ปล่องบำบัดมลพิษทางอากาศของจีน

คงยากที่จะปฏิเสธว่าปัญหามลพิษทางอากาศภายนอกอาคารกลายเป็นภัยเงียบใกล้ตัวซึ่งคร่าชีวิตมนุษย์ทั่วโลกไปกว่า 4.2 ล้านคนต่อปี ยังไม่รวมจำนวนผู้เสียชีวิตจากมลพิษภายในอาคารซึ่งมีตัวเลขอยู่ที่ 3.8 ล้านคนต่อปี และข้อมูลล่าสุดพบว่ากว่าร้อยละ 91 ของประชากรทั่วโลกอยู่อาศัยในพื้นที่เสี่ยงต่อการสูดดมเอาสารพิษที่มีค่าสูงเกินมาตรฐานสากลซึ่งกำหนดโดยองค์การอนามัยโลก หรือ WHO การประมาณการจำนวนผู้เสียชีวิตจากมลพิษทางอากาศทั้งภายในและนอกอาคารโดย WHO มีตัวเลขสูงถึง 8 ล้านคนต่อปีซึ่งไม่มีภัยพิบัติทางธรรมชาติใดไม่ว่าจะเป็น แผ่นดินไหว โคลนถล่ม สึนามิ อุทกภัยหรือวาตภัยที่จะเอาชนะตัวเลขนี้ได้

ทั้งที่ยอดผู้เสียชีวิตสูงถึงหลักล้านต่อปีแต่การถูกกล่าวถึงในสื่อสาธารณะกลับมีไม่มากอย่างที่ควรเป็นเมื่อเทียบกับภัยพิบัติทางธรรมชาติประเภทอื่น ภูเขาไฟระเบิด สึนามิ ไต้ฝุ่น ซึ่งผลกระทบสามารถมองเห็นจับต้องได้เป็นรูปธรรม เช่นภาพความสยดสยองของเหยื่อผู้เคราะห์ร้ายที่ถูกคลื่นยักษ์กลืนกินลงไปใต้ท้องทะเล หรือภาพซากปรักหักพังของชิ้นส่วนอาคาร หลังคาบ้านและสิ่งก่อสร้างที่ปลิวว่อนบนท้องฟ้าในช่วงฤดูมรสุม เสมือนเป็นการตอกย้ำว่ามนุษย์ยังคงความเป็น โฮโมเซเปียน (Homo sapiens) คือเชื่อในสิ่งที่สามารถมองเห็นได้ในเชิงประจักษ์มากกว่า ปัญหาของวิกฤติฝุ่น PM 2.5 สูงเกินค่ามาตรฐานก็เช่นเดียวกัน ผู้คนจะเริ่มตระหนักก็ต่อเมื่อตื่นเช้ามาขณะขับรถออกไปทำงาน เจอกับหมอกควันที่ปกคลุมไปทั่วท้องถนนจนบดบังทัศนวิสัย จึงเริ่มตระหนักถึงปัญหามลพิษทางอากาศซึ่งในช่วงหลังดูเหมือนว่าไม่ได้จำกัดเฉพาะแต่ในช่วงที่มีการเผาเศษชีวมวลแต่เพียงอย่างเดียว นอกจาก 9 จังหวัดภาคเหนือตอนบนแล้ว ปัญหาคุณภาพอากาศได้บั่นทอนสุขภาพของคนเมืองกรุงแบบเงียบ ๆ มาเป็นระยะเวลานานแล้ว

งานวิจัยด้านอากาศส่วนใหญ่จึงมุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์หาองค์ประกอบทางเคมีในฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็กซึ่ง ตัวผู้เขียนเองได้ตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการระดับนานาชาติอย่างต่อเนื่องมาโดยตลอด [1-11] แต่กระนั้นการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีเพียงอย่างเดียวไม่สามารถนำไปสู่การแก้ปัญหาได้อย่างตรงจุดนั้นคือทำอย่างไรจึงจะกำจัดมลพิษเหล่านี้ให้ออกไปจากชั้นบรรยากาศ?

