รู้ทัน PM 2.5 ด้วยเทคโนโลยีวิเคราะห์ความเสี่ยงที่แม่นยำ

มกราคม 23, 2025

🔎 ค่าฝุ่นวันนี้….กลับมาอีกแล้ว กับการเช็กค่าฝุ่นก่อนจะก้าวออกจากบ้าน…😷

ฝุ่น PM 2.5 : ภัยเงียบที่กำลังคุกคามสุขภาพของคนไทย

ประเด็นที่ทุกคนต้องตระหนัก ก่อนสายเกินไป

เมื่ออากาศเต็มไปด้วยมลพิษจากก๊าซอันตรายและฝุ่นละอองขนาดเล็ก หรือ PM 2.5 สุขภาพของเรากำลังเผชิญกับความเสี่ยง ฝุ่นละอองเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจ หัวใจ และแม้แต่เยื่อบุต่างๆ ในร่างกาย

เริ่มจากต้นปี พ.ศ.2562 ที่ประเทศไทยเกิดปรากฎการณ์ฝุ่นปกคลุมอย่างหนาแน่น อันเป็นต้นเหตุให้ทุกภาคส่วนตั้งแต่หน่วยงานรัฐ สื่อมวลชน และประชาชนให้ความสนใจ และมีการนำมาตรฐานคุณภาพอากาศแห่งชาติ (NAAQS) มาใช้ในการตรวจสอบ PM 10 และ PM 2.5 ตามขนาดและผลกระทบต่อสุขภาพ

ฝุ่น PM 2.5 คืออะไร และทำไมต้องกังวล?

PM 2.5 หมายถึงฝุ่นละอองที่มีขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน โดยขนาดของเจ้าอนุภาคเหล่านี้เล็กเสียยิ่งกว่าเส้นผมของมนุษย์เราด้วยซ้ำ ความร้ายแรงของมัน คือความสามารถในการผ่านการกรองของขนจมูกและเข้าสู่ชั้นในสุดของปอดได้โดยง่าย

การสูดเจ้า PM 2.5 เข้าไปแม้จะไม่ได้เป็นอันตรายต่อร่างกายแบบฉับพลัน แต่การสะสมในร่างกายเป็นเวลาหลายๆ ปี ก็เป็นสิ่งที่ไม่ดี เนื่องจากว่า เจ้าอนุภาคพวกนี้นั้นสามารถเป็นตัวกลางพาสารอื่นๆ เข้าสู่ปอด เช่น สารก่อมะเร็ง สารโลหะหนัก เป็นต้น

แหล่งกำเนิดของ ฝุ่น PM 2.5

🚗 การจราจรทางถนน – การเผาไหม้จากเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันดีเซลบวกกับการจราจรที่ติดขัด เป็นสาเหตุที่สำคัญที่สุด
🏭 โรงงานอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้า – การเผาไม้เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือถ่านหิน
🔥 การเผาในที่โล่งแจ้งและในที่ไม่โล่ง – การเผาเศษวัสดุเหลือใช้ การเผาป่า และการเผาขยะ

ในบทความนี้ผมจะขอพูดถึงมลภาวะที่เกิดจากรถยนต์บนท้องถนนเพียงเท่านั้น

ยานพาหนะบนท้องถนนเป็นแหล่งที่ก่อให้เกิดมลพิษแหล่งใหญ่จากไนโตรเจนออกไซด์(NOx) เป็นการเผาไหม้ที่มีอุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาเคมีในบรรยากาศ ก่อให้เกิดอาการเจ็บปวดด้วยโรคที่เกี่ยวข้องกับระบบหายใจ

อย่างไรก็ตามสถานีตรวจวัดที่ตั้งอยู่ตามข้างทางอาจจะสะท้อนให้เห็นถึงความรุนแรงของการสัมผัสมลพิษที่แท้จริงในพื้นเมือง แต่เนื่องจากเป็นการวัดค่าเฉลี่ยในระยะยาว จึงไม่สามารถจับความผันผวนของมลพิษที่เกิดขึ้นชั่วขณะ ซึ่งอาจจะมีค่าสูงมาก

การจัดการและเทคโนโลยีช่วยวิเคราะห์ความเสี่ยง

มีการนำเทคโนโลยีใหม่ๆ เข้ามาใช้ศึกษา เช่น การใช้แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) เพื่อศึกษาการกระจายตัวของมลพิษในเขตเมือง โดยใช้ซอฟต์แวร์ Siemens Simcenter STAR-CCM+ ซึ่งสามารถจำลองสถานการณ์และนำผลที่ได้ไปวิเคราะห์แนวทางการลดมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ Siemens Simcenter STAR-CCM+ ช่วยให้ผู้ที่เกี่ยวข้องทำความเข้าใจพฤติกรรมของการกระจายตัวของมลพิษและการสัมผัสได้ดีขึ้น

ยกตัวอย่างการศึกษา Simulation of Traffic-Born Pollutant Dispersion and Personal Exposure Using High-Resolution Computational Fluid Dynamics – Sadjad Tajdaran, Fabrizio Bonatesta, Byron Mason and Denise Morrey.

