✓ประโยชน์ของการปลูกต้นไม้ดูดสารพิษ ฟอกอากาศ ดักจับฝุ่น?
ปัจจุบันปัญหามลพิษทางอากาศเพิ่มความรุนแรงมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในกรุงเทพและต่างจังหวัดใกล้เคียง ดังนั้นการขจัดมลพิษทางอากาศ โดยการปลูกต้นไม้ช่วยดูดสารพิษ ฟอกอากาศ ดักจับฝุ่นละออง เป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจมาก
ปลูกต้นไม้ดูดสารพิษ ฟอกอากาศ
การใช้ต้นไม้มาช่วยขจัดมลพิษทางอากาศ
ต้นไม้กับการดูดซับมลพิษทางอากาศ
ต้นไม้เป็นแหล่ง"ดูดซับ"มลพิษทางอากาศที่สำคัญมาก ความสามารถในการกักเก็บก๊าซและฝุ่นละอองของพืชนั้น จะขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของใบไม้ ลักษณะและความเข้มข้นของมลพิษ
และการเคลื่อนที่ของมลพิษทางอากาศ (Hanson and Lindberg, 1991) มลพิษในระดับพื้นดิน เช่น จากการจราจร
ความเข้มข้นของการสะสมมลพิษจะค่อยๆ ลดลงตามระยะทางในบริเวณใต้ทิศทางลม ต้นไม้สามารถดักกรองมลพิษได้ดีที่สุดเมื่ออยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดมลพิษ ยิ่งต้นไม้ที่มีพื้นที่ใบมากๆ เท่าใดก็จะยิ่งสามารถดักกรองมลพิษได้เพิ่มขึ้น
ดังนั้น ต้นไม้ใหญ่จึงมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการดูดสารพิษและดักกรองมลพิษ ส่วนไม้พุ่มและไม้คลุมดิน จะมีประสิทธิภาพในการดูดสารพิษและดักกรองมลพิษในระดับรองลงมา การพิจารณาปลูกต้นไม้เพื่อดูดสารพิษ ดูดซับมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพตลอดปี
นอกจากพิจารณาจากคุณสมบัติของต้นไม้แต่ละชนิดแล้ว ควรนำคุณสมบัติทางสรีระวิทยาอื่นๆ ของพืชแต่ละชนิดมาประกอบการพิจารณาด้วย เช่น อัตราการเจริญเติบโต ลักษณะของใบ เช่น ใบแบบเข็ม (ใบสน) การผลัดใบ หรือไม่ผลัดใบ พื้นที่ที่มีต้นไม้หนาแน่น เช่น ป่า จะสามารถกับเก็บฝุ่นละอองจากบรรยากาศได้มากกว่าพื้นที่ที่มีแต่ต้นไม้หรือพืชอายุสั้น 2 ถึง 16 เท่า (Bradshaw et al., 1995).
ต้นไม้ดูดซึมมลพิษในรูปของก๊าซ
โดยปกติแล้ว ต้นไม้สามารถดูดซึมก๊าซในบรรยากาศผ่านทางปากใบ(stomata) และผิวใบ(cuticles) ผิวใบเป็นชั้นที่อยุ่ด้านนอกสุดของใบ มีไขเคลือบอยู่เพื่อป้องกันไม่ให้ใบของพืชสูญเสียน้ำมากเกินไป ส่วนปากใบเป็นรูอยู่ด้านใต้ของใบ สามารถเปิดปิดได้ ต้นไม้จึงสามารถแลกเปลี่ยนก๊าซกับบรรยากาศโดยรอบได้อย่างต่อเนื่อง ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ออกไซด์ของไนโตรเจนและโอโซน เข้าสู่พืชโดยกระบวนการ"ดูดซึม"(absorption) ผ่านทางปากใบเป็นส่วนใหญ่ ใบของพืชมีโพรงเป็นโครงข่ายภายในที่เชื่อมต่อกับอากาศภายนอกทางปากใบ ซึ่งโพรงเหล่านี้ เป็นที่ดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่เซลล์ใบ และคายออกซิเจนและน้ำออกมาสู่บรรยากาศโดยรอบแทน ซึ่งโพรงเหล่านี้ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวภายในใบพืชเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแลกเปลี่ยนก๊าซ
การดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของพืช จำเป็นต้องมีอากาศไหลผ่านใบปริมาณมาก รวมทั้งองค์ประกอบอื่นในอากาศ สารพิษ ก๊าซพิษจากการจราจรก็ถูกดูดซึมด้วยกระบวนการเดียวกัน เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ออกไซด์ของไนโตรเจน และโอโซน ละลายได้ง่ายในน้ำ ถูกดูดซับและผ่านกระบวนการดูดซึมของใบได้ง่ายเช่นกัน ปากใบของพืชจะเปิดช่วงกลางวันและปิดในช่วงกลางคืน ความสามารถในการดูดซึมและดักกรองมลพิษสารพิษต่างๆในเวลากลางวันจึงดีกว่าในช่วงกลางคืน ต้นไม้จะดูดสารพิษ ดูดซึมและดักกรองมลพิษได้ดี ในกรณีที่อากาศสามารถถ่ายเทผ่านปากใบได้โดยปราศจากสิ่งกีดขวาง ต้นไม้ที่มีใบกว้างและบาง มักจะมีจำนวนปากใบมากเมื่อคิดเทียบต่อหน่วยพื้นที่ใบ ต้นไม้ประเภทนี้สามารถดูดสารพิษ ดูดซึมและดักกรองมลพิษทางอากาศได้ดี ทำนองเดียวกับต้นไม้ที่มีพื้นที่ใบมากเมื่อคิดเทียบต่อหน่วยพื้นที่