การใช้แบบจำลองด้านอากาศประเภทต่างๆไม่ว่าจะเป็น Source Apportionment Model อาทิเช่น Positive Matrix Factorization (PMF), Principal Component Analysis (PCA), UNMIX หรือแม้แต่การใช้ Chemical Mass Balance Model ของสำนักป้องกันสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกาหรือ US-EPA ช่วยให้รัฐบาลสามารถเกาได้ถูกที่คันกล่าวคือการออกบังคับใช้กฎหมายให้สอดคล้องกับสภาพความเป็นจริงของพื้นที่ศึกษา กล่าวคือในพื้นที่หนึ่งการ “ปิ้งย่าง” อาจเป็นแหล่งปลดปล่อยมลพิษทางอากาศที่สำคัญในขณะที่อีกพื้นที่หนึ่ง “ไอเสียจากยานพาหนะ” กลับกลายเป็นแหล่งปลดปล่อยมลพิษทางอากาศที่สำคัญแทนที่การปิ้งย่าง ดังนั้นผลการวิเคราะห์ที่ได้จากการศึกษาวิจัยในชั้นบรรยากาศของ ลอนดอน นิวยอร์ก และ เบอร์ลิน จึงไม่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้กับการค้นหาแหล่งกำเนิดของสารพิษในชั้นบรรยากาศของ โตเกียว ปักกิ่ง และ กรุงเทพ เนื่องจากต่างกรรมต่างวาระกัน

เพื่อจัดการกับปัญหาที่คาใจนักเคมีอากาศมานานหลายทศวรรษ ศาสตราจารย์ Junji Cao ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยสิ่งแวดล้อมโลกสังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences: IEECAS) จึงคิดค้นนวัตกรรมในการลดระดับความเข้มข้นของมลพิษในชั้นบรรยากาศโดยการสร้างเครื่องฟอกอากาศขนาดยักษ์ให้กับเมืองทั้งเมือง! ต้นแบบของนวัตกรรมชิ้นนี้มีโครงสร้างคล้ายกับปล่องระบายควันเสียของโรงงานอุตสาหกรรมมีความสูง 60 เมตรแต่แทนที่มันจะปล่อยมลพิษเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ มันกลับทำหน้าที่ปล่อยอากาศที่ได้รับการฟอกมาเรียบร้อยแล้วให้ประชาชนสามารถสูดดมได้อย่างเต็มปอด (รูปที่ 1) ประสิทธิภาพในการฟอกอากาศของปล่องบำบัดมลพิษได้ถูกเผยแพร่ในวารสารทางวิชาการชั้นนำระดับโลกอย่าง Nature [12] สร้างความฮือฮาในกลุ่มนักวิชาการในประเทศตะวันตกเป็นอย่างมากเพราะแม้แต่ประเทศในกลุ่มพัฒนาแล้วอย่าง สหรัฐอเมริกา อังกฤษ แคนนาดา ฝรั่งเศส เยอรมัน หรือ ญี่ปุ่น ก็ไม่เคยมีแนวคิดที่แหวกโลกเช่นนี้ แนวคิดหลักคือการใช้แผ่นฟิล์มพิเศษที่เคลือบด้วยเทคโนโลยีนาโนสำหรับดักจับกลุ่มสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ให้ติดและถูกย่อยสลายโดยแสงยูวีบนแผ่นหลังคากระจกด้านล่างของปล่องบำบัดมลพิษ (รูปที่ 2-3) อากาศเสียในตัวเมืองจะถูกดูดผ่านเครื่องสูบอากาศขนาดยักษ์ (รูปที่ 8) ซึ่งถูกติดตั้งอยู่ภายในปล่อง (รูปที่ 9) ขณะที่อากาศเสียไหลผ่านฐานล่างของปล่อง จะมีตะแกรงเหล็กที่บรรจุเส้นใยไฟเบอร์สำหรับดักจับฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศ (รูปที่ 4-7) โดยฝุ่นละอองที่ติดอยู่บนเส้นใยไฟเบอร์เหล่านี้สามารถถูกล้างออกด้วยน้ำและน้ำเสียจะไหลลงท่อเข้าสู่บ่อบำบัดอีกที

จากผลงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ Junji Cao พบว่าปล่องบำบัดมลพิษสามารถบำบัดอากาศเสียได้สูงถึงวันละ 5-8 ล้านลูกบาศก์เมตรส่งผลให้ค่าความเข้มข้นของฝุ่น PM 2.5 ในบริเวณ 10 ตารางกิโลเมตรรอบปล่องบำบัดมลพิษลดลงได้ถึง 19% ในอนาคต ศาสตราจารย์ Junji Cao ได้วางแผนที่จะสร้างปล่องบำบัดมลพิษที่มีความสูงถึง 300 เมตรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการฟอกอากาศให้สูงยิ่งขึ้น คาดว่าในอนาคตอันใกล้เราอาจได้เห็นหัวเมืองใหญ่ในจีนมีนวัตกรรมรูปทรงคล้ายปล่องไฟกระจายอยู่เต็มไปทั่วพร้อมกับคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นของประชาชนในประเทศ








เอกสารอ้างอิง
1.Pongpiachan, S., Tipmanee, D., Khumsup, C., Kittikoon, I., & Hirunyatrakul, P. (2015). 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, 508, 435-444.
2.Pongpiachan, S. (2013). Vertical distribution and potential risk of particulate polycyclic aromatic hydrocarbons in high buildings of Bangkok, Thailand. Asian Pac. J. Cancer Prev, 14(3), 1865-1877.
3.Pongpiachan, S. (2013). Diurnal variation, vertical distribution and source apportionment of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Chiang-Mai, Thailand. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 14(3), 1851-1863.
4.Pongpiachan, S., Hattayanone, M., Choochuay, C., Mekmok, R., Wuttijak, N., & Ketratanakul, A. (2015). Enhanced PM10 bounded PAHs from shipping emissions. Atmospheric Environment, 108, 13-19.
5.Pongpiachan, S., Ho, K. F., & Cao, J. (2013). Estimation of gas-particle partitioning coefficients (Kp) of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in carbonaceous aerosols collected at Chiang-Mai, Bangkok and Hat-Yai, Thailand. Asian Pacific journal of cancer prevention: APJCP, 14(4), 2461-2476.
6.Pongpiachan, S., Hattayanone, M., Suttinun, O., Khumsup, C., Kittikoon, I., Hirunyatrakul, P., & Cao, J. (2017). Assessing human exposure to PM10-bound polycyclic aromatic hydrocarbons during fireworks displays. Atmospheric Pollution Research, 8(5), 816-827.
7.Pongpiachan, S., & Paowa, T. (2015). Hospital out-and-in-patients as functions of trace gaseous species and other meteorological parameters in Chiang-Mai, Thailand. Aerosol and Air Quality Research, 15(2), 479-493.
8.Pongpiachan, S., Hattayanone, M., & Cao, J. (2017). Effect of agricultural waste burning season on PM2. 5-bound polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) levels in Northern Thailand. Atmospheric Pollution Research, 8(6), 1069-1080.
9,.Pongpiachan, S., & Iijima, A. (2016). Assessment of selected metals in the ambient air PM 10 in urban sites of Bangkok (Thailand). Environmental Science and Pollution Research, 23(3), 2948-2961.
10.Pongpiachan, S., Liu, S., Huang, R., Zhao, Z., Palakun, J., Kositanont, C., & Cao, J. (2017). Variation in day-of-week and seasonal concentrations of atmospheric PM 2.5-bound metals and associated health risks in Bangkok, Thailand. Archives of environmental contamination and toxicology, 72(3), 364-379.
11.Pongpiachan, S., Kositanont, C., Palakun, J., Liu, S., Ho, K. F., & Cao, J. (2015). Effects of day-of-week trends and vehicle types on PM2.5-bounded carbonaceous compositions. Science of the Total Environment, 532, 484-494.
12.https://www.nature.com/articles/d41586-018-02704-9.