เครื่องฟอกอากาศ - โอโซน - ความรู้ - Ozone Knowledge

The ozone layer is a layer in Earth's atmosphere which contains relatively high concentrations of ozone (O3). This layer absorbs 97-99% of the sun's high frequency ultraviolet light, which is potentially damaging to life on earth. Over 90% of ozone in earth's atmosphere is present here "Relatively high" means a few parts per million—much higher than the concentrations in the lower atmosphere but still small compared to the main components of the atmosphere. It is mainly located in the lower portion of the stratosphere from approximately 15 km to 35 km above Earth's surface, though the thickness varies seasonally and geographically.

A dobson unit is the most basic measure used in ozone research.One Dobson Unit (DU) is defined to be 0.01 mm thickness at STP (standard temperature and pressure). Ozone layer thickness is expressed in terms of Dobson units, which measure what its physical thickness would be if compressed in the Earth's atmosphere. In those terms, it's very thin indeed. A normal range is 300 to 500 Dobson units, which translates to an eighth of an inch-basically two stacked pennies

In space, it's best not to envision the ozone layer as a distinct, measurable band. Instead, think of it in terms of parts per million concentrations in the stratosphere (the layer six to 30 miles above the Earth's surface).

The unit is named after G.M.B. Dobson, one of the first scientists to investigate atmospheric ozone .

Northwest Russia and parts of Scandinavia were under an ozone 'hole' on April 5,
protected from harmful UV radiation by less than 200 Dobson Units of ozone.

คุณสมบัติ

ก๊าซโอโซนบริสุทธิ์จะมีสีน้ำเงินแก่ มีกลิ่นคล้ายคลอรีนจางๆ โอโซนละลายน้ำได้มากกว่าก๊าซออกซิเจน มีจุดเดือดที่ -111.5 องศาเซลเซียส และมีจุดหลอมเหลวที่ -251 องศาเซลเซียส เมื่ออยู่ในสภาวะที่เป็นก๊าซบริสุทธิ์จะเสถียรภาพดีพอสมควร แต่ถ้ามีสารอินทรีย์ปนอยู่ในน้ำแล้ว โอโซนจะสลายตัวเป็นออกซิเจนได้ง่าย ถ้าผสมอยู่กับอากาศจะค่อยๆกลายเป็นออกซิเจน ถ้าอุณหภูมิถึง 300 องศาเซลเซียส จะสลายตัวอย่างรวดเร็ว

แหล่งที่มา

1. เกิดตามธรรมชาติ เกิดจากการรวมตัวกันของโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน โดยมีรังสีอุลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 242 นาโนเมตร เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้เกิดพลังงานที่จะดึงเอาโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนให้แตกตัวเป็นอะตอมของออกซิเจน 2 อะตอม และเมื่ออะตอมของออกซิเจน 1 อะตอมพบกับโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนจะเกิดการรวมตัวดังสมการ

O2 ---- (uv) ----- O+O
O+O2 ---- O3

โอโซนที่เกิดขึ้นนี้สามารถดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตแล้วแตกตัวกลายเป็นก๊าซออกซิเจนและรวมตัวกับอะตอมของออกซิจน กลายเป็นโอโซนได้อีก โดยมีรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งจะเกิดเช่นนี้ไปได้เรื่อยๆ โดยไม่มีที่สิ้นสุดแบบปฏิกิริยาลูกโซ่ โอโซนยังสามารถเกิดได้เองในอากาศจากพายุฝนฟ้าคะนองหรือจากฟ้าแลบได้อีกด้วย กระบวนการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวนี้เรียกว่าขบวนการโพโตเคมีคอล(Photochamical process) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดก๊าซโอโซนและสลายตัวพร้อมกัน และในที่สุดปฏิกิริยาของก๊าซโอโซนก็จะอยู่ในภาวะสมดุลโดยที่อัตราการเกิดและสลายตัวเท่ากัน(แล้วจะเกิดมาทำไมวุ้ย..^_^)

