Details

    The extreme weathers according to PM 2.5 is a global problem with out any borders. This pollutant can directly attack human health. The objective of the study was aimed to develop
medicinal plant essential oil emulsions in order to use to decrease PM 2.5 based on chemical characterization of water-soluble anions and cations. A mount of 31 medicinal plant essential oil emulsions were prepared and then initially careened and tested for their efficiency in reducing PM 2.5 under test chamber by spraying method. It was found that spraying for 1 hr with kaffir lime essential oil emulsion at 0.025% concentration could reduce PM 2.5 obtained from engine exhaust pipe effectively when PM 2.5 of 24.7 μg/m3 was detected within 6 hrs, followed by kaffir lime essential oil emulsion at 0.05% and Eucalyptus essential oil emulsion at 0.05% and 0.025% concentration resulting in 27.3, 30.0 and 95.3 μg/m3, respectively. Whereas, water (blank) and control group (water and carboxymethylcellulose, CMC 0.2%) showed high revels of PM 2.5 with 126.4 and 157.3 μg/m3, respectively. This kaffir lime essential oil emulsion at 0.025% concentration showed 3-6 time decline of PM 2.5 upward 2 hrs compared with control group.
     Field experiment was performed at 3 Bangkok parks, namely, Suantaweewanarom, Suanbankharepirom and Suanthonbureerom. There were many factors affecting the decline of
PM 2.5 caused by this essential oil emulsion, particularly, the windy as well as temperature and humidity. PM 2.5 level tended to be decreased after the beginning of spraying. In general, PM 2.5 levels appeared at those 3 parks were decreased rapidly within 1 hr as by average of 21.8 (7.7- 27.3) μg/m3, Whereas, decline of only 6.4 (5.0-8.0) μg/m3 was observed in control (water). Incase of calm wind, (10-20 km/hr) this plant essential oil emulsion could even reduce PM 2.5 at 37.0- 44.0 μg/m3 and reached to 13.5-16.5 μg/m3 within 3 hrs. As high level of PM 2.5 as 98.0-101.0 μg/m3 , it could reduce PM 2.5 to be an average of 23.0-26.5 μg/m3 within 3 hrs, Whereas, the use of water performed low capacity of PM 2.5 reduction found with only 31.0-40.0 μg/m3. However, windy condition (15-35 km/hr), the efficacy of this essential oil emulsion seem to be lower but tended to work better than using water alone.

