หากเราจะลดฝุ่นโดยการใช้น้ำฉีด หรือเครื่องกรองยักษ์ สามารถทำได้หรือไม่?
ทุกวันนี้ปัญหาอย่างหนึ่งที่คนไทยทั้งประเทศคอยจับตาดู ก็คือปัญหาของฝุ่นโดยเฉพาะ PM2.5 ที่สามารถเป็นต้นเหตุของโรคในระบบทางเดินหายใจได้ในระยะยาว
ภาพนี้เป็นภาพเปรียบเทียบวิสัยทัศน์ที่เห็น ในวันต่างๆ โดยภาพทั้งหมดนี้นั้นเป็นภาพที่ได้มาจากกล้องโดยตรง ไม่ผ่านการปรับแต่งใดๆ ทั้งสิ้น จะเห็นได้ว่าภาพของวันนี้ (3 ก.พ. 2563) หรือภาพล่างทั้งสอง มีปัญหาฝุ่นละอองในระดับที่สูงอย่างเห็นได้ชัด
แต่นอกไปจากการใส่หน้ากากป้องกันฝุ่นละอองส่วนบุคคลแล้ว เราพอที่จะมีวิธีแก้ปัญหาในระยะสั้น ที่ไม่ต้องหวังพึ่งลมฟ้าอากาศ ในบทความนี้เราจะมาลองทำการประมาณทางวิทยาศาสตร์อย่างง่ายๆ ว่า เราจะต้องใช้ทรัพยากรมากแค่ไหนในการกำจัดฝุ่นในระยะสั้น
วิธีกำจัดฝุ่นในระยะสั้นที่เสนอกันนั้น ปัจจุบันมีอยู่ด้วยกันสองวิธี นั่นก็คือ การเอาน้ำฉีด และใช้เครื่องกรองอากาศ
#แบบจำลอง
เราสามารถประมาณค่าการกรองของวิธีทั้งสองได้ โดยคิดเอาง่ายๆ ว่าวิธีการกรองนั้นจะต้องเห็นปริมาตรของอากาศ แล้วก็เอาฝุ่นส่วนหนึ่งออกไปจากมวลอากาศนี้
เช่น สมมติว่าเครื่องกรองเครื่องหนึ่งดูดอากาศเข้าไปในอัตรา 1 ลบ.ม.ต่อชั่วโมง และสามารถกรองฝุ่นออกไปได้ 75% ของที่ดูดเข้าไปทั้งหมด หากในห้องหนึ่งมีค่า pm2.5 เท่ากับ 100 ไมโครกรัมต่อลบ.ม. เราก็จะได้ว่าเครื่องนี้จะสามารถกำจัดฝุ่นออกไปจากอากาศได้ 75 ไมโครกรัม ทุกๆ หนึ่งชม.
แต่หากเราจะคิดให้ง่ายกว่านั้น ก็คือ สมมติว่าเรามีห้องๆ หนึ่ง ที่มีปริมาตร 1 ลบ.ม. หากเราต้องการใช้เครื่องกรองที่มีประสิทธิภาพกรองฝุ่น 75% และต้องการที่จะกำจัดฝุ่น 75% ออกไปจากห้อง เราจะพบว่าไม่ว่าในห้องนั้นจะมีค่า pm2.5 เท่าใด เครื่องกรองนั้นก็จะต้องดูดอากาศเข้าไปอย่างน้อย 1 ลบ.ม. จึงจะสามารถลด pm2.5 ไปได้ 75%
ส่วนในกรณีของการฉีดน้ำนั้น แท้จริงแล้วก็ไม่ได้แตกต่างกันแต่อย่างใด โดยเราสามารถพิจารณาหยดน้ำให้เป็นทรงกลมที่ตกลงจากที่สูง หยดน้ำแต่ละหยดจะกวาดผ่านปริมาตรของอากาศไปค่าหนึ่ง นั่นก็คือเราสามารถคำนวนได้ว่าน้ำของเราจะ "เห็น" ปริมาตรของอากาศเป็นปริมาณเท่าใด จากนั้นหยดแต่ละหยดก็จะมี "ประสิทธิภาพ" ในการดูดฝุ่นเข้าไปไว้ในหยดน้ำ ซึ่งหากเราสมมติหยดน้ำแต่ละหยดนั้นสามารถดูดฝุ่นละอองไปได้เพียงแค่ 75% ของที่กวาดผ่าน เราก็จะพบว่าหากเราจะใช้การฉีดน้ำชะเอาฝุ่นออกไป 75% ของห้องขนาด 1 ลบ.ม. การคำนวณก็จะไม่แตกต่างอะไรกับในตอนก่อนหน้านี้ นั่นก็คือหยดน้ำจะต้อง "เห็น" ปริมาตรอากาศทั้งสิ้น 1 ลบ.ม. ไม่ต่างกัน
#อากาศในกทม
ลำดับถัดไป เราจะต้องทราบว่าปริมาณของอากาศที่เราต้องการจะทำการ "บำบัด" มีปริมาณเท่าใด สมมติว่าเราสนใจที่จะเพียงแค่ลดปริมาณของฝุ่นละอองในกทม. ลงไปครึ่งหนึ่ง
- กรุงเทพมหานครมีพื้นที่ 1,568 ตารางกิโลเมตร
- สมมติให้ทั้งกทม.มีฝุ่นปกคลุมอยู่สูงถึงความสูงของ mixing layer ซึ่งอาจจะเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพอากาศ เอาง่ายๆ ว่าขึ้นไปบนดอยอินทนนท์ที่ความสูง 2,500 เมตรก็ยังเจอ แต่เอาแบบ conservative หน่อยๆ ช่วงที่อากาศกดมากๆ ก็สมมติเอาแค่ 100 เมตรก็แล้วกัน
- ปริมาตรของอากาศหนา 100 เมตร ทั่วพื้นที่กทม. คิดเป็นปริมาตรอากาศที่มีฝุ่นทั้งสิ้น 1.568E+11 ลบ.ม. ที่เราต้องบำบัด
#เครื่องกรองอากาศ
เครื่องกรองอากาศที่ใช้ตามบ้านทั่วๆ ไปนั้นมีอัตราการผลิตอากาศประมาณ 300 ลบ.ม./ชั่วโมง[1] มีประสิทธิภาพในการฟอกอากาศ (CADR) ประมาณ 60%[2] นั่นหมายความว่าหากเราต้องการใช้เครื่องฟอกอากาศตามบ้านเพียงเครื่องเดียวในการฟอกอากาศทั้งกทม. นั้น เราจะต้องใช้เวลาทั้งสิ้น 250,000 ปีในการฟอกอากาศ กว่าที่จะกำจัด PM2.5 ลงได้ครึ่งหนึ่ง ซึ่งนานเกินกว่าอัตราการเพิ่มขึ้นและลดลงของ PM2.5 ในธรรมชาติเป็นอย่างมาก
ในทางกลับกันหากเราต้องการที่จะลด PM2.5 ลงครึ่งหนึ่งทั่วกทม. โดยใช้เวลาเพียง 24 ชั่วโมง เราจะต้องใช้เครื่องฟอกอากาศตามบ้านทั้งสิ้น 90 ล้านเครื่อง
ถ้าเราสมมติให้ใช้เครื่องฟอกอากาศที่เป็นอุตสาหกรรมหน่อย สมมติให้มีความเร็วลมเท่ากับความเร็วพัดลมเบอร์สามทั่วๆ ไปที่ประมาณ 20 กม./ชั่วโมง เราพบว่าเราจะต้องใช้พัดลมที่มีพื้นที่รวมทั้งสิ้น 1.36 ตารางกิโลเมตร หากสมมติว่าเราใช้พัดลมขนาดยักษ์รัศมี 1 เมตร เราจะต้องใช้พัดลมทั้งสิ้นกว่า 400,000 ตัว จึงจะสามารถบำบัด PM2.5 ไปครึ่งหนึ่งของเฉพาะในพื้นที่กทม.ได้
#เครื่องฉีดน้ำ
สำหรับการฉีดน้ำนั้น ปริมาตรที่หยดน้ำจะกวาดผ่านชั้นบรรยากาศต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรของน้ำ จะขึ้นอยู่กับขนาดของหยดน้ำ โดยยิ่งหยดน้ำที่มีขนาดเล็กก็จะยิ่งมีพื้นที่เยอะ และยิ่งปล่อยให้ตกจากที่สูงก็จะมีปริมาตรอากาศที่มากขึ้น
หยดน้ำหนึ่งหยดที่มีขนาดรัศมี 1 มม. ที่ตกจากที่สูง 10 เมตร จะผ่านปริมาตรอากาศทั้งสิ้น 3.14E-5 ลบ.ม. คิดเป็นปริมาตรอากาศต่อน้ำหนึ่งลิตรทั้งสิ้น 7.5 ลบ.ม.
