ลมและสภาพอากาศมีผลต่อมลพิษทางอากาศอย่างไร

อุณหภูมิและลมมักจะรวมอยู่ใน แผนที่คุณภาพอากาศ ที่แสดงข้อมูลมลพิษแบบเรียลไทม์ แต่ทำไมปัจจัยสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ถึงถูกระบุ และส่งผลกระทบต่อคุณภาพอากาศอย่างไร

ต่อไปนี้คือบทวิจารณ์ว่าลมและอุณหภูมิโต้ตอบกับสารมลพิษจนส่งผลกระทบต่อคุณภาพอากาศอย่างไร

ลมส่งผลต่อมลพิษทางอากาศอย่างไร?

ลมสามารถช่วยกระจายสารมลพิษได้ เมื่อสารมลพิษลอยตัวอยู่เหนือพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ลมอาจกระจายสารมลพิษออกจากพื้นที่นั้นและลดความเข้มข้นของสารมลพิษที่รุนแรงกว่าในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง [1] ซึ่งอาจพัดพาสารมลพิษไปไกลจากแหล่งกำเนิดได้ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นเมื่อควันไฟป่าทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาพัดพาสารมลพิษอนุภาค ไกลถึงยุโรปตะวันตก.

อย่างไรก็ตาม ภูมิศาสตร์อาจเป็นอุปสรรคต่อการกระจายมลพิษของลมในบางครั้ง มลพิษอาจไม่ถูกพัดออกจากหุบเขาหากลมที่พัดผ่านไม่สามารถพัดขึ้นเหนือเทือกเขาได้ ในกรณีเช่นนี้ มลพิษอาจรวมตัวกันที่เชิงเขาในความเข้มข้นที่สูงขึ้น หรือที่แย่กว่านั้นคือก่อให้เกิดปรากฏการณ์ “ปล่องภูเขาไฟในหุบเขา”

การศึกษาวิจัยในปี 2009 ใน วารสารวิจัยธรณีฟิสิกส์: บรรยากาศ พบว่าลมจากหุบเขามีส่วนทำให้เกิดมลพิษชั้นที่สองในกรุงปักกิ่ง ประเทศจีน[2]

ลมจากหุบเขาที่พัดมาทางทิศใต้เป็นหลัก พัดพามลพิษจากพื้นผิวเมือง พัดพาไปตามหน้าผาภูเขา และก่อให้เกิดชั้นมลพิษสูงชั้นที่สอง ไหลไปทางทิศเหนือเหนือตัวเมือง มลพิษจากชั้นนี้สามารถย้อนกลับสู่พื้นผิวและส่งผลกระทบต่อผู้อยู่อาศัยเป็นครั้งที่สองได้

การเจือจางฝนและการตกตะกอน

ฝนสามารถช่วยเจือจางสารมลพิษในอากาศที่มีความเข้มข้นสูงได้ เนื่องจากฝุ่นละอองขนาดใหญ่ (พีเอ็ม10) เช่น ฝุ่น สิ่งสกปรก และละอองเกสร มีขนาดใหญ่และหนักกว่าอนุภาคอื่นๆ ฝนสามารถช่วยให้ PM10 ตกตะกอนลงสู่พื้นดินได้เร็วกว่าอนุภาคขนาดเล็ก (ฝุ่นละออง PM2.5).[3]

ฝนมีประสิทธิภาพน้อยลงในการเจือจาง PM2.5 นักวิจัยใน หลานโจว, จีน วัดปริมาณฝนที่ส่งผลกระทบต่อความเข้มข้นของ PM10, PM2.5 และ PM1 ในอากาศตั้งแต่ปี 2548 ถึง 2550[4] ฝนตกหนักมากสามารถลดมลพิษอนุภาคขนาดใหญ่ได้เล็กน้อย แต่แทบไม่มีผลต่ออนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน

เมื่อละอองฝนตกลงมา ละอองฝนยังสามารถดึงดูดอนุภาคมลพิษในอากาศได้ในกระบวนการที่เรียกว่าการตกตะกอน ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน เคมีและฟิสิกส์บรรยากาศ ในปี 2558 นักวิจัยพบว่ายิ่งหยดน้ำมีขนาดเล็กเท่าใด น้ำก็จะดึงดูดละอองน้ำได้ง่ายขึ้นเท่านั้น[5] ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำยังมีประโยชน์ในกระบวนการนี้ด้วย

หากแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศคือไฟป่า ฝนตกหนักก็สามารถช่วยดับไฟและหยุดการปล่อยควันได้เช่นกัน

วันที่มีแดดร้อนจัดอาจทำให้เกิดหมอกควันโอโซนได้

ความร้อนในฤดูร้อนอาจทำให้เกิดหมอกควัน ซึ่งมักพบในเขตเมือง แต่แทนที่จะประกอบด้วยละอองน้ำเล็กๆ เหมือนหมอก หมอกควันในฤดูร้อนกลับเกิดขึ้นที่ระดับพื้นดิน โอโซนหรือหมอกควัน

เมื่อไร ไนโตรเจนออกไซด์ และ สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ ซึ่งมักเป็นยานพาหนะ จะทำปฏิกิริยากับแสงแดด ปฏิกิริยาดังกล่าวจะสร้างโอโซน

โอโซนจะไม่ค่อยเกิดขึ้นเมื่อมีความชื้นสูง ฝนตก ลม หรืออุณหภูมิที่เย็นลง[6]

เนื่องจากอากาศอบอุ่นเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างโอโซน เมืองที่มีชื่อเสียงเรื่องแสงแดด เช่น ลอสแองเจลิส สามารถรับมือกับวันที่มีหมอกควันหนาทึบได้ ดังนั้น บางเมืองเช่น โบโกตา, โคลอมเบีย; ปารีส, ฝรั่งเศส; และ เม็กซิโกซิตี้, เม็กซิโก มีการเข้าถึงรถยนต์ในเมืองได้จำกัดเพื่อลดมลพิษ[7]

คลื่นความร้อนทำให้เกิดควันได้อย่างไร

สภาพอากาศแจ่มใสและอุณหภูมิสูงอาจส่งผลเสียเพิ่มเติมต่อคุณภาพอากาศ เมื่ออุณหภูมิสูงเกินเกณฑ์ปกติและต่อเนื่องเป็นเวลานาน คลื่นความร้อนที่เกิดขึ้นอาจก่อให้เกิดสภาวะคุณภาพอากาศที่เป็นอันตรายได้

คลื่นความร้อนสามารถทำให้เกิดไฟป่าได้ บริติชโคลัมเบีย, แคนาดา ในช่วงเดือนมิถุนายนและกรกฎาคม พ.ศ. 2564 ความร้อนจัดสูงถึง 121.2 องศาฟาเรนไฮต์ ทำให้พืชพรรณบนพื้นดินแห้งขอดอย่างรุนแรง เมื่อพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงพัดผ่านพื้นที่ดังกล่าว ฟ้าผ่า 29,000 ครั้ง ส่งผลให้เกิดไฟป่าลุกลามอย่างรวดเร็ว 62 จุดในจังหวัด[8,9]

หมู่บ้านของ ลิตตันซึ่งปกติแล้วเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีอุณหภูมิสูงและสภาพอากาศแห้งแล้งตามมาตรฐานของแคนาดา แต่กลับถูกไฟป่าเผาผลาญ ประชาชน 1,000 คนต้องอพยพ และมีผู้เสียชีวิต 2 คน

ไฟป่าทำให้เกิดควันและ PM2.5 ซึ่งสามารถฟุ้งกระจายไปได้ หลายพันไมล์ จากแหล่งกำเนิดเมื่อพัดไปตามลมที่พัดแรง เช่น ควันจากบุคคล 26,000 คน ไฟป่าอเมซอน ในปี 2019 สามารถตรวจพบได้ห่างออกไป 11,000 ไมล์ ปาปัวนิวกินี และ ออสเตรเลีย.

