shutterstock 767257603

ตัวอย่างผลงานวิจัยชิ้นสำคัญ ของ ศ.ดร.ศิวัช พงษ์เพียจันทร์ ในการเขียนผลงานระดับนานาชาติ

Authors

ศ. ดร.ศิวัช พงษ์เพียจันทร์

Published

1.Relationship Between COVID‐19‐Infected Number and PM2.5 Level in Ambient Air of Bangkok, Thailand
Download PDF

2. Impacts of Biomass Burning in Peninsular Southeast Asia on PM2.5 Concentration and Ozone Formation in Southern China During Springtime—A Case Study Download PDF

3. Characteristics of PM2.5 at a High-Altitude Remote Site in the Southeastern Margin of the Tibetan Plateau in Premonsoon Season  Download PDF


ศ. ดร.ศิวัช พงษ์เพียจันทร์ นักวิชาการและผู้เชี่ยวชาญด้านสารก่อมะเร็งและสารก่อการกลายพันธุ์ มีส่วนร่วมในการเขียนผลงานระดับนานาชาติหลายชิ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ส่งผลกระทบต่อมนุษย์ในฐานะส่วนหนึ่งของสิ่งแวดล้อม ผลงานบางส่วนที่หยิบยกมา ได้แก่ “Characteristics of PM2.5 at a High-Altitude Remote Site in the Southeastern Margin of the Tibetan Plateau in Premonsoon Season” และ “Impacts of Biomass Burning in Peninsular Southeast Asia on PM2.5 Concentration and Ozone Formation in Southern China During Springtime—A Case Study” ทั้งสองบทความเป็นหัวข้อศึกษาที่อัพเดตการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศทั้งจากน้ำมือมนุษย์และปฏิกิริยาทางเคมีฟิสิกส์ในชั้นบรรยากาศ เชื่อมโยงกับสาขาวิชาต่างๆ ตั้งแต่ภูมิศาสตร์ ภูมิอากาศ โดยเฉพาะการอธิบายองค์ประกอบทางเคมีที่สร้างสารมลพิษทางอากาศ ว่ามาจากกิจกรรมพื้นฐานทางเศรษฐกิจของประเทศต่างๆ ในแผ่นดินใหญ่เอเชีย ไม่ว่าจะเป็นจีนตอนใต้ ที่ราบสูงทิเบต ซึ่งล้อมรอบด้วยประเทศกำลังพัฒนาต่างๆ ที่ยังคงใช้เทคโนโลยีล้าสมัยในภาคอุตสาหกรรม หรือไร้มาตรการเข้มงวดในการกำจัดสารมลพิษทางอากาศจากภาคอุตสาหกรรม ตลอดจนในภาคการท่องเที่ยวที่คาดไม่ถึงว่าจะเป็นต้นตอการก่อสารพิษทางอากาศ เพราะเกี่ยวข้องโดยตรงกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคการขนส่ง ข้อค้นพบอื่นๆ ประการสำคัญ คือละอองลอย (aerosol) ที่ก่อมลพิษจากการแผ้วถางแล้วเผาไหม้ชีวมวล (BB-Biomass Burning) ในภาคการเกษตรจากคาบสมุทรเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งกำลังส่งผลต่ออนุภาค PM2.5 กับความหนาแน่นของโอโซน (O3)

