เมื่อวันที่ 28 มกราคม 2568 ทางสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NARIT ประกาศเรื่องการศึกษาเกี่ยวกับที่มาของฝุ่น PM2.5 ที่สะสมในประเทศไทย ว่าอาจจะไม่ได้มาจากการเผาชีวมวลเป็นสาเหตุหลักเพียงสาเหตุเดียว แต่มีสาเหตุอื่นๆ ประกอบด้วย เช่น การใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจน หรือการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งหลงเหลือสารประกอบที่มีกำมะถันมากเกินไป
จากคู่มือปฏิบัติการในการป้องกันและแก้ไขปัญหาฝุ่นละออง PM2.5 ระดับจังหวัด โดยกรมควบคุมมลพิษ ได้ให้นิยามของฝุ่นละออง PM2.5 เอาไว้ว่า เป็น “ฝุ่นละอองขนาดเล็ก ประกอบด้วยอนุภาคสารเคมีที่เกิดจากกระบวนการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง มีแหล่งกำเนิดจากไฟป่า การเผาเศษวัสดุการเกษตรประเภทข้าว ข้าวโพด และอ้อย การคมนาคมขนส่ง โรงงานอุตสาหกรรม การใช้เชื้อเพลิงในครัวเรือน เป็นต้น และบางจังหวัดที่มีขอบเขตติดประเทศเพื่อนบ้านอาจได้รับผลกระทบจากหมอกควันข้ามแดน” ซึ่งดูจะแตกต่างจากการนำเสนอของ NARIT
การสะสมของ PM2.5 ที่จังหวัดเชียงใหม่ ในวันที่ 4 กุมภาพันธ์ 2568
ภาพ: ธนกฤต ศรีวิลาศ
เมื่อหน่วยงานรัฐยังไม่สามารถให้คำตอบที่ตรงกันได้ ประชาชนจึงทำได้เพียงสงสัยว่า ความจริงแล้วการเผาชีวมวลทางเกษตรกรรมมีความเกี่ยวข้องกับฝุ่น PM2.5 มากน้อยแค่ไหน? ควรมีการรับมือกับการเผาทางเกษตรกรรมอยู่ไหม? และสาเหตุหลักของ PM2.5 คืออะไรกันแน่?
วิทยาศาสตร์ของฝุ่น PM2.5
ฝุ่นละออง หรือละอองลอย (Aerosol) หมายถึงอนุภาคของแข็งหรือของเหลวที่มีอยู่ในอากาศ ซึ่งอาจเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเผาไหม้เศษวัชพืช การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล และการเผาไหม้ในอุตสาหกรรม หรืออาจเกิดจากธรรมชาติก็ได้ เช่น ละอองลอยทุติยภูมิที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในอากาศ โดยปัญหาการสะสมของฝุ่นละอองที่สำคัญ เป็นการสะสมของฝุ่นละอองขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) ที่สามารถเข้าไปถึงถุงลมภายในปอดและหลอดเลือด ก่อให้เกิดการอักเสบในระบบทางเดินหายใจได้
แหล่งที่มาของสารเคมีในอากาศ ที่เป็นจุดตั้งต้นของฝุ่นละอองในบรรยากาศ มีอยู่ด้วยกันหลายองค์ประกอบ ได้แก่ ละอองลอยอินทรีย์ปฐมภูมิ ละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ และสารประกอบอนินทรีย์ ที่ไม่ค่อยได้รับการพูดถึงนัก
สารประกอบอนินทรีย์ที่เป็นแหล่งกำเนิดของฝุ่นละออง PM2.5 มีอยู่หลายชนิด เช่น เกลือที่มาจากทะเล แอมโมเนียที่มาจากการใช้ปุ๋ยยูเรียและแอมโมเนียมไนเตรตในภาคการเกษตร รวมถึงซัลเฟตและสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ ที่เป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาการเกิดละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ
ละอองลอยอินทรีย์ปฐมภูมิ คือฝุ่นละอองที่มาจากการเผาไหม้โดยตรง จนได้ผลลัพธ์เป็นสารอินทรีย์ที่มีความอันตราย โดยละอองลอยอินทรีย์ปฐมภูมิส่วนใหญ่เป็นละอองลอยอินทรีย์จากการเผาชีวมวล (Biomass Burning Organic Aerosol, BBOA)
