SlideShare a Scribd company logo
1 of 8
Download to read offline
บท
บ
ทที่ 1
บทนํา
2 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ
โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่โคจรอยู่ในระบบสุริยจักรวาล มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง
ล้อมรอบโลกจะมีบรรยากาศโอบล้อมอยู่ ซึ่งสิ่งมีชีวิตบนโลกจะอาศัยบรรยากาศโลกในการยังชีพ
หากบรรยากาศโลกเกิดความแปรปรวนก็จะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก บรรยากาศโลก
คืออากาศที่ห่อหุ้มโลก มีความสูงจากระดับน้ําทะเลไปถึงที่ระดับความสูงประมาณ 1,000 Km ซึ่ง
บริเวณที่ใกล้ระดับน้ําทะเล อากาศจะมีความหนาแน่นมาก และความหนาแน่นจะค่อย ๆ ลดลงเมื่อ
ระดับความสูงเพิ่มขึ้น อากาศหรือบรรยากาศโลกประกอบด้วยแก๊สต่าง ๆ เช่น แก๊สไนโตรเจน แก๊ส
ออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ํา ฝุ่นละออง
ฝุ่นละออง (aerosol) หมายถึง อนุภาคของแข็งหรือของเหลวที่ลอยอยู่ในบรรยากาศหรือ
สภาพแวดล้อมที่เป็นแก๊ส อาจเป็นอนุภาคเดี่ยวๆ ของของแข็ง ของเหลว หรือผสมกันระหว่าง
ของแข็งและของเหลวก็ได้ (Halthore, Shettle, Markham, & Mango, 2008) การพิจารณา
อนุภาคในบรรยากาศว่าเป็นฝุ่นละอองหรือไม่นั้น พิจารณาจากการ “ลอย (suspended)” ตัวอยู่
ในบรรยากาศ หมายความว่า อนุภาคนั้นจะต้องมีช่วงเวลาที่อยู่ในอากาศ เช่น ควัน (smoke) ถือว่า
เป็นฝุ่นละออง ส่วนหมอก (fog) และหยดน้ํา (raindrop) ไม่นับว่าเป็นฝุ่นละออง เพราะร่วงลงสู่พื้น
เร็วเกินกว่าที่จะลอยอยู่ในอากาศ อะตอมอาร์กอนที่ลอยอยู่ในอากาศ ถึงแม้ว่าจะลอยในอากาศได้
แต่ก็ไม่นับว่าเป็นฝุ่นละออง เพราะว่าอาร์กอนมีสถานะเป็นแก๊ส นอกจากนี้ ถ้าอัตราเร็วของการร่วง
ลงสู่พื้นดินของอนุภาคมีค่าเวลามากกว่า 0.5 m/s (Schery, 2001) ก็ไม่ถือว่าเป็นอนุภาคฝุ่นละออง
เช่นกัน โดยทั่วไปฝุ่นละอองเกิดจากสาเหตุ 2 ประการ คือ ฝุ่นละอองที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
(natural aerosols) ได้แก่ ดิน ผงฝุ่น ละอองเกลือ ฝุ่นละอองภูเขาไฟ และฝุ่นละอองที่เกิดจาก
กิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ (anthropogenic aerosols) ได้แก่ ฝุ่นละอองที่เกิดจากการเผาไหม้ของ
ซากพืช ซากสัตว์ และเครื่องยนต์ การคมนาคม และโรงงานอุตสาหกรรม ดังรูปที่ 1.1
ฝุ่นละอองในบรรยากาศเป็นพารามิเตอร์ที่สําคัญและมีอิทธิพลต่อการพยากรณ์อากาศ การ
เปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ รวมถึงผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก
นอกจากนี้ ฝุ่นละอองยังมีบทบาทสําคัญในการเปลี่ยนแปลงความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามา
และกลับออกไปจากบรรยากาศโลก นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของเมฆ ปัจจุบัน ฝุ่นละออง
ที่เกิดจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อน (global warming) เนื่องจาก
คาร์บอนดํา (black carbon) มีสมบัติในการดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก
เอาไว้ไม่ให้สะท้อนกลับออกสู่นอกบรรยากาศได้
ใน ค.ศ. 1996 เฮอร์แมนและคณะ (Herman et al., 1996) ได้สํารวจพบว่า แหล่งที่มีการ
ปล่อยฝุ่นละอองออกมาสู่บรรยากาศมากที่สุด มาจากภาคกลางและภาคใต้ของอเมริกาใกล้ละติจูดที่
10°S แอฟริกาใกล้ละติจูดที่ 0-20°S และ 0-10°N ทะเลทรายซาฮารา คาบสมุทรอาหรับ พื้นที่
ชายแดนทาง
บริเวณแถบอิ
รูปที่ 1.1
(ht
http
https://w
ฝุ่นล
ระดับนาโนเ
แบบ (Clark
หยาบ (coa
แบบละเอียด
แบบการเกิด
ศูนย์กลาง 0
งภาคเหนือของ
อินโดจีน และปา
แหล่งกําเนิดฝุ่น
Longma
ttps://pixabay
s://commons
www.flickr.com
ละอองในบรรย
มตรไปจนถึงมิล
ke, Noone, &
arse mode ae
ด (fine mode
ดนิวเคลียส (n
.01-0.1 μm แ
อินเดีย อินโดนี
ากแม่น้ําแอมะซ
นละออง (Bern
an, 2006; U.S.
y.com/en/sea
s.wikimedia.o
m/photos/14
ากาศมีรูปร่างแ
ลลิเมตร ซึ่งฝุ่น
Heintzenber
erosols) มีเส้น
e aerosols) มี
ucleation mo
ละแบบการสะส
นีเซีย ภาคตะวัน
ซอน
nhard Stärck,
Department
a-wave-water
rg/wiki/File:Pi
149688@N00/
และขนาดที่แตก
นละอองในบรรย
rg, 1987; Two
นผ่านศูนย์กลาง
มีเส้นผ่านศูนย์ก
ode) หรืออนุภ
สมตัว (accum
นออกและภาคต
2014; Dave H
of Agricultur
r-beach-coast
inatubo91eru
/231650442/;
กต่างกันออกไป
ยากาศสามารถ
omey, 1977) ไ
งมากกว่าหรือเท
กลาง 0.01-1 μm
ภาคเอตคิน (Ait
ulation mod
ตะวันออกเฉียง
Harlow, 1991;
re, 2013)
t-wet-1230960
uption_plume
; http://www
ป มีเส้นผ่านศูน
ถจําแนกตามขน
ได้แก่ 1. ฝุ่นล
ท่ากับ 1 μm 2
m แบ่งออกเป็น
tken particles
de) หรืออนุภา
บทนํา
เหนือของจีน
Gemma
0/;
e.jpg;
.doe.gov)
นย์กลางตั้งแต่
นาดได้เป็น 3
ละอองแบบ
2. ฝุ่นละออง
น 2 แบบ คือ
s) มีเส้นผ่าน
าคขนาดใหญ่
3
4 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ
(large particles) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-1 μm และ 3. ฝุ่นละอองแบบละเอียดมาก (ultrafine
mode aerosols) มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.01 μm
ฝุ่นละอองในบรรยากาศมีขนาดและจํานวนแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับสถานที่และเวลา
การแจกแจงขนาดของฝุ่นละอองในบรรยากาศ เป็นสิ่งจําเป็นในการศึกษาคุณสมบัติทางฟิสิกส์
ของฝุ่นละออง การแจกแจงขนาดของฝุ่นละอองที่มีค่าไม่มาก แบ่งเป็นการแจกแจงเชิงจํานวน การ
แจกแจงเชิงพื้นที่ และการแจกแจงเชิงปริมาตร การแจกแจงทั้ง 3 แบบนี้ ใช้ในกรณีที่ขนาดของการ
แจกแจงมีค่าไม่มาก สําหรับกรณีที่ขนาดของการแจกแจงมีค่ามาก จะนิยมใช้ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์