การกลับตัวของอุณหภูมิ

เมื่อพูดถึงมลพิษ อุณหภูมิที่อบอุ่นไม่ใช่สิ่งเดียวที่น่ากังวล วันที่มีมลพิษสูงที่สุดในโลกบางวันมักจะตรงกับฤดูหนาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งมีแนวโน้มเกิดการกลับตัวของอุณหภูมิ

การผกผันของอุณหภูมิหรือความร้อนอาจเกิดขึ้นเหนือเมืองหรือหุบเขา เมื่ออากาศร้อนก่อตัวเหนืออากาศเย็นบนพื้นดิน การผกผันของอุณหภูมิจะจำกัดและดักจับมลพิษในพื้นที่นั้น ป้องกันไม่ให้มลพิษแพร่กระจายไปยังพื้นที่อื่น

การกลับทิศของอุณหภูมิยังอาจได้รับอิทธิพลจากการไหลเวียนของอากาศที่เกิดจากปรากฏการณ์เกาะความร้อนในเขตเมือง ปรากฏการณ์เกาะความร้อนเกิดขึ้นเมื่ออาคาร ถนน และโครงสร้างพื้นฐานของเมืองดูดซับความร้อนได้มากกว่าต้นไม้และแหล่งน้ำโดยรอบ ส่งผลให้อุณหภูมิในเขตเมืองสูงกว่าพื้นที่รอบนอกที่เขียวขจีกว่า

ตามการศึกษาในปี 2014 และ 2015 ใน วารสารอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศวิทยาประยุกต์ชั้นอากาศในภาวะอากาศกลับทิศจะโต้ตอบกับความร้อนและสารมลพิษในเขตเมืองจนกลายเป็นมลพิษทางอากาศที่ร้ายแรง[10,11] หากเขตเมืองอยู่ในหุบเขา การหมุนเวียนของอากาศจะซับซ้อนเนื่องจากความร้อนในเมืองและทางเลือกในการระบายอากาศที่ไม่ดีสำหรับการกระจายสารมลพิษออกจากเกาะ

เมืองที่ตั้งอยู่ในหุบเขาหรือใกล้เทือกเขา เช่น ซอลท์เลคซิตี้, ลอสแองเจลิส, เดนเวอร์และเม็กซิโกซิตี้อาจได้รับมลพิษรุนแรงจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ[12,13,14,15]

อุณหภูมิในฤดูหนาว

อุณหภูมิที่หนาวเย็นมักทำให้ผู้คนต้องหันมาใช้การเผาไหม้เพื่อสร้างความอบอุ่นให้กับบ้านเรือน การเผาไหม้เชื้อเพลิงและการปรุงอาหารอาจทำให้เกิดมลพิษจากอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากหลายวันสำหรับผู้ที่เผาไม้ ถ่านหิน และมูลสัตว์ราคาถูก

ในช่วงฤดูหนาวปี 2020 ถึง 2021 การเลือกเชื้อเพลิงในฤดูหนาวส่งผลให้คุณภาพอากาศเป็นอันตรายต่อประชาชนในเมือง มองโกเลีย, อัฟกานิสถาน และคีร์กีซสถาน ในเอเชียกลาง

ในช่วงฤดูหนาว บ้านใดก็ตามที่มี เตาผิงไม้หรือเตาเผาไม้ อาจเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศทั้งภายในและภายนอกอาคาร อย่างไรก็ตาม การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้เตือนว่าเตาเผาไม้อาจเป็นภัยคุกคามต่อคุณภาพอากาศภายในอาคาร โดยเพิ่มปริมาณมลพิษทางอากาศภายในบ้านเป็นสามเท่า[16]

การศึกษาวิจัยในปี 2020 ที่ตีพิมพ์ใน บรรยากาศ ตรวจสอบการใช้เตาเผาไม้ในเซาท์ยอร์กเชียร์ ประเทศอังกฤษ[17] การศึกษาสรุปว่าเมื่อจุดเตาเผา ระดับอนุภาคโดยเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นจาก 27 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (μg/m3) เป็น 195 μg/m3

ดัชนีคุณภาพอากาศของสหรัฐฯ ถือว่า 195 μg/m3 ถือเป็น "อันตรายอย่างยิ่งต่อสุขภาพ"

ในภาพ:ดัชนีคุณภาพอากาศของสหรัฐอเมริกา แหล่งที่มา: IQAir และสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา

การซื้อกลับบ้าน

มลพิษทางอากาศ สภาพอากาศ ลม และอุณหภูมิ ล้วนมีปฏิกิริยาต่อกันเพื่อปรับปรุงหรือบ่อยครั้งก็ทำให้คุณภาพอากาศแย่ลง

การทราบสภาพแวดล้อมและผลกระทบที่มีต่อมลพิษทางอากาศสามารถช่วยให้เข้าใจถึงปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลให้คุณภาพอากาศแย่ลงได้ดีขึ้น