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

ไขความลับเบื้องหลังปีกอันทรงพลังของเทอโรซอร์

ไขความลับเบื้องหลังปีกอันทรงพลังของ เทอโรซอร์ เทอโรซอร์ ประสบความสำเร็จในการบินแบบกระพือปีกหลายสิบล้านปีก่อนนกหรือค้างคาวเสียอีก สัตว์เลื้อยคลานมีปีกเหล่านี้เป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังพวกแรกๆ และเป็นสัตว์ขนาดใหญ่สุดที่เคยบิน เนื่องจากพวกมันมีรยางค์ที่แข็งแรงสำหรับการบินขึ้น มีโครงกระดูกที่เบามากและปีกที่ผ่านการปรับเปลี่ยนผ่านวิวัฒนาการมาโดยเฉพาะ ลองชมอินโฟกราฟฟิกที่จัดทำขึ้นนี้ ด้วยกระดูกที่วิวัฒนาการมาเป็นพิเศษตลอดจนถุงลม กล้ามเนื้อและเส้นใย คุณผู้อ่านจะเข้าใจได้ว่าเหตุใดมันจึงกลายมาเป็นราชาผู้ครองท้องฟ้าในโลกยุคโบราณ สามารถชมภาพแบบขยายขนาดได้ ที่นี่   อ่านเพิ่มเติม : ไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่ มีสี่ปีกแต่บินไม่ได้, เทอโรซอร์ยักษ์ใหญ่ครองเวหา

ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planet)

ดวงดาวในระบบสุริยะมีอยู่มากมายหลายชนิด และหนึ่งในนั้นคือ ดาวเคราะห์แคระ ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf planets) คือดวงดาวที่มีลักษณะคล้ายดาวเคราะห์ หรือดาวเคราะห์น้อย โดยมีคุณสมบัติที่สำคัญ 4 ประการ คือ 1) โคจรรอบดวงอาทิตย์ 2) มีมวลมากพอที่ก่อให้เกิดสมดุลไฮโดรสแตติก (Hydrostatic equilibrium) จากการต้านกันระหว่างแรงโน้มถ่วงของดวงดาวและแรงที่กระทำต่อวัตถุแข็งเกร็ง (Rigid body forces) ซึ่งทำให้ดวงดาวมีรูปร่างเป็นทรงกลม หรือ ทรงกลมเกือบสมบูรณ์ 3) มีวงโคจรไม่แน่ชัด และไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูดและวงโคจรของวัตถุต่างๆ ที่อยู่รอบวงโคจรของตัวเองได้ 4) ไม่เป็นดวงจันทร์บริวารของดาวดวงอื่น ดาวเคราะห์แคระได้รับการเสนอขึ้นโดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union หรือ IAU) ตามการจำแนกชนิดดาวเคราะห์ เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม ปี 2006 เช่นเดียวกับการเปลี่ยนสถานะของดาวพลูโตจากดาวเคราะห์เป็นดาวเคราะห์แคระ หลังการค้นพบวัตถุแข็งและดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากในระบบสุริยะชั้นนอก (Outer solar system) ผสานกับคุณสมบัติของดาวพลูโตที่มีวงโคจรไม่สมบูรณ์เหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่น ซึ่งดาวพลูโตนั้นโคจรเป็นวงรีและมีบางส่วนของวงโคจรซ้อนทับกับวงโคจรของดาวเนปจูน อีกทั้ง ดาวพลูโตยังเป็นดวงดาวที่ไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูดของตัวเองได้อีกด้วย ขณะนี้ นอกจากดาวเคราะห์ 8 […]

