ผลกระทบของโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนต่อสภาพแวดล้อม (1)

 

อ๋อง ทักษิณ เรียบเรียง

 

                ปัจจุบันมนุษย์ได้รับประโยชน์จากโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนมากมาย หากแต่ผลประโยชน์ที่ได้รับ จะคุ้มกับผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อสภาวะแวดล้อมหรือไม่นั้น เป็นปัญหาที่จะต้องมาพิจารณากันต่อไป นอกจากโรงงานผลิตพลังงานแล้ว ธรรมชาติเองก็มีส่วนในการเพิ่มมลภาวะให้บรรยากาศเช่นกัน ส่วนใหญ่มาจากกรรมวิธีทางธรรมชาติของพืช การสลายตัวของซากสัตว์ และการแผ่รังสีของสารกัมมันตภาพรังสี อย่างไรก็ตาม มลภาวะจากธรรมชาติจะกระจัดกระจาย และส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตราย ส่วนมลภาวะจากโรงงานจะหนาแน่นและเป็นอันตราย  ชั้นบรรยากาศจะเป็นระบบที่ทำความสะอาดด้วยตนเอง มลภาวะจะถูกเพิ่มและคายออกจากชั้นบรรยากาศอยู่ตลอดเวลา ความหนาแน่นของมลภาวะในบรรยากาศ จะขึ้นอยู่กับอัตราการเพิ่มและการลดของมลภาวะ โดยมลภาวะที่เกิดขึ้นจากโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนจะประกอบด้วย

 

1.      Sulfur Oxides

2.      Nitrogen Oxides

3.      Carbon Oxides

4.      Particle Matters

5.      Thermal Pollution

 

มลภาวะอื่นๆ เช่น สารตะกั่ว หรือสารไฮโดรคาร์บอน ที่เกิดจากไอเสียรถยนต์ จะไม่ขอกล่าวในที่นี้

 

Oxides of Sulfur            จะประกอบด้วย

 

1. Sulfur Dioxide, SO₂
2. Hydrogen Sulfide, H₂S (จากธรรมชาติ)
3. สาร Sulfates อื่นๆ จากการ Oxidation ของ SO₂

 

SO₂ ส่วนใหญ่จะเกิดจากโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อน โดยเฉพาะโรงงานที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง SO₂ ในชั้นบรรยากาศจะมีค่าเฉลี่ยประมาณ 0.0002 PPM (cm³/m³) หรือ 0.0002 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 0.52 ไมโครกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร โดย SO₂ ตั้งแต่ 10 PPM หรือ 10 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 26,000 ไมโครกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร (26 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร) หรือประมาณ 50,000 เท่าของปริมาณเฉลี่ย ขึ้นไป จะเป็นอันตรายต่อระบบการหายใจของมนุษย์ SO₂ เมื่อรวมกับสารละอองอื่นๆ (Particulates) จะทำอันตรายต่อระบบการย่อยอาหาร SO₂ จะถูกถ่ายเทออกจากชั้นบรรยากาศ โดยการตกลงมากับฝน หรือตกลงมาเองตามแรงโน้มถ่วงของโลก

 

Oxides of Nitrogen       จะประกอบด้วย

 

1. Nitric Oxide, NO
2. Nitrous Oxide, N₂O
3. Nitrogen Dioxide, NO₂
4. Nitrogen Trioxide, NO₃
5. Nitric Anhydride, N₂O₅
6. Nitrous Anhydride, N₂O₃

 

NO   และ NO₂ มีผลกระทบต่อสภาวะแวดล้อมมากที่สุด NO จะเกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง อัตราการเกิด NO ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการเผาไหม้ NO เกิดได้ดีที่อุณหภูมิสูง นอกจากนั้นอัตราการเกิด NO ยังขึ้นอยู่กับจำนวนของออกซิเจนและเวลาในการเผาไหม้ NO ส่วนมากจะมาจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งการเผาไหม้จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง สำหรับโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อน NO จะน้อยเนื่องจากอุณหภูมิของการเผาไหม้ ไม่สูงมากนัก

ในชั้นบรรยากาศ NO จะทำปฎิกริยากับออกซิเจนกลายเป็น NO₂ อย่างรวดเร็ว ปฏิกริยานี้จะถูกเร่งโดยแสงอาทิตย์ (Photochemical Effect) และสารอินทรีย์ (Organic Materials) ในอากาศ NO₂ จะเป็นอันตรายต่อชีวิตมากกว่า NO โดย NO₂ จะแย่งออกซิเจนจาก Hemoglobin ซึ่งเป็นตัวพาหะนำออกซิเจนไปเลี้ยงร่างกาย และยังเป็นกรดในปอด ลดสภาพการมองเห็น มนุษย์จะได้กลิ่น NO₂  จำนวนตั้งแต่ 4 PPM หรือ 4 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือ ประมาณ 7.52 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร ขึ้นไป โดย NO₂  ตั้งแต่ 0.06 PPM หรือ 0.06 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 0.11 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร ขึ้นไป จะเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ NO₂ จะถูกถ่ายเทออกมาจากชั้นบรรยากาศ โดยการตกลงมากับฝน หรือโดยขบวนการหายใจของพืช โดยในชั้นบรรยากาศจะมี NO₂ อยู่โดยเฉลี่ยประมาณ 0.001 PPM หรือ 0.001 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ .002 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร (1.88 ไมโครกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร)

