ฝนกรด เกิดขึ้นได้อย่างไร และส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และชีวิตมนุษย์อย่างไร

ฝนกรด (Acid Rain) เกิดขึ้นได้อย่างไร

ปรากฏการณ์ ฝนกรด (Acid Rain) คือการลดลงของค่าความเป็นกรด-ด่าง หรือค่า pH ของน้ำฝนในธรรมชาติ ซึ่งโดยปกติแล้ว น้ำฝนมีฤทธิ์เป็นกรดอ่อนๆ โดยมีค่า pH อยู่ที่ราว 5.6 แต่เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของมลพิษทางอากาศในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมา ส่งผลให้ค่า pH ของน้ำฝนลดต่ำลงกว่าปกติ และในบางพื้นที่ที่มีมลพิษทางอากาศสูง น้ำฝนอาจมีค่า pH อยู่ในช่วง 4.2 ถึง 4.4 เลยทีเดียว

ปรากฏการณ์ ฝนกรด ไม่ใช่การที่มีน้ำกรดบริสุทธิ์ตกลงมาจากท้องฟ้า แต่กล่าวรวมไปถึงการลดลงของค่าความเป็นกรด-ด่างของหยาดน้ำฟ้า (Precipitation) ชนิดต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นฝน หิมะ ลูกเห็บ และหมอกในธรรมชาติ จากการปนเปื้อนสสารหรือก๊าซชนิดต่างๆ ซึ่งส่งผลให้สภาวะความชื้นและองค์ประกอบของอากาศมีความเป็นกรดเพิ่มมากขึ้น

ฝนกรด, มลพิษทางอากาศ
มลพิษทางอากาศในเขตเมืองเป็นสาเหตุทำให้ความเป็นกรดของน้ำฝนเพิ่มขึ้น

สาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์ฝนกรด

ปรากฏการณ์ฝนกรดเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของน้ำฝนและก๊าซออกไซด์ของโลหะบางชนิดในอากาศ ซึ่งในธรรมชาติ เมื่อเกิดการระเบิดของภูเขาไฟ หรือ เกิดไฟป่า หรือการเน่าเปื่อยของซากพืช มักเป็นสาเหตุของการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulfur Dioxide: SO2) ปริมาณมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก ทำให้ฝนที่ตกลงมาในช่วงเวลานั้นมีฤทธิ์เป็นกรดมากกว่าน้ำฝนปกติ แต่ปรากฏการณ์ฝนกรดในธรรมชาติเกิดขึ้นไม่บ่อยครั้งนัก

ฝนกรด
ภูเขาไฟระเบิดในไอซ์แลนด์เมื่อปี 2010

ปรากฏการณ์ฝนกรดที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในปัจจุบันมีสาเหตุสำคัญมาจากกิจกรรมของมนุษย์โดยตรง เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลปริมาณมหาศาล โดยเฉพาะการเผาไหม้ถ่านหินในอุตสาหกรรมไฟฟ้า การปล่อยควันพิษและของเสียจากโรงงานต่างๆ รวมไปถึงมลพิษจากการเผาไหม้ของเครื่องยนต์

กระบวนการทางเคมีของการเกิดปรากฏการณ์ฝนกรด

ฝนกรดเป็นผลมาจากการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างไอน้ำ ออกซิเจน และสสารต่างๆในอากาศ กับก๊าซออกไซด์ของโลหะบางชนิด เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulfur Dioxide: SO2) และไนโตรเจนออกไซด์ (Nitrogen Oxide: NOx) ซึ่งก่อให้เกิดกรดซัลฟิวริก (Sulfuric Acid: H2SO4) กรดไนตริก (Nitric Acid: HNO3) และสารพิษอื่นๆที่เข้ามาปนเปื้อนอยู่ในน้ำฝน หิมะ และหมอก

กระบวนการเกิดฝนกรดสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ

  • การตกสะสมของกรดแบบเปียก (Wet Deposition) คือการรวมตัวกันของกรดซัลฟิวริกหรือกรดไนตริกกับเมฆบนท้องฟ้า ซึ่งส่งผลให้ฝนและหิมะที่ตกลงสู่พื้นดิน รวมไปถึงหมอกที่เกิดขึ้น มีฤทธิ์เป็นกรด
  • การตกสะสมของกรดแบบแห้ง (Dry Deposition) คือการตกลงมาของอนุภาคหรือละออง ซึ่งไม่มีน้ำเป็นองค์ประกอบและมีฤทธิ์เป็นกรด เช่น อนุภาคซัลเฟต (Sulfate) และอนุภาคไนเตรต (Nitrate) ที่แขวนลอยอยู่ในอากาศ โดยอนุภาคเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ไปตามแรงลมได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร ก่อนตกลงสู่พื้นดิน แหล่งน้ำ หรือสะสมอยู่ตามต้นไม้ อาคาร และสิ่งก่อสร้าง

ผลกระทบจากปรากฏการณ์ฝนกรด

ถึงแม้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์จะไม่ใช่ตัวการสำคัญที่ก่อให้เกิดภาวะเรือนกระจก แต่ก๊าซทั้ง 2 ชนิดสามารถสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อทั้งสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต เช่น

  • ความเสียหายต่อดินและป่าไม้: ฝนกรดสร้างความเสียหายต่อธาตุอาหารของพืชในดิน โดยละลายและพัดพาสารอาหารที่จำเป็น เช่น แคลเซียม (Calcium) แมกนีเซียม (Magnesium) และโพแทสเซียม (Potassium) ในดินลงสู่แหล่งน้ำ รวมถึงสารพิษต่างๆ เช่น อะลูมิเนียม (Aluminum) และปรอท (Mercury) ส่งผลให้พืชดูดซึมธาตุอาหารเหล่านี้ได้ยาก นอกจากนี้ การที่มีก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศปริมาณมาก ยังส่งผลต่อกระบวนการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ และการทำงานของปากใบ ซึ่งลดทอนความสามารถในการสังเคราะห์แสงของพืช ฝนกรดยังสร้างความเสียหายทางกายภาพต่อต้นไม้อีกด้วย ทำให้ป่าไม้มีความเสี่ยงต่อการติดโรคและเผชิญกับภัยจากแมลงต่างๆ
ฝนกรด, ผลกระทบ
สภาพของต้นไม้ที่ได้รับน้ำฝนที่มีความเป็นกรด
  • ความเสียหายต่อแหล่งน้ำและสิ่งมีชีวิต: ฝนกรดสร้างผลกระทบทางระบบนิเวศมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อแหล่งน้ำในธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นทะเลสาบ ลำธาร พื้นที่ชุ่มน้ำ หรือแหล่งน้ำบาดาล ฝนกรดทำให้น้ำมีสภาวะเป็นกรดมากขึ้น รวมถึงการพัดพาสารพิษต่างๆในดินลงสู่แหล่งน้ำ ส่งผลเสียต่อสัตว์ชนิดต่างๆ โดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำ ซึ่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจสร้างความเสียหายต่อเนื่องไปยังสิ่งมีชีวิตลำดับถัดไปในห่วงโซ่อาหาร และทำให้ระบบนิเวศเสียสมดุลในท้ายที่สุด
  • ความเสียหายต่อสิ่งก่อสร้าง: ฝนกรดทำให้โครงสร้างทางกายภาพเสียหาย โดยเฉพาะอาคารที่สร้างจากหินปูนและหินอ่อน รวมไปถึงสิ่งของหรือยานพาหนะที่มีส่วนประกอบของเหล็ก ซึ่งฝนกรดทำให้เกิดการผุกร่อนรวดเร็วกว่าปกติ
  • ผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์: ฝนกรดเป็นมลพิษทางอากาศชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถสร้างความระคายเคืองต่อผิวหนัง ดวงตา และระบบทางเดินหายใจ รวมไปถึงระบบทางเดินอาหาร เนื่องจากการบริโภคน้ำฝนที่เพิ่งตกลงมาใหม่ๆอาจเสี่ยงต่อการดื่มน้ำที่มีสภาวะเป็นกรดและมีสารพิษปนเปื้อน