จากการศึกษา โดยนำยานพาหนะเครื่องยนต์ดีเซลมาตรฐาน EURO 5 จำนวน 4 คันที่วิ่งด้วยความเร็วคงที่ สามารถสร้างความเข้มข้นของ NOx (ไนโตรเจนออกไซด์) ข้างทางสูงถึง 1.25 มิลลิกรัม/ลูกบาศก์เมตร (ซึ่งสูงกว่ามาตรฐานที่กำหนดทั้งในระดับเฉลี่ย 24 ชั่วโมงและรายปี) การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องมือเชิงตัวเลขสามารถนำไปใช้ในการระบุผลกระทบและวางมาตรการเพื่อลดการสัมผัสในบุคคล เช่น การใช้สิ่งก่อสร้างเมืองช่วยป้องกัน ซึ่งจะช่วยลดผล กระทบจากการจราจรและสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

แบบจำลอง CFD ถูกใช้เพื่อจำลองสถานการณ์ถนนในเมืองทั่วไป โดยมียานพาหนะหลายคันเคลื่อนที่ไปตามถนนและปล่อยมลพิษจากปลายท่อไอเสียรวมถึงไนโตรเจนออกไซด์ ทำให้เห็นก๊าซมลพิษกระจายไปตามกระแสลมหลักและเข้าถึงกลุ่มคนเดินเท้าข้างถนน

การใช้แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) เพื่อศึกษาการกระจายตัวของมลพิษ

ในการศึกษานี้ได้ใช้ซอฟต์แวร์ชั้นนำอย่าง Siemens Simcenter STAR CCM+ ผนวกกับ Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation หรือ RANS ในการคำนวณ เทคนิค Overset Meshing ในซอฟต์แวร์ Simcenter STAR-CCM+ เป็นเครื่องมือการจำลองวัตถุที่เคลื่อนที่ภายในโดเมนการคำนวณ โดยการใช้ตาข่ายที่ทับซ้อนกัน (overset mesh) เพื่อแยกส่วนของโดเมนที่เคลื่อนที่ (Moving Regions) ออกจากส่วนที่อยู่กับที่ (Background Regions) ซึ่งมีประโยชน์ในการ:

✅ ลดการปรับแต่งตาข่ายซ้ำซ้อน – เนื่องจากตาข่ายในโดเมนพื้นหลังและตาข่ายที่เคลื่อนที่ถูกจัดการแยกกัน การปรับเปลี่ยนเส้นทางการเคลื่อนที่หรือการเปลี่ยนแปลงวัตถุจึงไม่จำเป็นต้องออกแบบตาข่ายใหม่ทั้งหมด
✅ เพิ่มความแม่นยำของการจำลอง – โดยเฉพาะในกรณีที่เกี่ยวข้องกับการกระจายตัวของก๊าซหรืออนุภาค เช่น ไอเสียจากยานพาหนะ หรือการจำลองการไหลในพื้นที่แคบ
✅ ลดเวลาในการคำนวณ – การใช้โซนที่ปรับแต่งตาข่ายเฉพาะบริเวณที่จำเป็น ช่วยลดจำนวนเซลล์รวมในโดเมน และทำให้การจำลองเร็วขึ้น!

เทคนิค Overset Meshing ในซอฟต์แวร์ Simcenter STAR-CCM+

บทสรุป:

PM 2.5 เป็นภัยเงียบที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคนไทยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยมีแหล่งกำเนิดสำคัญ เช่น การจราจรและโรงงานอุตสาหกรรม แม้ว่าการหลีกเลี่ยงฝุ่นละอองขนาดเล็กเหล่านี้โดยสิ้นเชิงอาจเป็นไปได้ยาก แต่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี โดยเฉพาะการวิเคราะห์ความเสี่ยงผ่านแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ทำให้เราสามารถเข้าใจและติดตามการกระจายตัวของมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ซอฟต์แวร์ชั้นนำอย่าง Siemens Simcenter STAR-CCM+ ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถจำลองสถานการณ์จริง และวางแผนแนวทางเพื่อลดผลกระทบจากมลพิษได้อย่างแม่นยำ ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงอย่าง Overset Meshing ซึ่งช่วยเพิ่มความละเอียดและความถูกต้องของการคำนวณ ทำให้การวิเคราะห์มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การนำเทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทสำคัญในการรับมือกับปัญหาฝุ่น PM 2.5. ช่วยให้สามารถคาดการณ์แนวโน้มมลพิษ และกำหนดมาตรการป้องกันได้อย่างตรงจุด เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชนในอนาคต