"ฝนตก" ช่วยลดฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM 2.5) ในอากาศได้จริงหรือไม่

ช่วงนี้ที่ค่าฝุ่นละอองในอากาศกลับมาเพิ่มขึ้นสูงก็เกิดความสงสัยว่าการที่ท้องฟ้าดูครึ้มๆ ในทุกวันนั้น เป็นเพราะค่าฝุ่นสูงหรือฝนกำลังจะตกกันแน่? และเมื่อ เช็คพยากรณ์อากาศ ก็รู้สึกผิดหวังเพราะส่วนใหญ่แล้วท้องฟ้าที่เราเห็นนั้นเป็น ฟ้าครึ้มฝุ่นมากกว่าครึ้มฝน และถึงแม้เราจะไม่ใช่ Rain Lover แต่ในช่วงที่ค่าฝุ่นพุ่งสูงก็มักจะรอคอยให้ฝนตกมาชะล้างฝุ่นละอองออกไปอยู่บ่อยๆ เพราะท้องฟ้าหลังฝนตกนั้นดูโปร่งและสดใสขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่ช่วงหลังมานี้ถึงแม้ว่าจะมี ฝนตกประปรายก็ไม่เห็นว่าค่าฝุ่นจะลดน้อยลง สักเท่าไรนัก จึงเกิดคำถามขึ้นมาว่า “ฝนตกช่วยลดฝุ่นละอองภายในอากาศได้จริงหรือไม่?”

ฝนช่วยลดฝุ่นในอากาศได้จริงหรือ?

สำหรับคำถามในประเด็นนี้ นักอุตุเคมีวิทยา (Atmospheric Chemist) จาก MIT (สถาบันเทคโนโลยีเมือง Massachusetts) ประเทศสหรัฐอเมริกา เองก็เกิดความสงสัยและทำการศึกษาถึง กระบวนการชะล้างมลพิษในอากาศขณะเกิดฝน โดยเปรียบเทียบจากลักษณะการก่อตัวของเมฆ, ขนาดของเม็ดฝน, การกระจายตัวของฝน เพื่อทำการคาดการณ์ถึงความน่าจะเป็นที่ฝนจะชะล้างอนุภาคต่างๆ ภายในอากาศออกไป โดยการจำลองสถานการณ์ฝนตกในห้องควบคุมของทางศูนย์วิจัยเพื่อควบคุมความแรงและขนาดของเม็ดฝนที่ตกลงมาในการศึกษาว่าเม็ดฝนจะจับเอาอนุภาคต่างๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศลงมาขณะตกลงพื้นหรือไม่ และผลการทดลองก็สรุปได้ว่า ฝนสามารถชะล้างฝุ่นละอองและอนุภาคต่างๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศได้จริง ตัวอย่างเช่น ฝุ่นที่เกิดจากการเผาไหม้, ซัลเฟต และอนุภาคอินทรีย์ต่างๆ ในอากาศ เป็นต้น

อากาศ (เส้นสีฟ้า) จะเกิดการขยายตัวโอบรอบเม็ดฝน (สีฟ้า) ที่เคลื่อนตัวลงมาตามแรงโน้มถ่วง และเม็ดฝนจะดึงให้อนุภาคที่ลอยตัวอยู่ในอากาศ (สีเหลือง) ตกลงพื้นไปพร้อมๆ กับน้ำฝน

ภาพจาก : https://news.mit.edu/2015/rain-drops-attract-aerosols-clean-air-0828

อย่างไรก็ตาม การศึกษาของทาง MIT นั้นไม่ได้ระบุลงลึกไปถึงลักษณะและขนาดของอนุภาคฝุ่นละอองในอากาศที่ฝนสามารถชะล้างออกไปได้ แต่ผลการศึกษาเรื่องฝุ่นละอองในเมืองหลานโจว (Lanzhou) ของมหาวิทยาลัย Chengdu ประเทศจีน พบว่าปริมาณเปอร์เซนต์ (%) ของฝุ่นละอองในอากาศหลังการเกิดฝนตกเบาๆ (ซ้าย) ไปยังฝนตกหนัก (ขวา) นั้นลดลงไม่มากนัก และหากนับเฉพาะฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM 2.5 และ PM 1.0 (สีแดง) ก็หายไปเพียงแค่เกือบ 10 % หลังจากฝนตกหนักเท่านั้น ในขณะที่ ฝุ่นละอองขนาดใหญ่กว่า PM 2.5 (สีน้ำเงิน) นั้น หายไปเกือบ 30 % เลยทีเดียว

ภาพจาก : https://smartairfilters.com/en/blog/rain-washes-away-pollution/

ซึ่งก็สอดคล้องกับผลการศึกษาเรื่องปัจจัยด้านสภาพอากาศต่อการก่อตัวของฝุ่น PM 2.5 ในเมืองนางาซากิ ประเทศญี่ปุ่น ที่ทำการวัดสภาพอากาศและการเกิดมลพิษภายในอากาศตลอดทั้งปี พบว่า ความชื้นในอากาศในช่วงฤดูกาลต่างๆ ไม่ได้สัมพันธ์กันกับการก่อตัวของฝุ่น PM 2.5 แต่อย่างใด เพราะในช่วงที่มีความชื้นในอากาศสูงปริมาณฝุ่นก็ไม่ได้ลดน้อยลงจากช่วยที่อากาศแห้ง

ภาพจาก : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4555266/#!po=48.6111

ทำไมบางครั้งค่าฝุ่นจึงลดลงหลังฝนตก?

