ค่า PM 2.5 ถูกตรวจวัดอย่างไร? เบื้องหลังตัวเลขที่เข้ามากำหนดชีวิตคนไทยในช่วงมลภาวะทางอากาศ

Scientifica
4 Feb 2020
เรื่องโดย:

ฌาณัฐย์ สิทธิปรีดานันท์

การกลับมาอีกครั้งของปัญหามลภาวะฝุ่น PM 2.5 นั้นทำให้คนไทยส่วนใหญ่เริ่มเปลี่ยนวิถีชีวิตประจำวันของตนเองเพื่อรับมือกับสถานการณ์นี้กันอีกครั้ง ไม่ว่าจะเป็นการใส่หน้ากากเวลาออกไปนอกบ้าน ซื้อเครื่องกรองอากาศมาใช้ ไปจนถึงต้องวางแผนการเดินทางเมื่อออกไปในพื้นที่กลางแจ้ง – จากที่แต่ก่อนเคยเป็นเรื่องธรรมดาๆ ที่ไม่ต้องคิดเลยด้วยซ้ำ

ค่า PM 2.5

 

        มีตัวแปรหนึ่งที่กำหนดวิถีชีวิตใหม่ทั้งหมดนี้ของเรา แน่นอนว่าถึงจุดนี้หลายคนต้องรู้จักหรือเคยผ่านหูกันมาบ้างแล้ว นั่นก็คือค่าดัชนี AQI (Air Quality Index) นั่นเอง

        ค่าดัชนี้มีหน้าที่ในการวัดสภาพมลภาวะทางอากาศออกมาเป็นตัวเลขให้พวกเราได้อ้างอิงกัน – ยิ่งค่า AQI สูงขึ้น ความอันตรายและผลกระทบต่อสุขภาพก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

        แต่ที่มาที่ไปของมันแตกต่างกันไปตามแต่ละประเทศ โดยประเทศไทยเองก็มีหลักการเทียบคุณภาพอากาศที่มีผลต่อสุขภาพไม่เหมือนประเทศอื่นเลย (เช่น เกณฑ์ขั้นต่ำของปริมาณฝุ่นในอากาศที่สูงกว่า) และการเข้ามาของเครื่องวัดค่า PM 2.5 จากต่างประเทศก็เป็นการเพิ่มรูปแบบการวัดค่าเหล่านี้ในครัวเรือนได้สะดวกมากยิ่งขึ้น

        แต่หลักการทำงานเบื้องหลังของดัชนี้เหล่านี้มีที่มาที่ไปอย่างไรกันแน่ ถ้าจะอ้างอิงตามหลักวิทยาศาสตร์ การจะวัดปริมาณของสิ่งหนึ่งในอากาศ (ในที่นี้คือฝุ่น) เราจำเป็นต้องเก็บตัวอย่างอากาศมาในปริมาณหนึ่ง ทำการแยกฝุ่นออกมา อาจจะโดยการกรองหรือแยกด้วยกรรมวิธีต่างๆ แล้วจึงหาปริมาตรของฝุ่นที่แยกออกมาได้ ผ่านน้ำหนักและมวลที่วัดได้ ทำขั้นตอนทั้งหมดนี้ซ้ำหลายๆ รอบเพื่อเฉลี่ยค่าที่วัดได้และลดความคลาดเคลื่อน แล้วเราก็จะได้ค่าปริมาณฝุ่นในอากาศเพื่อนำไปเปรียบเทียบให้ได้ค่า AQI ออกมาในตอนจบ

        แน่นอนว่าวิธีการนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้ในการวัดจริงๆ เพราะทั้งยุ่งยากและกินเวลาแบบสุดๆ แล้วทีนี้เครื่องวัดทั้งหลายทำงานกันจริงๆ อย่างไรล่ะ

        คำตอบอยู่ที่การวัดฝุ่นแบบตรงๆ ในอากาศโดยไม่ต้องเก็บตัวอย่างเลย ระบบส่วนใหญ่ใช้วิธีการปล่อยให้อากาศไหลผ่านเครื่องวัดเข้ามาโดยตรง แล้วใช้เซ็นเซอร์ในการวัดปริมาณฝุ่น ณ ช่วงเวลานั้นตรงๆ

 

ค่า PM 2.5

 

        ตัวอย่างที่ใช้กันแพร่หลายคือเซ็นเซอร์วัดคุณภาพอากาศอัตโนมัติ Automated Measuring Systems (AMS) เฉพาะทางของสถานีตรวจอากาศทั้งหลาย ที่มีเซ็นเซอร์ β-ray Attenuation Monitors (BAMs) (ใช้ความสามารถในการดูดซับรังสีเบต้าของฝุ่น) และ Tapered Element Oscillating Microbalances (TEOMs) (ใช้การสั่นของหลอดแก้วที่เกิดจากการรบกวนของมวลฝุ่นในการวัด)

        เครื่องวัดประเภทนี้มีไม่มาก ถึงแม้จะมีความแม่นยำสูงและรายงานผลได้ตามเวลาจริงก็ตาม ทำให้ในช่วงปีที่ผ่านมา มีระบบเซ็นเซอร์ (ที่ก็ไม่ได้ใหม่มาก) เข้ามาเป็นตัวช่วยในการวัดค่าฝุ่นในรูปของอุปกรณ์วัดฝุ่น PM 2.5 ในครัวเรือน ทั้งที่เป็นแบบพกพา แบบเครื่องตั้งโต๊ะ หรือเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องกรองอากาศ ทั้งหมดทั้งมวลนี้ใช้ระบบเซ็นเซอร์ที่มีชื่อเรียกรวมๆ ว่า Optical PM Sensor – เซ็นเซอร์ระบบนี้ใช้การยิงลำแสงเลเซอร์ไปยังอากาศที่รับเข้ามาในเครื่องเพื่อวัดการกระเจิงของแสงหลังจากที่ลำแสงไปกระทบกับอนุภาคต่าง ๆ ยิ่งฝุ่นมากลำแสงก็จะกระเจิงมากขึ้นนั่นเอง 

        เหมือนกับเวลารถยนต์ขับรถฝ่าหมอกแล้วเราเห็นไฟเป็นลำแสง หรือตอนที่แดดยามเช้าส่องเข้าผ่านหน้าต่างเข้ามาแล้วเราเห็นฝุ่นลอยฟุ้งอยู่ในอากาศ เซ็นเซอร์นี้ใช้ชิปประมวลผลเล็กๆ ในการคำนวณแสงที่กระเจิงแล้วผ่านตัวรับโดยตรงเช่นเดียวกันกับที่ตาเรามองเห็นฝุ่นในอากาศ แต่จะอยู่ในระดับที่รวดเร็วและละเอียดกว่ามาก

        การทำงานด้วยหลักการนี้มีประสิทธิภาพสูงและไม่ซับซ้อนเหมือนสองระบบก่อนหน้า ทำให้มีราคาถูกในการผลิตและง่ายในการติดตั้ง นี่จึงเป็นเหตุผลให้เราสามารถทราบค่า PM และดัชนี AQI ได้มากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะภายในอาคาร ด้วยความที่เซ็นเซอร์เหล่านี้แพร่หลายไปทั่วแล้วนั่นเอง

        แน่นอนว่าระบบ Optical PM Sensor ก็มีข้อเสียอยู่เหมือนกัน อย่างแรกคือความแม่นยำที่ต่ำกว่าเครื่องวัดตามสถานี อย่างที่สองคือจำเป็นต้องมีการตั้งค่าให้เหมาะกับสถานที่นั้นๆ เพื่อเลี่ยงความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นได้ง่าย (ขั้นตอนนี้ต้องอ้างอิงตามเครื่องวัดสถานีนั่นเอง และมักจะปรับมาในกระบวนการผลิตอยู่แล้ว) แต่ก็นับว่าเหมาะสมที่จะเอาไว้ใช้งานทั่วไปได้

 

        สุดท้ายแล้วค่า PM และดัชนี AQI นั้นแม่นยำขนาดไหนกันแน่ คำตอบไม่ได้อยู่ที่ระบบเซ็นเซอร์ที่ใช้เพียงอย่างเดียว แต่อยู่ที่มาตรฐานในการวัดด้วย จริงอยู่ที่เครื่องตรวจจับ PM 2.5 แบบทั่วๆ ไป นั้นมีความแม่นยำในระดับที่พอใช้ได้ แต่ก็ควรเทียบกับค่ามาตรฐานของเครื่องวัดละเอียดหรือค่าที่ได้จากสถานีตรวจอากาศเป็นระยะด้วยเช่นกัน เพื่อให้ได้ค่าที่ตรงกับความเป็นจริงมากที่สุด

        การที่เราสามารถเข้าถึงข้อมูลคุณภาพอากาศได้อย่างรวดเร็วและกว้างขวางมากขึ้น แสดงให้เห็นถึงความสามารถของเทคโนโลยีที่เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของสังคมได้อย่างรวดเร็ว เราใช้ค่าต่างๆ เหล่านี้ในการป้องกันตนเองจากมลภาวะได้อย่างสะดวกมากยิ่งขึ้น จนสถานการณ์ปัญหาฝุ่นกลายเป็นชีวิตประจำวันอันปกติ แต่จงอย่าลืมว่าพวกเราควรที่จะมีส่วนร่วมในการลดตัวเลขเหล่านี้ลงให้น้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ด้วยเช่นกัน ทั้งการต่อต้านการเผา การหลีกเลี่ยงใช้รถส่วนบุคคล และช่วยกันเพิ่มปริมาณต้นไม้ (ไม่ว่าจะเป็นเพียงหนึ่งกระถางในห้องทำงาน หรือสิบต้นในสวนหลังบ้าน ก็เป็นสิ่งที่ควรทำ) มิเช่นนั้นปัญหาฝุ่นก็คงจะเวียนมาใหม่อีกเรื่อยๆ ในอนาคตอันใกล้ ซ้ำร้ายอาจจะรุนแรงขึ้นกว่าเดิมเสียด้วยซ้ำ

 


ภาพประกอบ: erdy

แบ่งปันเรื่องราวนี้:
เรื่องโดย

ฌาณัฐย์ สิทธิปรีดานันท์

“ชายหนุ่มผู้หลงไหลในวิทยาศาสตร์และศิลปะ จนในบางครั้งก็หลงลืมกาลเวลาไปเสียสิ้น” —นักเขียนและกราฟิกดีไซเนอร์ประจำเว็บไซต์อวกาศ SPACETH.CO 

ภาพโดย

รัชต์ภาคย์ แสงมีสินสกุล

ฝ่ายสร้างสรรค์วิดีโอประจำกอง a day BULLETIN