‘e-Nose’ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ ชี้เป้าต้นตอใครก่อ PM2.5

“เทคโนโลยีนี้อยู่ที่ความสามารถในการจำแนกแยกแยะและสืบค้นแหล่งที่มา เมื่อเกิดเหตุร้องเรียนหรือข้อพิพาทเกี่ยวกับกลิ่นหรือมลพิษ ระบบสามารถช่วยวิเคราะห์ได้ว่าองค์ประกอบทางเคมีที่ตรวจพบมีลักษณะสอดคล้องกับกระบวนการผลิตของโรงงานนั้นหรือไม่ …..”

วิกฤตฝุ่น PM2.5 ไม่ได้เป็นเพียงตัวเลขรายงานคุณภาพอากาศ แต่คือหมอกควันที่กระทบสุขภาพคนทั่วประเทศ หลายพื้นที่มีค่าฝุ่นพุ่งสู่ระดับสีส้มและสีแดง โดยเฉพาะ กรุงเทพมหานคร ที่ตั้งแต่ต้นปีท้องฟ้าหม่นมัว ตึกสูงเลือนลาง และหน้ากากอนามัยกลายเป็นสิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน

หนึ่งในปัจจัยหลักของการเกิดฝุ่นมาจากกิจกรรมของมนุษย์ ทั้งการเผาในที่โล่ง การเผาในภาคเกษตรกรรม ควันรถยนต์ ภาคอุตสาหกรรม และการเผาขยะ โดยประเทศไทยมีพื้นที่เกษตรกรรมราว 140–150 ล้านไร่ หรือมากกว่า 40% ของพื้นที่ประเทศ ข้อมูลจากเพจฝ่าฝุ่น ซึ่งอ้างอิงเว็บไซต์ tamroypao.hii.or.th ระบุว่า พบพื้นที่เกษตรกรรมถูกเผาไหม้รวมกว่า 3.79 ล้านไร่ คิดเป็นขนาดประมาณ 4 เท่าของพื้นที่กรุงเทพฯ สะท้อนภาพปัญหาการเผาที่ส่งผลต่อคุณภาพอากาศอย่างมีนัยสำคัญ

ท่ามกลางแรงกดดันจากวิกฤตอากาศ การเร่งค้นหาต้นตอฝุ่นจึงกลายเป็นภารกิจสำคัญ ล่าสุด นาโนเทค ภายใต้ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ(สวทช.) ผนึกกำลัง กรมควบคุมมลพิษ และ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) แม่เมาะ เปิดตัว “e-Nose” จมูกอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ 100 เครื่อง ลงพื้นที่ 5 โซนนำร่อง ได้แก่ พื้นที่โล่ง (ค่าอ้างอิง), แปลงนาข้าว, ไร่ข้าวโพด, สวนผลไม้ และป่าธรรมชาติ  เพื่อตรวจจับและสืบหาแหล่งกำเนิดฝุ่นจากการเผาไหม้ในภาคเกษตรและอุตสาหกรรม เป้าหมายคือการสร้างฐานข้อมูลบิ๊กดาต้าที่แม่นยำ ยกระดับการวิเคราะห์เชิงลึก และขับเคลื่อนนโยบายแก้ปัญหาฝุ่นของประเทศอย่างเป็นระบบและยั่งยืน

 e-Nose หรือเครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์ เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นโดยเลียนแบบการทำงานของจมูกมนุษย์ และถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมน้ำหอมมาอย่างต่อเนื่อง  สวทช. ได้เคยนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับระบบประมวลผล Principal Component Analysis (PCA) ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ใช้กำหนดเงื่อนไขหรือขอบเขตในการวิเคราะห์ลักษณะกลิ่น เพื่อเปรียบเทียบกลิ่นที่ตรวจวัดกับข้อมูลกลิ่นต้นแบบที่บันทึกไว้ และได้พัฒนาต่อยอดสู่การประยุกต์ใช้ในการตรวจจับและระบุแหล่งกำเนิดของฝุ่น PM2.5

