ผู้ใช้:รุ่งตะวัน ปานเหลือง

มลพิษทางอากาศ

มลพิษทางอากาศ หมายถึง ภาวะอากาศซึ่งมีสารเจือปนอยู่ในปริมาณที่มากพอและเป็นระยะเวลาที่นานพอ ที่อาจจะทำให้เกิดผลเสียหายต่อสุขภาพอนามัยของคน สัตว์
พืชและวัสดุต่างๆ สารที่กล่าวถึง อาจเป็นธาตุ หรือ สารประกอบ อาจจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือเกิดจากการกระทำของมนุษย์ และอาจอยู่ในรูปของก๊าซ หยดของเหลว
หรืออนุภาคของแข็ง

สารมลพิษทางอากาศหลักที่สำคัญ คือ ฝุ่นละออง ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน ตะกั่วและก๊าซโอโซน ฯลฯ
ทรัพยากรธรรมชาติมีมากและมนุษย์มีน้อย การใช้ทรัพยากรต่างๆ ปัจจุบันมีการเพิ่มจำนวนประชากรมากขึ้นและมีการนำทรัพยากรไปใช้ประโยชน์มาก นอกเหนือจากปัจจัยพื้นฐาน
มนุษย์ยังนำทรัพยาการมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวก ซึ่งได้พยายามผลิตสิ่งอำนวยความสะดวกโดยหวังผลได้ทางเศรษฐกิจ โดยมิได้คำนึงถึงสิ่งแวดล้อมจนมีผลเสียเกิดขึ้นกับมนุษย์
จึงเริ่มมีความสนใจต่อปัญหาสิ่งแวดล้อมมากขึ้น และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับมลพิษต่างๆ เช่น มลพิษทางอากาศ มลพิษทางน้ำ มลพิษทางดิน เป็นต้น

นิยามและความหมาย

"มลพิษทางอากาศ" (air pollution) หมายถึง ภาวะของอากาศที่มีการเจือปนสารมลพิษถูกปล่อยเข้าสู่บรรยากาศทำให้อากาศเสื่อมคุณภาพ ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์
สัตว์ และพืช ทั้งโดยตรงและทางอ้อม "สารพิษหรือสิ่งเจือปนในอากาศมีอยู่หลายประเภท" ได้แก่ สารบางชนิด ฝุ่นละออง กลิ่นควัน เขม่า และกัมมันตภาพรังสี
เช่น ออกไซด์ของคาร์บอน ออกไซด์ของกำมะถัน ออกไซด์ของไนโตรเจน ไฮโดรคาร์บอน สารปรอท ตะกั่ว ละอองกัมมันตรังสี เป็นต้น มีปริมาณมากขีดจำกัดในอากาศจะก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์
สัตว์ พืช สารพิษนี้เมื่อเข้าสู่ร่างกายผลเสียเฉียบพลัน บางประเภททำให้เกิดพิษเรื้อรัง สารพิษเข้าสู่ร่างกายโดยสัมผัสหายใจ หรือโดยทางอ้อม คือ แปดเปื้อนไปกับอาหาร เครื่องนุ่งห่ม แล้วเข้าสู่ร่างกาย

สารมลพิษในอากาศ

"สารมลพิษในอากาศ" คือ สารใดๆ ซึ่งมีผลต่อสุขภาพมนุษย์ หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หรือสารที่มีผลเสียต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์โดยทางตรงหรือทางอ้อม

มลสารในอากาศแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ "อนุภาคมลสาร" และ "ไอระเหย"

1. อนุภาคมลสาร ได้แก่ มลสารใดๆในบรรยากาศ หรือไอเสียที่อยู่ในสภาพของแข็ง หรือของเหลวที่อุณหภูมิและความดันปกติ ยกเว้นไอน้ำ อนุภาคของสารมีขนาดตั้งแต่ 22 ไมคอน
ลงไปต่ำกว่า 0.1 ไมคอน ได้แก่ ฝุ่น ผง ละออง ขี้เถ้า หมอก ควัน และสเปรย์ ชนิดของมลสารและขนาดของอนุภาค

2. มลสารชนิดต่างๆ

ตารางที่ ขนาดทั่วไปของอนุภาค

สาร	ขนาดใหญ่สุด(ไมคอน)	ขนาดเล็กสุด(ไมคอน)
ละอองน้ำ	500	40
ผงถ่านหิน	250	25
ฝุ่น	200	20
ฝุ่นโรงถลุงเหล็ก	200	1
ผงซีเมนต์	150	10
ขี้เถ้า	110	3
เกสรดอกไม้	60	20
หมอก	40	1.5
สปอร์ต้นไม้	30	10
แบคทีเรีย	15	1
ยากำจัดแมลงแบบผง	10	0.4
สีพ่น	4	0.1
สม๊อค	2	0.001
ควันบุหรี่	1	0.01
ควันน้ำมัน	1	0.03
ควันซิงค์ออกไซด์	0.3	0.01
ควันถ่านหิน	0.2	0.01
ไวรัส	0.05	0.003

3. ไอระเหย คือ สารในรูปก๊าซซึ่งโดยปกติแล้วเป็นของเหลว หรือของแข็งที่อุณหภูมิและความดันปกติ ก๊าซและสารประกอบซึ่งโดยทั่วไปมีจุดเดือดต่ำกว่า 200 องศาเซลเซียส
คือไอระเหยที่เป็นพิษบางชนิด ทั้งนี้เป็นสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่สำคัญ 5 ชนิด คือ

    1)	คาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซที่ไม่มีกลิ่นและรส เบากว่าอากาศ เกิดจากการเผาไหม้อย่างไม่สมบูรณ์ของคาร์บอนในเชื้อเพลิงประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ เกิดจากท่อไอเสีย 

      เมื่อทำปฏิกิริยากับ hemoglobin เป็น carboxyhemoglobin ในโลหิต ทำให้เกิดการสูบฉีดโลหิตเปลี่ยนแปลงเป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้ เมื่อความเข้มข้น 30 

      ไมโครกรัมต่อลิตร ถ้าได้รับเป็นเวลา 6-8 ชั่วโมงติดต่อกัน

    2)ไนโตรเจนออกไซด์ เกิดเมื่อมีการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่อุณหภูมิสูง และทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว ออกไซด์ของไนโตรเจนประกอบด้วย ไนตริกออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์

      ถ้าปริมาณสูงจะเกิดอาการแสบคอ แสบจมูก ไนตริกออกไซด์ เป็นองค์ประกอบสำคัญในการก่อให้เกิด Photochemical Smog และไนโตรเจนได ออกไซด์

      เป็นก๊าซที่ละลายน้ำได้ดีมาก จะเกิดกรดไนตริก เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้

3. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นก๊าซที่ไม่มีสี เกิดจากการผาไหม้ของถ่านหินและน้ำมันซึ่งมีกำมะถัน เป็นองค์ประกอบ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นก๊าซที่ไม่มีสี
เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในจะเกิดเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เมื่อมีความชื้นเพียงพอจะกลายเป็นกรดซัลฟุริคก่อให้เกิดอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจได้ เช่น เกิดโรคหลอดลมอักเสบ เป็นต้น

4. ไฮโดรคาร์บอน เป็นสารที่ทำให้เกิด Photochemical smog พวก Arromatic Hydrocabon พบว่า อาจทำให้เกิดโรคมะเร็งได้ เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงก๊าซโซลีน

5. โอโซน และออกซแดนท์ โอโซนก๊าซที่เกิดในธรรมชาติ ในบรรยากาศมีโอโซนปริมาณสูงกว่าปกติก็จดเป็นสารพิษ ปริมาณที่มากที่สุดที่อนุญาตสำหรับคนที่ทำงานในโรงงานอุตสาหกรรม
8 ชั่วโมง ใน 1 วัน คือ 0.1 ไมโครกรัมต่อลิตร ใช้ประโยชน์ในการฆ่าเชื้อโรค

ตาราง มลพิษบางชนิดที่เป็นไอระเหย

สาร	ความเข้มข้นในบรรยากาศไม่ควรเกิน (ppm)
อะซิโตน	100
แอมโมเนีย	50
เบนซิน	25
คาร์บอนมอนอกไซด์	30
คลอรีน	1
ฟอร์มัลดีไฮด์	5
แก๊สโซลีน	500
ไฮโดรเจนคลอไรด์	5
ไฮโดรเจนฟลูออไรด์	3
ไฮโดรเจนซัลไฟด์	20
เมทธิลอะซิเตต	200
เมทธิลโบรไมค์	20
นัฟธา (ยางถ่านหิน)	200
กรดไนตริก	10
ไนโตรเจนไดออกไซด์	5
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์	5
เทอเปนโทน	100

การแบ่งสารมลพิษ บางครั้งแบ่งตามลักษณะการเกิดได้ 2 อย่าง คือ สารมลพิษปฐมภูมิ สารที่ปล่อยจากแหล่งกำเนิดแล้วเกิดพิษได้ เช่น
คาร์บอนมอนอกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และสารมลพิษทุติยภูมิ ซึ่งเป็นสารที่เกิดจากปฏิกิริยาของสารมลพิษปฐมภูมิ เช่น PAN ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาของก๊าซไฮโดรคาร์บอน
และไนโตรเจนออกไซด์ สารมลพิษที่ปล่อยสู่บรรยากาศจะมีปริมาณแตกต่างกัน

แหล่งกำเนิดของอากาศเสีย

แหล่งกำเนิดสารพิษในอากาศมีมากมายหลายแหล่งคือ

1)จากการเผาไหม้ในเตาเผาเชื้อเพลิงจากเตาเผาขยะ และจากการเผาไหม้ทั่วๆไป

    (1)จากการเผาไหม้ในเตาเชื้อเพลิง ได้แก่ การเผาไหม้จากเตาเผาที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงทำให้เกิดการ SO2,organic gas และอนุภาคของของแข็ง