ส่วนละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ อาจเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดฝุ่นละออง PM2.5 ในชั้นบรรยากาศ โดยไม่ใช่แค่ประเทศไทยเพียงประเทศเดียวที่เผชิญปัญหาการสะสมของฝุ่นละออง PM2.5 ที่มาจากละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ แต่หลายประเทศทั่วโลกก็มีปัญหาที่คล้ายคลึงกัน จะเห็นได้จากผลการศึกษาหาสาเหตุของการเกิดฝุ่นละออง PM2.5 จากประเทศต่างๆ ตัวอย่างเช่น Po Valley อาณาบริเวณซึ่งเป็นพื้นที่ตั้งของเมืองมิลาน ประเทศอิตาลี พบว่าการตรวจสอบเฉลี่ยต่อปี มีฝุ่นละออง PM2.5 ที่เกิดจากสารประกอบอินทรีย์ 58% โดยถ้าสารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดเมื่อคิดเป็น 100% พบว่ามี HOA ที่มาจากเครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นหลัก 11% BBOA ที่มาจากการเผาชีวมวล 23% และฝุ่นละอองอินทรีย์ทุติยภูมิ 66% รวมถึงยังมีการศึกษาจากประเทศสิงคโปร์ ฟิลิปปินส์ และเกาหลีใต้ ส่วนประเทศไทยการศึกษาวิจัยยังมีไม่มากนัก ทำให้ไม่ทราบสัดส่วนที่ชัดเจน รวมถึงยังมีการแปรเปลี่ยนขององค์ประกอบภายในฝุ่นตามฤดูกาลด้วย
ภาพแสดงองค์ประกอบภายในฝุ่น PM2.5 ที่พบจากการศึกษาใน Po Valley ประเทศอิตาลี โดยภาพด้านซ้าย แสดงถึงสารประกอบทั้งหมดที่พบเฉลี่ยต่อปี โดยสารอินทรีย์ (สีเขียว) มีอัตราส่วนมากที่สุด ส่วนภาพด้านขวา แสดงเฉพาะองค์ประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ ซึ่งนับเฉพาะภายในกราฟสีเขียวจากภาพฝั่งซ้าย โดยองค์ประกอบที่เยอะที่สุดในสารอินทรีย์ทั้งหมดในฝุ่น PM2.5 คือละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ หรือ OOA (Oxygenated Organic Aerosol) ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในอากาศ
ภาพ: http://dx.doi.org/10.5194/acp-2016-102
Screenshot
ภาพแสดงองค์ประกอบภายในฝุ่น PM2.5 ที่พบจากการศึกษาในประเทศสิงคโปร์ โดยภาพด้านซ้าย แสดงถึงสารประกอบทั้งหมดที่พบเฉลี่ยต่อปี โดยสารอินทรีย์ (สีเขียว) มีอัตราส่วนมากที่สุด ส่วนภาพด้านขวา แสดงเฉพาะองค์ประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ ซึ่งนับเฉพาะภายในกราฟสีเขียวจากภาพฝั่งซ้าย พบว่าองค์ประกอบที่เยอะที่สุดในสารอินทรีย์ทั้งหมดในฝุ่น PM2.5 คือละอองลอยอินทรีย์ทุติยภูมิ หรือ OOA (Oxygenated Organic Aerosol) เช่นเดียวกับการศึกษาในประเทศอิตาลี
ภาพ: https://doi.org/10.5194/acp-20-5977-2020
การศึกษาในทำนองเดียวกันนี้ที่เกิดขึ้นในประเทศไทย มาจากผลการศึกษาในเบื้องต้นจากโครงการ ASIA-AQ ที่เป็นความร่วมมือระหว่าง NASA Langley Research Center และหน่วยงานพันธมิตรในเอเชีย นำเครื่องบิน DC-8 ที่ติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดคุณภาพของอากาศเข้าไป และศึกษาคุณภาพอากาศในระยะเวลาสั้นๆ โดยผลการศึกษาในประเทศไทย สำหรับจังหวัดเชียงใหม่วันที่ 25 มีนาคม 2568 องค์ประกอบของ PM2.5 ในอากาศเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มากกว่าสารประกอบอนินทรีย์ ซึ่งในสารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดเป็นฝุ่นละอองอินทรีย์ปฐมภูมิและทุติยภูมิมากที่สุด ซึ่งมีมากกว่า 80%
ทำไม NARIT ไม่คิดว่ามีแค่การเผาที่สร้างฝุ่น?