เข้ามาช่วยในการอธิบาย ในปัจจุบัน การแจกแจงขนาดฝุ่นละอองที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางคือ
การแจกแจงแบบล็อกนอร์แมล (log-normal distribution)
กระบวนการที่ทําให้ฝุ่นละอองในบรรยากาศร่วงลงสู่พื้น เรียกว่า การตกสะสม แบ่งออกเป็น
2 แบบ ได้แก่ การตกสะสมแบบแห้ง (dry deposition) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนของอนุภาค
ฝุ่นละอองที่มีขนาดใหญ่เนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก และการติดกันของอนุภาค
ขนาดกลางและอนุภาคขนาดเล็ก กระบวนการที่สองคือ การตกสะสมแบบเปียก (wet deposition)
เป็นการตกตะกอนของอนุภาคฝุ่นละอองในสภาวะที่มีน้ําเข้าไปเกี่ยวข้อง ได้แก่ การกําจัดในรูปแบบ
หยาดน้ําฟ้า (precipitation scavenging) การกําจัดในเมฆ (in-cloud scavenging) และการกําจัด
ในรูปแบบของหิมะ (snow scavenging) การตกสะสมแบบแห้งมีอิทธิพลต่ออนุภาคฝุ่นละออง
ที่อยู่ใกล้แหล่งกําเนิด ในขณะที่การตกสะสมแบบเปียกเป็นการตกสะสมที่สําคัญและมีอิทธิพล
ในระหว่างที่อนุภาคฝุ่นละอองมีการเคลื่อนที่ (Kondratyev, Ivlev, Krapivin, & Varostos, 2006;
Loosmore, & Cederwall, 2004)
ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สําคัญต่อโลก เพราะเป็นแหล่งผลิตพลังงานให้แก่พืชในรูป
ของแสง และพืชจะเปลี่ยนแสงให้เป็นพลังงานเพื่อนําไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ต่อไป นอกจากนี้
ดวงอาทิตย์ยังทําให้โลกมีสภาวะอากาศที่เอื้ออํานวยต่อการดํารงชีวิต กําเนิดดวงอาทิตย์ รวมทั้ง
โครงสร้างภายในและชั้นบรรยากาศภายนอกของดวงอาทิตย์ เป็นสิ่งสําคัญในการศึกษาทางด้าน
ฟิสิกส์บรรยากาศ เนื่องจากปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อโลก
โดยเฉพาะความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก จะมีความเข้มมากหรือน้อย
ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ ได้แก่ การเกิดลมสุริยะหรือพายุสุริยะ
โพรมิเนนซ์ และอื่น ๆ รังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลกจําแนกออกได้เป็น 3 แบบ คือ
รังสีรวม (global radiation) รังสีกระจาย (diffuse radiation) และรังสีตรง (direct radiation)
ในการศึกษาสมบัติเชิงแสงของฝุ่นละอองโดยทั่วไปจะศึกษาจากรังสีตรง
5บทนํา
ทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองในบรรยากาศ คือทฤษฎีของมี
(Mie’s theory) ทฤษฎีนี้ใช้ในการอธิบายการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองที่มีขนาดของอนุภาค
ฝุ่นละอองใกล้เคียงหรือใหญ่กว่าขนาดของความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบไม่มาก มีเป็นคําตอบของ
สมการแมกซ์เวลล์ (Maxwell equations) สําหรับการกระเจิงแสงของอนุภาคทรงกลมตัวกลาง
เนื้อเดียวกัน รูปแบบการกระเจิงแสงของมีมีลักษณะคล้ายเสาอากาศ คือรังสีสะท้อนมีทิศพุ่งไปทาง
ด้านหน้ามากกว่าไปทางด้านหลัง ส่วนการกระเจิงแสงแบบเรย์ลี (Rayleigh scattering) จะอธิบาย
การกระเจิงของฝุ่นละอองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.1 μm กระเจิงแสงแบบเรย์ลี
เป็นการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองที่มีขนาดน้อยกว่าความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบ
การกระเจิงแบบนี้จะเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางเข้าไปในตัวกลางที่เป็นของแข็งและของเหลวที่โปร่งใส
แต่ส่วนใหญ่จะเห็นเด่นชัดในแก๊ส รูปแบบของการกระเจิงแบบนี้มีลักษณะสมมาตร คือรังสีสะท้อน
มีทิศทางการสะท้อนเท่ากันทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง ในการกระเจิงแสง แนวรังสีสะท้อนจะสะท้อน
มากหรือน้อยไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของอนุภาค (Seinfeld, & Pandis, 1998)
การบอกถึงระดับความสามารถของฝุ่นละอองในการป้องกันการส่งผ่านของรังสีดวงอาทิตย์
จากการดูดกลืนหรือการกระเจิงแสงในแนวที่แสงเดินทางผ่าน คือความลึกเชิงแสงของฝุ่นละออง
(aerosol optical depth, AOD) (Schmid, Matzler, Heimo, & Kampfer, 1997) โดยทั่วไป
AOD มีค่าลดลงในช่วงความยาวคลื่นยาว (Janjai, Kumharn, & Laksanaboonsong, 2003)
อย่างไรก็ตาม ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet, UV) เมื่อความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบ
อนุภาคฝุ่นละอองเพิ่มขึ้นจะเกิดความไม่ชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงค่า AOD (Cachorro,
Gonzalez, De Frutos, & Casanova, 1989; Jacovides, Steven, & Asimakopoulos, 2000;
Kirchhoff, Silva, & Pinheiro, 2002; Kumharn, 2010; Marenco et al., 1997; Silva, &
Kirchhoff, 2004)
โดยทั่วไปในการคํานวณ AOD ใช้กฎของเบียร์ (Beer’s law) รังสีตรงเป็นพารามิเตอร์สําคัญ
ที่ใช้ในการคํานวณหาค่านี้ กฎของเบียร์ใช้ความแตกต่างของการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสี
ดวงอาทิตย์เนื่องจากองค์ประกอบต่าง ๆ ในบรรยากาศ เช่น โอโซน เป็นพารามิเตอร์ที่มีความสําคัญ
ในช่วงของรังสี UV เนื่องจากไอน้ําสามารถลดความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก
ในช่วง UV มากกว่า 50% (Krotkov, Bhartia, Herman, Fioletov, & Kerr, 1998; Sellitto,
Sarra, & Siani, 2006) ส่วนการดูดกลืนและการกระเจิงของฝุ่นละอองในบรรยากาศสามารถลดทอน
ความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก และการลดทอนรังสีดวงอาทิตย์เนื่องจาก
ฝุ่นละอองในแต่ละความยาวคลื่นเกิดขึ้นไม่เท่ากัน
6 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ
ฝุ่นละอองในบรรยากาศส่งผลทําให้เกิดความขุ่นมัวของบรรยากาศ (atmospheric
turbidity) ในปัจจุบันมีพารามิเตอร์อยู่ 4 แบบที่ใช้บอกสภาพความขุ่นมัวของบรรยากาศ ได้แก่
ลิงก์พารามิเตอร์ (Link parameters) อันสเวิร์ท-มอนทีทพารามิเตอร์ (Unsworth-Monteith
parameters) ชึพพ์พารามิเตอร์ (Schuepp parameters) และอังสตรอมพารามิเตอร์ (Angstrom
parameters) อังสตรอมพารามิเตอร์ (Angstrom, 1929) ใช้ในการบอกสภาพความขุ่นมัว
ของบรรยากาศ เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ถูกลดทอนด้วยฝุ่นละอองเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ดังนั้น
ในปัจจุบันอังสตรอมพารามิเตอร์จึงเป็นที่นิยมใช้ในการบอกสภาพความขุ่นมัวของบรรยากาศ
นอกจากนี้ อังสตรอมพารามิเตอร์สามารถบอกขนาดของอนุภาคฝุ่นละอองในบรรยากาศได้ การหา
ค่าของพารามิเตอร์นี้มีอยู่ด้วยกัน 3 วิธี วิธีแรกคือ วิธีเชิงเส้นที่เหมาะสม (linear fitting method,
LM) เป็นวิธีที่อยู่บนพื้นฐานการเขียนกราฟเส้นตรงบนเลขฐานลอการิทึมกับความยาวคลื่นของแสง
ที่มาตกกระทบอนุภาคฝุ่นละออง วิธีที่สองคือ วิธีโดยตรง (direct method, DM) เป็นวิธีที่หาค่าได้
โดยตรงจากสมการของอังสตรอม และวิธีสุดท้ายคือ วิธีโวลซ์ (Volz method, VM) เป็นการหาค่า
บนพื้นฐานของสมการของอังสตรอมโดยการใช้ค่า AOD ที่ 2 ความยาวคลื่น
ฝุ่นละอองในบรรยากาศมีอิทธิพลต่อปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้า-ออกจากบรรยากาศ
โลก เรียกกระบวนการนี้ว่า แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละออง (aerosol radiative forcing) มีอิทธิพลทั้ง
แรงปล่อยรังสีทางตรง (direct radiative forcing) และแรงปล่อยรังสีทางอ้อม (indirect radiative
forcing) แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีอิทธิพลโดยตรงคือ ฝุ่นละอองจะดูดกลืนและการกระเจิง
รังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก ส่วนแรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีอิทธิพลทางอ้อม
คือ ฝุ่นละอองทําหน้าที่เป็นแกนกลางในการก่อตัวของเมฆ (cloud condensation nuclei, CCN)
และเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับจุลกายภาพของเมฆ (microphysics of clouds)
แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีได้ทั้งค่าบวกและลบ ในกรณีแรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีค่า
บวก เกิดขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของรังสีดวงอาทิตย์ในบรรยากาศโลก ส่งผลทําให้เกิดภาวะโลกร้อน ส่วน
แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีค่าลบ เกิดขึ้นจากการลดลงของรังสีดวงอาทิตย์ในบรรยากาศโลก
ส่งผลให้โลกเกิดภาวะเย็นตัวลง (global cooling) แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีค่าเป็นบวกหรือ
มีค่าลบนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดและองค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นละออง เช่น ฝุ่นละอองที่มีส่วนประกอบ
ของสารอินทรีย์และคาร์บอนดําที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงมีค่าเป็นบวก ในขณะที่ฝุ่นละออง
ที่มีส่วนประกอบของซัลเฟต สารอินทรีย์ และคาร์บอนดํา ที่เกิดจากการเผาไหม้ชีวมวลมีค่าเป็นลบ
อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งฝุ่นละอองที่มีส่วนประกอบของสารอินทรีย์และคาร์บอนดําที่เกิดจากการ
เผาไหม้ของชีวมวลก็มีค่าเป็นบวกได้เช่นกัน เช่น ในกรณีที่มีอุณหภูมิพื้นผิวโลกมีค่าค่อนข้างสูง
7บทนํา
จะส่งผลต่อการดูดกลืนในภาคตัดขวาง (absorption cross-section) ของอนุภาคฝุ่นละอองในช่วง
ความยาวคลื่นยาว ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในทะเลทรายซาฮารา (IPCC, 2001)
จากความเจริญก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การขยายตัวด้านอุตสาหกรรม
และการคมนาคม โดยเฉพาะในเขตกรุงเทพมหานครและบริเวณเมืองใหญ่ ๆ หลายแห่ง ทําให้
ปริมาณของฝุ่นละอองในบรรยากาศมีค่าเพิ่มมากขึ้นในช่วงระยะเวลา 20 ปีที่ผ่านมา อย่างที่ทราบกัน
เป็นอย่างดีว่า ฝุ่นละอองในบรรยากาศปัจจุบันกลายเป็นปัญหามลพิษทางอากาศที่สําคัญ ส่งผล
กระทบต่อสุขภาพอนามัยของประชาชนทั้งทางตรงและทางอ้อม ในบริเวณภาคเหนือของประเทศ
ไทย ในช่วงหน้าแล้งตั้งแต่เดือนมกราคมถึงเดือนเมษายนของทุก ๆ ปี มักจะเกิดปัญหาฝุ่นละออง
ปกคลุม เช่น พ.ศ. 2555-2556 ที่ผ่านมา กรมควบคุมมลพิษได้เปิดเผยว่า พื้นที่ภาคเหนือ
ของประเทศไทย ครอบคลุมจังหวัดเชียงราย เชียงใหม่ ลําพูน ลําปาง แม่ฮ่องสอน น่าน แพร่ พะเยา
และตาก ได้ประสบกับปัญหาฝุ่นละอองเกินค่ามาตรฐาน สาเหตุหลักของปัญหาเกิดจากการเผาป่า
เผาเศษวัสดุในภาคการเกษตรเพื่อเตรียมพื้นที่เพาะปลูก และเผาขยะมูลฝอยในพื้นที่โล่ง
สําหรับข้อมูลสมบัติเชิงแสงของฝุ่นละอองในบรรยากาศ มีทั้งข้อมูลภาคพื้นดินและข้อมูล
ดาวเทียม เครื่องมือที่นิยมใช้ศึกษาในภาคพื้นดิน ได้แก่ เครื่องซันโฟโตมิเตอร์ (Sun photometer)
เครื่องไมโครทอป (Microtops) เครื่องสกายเรดิโอมิเตอร์ (Sky radiometer) และเครื่องสเปกโทร
โฟโตมิเตอร์ของบรูเวอร์ (Brewer Spectrophotometer) ส่วนข้อมูลดาวเทียมหลัก ๆ ได้จากการ
สํารวจขององค์การนาซาจากดาวเทียมเทอร์รา (Terra) ดาวเทียมอะควา (Aqua) ดาวเทียมจีโออีเอส
(GOES) และดาวเทียมอื่น ๆ
8 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ
แบบฝึกหัด
1. ฝุ่นละอองในบรรยากาศส่งผลกระทบต่อสมดุลพลังงานของโลกอย่างไร
2. แหล่งที่มีการปล่อยฝุ่นละอองออกมาสู่บรรยากาศมากที่สุดคือที่ใด
3. การพิจารณาอนุภาคที่อยู่ในบรรยากาศว่าเป็นฝุ่นละอองหรือไม่นั้นพิจารณาได้จากอะไร
4. คาร์บอนดํามีแหล่งกําเนิดมาจากที่ใด เมื่อฝุ่นละอองมีส่วนผสมของคาร์บอนดําจะส่งผลอย่างไร
ต่อบรรยากาศโลก
5. ปัญหาหมอกควันจากฝุ่นละอองในบรรยากาศทางภาคเหนือส่งผลกระทบต่อประเทศชาติอย่างไร