การอยู่นอกเขตพื้นที่เมืองหรืออุตสาหกรรม ไม่สามารถช่วยให้เราหลบเลี่ยงผลกระทบจากปรากฏการณ์ฝนกรดที่เกิดขึ้นนี้ได้ แหล่งน้ำในพื้นที่ห่างไกล หรือแม้แต่ป่าไม้บนภูเขาสูง ต่างได้รับผลกระทบจากฝนกรดที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เพราะกระแสลมสามารถพัดพาทั้งฝน หิมะ ฝุ่นละออง และหมอกที่มีการปนเปื้อนของมลพิษไปได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร ดังนั้น ปัญหาของฝนกรดจะยังคงอยู่ ตราบใดที่มนุษย์เรายังทำการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในปริมาณมหาศาลทุกวัน

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

กรมวิทยาศาสตร์บริการ – http://siweb.dss.go.th/repack/fulltext/IR16.pdf

กรมควบคุมมลพิษ – http://www.pcd.go.th/info_serv/air_aciddeposition.html

กรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม – http://local.environnet.in.th/formal_data2.php?id=616

U.S. Geological Survey (USGS) – https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/acid-rain-and-water?qt-science_center_ objects=0#qt-science_center_objects

National Geographic – https://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/acid-rain/


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : สายฟ้าภูเขาไฟ (Volcanic Lightning)

เรื่องแนะนำ

หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem Function)

หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem function) มีส่วนสนับสนุนความสมดุลของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระบบนิเวศ ในระบบนิเวศ (Ecosystem) การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย ทั้งกลุ่มผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ก่อให้เกิดความสัมพันธ์ที่สลับซับซ้อนระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง และปฏิสัมพันธ์ต่อสภาพแวดล้อม ซึ่งส่งผลให้เกิด หน้าที่ของระบบนิเวศ ที่สำคัญยิ่ง 2 ประการ ได้แก่ การถ่ายทอดพลังงาน (Energy Flows) คือ การถ่ายทอดพลังงานผ่านความสัมพันธ์ตามลำดับขั้นของสิ่งมีชีวิตในรูปของห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) และสายใยอาหาร (Food Web) ที่ซับซ้อน จากกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ของพืชสีเขียวหรือกลุ่มผู้ผลิตภายในระบบนิเวศ ซึ่งนำแสงสว่างและพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้สร้างพลังงานเคมีในรูปของอาหาร เช่น แป้ง และน้ำตาล โดยพลังงานดังกล่าวจะถูกถ่ายทอดไปยังผู้บริโภคลำดับต่อไป จนถึงผู้ย่อยสลายในท้ายที่สุด ในทุกขั้นของการถ่ายทอดพลังงานผ่านห่วงโซ่อาหารจะเกิดการสูญเสียพลังงานส่วนใหญ่ (ร้อยละ 90) จากระบบนิเวศไปในรูปของพลังงานความร้อน จากการนำไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism) ของสิ่งมีชีวิต มีพลังงานเพียงร้อยละ 10 ที่เก็บสะสมไว้ในพืชสีเขียวถูกนำมาแปรเปลี่ยนเป็นมวลชีวภาพของสัตว์กินพืช ดังนั้น ผู้บริโภคในลำดับขั้นถัดไปในห่วงโซ่อาหารจะได้รับพลังงานสะสมที่ถูกเปลี่ยนเป็นมวลชีวภาพเพียงร้อยละ 10 เท่านั้น ตามกฎ ร้อยละ 10 (Ten Percent […]