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NARIT จัดงาน NARIT The Next Big Leap เมื่อวันที่ 28 มกราคม 2568 ที่โรงแรม เดอะ สุโกศล กรุงเทพ โดยมีการกล่าวถึงเรื่องฝุ่นไว้ว่า “ในเชียงใหม่ตอนที่มลภาวะสูงที่สุด มลภาวะที่มาจากการเผามีแค่ส่วนหนึ่งเท่านั้น ยังมีอีกหลายองค์ประกอบที่เราต้องศึกษา” ซึ่งกลายเป็นจุดเริ่มต้นการถกเถียงว่า สาเหตุของการสะสมฝุ่นละออง PM2.5 มาจากการเผาแค่เพียงอย่างเดียวหรือไม่?
บรรยากาศในงาน NARIT The Next Big Leap
ภาพ: เตโชดม บุญยะโสมะ
จากการพูดคุยกับ ผศ. ดร.วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการ NARIT มีการยืนยันว่า การเผาชีวมวลถือเป็นสาเหตุสำคัญที่ก่อให้เกิดฝุ่น PM2.5 แต่การเผาชีวมวลไม่ใช่สาเหตุหลักสาเหตุเดียว และการศึกษาหาต้นตอของฝุ่น PM2.5 จะทำให้รัฐบาลทราบว่าควรจะต้องจัดลำดับความสำคัญกับการแก้ปัญหาที่จุดไหน อย่างไรบ้าง เพื่อให้เกิดการแก้ปัญหาได้อย่างเป็นสัดส่วนและมีประสิทธิภาพมากที่สุด
ดร.วิภู ยังเคยร่วมรายการ Suthichai Live เมื่อวันที่ 21 มีนาคม 2567 และสาธิตการคำนวณโดยใช้สมมติฐานอย่างง่ายเพื่อให้เห็นภาพว่า การที่ทั้งประเทศไทยจะมีฝุ่น 100 ไมโครกรัมในบรรยากาศได้ ต้องมีการเผาชีวมวลมากถึง 5,000,000 ตัน นับเป็นพื้นที่ประมาณ 25,000 ตารางกิโลเมตร หรือ 5% ของพื้นที่ประเทศไทย (ใหญ่กว่าพื้นที่ของจังหวัดเชียงใหม่ทั้งจังหวัด) ซึ่งหากพิจารณาจำนวนจุดความร้อนที่มีจะพบว่ายังห่างไกลจากระดับที่จะก่อให้เกิดฝุ่นระดับดังกล่าวไปอีกมาก
อ้างอิงจากการศึกษาจากโครงการ ASIA-AQ และการศึกษาจากประเทศอิตาลี สาเหตุสำคัญของฝุ่น PM2.5 อาจเป็นละอองลอยทุติยภูมิ หรือ SOA (Secondary Organic Aerosol) ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างสารอินทรีย์ระเหยง่าย กับซัลเฟตหรือสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์
สารอินทรีย์ระเหยง่าย หรือ VOCs (Volatile Organic Compounds) อาจมาจากกิจกรรมของมนุษย์ อย่างไอเสียจากเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เผาไหม้เชื้อเพลิงไม่หมด หรืออาจมาจากธรรมชาติ อย่างการปลดปล่อยสารระเหยจากพืชพรรณ ซึ่งส่วนใหญ่ ได้แก่ ไอโซปรีน โมโนเทอร์ปีน และไดเมทิลซัลไฟด์ โดยสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่มาจากธรรมชาติ อาจมาได้จากทั้งพืชบนบกและในทะเล
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ซึ่งเป็นแก๊สอันตราย มีสาเหตุหลักมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน หรือชีวมวลที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ ในขณะที่สารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ เกิดจากทั้งอุตสาหกรรม การเผาไหม้ชีวมวล การขนส่งโดยเครื่องยนต์สันดาปภายใน และการใช้ปุ๋ยในภาคการเกษตรที่มากเกินไป
ประเด็นสำคัญที่ถูกพูดถึงอย่างมากหลังจากการประกาศในงาน NARIT The Next Big Leap คือไนโตรเจนจากปุ๋ยในดินจะกลับกลายไปเป็นสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ในอากาศได้อย่างไร? แล้วการใช้ปุ๋ยจะเป็นสาเหตุหลักในการเกิดฝุ่นในประเทศไทยได้อย่างไร?
การใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนมากเกินไป ทำให้จุลินทรีย์ที่อยู่ภายในดินนำไนโตรเจนนั้นไปใช้ และทำปฏิกิริยาเคมีที่ได้ผลลัพธ์เป็นไนโตรเจนมอนอกไซด์ หนึ่งในแก๊สเรือนกระจก รวมถึงยังสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในชั้นบรรยากาศต่อจนกลายเป็นแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ที่เป็นแก๊สพิษได้อีกด้วย
เดวิด วูปเปอร์ (David Wüpper) นักวิจัยด้านนโยบายเศรษฐศาสตร์การเกษตรและสิ่งแวดล้อมจากสถาบัน ETH Zurich ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ พร้อมทั้งคณะวิจัย ทำการเปรียบเทียบการใช้ปุ๋ยที่มากเกินไปในประเทศต่างๆ ทั่วโลก โดยเปรียบเทียบกับผลผลิตที่ได้และผลกระทบที่เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม ซึ่งจากผลการศึกษา ประเทศไทยถูกจัดอยู่ในกลุ่มประเทศที่มีปัญหามากที่สุด ร่วมกับประเทศบราซิล, เม็กซิโก, โคลอมเบีย, จอร์เจีย, อิสราเอล และจีน โดยคณะนักวิจัยระบุว่า ประเทศที่มีปัญหาสามารถลดการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนลงได้ถึง 35% โดยที่ผลผลิตทางการเกษตรจะไม่ลดลง ซึ่งจะช่วยลดความสิ้นเปลืองในภาวะที่ปุ๋ยมีราคาแพง
Screenshot
ภาพแสดงอัตราการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนของเกษตรกรแต่ละประเทศ โดยสีเหลืองอ่อนคือใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนน้อย ไปจนถึงสีแดงเข้มคือใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนมาก
ภาพ: https://doi.org/10.1038/s43016-020-00185-6
NARIT กำลังทำอะไรอยู่?
ดร.วิภู ให้สัมภาษณ์ว่า การศึกษาฝุ่นละอองในบรรยากาศประเทศไทยยังมีปัญหาอีกหลายอย่าง เช่น ยังไม่มีการศึกษาอย่างต่อเนื่องเป็นหลักปี และการเปลี่ยนรูปอย่างรวดเร็วของฝุ่นละอองขนาดเล็กที่ทำให้การสืบค้นหาองค์ประกอบที่แท้จริงเป็นไปได้ยาก เพราะไม่สามารถขนส่งตัวอย่างฝุ่นละอองในประเทศไทยไปตรวจต่างประเทศ (หรือแม้แต่ห้องปฏิบัติการในประเทศ) ได้ทันก่อนฝุ่นละอองเปลี่ยนรูปไป
งานสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเรื่องฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศ คือการติดตั้งเครื่อง ACSM (Aerosol Chemical Speciation Monitor) ที่ใช้หลักการ Mass Spectrometer ในการตรวจสอบองค์ประกอบฝุ่น ณ จุดสังเกตโดยตรง (In-situ) ไม่ต้องทำการเก็บตัวอย่างฝุ่นไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องมืออื่น โดยโครงการนี้ได้รับการสนับสนุนงบประมาณโครงการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจากสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) ซึ่งจะเริ่มใช้งานเครื่อง ACSM ภายในวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2568 และจะมีการใช้งานเครื่อง ACSM ตรวจสอบองค์ประกอบต่อเนื่องไปอย่างน้อย 1-2 ปีจากนี้ พร้อมทั้งจะมีการเผยแพร่ข้อมูลสู่สาธารณะ เพื่อให้ทุกคนสามารถเข้ามาร่วมตรวจสอบได้