จากเตาเผาที่ใช้ของแข็งเป็นเชื้อเพลิงทำให้เกิดควัน dust,ash,SO3 ในเชื้อเพลิงเหล่านี้จะมีสารชนิดระเหยได้ (volatile) และมีน้ำเป็นความชื้น (moisture free) เมื่อเราให้ความร้อนถึง 1750 องศาเซลเซียส สาร volatile นี้ จะสลายตัวเป็นควันออกมา ถ้าสาร volatile มากก็จะมีควันเกิดขึ้นมาด้วย
การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ในเตาเผาเชื้อเพลิงต่างๆ ส่วนใหญ่เนื่องจากการขาดอากาศที่เข้าไปช่วยในการเผาไหม้ และมาจากการทำงานของเตาเผาไม่สมดุลกัน
จึงทำให้เกิดสารที่เป็นสาเหตุทำให้อากาศสกปรก

    (2)จากเตาเผาขยะมูลฝอยทำให้เกิดมลสารคือ aldehyde,nitrogen,organic,acid,ammonia,hydrocarbon,sulphur dioxide,carbonmonoxide และ odor

    (3)  จากอัคคีภัยหรือเกิดไฟไหม้

2) จากไอเสียของเครื่องยนต์ เกิดจากอัตราส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง ( airfuel ratio) ไม่สมดุลกันในการจุดระเบิด และเครื่องยนต์ทำงานไม่เต็มที่ทำให้เกิดมลพิษ
ได้แก่ CO,CO2,oxide ของ nitrogen พวก hydrocarbon เช่น aldehydes SO, ออกมา นอกจากนี้ยังมีพวกอนุภาคเล็กๆ ของ organic
และ inorganic ส่วนใหญ่เป็นตะกั่ว และ aerosol

3) จาโรงงานผลิตแร่ธาตุ หรือจากโรงงานผลิตสารประกอบของแร่ธาตุ ได้แก่

  	 (1) จากการทำเหมืองแร่

 	  (2) จากโรงงานผลิตโลหะและอโลหะ

   (3) จากโรงงานผลิตปุ๋ยฟอสเฟต

   (4) จาการผลิตซีเมนต์
      สารมลพิษที่เกิดขึ้นจากโรงงานเหล่านี้ ได้แก่ particulate, CO, ออกไซด์ ของไนโตรเจนออกไซด์ของซัลเฟอร์

4) จากโรงงานผลิตกรดและด่างอนินทรีย์

    (1) โรงงานผลิตกรดเกลือ hydrochloric acid จากกระบวนการผลิตทำให้เกิดไอของกรดเกลือฟุ้งกระจายสู่บรรยากาศ

    (2) โรงงานผลิตกรด nitric จาก process จะมี tail gas (ก๊าซที่เหลือ) และ oxide ของ nitrogen ออกสู่บรรยากาศ

    (4) โรงงานผลิตกรด phosphoric, orthophosphoric acid

    (5) โรงงานผลิตกรดกำมะถัน (sulfuric acid) ทำให้เกิดก๊าซ NOx , SO2 และ H2SO4 รั่วออกจากโรงงานได้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็น tail gas ที่มาจาก Gay-Lussac Tower

    (6) โรงงานทำปูนขาวเกิดฝุ่นละอองจาก process ในการผลิตออกสู่บรรยากาศ

    (7) โรงงานผลิต sodium carbonate  (soda ash) ทำให้เกิดอากาศสกปรก

    (8) โรงงานผลิตโซดาไฟ (sodium hydroxide or caustic soda) ทำให้เกิดฝุ่นละอองการคลอรีนทำให้อากาศสกปรก

5) จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมทำให้เกิดสารมลพิษจาก process ได้แก่ oxide ของ nitrogen, oxide ของ sulphur matter,aldehydes ammonia เป็นต้น

6) จากสารกัมมันตรังสี แบ่งออกเป็น 2 พวกใหญ่ๆ คือ

 (1) แหล่งเกิดรังสีที่มีอยู่ตามธรรมชาติ
 (2) รังสีที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์

การแพร่กระจายสารมลพิษในอากาศ

สารมลพิษในอากาศที่ถูกปล่อยออกจากแหล่งกำเนิดแบบจุด หรือแบบกระจาย จะถูกนำไปกระจายไป หรือทำให้เข้มขึ้นโดยสภาวะอากาศ และสภาพสูงต่ำของภูมิประเทศ
วัฏจักรของสารมลพิษในอากาศเริ่มต้นด้วยการปล่อยสารมลพิษออกมา ด้วยการพาและฟุ้งกระจายในบรรยากาศ แล้วสิ้นสุดลงเมื่อสารมลพิษทับถมปนพืช พื้นดิน ผิวน้ำ

และอื่นๆ สารมลพิษที่ทับถมอยู่อาจถูกลมนำเข้าสู่บรรยากาศได้อีก กระจายของสารมลพิษในอากาศขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ได้แก่ การเคลื่อนไหวของสารมลพิษ

ความแปรปรวนของบรรยากาศ ลักษณะภูมิประเทศสิ่งก่อสร้าง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

มลพิษทางอากาศที่สำคัญ

 สารมลพิษทางอากาศที่สำคัญๆ ก่อให้เกิดปัญหามลภาวะทางอากาศได้แก่ ออกไซด์ของไนโตรเจน ออกไซด์ของซัลเฟอร์ ไฮโดรคาร์บอน  แหล่งที่มาของสารมลพิษเฉพาะของสาร

1) คาร์บอนมอนออกไซด์ CO2 เป็นแก๊สที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น แหล่งเกิดและแหล่งที่มาที่สำคัญอาจจำแนกเป็นแหล่งธรรมชาติ และแหล่งจากการกระทำของมนุษย์ ได้แก่

การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ

2) ออกไซด์ของซัลเฟอร์ ซัลเฟอร์ที่พบในบรรยากาศอยู่ในรูปของสารประกอบ 3 ชนิด คือ SO2, H2S และ SO4-2 ในรูปของละออง SO2 มีความสำคัญที่สุด
เพราะมีผลต่อสุขภาพของคนโดยตรง และสิ่งแวดล้อม SO2 เป็นแก๊สที่ไม่มีสี มีกลิ่นกรด ในบรรยากาศมาจาก 2 แหล่ง คือ การกระทำของมนุษย์ และแหล่งธรรมชาติ

แหล่งจากการกระทำของมนุษย์ที่สำคัญที่สุดคือ การเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน และน้ำมันปิโตรเลียม

ตาราง แหล่งกำเนิดแก๊สกำมะถัน

แหล่งกำเนิด	ปริมาณ(106เมตริกตัน/ปี)
การเผาถ่านหิน	46
การเผาน้ำมันปิโตรเลียมและการกลั่นน้ำมัน	13
การถลุงทองแดง	6
การถลุงตะกั่วและสังกะสี	13
ร่วมแหล่งจากการกระทำมนุษย์	66
H2S จากดินโดยกระบวนการชีววิทยา	62
SO4-2	40
รวมแหล่งธรรมชาติ	129
ปริมาณทั้งหมด	195
ตัวอย่าง	ตัวอย่าง
ตัวอย่าง	ตัวอย่าง
ตัวอย่าง	ตัวอย่าง

ที่มา:E.robinson and R.C.Robbins(1972)

3) ออกไซด์ของไนโตรเจน ไนโตรเจนสามารถรวมกับออกซิเจน เกิดเป็นออกไซด์ได้ออกไซด์ เช่น ไนตริกออกไซด์ (NO) ไนโตรเจนออกไซด์ (NO2) ไนโตรเจนไตรออกไซด์ (N2O3) เป็นต้น
ออกไซด์ทั้งหมดของไนโตรเจนมีเพียง 2 ชนิดเท่านั้น คือ NO และ NO2 ที่ปล่อยเข้าสูบรรยากาศเป็นปริมาณมาก โดยกิจกรรมของมนุษย์
ซึ่งทำให้เกิดภาวะมลพิษทางอากาศ แหล่งกำเนิดส่วนใหญ่มาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง เช่น การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์
หรือเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม ดังแสดงสมการต่อไปนี้

             N2+X O2 —————→ อุณหูมิสูงกว่า/(1100 องศาเซลเซียส)      2 NOx

ตาราง ออกไซด์ของไนโตรเจนและสมบัติทางกายภาพ

ออกไซด์	เสถียรภาพในบรรยากาศ	สมบัติทางกายภาพ(สี, จุดหลอมเหลว, จุดเดือด)
N2O	เสถียร	ไม่มีสี , mp -90.8, b.p. -88.5
NO	เสถียร	ไม่มีสี, m.p.-183.6 b.p. -151.7
N2O3	ไม่เสถียร	สามารถแตกตัวเป็น NO และ NO2ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้อง
NO2	เสถียร	น้ำตาล m.p.-11.2, b.p.21.2
N2O4	ไม่เสถียร	N2O4 ←——————→ 2 NOสมดุลไปทางขวาของที่อุณหภูมิ
N2O5	ไม่เสถียร	N2O5 ←——————→ N2O3 + O3
NO2	ไม่เสถียร

พิมล เรียนวัฒนา และชัยวัฒน์ เจนวานิช, (2525):

เนื่องจาก N2 ละลายน้ำได้ดี โดยเฉลี่ย NO2 อยู่ในบรรยากาศได้เพียง 3วันเท่านั้น ก็จะถูกขจัดออกไปโดยรวมกับละอองน้ำในอากาศ หรือน้ำฝน

เกิดเป็นกรดไนตริก(HNO3) เป็นสาเหตุทำให้เกิดฝนกรด(acid rain)

4) ไฮโดรคาร์บอน (hydrocarbon)
ไฮโดรคาร์บอนในอากาศมีต้นเหตุมาจากแหล่งธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งประมาณได้
ว่าสูงถึงร้อยละ95 กระบวนการทางชีววิทยาของพืชและสัตว์ให้ไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดเป็นผลผลิต เช่น การเน่าเปื่อยของพืชโดยกระบวนการย่อยสลายจุลินทรีย์ไร้ออกซิเจน
(anaerobic bacteria) ให้แก๊สมีเทน (CH4) พืชบางชนิดให้สารประกอบประเภท terprene และ Isoprenes เป็นต้น
ส่วนไฮโดรคาร์บอนที่มีแหล่งกำเนิดมาจากกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของน้ำมันเชื้อเพลิง ถ่านหิน ถ่านไม้ การระเหยของตัวทำละลายอินทรีย์ในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น

ตาราง ปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่ปล่อยเข้าสู่บรรยากาศของโลกต่อปีในปี ค.ศ. 1965

ไฮโดรคาร์บอน	แหล่ง	ปริมาณที่ปล่อย Tg(1012g)
CH4	ธรรมชาติ(หนองบึง, ที่ดินเกษตรกรรม)พืช	1450
Treprenes	กิจกรรมของมนุษย์หรือมนุษย์ก่อขึ้น	154
ทุกชนิด		80
รวม		1684

ที่มา: พิมล และชัยวัฒน์ เจนวานิช,(2525)

ไฮโดรคาร์บอนที่ปล่อยเข้าสู่บรรยากาศต่อปีจากกิจกรรมของมนุษย์(ประมาณการของปี 1956)

แหล่ง	ปริมาณที่ปล่อย Tg(1012g)
ผลิตไฟฟ้า
ใช้ในอุตสาหกรรม	0.18
แหล่งชุมชนและธุรกิจ	0.63
ปิโตรเลียม	1.8
โรงกลั่นน้ำมัน
การเผาไหม้แก๊สโซลีน	5.7
การระเหย	7.1
อื่นๆ	0.4
ใช้เป็นตัวทำละลาย	9.1
การเผาไหม้	22.6
การเผาไม้	1.7
รวม	80.1

ที่มา: พิมล เรียนวัฒนา และชัยวัฒน์ เจนวานิช,(2525)

5)Particulates
ได้แก่ อนุภาค (particle) ซึ่งแขวนลอย (suspend) ในอากาศในรูปของของเหลวหยดเล็กๆ(liquid drops) หรือของแข็ง (Particulates)
จากธรรมชาติ ได้แก่ ฝุ่นละอองจากดินแห้ง ละอองเกสรดอกไม้ (pollen) ควันจากไฟไหม้ป่าหรือวัตถุจากการระเบิดของภูเขาไฟ ส่วนที่มนุษย์ก่อขึ้น ได้แก่
วัตถุจากปล่องภูเขาไฟของโรงงานอุตสาหกรรม สเปรย์ เช่น ยาปราบศัตรูพืช และสัตว์และสารประกอบฟรีออน ขี้เถ้าจากกระบวนการเผ้าไหม้ และควันจากท่อรถไอเสียรถยนต์
เขม่าจากการเผ้าไหม้เชื้อเพลิงที่มีอัตราส่วนของC:Hสูง Particulates มีขนาดต่างๆกัน โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 0.1 nm ถึงใหญ่กว่า100 nm
( Particulates ที่มีขนาดเล็กเรียกว่า aerosol

6)โอโซน(O3)

โอโซน(O3) เป็นแก๊สไม่มีสี มีจุดเดือด -111.9 องศาเซลเซียส ในบรรยากาศของโทรโปสเฟียร์ มีปริมาณน้อยมากคือ 0.02 ppm (โดยปริมาตร) เท่านั้น
แหล่งหรือสาเหตุที่ทำให้เกิดโอโซนในโทรโปสเฟียร์ที่สำคัญๆคือ

   1)ข้ามมาจากชั้นสตราโตสเฟียร์โดยการแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นโทรโปสเฟียร์เละชั้นสตราโตสเฟียร์

   2)เกิดจากปฏิกิริยาโฟโตเคมีกัลป์(photochemical reaction) คือปฏิกิริยาที่มีแสง(hv)เข้ามาเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาด้วยระหว่างแก๊สมลพิษทางอากาศ 

     เช่น NO หรือ NO2 เป็นเหตุให้เกิดเรดิกัล (oxygen radicall) ซึ่ง เรดิกัล ทำปฏิกิริยากับ O2 ในบรรยากาศเกิดเป็นO3ดังสมการต่อไปนี้

                        O + O2 + M  --------> O3+ M(excited state)

Mอาจจะเป็นแก๊ส เช่น N2 , O2 หรือพวก particulate M ทำหน้าที่ดูดความร้อนที่มีมากเกินพอเอาไว้ เพื่อไม่ให้ผลผลิต(O3) สลายตัวไปเป็น O และ O2. ในที่ที่สารมลพิษทางอากาศมีความเข้มข้นสูง อาจพบปริมาณของ O3 สูงถึง 0.2 ppm 3)จากแหล่งธรรมชาติ ในที่ไม่มีปัญหามลพิษทางอากาศ(อากาศปกติ) โอโซน อาจเกิดจากการรวมตัวของ NO2 และไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว หรือ โอลิฟิน(olefin) โดยมีแสงแดดด้วยดังนี้ NO2 + olefin + hv -----> O3+ ผลผลิตอื่นๆ โอโซนที่เกิดขึ้นจากแหล่งธรรมชาติทีมีปริมาณน้อยมาก และไม่ก่อปัญหาสภาวะแวดล้อม แต่เนื่องจากโอโซนเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดีมาก ซึ่งนำไปสู่การเกิด photochemical smong และผลเสีย อื่นๆ อีก โดยเหตุที่โอโซนมีส่วนช่วยในการเกิดปฏิกิริยาเท่านั้น จึงไม่จัดโอโซนเป็นสารมลพิษหลัก(primary pollutant) แต่จัดเป็นสารมลพิษรอง(secondary pollutant)

อันตราย ที่เกิดจากสารมลพิษทางอากาศ

สารมลพิษแต่ละชนิดจะเป็นเหตุให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพแตกต่างกัน ดังนี้

1) ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์(CO) เป็นก๊าสไม่มีสี ไม่มีรส ไม่มีกลิ่น เบากว่าอากาศเล็กน้อย เมื่อหายใจเข้าไปจะเข้าไปรวมกับฮีโมโกลบิน (Haemoglobin) ในเม็ดเลือดได้มากกว่าก๊าซออกซิเจนถึง 200-250 เท่า จนเกิดเป็นคาร์บอนซีฮีโมโกลบิน(Carboxy haemoglobin)
ซึ่งจะลดความสามารถของเลือดในการเป็นตัวนำออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อต่างๆ ทำให้ร่างกายได้รับออกซิเจนไม่ เพียงพอ เป็นผลทำให้เกิดอาการต่างๆ เช่นปวดศรีษะ คลื่นไส้
อาเจียน เป็นลม และถ้าได้รับ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์สูงมาก จะทำให้เกิดอาการหมดสติและถึงตายได้

2) ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ถ้าร่างกายหายใจเอาก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ใน
ปริมาณความเข้มข้น 90 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร โดยดีรับก๊าซเป็นเวลา 1ชั่วโมงต่อวัน
จะไปเพิ่มความต้านมานของระบบ ทางเดินหายใจ และเพิ่มอาการตีบตันของทางเดินหายใจในผู้ป่วยที่เป็นโรคหืดได้ และถ้าร่างกายได้รับก๊าชไนโตรเจนไดออกไซด์ในปริมาณสูงมากถึง
500-940 มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (mg/m3) จะเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิตด้วยโรคจากอาการปอดบวมน้ำหรือสลบ เนื่องจากขาดออกซิเจน

3) ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)และฝุ่นละออง (Suspended particulate) ก๊าซ-ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นก๊าซที่ไม่มีสี เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศจะเกิดเป็นซัลเฟอร์-
ไดรออกไซด์เมื่อมีความชื้นเพียงพอจะกลายเป็นกรดซัลฟุริก ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และละอองกรดซัลฟุริกอาจก่อให้เกดอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ เช่น โรคหลอดลมอักเสบเรื้อรัง

4) ส่วนอันตรายที่จะเกิดขึ้นจากฝุ่นละอองก็คือ การระคายเคืองเมื่อสูดเข้าไป ยกเว้นแต่ฝุ่นละอองบางประเภทซึ่งมีพิษอยู่ เช่น ซิลิกา ฝุ่นละอองของโลหะหนักต่างๆ

5) เมื่อฝุ่นละอองรวมอยู่กับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์แล้ว จะไปเพิ่มอันตรายต่อสุขภาพอนามัย เนื่องจากไปเพิ่มความระคายเคืองต่อเนื้อเยื่อในระบบหายใจ
บางชนิดทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์กลายเป็นกรดซัลฟุริกได้รวดเร็วยิ่งขึ้น เช่น ละอองไอของเฟอรัส แมงกานีส วานาเดียม เป็นต้น

4) โฟโตเคมมีคัลออกซิแดนท์ (Photochemical oxidant) โฟโตเคมีคัลออกซิแดนท์ เป็นสารซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างไฮโดรคาร์บอน และ
ออกไซด์ของไนโตรเจน แสงแดดเป็นตัวเร่ง สารที่เกิดขึ้นได้แก่ โฮโซน ไนโตรเจนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดรออกไซด์ อัลดีไฮด์ (Aldehyde)และคีโตน (Ketonel) เป็นต้น
ถ้าในอากาศมีสารโฟโตเคมีคัลออกซิแดนท์อยู่ระหว่าง 200-500 ไมโครกรัมลูบาศก์เมตร (ug/m3) หรือ 0.1-0.25 ส่วนในล้านส่วน (ppm)จะมีผลต่อระบบทางเดินหายใจ
และเกิดอาการระคายเคืองตาได้

5) ตะกั่ว(Lead)สารตะกั่วนั้นก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้หลายประการ เช่น ทำให้เกิดโรคโลหิตจาง ซึ่งอาการปรากฏได้เร็วในเด็กมากกว่าผู้ใหญ่
เม็ดเลือดแดงอายุสั้นเป็นอันตรายต่อระบบประสาท ทางเดินหายใจ ตับ ไต หัวใจ และระบบสืบพันธุ์ได้แพม106-111ค่า
นอกจากมลพิษที่กล่าวมาแล้ว ยังมีสารพิษชนิดอื่น เช่น แคดเมียม และฝุ่น ละอองของโลหะหนักต่างๆ ซึ่งมีผลต่อสุขภาพเช่นกัน

หลักการในการควบคุมสารมลพิษในอากาศ

มลพิษทางอากาศประกอบด้วยสารหลายชนิด จากแหล่งกำเนิดหลายแหล่ง ตัวที่สำคัญที่ทำให้เกิดมลพิษทางอากาศ แบ่งตามลักษณะทางกายภาพได้ 2 ประเภท คือ