ในเมื่อความชื้นในอากาศและน้ำฝนไม่ได้มีส่วนช่วยชะล้างฝุ่นละอองในอากาศ (โดยเฉพาะ PM 2.5) ออกไปเท่าไรนัก แล้วทำไมในบางครั้งเราจึงเห็นว่าค่าฝุ่นลดน้อยลงหลังฝนตก? นั่นเป็นเพราะในช่วงเวลาที่ฝนตกนั้นไม่ได้มีเพียงแค่ “น้ำฝน” เพียงเท่านั้น แต่มันมาพร้อมกับ “ลม” ที่จะช่วย พัดฝุ่นละอองที่ลอยอยู่ในอากาศให้ไปยังพื้นที่อื่น ทำให้ท้องฟ้าบริเวณที่เราอาศัยอยู่ดูโปร่งและสดใสมากขึ้น

โดยผลสรุปจากงานวิจัยของมหาวิทยาลัยนางาซากิก็ชี้ให้เห็นว่า ค่าฝุ่น PM 2.5 ในช่วงที่มีอัตราการพัดผ่านของลมสูงจะมี ปริมาณน้อย เมื่อเทียบกับช่วงที่ไม่มีลมพัดผ่าน (หรือแรงลมต่ำ)

ภาพจาก : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4555266/#!po=48.6111

และจากการเก็บข้อมูลปริมาณฝุ่นละอองในอากาศขนาดต่างๆ ภายในช่วงเวลา 1 วันในเมืองหลานโจว ก็พบว่าช่วงเวลาที่ มวลอากาศเย็น พัดผ่านตัวเมืองนั้นได้ พัดเอาฝุ่นละอองออกไปนอกเมือง ด้วย แม้จะไม่มีการก่อตัวของเมฆฝนเลยแม้แต่น้อย

ภาพจาก : https://smartairfilters.com/en/blog/rain-washes-away-pollution/

นอกจากนี้ ผลการศึกษาทางอุตุเคมีวิทยาที่มีการเก็บข้อมูลการกระจายตัวของฝุ่นละอองภายในอากาศในพื้นที่ต่างๆ ทั่วทวีปยุโรป ทั้งจากเมือง Basel และ Payerne ประเทศสวิสเซอร์แลนด์, Bloomsbury และ Harwell สหราชอาณาจักร, Illmitz ประเทศออสเตรีย, Langenbruegge ประเทศเยอรมนี และ Penausende ประเทศสเปน มาเปรียบเทียบผลกัน ก็พบว่า แรงลมมีผลต่อการเคลื่อนตัวของฝุ่นอย่างมีนัยสำคัญ โดยฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM 2.5) จะถูกลมพัดพาออกไปได้ง่ายกว่าฝุ่นละอองขนาดใหญ่ (PM 2.5 ขึ้นไป)

ภาพจาก : https://www.atmos-chem-phys.net/12/3189/2012/acp-12-3189-2012.pdf

อย่างไรก็ตาม แรงลมก็ไม่ได้ช่วยให้ปริมาณฝุ่นลดลงเพียงอย่างเดียว เพราะใน บางครั้งมันก็พัดพาฝุ่นจากทิศทางอื่นเข้ามาด้วย ตัวอย่างเช่นในเมืองอุตสาหกรรมหลักของประเทศจีนอย่าง ปักกิ่ง ที่ภูเขาบดบังทางลมบริเวณทิศเหนือและตะวันตก จะเห็นได้ว่าเมื่อมีลมจากทิศใต้และทิศตะวันออกพัดเข้ามาในเมืองนั้นทำให้ค่าฝุ่น PM 2.5 ภายในอากาศพุ่งสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ภาพจาก : https://smartairfilters.com/en/blog/rain-washes-away-pollution/

แต่สำหรับใน กรุงเทพฯ ที่มีลักษณะเป็นเมืองอุตสาหกรรมที่มีความชุกของฝุ่นละอองภายในอากาศจำนวนมากทั้งควันจากท่อไอเสียรถ และการเผาไหม้จากอุตสาหกรรมต่างๆ ที่ถึงแม้จะไม่มีภูเขาบังทิศทางลมเหมือนปักกิ่ง แต่ด้วยปริมาณของตึกสูงจำนวนมากก็มีส่วนในการปิดกั้นทางเดินลมก็ทำให้ ฝุ่นในอากาศไม่ได้รับการระบายออก และยังคงมีปริมาณที่สูงอยู่นั่นเอง

ตึกสูงจำนวนมากทำให้บังทิศทางการเดินลม

ภาพจาก : https://thairesidents.com/local/see-not-fog-pollution-bangkok/

ดังนั้นแล้ว ในช่วงเวลาที่ “ฝนตก” ที่มีทั้งลมและน้ำฝนนั้นจะสามารถช่วย ลดฝุ่นละอองภายในอากาศไปได้บางส่วน เพราะมลพิษในอากาศที่เราเห็นนั้นประกอบไปด้วยฝุ่นละอองขนาดต่างๆ ปะปนกันไป โดยฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM 2.5 และ PM 1.0) จะถูกลมพัดพาออกไป ในขณะที่ฝุ่นละอองขนาดใหญ่ (PM 2.5 ขึ้นไป) จะถูกชะล้างออกไปด้วยน้ำฝน (แต่แน่นอนว่าการฉีดละอองน้ำขึ้นไปบนอากาศเพื่อไล่ฝุ่น PM 2.5 นั้นเป็นวิธีการลดฝุ่นที่ไม่มีประสิทธิภาพ เพราะนอกจากจะไม่มีแรงลมในการช่วยพัดฝุ่นแล้ว ปริมาณของน้ำในอากาศยังน้อยกว่าการที่ฝนตกปรอยๆ เสียอีก)