แหล่งกำเนิดและกลไกการเกิดฝุ่น PM2.5

แหล่งกำเนิดจากกิจกรรมของมนุษย์ (Anthropogenic sources)

 การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

• โรงไฟฟ้าถ่านหินและน้ำมัน: ในระดับโมเลกุล กระบวนการเผาไหม้ถ่านหินที่อุณหภูมิสูง (1300-1700°C) ทำให้เกิดการแตกตัวของโมเลกุลอินทรีย์และปลดปล่อยอนุมูลอิสระ ซึ่งรวมตัวกันเป็นอนุภาคคาร์บอนขนาดเล็ก
• ยานพาหนะ: เครื่องยนต์ดีเซลปล่อยอนุภาคที่มีองค์ประกอบหลักเป็นคาร์บอนดำและสารประกอบอินทรีย์ที่ดูดซับบนพื้นผิว

อุตสาหกรรมการผลิต

• อุตสาหกรรมซีเมนต์: กระบวนการ calcination ของหินปูนที่อุณหภูมิ ~1450°C ปลดปล่อยฝุ่นที่มีแคลเซียมออกไซด์เป็นองค์ประกอบหลัก
• โลหะวิทยา: การหลอมโลหะปลดปล่อยออกไซด์ของโลหะขนาดเล็กสู่บรรยากาศ
• อุตสาหกรรมปิโตรเคมี: กระบวนการ catalytic cracking ปลดปล่อย VOCs ที่เป็นสารตั้งต้นของฝุ่นทุติยภูมิ

 การเผาในที่โล่งและการเกษตร

• การเผาเศษวัสดุทางการเกษตร: ปล่อยฝุ่นและก๊าซที่มีสารอินทรีย์สูง องค์ประกอบสำคัญได้แก่ levoglucosan ซึ่งเป็น biomarker ของการเผาชีวมวล
• การเผาขยะ: ปล่อยสารพิษหลากหลายรวมถึงไดออกซินและฟูแรน

 แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ (Natural sources)

• ภูเขาไฟ: การระเบิดของภูเขาไฟปล่อยฝุ่นละเอียดที่มีซัลเฟตและโลหะหนักเป็นองค์ประกอบหลัก
• ทะเลทราย: ลมพัดพาอนุภาคดินและทรายขนาดเล็ก โดยกระบวนการ saltation ทำให้เกิดการกระแทกระหว่างอนุภาคและเกิดฝุ่นขนาดเล็กลง
• ไฟป่า: ไฟป่าตามธรรมชาติปล่อยฝุ่นที่มีองค์ประกอบคล้ายกับการเผาชีวมวลอื่นๆ
• ละอองเกลือทะเล: เกิดจากการแตกตัวของฟองอากาศที่ผิวน้ำทะเล ฝุ่นที่เกิดขึ้นมีโซเดียมคลอไรด์เป็นองค์ประกอบหลัก

 กลไกการเกิดฝุ่นทุติยภูมิ

กระบวนการเกิดฝุ่นทุติยภูมิประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนในบรรยากาศ:

1. การเกิดซัลเฟตแอมโมเนียม: SO₂ ถูกออกซิไดซ์เป็น H₂SO₄ โดยปฏิกิริยากับ OH· หรือบนพื้นผิวของละอองน้ำ จากนั้นทำปฏิกิริยากับ NH₃ เกิดเป็น (NH₄)₂SO₄
2. การเกิดแอมโมเนียมไนเตรต: NOₓ ถูกออกซิไดซ์เป็น HNO₃ แล้วทำปฏิกิริยากับ NH₃ เกิดเป็น NH₄NO₃ กระบวนการนี้มักเกิดที่อุณหภูมิต่ำและความชื้นสัมพัทธ์สูง
3. การเกิดสารอินทรีย์ทุติยภูมิ (SOA): VOCs ทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระในบรรยากาศ (OH·, O₃, NO₃·) เกิดเป็นสารประกอบที่มีความดันไอต่ำ ซึ่งควบแน่นเป็นอนุภาค

การศึกษาล่าสุดโดย Zhang et al. (2023) พบว่าในเขตเมืองที่มีมลพิษสูง ฝุ่นทุติยภูมิสามารถมีสัดส่วนมากกว่า 70% ของฝุ่น PM2.5 ทั้งหมด โดยเฉพาะในช่วงที่มีแสงแดดจัดและอุณหภูมิสูง