ผศ. ดร.วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ อธิบายถึงเครื่องมือ ACSM ที่ใช้ในการวิเคราะห์หาองค์ประกอบภายในฝุ่น PM2.5 ที่กำลังจะเริ่มต้นเก็บข้อมูลตั้งแต่วันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2568 เป็นต้นไป
ภาพ: กรทอง วิริยะเศวตกุล
หลักการทำงานของ ACSM คือการใช้เทคนิค Mass Spectrometry ตรวจหาองค์ประกอบของสารที่สนใจจากการเปรียบเทียบมวลต่อประจุของสารประกอบภายใน เพราะโมเลกุลของสารประกอบแต่ละตัวนั้นมีมวลต่อประจุที่ไม่เท่ากัน โดยการทำงานของเครื่อง ACSM จะถูกติดตั้งไว้บนอาคารสูง และมีเครื่องสูบอากาศเพื่อกรองฝุ่นละอองเข้าตัวอุปกรณ์แล้วสูบอากาศออกด้วยเครื่องปั๊มสุญญากาศ ทำให้การตรวจวัดองค์ประกอบของฝุ่นละอองสามารถทำได้ครบทุกกระบวนการได้ทันทีด้วยเครื่องเดียว ซึ่งในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้มีการใช้งานเครื่อง ACSM แค่เพียงในประเทศสิงคโปร์เท่านั้น และนี่เป็นครั้งแรกที่จะมีการใช้งานในประเทศไทย
นอกจากนี้ NARIT ยังมีแผนการตรวจสอบฝุ่นในอนาคตโดยการติดตั้งเครื่อง ACSM บนรถ เพื่อเคลื่อนที่ไปตรวจสอบฝุ่นละอองในจุดเสี่ยงต่างๆ และตรวจองค์ประกอบของฝุ่นยาวนานหลักสัปดาห์ได้ รวมถึงยังมีแผนการสร้างแบบจำลองการเร่งปฏิกิริยาเคมีในอากาศ และตรวจสอบด้วยเครื่อง AMS (Aerosol Mass Spectrometer) ที่มีความละเอียดมากกว่า ACSM ซึ่งจะทำให้พวกเราทราบองค์ประกอบทางเคมี และปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดฝุ่นละอองในอากาศขึ้นมาได้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น
NARIT เตรียมติดตั้งเครื่อง ACSM ไว้ 3 จุดทั่วประเทศ ได้แก่ กรุงเทพมหานคร เชียงใหม่ และสงขลา โดยในอนาคตอาจมีการติดตั้งเพิ่มที่ขอนแก่น เป็นตัวแทนภาคอีสาน และฉะเชิงเทรา เป็นตัวแทนภาคกลางนอกกรุงเทพมหานคร
นอกจากนี้ NARIT กำลังพัฒนาเครื่องมือ LiDAR ที่สามารถวัดความสูงของ Planetary Boundary Layer (PBL) หรือระดับชั้นความสูงที่ชั้นฝุ่นไม่สามารถสูงไปได้มากกว่านั้น เพื่อนำข้อมูลความสูง PBL ไปเป็นตัวตั้งต้นในแบบจำลองชั้นบรรยากาศสำหรับทำนายความหนาแน่นของฝุ่นในแต่ละวันได้
ผศ. ดร.วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ อธิบายถึงเครื่องมือ LiDAR ที่ใช้ในการหาระดับความสูงของชั้นฝุ่น PM2.5 หรือ PBL (Planetary Boundary Layer)
ภาพ: ธนกฤต ศรีวิลาศ
ความหวังในการแก้ปัญหาฝุ่น PM2.5
ผลงานของ NARIT เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการศึกษาฝุ่นละอองในบรรยากาศประเทศไทยด้วยวิทยาศาสตร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งสำคัญมาก และการศึกษาแหล่งที่มาของฝุ่นละอองอย่างต่อเนื่องแบบนี้ยังไม่เคยมีมาก่อน ทำให้การศึกษาครั้งนี้กลายเป็นความหวังที่จะเก็บข้อมูลองค์ประกอบจากฝุ่นละอองได้อย่างละเอียดที่สุด และนำไปสู่การค้นหาสาเหตุการสะสมของฝุ่นละอองในบรรยากาศ เพื่อให้เป็นข้อมูลที่ชัดเจนและแม่นยำที่สุดมาใช้ในการแก้ปัญหา โดยข้อมูลที่ได้จากการศึกษาทั้งหมดอาจนำมาวิเคราะห์วิธีการแก้ปัญหาให้มีประสิทธิภาพมากที่สุดในไม่ช้านี้