Objective

     สถานการณ์มลพิษทางอากาศที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็ก (fine particulate matter) โดยเฉพาะอนุภาคหรือฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 2.5 μm (PM2.5) นับว่าเป็นปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมในระดับโลก ในสหรัฐอเมริกาและยุโรปหลายประเทศได้ศึกษาติดตามการเกิดการแพร่กระจาย และผลกระทบต่อบรรยากาศและมนุษย์มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 (Yang et al., 2000) ในปัจจุบัน PM2.5 ไม่ได้ส่งผลกระทบในด้านทัศนียภาพการมองเห็น (Buseck et al., 1999) แต่ยังส่งผลกระทบที่สำคัญต่อสุขภาพของมนุษย์ (Pope et al., 2006) สารมลพิษที่เป็นฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้สามารถเข้าสู่อวัยวะระบบทางเดินหายใจ ได้โดยตรง และทะลุไปถึงถุงลมปอดได้ทันที่ (Chen et al., 2015) ทำให้เกิดการระคายเคืองหรือทำลายระบบทางเดินหายใจได้โดยตรง เช่น เกิดการระคายเคืองตา ผิวหนังอักเสบ ระคายคอ แน่นหน้าอก หายใจถี่ หลอดลมอักเสบ หอบหืด หรือถุงลมโป่งพอง รวมทั้งโรคระบบหัวใจ และหลอดเลือดได้ นอกจากนี้โลหะหนักต่างๆ (เช่น Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, As, Cd และ Pb) ที่ปะปนอยู่ใน PM2.5 นั้น หลายชนิดยังเป็นสารก่อมะเร็ง และมีความเสี่ยงต่อการเสียชีวิต ที่เกิดจากมะเร็งในปอดผ่านการหายใจ โดยเฉพาะที่อาจจะเกิดขึ้นกับแรงงานในโรงงาน หรือเหมืองแร่ในประเทศต่างๆ (Jarup, 2003)
     สำหรับการควบคุมปริมาณฝุ่น PM2.5 นั้นนับว่าเป็นเรื่องที่จัดการได้ค่อนข้างยาก เนื่องจากยังเป็นมลพิษข้ามพรมแดนและปนเปื้อนอยู่ในบรรยากาศได้นาน ในหลายประเทศได้มีการออกกฎหมายหรือคำแนะนำเพื่อควบคุมและจำกัด การเผาไหม้ เช่น ถ่านหิน อุตสาหกรรม การขนส่ง (Zhou et al., 2019; Deng et al., 2020) รวมทั้งวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร (Jin et al., 2017) จากการติดตามแนวทางการแก้ไขสถานการณ์ฝุ่นละออง PM2.5 ของกรมควบคุมมลพิษในปี 2563 พบว่า ส่วนใหญ่ยังเป็นการประชุมและมอบหมายนโยบาย มีระยะปฏิบัติการในช่วงเกิดสถานการณ์ฝุ่นละอองเกินมาตรฐานโดยการแจ้งเตือนและฉีดพ่นฝอยละอองน้ำเพื่อการลดฝุ่นโดยหัวฉีดรถดับเพลิงและการใช้โดรน โดยเฉพาะในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ซึ่งจากการรายงานของ Yu (2014) พบว่า การฉีดพ่นฝอยละอองน้ำจะมีประสิทธิภาพในการลดฝุ่น PM2.5 มาก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของละอองน้ำและคุณสมบัติอื่นๆ ของหยดน้ำ รวมถึงลักษณะการแพร่กระจายของฝุ่น (Azarou et al., 2017) การใช้อิมัลชันหรือสารละลายของน้ำมันหอมระเหยในน้ำทั้งที่อยู่ในรูปของนาโนอิมัลชันหรือไมโครอิมัลชัน ได้ถูกนำมาใช้ในทางเภสัชกรรม เครื่องสำอางและทางการเกษตร โดยเฉพาะเพื่อการควบคุมแมลงและไรสัตรูพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปนั้นอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชจะมีสารลดแรงตึงผิวเป็นส่วนประกอบทำให้มีคุณสมบัติทั้งการเป็นกลาง เป็นประจุบวกหรือลบ (สุภัคชนม์, 2555) ซึ่งโดยส่วนใหญ่จากในการทดสอบมักเป็นประจุลบ และการมีคุณสมบัติการเป็นประจุลบนี้ นับว่ามีความสำคัญมากต่อการนำมาพัฒนาเพื่อเพิ่มการจับกับละอองฝุ่น PM2.5 ซึ่งมักเป็นประจุบวกในบรรยากาศและยังมีรายงานในพื้นที่แถบโรงกลั่นน้ำมันที่ในฝุ่นมักมีโลหะหนัก (Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, Fe และ Al) และประจุลบที่มาสามารถละลายน้ำได้ (F-, Cl-,Br-, NO3-) รวมทั้งประจุบวก (Li+, Na+, K+, Mg2+ และ Ca2+) (Jaradat et al., 2003) ซึ่งความเป็นประจุลบนี้สามารถลดปริมาณฝุ่น PM2.5 (Qiu et al., 2014) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ประจุลบในอากาศยังสามารถเรียกได้ว่าเป็นวิตามินอากาศ เป็นสิ่งที่ปกป้องสุขภาพของสิ่งแวดล้อม สามารถทำความสะอากาศและเป็นผลดีต่อมนุษย์ (Wang and Li, 2002; Yu et al., 2009) ซึ่งน้ำมันหอมระเหยจากพืชในอิมัลชันที่เหมาะสมยังมีกลิ่นหอมอ่อน ๆ สามารถนำไปใช้ได้อย่างแพร่หลายและยังยังมีราคาถูกกว่าการสร้างประจุลบจำลอง (artificial negative ion) ที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง สนามไฟฟ้าความถี่สูง ใช้รังสีอัลตราไวโอเลทและใช้รหัสที่จะปะทะกับน้ำเพื่อให้อากาศแตกประจุออกมาและเกิดเป็นประจุลบขึ้น (Qiu etal., 2014) นอกจากนี้ยังมีปัจจัยของความชื้น และอุณหภูมิที่แปรผกผันกับปริมาณฝุ่นละออง PM2.5 ในสภาวะของปรากฏการณ์อุณหภูมิผกผันทำให้ควันและฝุ่นละอองต่างๆ ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ แต่ช่วงเวลากลางคืน อุณหภูมิเหนือพื้นดินจะมีความเย็นกว่าอากาศข้างบน เนื่องจากมีการคายความร้อนของพื้นผิวโลก จึงทำให้เกิดปรากฏการณ์อุณหภูมิผกผันขึ้น ซึ่งในเวลาปกติชั้นบรรยากาศจะไล่อุณหภูมิความร้อนบริเวณพื้นดินขึ้นไปสู่ชั้นบรรยากาศด้านบน ทำให้ฝุ่นต่างๆ ลอยขึ้นสูงและถูกกระแสลมพัดออกไปในที่สุด แต่ในฤดูหนาวอุณหภูมิที่พื้นดินมักเย็นกว่าชั้นบรรยากาศด้านบน ทำให้ชั้นบรรยากาศเป็นแนวผกผัน(Inversion Layer) เปรียบเหมือนโดมครอบพื้นที่ไว้ ทำให้ฝุ่นละอองไม่สามารถขึ้นสูงด้านบนได้ และสะสมจนกลายเป็นฝุ่นควันฟุ้งกระจายทั่วเมืองในที่สุด (เอกรัตน์. 2562)
     ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้จึงเป็นการเสาะหาชนิดน้ำมันหอมระเหยจากพืชที่เหมาะสม โดยเฉพาะการเป็นประจุลบของสารในการจับกับประจุบวกและความสามารถในการละลายน้ำได้ดีของ PM 2.5 โดยจัดทำเป็นสูตรนาโนหรือไมโครอิมัลชันของน้ำมันหอมระเหยจากพืช และกำหนดแนวทางในการวางระบบฉีดพ่นเป็นละอองฝอยเพื่อลดปริมาณฝุ่นละออง PM2.5 ทั้งระดับพื้นที่ชุมชนโรงแรมที่พัก หรือในโรงงานอุตสาหกรรมที่สามารถควบคุมคุณภาพและมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โดยการคาดว่าจะเป็นนวัตกรรมการลดฝุ่นละออง PM2.5 โดยใช้สารธรรมชาติที่ปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

Project Members

คำรณวิทย์ ทิพย์มณี

Kamronwit Thipmanee

#อาจารย์

Member

มณทินี ธีรารักษ์

Montinee Teerarak

#อาจารย์

Member

Vote for this Innovation!