More Related Content

What's hot

งานคู่
งานคู่งานคู่
งานคู่naleesaetor
 
งานคู่
งานคู่งานคู่
งานคู่naleesaetor
 
บทที่4โลกของเราม 2
บทที่4โลกของเราม 2บทที่4โลกของเราม 2
บทที่4โลกของเราม 2Wichai Likitponrak
 
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลง
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลงโลกเเละการเปลี่ยนเเปลง
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลงAnuchitKongsui
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงnasanunwittayakom
 
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณี
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณีการเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณี
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณีคุณครู กดชะกอน
 
ภัยพิบัติทางธรมมชาติ
ภัยพิบัติทางธรมมชาติภัยพิบัติทางธรมมชาติ
ภัยพิบัติทางธรมมชาติPookyoon Soshi'girl
 
Astronomy 03
Astronomy 03Astronomy 03
Astronomy 03Chay Kung
 
ส่วนประกอบของโลก
ส่วนประกอบของโลกส่วนประกอบของโลก
ส่วนประกอบของโลกพัน พัน
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงsmEduSlide
 
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลง
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลงสื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลง
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลงพัน พัน
 
บท4โลกดาวเคราะห์ของเรา
บท4โลกดาวเคราะห์ของเราบท4โลกดาวเคราะห์ของเรา
บท4โลกดาวเคราะห์ของเราWichai Likitponrak
 
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลงบทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลงnarongsakday
 
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลงบทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลงTa Lattapol
 

What's hot (19)

งานคู่
งานคู่งานคู่
งานคู่
 
งานคู่
งานคู่งานคู่
งานคู่
 
บทที่4โลกของเราม 2
บทที่4โลกของเราม 2บทที่4โลกของเราม 2
บทที่4โลกของเราม 2
 
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลง
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลงโลกเเละการเปลี่ยนเเปลง
โลกเเละการเปลี่ยนเเปลง
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลง
 
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณี
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณีการเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณี
การเปลี่ยนแปลงเชิงภูมิศาสตร์ธรณี
 
ภัยพิบัติทางธรมมชาติ
ภัยพิบัติทางธรมมชาติภัยพิบัติทางธรมมชาติ
ภัยพิบัติทางธรมมชาติ
 
Astronomy 03
Astronomy 03Astronomy 03
Astronomy 03
 
ส่วนประกอบของโลก
ส่วนประกอบของโลกส่วนประกอบของโลก
ส่วนประกอบของโลก
 
ธรณีวิทยา(1)
ธรณีวิทยา(1)ธรณีวิทยา(1)
ธรณีวิทยา(1)
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลง
 
แผ่นดินไหว
แผ่นดินไหวแผ่นดินไหว
แผ่นดินไหว
 
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลง
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลงสื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลง
สื่อการสอนเรื่องโลกและการเปลี่ยนแปลง
 
