การแพร่กระจายสารมลพิษในอากาศ

การแพร่กระจายสารมลพิษในอากาศ ขึ้นกับปัจจัยต่าง ๆ หลายประการ ได้แก่
- การเคลื่อนไหวของสารมลพิษจะไปตามทิศทางลม
- ความปรวนแปรของบรรยากาศ
- ลักษณะภูมิประเทศ
- สิ่งก่อสร้าง
- การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ มลพิษทางอากาศที่สำคัญ คือ - คาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO)คุณสมบัติ : ไม่มีสี ไม่มีกลิ่นแหล่งกำเนิด : แหล่งธรรมชาติและการกระทำของมนุษย์ ประมาณว่า CO ที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ = 7% ของ CO ทั้งหมดกว่า 90% มาจากธรรมชาติจากปฏิกริยาแตกสลายตัวของ O3 โดยมีแสงแดดเข้ามาช่วย และขบวนการทางเคมีของสารอินทรีย์บนผิวทะเล CO ผิวโลกมีความเข้มข้น = 0.1 ppm

ขบวนการขจัด CO3 วิธีคือ ขบวนการเปลี่ยน CO เป็น CO2
ก ) ขบวนการทางชีววิทยา Fungi ในดินดูดกลืน (Absorb) CO
ข ) ถูกดูดกลืนโดยพืชตระกูลสูง ( พืชยืนต้น )
- ออกไซด์ของซัลเฟอร์ มีความสำคัญส่งผลต่อสุขภาพโดยตรง คุณสมบัติ : ไม่มีสี มีกลิ่นกรด จุดเดือด
– 10 ?C แหล่งกำเนิด : แหล่งธรรมชาติ ดิน , ทะเลโดยขบวนการชีวภาพ การกระทำของมนุษย์ : เผาไหม้เชื้อเพลิง ถ่าน หิน , น้ำมันปิโตรเลียม
- ออกไซด์ของไนโตรเจน คุณสมบัติ : ไนโตรเจนรวมกับออกซิเจนเกิดเป็นออกไซด์ เช่น ไนตรีสออกไซด์ (N3O) หรือ แก๊สหัวเราะ , ไนตริกออกไซด์ (NO) เป็นต้น แหล่งกำเนิด : กิจกรรมของมนุษย์ การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์หรือเครื่องจักรโรงงานอุตสาหกรรม No 2 ( ไนโตรเจนไดออกไซด์ ละลายน้ำได้เป็นอย่างดี จึงอยู่ในบรรยากาศได้เพียง 3 วัน จะถูกขจัดออกโดยรวมกับละอองน้ำในอากาศ หรือ น้ำฝน เกิดเป็นกรดไนตริก (HNO3 ) ฝนกรด (Acid Rain)
- ไฮโดรคาร์บอน แหล่งกำเนิด : 954 กระบวนการทางชีววิทยาของพืชและสัตว์ เช่น การเน่าเปื่อยของซากพืช โดยจุลินทรีย์ไร้ออกซิเจน (Anaerobid Bacteria) ให้มีแก๊สมีเทน (CH4) : กิจกรรมของมนุษย์ การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของน้ำมันเชื้อเพลิง , ถ่านหิน , ถ่านไม้ , การระเหยของตัวละลายอินทรีย์ในโรงงาน อุตสาหกรรม
- อนุภาคมลสาร แหล่งกำเนิด : แขวนลอยในอากาศ ของเหลว , ของแข็ง เช่น ฝุ่นละอองจากดินแห้ง , ละออง , เกสรดอกไม้ (Pollen) ควันจากไฟไหม้ป่า , วัตถุจากการระเบิดของภูเขาไฟ อันตรายจากสารมลพิษในอากาศ
- CO ก่อให้เกิด การรวมกับฮีโมโกลบินในเม็ดเลือด > O 2 = 200 – 250 เท่า ก๊าซคาร์บ็อกซี ฮีโมโกลบิน ทำให้ร่างกายรับ O 2 ไม่เพียงพอ ปวดศีรษะ , คลื่นไส้ ง่วง หลับ หมด สติ ตาย - NO 2 ก่อให้เกิด หากได้รับ No 2 เข้มข้น 90 ไมโครกรัม / ลบ . ม . 1 ชม ./ วัน จะเกิดอันตราย นอกจากนี้ยังเพิ่มอาการตีบตันของทางเดินหายใจผู้ป่วยโรคหืด หากได้รับ No 2 500