อนุภาคมวลสาร (particulate) ซึ่งอาจเป็นของแข็งหรือของเหลวก็ได้ และสารที่เป็นก๊าซ (gases) 1) หลักการทั่วไป หลักการควบคุมสารในมลพิษในอากาศเป็นหลักการพื้นฐาน แบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ คือ การควบคุมที่แหล่งกำเนิด และการควบคุมในบรรยากาศ
สมทรง อินสว่าง (2524) ได้เสนอหลักการต่างๆดังนี้ คือ

1.1) ใช้วัตถุดิบหรือเชื้อเพลิงที่ไม่มีสารที่ทำให้เกิดสารมลพิษในอากาศ ซึ่งปัจจุบันก็พยายามปรับปรุงวัสดุใหม่ๆ ใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิง สำหรับประเทศไทยในปัจจุบันมี
แนวโน้มใช้
แก๊ส
LPG มากขึ้น ซึ่งสารมลพิษสู่อากาศได้น้อยกว่า
1.2) ปรับปรุงคุณภาพวัตถุดิบและเชื้อเพลิงที่ใช้ในกระบวนการ มิให้มีสารที่ทำให้อากาศสกปรกปะปนอยู่ หรือไม่ก่อให้เกิดสารเป็นพิษขึ้นภายหลัง เช่น
การลดสารปรุงแต่งน้ำมันเชื้อเพลิง
1.3) ปรับปรุงแก้ไขวิธีในกระบวนการใดๆ ที่จะสามารถช่วยลดสารที่ทำให้อากาศน้อยลงหรือไม่มีเลย ได้แก่ กลไกต่างๆ ในการกำจัดสารมลพิษ
ซึ่งจะได้กล่าวรายละเอียดต่อไป
1.4) ขจัดสารที่ทำให้อากาศสกปรกออกจากอากาศเสียที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการนั้นๆ แต่หลักการนี้ควบคุมได้ยาก เพราะสารมลพิษในอากาศมีการฟุ้งกระจาย
เสมอแทรกข้อความที่ไม่จัดรูปแบบที่นี่ 1.5) เปลี่ยนแปลงกระบวนการใหม่ๆ ที่ไม่ก่อให้เกิดสารมลพิษในอากาศแทน กระบวนการเก่าซึ่งไม่สามารถปรับปรุงดำเนินการแก้ไขได้ แต่หลักการนี้ต้องใช้ค่าใช้จ่ายสูงมาก

2) หลักวิทยาศาสตร์ เป็นหลักการที่ใช้เป็นกลไกลพื้นฐาน (basic mechanism) ควบคุมมลพิษทางอากาศ Gross (1973) ได้เสนอหลักการวิทยาศาสตร์ซึ่งได้ประยุกต์ฃ
กับเทคโนโลยีการควบคุมมลพิษในอากาศ ประกอบด้วย

2.1) การตกตะกอน (sedimentation) เป็นการแยกอนุภาคของแข็งออกจากก๊าซได้อาศัยแรงดึงดูดของโลก อนุภาคขนาดใหญ่กว่าจะตกตะกอนที่ระยะทางใกล้ๆ
และตตะกอนได้เร็วกว่าอนุภาคขนาดเล็ก
2.2) การกรอง (filtration) เป็นกระบวนการแยกของแข็งออกจากก๊าซได้มีแผ่นกั้น ซึ่งมีขนาดรูแตกต่างกันตามลักษณะอนุภาคของแข็ง เรียกว่า แผ่นกรอง (porous media) 2.3) การดูดซึม (absorption) เป็นกระบวนการดูดซึม ซึงดูดซึมได้กับอนุภาคแขวนลอยขนาดเล็ก และสภาพของเหลว ส่วนมากนิยมใช้สารละสายดูดกลืนมลพิษในก๊าซแขวนลอย 2.4) การดูดติดผิว (adsorption) เป็นการดูดติดเฉพาะบริเวณผิวของตัวดูดติดผิว ซึ่งสามารถดูดอนุภาคของแข็งและของเหลวไว้ได้ เมื่อหมดประสิทธิภาพผ่านกระบวนการ
(regeneration) สามารถนำมาใช้ได้อีก
2.5) แรงหนีศูนย์กลาง (centrifugal action) เป็นแรงที่เกิดจากการเหวี่ยงของอนุภาควัตถุออกเป็นแนววงกลม แล้วจะทำให้อนุภาควัตถุเกิดแรงหนีศูนย์กลางไปเป็นผนังวัตถุแล้ว
ตกตะกอนลงมาได้
2.6) อำนาจไฟฟ้าสถิต (electrostatic attraction) อาศัยหลักการผ่านแก๊สเสียเข้าไปในสนามไฟฟ้าสถิต แล้วทำให้เกิดประจุอนุภาคที่มีประจุวิ่งไปชนและถูกดูดไว้โดยมีแผ่น
เหล็กซึ่งมีอนุภาคตรงกันข้า
2.7) ออกซิเดชัน (oxidation) เป็นกระบวนการทำปฏิกิริยากับออกซิเจน เกิดปฏิกิริยาทางเคมี มีการสูญเสียอิเล็กตรอน ทำให้เกิดสารชนิดใหม่ขึ้น
2.8) การปะทะ (impaction) โดยการมีแผ่นกั้น เมื่ออนุภาคสารมลพิษชนแผ่นกั้นทำให้ความเร็วลดลง และสามารถตกตะกอนได้
นอกจากนี้ยังมีหลักการอื่นๆ ได้แก่ การรวมตัวด้วยเสียง (sonic agglomeration) การรับ (interception) การฟุ้งกระจาย (Brownian diffusion) เป็นต้น

เทคโนโลยีการควบคุมมลพิษทางอากาศ

การควบคุมที่ดีที่สุดคือ การป้องกันมิให้สารพิษเกิดขึ้น แต่ในทางปฏิบัติแล้วทำไม่ได้ จึงจำเป็นจะต้องหาวิธีจำกัดสารมลพิษที่ปล่อยสู่อากาศให้ปริมาณน้อยลงจน
ไม่เกิดอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน สารมลพิษที่ปล่อยสู่อากาศจากโรงงานอุตสาหกรรมมี 2 ประเภท คือ อนุภาคมลสาร (particulate) และก๊าซ (gases)
การควบคุมทำได้ 3 ลักษณะ คือ

1) การให้มีการกระจายของสารมลพิษในอากาศ
วิธีนี้เป็นการลดความเข้มข้นของสารมลพิษให้น้อยลง โดยปล่อยให้มีการฟุ้งกระจายได้ดี ใช้ได้ทั้งก๊าซและอนุภาคขนาดเล็ก ทำได้โดย

1.1) การใช้ปล่องไฟ ปล่องไฟจะต้องอยู่สูงจากพื้นพอสมควร เพื่อป้องกันการย้อนกลับของสารมลพิษสู่พื้นดิน พล สาเกทอง (2522) กล่าวว่า
ความสูงของปล่องไฟจะต้องไม่น้อยกว่า 2.5 เท่าของความสูงของอาคารที่สูงที่สุดของอาคารที่อยู่ใกล้ในรัศมี 20 เท่าของความสูงของปล่อง
แต่การใช้ปล่องไฟนั้นไม่ใช่การแก้ปัญหาอย่างถาวร เป็นเพียงการทำให้เจือจางในบรรยากาศ ควรใช้ร่วมกับวิธีอื่นๆ )
1.2) การวางผังเมืองให้เหมาะสม จัดเป็นเขตต่างๆ ให้อุตสาหกรรมแยกจากที่อยู่อาศัย และอุตสาหกรรมต้องอยู่ในเขตที่ถ่ายได้ดี ก่อนสร้างปล่องไฟ
ควรจะมีการศึกษาข้อมูลทาง
อุตุนิยมวิทยาบริเวณนั้น และบริเวณใกล้เคียง ข้อมูลดังกล่าวได้แก ทิศทางลม ความเร็วของลม เป็นต้น

2) การควบคุมอนุภาคสาร (particulate) ที่แหล่งกำเนิด
พิมล เรียนวัฒนา และ ชัยวัฒน์ เจนวานิชย์, (2525) กล่าวว่า อนุภาคมลสารส่วนใหญ่ที่ปล่อยสู่อากาศมาจากปล่องไฟโรงงานอุตสาหกรรม
เพราะฉะนั้นการควบคุมจึงควรทำที่แหล่งกำเนิด ใช้เทคโนโลยีหลายแบบได้แก่

2.1) ห้องตกตะกอน (settling chambers) วิธีนี้ใช้ ก๊าซเสียผ่านเข้าไปยังห้องตกตะกอน ท่ออากาศเข้ามีขนาดใหญ่กว่าท่ออากาศออก
เพื่อให้ก๊าซไหลช้าลงขณะผ่านไปยังห้องตกตะกอน อนุภาคมลสารตกสู่พื้นโดยแรงโน้มถ่วงของโลก ความเร็วของอากาศจะต้องพอเหมาะเพื่อไม่ให้เกิดการ
ฟุ้งกระจายอนุภาคที่อยู่ข้างล่าง Ross (1972) ความเร็วในการตกตะกอนอยู่ระหว่าง 60 - 600 ฟุต/นาที Parker (1978)
การใช้ห้องตกตะกอนนี้เหมาะสำหรับการแยกอนุภาคมลสารขนาดใหญ่กว่า 100 ไมโครเมตร ค่าใช้จ่ายถูก แค่ประสิทธิภาพต่ำ เหมาะสำหรับการใช้ทำความสะอาดขั้นแรก
2.2) เครื่องแยกด้วยแรงหนีศูนย์กลาง (cyclone separator) วิธีนี้ให้ก๊าซเข้าไปยังห้องแสงเกิดการหมุนของก๊าซเกิดแรงหนีศูนย์กลาง
ทำให้อนุภาคมลสารเคลื่อนที่เข้าหาผนังด้วยแรงเฉื่อยแล้วตกตะกอนลงมา Parker (1978) กล่าวว่า อากาศเสียก่อนเข้าสู่ห้องไซโคลนควรจะผ่านห้องตกตะกอน
เพื่อแยกอนุภาคขนาดใหญ่ออกก่อนประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคมลสาร 50 -60%
2.3) เครื่องเก็บแบบเปียก (wet separator) โดยผ่านก๊าซเข้าไปยังห้อง แล้วฉีดน้ำเข้าทำให้อากาศเปียก ซึ่งมันมีน้ำหนักมากขึ้น ตกตะกอนได้