บท4โลกดาวเคราะห์ของเรา
บท4โลกดาวเคราะห์ของเราบท4โลกดาวเคราะห์ของเรา
บท4โลกดาวเคราะห์ของเรา
 
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลงบทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 1 โลกและการเปลี่ยนแปลง
 
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลงบทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง
บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง
 
ภาวะเรือนกระจก
ภาวะเรือนกระจกภาวะเรือนกระจก
ภาวะเรือนกระจก
 
Earth1
Earth1Earth1
Earth1
 
Climate change2009
Climate change2009Climate change2009
Climate change2009
 

Similar to 9789740336686

วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำMonticha
 
วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำjirawat191
 
วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำMonticha
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงWannaporn Sukthawee
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงWannaporn Sukthawee
 
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็น
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็นงานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็น
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็นfocuswirakarn
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงkalita123
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงWannaporn Sukthawee
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงWannaporn Sukthawee
 
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศdnavaroj
 
อากาศภาค
อากาศภาคอากาศภาค
อากาศภาคPa'rig Prig
 
โครงสร้างบรรยากาศ
โครงสร้างบรรยากาศโครงสร้างบรรยากาศ
โครงสร้างบรรยากาศSunflower_aiaui
 
Solar system
Solar systemSolar system
Solar systemJiraporn
 
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64Wichai Likitponrak
 
วัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำวัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำnawiga555
 
วัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำวัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำsutatip745
 

Similar to 9789740336686 (20)

วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำ
 
วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำ
 
วัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำวัฏจักรน้ำ
วัฏจักรน้ำ
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวง
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวง
 
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็น
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็นงานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็น
งานไอเอสที่ต้องใช้ส่งภายในอาทิตย์นี้สิ่งจำเป็น
 
โลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลงโลกและการเปลี่ยนแปลง
โลกและการเปลี่ยนแปลง
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวง
 
โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวงโครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวง
 
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ
ปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ
 
อากาศภาค
อากาศภาคอากาศภาค
อากาศภาค
 
โครงสร้างบรรยากาศ
โครงสร้างบรรยากาศโครงสร้างบรรยากาศ
โครงสร้างบรรยากาศ
 
Solar system
Solar systemSolar system
Solar system
 
โลกของเรา
โลกของเราโลกของเรา
โลกของเรา
 
Sci31101 cloud
Sci31101 cloudSci31101 cloud
Sci31101 cloud
 
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64
การสำรวจบรรยากาศ Globe tu64
 
42101 3
42101 342101 3
42101 3
 
ระบบสุริยะ
ระบบสุริยะระบบสุริยะ
ระบบสุริยะ
 
วัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำวัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำ
 
วัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำวัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำ
 

More from CUPress

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737CUPress
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560CUPress
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478CUPress
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270CUPress
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102CUPress
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096CUPress
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072CUPress
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027CUPress
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914CUPress
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907CUPress
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457CUPress
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440CUPress
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389CUPress
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280CUPress
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365CUPress
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303CUPress
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242CUPress
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235CUPress
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099CUPress
 
9789740336419
97897403364199789740336419
9789740336419CUPress
 

More from CUPress (20)