 

Oxides of Carbon

 

1. Carbon Monoxide, CO
2. Methane, CH₄
3. Carbon Dioxide, CO₂

 

CO ส่วนหนึ่งจะเกิดจากขบวนการทางธรรมชาติ แต่ 90%จะเกิดจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน น้อยกว่า 1%เกิดจากโรงงานผลิตพลังงาน COในชั้นบรรยากาศจะมีค่าเฉลี่ยประมาณ 0.1 PPM หรือ 0.1 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 0.114 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร (114 ไมโครกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร) COจะมีผลกระทบคล้ายๆกับNO₂ คือแย่งออกซิเจนจากเม็ดเลือดแดง (Hemoglobin) COตั้งแต่ 100 PPM หรือ 100 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 114 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร ขึ้นไป จะทำให้ปวดหัว ตั้งแต่ 1000 PPM หรือ 1000 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร หรือประมาณ 1,140 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร ขึ้นไป อาจทำให้เสียชีวิตได้ COจะถูกถ่ายเทออกจากชั้นบรรยากาศโดยทำปฏิกริยากับออกซิเจนเป็น CO₂ ละลายในน้ำ การหายใจของพืช และอื่นๆ

CO₂ ส่วนใหญ่จะเกิดจากโรงงานผลิตพลังงาน CO₂ จะเป็นประโยชน์ต่อพืช ในชั้นบรรยากาศจะมี CO₂ เฉลี่ยประมาณ 325 PPM หรือ 325 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตร CO₂ ส่วนใหญ่จะถูกถ่ายเทออกจากชั้นบรรยากาศ โดยการสังเคราะห์แสงของพืช (Photosynthesis) ผลกระทบที่สำคัญมากของ CO₂ ต่อสภาวะแวดล้อมคือ ทำให้เกิดสภาวะเรือนกระจก หรือ Green House Effect โดย CO₂  จะไปรวมตัวกันในชั้นบรรยากาศ ทำให้โลกไม่สามารถระบายความร้อนผ่านชั้นบรรยากาศไปสู่อวกาศได้ เป็นผลให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกสูงขึ้นเรื่อยๆ โดยหากเชื้อเพลิงในโลกถูกเผาจนเกือบหมด อุณหภูมิของโลกอาจจะสูงขึ้น จนทำให้น้ำแข็งที่ขั้วโลกละลาย จนเกิดน้ำท่วมโลกได้

 

Particle Matters           

 

สารละอองต่างๆในบรรยากาศ อาจเป็นฝุ่น ควัน สารประกอบของกำมะถัน และเศษวัตถุต่างๆ จะเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสารละอองในอากาศ สารละอองเล็กๆในอากาศสามารถทำอันตรายต่อปอดได้ ในชั้นบรรยากาศจะมีสารละอองต่างๆ เฉลี่ยประมาณ 30ไมโครกรัม ต่อ ลิตร (30 มิลลิกรัม ต่อ ลูกบาศก์เมตร)  สารละอองต่างๆเหล่านี้จะถูกถ่ายเทออกจากชั้นบรรยากาศ โดยแรงดึงดูดของโลกและตกลงมาปนกับฝน

 

บทสรุป  

 

น้ำในอากาศนอกจากจะช่วยในการนำมลภาวะต่างๆออกจากชั้นบรรยากาศ โดยการตกลงมากับฝนแล้ว น้ำในอากาศยังจะทำให้ Oxides ของ Sulfur และ Oxide ของ Nitrogen มีสภาพกลายเป็นกรด (H₂SO₄ และ HNO₃) และตกลงมากับฝน ทำให้เกิดสภาวะฝนเหลือง หรือฝนกรด (Acid Rain) ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ โดยปกติแล้วน้ำฝนจะมีค่าเป็นกรด หรือมีค่า PH ประมาณ 5.6 (PH ของน้ำบริสุทธิ์ที่มีฤทธิเป็นกลาง จะเท่ากับ 7) และค่า PH ที่ต่ำกว่า 5.6 (ป็นกรดมากขึ้น) จะเป็นอันตรายต่อมนุษย์ พืช และโดยเฉพาะสัตว์น้ำ

                ดังนั้น อาจกล่าวได้ว่า มลภาวะที่เกิดจากโรงงานผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อน สามารถที่จะควบคุมให้อยู่ในเกณฑ์ที่ปลอดภัยได้ รวมถึงธรรมชาติก็มีส่วนช่วยในการลดมลภาวะดังกล่าว แต่อย่างไรก็ตาม โรงงานผลิตพลังงานส่วนใหญ่ จะมีระบบในการลด Oxides ของ Sulfur Nitrogen และ Carbon ก่อนที่จะปล่อยไอเสียออกสู่ชั้นบบรรยากาศ โดยให้สารประกอบต่างๆเหล่านั้น ทำปฏิกริยากับสารประกอบอื่นๆ เช่น ปูนขาว หรือ Limestone (CaCO₃) หรือกับสารประกอบไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ดังสมการเคมีดังต่อไปนี้

 

                CaCO₃ + SO₂ + 1/2O₂.......................CaCO₃ + CO₂

 

            CaCO₃ + CO₂ + H₂O.........................Ca(HCO₃)₂

 

                             NO + H₂S..........................S +1/2N₂ + H₂O

 

_________________________________

 

More Articles from Ong Taksin  click here