อย่างไรก็ตาม ต้นไม้ก็มีขีดจำกัดในการรับก๊าซที่เป็นสารพิษ อีกทั้งต้นไม้อาจได้รับอันตรายจากสารพิษได้เช่นกัน เนื่องจากการแลกเปลี่ยนก๊าซทางปากใบ ทำให้สารพิษสามารถเข้าสู่โครงสร้างภายในของต้นไม้ เมื่อสารพิษที่เข้าไปมีปริมาณมากเกินกว่าขีดความสามารถในการขจัดสารพิษหรือการเผาผลาญสารพิษด้วยกลไกภายในของต้นไม้ สารพิษดังกล่าวก็จะเป็นอันตรายต่อต้นไม้ ซึ่งต้นไม้แต่ละชนิดก็สามารถตอบสนองต่อมลพิษในอากาศได้แตกต่างกัน จึงควรพิจารณาเลือกชนิดของต้นไม้ที่สามารถเติบโตได้ในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของมลพิษในอากาศสูง
สารประกอบอินทรีย์ประเภท โพลีคลอริเนตไบฟีนิล (polychlorinated biphenyls -PCBs) ไดออกซิน (dioxins) และฟูแรน (furans) จะถูกดักจับไว้ด้วยผิวใบไม้ของต้นไม้ด้วยกระบวนการ"ดูดซับ"(absorption) ผิวใบทำหน้าที่เป็นที่พักของสารเหล่านี้ เพื่อแลกเปลี่ยนสารเหล่านี้อย่างช้าๆ ภายในโครงสร้างของใบ การดูดซับของผิวใบเกิดขึ้นตลอดเวลาแม้ในเวลากลางคืน ในขณะที่ปากใบของพืชปิดและใบไม้ไม่ได้ทำงานในเวลากลางคืน เป็นความแตกต่างอย่างชัดเจนเรื่องการทำงานของผิวใบและปากใบ ผิวใบของต้นไม้แต่ละชนิดจะแตกต่างกัน ต้นไม้ที่มีใบหนาแน่น ผิวใบมีลักษณะหนาและเป็นไข จะสามารถดูดซับสารประกอบอินทรีย์ได้ดี ต้นไม้ที่มีลักษณะดังกล่าว ได้แก่ สน(conifer) เป็นต้น
ต้นไม้ดักจับฝุ่นละออง
ฝุ่นละอองจะตกลงบนใบไม้หรือถูดพัดพาเข้ามาสู่ใบ ใบไม้จะทำหน้าที่ดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน ผ่านกระบวนการการตกกระทบ (impaction processes) ฝุ่นละอองในอากาศพร้อมที่จะตกลงมาบนผิวใบที่ชื้น หยาบ มีขน หรือ ผิวใบที่มีประจุไฟฟ้า (Pye, 1987) ซึ่งหลังจากฝุ่นละอองตกกระทบใบไม้แล้ว สามารถย้อนกลับไปสู่สภาวะแขวนลอยในอากาศได้อีก แต่ถ้าผิวใบมีความเหนียวจะเพิ่มความสามารถในการดักจับฝุ่นละอองได้มากขึ้น และต้องใช้แรงจำนวนมากในการทำให้ฝุ่นละอองหลุดออกจากผิวของใบ
ต้นไม้ทุกชนิดสามารถดักจับฝุ่นละอองได้ โดยเฉพาะต้นไม้ในกลุ่มสน สามารถดักจับฝุ่นละอองได้มาก แต่สามารถดูดซับก๊าซพิษจากบรรยากาศได้น้อยกว่าต้นไม้ที่มีใบกว้างที่ผลัดใบ ต้นสนสามารถดักจับฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 10 ไมครอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากโครงสร้างของใบสนมีความละเอียดและซับซ้อนกว่าพืชผลัดใบ (Beckett et al., 2000) นอกจากใบที่เล็กเรียวเหมือนเข็ม เช่น ใบสนและใบไม้อื่นแล้ว ลำต้นและกิ่งก้านที่มีโครงสร้างพันกันอย่างสลับซับซ้อนก็มีส่วนช่วยในการดักจับฝุ่นละอองได้เช่นกัน