2. เกิดจากการกระทำของมนุษย์ โอโซนถูกผลิตขึ้นมาเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น การกำจัดน้ำเสียและใช้ฆ่าเชื้อ การเตรียมก๊าซโอโซนที่สะดวกที่สุดใช้ไฟฟ้า silent electrical discharge กระทำกับอากาศหรือกับก๊าซออกซิเจน ซึ่งก๊าซออกซิเจนบางส่วนเท่านั้นที่กลายเป็นโอโซน ถ้าใช้อากาศ เรียกก๊าซผสมนี้ว่า ไอโอไนซ์แอร์ (ozonised air) ถ้าใช้ก๊าซออกซิเจนก๊าซโอโซนที่เกิดขึ้นจะปนอยู่กับก๊าซออกซิเจนที่เหลือ เรียกว่า ozonised oxygen เครื่องมือที่ใช้เตรียมก๊าซโอโซนด้วยวิธีนี้เรียกว่า โอโนไนเซอร์ (ozonizer)

โอโซนเป็นส่วนประกอบของบรรยากาศส่วนหนึ่งที่ปกคลุมผิวโลก ซึ่งมีลักษณะเป็นชั้นบางๆ บริเวณที่อยู่แปรผันอยู่ระหว่างระดับน้ำทะเลขึ้นไปถึงระยะ 60 กิโลเมตร โอโซนส่วนใหญ่อยู่ที่ชั้นบรรยากาศสตาร์โตสเฟียร์ซึ่งพบประมาณร้อยละ 89 - 90 ส่วนที่เหลือจะกระจายอยู่ชั้นโทรโพสเฟียร์และเมโซสเฟียร์ ชั้นโอโซนจะทำหน้าที่กรองแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์โดยสามารถดูดแสง UV-B ความยาวคลื่นระหว่าง 280 - 320 นาโนเมตร ไว้ได้ประมาณ ร้อยละ 70 - 90 รังสี UV-B นี้เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต โอโซนยังมีบทบาทสำคัญในการกำหนดหรือควบคุมอุณหภูมิของโลกและบรรยากาศ โดยสามารถดูดรังสีอินฟราเรดซึ่งสะท้อนจากผิวโลกและจากชั้นสตราโตสเฟียร์ได้ ทำให้อุณหภูมิบรรยากาศโลกชั้นนี้สูงขึ้น มีผลต่อสภาพภูมิอากาศของผิวโลก

ปริมาณที่ถูกทำลาย

โอโซนส่วนใหญ่อยู่ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ โดยมีความเข้มข้นประมาณ 10 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งเป็นปริมาณน้อยมากแต่ก็มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตต่างๆ ปัจจุบันพบว่ามีการปล่อยสารเคมีต่างๆขึ้นสู่บรรยากาศมากขึ้น ทำให้ก๊าซโอโซนน้อยลงจากการใช้เครื่องมือต่างๆวัดพบว่าโอโซนลดลงร้อยละ 2-3 ที่ระดับความสูง 30-40 กิโลเมตรและจากการใช้เครื่อง สเปคโทรมิเตอร์ (Spectrometer) ตรวจวัดปริมาณโอโซนในบริเวณขั้วโลกได้ของเดือนตุลาคมในทุกปี ซึ่งเริ่มตั้งแต่ปี 1957 เป็นต้นไปก็ได้พบว่าปริมาณของโอโซนที่อยู่เหนือบริเวณขั้วโลกได้ลดลงเกือบ 40 เปอร์เซนต์ และลดลงมากที่สุดในปี 1970 ผลการตรวจวัดระดับโอโซนในบรรยากาศได้รับการยืนยันในปี 1975

จากการใช้ดาวเทียมสำรวจ ได้แสดงให้เห็นว่าเกิดความเสียหายขึ้นต่อชั้นโอโซนเหนือบริเวณขั้วโลกได้ และได้พบความเสียหายได้ขยายตัวมายังบริเวณเส้นศูนย์สูตรประมาณ 45 องศาใต้ ซึ่งองค์การนาซ่าของสหรัฐก็ได้ทำการตรวจสอบสภาพบรรยากาศของโลกได้รายงานว่า เกิดมีลักษณะความเข้มของแสงอาทิตย์ที่ผ่านบรรยากาศไม่สม่ำเสมอจึงได้หาสาเหตุและพบว่าโอโซนที่อยู่รอบโลกในชั้นบรรยากาศโดยเฉพาะบริเวณขั้วโลกใต้ และขั้วโลกเหนือได้ลดลงเป็นหย่อม ๆ และเกิดมากขึ้นเป็นลำดับบางหย่อมคิดเป็นพื้นที่ได้ประมาณ 9 ล้านตารางกิโลเมตร ( เกษม, 2533 ) การที่โอโซนในชั้นสตราโตเพียร์ถูกทำลายไปเนื่องจากสารเคมีที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศและสารที่สำคัญคือ CFCs ซึ่งจะมีผลทำให้ UV ส่องมาถึงโลกมากขึ้นมีผลเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตได้

