โควิดล็อกดาวน์ช่วยลดมลพิษทางอากาศ แต่มีอีกหลายชนิดไม่ลด

ภาพ NASA Earth Observatory จัดทำโดย Lauren Dauphin และข้อมูลจาก Hammer, Melanie, et al. (2021). เขียนเรื่องโดย Brandie Jefferson, Washington University in St. Louis และ Roberto Molar Candanosa ทีมข่าววิทยาศาสตร์ของ NASA’s Earth Science News รวมถึง Mike Carlowicz /ธารา บัวคำศรี – แปลเรียบเรียง

การระบาดของโควิดในช่วงต้นๆ ชัดเจนว่าทั้งข้อมูลจากดาวเทียมและประสบการณ์ของมนุษย์นั้นพบว่า อากาศของโลกสะอาดขึ้น แต่งานวิจัยใหม่ๆ ชี้ให้เห็นว่า ไม่ใช่มลพิษทุกชนิดในชั้นบรรยากาศโลกจะลดลงในช่วงล็อกดาวน์ โดยเฉพาะความเข้มข้นของฝุ่นจิ๋วที่รู้จักกันในนามของ PM_2.5 นั้นไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักเนื่องจากตัวแปรทางธรรมชาติในแบบแผนอากาศมีส่วนสำคัญและเรามักเน้นไปที่กิจกรรมของมนุษย์เป็นส่วนใหญ่

Melanie Hammer ผู้ช่วยวิจัยที่มหาวิทยาลัย Washington ใน St. Louis และหัวหน้างานวิจัยนี้กล่าวว่า “เรามักจะคิดว่าถ้ามีมาตรการล็อกดาวน์ครั้งใหญ่ เราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงที่น่าตื่นตาตื่นใจ แต่จริงๆ แล้วไม่ เป็นเรื่องประหลาดว่า ผลจากการล็อกดาวน์ที่มีต่อระดับของ PM_2.5 นั้นไม่มาก”

“PM_2.5 คืออนุภาคที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์และกระบวนการทางธรรมชาติ ที่มีขนาดเล็กไม่เกิน 2.5 ไมครอน หรือเล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ 30 เท่า PM_2.5 นั้นมีขนาดเล็กพอที่จะคงค้างอยู่ในบรรยากาศ และเมื่อเราหายใจเข้าไป จะสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นจากโรคหัวใจ มะเร็ง โรคหอบหืด และผลกระทบด้านสุขภาพอื่นๆ เราสนใจมากที่สุดในการพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงของ PM_2.5 เพราะว่ามันนำไปสู่ปัจจัยเสี่ยงทางสิ่งแวดล้อมของการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรทั่วโลก” Hammer กล่าวเสริม

โดยการผสมผสานข้อมูลจากเครื่องมือวัดบนดาวเทียมของนาซาเข้ากับการเก็บรวมรวมข้อมูลภาคสนามและแบบจำลองคอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์สามารถทำแผนที่แสดงการกระจายตัวของความเข้มข้นของ PM_2.5 ทั่วทั้งจีน ยุโรปและอเมริกาเหนือในช่วงเดือนแรกของการระบาดของโควิด ความแตกต่างตามฤดูกาลของ PM 2.5 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มาจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติของ ไม่ใช่ผลพวงของการล็อกดาวน์ ปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยารวมถึงการเปลี่ยนแปลงแหล่งกำเนิดและความเข้มข้นของพายุทรายตามฤดูกาล การที่มลพิษเกิดปฏิกิริยากับแสงแดดในบรรยากาศ การผสมและเปลี่ยนถ่ายความร้อนผ่านแนวปะทะอากาศ และการชะล้างมลพิษทางอากาศโดยฝนและหิมะ

ตัวอย่างในแผนที่ด้านบนซึ่งเปรียบเทียบระดับ PM_2.5 ทั่วทั้งจีนในเดือนกุมภาพันธ์ 2563 และกุมภาพันธ์ 2562 ถึงแม้ว่าระดับมลพิษทางอากาศจะลดลงอย่างมากในบางส่วนของพื้นที่ที่มีการพัฒนาอุตสาหกรรมในจีน แต่มลพิษทางอากาศมีระดับสูงกว่าในภูมิภาคที่ติดทะเลทราย การทำแผนที่มลพิษทางอากาศใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Terra และ Aqua รวมถึงแบบจำลองทางอุตุนิยมวิทยาจาก NASA Global Modeling and Assimilation Office การศึกษาได้ลงตีพิมพ์ ในวารสาร Science Advances ในเดือนมิถุนายน 2564

PM_2.5 เป็นหนึ่งในจำนวนมลพิษทางอากาศที่ซับซ้อนที่สุดในการศึกษาเนื่องจากขนาด องค์ประกอบและความเป็นพิษแตกต่างกันไปตามแหล่งกำเนิดและเงื่อนไขทางสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น มลพิษ PM_2.5 บางชนิดมาจากปฏิกิริยาของมลพิษอีกหนึ่งชนิด ไนโตรเจนไดออกไซด์(NO₂)—กับองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ในบรรยากาศ NO₂ เป็นผลพลอยได้หลักของการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยยานพาหนะและกิจการอุตสาหกรรมต่างๆ ช่วงต้นปี 2563 นาซ่าและหน่วยงานวิทยาศาสตร์ต่างๆ ตรวจพบการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของมลพิษไนโตรเจนไดออกไซด์ในช่วงมาตรการล็อกดาวน์จากการระบาดของโควิดและหลายคนตีความว่ามลพิษทางอากาศทุกชนิดลดลง

อย่างไรก็ตาม มลพิษทางอากาศสองชนิดไม่ได้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นต่อกัน ไนโตรเจนไดออกไซด์ครึ่งหนึ่งในบรรยากาศไม่ได้หมายถึงการนำไปสู่การลดลง PM2.5 ลงครึ่งหนึ่ง Hammer และเพื่อนร่วมงานตัดสินใจที่จะตรวจสอบว่าการล็อกดาวน์นั้นเป็นผลให้เกิดการลดลงของมลพิษจากฝุ่นหรือไม่ “การจัดการกับ PM_2.5 นั้นมีความสลับซับซ้อนอย่างมาก ” Hammer กล่าว “คุณต้องพิจารณาแหล่งกำเนิดที่หลากหลายของมัน ไม่ใช่ดูแค่ว่ามีคนน้อยลงบนถนน”

เพื่อรับรองการวิเคราะห์ที่รอบด้าน ทีมงานได้เน้นไปที่พื้นที่ที่มีระบบการตรวจวัดภาคพื้นดินที่ครอบคลุม และเปรียบเทียบเทียบค่า PM_2.5 รายเดือน จากเดือนมกราคมถึงเมษายนในปี 2562 2563 และ 2564 เมื่อพวกเขาเปรียบเทียบความเข้มข้นของ PM_2.5 ในช่วงล็อกดาวน์ในอเมริกาเหนือหรือยุโรป พวกเขาไม่พบสัญญานที่ชัดเจน ความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับมาตรการล็อกดาวน์ที่สำคัญที่สุดนั้นพบในจีน โดยเฉพาะที่ราบทางตอนเหนือ ซึ่งมีระดับของมลพิษทางอากาศสูง และมีมาตรการล็กดาวน์ที่เข้มงวดมาก การผลการวิเคราะห์ที่ออกมาก็ยังไม่ชัดเจนมากนัก

เพื่อวิเคราะห์ว่ามาตรการล็อกดาวน์นั้นเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงระดับมลพิษทางอากาศในจีนหรือในพื้นที่เล็กๆ อื่นๆ ทั่วยุโรปหรืออเมริกาเหนือ ทีมงานใช้แบบจำลอง GEOS-Chem ซึ่งวิเคราะห์ถึงการเคลื่อนย้ายขององค์ประกอบทางเคมีของมลพิษทางอากาศ พวกเขาตั้งให้ค่าการปล่อยมลพิษไนโตรเจนไดออกไซด์และมลพิษอื่นๆ จากกิจกรรมของมนุษย์เป็นค่าคงที่ ส่วนตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาเป็นตัวแปรผกผันปีต่อปี ในแบบจำลอง จะตั้งให้มีการลดการปล่อยมลพิษจากยานยนต์และแหล่งกำเนิดอื่นๆ จากกิจกรรมของมนุษย์ เพื่อจำลองสถานการณ์ในช่วงล็อกดาวน์ พวกเขาพบว่า แบบจำลองที่พิจารณาทั้งผลทางอุตุนิยมวิทยาและการคมนาคมขนส่งนั้นสะท้อนให้เห็นถึงสถานการณ์โลกจริงมากที่สุด โดยที่ผลจากกระบวนการทางธรรมชาตินั้นเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความแตกต่าง ดังแสดงในแผนที่ด้านบน.

Hammer ตั้งข้อสงสัยว่าการเปลี่ยนแปลงระดับ PM_2.5 ในเขตที่ราบทางตอนเหนือของจีนนั้นมีความชัดเจนมากกว่าเนื่องจากจำนวนประชากรมากกว่าในช่วงที่ยังไม่มีการระบาดของโควิด ข้อมูลใหม่หยิบยกถึงจุดที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์กันนั้นไม่ใช่จากการตั้งข้อสังเกตในปี 2563 ที่ว่า ระดับ PM_2.5 เฉลี่ย ลดลงอย่างต่อเนื่องมาหลายปีในอเมริกาเหนือและยุโรปและมลพิษทางอากาศนั้นมีระดับต่ำอยู่แล้วนั้นยากที่จะเปลี่ยน

“ประเด็นใหญ่ของเรื่องนี้คือคุณลักษณะในระดับโลกของคุณภาพอากาศโดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไม่มีการตรวจวัดภาคพื้นดิน” Ralph Kahn นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศที่ NASA’s Goddard Space Flight Center กล่าว “ข้อมูลดาวเทียมก็เป็นส่วนที่สำคัญ แบบจำลองก็สำคัญ และการตรวจวัดภาคพื้นดินก็มีส่วนสำคัญ”

อ้างอิง

Hammer, M.S. et al. (2021) Effects of COVID-19 lockdowns on fine particulate matter concentrations.Science Advances, 7 (26) eabg7670.