่เสมอ

3.2 การควบคุมสารปนเปื้อนจากแหล่งกำเนิดก่อนปล่อยออกสู่บรรยากาศ เพื่อไม่ทำให้มีสารปนเปื้อนในบรรยากาศปริมาณมากจนอาจเกิดก่อให้เกิดอันตราย ได้แก่ การลดความเร็วของอากาศเสีย การเปลี่ยนทิศทางของอากาศเสีย การสกัดกั้นหรือกรองเอาอนุภาคออกจากอากาศ การใช้แรงดึงดูดกระแสไฟฟ้าสถิต การสันดาปเชื้อเพลิงให้สมบูรณ์ การดูดซับแก๊ส (Adsorption) การดูดซึม (Absorption) การทำให้เจือจางและการควบแน่น(Vapor Condensers)3.3 อุปกรณ์ที่ใช้ในการกำจัดอนุภาคในอากาศ มีอุปกรณ์จำนวนมากต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมกับอนุภาคนั้น ดังต่อไปนี้

Cyclone ใช้หลักของแรงหมุนเหวี่ยง เหมาะกับการควบคุมอนุภาคขนาดใหญ่ (15-40 ไมครอน ) ไม่เหมาะกับอนุภาคขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอน วิธีค่าใช้จ่ายในการลงทุนและการบำรุงรักษาน้อยแต่ประสิทธิภาพการทำงานต่ำ

Bag House Collector ใช้หลักของการกรอง ซึ่งจะแยกอนุภาคโดยให้ผ่านตัวกรอง ตัวกรองจะเป็นถุงผ้าฝ้ายหรือไฟเบอร์กลาสหรือใยหินหรือไนลอน อุปกรณ์นี้เหมาะกับการกำจัดอนุภาคขนาดเล็ก แต่ไม่เหมาะกับอนุภาคที่มีความชื้น อุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพสูง ค่าก่อสร้างและการดำเนินงานสูง แต่ทนความร้อนสูงได้ไม่ดี

Wet Collector หรือ Wet Scrubber อุปกรณ์นี้ใช้หลักของการชนหรือการตกกระทบ สามารถใช้กำจัดอนุภาค ก๊าซและก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ ทนความร้อนสูง ใช้ได้ทั้งระบบเปียกและแห้ง แยกอนุภาคโดยทำให้อนุภาคเปียกโดยสัมผัสกับละอองน้ำในอากาศ เมื่ออนุภาคเปียกจะรวมกันเป็นกลุ่มก้อน อุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพสูง แต่ค่าใช้จ่ายสูงกว่าในการบำรุงรักษาและการลงทุน

Electrostatic Precipitator (EP) ใช้หลักของความแตกต่างทางประจุไฟฟ้า โดยการทำให้อนุภาคเกิดประจุไฟฟ้าตรงข้ามกับแผ่นดักจับแล้วเกิดการดึงดูด อุปกรณ์นี้ไม่เหมาะสำหรับกำจัดอนุภาคที่เหนียวหนืด มีประสิทธิภาพสูงถึง 99% แต่ค่าก่อสร้างสูงและใช้พื้นที่มาก