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099
 
9789740336419
97897403364199789740336419
9789740336419
 

9789740336686

  • 2. 2 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่โคจรอยู่ในระบบสุริยจักรวาล มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ล้อมรอบโลกจะมีบรรยากาศโอบล้อมอยู่ ซึ่งสิ่งมีชีวิตบนโลกจะอาศัยบรรยากาศโลกในการยังชีพ หากบรรยากาศโลกเกิดความแปรปรวนก็จะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก บรรยากาศโลก คืออากาศที่ห่อหุ้มโลก มีความสูงจากระดับน้ําทะเลไปถึงที่ระดับความสูงประมาณ 1,000 Km ซึ่ง บริเวณที่ใกล้ระดับน้ําทะเล อากาศจะมีความหนาแน่นมาก และความหนาแน่นจะค่อย ๆ ลดลงเมื่อ ระดับความสูงเพิ่มขึ้น อากาศหรือบรรยากาศโลกประกอบด้วยแก๊สต่าง ๆ เช่น แก๊สไนโตรเจน แก๊ส ออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ํา ฝุ่นละออง ฝุ่นละออง (aerosol) หมายถึง อนุภาคของแข็งหรือของเหลวที่ลอยอยู่ในบรรยากาศหรือ สภาพแวดล้อมที่เป็นแก๊ส อาจเป็นอนุภาคเดี่ยวๆ ของของแข็ง ของเหลว หรือผสมกันระหว่าง ของแข็งและของเหลวก็ได้ (Halthore, Shettle, Markham, & Mango, 2008) การพิจารณา อนุภาคในบรรยากาศว่าเป็นฝุ่นละอองหรือไม่นั้น พิจารณาจากการ “ลอย (suspended)” ตัวอยู่ ในบรรยากาศ หมายความว่า อนุภาคนั้นจะต้องมีช่วงเวลาที่อยู่ในอากาศ เช่น ควัน (smoke) ถือว่า เป็นฝุ่นละออง ส่วนหมอก (fog) และหยดน้ํา (raindrop) ไม่นับว่าเป็นฝุ่นละออง เพราะร่วงลงสู่พื้น เร็วเกินกว่าที่จะลอยอยู่ในอากาศ อะตอมอาร์กอนที่ลอยอยู่ในอากาศ ถึงแม้ว่าจะลอยในอากาศได้ แต่ก็ไม่นับว่าเป็นฝุ่นละออง เพราะว่าอาร์กอนมีสถานะเป็นแก๊ส นอกจากนี้ ถ้าอัตราเร็วของการร่วง ลงสู่พื้นดินของอนุภาคมีค่าเวลามากกว่า 0.5 m/s (Schery, 2001) ก็ไม่ถือว่าเป็นอนุภาคฝุ่นละออง เช่นกัน โดยทั่วไปฝุ่นละอองเกิดจากสาเหตุ 2 ประการ คือ ฝุ่นละอองที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ (natural aerosols) ได้แก่ ดิน ผงฝุ่น ละอองเกลือ ฝุ่นละอองภูเขาไฟ และฝุ่นละอองที่เกิดจาก กิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ (anthropogenic aerosols) ได้แก่ ฝุ่นละอองที่เกิดจากการเผาไหม้ของ ซากพืช ซากสัตว์ และเครื่องยนต์ การคมนาคม และโรงงานอุตสาหกรรม ดังรูปที่ 1.1 ฝุ่นละอองในบรรยากาศเป็นพารามิเตอร์ที่สําคัญและมีอิทธิพลต่อการพยากรณ์อากาศ การ เปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ รวมถึงผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก นอกจากนี้ ฝุ่นละอองยังมีบทบาทสําคัญในการเปลี่ยนแปลงความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามา และกลับออกไปจากบรรยากาศโลก นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของเมฆ ปัจจุบัน ฝุ่นละออง ที่เกิดจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อน (global warming) เนื่องจาก คาร์บอนดํา (black carbon) มีสมบัติในการดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก เอาไว้ไม่ให้สะท้อนกลับออกสู่นอกบรรยากาศได้ ใน ค.ศ. 1996 เฮอร์แมนและคณะ (Herman et al., 1996) ได้สํารวจพบว่า แหล่งที่มีการ ปล่อยฝุ่นละอองออกมาสู่บรรยากาศมากที่สุด มาจากภาคกลางและภาคใต้ของอเมริกาใกล้ละติจูดที่ 10°S แอฟริกาใกล้ละติจูดที่ 0-20°S และ 0-10°N ทะเลทรายซาฮารา คาบสมุทรอาหรับ พื้นที่
  • 3. ชายแดนทาง บริเวณแถบอิ รูปที่ 1.1 (ht http https://w ฝุ่นล ระดับนาโนเ แบบ (Clark หยาบ (coa แบบละเอียด แบบการเกิด ศูนย์กลาง 0 งภาคเหนือของ อินโดจีน และปา แหล่งกําเนิดฝุ่น Longma ttps://pixabay s://commons www.flickr.com ละอองในบรรย มตรไปจนถึงมิล ke, Noone, & arse mode ae ด (fine mode ดนิวเคลียส (n .01-0.1 μm แ อินเดีย อินโดนี ากแม่น้ําแอมะซ นละออง (Bern an, 2006; U.S. y.com/en/sea s.wikimedia.o m/photos/14 ากาศมีรูปร่างแ ลลิเมตร ซึ่งฝุ่น Heintzenber erosols) มีเส้น e aerosols) มี ucleation mo ละแบบการสะส นีเซีย ภาคตะวัน ซอน nhard Stärck, Department a-wave-water rg/wiki/File:Pi 149688@N00/ และขนาดที่แตก นละอองในบรรย rg, 1987; Two นผ่านศูนย์กลาง มีเส้นผ่านศูนย์ก ode) หรืออนุภ สมตัว (accum นออกและภาคต 2014; Dave H of Agricultur r-beach-coast inatubo91eru /231650442/; กต่างกันออกไป ยากาศสามารถ omey, 1977) ไ งมากกว่าหรือเท กลาง 0.01-1 μm ภาคเอตคิน (Ait ulation mod ตะวันออกเฉียง Harlow, 1991; re, 2013) t-wet-1230960 uption_plume ; http://www ป มีเส้นผ่านศูน ถจําแนกตามขน ได้แก่ 1. ฝุ่นล ท่ากับ 1 μm 2 m แบ่งออกเป็น tken particles de) หรืออนุภา บทนํา เหนือของจีน Gemma 0/; e.jpg; .doe.gov) นย์กลางตั้งแต่ นาดได้เป็น 3 ละอองแบบ 2. ฝุ่นละออง น 2 แบบ คือ s) มีเส้นผ่าน าคขนาดใหญ่ 3
  • 4. 4 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ (large particles) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-1 μm และ 3. ฝุ่นละอองแบบละเอียดมาก (ultrafine mode aerosols) มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.01 μm ฝุ่นละอองในบรรยากาศมีขนาดและจํานวนแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับสถานที่และเวลา การแจกแจงขนาดของฝุ่นละอองในบรรยากาศ เป็นสิ่งจําเป็นในการศึกษาคุณสมบัติทางฟิสิกส์ ของฝุ่นละออง การแจกแจงขนาดของฝุ่นละอองที่มีค่าไม่มาก แบ่งเป็นการแจกแจงเชิงจํานวน การ แจกแจงเชิงพื้นที่ และการแจกแจงเชิงปริมาตร การแจกแจงทั้ง 3 แบบนี้ ใช้ในกรณีที่ขนาดของการ แจกแจงมีค่าไม่มาก สําหรับกรณีที่ขนาดของการแจกแจงมีค่ามาก จะนิยมใช้ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ เข้ามาช่วยในการอธิบาย ในปัจจุบัน การแจกแจงขนาดฝุ่นละอองที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางคือ การแจกแจงแบบล็อกนอร์แมล (log-normal distribution) กระบวนการที่ทําให้ฝุ่นละอองในบรรยากาศร่วงลงสู่พื้น เรียกว่า การตกสะสม แบ่งออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ การตกสะสมแบบแห้ง (dry deposition) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนของอนุภาค ฝุ่นละอองที่มีขนาดใหญ่เนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก และการติดกันของอนุภาค ขนาดกลางและอนุภาคขนาดเล็ก กระบวนการที่สองคือ การตกสะสมแบบเปียก (wet deposition) เป็นการตกตะกอนของอนุภาคฝุ่นละอองในสภาวะที่มีน้ําเข้าไปเกี่ยวข้อง ได้แก่ การกําจัดในรูปแบบ หยาดน้ําฟ้า (precipitation scavenging) การกําจัดในเมฆ (in-cloud scavenging) และการกําจัด ในรูปแบบของหิมะ (snow scavenging) การตกสะสมแบบแห้งมีอิทธิพลต่ออนุภาคฝุ่นละออง ที่อยู่ใกล้แหล่งกําเนิด ในขณะที่การตกสะสมแบบเปียกเป็นการตกสะสมที่สําคัญและมีอิทธิพล ในระหว่างที่อนุภาคฝุ่นละอองมีการเคลื่อนที่ (Kondratyev, Ivlev, Krapivin, & Varostos, 2006; Loosmore, & Cederwall, 2004) ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สําคัญต่อโลก เพราะเป็นแหล่งผลิตพลังงานให้แก่พืชในรูป ของแสง และพืชจะเปลี่ยนแสงให้เป็นพลังงานเพื่อนําไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ต่อไป นอกจากนี้ ดวงอาทิตย์ยังทําให้โลกมีสภาวะอากาศที่เอื้ออํานวยต่อการดํารงชีวิต กําเนิดดวงอาทิตย์ รวมทั้ง โครงสร้างภายในและชั้นบรรยากาศภายนอกของดวงอาทิตย์ เป็นสิ่งสําคัญในการศึกษาทางด้าน ฟิสิกส์บรรยากาศ เนื่องจากปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อโลก โดยเฉพาะความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก จะมีความเข้มมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ ได้แก่ การเกิดลมสุริยะหรือพายุสุริยะ โพรมิเนนซ์ และอื่น ๆ รังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลกจําแนกออกได้เป็น 3 แบบ คือ รังสีรวม (global radiation) รังสีกระจาย (diffuse radiation) และรังสีตรง (direct radiation) ในการศึกษาสมบัติเชิงแสงของฝุ่นละอองโดยทั่วไปจะศึกษาจากรังสีตรง
  • 5. 5บทนํา ทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองในบรรยากาศ คือทฤษฎีของมี (Mie’s theory) ทฤษฎีนี้ใช้ในการอธิบายการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองที่มีขนาดของอนุภาค ฝุ่นละอองใกล้เคียงหรือใหญ่กว่าขนาดของความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบไม่มาก มีเป็นคําตอบของ สมการแมกซ์เวลล์ (Maxwell equations) สําหรับการกระเจิงแสงของอนุภาคทรงกลมตัวกลาง เนื้อเดียวกัน รูปแบบการกระเจิงแสงของมีมีลักษณะคล้ายเสาอากาศ คือรังสีสะท้อนมีทิศพุ่งไปทาง ด้านหน้ามากกว่าไปทางด้านหลัง ส่วนการกระเจิงแสงแบบเรย์ลี (Rayleigh scattering) จะอธิบาย การกระเจิงของฝุ่นละอองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.1 μm กระเจิงแสงแบบเรย์ลี เป็นการกระเจิงแสงของอนุภาคฝุ่นละอองที่มีขนาดน้อยกว่าความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบ การกระเจิงแบบนี้จะเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางเข้าไปในตัวกลางที่เป็นของแข็งและของเหลวที่โปร่งใส แต่ส่วนใหญ่จะเห็นเด่นชัดในแก๊ส รูปแบบของการกระเจิงแบบนี้มีลักษณะสมมาตร คือรังสีสะท้อน มีทิศทางการสะท้อนเท่ากันทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง ในการกระเจิงแสง แนวรังสีสะท้อนจะสะท้อน มากหรือน้อยไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของอนุภาค (Seinfeld, & Pandis, 1998) การบอกถึงระดับความสามารถของฝุ่นละอองในการป้องกันการส่งผ่านของรังสีดวงอาทิตย์ จากการดูดกลืนหรือการกระเจิงแสงในแนวที่แสงเดินทางผ่าน คือความลึกเชิงแสงของฝุ่นละออง (aerosol optical depth, AOD) (Schmid, Matzler, Heimo, & Kampfer, 1997) โดยทั่วไป AOD มีค่าลดลงในช่วงความยาวคลื่นยาว (Janjai, Kumharn, & Laksanaboonsong, 2003) อย่างไรก็ตาม ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet, UV) เมื่อความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบ อนุภาคฝุ่นละอองเพิ่มขึ้นจะเกิดความไม่ชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงค่า AOD (Cachorro, Gonzalez, De Frutos, & Casanova, 1989; Jacovides, Steven, & Asimakopoulos, 2000; Kirchhoff, Silva, & Pinheiro, 2002; Kumharn, 2010; Marenco et al., 1997; Silva, & Kirchhoff, 2004) โดยทั่วไปในการคํานวณ AOD ใช้กฎของเบียร์ (Beer’s law) รังสีตรงเป็นพารามิเตอร์สําคัญ ที่ใช้ในการคํานวณหาค่านี้ กฎของเบียร์ใช้ความแตกต่างของการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสี ดวงอาทิตย์เนื่องจากองค์ประกอบต่าง ๆ ในบรรยากาศ เช่น โอโซน เป็นพารามิเตอร์ที่มีความสําคัญ ในช่วงของรังสี UV เนื่องจากไอน้ําสามารถลดความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก ในช่วง UV มากกว่า 50% (Krotkov, Bhartia, Herman, Fioletov, & Kerr, 1998; Sellitto, Sarra, & Siani, 2006) ส่วนการดูดกลืนและการกระเจิงของฝุ่นละอองในบรรยากาศสามารถลดทอน ความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก และการลดทอนรังสีดวงอาทิตย์เนื่องจาก ฝุ่นละอองในแต่ละความยาวคลื่นเกิดขึ้นไม่เท่ากัน
