เจ้าของนวัตกรรม
รศ.ดร. คำรณวิทย์ ทิพย์มณี
อาจารย์ที่ปรึกษา
Details
จากปัญหามลพิษทางอากาศที่เกิดขึ้นจากฝุ่นละอองที่มีขนาดเท่ากับหรือเล็กกว่า 2.5 ไมครอน (PM2.5) นั้นนับว่าเป็นปัญหาสำคัญทั่วโลก ซึ่งนอกจากจะเกิดปัญหามลพิษขึ้นเฉพาะภายในประเทศต่างๆ แล้วยังเป็นปัญหามลพิษข้ามพรมแดน ส่งผลอันตรายต่ออวัยวะต่างๆในร่างกายและเป็นอันตรายต่อสุขภาพอย่างร้ายแรง การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาการใช้อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชและระบบฉีดพ่นฝอย เพื่อการลดปริมาณฝุ่น PM 2.5 โดยอาศัยหลักการมีคุณสมบัติเป็นประจุลบ และความสามารถในการละลายน้ำได้ จากการคัดเลือกอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชสมุนไพร 31 ชนิด และทดสอบพืชสมุนไพรประสิทธิภาพเบื้องต้นของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชสมุนไพร ในการลดปริมาณฝุ่น PM2.5 ในรูปแบบการพ่นละอองฝอย นาน 1 ชั่วโมง ภายใต้ตู้ทดสอบ พบว่าอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด ที่ความเข้มข้น 0.025% สามารถลดจำนวนอนุภาคของฝุ่น PM2.5 ที่มาจากท่อไอเสียรถยนต์ได้ดีที่สุด โดยพบค่า PM2.5 ที่วัดได้เป็นจำนวน 24.7 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ที่ 6 ชั่วโมง รองลงมาคือ มะกรูด ที่ความเข้มข้น 0.05% และ ยูคาลิปตัส ที่ความเข้มข้น 0.05% และ 0.025% พบค่า PM2.5 ที่วัดได้เป็นจำนวน 27.3 30.0 และ 95.3 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ ขณะที่น้ำเปล่า (blank) และกลุ่มควบคุม (control) คือ น้ำเปล่าและ Carboxymethylcellulose (CMC) 0.2% ยังพบปริมาณฝุ่นถึง 126.4 และ 157.3 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด ที่ความเข้มข้น 0.025% นี้มีประสิทธิภาพในการลดปริมาณฝุ่น PM2.5 ได้ดีที่สุด โดยตั้งแต่ชั่วโมงที่ 2 เป็นต้นไปมีการลดลงมากกว่ากลุ่มควบคุมประมาณ 3-6 เท่า จากการทดสอบระสิทธิภาพของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด ในรูปแบบการพ่นละอองฝอย ที่ความเข้มข้น 0.025% ณ สวนทวีวนารมย์ สวนบางแคภิรมย์ และสวนธนบุรีรมย์ มีปัจจัยหลายอย่างที่ส่งผลต่อการทดสอบในพื้นที่นั้นๆ ทำให้มีข้อมูลที่แตกต่างกันอยู่มาก โดยเฉพาะปัจจัยเรื่องของแรงลมรวมทั้ง ความชื้น และอุณหภูมิ ปริมาณฝุ่น PM 2.5 มีแนวโน้มค่อยๆ ลดปริมาณลงเมื่อเริ่มทำการพ่นละอองของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืช โดยทั่วไปแล้วปริมาณฝุ่นจากทั้ง 3 สวนสาธารณะเมื่อมีการใช้อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด PM 2.5 จะลดลงมากในหนึ่งชั่วโมงแรก คือ ลดลงเฉลี่ยถึง 21.8 (7.7-27.3) ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ขณะที่การใช้น้ำประปา มีการลดลงเฉลี่ยเพียง 6.4 (5.0-8.3) ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร เท่านั้น ในสภาพที่ลมสงบ (ความเร็วลม 10-20 กม./ชม.) อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยสามารถลดฝุ่นจากระดับ 37.0-44.0 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ได้ถึงระดับ 13.5-16.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง แต่หากฝุ่นพิษมีปริมาณสูง(ประมาณ 98.0-101.0 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) จะลดลงถึงระดับ 23.0-26.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง ขณะที่การใช้น้ำประปาสามารถลดฝุ่นได้เพียงเล็กน้อย คือพบระดับฝุ่น 31.0-40.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามในสภาพที่ลมแรงและแปรปรวน (ความเร็วลม 15-35 กม/ชม.) ประสิทธิภาพการลดฝุ่น PM 2.5 ของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจะลดลงและมีค่าแปรปรวน แต่ก็ยังมีแนวโน้มที่ดีกว่าการใช้น้ำประปา
จากการทดสอบระสิทธิภาพของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด ในรูปแบบการพ่นละอองฝอย ที่ความเข้มข้น 0.025% ณ สวนทวีวนารมย์ สวนบางแคภิรมย์ และสวนธนบุรีรมย์ มีปัจจัยหลายอย่างที่ส่งผลต่อการทดสอบในพื้นที่นั้นๆ ทำให้มีข้อมูลที่แตกต่างกันอยู่มาก โดยเฉพาะปัจจัยเรื่องของแรงลมรวมทั้ง ความชื้น และอุณหภูมิ ปริมาณฝุ่น PM 2.5 มีแนวโน้มค่อยๆ ลดปริมาณลงเมื่อเริ่มทำการพ่นละอองของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืช โดยทั่วไปแล้วปริมาณฝุ่นจากทั้ง 3 สวนสาธารณะเมื่อมีการใช้อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากมะกรูด PM 2.5 จะลดลงมากในหนึ่งชั่วโมงแรก คือ ลดลงเฉลี่ยถึง 21.8 (7.7-27.3) ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ขณะที่การใช้น้ำประปา มีการลดลงเฉลี่ยเพียง 6.4 (5.0-8.3) ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร เท่านั้น ในสภาพที่ลมสงบ (ความเร็วลม 10-20 กม./ชม.) อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยสามารถลดฝุ่นจากระดับ 37.0-44.0 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ได้ถึงระดับ 13.5-16.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง แต่หากฝุ่นพิษมีปริมาณสูง(ประมาณ 98.0-101.0 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) จะลดลงถึงระดับ 23.0-26.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง ขณะที่การใช้น้ำประปาสามารถลดฝุ่นได้เพียงเล็กน้อย คือพบระดับฝุ่น 31.0-40.5 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ภายใน 3 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามในสภาพที่ลมแรงและแปรปรวน (ความเร็วลม 15-35 กม/ชม.) ประสิทธิภาพการลดฝุ่น PM 2.5 ของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจะลดลงและมีค่าแปรปรวน แต่ก็ยังมีแนวโน้มที่ดีกว่าการใช้น้ำประปา
Objective
1 เพื่อศึกษาชนิดของอิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชที่มีประสิทธิภาพในการลดฝุ่นมลพิษ PM2.5 2. เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์อิมัลชันน้ำมันหอมระเหยจากพืชเพื่อใช้กับระบบสเปรย์ฉีดพ่นในการลดฝุ่นมลพิษ PM2.5
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) ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้จึงเป็นการเสาะหาชนิดน้ำมันหอมระเหยจากพืชที่เหมาะสม โดยเฉพาะการเป็นประจุลบของสารในการจับกับประจุบวกและความสามารถในการละลายน้ำได้ดีของ PM 2.5 โดยจัดทำเป็นสูตรนาโนหรือไมโครอิมัลชันของน้ำมันหอมระเหยจากพืช และกำหนดแนวทางในการวางระบบฉีดพ่นเป็นละอองฝอยเพื่อลดปริมาณฝุ่นละออง PM2.5 ทั้งระดับพื้นที่ชุมชน โรงแรมที่พัก หรือในโรงงานอุตสาหกรรมที่สามารถควบคุมคุณภาพและมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โดยการคาดว่าจะเป็นนวัตกรรมการลดฝุ่นละออง PM2.5 โดยใช้สารธรรมชาติที่ปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
ได้ผลิตภัณฑ์ต้นแบบเพื่อการนำไปผสมกบน้ำสะอาดเพื่อการลดมลพิษจากฝุ่น โดยเฉพาะ PM2.5 ในพื้นที่ต่างๆ สามารถนำไปใช้เชิงพาณิชและจดสิทธิบัตรได้ โดยจัดทำเป็นสูตรนาโนหรือไมโครอิมัลชันของน้ำมันหอมระเหยจากพืชที่เป็นประจุลบ และกำหนดแนวทางในการวางระบบฉีดพ่นเป็นละอองฝอยเพื่อลดปริมาณฝุ่นละออง PM2.5 ที่สามารถควบคุมคุณภาพและมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โดยใช้สารธรรมชาติที่ปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม