รู้ไหมว่าต้องใช้ ‘เครื่องฉีดพ่นน้ำ’ มากเท่าไหร่เพื่อลดปัญหาฝุ่น ข้อคิดไปยังกรุงเทพมหานคร

รศ.ดร. เกษมสันต์ มโนมัยพิบูลย์ บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ระบุว่า ปัญหาฝุ่นขนาดเล็ก (หรือ ฝุ่น PM2.5) ในกรุงเทพและพื้นที่ใกล้เคียงในปีนี้มาเร็วกว่าปีก่อน คือ เริ่มจากปลายเดือนธันวาคม 2561 และพอหมดช่วงปีใหม่และพายุโซนร้อนปาปึก ระดับฝุ่นก็ได้ขึ้นสูงขึ้นอีกครั้ง ความเชื่อหรือแนวคิดเรื่องการฉีดพ่นน้ำโดยใช้หัวฉีดดับเพลิง ท่อจากรถบรรทุกน้ำ หรือปั๊มพ่นน้ำขนาดใหญ่ทันสมัย ว่าจะลดหรือแก้ “ปัญหาฝุ่นในเมือง” นั้น เป็นความเข้าใจที่ผิดมากกว่าถูก

จริงอยู่ที่ว่าอนุภาคฝุ่นขนาดเล็กซี่งลอยตัวในอากาศได้นาน เมื่อพ่นน้ำเป็นละอองน้ำจำนวนมากเข้าใส่ อนุภาคฝุ่นจะถูกดักจับได้ง่ายด้วยกลไกฟิสิกส์หลายอย่าง ซึ่งเป็นหลักการของการบำบัดมลพิษอากาศแบบเปียกที่ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม แต่ด้วยที่บรรยากาศเป็นระบบเปิด สภาพการณ์จะต่างกันมาก เพราะว่า ปริมาตรของบรรรยากาศที่มหาศาลและการฟุ้งแพร่กระจายของฝุ่นจากที่หนึ่งไปยังอีกที่มีอยู่ต่อเนื่องตลอดเวลา

บทความนี้ให้มุมมองสำหรับหน่วยงานที่ใช้การฉีดพ่นน้ำขึ้นสู่อากาศเพื่อลดฝุ่น เพื่อสะท้อนให้เห็นว่า การฉีดพ่นน้ำเป็นวิธีที่ไม่มีประสิทธิผลในการช่วยลดฝุ่นในเมืองแต่อย่างใด อาจเป็นการสิ้นเปลืองในเรื่องงบประมาณ ค่าไฟฟ้าน้ำมัน กำลังคน ปริมาณน้ำ และการจัดหาคลื่อนย้ายอุปกรณ์ จึงไม่เหมาะสมหรือควรใช้วิธีนี้สำหรับปัญหาฝุ่นในเมืองและปัญหาหมอกควันในภาคเหนือด้วย วิธีแก้ปัญหาฝุ่นอย่างยั่งยืนสำหรับพื้นที่กรุงเทพและใกล้เคียงควรเกิดจากการวางแผนนโยบายโดยเน้นไปที่การบริหารจัดการแหล่งกำเนิดยานพาหนะ โรงงานอุตสาหกรรม และฝุ่นทุติยภูมิที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในบรรยากาศ โดยมีมาตรการและข้อบังคับระยะสั้นและยาวออกมาใช้ให้เหมาะสม รวมทั้งส่งเสริมการวิจัยพัฒนาในสาขาที่เกี่ยวข้องควบคู่กันไป

ในที่นี้ สมมติโจทย์ตัวอย่างดังนี้ ณ ชั่วโมงหนึ่งในตอนกลางวัน ระดับฝุ่นในกรุงเทพขึ้นสูงแต่ไม่รุนแรงมาก โดยมีค่าเท่ากับ 60 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ถ้าฉีดพ่นน้ำด้วยปั๊มพ่นน้ำขนาดใหญ่เพื่อลดฝุ่นให้ลดไปสู่ระดับปลอดภัยที่ 50 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร จะต้องใช้ปั๊มพ่นน้ำจำนวนกี่ตัว เมื่อมองเผินๆ โจทย์นี้ไม่มีอะไร แต่เมื่อนั่งคิดเชิงลึกพบว่าไม่ง่าย เมื่อลองประยุกต์ใช้หลักวิชามลพิษอากาศและบรรยากาศเข้ามาแก้และสร้างสมมติฐานเพื่อช่วยตีโจทย์ให้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องเขียนหรือใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนแต่ผลลัพธ์ยังมีความน่าเชื่อถือในภาพรวมได้ พบว่า สำหรับพื้นที่กรุงเทพ จะต้องใช้มากถึง 31,000 ตัว!!! โดยขอสรุปรายละเอียดเป็นขั้นๆ ดังนี้ สำหรับผู้ที่สนใจ


