ทำไม 'การวัดคาร์บอนดำ' จึงเป็นกุญแจสําคัญในการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

คาร์บอนดําเป็นมลพิษด้านสภาพอากาศและมีส่วนสําคัญต่อภาวะโลกร้อน อนุภาคที่เป็นอันตรายจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลและชีวมวลไม่ถูกเผาอย่างทั่วถึง

KEY

POINTS

คาร์บอนดํามีส่วนทําให้คุณภาพอากาศไม่ดีและภาวะโลกร้อน ซึ่งส่งผลกระทบต่อสุขภาพของผู้คนและสิ่งแวดล้อม
การวัดคาร์บอนดําอย่างมีประสิทธิภาพสามารถมีส่วนช่วยในการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้
และต้องเอาชนะความท้าทายระดับโลกที่มีอยู่ในการวัดมลพิษนี้

คาร์บอนดํา เป็น มลพิษสภาพอากาศ และมีส่วนสําคัญต่อ ภาวะโลกร้อน อนุภาคที่เป็นอันตรายจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลและชีวมวลไม่ถูกเผาอย่างทั่วถึง เช่น จากไอเสียดีเซล โรงไฟฟ้าถ่านหิน และการปรุงอาหารและเครื่องทําความร้อนในครัวเรือน ผลกระทบที่สําคัญสามารถลดลงได้ แต่จําเป็นต้องมีการดําเนินการอย่างเร่งด่วนเพื่อย้ายไปยังทางเลือกที่สะอาดกว่า

ทําไมการวัดคาร์บอนดําจึงสําคัญ

คาร์บอนดําเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสําคัญที่จะต้องวัดอย่างเหมาะสมด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้

1. เพื่อสนับสนุนการออกแบบนโยบายเพื่อบรรเทาสภาพอากาศอย่างรวดเร็ว

เนื่องจากคาร์บอนดําสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศในระยะสั้นอย่างรุนแรง การวัดที่แม่นยําและการประมาณการปล่อยคาร์บอนดํามีส่วนช่วยในการปรับปรุงสภาพภูมิอากาศในระยะสั้นเมื่อมีการดําเนินนโยบายที่ลดคาร์บอนดําได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เนื่องจากคาร์บอนดํามีแหล่งที่มาที่แตกต่างกัน ลักษณะการปล่อยมลพิษจึงแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและภูมิภาค

การวัดลักษณะการปล่อยมลพิษในระดับภูมิภาคที่แม่นยําจะช่วยสร้างการตอบสนองนโยบายที่มีประสิทธิภาพสูงสุดต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและปัญหาที่เกี่ยวข้อง ปัจจุบันหลายประเทศไม่มีมาตรการควบคุมเฉพาะสําหรับคาร์บอนดําและควบคุมเป็นส่วนหนึ่งของหมวดหมู่ที่กว้างขึ้น เช่น PM2.5 อย่างไรก็ตาม มีการเรียกร้องให้มีการควบคุมคาร์บอนดําที่เป็นอิสระมากขึ้น การวัดที่แม่นยําและการประมาณการปล่อยคาร์บอนดําสามารถให้พื้นฐานสําหรับกฎระเบียบเฉพาะคาร์บอนดําและจะมีบทบาทสําคัญในการกําหนดนโยบายการกํากับดูแลที่มีประสิทธิภาพ

2. เพื่อเสนอความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับผลกระทบของคาร์บอนดํา

ซึ่งแตกต่างจากมลพิษอื่น ๆ คาร์บอนดํามีผลกระทบที่หลากหลายต่อสภาพอากาศ สุขภาพ และคุณภาพอากาศ มันทําให้เกิดโรคปอดและโรคหัวใจและหลอดเลือดในมนุษย์และมีบทบาทสําคัญในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก เช่น การเปลี่ยนแปลงของการละลายของธารน้ําแข็งและรูปแบบการก่อตัวของเมฆ นอกจากนี้ ในแง่ของคุณภาพอากาศ การระบุแหล่งที่มาและลักษณะการปล่อยมลพิษจะช่วยให้เราสามารถคาดการณ์ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และระบบนิเวศโดยรอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การวัดคาร์บอนดําที่แม่นยําจะมีบทบาทสําคัญในการทําความเข้าใจและตอบสนองต่อผลกระทบที่ซับซ้อนเหล่านี้อย่างครอบคลุมมากขึ้น

คาร์บอนดําสามารถวัดได้อย่างไร

มีเทคนิคต่าง ๆ ในการวัดคาร์บอนดํา แต่เทคนิคการวัดหลักที่ใช้คือวิธีความร้อน/แสงและวิธีการดูดซับ

1. วิธีการทางความร้อน/แสง

วิธีการทางความร้อน/แสงเป็นหนึ่งในวิธีการวัดทางอ้อมสําหรับธาตุคาร์บอน (EC) ในชั้นบรรยากาศ แม้ว่า EC และคาร์บอนดําจะเป็นแนวคิดที่แตกต่างกันอย่างเคร่งครัด แต่ก็มีคุณสมบัติคล้ายกันมากในชั้นบรรยากาศ ดังนั้นเราจึงใช้การวัด EC เป็นค่าประมาณของคาร์บอนดํา วิธีการทางความร้อน/แสงจะวัดส่วนประกอบคาร์บอนที่กลายเป็นไอหลังจากเก็บอนุภาคในชั้นบรรยากาศครั้งแรกบนกระดาษกรองแล้วให้ความร้อนทีละขั้นตอน

2. วิธีการดูดซึม

วิธีการดูดซับจะวัดคาร์บอนดําผ่านการดูดกลืนแสงเลเซอร์โดยการรวบรวมอนุภาคบนกระดาษกรอง คาร์บอนสีดําดูดซับแสงที่ 880 นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่อนุภาคอื่น ๆ ไม่กี่ตัวดูดซับ ดังนั้น หากเราวัดปริมาณแสงที่ 880 นาโนเมตรที่ผ่านตัวกรองก่อนและหลังการสังเกตตัวอย่างและคํานวณปริมาณที่ลดลง เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าปริมาณวัสดุที่ดูดซับแสงนั้นคือคาร์บอนดํา

ค่าเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยกฎเบียร์-แลมเบิร์ต (ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณการดับแสงและความเข้มข้นของเอนทิตีดูดซับ) เพื่อประเมินมวลของอนุภาคคาร์บอนสีดํา แม้ว่าจะมีวิธีการวัดตามการดูดซึมที่หลากหลาย แต่วิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือวิธี Aethalometer เนื่องจากต้นทุน การปฏิบัติจริง และความสามารถในการวัดแบบเรียลไทม์

อะไรคือความท้าทายในการวัดคาร์บอนดํา?

1. ไม่มีวิธีการวัดที่ได้มาตรฐาน

ไม่มีวิธีการวัดมาตรฐานที่ตกลงกันในระดับสากลสําหรับคาร์บอนดํา ทําให้การเปรียบเทียบและการรวมข้อมูลเป็นเรื่องยาก เพื่อแก้ไขปัญหานี้ องค์กรระหว่างประเทศที่เกี่ยวข้องได้นําเสนอแนวทางการวัดคาร์บอนดํา นอกจากนี้ โปรโตคอลการวัดระหว่างประเทศกําลังได้รับการพัฒนาผ่านโครงการ Global Atmosphere Watch (GAW) และ EURAMET กําลังทํางานในโครงการเพื่อกําหนดมาตรฐานการวัดละอองคาร์บอนดํา

2. แยกแยะมันจากละอองอื่น ๆ

การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของสารคาร์บอนไม่เพียง แต่ปล่อยคาร์บอนดําเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารอื่น ๆ อีกมากมายด้วย คาร์บอนดํามักอยู่ร่วมกับละอองลอยอื่น ๆ ทําให้ยากต่อการแยกและวัดได้อย่างแม่นยํา เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น Aethalometer แบบหลายความยาวคลื่นและเครื่องวิเคราะห์อนุภาคเดี่ยว (SP2) ได้รับการพัฒนาเพื่อแก้ปัญหานี้ วิธีการใหม่เหล่านี้จะให้ผลลัพธ์การวัดคาร์บอนดําที่แม่นยํายิ่งขึ้น

3. การวัดในพื้นที่ห่างไกล

เมื่อวัดคาร์บอนดํา มีปัญหาทางเทคนิคและทางกายภาพในการวัดในพื้นที่ห่างไกล เช่น พื้นที่ขั้วโลกหรือมหาสมุทร ซึ่งรวมถึงความยากลําบากในการใช้อุปกรณ์วัดโดยตรงเนื่องจากสภาวะที่รุนแรงและปัญหาการจัดการที่เกี่ยวข้องกับการได้รับข้อมูลการวัดอย่างต่อเนื่อง มีการใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น เทคโนโลยีดาวเทียมและการวัดยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้

4. ภาระทางเศรษฐกิจและข้อจํากัดในการดําเนินงาน

วิธีการวัดคาร์บอนดําแตกต่างกันไป แต่แต่ละวิธีแตกต่างกันในแง่ของการลงทุนเริ่มต้นและต้นทุนการดําเนินงาน ในกรณีของประเทศที่พัฒนาแล้ว การแนะนําวิธีการวัดต่างๆ ที่ระบุไว้ข้างต้นไม่ใช่เรื่องยาก แต่ในกรณีของประเทศกําลังพัฒนา วิธีการที่ต้องใช้ต้นทุนและความเชี่ยวชาญสูงในแง่ของการลงทุนเริ่มต้น ต้นทุนการดําเนินงาน และแรงงานมืออาชีพอาจเป็นเรื่องยากที่จะรวมเข้าด้วยกัน