– 940 mg/m 3 อาจถึงตาย ปอดบวมน้ำ หรือสลบเนื่องจากสมองขาดออกซิเจน
- SO 2 และฝุ่นละออง ก่อให้เกิด SO 2 ทำปฏิกิริยากับ O 2 ในอากาศ SO 3 หากความชื้นเพียงพอเกิดเป็นกรดซัลฟูริก ทำอันตรายเนื้อเยื่อระบบทางเดินหายใจ เช่น โรคหลอดลมอักเสบเรื้อรัง ฝุ่นละอองทำให้ระคาย เคืองเมื่อสูดหายใจเข้าไป ฝุ่นละอองบางชนิดมีพิษอยู่ในตัวของมันเอง เช่น ซิลิกา ละออง โลหะหนัก ต่าง ๆ เพิ่มความระคายเคืองระบบทางเดินหายใจ บางชนิดเร่งปฏิกิริยา SO 2 ให้เป็นกรดซัลฟูริก เร็วขึ้น เช่น ละอองไอของฟอสฟอรัส แมงกานีส เป็นต้น
- โฟโตเคมีคัลออกซิเดนท์ ก่อให้เกิด ปฏิกิริยาเคมี ไฮโดรคาร์บอนกับออกไซด์ของไนโตรเจน โดยมีแสงแดดเป็นตัวเร่ง ทำให้เกิด O 3 , No 2 , SO 3 คีโทร และสารโฟโตฯ 0.1-0.24 ส่วนในล้านส่วน (ppm) ยังมีผลต่อระบบทางเดินหายใจ , ระคายเคืองตาอีกด้วย
- ตะกั่ว (Lead) ก่อให้เกิดโรคโลหิตจางในเด็กซึ่งพบมากกว่าผู้ใหญ่ โดยทำให้เม็ดเลือดแดงอายุสั้น อันตราย ต่อระบบประสาท ทางเดินอาหาร ตับ ไต หัวใจและระบบสืบพันธุ์

หลักการในการควบคุมสารมลพิษในอากาศ
- หลักการทั่วไปมี 2 ลักษณะคือ ควบคุมแหล่งกำเนิดหรือควบคุมในบรรยากาศ ดังนี้คือ
ก ) ใช้วัตถุดิบ , เชื้อเพลิงที่ไม่มีสารมลพิษ เช่น ก๊าซ LPG
ข ) ปรับปรุงคุณภาพวัตถุดิบ , เชื้อเพลิง เช่น ลดสารปรุงแต่งน้ำมันเชื้อเพลิง
ค ) ปรับปรุงแก้ไขวิธีการในการกำจัดสารมลพิษ
ง ) ขจัดสารที่ทำให้อากาศสกปรกออกจากอากาศเสีย
จ ) เปลี่ยนแปลงขบวนการใหม่ ๆ ไม่ให้เกิดมลพิษในอากาศ แต่ค่าใช้จ่ายสูงมาก
- หลักการวิทยาศาสตร์ โดยประยุกต์เทคโนโลยีในการควบคุมมลพิษในอากาศ ประกอบด้วย
ก ) การตกตะกอน (Sedimentation) แยกอนุภาคของแข็งออกจากก๊าซโดยอาศัยแรงดึงดูดของโลก อนุภาคขนาดใหญ่ตกตะกอนในระยะทางใกล้และเร็วกว่าอนุภาคขนาดเล็ก
ข ) การกรอง (Filtration) ขบวนการแยกอนุภาคของแข็งออกจากก๊าซด้วยแผ่นกรองรูขนาดต่างๆ ตามอนุภาคของแข็ง
ค ) การดูดซึม (Absorbtion) ดูดซึมของเหลวและสารแขวนลอยขนาดเล็ก เช่น ใช้สารละลายดูดกลืน สารมลพิษในก๊าซ
ง ) การดูดติดผิว (Absorption) ดูดติดเฉพาะบริเวณผิวของตัวดูด ใช้กับของแข็งและของเหลว
จ ) แรงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Action) เหวี่ยงอนุภาคของวัตถุเป็นแนววงกลม ตกตะกอน
ฉ) อำนาจไฟฟ้าสถิตย์ (Electrostatic Attraction) ผ่านก๊าซเสียเข้าสู่สนามไฟฟ้าสถิตย์ เกิดประจุอนุภาค ใช้กับฝุ่นละออง
ช ) ออกซิเดชั่น (Oxidation) สารทำป ฏิกริยากับ O 2 สูญเสียอิเลคตรอนเกิดเป็นสารใหม่
ซ ) การปะทะ (Impaction) ใช้แผ่นกั้นลดความเร็ว ตกตะกอน