แล้วทำให้สารมลพิษปะปนกับอากาศตกลงไปในน้ำ จะถูกกักไว้ในชั้นของเหลวด้านล่าง วิธีนี้สามารถแยกอนุภาคได้ขนาดระหว่าง 1-20 ไมครอน
 

และมีประสิทธิภาพสูง ได้แก่ venturi scrubber สามารถตักสารอนุภาคมลพิษขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน
วิธีนี้ข้อเสียอยู่ที่บรรยากาศมีก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซน์ และไนโตรเจนไดออกไซน์ ทำให้น้ำมีสมบัติเป็นกรดเกิดการกัดกร่อนได้ และน้ำเสียมีปริมาณสูงจะต้องจำกัดอีก
แต่ Lowe (1976) รายงานว่า scrubber ที่ใช้ในรงงานกระดาษนอกจากการควบคุมอนภาคของแข็งแล้ว ยังสามารถควบคุมการแพร่กระจายของกำมะถันได้ถึง 80%

เครื่องกรองใย (fabric filter) กำจัดอนุภาคมวลสารโดยที่ก๊าซเสียผ่านเข้าไปในห้องซึ่งมีถุงกรองจำนวนมาก
อนุภาคมวลสารขนาดเล็กจะถูกดูดที่ผ้ากรองขนาดใหญ่จะตกลงสู่พื้นล่างเมื่อฝุ่นเกาะผ้ากรองสูงขึ้นทำให้เกิดความดันลดต้องทำความสะอาดชั่วคราว วิธีนี้เหมาะสำหรับก๊าซแห้ง
ประสิทธิภาพโดยทั่วไป 75-99 เปอร์เซ็นต์ข้อเสียคือ ถ้าผ่านก๊าซร้อนเข้าไปจะทำให้ถุงไหม้ได้ วัตถุที่ใช้เป็นใยกรอง ได้แก่ ผ้าฝ้าย ผ้าขนสัตว์ ผ้าผ่าน ออร์ลอน

(orlon) เทปลอน (Teflon) ควรจะมีความทนทานต่ออุณหภูมิได้สูงพอควรจาก 100-270องศาเซลเซียส ตามลักษณะของก๊าซเสีย

เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต(electrostatic precipitation ) ระบบนี้ใช้กับอนุภาคของแข็งหรือของเหลวต้องเป็นอนุภาคที่ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าได้ง่าย

โดยนำก๊าซเสียผ่านสนามไฟฟ้าสถิต ซึ่งสร้างด้วยกระแสไฟฟ้าแรงสูง โมเลกุลของอากาศจะมีประจุเกิดขึ้น เมื่อก๊าซเสียไหลผ่านอีเลคโตรดและโมเลกุลอากาศ

ที่มีประจุเหนี่ยวนำให้อนุภาคมวลสารเกิดประจุแล้วเคลื่อนที่ไปที่อีเลคโตรดซึ่งมีประจุตรงข้ามกัน ทำให้อนุภาคเป็นกลางซึ่งเกาะอยู่ ถ้าเคาะหรือเหย่าก็จะหยุดออกได้วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูง

การควบคุมสารมลพิษที่เป็นก๊าซจากแหล่งกำเนิด

การควบคุมสารมลพิษที่เป็นก๊าซมีหลายลักษณะตามคุณสมบัติของก๊าซเสีย ที่นิยมกันมี 3 ชนิดคือ

1 การดูดติงผิว ส่วนใหญ่จะใช้กับสารอินทรีย์เป็นละอองไอ และไอออนจากก๊าซเสีย ใช้เป็นตัวดูดติดผิว ได้แก่ activated carbon รองลงมาคือ silica gel,
alumina และ zeolites ซึ่งบรรจุอยู่ในภาชนะเมื่อใช้ไปถึงจุดอิ่มตัวจะต้องนำมาผ่านกระบวนการเพื่อนำกลับมาใช้อีก regeneration จึงจำเป็นต้อง มี 2 ชุด เพื่อสลับกันทำงาน
2 การดูดซึม วิธีโดยผ่านก๊าซเข้าไปทางด่านล่างของหอสูงให้ไหลทวนกับของเหลวที่สะอาดซึ่งเข้าด้านบน ในหอสูงส่วนใหญ่จะบรรจุของแข็งที่เฉื่อย เช่น

เศษกระเบื้องเพื่อช่วยให้กระแสกระจายและสัมผัสดีขึ้น
 

3 การเผาไหม้ วิธีการนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และทางกายภาพของก๊าซ การเผ้าไหม้ที่สมบรูณ์จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ซึ่งจะต้องมีออกซิเจนพอเพียง
เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง การเผ้าไหม้ที่เกิดขึ้นเพื่อกำจัดก๊าซเสียและอากาศนั้นมี3 วิธีได้แก่ การเผ้าไหม้โดยตรง โดยผ้าอากาศเสียและอากาศดีเข้าไปในห้องเผาไหม้
วิธีที่สอง การเกิดปฏิกิริยาการเติมออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง และวิธีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

การเลือกเทคโนโลยีสำหรับการควบคุมมลพิษทางอากาศ

การเลือกเทคโนโลยีในการควบคุมมลพิษทางอากาศ จะต้องพิจารณาหลายๆอย่างประกอบกัน
สมทรง อินสว่าง (2524)
ได้เสนอข้อในการพิจารณาเลือกจากเทคโนโลยีที่เหมาะสมว่า จะต้องประหยัดและได้ผลดี โดยคำนึงถึงเทคนิคทางวิชาการ และด้านเศรษฐกิจประกอบด้วยส่วน
CROSS (1973)ได้เสนอหลักการเลือกเทคโนโลยีสำหรับควบคุมมลพิษทางอากาศว่าขึ้นอยู่กับองค์ประกอบดังนี้
ประสิทธิภาพที่ต้องการซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของอากาศที่ต้องการ ซึ่งจะต้องเปรียบเทียบกับมาตรฐานของอากาศ เทคโนโลยีต่างๆจะให้ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน
คุณสมบัติของสารมลพิษที่ปล่อยออกมาทั้งคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี เพราะเทคโนโลยีทำขึ้นนั้น เหมาะสำหรับลมลพิษแต่ละอย่างแตกต่างกัน
คุณสมบัติที่ต้องพิจารณา ได้แก่อัตราการไหลของก๊าซ อุณหภูมิ ความชื้น ขนาด การกระจาย น้ำหนัก เป็นต้น

มลพิษทางอากาศที่สำคัญ และปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง

สารใดๆก็ตามอยู่ในอากาศ ซึ่งมีผลเสียต่อสุขภาพมนุษย์ หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆทั้งโดยตรง และโดยอ้อมก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ
มลพิษทางอากาศจึงอาจจะเป็นก๊าซหรืออนุภาคมวลสาร (particulate) มีคุณสมบัติได้หลายอย่างเพราะอาจเกิดได้ทั้งจากสารอินทรีย์ และอนินทรีย์
มีขนาดอยู่ในช่วง < 0.01 – 100 ไมโครเมตร หากมีขนาดเล็กจะรวมตัวกันได้อย่างรวดเร็ว และหากมีขนาดใหญ่ก็จะตกลงมาตามแรงดึงดูดของโลก
อนุภาคส่วนใหญ่ที่ลอยตัวอยู่ในอากาศจะมีค่าอยู่ในช่วง 0.1 – 10 ไมโครเมตร
ลักษณะของมลพิษทางอากาศ ทำให้เกิดชื่อเฉพาะขิงมลพิษทางอากาศนั้นๆ ซึ่งตัวอย่างที่พบได้มีอย่างแพร่หลายได้แก่
แอโรโซล (Aerosol) คือการกระจายของอนุภาคที่เป็นของแข็ง หรือของเหลวในรูปของ ก๊าซ เช่น ควัน หมอก
ฝุ่น (Dust) มีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคที่แขวนลอยได้ สามารถอยู่ในบรรยากาศได้ชั่วคราว ถ้าไม่มีแรงอื่นมากระทำ จะไม่รวมหรือเกาะกลุ่มกัน
ฝุ่นจะไม่สามารถแพร่ได้ แต่จะตกลงมาบนพื้นโลกได้หยดน้ำ (Drouplet ) หมายถึงอนุภาค ที่เป็นของเหลว มีขนาดและความหนาแน่นค่าหนึ่งอยู่ในบรรยากาศชั่วขณะหนึ่งแล้วตกลงมา
ขี้เถ่า (Fly ash ) คืออนุภาคขนาดเล็กที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงออกมาพร้อมก๊าซเป็นการเผาไหม้ที่ไม่สมบรูณ์แบบ
หมอก (Fog) คือแอลโรโซลที่มองเห็น เป็นการกระจายของของเหลวในบรรยากาศ เกิดจากการรวมตัว ของสารที่อยู่ในอากาศ ตัวอย่างเช่น
การรวมตัวของหยดน้ำ ไอน้ำ และน้ำแข็ง
ละอองน้ำ (Mist) เป็นการกระจายของหยดน้ำ หรือของเหลวในชั้นบรรยากาศ ที่มีขนาดใหญ่พอที่จะตกลงมาได้ แต่มีความเข้มข้นน้อยกว่าหมอก
ควัน (Fume) ควันที่เกิดจากอนุภาคที่เป็นของแข็ง ที่เกอดจากการรวมตัวของก๊าซต่างๆ เช่น การหลอม การระเหิดสาร ซึ่งควันแบบนี้มักจะเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นตามมา
ควัน (Smoke) คือควันที่เกิดจากอนุภาคขนาดเล็กที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบรูณ์ มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบสำคัญ
เขม่า (Soot) เป็นอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็ง ที่เกิดจากการรวมตัวกันของพวกเชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอยู๋ มีสีดำหรือสีน้ำตาล
ไอระเหย (Vapour) สารที่เกิดขึ้นจากการทำให้ของแข็ง หรือของเหลวเปลี่ยนเป็นก๊ษซ