สารเคมี 2 ชนิดที่อยู่ในรูปของก๊าซ ในชั้นบรรยากาศที่ทำลายโอโซนได้คือคลอรีนออกไซด์(Chlorine Oxides; ClOx) และ ไนโตรเจนออกไซด์ (Nitrogen Oxides ; Nox) (ดูเรื่องสาร CFC ประกอบ)

ไนโตรเจนออกไซด์มาจากไนตรัสออกไซด์ (Nitrous Oxides ; N2O) ซึ่งมีจุดกำเนิดตามธรรมชาติที่ผิวโลก เช่น กระบวนการ denitrication ของจุลินทรีย์และในบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ เกิดจากฟ้าแลบฟ้าร้อง พวกเครื่องบินที่บินเร็วเหนือเสียง(SST) ที่ปล่อยไนตริกออกไซด์จากไอเสียและยังมีสารพวกฮาโลเจน (Halogen) โดยเฉพาะพวกก๊าซโบมีน(Br) ที่สามารถสลายโอโซนได้ในทางทฤษฎี

ขบวนการสำคัญที่สุดที่ทำลายโอโซนคือขบวนการที่มีอะตอมของคลอรีน ไนตริกออกไซด์ ไฮโดรเจนออกไซด์ โบมีน และ ไฮรโดรเจนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ผลของปฏิกิริยาที่ทำกับโอโซนหรือออกซิเจนนั้น จะทำให้อะตอมของสารพวกนั้นออกมาและเริ่มต้นใหม่เป็นวงจร ดังนี้

O3 + Solar radiation---------------- O + O2

O + XO3 --------------------- X + O2

X + O3 --------------------- XO + O2
------------------------------------------------------------------------------------------------
Net 2O3 3O2

(X = Cl,No,Br,OH,H)

 โอโซน (O3)

เครื่องฟอกอากาศในบ้าน 4 ประเภทที่แตกต่าง

จากพัฒนาการของการผลิตเครื่องฟอกอากาศในบ้านที่พัฒนามาโดยลำดับและมีการปรับปรุงการผลิตให้ตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคนั้น ทำให้ในปัจจุบันมีการผลิตเครื่องฟอกอากาศออกมา 4 ประเภท ดังต่อไปนี้

เครื่องฟอกอากาศแบบใช้แผ่นกรองคาร์บอน ( Carbon Air Purifiers )

เครื่องฟอกอากาศชนิดนี้ใช้คาร์บอนเป็นสารที่ทำปฏิกริยาดูดกลิ่นสกปรก และกลิ่นอับชื้นในอากาศ โดยใช้ไส้กรองที่มีส่วนผสมของคาร์บอนเป็นตัวดักจับกลิ่นจากอากาศที่ถูกเป่า หรือดูดหมุนเวียนผ่านไส้กรองซึ่งต้องเปลี่ยนไส้กรองตามอายุการใช้งาน

เครื่องฟอกอากาศแบบใช้ประจุไฟฟ้า ( Ionic Air Purifiers )

เครื่องฟอกอากาศชนิดนี้สามารถกำจัดฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ ซึ่งนอกจากสามารถดักจับฝุ่นละอองที่ฟุ้งกระจายอยู่ในอากาศแล้วยังสามารถกรองฝุ่น เกสรดอกไม้ ควันบุหรี่ ขนสัตว์เลี้ยง รวมทั้งกลิ่นของสารระเหยและกลิ่นของน้ำยาหรือสารเคมีต่างๆ ที่ใช้ในครัวเรือน จากคุณสมบัติดังที่กล่าวมาจึงทำให้เครื่องฟอกอากาศชนิดนี้เหมาะกับผู้ที่เป็นโรคภูมิแพ้หรือโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจ

เครื่องฟอกอากาศแบบประสิทธิภาพในการกรองสูง (High Efficiency Particle Arresting : HEPA )

เป็นเครื่องฟอกอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและดีที่สุด สามารถกรองอากาศได้บริสุทธิ์ถึง 99.97% เพราะใช้ไส้กรองแบบเดียวกันกับที่ใช้ในห้อง Clean Room ในอุตสาหกรรมอิเลคทรอนิคส์บางประเภท หรือใช้สำหรับห้องผ่าตัดในโรงพยาบาลรวมทั้งในอุตสาหกรรมเวชภัณฑ์ ไส้กรองเป็นแบบชนิดที่ทำจากใยแก้วละเอียดซึ่งมีอายุการใช้งานระหว่าง 2 ถึง 4 ปี และมีประสิทธิภาพในการกรองสูงแต่ไม่สามารถดูดซับกลิ่นและควันได้

เครื่องฟอกอากาศแบบผสม

เป็นเครื่องฟอกอากาศแบบที่รวมข้อดีของเครื่องฟอกอากาศต่างชนิดไว้ด้วยกัน ทำให้เครื่องฟอกอากาศแบบนี้สามารถกำจัดกลิ่นควันและฝุ่นละอองได้ในเครื่องเดียวกัน ซึ่งอาจเป็นแบบผสมระหว่างไส้กรอง HEPA/Ionic และแบบผสมระหว่างไส้กรอง HEPA ไส้กรองคาร์บอน รวมทั้งแบบผสมชนิดอื่นๆ ที่มีระบบ Ionic ร่วมอยู่ด้วยเป็นส่วนใหญ่

นอกจากนี้ยังมีเครื่องกำเนิดโอโซน ( Ozone Generator ) ใช้สำหรับให้กำเนิดโอโซนเพียงอย่างเดียวที่สามารถขจัดกลิ่นและควันที่ปะปนอยู่ในอากาศ เครื่องกำเนิดโอโซนที่สามารถผลิตโอโซนในปริมาณสูงจึงเหมาะสำหรับการใช้งานในภัตตาคาร สถานบันเทิง และสถานที่ที่อากาศหมุนเวียนภายในมีสิ่งปนเปื้อนสูงและกลิ่นสกปรก รวมถึงกลิ่นอับชื้นต่างๆ เช่น กลิ่นจากอาหาร ควันบุหรี่ ห้องน้ำ เป็นต้น

สภาวะอากาศที่มีมลพิษสูงขึ้นเรื่อยมาโดยเฉพาะในประเทศอุตสาหกรรม ส่งผลให้ความต้องการเครื่องฟอกอากาศสูงขึ้น 1 จากการสำรวจในสหรัฐอเมริกาพบว่าในปี 2545 ยอดการจำหน่ายเครื่องฟอกอากาศทุกๆ แบบรวมกันมีมากกว่า 3 ล้านเครื่อง สูงกว่าปี 2544 ถึง 70% และคาดว่าความต้องการเครื่องฟอกอากาศจะมีสูงขึ้นเรื่อยมา ความกังวลในเรื่องของโรคภูมิแพ้ สิ่งปนเปื้อนในอากาศ และโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง ( Severe Acute Respiratory Syndrome : SARS ) ยังคงเป็นปัจจัยเสริมที่ส่งผลให้ยอดขายเครื่องฟอกอากาศยังคงเพิ่มขึ้นเสมอมา

เครื่องฟอกอากาศ สำหรับในประเทศไทยนั้นเครื่องฟอกอากาศในบ้านเป็นสินค้าที่เริ่มจะได้รับความนิยมสูงขึ้นโดยในปี 2546 ที่ผ่านมามีมูลค่าตลาดรวมอยู่ที่ประมาณกว่า 2500 ล้านบาท และในปีนี้คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นไม่น้อยกว่า 600 ล้านบาท เครื่องฟอกอากาศในบ้านที่วางจำหน่ายในปัจจุบันมีความหลากหลายในด้านราคา โดยทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาด กำลัง ประสิทธิภาพในการฟอกอากาศ และเทคโนโลยีที่ใช้