ในส่วนของประสิทธิภาพของหยดน้ำในการดูด PM2.5 นั้น แท้จริงแล้วขนาดของอนุภาคที่เล็กกว่าหยดน้ำมากนั้น จะเบี่ยงไปรอบๆ หยดน้ำ (คล้ายกับเวลาเราพยายามจะวักน้ำเอาเศษฝุ่นออกจากโอ่ง) จึงมีประสิทธิภาพที่ต่ำมากๆ และขึ้นอยู่กับขนาดของหยดน้ำ บวกกับการเติมสารลดแรงตึงผิวลงไปในน้ำก็อาจช่วยให้ดูดฝุ่นได้ง่ายขึ้น แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็นับว่าน้อยมากอยู่ดี เราคิดแบบ conservative มากๆ แล้วเอาตัวเลขง่ายๆ ปัดไปสัก 10% แล้วกัน
นั่นหมายความว่า หากเราต้องการที่จะใช้น้ำลด pm2.5 ไปครึ่งหนึ่งของทั่วทั้งกทม. โดยการโปรยหยดน้ำขนาด 1 มม. จากที่สูง 10 เมตร เราจะต้องใช้น้ำทั้งสิ้น 5.2E11 ลิตร หรือห้าเท่าของน้ำที่สามารถกักเอาไว้ในเขื่อนภูมิพลทั้งหมด[4]
ซึ่งทั้งหมดนี้นั้นเป็นเพียงการประมาณอย่างหยาบๆ เพียงแค่ในกรุงเทพมหานครเพียงเท่านั้น หากเราต้องการลดปัญหา PM2.5 ในวงกว้างกว่านี้ ในความเป็นจริงแล้วอากาศจากบริเวณอื่นนั้นก็จะพัดมาทับถมกันเพิ่มมากขึ้นตลอดเวลา และเครื่องกรองหรือหยดน้ำนั้นเป็นเพียงการลดฝุ่นในบริเวณใกล้เคียงเพียงเท่านั้น ไม่ได้คำนึงถึงการที่ปริมาตรของอากาศเดิมอาจจะถูกนำกลับมาบำบัดซ้ำ ทำให้ประสิทธิภาพจริงนั้นจะต้องลดลงไปอีกมาก
#การแก้ปัญหาระยะสั้นvsระยะยาว
จะเห็นได้ว่า ไม่มีวิธีแก้ระยะสั้นใดๆ ที่สามารถทำได้จริงในเวลาอันสั้น วิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องจึงควรเป็นการมุ่งเน้นที่การลดการเกิด PM2.5 ในอนาคตในระยะยาว
หน้าที่นี่ไม่ใช่หน้าที่ที่ประชาชนคนใดสามารถทำได้เพียงลำพัง แต่จำเป็นต้องอาศัยการร่วมมือกันในระดับวงกว้าง อันดับแรกเราจึงควรจะมี task force เฉพาะกิจเพื่อทำการศึกษาแหล่งที่มีของ PM2.5 ว่ามาจากภาคส่วนใด เป็นปริมาณเท่าใดกันแน่ และลำดับถัดไปเราจึงควรมุ่งเน้นการหาวิธีการลดการปล่อยฝุ่นในแบบที่ยั่งยืน และสร้างแรงจูงใจในทางเศรษฐกิจจากทุกฝ่าย เช่น ภาครัฐอาจสามารถสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานชีวมวล ที่สามารถเผาอ้อยและชีวมวลทางการเกษตรที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าการเผาในทุ่งนา รับซื้อด้วยเงิน subsidy ที่ได้จากการเพิ่มภาษีในยานพาหนะที่ปล่อยฝุ่นมากเป็นพิเศษ สนับสนุนการผลิตไฟฟ้าพลังงานสะอาด ลดภาษารถยนต์พลังงานไฟฟ้า
ในอีกแง่หนึ่งเราอาจจะสนับสนุนงานวิจัยทางด้าน atmospheric science ทั้งการติดตามพยากรณ์สภาพฝุ่น ให้ความรู้ประชาชนที่ถูกต้อง ฯลฯ
ระหว่างนี้ สิ่งเดียวที่ประชาชนทำได้ก็คือการลดความเสี่ยงที่เกิดขึ้นกับตัวเอง ไม่ว่าจะเป็นการลดพฤติกรรม outdoor ในช่วงเสี่ยง การใส่หน้ากาก ระวังตัวเอง และรอให้ลมฟ้าอากาศบรรเทา PM2.5 ไปโดยธรรมชาติ
แต่ที่แน่ๆ ก็คือ ถึงแม้ว่าปัญหานี้เราจะเริ่มแก้กันในวันนี้ เราคงจะต้องเจอปัญหานี้กันไปทุกปีอีกเป็นสิบปีเป็นอย่างน้อย คำถามก็คือ ในวันนี้เราเริ่มแก้กันแล้วหรือยัง
อ้างอิง:
[1] https://www.jd.co.th/product/air-purifier_3914127.html?gclid=CjwKCAiAg9rxBRADEiwAxKDTupvh4u-IVdR2luEt91nSCvf8wlqtksaYntdYIDNePoTexiSVxZTAHxoCiWgQAvD_BwE
[2] https://smartairfilters.com/en/blog/cadr-different-from-airflow/
[3] https://www.amazon.com/gp/customer-reviews/R28QUN109BD5AW/ref=cm_cr_arp_d_rvw_ttl?ie=UTF8&ASIN=B00002ND67
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Bhumibol_Dam
customer wiki 在 Airspace Customer Definition Centre (CDC) at Airbus Hamburg 的八卦
... <看更多>