แนวคิกการเกิดปฏิกิริยาเนื่องจากแสงในชั้นบรรยากาศ (Photochemical reactions)

นอกจากการนำมวลสารออกจากบรรยากาศด้วยวิธีทางกายภาพแล้ว การนำมวลสารออกจากบรรยากาศที่สำคัญคือทางด้านการเกิดปฏิกิริยาเคมี
ซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศนั้น มักเกิดจากแสงอาทิตย์เป็นตัวกระตุ้นทั้งทางตรงและทางอ้อม โดยเฉพาะออกซิเจนซึ่งมีมากเป็นอันดับสองขิงโลกรองจากไนโตรเจน
จะเป็นก๊าซที่เหมาะสมต่อการถูกกระตุ้นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสารที่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเป็นอย่างมาก เป็นที่น่าสังเกตกว่าสารอื่นที่อยู๋ในชั้นบรรยากาศ
หากพบว่าสามารถถูกกระตุ้นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ มักจะมีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบด้วยเสมอ เช่น 〖NO〗_2 〖CH〗_2 O เป็นต้น
สาเหตุที่ออกซิเจนนั้นสามารถถูกกระตุ้นด้วยแสงแล้วว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา เนื่องจากโครงสร้างอิเลคโทรนิคของออกซิเจน ที่จัดเรียงตามออร์บิทัลต่างๆ ตามรูปดังนี้

รูปที่ 3.1 แสดงการจัดเรียงเวเลนต์อิเลคตรอนของออกซิเจน ซึ่งมี 12 ตัว

หลักการจัดเรียงอิเล็กตรอนในชั้นอะตอมมิกออร์บิทัล จะบรรจุอิเล็กตรอนในชั้น 2sและ 2p วึ่งแยกเป็นออร์บิทัลตัลบอนติ้ง(bonding)
และแอนติบอนดิ้ง(anti bonding) ดังรูป โดยวาเลนตซ์อิเล็กตรอน จะบรรจุอยู่ในออร์บิทัลละ 2 ในทิศทางการเคลลื่อนที่ (spin)
ที่ตรงข้ามกัน ตามหลักกีดกันของพอลลี (Pauli) ตัวอย่างเช่น

ตัวอย่างที่ 1
N มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน = 5
จะเกิดบอนดิ้ง 4 ออร์บิทัลและแอนติบอนดิ้ง 1 ออร์บิทัล
โดยค่า bond order = ( อิเล็กตรอนในบอนดิ้ง – อิเล็กตรอนในแอนติบอนดิ้ง))/2
ซึ่ง N_2 มีค่า = ((8-2))/2
ดังนั้น net bond order = 3

โอโซน (O_3)
โอโซนเป็นก๊ษซที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีเนื่องจากทำให้โมเลกุลออกซิเจนแตกตัวให้ออกซิเจนอะตอมในสภาวะเร้า
โอโซนที่พบส้วนใหญ่ประมาณ 10 % อยู่ในชั้นโทรโปสเฟียร์ ซึ่งโอโซนในชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกันนี้
ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์โอโซนจะทำหน้าที่ปกป้องรังสีจากดวงอาทิตย์ ไม่ให้แสงอุลตราไวโอเลตมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก
แต่โอนโซนในระดับผิมพื้นหรือโทรโปสเฟีบร์นี้ กลับเป็นสาเหตุของการระคายเคืองต่อปอด ทำลายพืชผัก และเป็นตัวกระตุ้นในการเกิดมลพิษทางอากาศอื่นๆ
แสดงขั้นตอนการเกิด และสลายของโอโซนในชั้นบรรยากาศ
โฟตอน = h√ < 242 nm

1.O O O + O
โมเลกุลออกซิเจน ออกซิเจนอะตอมที่มีพลังงานสูง
รังสีอุลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นสั้นน้อยกว่า 242 นาโนเมตร ทำให้ออกซิเจนในโฒลกุลชั้นสตราโตสเฟียร์แตกตัวออก เป็นออกซิเจนอะตอมที่มีพลังงานสูง

2. O + ------- M + M
ออกซิเจนอะตอม(มีพลังงานต่ำ)โอโซน(มีพลังงานสูง)
M คือโมลเลกุลที่มีพลังงานต่ำ เช่น N_2 〖,O〗_2
ออกซิเจนอะตอมจะจับกับออกซิเจนโมลเลกุลอื่น เกิดโมเลกุลที่มี 3 อะตอม นั้นคือโอโซน 〖(O〗_3) เนื่องจากออกซิเจนอะตอมนี้มีพลังงานสูงมาก
จึงต้องมีโมเลกุลอื่นที่พลังงานส่วนที่เกิดออกไป (M) มิฉะนั้นโมเลกุลของโอโซนจะสลายไปเร็วพอๆกับการเกิด โมเลกุลอื่น (M)
ที่มารับพลังงานส่วนที่เกินในบรรยากาศ มักได้แก่ไนโตรเจนและออกซิเจน

3. โฟตอน = h√ < (200-320 nm)
O + โอโซน ออกซิเจนอะตอม ออกซิเจนโมเลกุล
โอโซนสามารถดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ ในชาวงอุลตราไวโอเลตบี ที่ความยาวช่วงคลื่น
200 -300 นาโนเมตร แล้วแตกตัวเป็นออกซิเจนอะตอม กับออกซิเจนโมเลกุล
O + + ออกซิเจนอะตอม โอโซน ออกซิเจนโมเลกุล
และออกซิเจนอะตอมนี้อาจจะชนกับโมเลกุลของโอโซน เกิดโมเลกุลออกซิเจน 2 โมเลกุลขึ้นมาได้

รูปที่ 3.6 แสดงการดูดซุบรังสีจากดวงอาทิตย์ด้วยก๊าซโอโซน ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์
ในธรรมชาติพบว่าโอโซนมีความเสถียรน้อยกว่าออกซิเจน ในสภาวะที่สมดุลจึงพบโอโซนน้อยกว่า 1 ใน 〖10〗^25 ส่วนของออกซิเจนในบรรยากาศ

อ๊อกไซด์ของไนโตรเจน (NOy)
ปฏิกิริยาเคมีในบรรยากาศจะเกี่ยวข้องกับกรดในสภาวะที่ออกซิได มีความเกี่ยวข้องกับสุขภาพของมนุษย์ ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ สมดุลของกาลอากาศ
โดยเฉพาะชั้นโทรโปสเฟียร์ ไนโตรเจนที่ว่องไวจะเป็นหัวใจสำคัญของปฏิกิริยาเคมี ไนโตรเจนที่ว่องไว ได้แก่ กลุ่ม (NOx )คือ ไนตริกออกไซด์(NO)
และไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2)แหล่งผลิต NOy ในบรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์ NOy ส่วนใหญ่เกิดจากการกระทำของมนุษย์โดยตรง ซึ่งต่างจากโอนโซน
ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเอง หรือเกิดจากมลพิษตัวอื่นทำปฏิกิริยาให้โอโซน แหล่งผลิตสำคัญของ NOy ปลดปล่อยในรูปของ NOx คือ ไนโตรเจนออกไซด์
(NO) และไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) เกิดจากการเผาไหม้ ฟ้าผ่า และกลไกของสิ่งมีชีวิตการเผาไหม้ เป็นแหล่งผลิตที่ใหญ่ที่สุด
เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง เช่น พวกน้ำมันถ่านหิน ฯลฯ ปริมาณ NOx เข้าสู้บรรยากาศถึงปีละ 100 ล้านเมตริกตัน การเผาไหม้เชื้อเพลิงทางชีวภาพบางฤดูกาล
ชาวไร่ชาวนาใช้เป็นหนึ่งในขั้นตอนการเพาะปลูก เป็นส่วนที่เพิ่มปริมาณ NOx
ฟ้าผ่า ปริมาณที่เกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิด ไม่สามารถคำนวณออกมาเป็นตัวเลขได้
ดิน ได้จากกระบวนการของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต ทั้งหมดที่ปล่อยออกมา คือ NO จากกระบวนการไนตริไฟอิ้ง (Nitrifying Process)
และ ดีไนตริไฟอิ้ง (Denitrifying Process) กระบวนการของสิ่งไม่มีชีวิตในดินเรียก เคโมดีไนตริฟิเคชั่น (Chemodenitrification)
ขึ้นกับอุณหภูมิ ความชื้น และปริมาณไนโตรเจนที่มีอยู่ในดิน

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของแอมโมเนีย ให้ NOx ได้พร้อมกับมีการสลาย NOx ทำให้ไม่สามารถทราบปริมาณที่แท้จริงได้
มหาสมุทรและทะเล ให้ปริมาณ NOx เพียงเล็กน้อย กระบวนการโฟโตไลติก(Photolytic) ที่เปลี่ยน NO2- เป็น NO
บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ จากกระบวนการของ N2O กับ O(1D) ผสมระหว่างบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ และโทรโปสเฟียร์
กับช่วงชีวิตของ NOx เปลี่ยนเป็นกรดไนตริก(HNO3) การแลกเปลี่ยน NOy ชั้นสตราโตสเฟียร์กับ N2O จาก โทรโปสเฟียร์ ค่อนข้างใกล้เคียงกัน
การให้ NOy ต่อชั้นบรรยากาศโทรโปสเฟียร์นี้จึงมีค่าน้อยมาก

ปฏิกิริยาของ NOy ในบรรยากาศ
1.ปฏิกิริยาโฟโตเคมิคัล (Photochemical) ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นและให้อนุพันธ์ NOy ใช้แสงเป็นตัวกระตุ้นเกิดจาก NO และ NO2
กรดไนตริก(HNO3) จะมีสารอินเตอร์มีเดียทเกิดขึ้นหลายชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน บางครั้งจะให้ NOx กลับขึ้นมาอีก
NO + O3 → NO2 + O2 + ΔH (1)
NO2 + h√ → NO + O (2)
O + O2 + M → O3 + M + ΔH (3)
Net  : h√ → ΔH
ผลรวมของปฏิกิริยานี้ คือ การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานความร้อนและเป็นการเพิ่มโอโซนอีกทางหนึ่งด้วย