ถอดรหัส แพทย์แผนจีน : ตำรายาหลวงจักรพรรดิมังกร

วิทยาศาสตร์และการแพทย์แผนปัจจุบันกำลังพยายามถอดรหัสเพื่อเรียนรู้ศาสตร์เก่าแก่โบราณอย่าง แพทย์แผนจีน ที่ช่วยชีวิตผู้คนมานานนับพันปี สิ่งที่พวกเขาค้นพบอาจช่วยหลอมรวมศาสตร์การแพทย์จากตะวันตกและตะวันออกเข้าด้วยกัน เพื่อช่วยชีวิตผู้คนในยุคศตวรรษที่ 21

ปลาบึก : ราชินีแห่งสายน้ำ

(ภาพบน) นักสำรวจของเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก เซบ โฮแกน (ซ้าย) กำลังช่วยเหลือเจ้าหน้าที่กรมประมงของกัมพูชาติดแท็กติดตามและปล่อยกลับสู่แม่น้ำโขง ซึ่งชาวประมงจับได้ใกล้กับกรุงพนมเปญ เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2558 / ภาพถ่ายได้รับความอนุเคราะห์จาก THE UNIVERSITY OF NEVADA, RENO ปลาบึก เป็นปลาน้ำจืดไม่มีเกล็ดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ขนาดตัวเต็มวัยยาวประมาณ 3 เมตร มีน้ำหนักมากกว่า 250 กิโลกรัม แต่เดิมเป็นปลาเฉพาะถิ่น (endemic species) ที่พบเฉพาะในแม่น้ำโขงและแม่น้ำสาขาเท่านั้น ปัจจุบัน จำนวนประชากร ปลาบึก มีจำนวนน้อยมาก และอยู่ในกลุ่มสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ (Endangered species) ปลาบึกมีชื่อสามัญว่า Mekong giant catfish (Pangasianodon gigas) อาหารของปลาบึกคือพืชน้ำและตะไคร่น้ำ ในประเทศไทยพบการกระจายตัวอยู่ในแม่น้ำโขงตั้งแต่จังหวัดเชียงรายจนถึงจังหวัดอุบลราชธานี ที่ผ่านมา ปลาบึกเป็นปลาที่สร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจให้กับชาวประมงพื้นบ้านเป็นอย่างมาก แต่เนื่องจากประชากรปลาไม่สามารถสืบพันธุ์และเจริญเติบโตทันความต้องการ รวมทั้งปัจจัยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของแม่น้ำโขง ส่งผลให้จำนวนประชากรปลาบึกตามธรรมชาติลดลงอย่างต่อเนื่อง กรมประมงจึงได้พยายามดำเนินการเพาะขยายพันธุ์ จนประสบผลสำเร็จครั้งแรกในปี 2526 ซึ่งจากความสำเร็จดังกล่าวทำให้การศึกษาทางอนุกรมวิธานของปลาบึกสมบูรณ์ยิ่งขึ้น […]

เยาวชนไทยเตรียมไปแข่ง Coding ควบคุมหุ่นยนต์ชิงแชมป์เอเชีย

สวทช. ประกาศผล Space Flying Robot ทีม ‘won-SpaceY’ คว้าตั๋วแข่ง Coding ควบคุมหุ่นยนต์ผู้ช่วยนักบินอวกาศ ชิงแชมป์เอเชีย ที่ญี่ปุ่น กันยายนนี้ ณ ห้องประชุม SD-601 อาคารสราญวิทย์ อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย: กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ร่วมกับองค์กรสำรวจอวกาศแห่งญี่ปุ่น หรือแจ็กซา (Japan Aerospace Exploration Agency: JAXA) และหน่วยงานพันธมิตร ประกาศผลการแข่งขันโครงการ Space Flying Robot Programming Challenge 2020 หรือ SRPC2020 ผลปรากฏว่าได้ทีมวอนสเปซวาย (won-SpaceY) เป็นทีมชนะเลิศ และจะเข้าร่วมการแข่งขันรอบชิงแชมป์เอเชีย ณ ศูนย์อวกาศสึกุบะ ประเทศญี่ปุ่น ในเดือนกันยายนนี้ กับภารกิจแข่งขันเขียนโปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์ Astrobee ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ผู้ช่วยนักบินอวกาศ ที่ใช้งานจริงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space […]