  • 6. 6 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ ฝุ่นละอองในบรรยากาศส่งผลทําให้เกิดความขุ่นมัวของบรรยากาศ (atmospheric turbidity) ในปัจจุบันมีพารามิเตอร์อยู่ 4 แบบที่ใช้บอกสภาพความขุ่นมัวของบรรยากาศ ได้แก่ ลิงก์พารามิเตอร์ (Link parameters) อันสเวิร์ท-มอนทีทพารามิเตอร์ (Unsworth-Monteith parameters) ชึพพ์พารามิเตอร์ (Schuepp parameters) และอังสตรอมพารามิเตอร์ (Angstrom parameters) อังสตรอมพารามิเตอร์ (Angstrom, 1929) ใช้ในการบอกสภาพความขุ่นมัว ของบรรยากาศ เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ถูกลดทอนด้วยฝุ่นละอองเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ดังนั้น ในปัจจุบันอังสตรอมพารามิเตอร์จึงเป็นที่นิยมใช้ในการบอกสภาพความขุ่นมัวของบรรยากาศ นอกจากนี้ อังสตรอมพารามิเตอร์สามารถบอกขนาดของอนุภาคฝุ่นละอองในบรรยากาศได้ การหา ค่าของพารามิเตอร์นี้มีอยู่ด้วยกัน 3 วิธี วิธีแรกคือ วิธีเชิงเส้นที่เหมาะสม (linear fitting method, LM) เป็นวิธีที่อยู่บนพื้นฐานการเขียนกราฟเส้นตรงบนเลขฐานลอการิทึมกับความยาวคลื่นของแสง ที่มาตกกระทบอนุภาคฝุ่นละออง วิธีที่สองคือ วิธีโดยตรง (direct method, DM) เป็นวิธีที่หาค่าได้ โดยตรงจากสมการของอังสตรอม และวิธีสุดท้ายคือ วิธีโวลซ์ (Volz method, VM) เป็นการหาค่า บนพื้นฐานของสมการของอังสตรอมโดยการใช้ค่า AOD ที่ 2 ความยาวคลื่น ฝุ่นละอองในบรรยากาศมีอิทธิพลต่อปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้า-ออกจากบรรยากาศ โลก เรียกกระบวนการนี้ว่า แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละออง (aerosol radiative forcing) มีอิทธิพลทั้ง แรงปล่อยรังสีทางตรง (direct radiative forcing) และแรงปล่อยรังสีทางอ้อม (indirect radiative forcing) แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีอิทธิพลโดยตรงคือ ฝุ่นละอองจะดูดกลืนและการกระเจิง รังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศโลก ส่วนแรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีอิทธิพลทางอ้อม คือ ฝุ่นละอองทําหน้าที่เป็นแกนกลางในการก่อตัวของเมฆ (cloud condensation nuclei, CCN) และเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับจุลกายภาพของเมฆ (microphysics of clouds) แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีได้ทั้งค่าบวกและลบ ในกรณีแรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีค่า บวก เกิดขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของรังสีดวงอาทิตย์ในบรรยากาศโลก ส่งผลทําให้เกิดภาวะโลกร้อน ส่วน แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองมีค่าลบ เกิดขึ้นจากการลดลงของรังสีดวงอาทิตย์ในบรรยากาศโลก ส่งผลให้โลกเกิดภาวะเย็นตัวลง (global cooling) แรงปล่อยรังสีของฝุ่นละอองที่มีค่าเป็นบวกหรือ มีค่าลบนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดและองค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นละออง เช่น ฝุ่นละอองที่มีส่วนประกอบ ของสารอินทรีย์และคาร์บอนดําที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงมีค่าเป็นบวก ในขณะที่ฝุ่นละออง ที่มีส่วนประกอบของซัลเฟต สารอินทรีย์ และคาร์บอนดํา ที่เกิดจากการเผาไหม้ชีวมวลมีค่าเป็นลบ อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งฝุ่นละอองที่มีส่วนประกอบของสารอินทรีย์และคาร์บอนดําที่เกิดจากการ เผาไหม้ของชีวมวลก็มีค่าเป็นบวกได้เช่นกัน เช่น ในกรณีที่มีอุณหภูมิพื้นผิวโลกมีค่าค่อนข้างสูง
  • 7. 7บทนํา จะส่งผลต่อการดูดกลืนในภาคตัดขวาง (absorption cross-section) ของอนุภาคฝุ่นละอองในช่วง ความยาวคลื่นยาว ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในทะเลทรายซาฮารา (IPCC, 2001) จากความเจริญก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การขยายตัวด้านอุตสาหกรรม และการคมนาคม โดยเฉพาะในเขตกรุงเทพมหานครและบริเวณเมืองใหญ่ ๆ หลายแห่ง ทําให้ ปริมาณของฝุ่นละอองในบรรยากาศมีค่าเพิ่มมากขึ้นในช่วงระยะเวลา 20 ปีที่ผ่านมา อย่างที่ทราบกัน เป็นอย่างดีว่า ฝุ่นละอองในบรรยากาศปัจจุบันกลายเป็นปัญหามลพิษทางอากาศที่สําคัญ ส่งผล กระทบต่อสุขภาพอนามัยของประชาชนทั้งทางตรงและทางอ้อม ในบริเวณภาคเหนือของประเทศ ไทย ในช่วงหน้าแล้งตั้งแต่เดือนมกราคมถึงเดือนเมษายนของทุก ๆ ปี มักจะเกิดปัญหาฝุ่นละออง ปกคลุม เช่น พ.ศ. 2555-2556 ที่ผ่านมา กรมควบคุมมลพิษได้เปิดเผยว่า พื้นที่ภาคเหนือ ของประเทศไทย ครอบคลุมจังหวัดเชียงราย เชียงใหม่ ลําพูน ลําปาง แม่ฮ่องสอน น่าน แพร่ พะเยา และตาก ได้ประสบกับปัญหาฝุ่นละอองเกินค่ามาตรฐาน สาเหตุหลักของปัญหาเกิดจากการเผาป่า เผาเศษวัสดุในภาคการเกษตรเพื่อเตรียมพื้นที่เพาะปลูก และเผาขยะมูลฝอยในพื้นที่โล่ง สําหรับข้อมูลสมบัติเชิงแสงของฝุ่นละอองในบรรยากาศ มีทั้งข้อมูลภาคพื้นดินและข้อมูล ดาวเทียม เครื่องมือที่นิยมใช้ศึกษาในภาคพื้นดิน ได้แก่ เครื่องซันโฟโตมิเตอร์ (Sun photometer) เครื่องไมโครทอป (Microtops) เครื่องสกายเรดิโอมิเตอร์ (Sky radiometer) และเครื่องสเปกโทร โฟโตมิเตอร์ของบรูเวอร์ (Brewer Spectrophotometer) ส่วนข้อมูลดาวเทียมหลัก ๆ ได้จากการ สํารวจขององค์การนาซาจากดาวเทียมเทอร์รา (Terra) ดาวเทียมอะควา (Aqua) ดาวเทียมจีโออีเอส (GOES) และดาวเทียมอื่น ๆ
  • 8. 8 ฝุ่นละอองในบรรยากาศ แบบฝึกหัด 1. ฝุ่นละอองในบรรยากาศส่งผลกระทบต่อสมดุลพลังงานของโลกอย่างไร 2. แหล่งที่มีการปล่อยฝุ่นละอองออกมาสู่บรรยากาศมากที่สุดคือที่ใด 3. การพิจารณาอนุภาคที่อยู่ในบรรยากาศว่าเป็นฝุ่นละอองหรือไม่นั้นพิจารณาได้จากอะไร 4. คาร์บอนดํามีแหล่งกําเนิดมาจากที่ใด เมื่อฝุ่นละอองมีส่วนผสมของคาร์บอนดําจะส่งผลอย่างไร ต่อบรรยากาศโลก 5. ปัญหาหมอกควันจากฝุ่นละอองในบรรยากาศทางภาคเหนือส่งผลกระทบต่อประเทศชาติอย่างไร