2.การเกิดสารประกอบ NOy อนินทรีย์
2.1 สารประกอบ HONO และ NOX ( X = Br , Cl )
2NO2 + H2O(aq) → HONO + HONO2 (4)
2NO2 + X-(aq) → NOX + NO3 (5)
เกิดขึ้นเล็กน้อย เป็นการศึกษาปฏิกิริยาของ NO2 กับเกลือ NaX อย่างไรก็ดีสารประกอบ HONO จะเข้าสู่กระบวนการ
Photolytic อย่างรวดเร็ว ชั้นโทรโปสเฟียร์ได้ ∙OH และ NO
HONO + h√ → HO∙ + O3 (6) 2.2 ไนเตรต (NO3) ไนเตรตเรดิเคิลมีความสำคัญในกลุ่มสารประกอบ NOy อนินทรีย์ ที่เกิดขึ้นในตอนกลางคืน และขั้นตอนการสร้างไนเตรตนั้นนอกจากในหัวข้อ 2.1 แล้วยังสามารถเกิด
NO2 + O3 → NO3 + O3 (7) ไนเตรตเรดิเคิลทำให้เกิดสารประกอบอื่น ทั้งอัลคีน ฟีนอล และสารอินทรีย์ที่มีซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบ
2.3 กรดเปอร์ออกซีไนตริก และคลอรีนไนเตรต
ปลดปล่อยสู่บรรยากาศสามารถเกิดปฏิกิริยากับ ไฮโดรเปอร์ออกซี (HO2) คลอรีนมอนอกไซด์ (ClO) ได้กรดเปอร์ออกซีไนเตรตและคลอรีนไนเตรต
HOONO2 + h√ → HO2∙+ NO2
(λ=248 nm) → HO∙ + NO3
ClONO2 + h√ → ∙Cl + NO3
(λ=266,355 nm) → O + ClONO
ClONO + h√ → ∙Cl + NO2
โมเลกุล ต่อ คลอไรด์ 1 อะตอมในชั้นบรรยากาศ อันเป็นสาเหตุของการเกิดช่องโหว่โอโซนที่จะกล่าวในบทที่ 4 ต่อไป

3.แอมโมเนีย (NO3)
แอมโมเนียไม่ถูกจัดเป็นสารประกอบNOyปฏิกิริยาของก๊าซแอมโมเนียสามารถให้ NOx
NH3 + OH → NH2 + H2O
เอไมด์ (NH2) ปฏิกิริยาต่อกับ NO และ NO2 หรือ O3
NH2 + NO → N2 + H2O
NH2 + NO2 → N2O + H2O
NH2 + O3 → → → NOx + H2O
ปฏิกิริยาของเอไมด์กับ NO และ NO2 เป็นปฏิกิริยาที่สลาย NOx เป็นปฏิกิริยาการสร้าง NOx ปริมาณ NOx จากแอมโมเนียจะมีค่าน้อย

4.สารประกอบ NOy อินทรีย์
สารประกอบ NOy อินทรีย์เกี่ยวข้องกับสารประกอบอีกหลายชนิด กลุ่มของสารประกอบ NOy อินทรีย์ตามลักษณะพันธะโคเวเลนต์ เป็น 2 กลุ่ม
คือ พันธะ C-N และ พันธะ C-O-N
4.1 สารประกอบจากพันธะชนิด R-N
การปลดปล่อยอนุพันธ์ของไนโตรเจน เช่น อามีน,ไฮดราซิน และกรดอะมิโน สารประกอบนี้ค่อนข้างในบรรยากาศ
อย่างไรก็ดีการศึกษาถึงกลไกของการเกิดปฏิกิริยาของสารชนิดนี้ก็มีความสำคัญ เพราะสารประกอบที่เกิดขึ้นนี้ก็เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต
ส่วนใหญ่การเกิดปฏิกิริยาในบรรยากาศจะเกิดจากการทำปฏิกิริยากับ ∙OH, NO3 และ O3 หากผลผลิตที่เกิดขึ้นไม่เสถียรก็อาจถูกออกซิไดซ์ต่อไปได้
ทั้งไนโตรซามีนและไนโตรอามีนมีความสำคัญ เพราะสามารถตกสู่พื้นได้ในรูปแอโรโซน และละลายลงในน้ำได้อย่างรวดเร็วภายใน 5-10 นาที
ในขณะที่ไนตรามีนจะถูกโฟโตไลซ์ ซึ่งจะให้เรดิเคิล R-NH ซึ่งเป็นสารตั้งต้นกลับออกมาได้อีก สารประกอบไนโตรมีปฏิกิริยาทางเคมีขึ้นกับกรุ๊ปของสารอินทรีย์
สารประไนโตรอัลคิล เกิดจากกระบวนการเผาไหม้จะถูกโฟโตไลซ์ย่างว่องไวภายใต้บรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์
R-NO2 + h√ → R͘ + NO2
ไม่มีปฏิกิริยาในอากาศที่จะสร้างสารประกอบไนโตรอัลคิล ปฏิกิริยาที่มีคาร์บอนเป็นศูนย์กลางจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศเสมอ
สำหรับสารประกอบไนโตรอะโรมาติกที่มีวงแหวนบนเบนซินเป็นองค์ประกอบ
4.2 สารประกอบจากพันธะ R-O-N
สารประกอบนี้แตกต่างจากพันธะชนิด C-N มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาหลายแบบที่ซับซ้อนสามารถย้อนกลับให้ NOx
RO + NO + M → RONO
เกิดขึ้นเมื่อถูกแสงในยามเช้า สามารถผลิตอนุพันธ์ NOy ได้อีกหลายชนิด ได้แก่ อัลคิลเปอร์ออกซีไนไตรต์
RO + NO2 + M → RONO2 + M
RO2 + NO + M → RO + NO2 + M

                           →           RONO2  +  M

NO3 + alkene → → difunctional intrate
RONO2 ที่เกดขึ้นนี้จะขึ้นกับอุณหภูมิ ความดัน จำนวนคาร์บอน และที่ว่างในการแทนที่ของหมู่อัลคิล ค่าแปรเปลี่ยนระหว่าง 0.004 สารประกอบเอทิลถึง 0.40
อัลคิลเปอร์ออกซีไนเตรต (alkyl peroxynitrate) เป็นเอสเทอร์ของกรดเปอร์ออกซีไนตริก เกิดปฏิกิริยาจากเรดิเคิลเปอร์ออกซี กับ NO2
RO2 + NO2 + M → ROONO2 + M
เปอร์ออกซีคาร์บอกซิลิกไนตริกแอนไฮไดรด์ คือแอนไฮไดรด์ของเปอร์ออกซีคาร์บอกซิลิก และกรดไรตริก เรียกสั้นๆว่า PAN
เกิดจากปฏิกิริยาของเปอร์ออกซีอะซิติลเรดิเคิล กับ NO2

5.การนำ NOy ออกจากบรรยากาศ
อนุพันธ์ของ NOy ทั้งหมดที่กล่าวมาโดยการนำออกมาจากบรรยากาศนั้นอาจเป็นได้ทั้ง การจมตัวแบบเปียกและการจมตัวแบบแห้ง
เป็นของแข็งสามารถตกลงไปสู่พื้นดินได้โดยตรง คาดคะเนปริมาณของสารประกอบ NOy ในบรรยากาศ ตามความสูงเหนือระดับน้ำทะเลในบรรยากาศชั้นโทโปสเฟียร์
กิจกรรมของมนุษย์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมและการเผาใหม้ทำให้มีการปล่อย NOx มากที่สุด จะให้ NOx หายต้องทำปฏิกิริยากับน้ำ
กลายเป็นกรดไนตริก (HNO3) ตกลงมากับฝน กรดไนตริกจะทำให้เกิดสภาวะฝนกรดเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและวัตถุต่างๆ NOx
ยังเป็นส่วนหนึ่งในการเกิดประวัติศาสตร์มลพิษที่สำคัญ คือ โฟโตเคมีคัลสมอก (Photochemical smog)
โฟโตเคมีคัลสมอก (Photochemical smog)
มีกลไกการเกิดค่อนข้างสลับซับซ้อนไม่น้อยกว่า 100 ปฏิกิริยา สารที่เกี่ยวข้องไม่ต่ำกว่า 200 ชนิด
-การปล่อย NOx และสารประกอบไฮโดรคาร์บอน แหล่งกำเนิดส่วนใหญ่มาจากท่อไอเสียของยานพาหนะและจากโรงงานอุตสาหกรรม
-พลังงานจากแสงอาทิตย์ทำให้ NOx สลายตัวลง ปริมาณของตัวออกซิไดซ์ เช่น O3 ออกซิเจนเปอร์ออกไซด์ และ O(1D) ในบรรยากาศเริ่มเพิ่มขึ้น
-ไฮโดรคาร์บอนถูกออกซิไดซ์ เกิดสารประกอบชนิดใหม่จำนวนมากทั้งแอโรโซลและสารที่ก่อให้เกิดความระคายเคือง
-จากนั้นเกิดการกระจายของมลสาร เกิดภาวะมลพิษทางอากาศขึ้น

อนุพันธ์ของซัลเฟอร์
ซัลเฟอร์เป็นธาตุอาหารที่ขาดไม่ได้ในธรรมชาติ มีหลายรูปแบบ มีความสำคัญแตกต่างกัน โดยวัฎจักรของการเปลี่ยนรูปแบบต่างๆ ซัลเฟอร์ได้เข้าไปแทรกในส่วนต่างๆ
ทั้งดิน น้ำ อากาศ และสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่า biogochmical อยู่ในรูปซัลเฟตหรือกรดอะมิโน ใช้โดยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กและพืช เรียกว่า
assimilatory sulfate reduction ส่วนใหญ่กลุ่มสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ได้แก่ แบคทีเรีย สาหร่าย รา และพืช
จะใช้สร้างโปรตีนเพื่อการเจริญเติบโตของเซล สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอยู่ในที่ที่ไม่มีออกซิเจน เช่น บริเวณที่ลึกลงไปจากเปลือกโลก ในตะกอน
น้ำเสีย ทะเลลึก จะใช้ออกซิเจนจากซัลเฟตเพื่อการดำรงชีวิต เรียกว่า dissimilatory sulfate-reduction
ให้ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์มาสู่สิ่งแวดล้อมและเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต แต่หลายรูปแบบเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ปัจจุบันใช้เชื้อเพลิงธรรมชาติ
เช่น น้ำมันดิบ ถ่านหิน มีซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบ การเผาไหม้ทำให้ซัลเฟอร์ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศเป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพ

แหล่งผลิตซัลเฟอร์ในบรรยากาศ
ถูกปล่อยสู่บรรยากาศประมาณ 70% มาจากการกระทำของมนุษย์ อีกประมาณ 30% มาจากธรรมชาติ ส่วนใหญ่ที่มาจากมนุษย์เกิดขึ้นบริเวณซีกโลกเหนือมากกว่าซีกโลกใต้
จำแนกแหล่งผลิตซัลเฟอร์ตามแหล่งการเกิด
-ทะเลและมหาสมุทร ในรูปไดเมทิลซัลเฟอร์ (Dimethyl sulfur : DMS) ประมาณ 11.9-15.4 ตันต่อปี บางส่วนปล่อยในรูปของไนโตรเจนซัลไฟด์
(H2S) คาร์บอนิลซัลไฟด์ (OCS) ซัลเฟต (SO4)
-Wet lands บริเวณที่ลุ่มมีน้ำขัง หรือบริเวณที่น้ำขึ้นเป็นเวลา ขึ้นกับปริมาณสิ่งมีชีวิตและขนาดของพื้นที่ ปล่อยซัลเฟอร์ 1.76 ตันต่อปี H2O ประมาณ
57% DMS ประมาณ 34% OCS ประมาณ 6% และ CS2 ประมาณ 3%
ดินและพืช เกิดรีดิวซ์สารประกอบซัลเฟอร์ในดิน พืช และพืชชั้นต่ำ ปริมาณมากน้อยนั้นขึ้นกับอุณหภูมิ และสภาพแสง ภูมิอากาศเขตร้อนนั้นค่อนข้างที่
จะให้ปริมาณซัลเฟอร์ออกมาง่าย มีความเข้มของแสงมากและอุณหภูมิค่อนข้างสูงต้องขึ้นกับชนิดของดินและพืช รวมน้ำและธาตุอาหารในดิน
ป่าเขตร้อนอยู่ในช่วง 0.23-0.76 ตันต่อปีภูเขาไฟ จะมีซัลเฟอร์ในรูปคาร์บอนิลซังไฟด์ (OCS) และคาร์บอนไดซัลไฟด์ (CS2) มาจากเถ้าภูเขาไฟ 9.3 ตันต่อปี
ปริมาณอาจเปลี่ยนขึ้นอยู่กับจำนวนการระเบิดของภูเขาอยู่ในช่วง 10-30%จาการกระทำของมนุษย์ เป็นแหล่งกำเนิดใหญ่ประมาณ 90-94%
ถูกปล่อยออกมาจะอยู่ในบรรยากาศด้านซีกโลกเหนือ มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงธรรมชาติ
เช่น ถ่านหิน น้ำมันที่ใช้ในชีวิตประจำวัน โรงงานอุตสาหกรรม จะอยู่ในรูปก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)
การเปลี่ยนแปลงรูปแบบของซัลเฟอร์ในอากาศ การเกิดปฏิกิริยาของซัลเฟอร์ในอากาศขึ้นกับออกซิเดชันสเตทของซัลเฟอร์เอง
จะถูกรีดิวซ์อย่างรวดเร็วด้วยไฮดรอกซิลเรดิเคิลถูกรีดิวซ์โดยไนเตรต คลอรีนอะตอมก็อาจรีดิวซ์ซัลเฟอร์ได้ จึงมีช่วงชีวิตสั้นระหว่าง
2-3 ชั่วโมง ถึง 2-3 วัน ยกเว้นคาร์บอนิลซัลไฟด์ที่มีอายุประมาณ 4 ปี สารประกอบซัลเฟอร์ที่มีเลขออกซิเดชัน +6

ออกจากบรรยากาศได้ทั้งการจมตัวแบบเปียกและการจมตัวแบบแห้ง หมายถึง ปล่อยซัลเฟอร์ในรูปไดเมธิลซัลไฟด์ (DMS),
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S), คาร์บอนไดซัลไฟด์ (CS2 ) ไดเมธิลซัลไฟด์พบมากบริเวณทะเล จากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)
เกิดจากการกระทำของมนุษย์ การปล่อยซัลเฟอร์ที่มีเลขออกซิเดชัน +4และ+6การเกิดปฏิกิริยาซิเดชัน โดยไฮดรอกซิลเรดิเคิลหรือไนเตรต
ในบรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์การเคลื่อนย้ายคาร์บอนิลซังไฟด์ (OCS) สู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ปฏิกิริยาโฟโตไลซ์ของคาร์บอนิลซัลไฟด์ ร่วมกับ
O(3P)(ออกซิเจนอะตอมที่สภาวะพื้น) เกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับไฮครอกซิลเรดิเคิลได้
กรดซัลฟูริกการกลับสู่ชั้นบรรยากาศโทรโปสเฟียร์อีกการที่ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และซัลเฟอร์อื่นที่มีเลขออกซิเดชัน +4 ทำปฏิกิริยากับ
ไฮดรอกซิลเรดิเคิลต่อได้กรดซัลฟูริก และสารประกอบที่เลขออกซิเดชัน +6สารประกอบรูปแบบต่างๆที่เกิดขึ้นอาจเกิดจากการจมตัวแบบเปียกและจมตัวแบบแห้ง
กลับมาลงสู่พื้นผิวโลกได้อีก

มลพิษของซัลเฟอร์ที่สำคัญ รูปแบบของก๊าซซัลเฟอร์ถูกปล่อยมากที่สุดนั้น คือ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ มาจากปล่องไฟของโรงงานอุตสาหกรรม ยานพาหนะ
ลักษณะของละอองน้ำร่วมกับสารแขวนลอยและไอน้ำในอากาศ เกิดมลพิษทางอากาศ อันตรายต่อทางเดินหายใจของมนุษย์และสิ่งมีชีวิต ทำให้พืชพันธ์เสียหาย
สัตว์บกและสัตว์น้ำล้มตาย เรียกว่า ลอนดอนหรือคลาสสิคัล สมอก (London or classical smog)
รูปแบบของซัลเฟอร์ที่ปล่อยออกสู่บรรยากาศ อันดับ 2 คือ ไดเมทิลซัลไฟด์ (DMS) ถูกออกซิไดซ์จะได้ไดเมทิลซังเฟต (DMSO4) เป็นสารก่อมะเร็ง

เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุ์กรรมของสิ่งมีชีวิต

ฝุ่นละออง (Particulate Matter) อยู่ในอากาศมีองค์ประกอบที่ปะปนไม่ต่ำกว่า 40 ชนิด มองในลักษณะของทรงกลมเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็ก
เส้นผ่านศูนย์กลาง≤1ไมโครเมตร เป็นอนุภาคซัลเฟอร์ (S)และคาร์บอน (C) แอโรโซน เป็นกลุ่มของไอน้ำมีความหนาแน่ประมาณ 1 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
เช่น สารอินทร์ แร่ธาตุต่างๆ อนุภาคเกลือแหล่งกำเนิดของฝุ่นละออง เกิดหลายกรณี เช่น ภูเขาไฟระเบิด แอโรโซนสู่ชั้นสตราโตสเฟียร์จะให้แอโรโซลพวกแอมโมเนียม
(NH4+) ไนเตรต (NO3)ฟอสเฟส (PO4-3) อนุพันธ์ของซัลเฟต ทอกซิน ไวรัส สปอร์ สู่ชั้นบรรยากาศ เกิดขึ้นนี้มีมากมายสามารถเกิดปฏิกิริยาต่อไปได้อีก แรงกล
เช่น ลมพัดผิวดินคลื่นจะทำให้อนุภาคใหญ่ มีรัศมีมากว่า 2 ไมโครเมตร เกิดจากการกระทำของมนุษย์ อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 2 ไมโครเมตร
อันตรายต่อสุขภาพและชีวิตอันตรายของฝุ่นละออง ขึ้นกับขนาดของอนุภาค ปริมาณที่ได้รับ เกิดปฏิกิริยาซึ่งแตกต่างกันเกือบครึ่งหนึ่งของอนุภาคในอากาศ
เล็กกว่า 3 ไมโครเมตร สามารถกระเจิงแสงทำให้การมองเห็นลดลงและเข้าสู่ทางเดินหายใจ ขนาดเล็กกว่า 10 ไมโครเมตร ทำอันตรายต่อปอด
ถ้าอนุภาคใหญ่กว่านี้จะถูกขนจมูกและซีเลีย (cilia) ในทางเดินหายใจโบกพัดให้ออกไป การรับฝุ่นชนิดต่างๆ ทำให้เกิดโรคที่แตกต่างกัน เช่น
ในเหมืองถ่านหินที่มีละอองของฝุ่น ซัลเฟอร์ในเหมืองจะเป็นโรคปอดดำ ทำงานสัมผัสแอสแบสตอส ที่มีลักษณะเป็นผลึกแหลมเรียวยาว เกิดโรคผังผืดในปอด
ทำงานในเมืองอาจเกิดการอุดตันของหลอดลมจนเกิดโรคถุงลมโป่งพอง อนุภาคบางอย่างก็มีอันตรายมาก เช่น เขม่า มีพื้นที่ผิวมาดูดซับโลหะที่เป็นพิษ
เช่น เบริลเรียม แคดเมียม โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล เวเนเดียม เป็นอันตรายต่อปอด สามารถดูดซับโมเลกุลของสารอินทรีย์ เป็นสารก่อมะเร็ง
ฝุ่นละอองมีส่วนให้การเร่งปฏิกิริยาให้เกิดภาวะมลพิษในอากาศรุนแรงขึ้น เกิดร่วมกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศ