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

นักวิจัยไทยปลูก ผลึกโปรตีน บนอวกาศสำเร็จ

ไบโอเทค สวทช. จิสด้า และ JAXA ผนึกกำลังปลูก ผลึกโปรตีน บนสถานีอวกาศสำเร็จแล้ว หลังจากที่ประเทศไทยส่งงานวิจัยสัญชาติไทย “การทดลองปลูก ผลึกโปรตีน ในอวกาศเพื่อพัฒนายาต้านโรคมาลาเรีย” ของ ดร.ชัยรัตน์ อุทัยพิบูลย์ นักวิจัยอาวุโส ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ หรือไบโอเทค จาก สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ซึ่งเป็นงานวิจัยที่ได้รับคัดเลือกจากโครงการวิจัยวิทยาศาสตร์อวกาศและการทดลองในอวกาศ National Space Exploration หรือ NSE ของสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า ให้ทำการทดลองในสถานีอวกาศนานาชาติ หรือ ISS เมื่อช่วงกลางปีที่ผ่านมา จนกระทั่งวันนี้ งานวิจัยดังกล่าวสำเร็จได้ผลึกโปรตีนที่มีคุณภาพพร้อมใช้ในการศึกษาต่อเพื่อการออกแบบยาต้านมาลาเรียต่อไป ดร.ชัยรัตน์ฯ หัวหน้างานวิจัยฯ เปิดเผยว่า การตกผลึกโปรตีนมีความสำคัญตรงที่เราจะเห็นโครงสร้างของตัวโปรตีนที่เป็นเป้าหมายของยาอย่างชัดเจน ซึ่งจะทำให้เราสามารถออกแบบตัวยาที่จะสามารถจับกับโปรตีนตัวนี้ได้ดียิ่งขึ้น เมื่อเราเห็นตัวโครงสร้างที่ชัดเจน เปรียบเสมือนเราเห็นตัวแม่กุญแจแล้วเราหาลูกกุญแจไปจับเพื่อให้มันเหมาะสม โดยการตกผลึกโปรตีนในอวกาศจะได้ตัวผลึกที่มีคุณภาพที่ดีกว่าการตกผลึกโปรตีนบนพื้นผิวโลก เพราะในอวกาศไม่มีแรงโน้มถ่วง ตัวผลึกก็สามารถสร้างได้แบบธรรมชาติที่สุดในตัวของมันเองและผลการตกผลึกครั้งนี้ก็ออกมาดีเกินคาด หลังกลับมาจากการทดลองในสถานีอวกาศฯ ผลึกโปรตีนได้ถูกส่งต่อไปยังองค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น หรือ JAXA เพื่อทำการทดลองต่อโดยการยิงแสงซินโครตรอนเพื่อดูการกระเจิงของแสง สิ่งที่เราต้องการคือข้อมูลการกระเจิงของแสง แล้วเอาข้อมูลมาคำนวณสร้างเป็นโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนในคอมพิวเตอร์ […]

ประเทศต่างๆ อยู่ตรงไหนบนทวีปแพนเจีย?

ย้อนกลับไปเมื่อ 300 ล้านปีก่อน ทวีปต่างๆ เชื่อมต่อกันเป็นผืนเดียวเรียกว่ามหาทวีปแพนเจีย จะเป็นอย่างไรหากลองเอาประเทศในปัจจุบันวางลงบนทวีปในอดีต? ผลลัพธ์ที่ได้คือเพื่อนบ้านที่ไม่คุ้นเคย

ลูกเห็บ (hail) เกิดจากอะไร

ลูกเห็บ ตกในพื้นที่ใจกลางกรุง ช่วงที่มีฝนฟ้าคะนองในเดือนตุลาคม เมื่อวันที 4 ตุลาคม 2019 ช่วงเวลาประมาณ 12.00 น. เกิดฝนฟ้าคะนองในหลายพื้นที่ของกรุงเทพมหนาคร และมีรายงานจากเฟซบุ๊กแฟนเพจ JS100 Radio ว่า มี ลูกเห็บ ตกในเขตประตูน้ำ ใจกลางกรุงเทพมหานคร ลูกเห็บคงไม่ใช่เรื่องแปลกใหม่อะไร แล้วลูกเห็บเกิดขึ้นได้อย่างไร ลูกเห็บเกิดจากมวลอากาศร้อนที่ลอยตัวสูงขึ้น และพัดพาเม็ดฝนลอยขึ้นไปปะทะกับมวลอากาศเย็นด้านบน มักเกิดขึ้นในเมฆคิวมูโลนิมบัส (cumulonimbus clouds) จากนั้น เม็ดฝนจับตัวเป็นเม็ดน้ำแข็งซึ่งตกลงมาเจอมวลอากาศร้อนที่อยู่ด้านล่าง ความชื้นจะเข้าไปห่อหุ้มเม็ดน้ำแข็งให้เพิ่มขนาดใหญ่ขึ้น อ่านเพิ่มเติมเรื่อง เมฆชนิดต่างๆ ในชั้นบรรยากาศ จากนั้นกระแสลมก็พัดพาเม็ดน้ำแข็งวนซ้ำไปซ้ำมาหลายครั้งระหว่างชั้นมวลอากาศร้อนและมวลอากาศเย็นภายในกลุ่มเมฆ จนกลายเป็นเม็ดน้ำแข็งมีน้ำหนักมากขึ้น และกระแสลมไม่สามารถพยุงไว้ได้จึงตกลงมายังพื้นดิน ลูกเห็บจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2-3 มิลลิเมตร หรือไม่เกิน 25 มิลลิเมตร เคยมีบันทึกลูกเห็บที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในบันทึกของสหรัฐอเมริกา มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ยาวถึง 8 นิ้ว และมีน้ำหนักเกือบ 2 ปอนด์ พบที่เมืองวิเวียน รัฐเซาท์ดาโกทา ในปี 2010 หากเราลองหยิบลูกเห็บมาดู เราจะเห็นลักษณะภายในของลูกเห็บเป็นลักษณะวงชั้นของน้ำแข็งลักษณะคล้ายหัวหอม นั่นเพราะว่า […]