ความเชื่อมโยงสำคัญของงานวิจัยทั้งสองชิ้นชี้ว่าสารมลพิษสามารถถูกส่งต่อ (transport) ข้ามพรมแดนขึ้นไปทางทิศเหนือคือประเทศจีนตอนใต้หรือสูงขึ้นไปโดยอิทธิพลของลมมรสุม และกิจกรรมรอบที่ราบสูงดังกล่าว ทำให้ที่ราบสูงทิเบตสุ่มเสี่ยงหรือมีความเปราะบางทางด้านสภาพอากาศสูงที่สุดแห่งหนึ่ง งานวิจัยข้างต้นดำเนินโดยระเบียบวิจัยและการรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศ โดยเชื่อมโยงให้เห็นปฏิกิริยาแบบต่างๆ คือ ปฏิกิริยาของเมฆละอองลอย (ACI) ปฏิกิริยาการแผ่รังสีละอองลอย (ARI) และปฏิกิริยาแตกตัวด้วยแสงของละอองลอย (API) ที่ถูกประมวลเข้าด้วยกัน แสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้ชีวมวลมีผลต่อการปล่อยอนุมูลไอออนที่ส่งผลต่อความเข้มข้นของ PM2.5  และการก่อตัวของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโปสเฟียร์ งานวิจัย “Characteristics of PM2.5 at a High-Altitude Remote Site in the Southeastern Margin of the Tibetan Plateau in Premonsoon Season” ได้ข้อค้นพบจากการศึกษาตัวอย่างฝุ่นละออง PM2.5 ที่ขอบเขตทางตะวันออกเฉียงใต้ที่ราบสูงทิเบตในช่วงฤดูมรสุม ส่วนการคำนวณสัดส่วนหรือสมดุลเชิงวัสดุ ชี้ว่าวัสดุทางธรณีวิทยา (geological) สารอินทรีย์ และไอออนอนินทรีย์ต่างๆ ถือเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งมีส่วนทำให้เกิด PM2.5 ข้อค้นพบอีกประการจากองค์ประกอบทางเคมีใน PM2.5 บ่งชี้ว่า ไนเตรทไออน
(NO3) และโบรไมด์ (Br) จะสร้างผลกระทบอย่างมากเมื่อเกิดการเผาไหม้โดยเฉพาะชีวมวล เนื่องจากมีความสัมพันธ์อย่างสูงกับโพแทสเซียมไอออน (K+) อินทรีย์คาร์บอนปฐมภูมิ และ char-EC ส่วนระดับแอมโมเนียมไอออน (NH4+) และซัลเฟตไอออน (SO4²) เป็นผลมาจากการก่อตัวทุติยภูมิ การวิเคราะห์การจำแนกแหล่งกำเนิดโดย PMF ชี้ให้เห็นที่มาของ PM2.5 ว่าเกิดจาก 5 แหล่ง ได้แก่ การเผาไหม้ของชีวมวล (34.0%) การปล่อยก๊าซที่เกี่ยวข้องกับจราจร (26.7%) การก่อตัวทุติยภูมิ (18.8%) ฝุ่นที่ฟุ้งกระจาย (15.2%) และอุตสาหกรรมเหมืองแร่ (5.3%) นี่เป็นการยืนยันถึงอิทธิพลที่สำคัญของการเผาไหม้ชีวมวลจากการศึกษาที่เกาเมจู (Gaomeigu) ส่วนการวิเคราะห์ CWT กับผลของการจำแนกแหล่งกำเนิด สรุปได้ว่าภาคตะวันออกเฉียงเหนือของพม่ามีความเข้มข้นของธาตุคาร์บอน (EC) และไนเตรท (NO3) จากการเผาไหม้มวลชีวภาพในระดับสูง ในขณะที่ภาคอุตสาหกรรมการท่องเที่ยวโดยรอบเกาเมจู ให้ค่าเซลล์กริดของซัลเฟตไอออนที่เข้มข้น อีกทั้งอุตสาหกรรมเหมืองแร่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของเกาเมจูยังส่งผลกระทบอย่างยิ่งต่อความเข้มข้นของสังกะสี ส่วน CWT แม้ให้ข้อมูลเชิงคุณภาพเกี่ยวกับประสิทธิภาพการเคลื่อนย้ายมลพิษทางอากาศต่างๆ จากแหล่งกำเนิดไปยังเกาเมจู แต่ไม่สามารถหาปริมาณของสารมลพิษที่ขนส่งได้จากการวิเคราะห์ ซึ่งจำเป็นต้องพัฒนาต่อไปในอนาคตโดยใช้แบบจำลองการขนส่งทางเคมี

ที่มาภาพดูที่หน้า 10 Download PDF

ภาพ 3: สัดส่วนของ PM2.5 ในพื้นที่ศึกษาจำแนกตามแหล่งกำเนิด

ที่มาภาพดูที่หน้า 11-13 Download PDF

ภาพ 4: ผลการวิเคราะห์ CWT หรือแนววิถีเกิดความเข้มข้นตามน้ำหนัก
จากการจำแนกแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศโดยรอบเกาเมจู

ส่วนบทความ “Impacts of Biomass Burning in Peninsular Southeast Asia on PM2.5 Concentration and Ozone Formation in Southern China During Springtime—A Case Study”ศึกษาการเผาไหม้ชีวมวลจากคาบสมุทรเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ (BB-PSEA) ว่าส่งผลต่อความเข้มข้นของฝุ่นละอองขนาดเล็กและการก่อตัวของโอโซนจากการปล่อยก๊าซตั้งต้นและละอองปฐมภูมิ ผลกระทบของการเผาไหม้ชีวมวลในคาบสมุทรเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่มีต่อความเข้มข้นของ PM2.5 และการก่อตัวของโอโซนในภาคใต้ของจีนได้รับการประเมินโดยใช้แบบจำลอง WRF-Chem ที่มุ่งศึกษาแหล่งกำเนิดเพื่อจำลองเหตุการณ์ (simulation) มลพิษทางอากาศในช่วงเวลาหนึ่ง เพื่อแยกแยะระหว่างการปล่อยมลพิษทางอากาศจากการเผากับแหล่งอื่นๆ แล้วมาประเมินผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ระหว่างละอองลอยกับรังสี (ARIS) และปฏิกิริยาระหว่างละอองลอยกับโฟโตไลซิส (API) จาก BB-PSEA การทดลองความอ่อนไหว (sensitivity) ชี้ว่าการเผาไหม้ชีวมวลส่งผลให้ความเข้มข้นของ PM2.5 ตลอดภูมิภาคโดยเฉลี่ยเพิ่มสูงขึ้น โดยในมณฑลยูนนาน (YNP) อยู่ที่ 39.3 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร (68.0%) และในพื้นที่ปลายลมอื่นๆ (ODA) อยู่ที่ 8.4 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร (24.1%) ครอบคลุมมณฑลกุ้ยโจว กว่างซี หูหนาน กวางตุ้ง เจียงซี ฝูเจี้ยน และเจ้อเจียง ทางตอนใต้ของจีน ปัจจัยหลักที่มีผลต่อความเข้มข้นของ PM2.5 มาจากละอองลอยปฐมภูมิในมณฑลยูนนานและละอองทุติยภูมิในพื้นที่ปลายลมอื่นๆ การเผาไหม้ชีวมวลทำให้ความเข้มข้นของโอโซนในยูนนานเพิ่มขึ้น 18.1 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร (19.4%) และความเข้มข้นของโอโซนใน ODA ลดลง 3.7 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร (5.3%) โดยการเพิ่มขึ้นของโอโซนในยูนนานมีสาเหตุจากการปล่อยก๊าซของ BB-PSEA และการลดลงของโอโซนใน ODA เกิดจากผลกระทบของ ARI และ API จาก BB-PSEA และการปล่อย NH2 จากการเผาไหม้มีส่วนเพิ่มปริมาณละอองอนินทรีย์ทุติยภูมิในภาคใต้ของจีน และการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ PM2.5 ในพื้นที่ปลายลมอื่นๆ

ข้อค้นพบที่สำคัญของงานวิจัยคือแบบจำลองสามารถจำแนกแหล่งของการปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้ เพื่อประเมินค่าการเกิดทั้ง ARI กับ API โดยการเผาไหม้ชีวมวลเพิ่มค่า PM2.5 ที่ใกล้ระดับพื้นผิว (near-surface) ทั้งในยูนนานและพื้นที่ปลายลม ส่วน ARI จากการเผาไหม้ยับยั้งการพัฒนาของ PBL และเปิดโอกาสให้เกิดการสะสมของมลพิษทางอากาศ เนื่องจากแนวปะทะของ API มีต่อการเสื่อมสภาพของมลภาวะที่เกิดจาก ARI ทำให้ความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นผิวทั้งที่ยูนนานและพื้นที่ปลายลมลดลงไปอย่างมาก คือ 4.8 และ 1.0 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ แต่กลับทำให้ความเข้มข้นของ PM2.5 ใกล้ระดับพื้นผิวเพิ่มขึ้น 2.2 ในยูนนานไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตร และ 1.0 ไมโครกรัม/ลูกบาศก์เมตรในพื้นที่ปลายลม 

ที่มาภาพดูหน้า 4 Download PDF

ภาพ 5: โมเดลอาณาเขตการจำลองเหตุการณ์ของอัตราการกระจายของคาร์บอนมอนอกไซด์
ระหว่างเดือนมีนาคมถึงเมษายน ปี 2013-2016

จากภาพ 4 แสดงให้เห็นถึงสนามกระแสลมที่เกิดขึ้นคู่กันที่ 850 เฮกโตปาสกาล (hPa) โดยจากชุดข้อมูล ERA-interim จุดสีแดง หมายถึง ศูนย์กลางของเมืองที่มีจุดตรวจวัดมลพิษทางอากาศโดยรอบใน 8 มณฑลทางตอนใต้ของจีน และขนาดของวงกลมแสดงถึงจำนวนจุดตรวจวัดโดยรอบของเมืองต่างๆ ส่วนสามเหลี่ยมสีม่วง หมายถึง พื้นที่ตรวจวัดการแผ่รังสีลงมาจากดวงอาทิตย์ (downward solar radiation) และข้อความสีแดงหมายถึง 8 จังหวัด ได้แก่ ยูนนาน กุ้ยโจว กว่างซี หูหนาน กวางตุ้ง เจียงซี ฝูเจี้ยน และเจ้อเจียง ทางตอนใต้ของจีน