ขั้นที่ 1: กำหนดความหนาชั้นบรรยากาศที่มีฝุ่นอยู่เท่ากับ 1 กิโลเมตร ความหนาแน่นของอากาศใกล้ผิวพื้น เท่ากับ 1.2 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร แต่ความหนาแน่นของอากาศโดยเฉลี่ยทั่วชั้นบรรยากาศ เท่ากับ 1.1 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร พื้นที่ของกรุงเทพเท่ากับ 1,565 ตารางกิโลเมตร ให้สัดส่วนของฝุ่นเชิงปริมาตรมีค่าใกล้เคียงกับที่วัดใกล้พื้นผิวดังนั้น มวลฝุ่นเหนือกรุงเทพทั้งหมด เท่ากับ 86 ตัน และ มวลฝุ่นที่ต้องการลดหรือเอาออกไป เท่ากับ 14 ตัน (หรือ 14,000 กิโลกรัม)

ขั้นที่ 2: กำหนดให้สภาพอากาศในกรุงเทพนิ่งไม่มีลม แต่เนื่องด้วยเป็นช่วงกลางวัน ผิวพื้นยังอุ่นเพียงพอที่ยังทำให้อากาศไม่เสถียร ดังนั้นฝุ่นยังสามารถแพร่กระจายโดยการปั่นป่วน (Turbulence) เมื่อพิจารณากฏการถ่ายเทมวลสารของฟิก การฟุ้งกระจายแบบลากรานจ์ และสมการอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง จะได้ ความเร็วของการฟุ้งแพร่ในแนวดิ่ง เท่ากับ 0.3 เมตร/วินาที และ ความเร็วของการฟุ้งแพร่ในแนวนอน เท่ากับ 0.8 เมตร/วินาที เป็นตัวแทนเพื่อใช้ในขั้นต่อไป

ขั้นที่ 3: พิจารณาลักษณะของปั๊มพ่นน้ำ (ตามที่แสดงไว้ในรูป) โดยกำหนดให้ละอองน้ำครอบคลุมเป็นรูปกล่องสี่เหลี่ยม ซึ่งกว้าง 10 เมตร ยาว 30 เมตร และสูง 30 เมตร โดยกล่องมี 5 ด้านล้อมรอบที่ฝุ่นสามารถฟุ้งแพร่เข้ามาได้ (ด้านข้าง 4 ด้าน และ ด้านบน 1 ด้าน) โดยพ่นน้ำในปริมาณที่มากและละเอียดเป็นฝอยต่อเนื่อง 1 ชั่วโมง โดยมีประสิทธิภาพการดักจับฝุ่นสูง (เช่น 99%) ซึ่งจะได้ อัตราจับฝุ่นต่อปั้มหนึ่งตัว เท่ากับ 0.45 กิโลกรัม/ชั่วโมง

ขั้นที่ 4: เพื่อที่จะลดหรือเจือจางระดับฝุ่นในบรรยากาศจากค่า 60 เป็น 50 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร สำหรับพื้นที่กรุงเทพ จำนวนปั๊มที่ต้องการจึงเท่ากับ 14,000 กิโลกรัม / 0.45 กิโลกรัม หรือ 31,000 ตัว (โดยประมาณ) (หรือ 20 ตัว/ตารางกิโลเมตร)

บทความก่อนหน้านี้รมว.พณ.มะกันชี้ ‘สหรัฐ-จีน’ น่าจะบรรลุข้อตกลงการค้าระหว่างกันได้
บทความถัดไปลอบวางระเบิด ‘โรงพักห้วยปลิง’ ตำรวจตระเวนชายแดน