เทคโนโลยีการควบคุมสารมลพิษจากโรงงานอุตสาหกรรม
- จำกัดปริมาณสารพิษที่ปล่อยสู่บรรยากาศให้น้อยลง ทั้งอนุภาคมลสาร (Particulate) และก๊าซ (Gases) โดยควบคุมได้ 3 ลักษณะดังนี้
ก ) ให้มีการกระจายของสารมลพิษในอากาศ โดยการใช้ปล่องไฟและการวางผังเมือง ให้เหมาะสม
ข ) ควบคุมอนุภาคของมลสารที่แหล่งกำเนิด มีหลายวิธีได้ดังนี้
1) ห้องตก ตะกอน คุณสมบัติ : แยกอนุภาคมลสารขนาดใหญ่กว่า 100 ไมโครเมตร โดยให้ก๊าซเสียผ่านเข้าไปใหญ่ ทำการควบคุมความเร็วของอากาศ วิธีนี้ประหยัดค่าใช้จ่าย แต่ประสิทธิภาพต่ำเหมาะทำความสะอาดขั้นแรก
2) เครื่องแยกด้วยแรงหนีศูนย์กลาง คุณสมบัติ : การหมุนของก๊าซเป็นรูปกรวย ทำให้อนุภาคมลสารเคลื่อนที่เข้าหาผนังด้านแรงเฉื่อย แล้วตกตะกอน ลักษณะคล้ายสภาวะสูญญากาศ มีประสิทธิภาพในการกำหนดอนุภาคมลสาร 50-95% การกระจายของมลพิษในอากาศจะขึ้นอยู่กับปัจจัยความสูงของปล่องไฟและลักษณะภูมิประเทศ
3) เครื่องเก็บแบบเปียก คุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเข้าห้องฉีด ทำให้อากาศเปียก อนุภาคมลสารจึงมีน้ำหนักมากขึ้น เกิดการตกตะกอน ใช้แยกอนุภาคขนาด 1-20 ไมครอน ข้อเสีย : ถ้าอากาศมีก๊าซ SO 2 และ NO 2 จะทำให้น้ำมีสมบัติเป็น กรดเกิดการกัดกร่อนเครื่องจะเสียเร็ว นอกจากนี้ยังมีราคาแพง และต้องทำการกำจัดน้ำเสีย ซึ่งมีปริมาณสูงทำให้ต้นทุนสูงขึ้นไปอีก
4) เครื่องกรองใย คุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเสียเข้าห้องซึ่งมีถุงกรองจำนวนมาก อนุภาค มลสารขนาดเล็กจะถูกดูด ส่วนอนุภาคมลสารขนาดใหญ่ จะตกลงพื้น วิธีนี้เหมาะกับก๊าซแห้ง มีประสิทธิภาพ 75-99% ข้อเสีย : ถุงอาจไหม้เนื่องจากร้อน
5) เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตย์ คุณสมบัติ : ใช้กับอนุภาคมลสารที่เกิดประจุไฟฟ้าได้ง่ายโดยใช้ ไฟฟ้าแรงสูงมีประสิทธิภาพสูง 95-99% การลงทุนสูง แต่ดูแลรักษาง่าย
ค ) การควบคุมสารมลพิษที่เป็นก๊าซจากแหล่งกำเนิด ที่นิยมมี 3 ชนิด คือ
1) การดูดติดผิว คุณสมบัติ : ส่วนใหญ่ใช้กับสารอินทรีย์เป็นละอองไอ และไอออนจากก๊าซเสียนิยมใช้ Silica gel, Aulmina, Seoolites, Activated, Carbon * มากที่สุด เมื่อใช้ถึงจุดอิ่มตัวต้องนำไปผ่านขบวนการเพื่อนำกลับมาใช้อีก (Regeneration) ดังนั้นควรต้องมี 2 ชุด ใช้สลับกัน
2) การดูดซึม คุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเข้าด้านล่างของหอสูงให้ไหลทวนกับของเหลวที่สะอาด
3) การเผาไหม้ (Combustion) คุณสมบัติ : เปลี่ยนแปลงทางเคมีและทางกายภาพของก๊าซ เกิดการ เผาไหม้สมบูรณ์ 100% จาก 3 วิธีคือ การเผาไหม้โดยตรง (Direct Combustion) การเกิดปฏิกริยาการเติม O 2 ที่อุณหภูมิสูง (Thermal Oxidation) และวิธีการใช้ตัวเร่ง ปฏิกริยา (Catalytic Oxidation) โดยแตกต่างกันที่ตัวทำละลาย การกระจายของอากาศ ค่าใช้จ่ายและประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีการควบคุมสารมลพิษจากโรงงานอุตสาหกรรม จำกัดปริมาณสารพิษที่ปล่อยสู่บรรยากาศให้น้อยลง ทั้งอนุภาคมลสาร (Particulate) และก๊าซ (Gases) โดยควบคุมได้ 3 ลักษณะดังนี้
ก ) ให้มีการกระจายของสารมลพิษในอากาศ โดยการใช้ปล่องไฟและการวางผังเมือง ให้เหมาะสม
ข ) ควบคุมอนุภาคของมลสารที่แหล่งกำเนิด มีหลายวิธีได้ดังนี้
1) ห้องตกตะกอน คุณสมบัติ : แยกอนุภาคมลสารขนาดใหญ่กว่า 100 ไมโครเมตร โดยให้ก๊าซเสียผ่านเข้าไปใหญ่ ทำการควบคุมความเร็วของอากาศ วิธีนี้ประหยัดค่าใช้จ่าย แต่ประสิทธิภาพต่ำเหมาะทำความสะอาดขั้นแรก
2) เครื่องแยกด้วยแรงหนีศูนย์กลาง คุณสมบัติ : การหมุนของก๊าซเป็นรูปกรวย ทำให้อนุภาคมลสารเคลื่อนที่เข้าหาผนังด้านแรงเฉื่อย แล้วตกตะกอน ลักษณะคล้ายสภาวะสูญญากาศ มีประสิทธิภาพในการกำหนดอนุภาคมลสาร 50-95%การกระจายของมลพิษในอากาศจะขึ้นอยู่กับปัจจัยความสูงของปล่องไฟและลักษณะภูมิประเทศ
3) เครื่องเก็บแบบเปียก คุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเข้าห้องฉีด ทำให้อากาศเปียก อนุภาคมลสารจึงมีน้ำหนักมากขึ้น เกิดการตกตะกอน ใช้แยกอนุภาคขนาด 1-20 ไมครอน ข้อเสีย : ถ้าอากาศมีก๊าซ SO 2 และ NO 2 จะทำให้น้ำมีสมบัติเป็น กรดเกิดการกัดกร่อนเครื่องจะเสียเร็ว นอกจากนี้ยังมีราคาแพง และต้องทำการกำจัดน้ำเสีย ซึ่งมีปริมาณสูงทำให้ต้นทุนสูงขึ้นไปอีก
4) เครื่องกรองใย คุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเสียเข้าห้องซึ่งมีถุงกรองจำนวนมาก อนุภาค มลสารขนาดเล็กจะถูกดูด ส่วนอนุภาคมลสารขนาดใหญ่ จะตกลงพื้น วิธีนี้เหมาะกับก๊าซแห้ง มีประสิทธิภาพ 75-99% ข้อเสีย : ถุงอาจไหม้เนื่องจากร้อน
5) เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตย์ คุณสมบัติ : ใช้กับอนุภาคมลสารที่เกิดประจุไฟฟ้าได้ง่ายโดยใช้ ไฟฟ้าแรงสูงมีประสิทธิภาพสูง 95-99% การลงทุนสูง แต่ดูแลรักษาง่าย
ค ) การควบคุมสารมลพิษที่เป็นก๊าซจากแหล่งกำเนิด ที่นิยมมี 3 ชนิด คือ
1) การดูดติดผิว คุณสมบัติ : ส่วนใหญ่ใช้กับสารอินทรีย์เป็นละอองไอ และไอออนจากก๊าซเสียนิยมใช้ Silica gel, Aulmina, Seoolites, Activated, Carbon * มากที่สุด เมื่อใช้ถึงจุดอิ่มตัวต้องนำไปผ่านขบวนการเพื่อนำกลับมาใช้อีก (Regeneration) ดังนั้นควรต้องมี 2 ชุด ใช้สลับกัน
2) การดูดซึมคุณสมบัติ : ผ่านก๊าซเข้าด้านล่างของหอสูงให้ไหลทวนกับของเหลวที่สะอาด
3) การเผาไหม้ (Combustion) คุณสมบัติ : เปลี่ยนแปลงทางเคมี

ที่มา: YouTube