เนื่องจากฝุ่นละอองไม่ได้เข้าสู่ภายในของใบและไม่ผ่านกระบวนการสลับซับซ้อนของใบเหมือนอย่างก๊าซ แต่จะถูกดักจับไว้ที่ผิวของใบและส่วนต่างๆของต้นไม้ ดังนั้น ไม่ว่าใบไม้จะยังคงสดเขียวหรือเริ่มแห้งเหี่ยวไปแล้ว ใบก็ยังคงสามารถดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอนไปได้เรื่อยๆ ตราบเท่าที่ใบยังคงสัมผัสกับอากาศที่มีสิ่งเจือปนและไม่หลุดล่วงไป ฝุ่นละอองบางส่วนจะถูกดักจับอยู่บนใบในขณะที่อีกส่วนสามารถหลุดออกไปได้ หากถูกพัดด้วยแรงลมหรือถูกชะล้างด้วยน้ำฝน เมื่อฝุ่นละอองตกลงมาบนพื้นดินก็จะถูกชะล้างด้วยน้ำลงสู่ระบบระบายน้ำหรือจับตัวผสมอยู่ในดินต่อไป
ความสามารถในการขจัดมลพิษของต้นไม้ใหญ่ในเมือง
ต้นไม้ใหญ่ในเมืองโดยทั่วไปสามารถดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอนได้ประมาณ 100 กรัม ต้นไม้ใหญ่ในกรุงปักกิ่งโดยเฉลี่ยสามารถดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน ได้ประมาณ 300 กรัม ในแต่ละปี (Yang et al., 2005) ความเข้มข้นของฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอนในกรุงปักกิ่ง มีปริมาณสูงกว่ามหานครโดยทั่วไป การดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน จะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของฝุ่นละออง ต้นไม้ที่โตเต็มที่ในบางประเทศ เช่น ประเทศเนเธอร์แลนด์ สามารถดักจับฝุ่นละอองได้ถึง 1.4 กิโลกรัม (Tonneijck, 2008) จากการคำนวณความสามารถในการดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน ไนโตรเจนไดออกไซด์ และ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ของป่าในเมืองตามเมืองต่างๆ ในสหรัฐอเมริกา พบว่า ป่าในเมืองสามารถดักจับมลพิษได้ปริมาณหลายร้อยตันต่อปี (Nowak et al., 2006)
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการขจัดมลพิษโดยรวมของต้นไม้ที่มีอยู่ในเมืองโดยทั่วไปต่ำกว่าร้อยละ 1 เมื่อเทียบกับสภาวะที่ไม่มีต้นไม้ การขยายพื้นที่ที่ปกคลุมไปด้วยต้นไม้ในเมืองมีประโยชน์ในการช่วยขจัดมลพิษ การคำนวณล่าสุดของเมืองกลาสโกว์และภูมิภาคตอนกลางด้านตะวันตกของสหราชอาณาจักร พบว่า เมื่อปริมาณของพื้นที่ที่ถูกปกคลุมไปด้วยต้นไม้เพิ่มมากขึ้น สามารถช่วยขจัดมลพิษของอากาศได้เพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอนในเมืองลดลงอย่างเห็นได้ชัด (McDonald et al, 2007)
ความสามารถของต้นไม้ ในการดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอนและฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน ในปัจจุบันพบว่ายังมีข้อมูลไม่มากพอ มีเพียงการศึกษาของ Freer-Smith และคณะ (2005) ซึ่งคำนวณอัตราการสะสมของฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน ฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน และฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน ของต้นไม้ 5 ชนิด (2 ชนิดเป็นประเภทสน และ 3 ชนิดเป็นประเภทไม้ผลัดใบ) ในพื้นที่ทดลองสองแห่ง พบว่า อัตราการสะสมขึ้นอยู่กับชนิดของต้นไม้ ขนาดของฝุ่นละอองและตำแหน่งของต้นไม้ ผู้ทำการศึกษาสรุปว่า อัตราการสะสมของฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน สูงกว่าของขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน และขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน งานวิจัยในอนาคตควรเน้นการศึกษาความสามารถของต้นไม้ในการดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอนและไม่เกิน 1 ไมครอน มากกว่าการดักจับฝุ่นละอองที่มีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน เพื่อนำความรู้ดังกล่าวนี้ไปใช้ในการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น
