ฝุ่นละอองที่ประกอบขึ้นเป็นมลพิษทางอากาศ “PM 2.5” นั้น มีที่มาที่หลากหลาย และสลับซับซ้อน การวางแผนแก้ปัญหาจึงจำเป็นต้องเก็บตัวอย่างแบบเป็นระบบ เพื่อทำความเข้าใจแหล่งที่มา ซึ่งค่อนข้างยากลำบากและยังทำได้ไม่ครอบคลุม
ปัจจุบัน มีอุปกรณ์วิจัยที่สามารถเก็บข้อมูลได้จากภาคพื้นดิน และดาวเทียม เท่านั้น และเนื่องจากสถานีเก็บข้อมูลภาคพื้นนั้นจะไม่สามารถสะท้อนถึงภาพรวมของ “ปัญหาฝุ่น” ได้ทั้งหมด ในขณะที่ข้อมูลจากดาวเทียมนั้นอาจจะไม่สามารถแยกแยะรายละเอียดของฝุ่นที่แตกต่างกันไปตามระดับความสูงได้ หากเราสามารถเก็บตัวอย่างมลพิษได้โดยตรงจากทุกระดับความสูง จะเป็นข้อมูลสำคัญที่จะเชื่อมต่อส่วนที่ขาดหายไปให้เข้าใจปัญหาฝุ่นได้อย่างถ่องแท้มากขึ้น
องค์ประกอบในชั้นบรรยากาศของโลก เป็นส่วนของโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่สุด และมีอันตรกิริยา (Interaction) ที่สลับซับซ้อนกับสิ่งเร้ารอบข้าง นำมาซึ่งความท้าทายในการศึกษาวิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศ หากต้องการจะทำความเข้าใจแหล่งที่มาของฝุ่น PM 2.5 ได้ดียิ่งขึ้น ควรจะมีแนวทางในการศึกษาอย่างไร ? หากต้องการเก็บตัวอย่างอากาศไปศึกษา ควรจะต้องเก็บตัวอย่างอากาศส่วนใดไปศึกษากันแน่ ?
สิ่งที่เราสามารถทำได้ง่ายที่สุดคือ การเก็บตัวอย่างศึกษาภาคพื้น โดยอาศัยสถานีเก็บตัวอย่าง หรือการเดินทางไปเก็บตัวอย่างของนักวิจัยโดยตรง การเก็บตัวอย่างในลักษณะนี้ มีข้อดีตรงที่สามารถเก็บตัวอย่างได้โดยตรง และนำตัวอย่างไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือโดยละเอียดได้ แต่ก็มีข้อจำกัดเป็นอย่างมาก เนื่องจากตำแหน่งที่ใกล้เคียงกับพื้น ทำให้ข้อมูลและตัวอย่างที่ได้รับอาจจะมีการปนเปื้อนจากแหล่งกำเนิดบริเวณโดยรอบ ทั้งจากท่อไอเสียจากรถยนต์บนถนนใกล้ ๆ การเผาป่าในภูเขาลูกถัดไป ทิศทางของลมที่อาจพัดพาเอาไอเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมมา ทำให้ข้อมูลที่ได้นั้นเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพแวดล้อม นอกจากนี้ยังเป็นตัวอย่างของอากาศจากหนึ่งสถานที่ ที่อาจจะไม่ได้สะท้อนถึงภาพรวมของมลภาวะทางอากาศอย่างแท้จริง
ยิ่งไปกว่านั้น การศึกษาภาคพื้นบอกได้แค่เพียงองค์ประกอบของอากาศในบริเวณใกล้พื้นดินเท่านั้น แม้ว่านักวิจัยอาจจะติดตั้งสถานีวัดบนตึกสูง หรือยอดเขา แต่ก็หนีไม่พ้นว่านี่เป็นเพียงรายละเอียดขององค์ประกอบที่มีความสูงจากพื้นไม่มากนัก นักวิจัยอาจจะใช้บอลลูนในการเก็บตัวอย่าง แต่บอลลูนนั้นก็ยังมีขีดจำกัดความสูงที่ไม่มากนัก บวกกับไม่สามารถเก็บตัวอย่างได้บ่อยครั้ง ด้วยต้นทุน และกระบวนการขออนุญาตในการบิน
อีกวิธีการหนึ่งคือ การใช้ “ดาวเทียม” ในการสังเกตการณ์ ดาวเทียมนั้นมีข้อดีคือสามารถสังเกตบริเวณกว้างได้ จึงไม่จำกัดอยู่เพียงสภาพแวดล้อมแคบ ๆ รอบสถานีเก็บตัวอย่าง แต่ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจร Low Earth Orbit นั้นอาจจะผ่านบริเวณประเทศไทยเพียงแค่วันละครั้ง ทำให้ขาดข้อมูลการเปลี่ยนแปลงในแต่ละรอบวัน อีกทางเลือกหนึ่งก็คือการส่ง geostationary satellite หรือดาวเทียมค้างฟ้า เพื่อไปบันทึกสเปกตรัมและการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง เพื่อที่จะสามารถสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงในรอบวันได้
อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนั้นประเทศไทยยังไม่มีดาวเทียมที่ถูกออกแบบมา เพื่อศึกษาสภาพชั้นบรรยากาศเหนือน่านฟ้าประเทศไทยแต่อย่างใด
สำหรับข้อมูลที่ได้จากดาวเทียมก็มีข้อจำกัดอยู่เช่นกัน อันดับแรก ข้อมูลองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศที่บันทึกได้จากดาวเทียม เป็นข้อมูลที่สังเกตการณ์ผ่านมวลอากาศตั้งแต่พื้นจนถึงอวกาศ นั่นหมายความว่าดาวเทียมจะสามารถสังเกตการณ์ได้แต่เพียงปริมาณรวม “ทั้งหมด” ของสารประกอบชนิดหนึ่งตั้งแต่ภาคพื้นไปจนถึงอวกาศ จึงไม่สามารถบอกได้ว่าสารประกอบชนิดนั้นมีการกระจายตัวในแนวดิ่งอย่างไร มลภาวะทางอากาศบางอย่างที่ดาวเทียมสังเกตได้ อาจจะกระจายตัวอยู่แต่ในชั้นที่สูงขึ้นไปโดยที่ไม่ได้มีผลต่อพื้นผิวที่มนุษย์อาศัยอยู่ หรืออาจจะพบได้เฉพาะในส่วนล่างของชั้นบรรยากาศ ซึ่งไม่สามารถทราบได้จากข้อมูลดาวเทียมโดยลำพัง
นอกจากนี้ ข้อมูลดิบที่ได้จากดาวเทียมนั้นมีความซับซ้อนเป็นอย่างมาก และจำเป็นต้องอาศัยแบบจำลองของอากาศที่เหมาะสม เพื่อลดทอนจากข้อมูลดิบไปเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของชั้นบรรยากาศ และสภาพอากาศในแถบดิบชื้นของประเทศไทยนั้น อาจจะมีความแตกต่างจากประเทศในเขตอบอุ่นเป็นอย่างมากเสียจนแบบจำลองนั้นอาจจะใช้ร่วมกันไม่ได้ จึงทำให้ข้อมูลจากดาวเทียมนั้นอาจมีความไม่แน่นอนปนมาอยู่ด้วย
ทางหนึ่งที่เราสามารถทำได้ คือการนำข้อมูลทั้งจากภาคพื้นและจากดาวเทียมมาวิเคราะห์ร่วมกัน เพื่อให้ได้ภาพรวมที่สมบูรณ์แบบมากยิ่งขึ้น แต่แม้กระนั้นก็ตาม เราก็ยังขาดข้อมูลสำคัญที่จะนำมาศึกษาว่าองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศนั้นจะมีการกระจายตัวอย่างไร ในระดับความสูงต่าง ๆ ตั้งแต่บนพื้นดินไปจนถึงขอบบนของบริเวณที่อนุภาคฝุ่นจะสามารถอยู่ได้ (vertical profile)
ด้วยเหตุนี้ การที่จะทำความเข้าใจที่มา องค์ประกอบ การกระจายตัวของฝุ่นละออง PM 2.5 ได้อย่างถ่องแท้ เพื่อนำไปวางแผนแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงจำเป็นที่จะต้องมีเครื่องมือบางอย่างที่เราจะช่วยให้เราสามารถศึกษาชั้นบรรยากาศได้ในทุก ๆ ระดับความสูง ด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่จะช่วยวิเคราะห์องค์ประกอบ เก็บตัวอย่างได้อย่างต่อเนื่อง และนำมาเปรียบเทียบควบคู่กับการสังเกตการณ์ภาคพื้น และผ่านดาวเทียมในอวกาศ
📌อ่าน : “มลพิษทางอากาศ” ปัญหา ? ที่ดูเหมือนจะแก้ง่าย แต่สุดแสนซับซ้อน
📌อ่าน : ฤดูใหม่ ? “ฤดูที่ฉันป่วย” เมื่อ “มลภาวะทางอากาศ” กลายเป็น “ปัญหา” เรื้อรังไทย
🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
แหล่งข้อมูลอ้างอิง : ดร. มติพล ตั้งมติธรรม นักวิชาการดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.)
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