เลือดข้นความรู้เข้ม! การเก็บลายนิ้วมือบนวัตถุพยาน

เลือดข้นความรู้เข้ม! การเก็บลายนิ้วมือบนวัตถุพยาน ในกลางศตวรรษที่ 18 ก่อนที่โลกจะรับรู้ว่า “ลายนิ้วมือ” ของมนุษย์เรานั้นไม่มีใครมีรอยเหมือนกันเลย อาชญากรที่พ้นโทษไปแล้วและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมได้มักเปลี่ยนรูปลักษณ์หน้าตา และทรงผมของพวกเขาให้ต่างจากเดิม ทว่ามีหลักเกณฑ์หนึ่งที่ช่วยให้เจ้าหน้าที่สามารถระบุตัวผู้กระทำผิดได้คือ “มานุษยมิติ” (Anthropometry) คิดค้นขึ้นโดย อัลโฟงส์ แบร์ติยอง (Alphonse Bertillon) นักอาชญาวิทยาชาวฝรั่งเศส ด้วยแนวคิดที่ว่ามนุษย์แต่ละคนมีขนาดสัดส่วนของอวัยวะต่างๆ ไม่เท่ากัน และการวัดส่วนสูง ความยาวลำตัว ความกว้างของหัว ความยาวเมื่อเหยียดแขน สีปาก สีตา ไปจนถึงลักษณะจมูกและคิ้ว ฯลฯ สามารถใช้เป็นหลักฐานประกอบการชี้ตัวบุคคลได้ หลังแนวคิดดังกล่าวถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายไม่นาน วิธีการระบุตัวอาชญากรนี้กลับก่อความสับสนเมื่อนักโทษใหม่มีขนาดของร่างกายตรงกับนักโทษเก่าที่ไม่มีความเกี่ยวข้องกันมาก่อน ฉะนั้นในเวลาต่อมาแนวคิดนี้จึงถูกลบล้างไป ต่อมาในทศวรรษ 1890 Sir William Herschel ข้าราชการอังกฤษในอินเดียค้นพบว่ารอยประทับนิ้วมือบนสัญญากู้ยืมเงินสามารถนำมาระบุอัตลักษณ์ของแต่ละบุคคลได้ อันที่จริงการใช้รอยนิ้วมือยืนยันตัวเกิดขึ้นมานานแล้ว ในประวัติศาสตร์ที่ผ่านมามีการพบหลักฐานลายนิ้วมือประทับลงบนเอกสารเก่าแก่ของจีนอายุ 220 ปีก่อนคริสต์กาล และในจักรวรรดิโรมันเองมีบันทึกเกี่ยวกับการสะสางคดีความคืนความบริสุทธิ์ให้แก่ชายตาบอด เมื่อรอยฝ่ามือที่ประทับบนคราบเลือดได้รับการพิสูจน์ว่าไม่ใช่ฝีมือของเขา ลายนิ้วมือคือส่วนของผิวหนังที่นูนขึ้นมาจนมองเห็นเป็นลายเส้น แม้ความสูงและร่องลึกของมันจะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ทว่าวิวัฒนาการที่มีขึ้นเพื่อช่วยเพิ่มความฝืดในการยืดจับ และเพิ่มประสิทธิภาพของประสาทสัมผัสนี้กลับทรงพลังอย่างน่าทึ่งในการระบุอัตลักษณ์ของบุคคล เพราะบนโลกใบนี้ไม่มีใครที่มีลายนิ้วมือเหมือนกันเลยแม้แต่ฝาแฝดก็ตาม อันที่จริงในทางสถิติ จากการศึกษาของ Sir Francis Galton บุคคลแรกที่พบว่าลายนิ้วมือเป็นลักษณะเฉพาะตัวชี้ว่ามีโอกาสที่คนๆ […]

เทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้ภาพที่ดีกว่าเดิม

เทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้ภาพที่ดีกว่าเดิม เทคโนโลยีไลดาร์ (LIDAR) ซึ่งย่อมาจาก light detection and ranging กำลังเป็นเครื่องมือทรงประสิทธิภาพที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์, นักวางผังเมือง, นักโบราณคดี ตลอดจนศาสตร์สาขาอื่นๆ ได้ข้อมูลที่ละเอียดมากขึ้น การทำงานของไลดาร์นั้น เครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ หรือโดรนจะยิงลำแสงเลเซอร์ลงไปยังพื้นผิวเบื้องล่างที่ต้องการเก็บข้อมูล หลักการก็คือการวัดระยะเวลาในการเดินทางของลำแสงเลเซอร์จากจุดเริ่มต้นไปยังวัตถุเป้าหมายและระยะเวลาที่ลำแสงเลเซอร์สะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์เริ่มต้น ซึ่งจะช่วยให้ทีมนักวิจัยสามารถสร้างภาพสามมิติจากข้อมูลที่พวกเขาเก็บได้ รวมทั้งยังได้ภาพของพื้นผิวที่มีรายละเอียดมากกว่าภาพถ่ายดาวเทียมอีกด้วย ปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้นักโบราณคดีค้นพบร่องรอยของอารยธรรมเขมรและมายาซึ่งซ่อนตัวอยู่ใต้ผืนป่า และเศษซากของความยิ่งใหญ่เหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า   อ่านเพิ่มเติม ค้นพบอาณาจักรมายาซ่อนตัวใต้ผืนป่ากัวเตมาลา