การทำงาน  e-Nose ตรวจจับต้นตอฝุ่น ดร.รุ่งโรจน์ เมาลานนท์ ทีมวิจัยวิศวกรรมกระบวนการและระบบตรวจติดตาม นาโนเทค สวทช. กล่าวว่า e-Nose คือชุดเซนเซอร์อัจฉริยะที่ทำหน้าที่เลียนแบบการดมกลิ่นของมนุษย์ แต่สามารถตรวจจับสารประกอบเคมีและก๊าซที่ตาเปล่ามองไม่เห็นได้ ฝุ่น PM2.5 จากแต่ละแหล่งกำเนิดจะมี ลายเซ็น (Signature) หรือองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน เช่น ฝุ่นจากการเผาชีวมวล เช่น ตอซัง ข้าวโพด แยกออกจาก ฝุ่นจราจร ฝุ่นอุตสาหกรรม รวมถึงฝุ่นทุติยภูมิที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาของปุ๋ยไนโตรเจนในดิน ซึ่งปล่อยก๊าซ แอมโมเนียไปทำปฏิกิริยาในบรรยากาศจนก่อให้เกิดสารอย่างแอมโมเนียมไนเตรต (Ammonium Nitrate)

ดร.รุ่งโรจน์ กล่าวต่อว่า ได้นำร่องนำ e-Nose ลงตรวจติดตามใน 5 พื้นที่ รวมทั้งใช้ AI ร่วมกับแบบจำลองคณิตศาสตร์ขั้นสูงเพื่อประมวลผลข้อมูลแบบ Real-time ผ่านแอปพลิเคชัน เพื่อให้เห็นสัดส่วน แหล่งกำเนิดฝุ่นในแต่ละพื้นที่อย่างชัดเจน โดยเส้นสัญญาณสีต่าง ๆ เป็นตัวบ่งชี้ลักษณะของสารหรือแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน เมื่อระบบผ่านการฝึกข้อมูลจำนวนมากแล้ว จะสามารถจำแนกสารได้อย่างแม่นยำ แม้จะมีสารในปริมาณต่ำ  ทั้งยังสามารถพัฒนาโมเดลให้ซับซ้อนขึ้นเพื่อประเมินระดับความเข้มข้นหรือสัดส่วนของสารแต่ละชนิดได้ ซึ่งมีประโยชน์ต่อการประเมินคุณภาพอากาศและการควบคุมมลพิษในระดับอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ จากการทดสอบเบื้องต้นในพื้นที่ภาคเกษตร ระบบ e-Nose สามารถแยกแยะได้ว่าค่า PM2.5 ที่พุ่งสูงขึ้น ในวันนั้น มาจากลมที่พัดพาควันจากการเผาไหม้ไร่อ้อยในพื้นที่ข้างเคียง หรือเกิดจากการทำปฏิกิริยาเคมีของปุ๋ยในแปลงเกษตรเอง กลุ่มเป้าหมาย ไม่ต้องสุ่มตรวจแบบหว่านแหเหมือนในอดีต  ซึ่งความละเอียดระดับนี้ช่วยให้ภาครัฐสามารถเข้าไประงับเหตุหรือให้ความรู้เกษตรกรได้ตรง

ด้านดร.ศักดา ตรีเดช ผู้อำนวยการส่วนนวัตกรรมคุณภาพอากาศและเสียง กรมควบคุมมลพิษ (คพ.)  กล่าวว่า ปัญหาฝุ่น PM2.5 เป็นสถานการณ์ที่ต้องดำเนินการควบคู่ทั้งด้านวิทยาศาสตร์ สิ่งแวดล้อม และนโยบายสาธารณะ เนื่องจากการเกิดฝุ่นมีทั้งปัจจัยด้านแหล่งกำเนิดมลพิษและปัจจัยด้านสภาพอุตุนิยมวิทยาที่ไม่สามารถควบคุมได้ เช่น สภาพอากาศปิดหรือชั้นบรรยากาศต่ำที่ทำให้มลพิษสะสมในพื้นที่เมือง ดังนั้นสิ่งที่ภาครัฐสามารถดำเนินการได้คือการควบคุมแหล่งกำเนิดมลพิษ ได้แก่ การจราจร การเผาในภาคเกษตร และการปล่อยมลพิษจากภาคอุตสาหกรรม

ตั้งแต่ปี 2562 เป็นต้นมา รัฐบาลได้ยกระดับปัญหาฝุ่น PM2.5 เป็นวาระแห่งชาติ และดำเนินมาตรการเชิงระบบอย่างต่อเนื่อง โดยแบ่งการจัดการออกเป็นหลายภาคส่วน ได้แก่ ภาคเมือง ภาคการเกษตร และมลพิษข้ามแดน สำหรับภาคการเกษตรมีการส่งเสริมการนำเศษวัสดุเกษตรเหลือใช้เพิ่มมูลค่า เพื่อลดแรงจูงใจเผา ขณะเดียวกันมีการใช้ข้อมูลดาวเทียมและระบบเฝ้าระวังจุดความร้อนติดตามพื้นที่เสี่ยง และกำหนดมาตรการควบคุมอย่างตรงจุด ส่วนภาคเมืองมีการยกระดับมาตรฐานการปล่อยมลพิษจากยานพาหนะ การควบคุมรถบรรทุกควันดำ และมาตรการจำกัดการจราจรในช่วงสถานการณ์วิกฤต

ทั้งนี้การจัดการปัญหาฝุ่นจำเป็นต้องอาศัยข้อมูลกลางเชิงวิทยาศาสตร์ ที่เป็นหลักฐานเชิงประจักษ์และได้รับการยอมรับจากทุกหน่วยงาน ปัจจุบันภาครัฐมีการใช้ข้อมูลหลายด้านประกอบกัน เช่น ข้อมูลจุดความร้อน  จากดาวเทียม ข้อมูลอุตุนิยมวิทยาที่บ่งชี้ทิศทางลม รวมถึงการพัฒนาเครื่องมือวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของมลพิษ ซึ่งหากสามารถระบุลายเซ็นทางเคมี ของแหล่งกำเนิดได้อย่างชัดเจน จะช่วยเพิ่มความมั่นใจในการบังคับใช้กฎหมายและทำให้การดำเนินมาตรการมีประสิทธิภาพมากขึ้น

โดยภาครัฐได้กำหนดตัวชี้วัดสำคัญ (KPI) เพื่อประเมินผลการดำเนินงาน ได้แก่ การลดพื้นที่เผาไหม้ลงอย่างน้อยร้อยละ 10–20 ต่อปี การลดระดับค่าเฉลี่ยฝุ่น PM2.5 และการลดจำนวนวันที่ค่าฝุ่นเกินมาตรฐาน ซึ่งหากมีข้อมูลจากระบบตรวจวัดและการเฝ้าระวังที่ครอบคลุมมากขึ้น ก็จะช่วยให้สามารถระบุพื้นที่ปัญหาได้ชัดเจน วางมาตรการได้ตรงจุด และปรับความเข้มข้นของมาตรการในแต่ละพื้นที่ได้เหมาะสมยิ่งขึ้น

ในด้านการเฝ้าระวังและแจ้งเตือน ดร.ศักดา ปัจจุบันมีการขยายสถานีตรวจวัดคุณภาพอากาศทั่วประเทศมากกว่า 100 สถานี พร้อมทั้งพัฒนาระบบคาดการณ์สถานการณ์ล่วงหน้า 7 วันด้วยการใช้แบบจำลองและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถแจ้งเตือนประชาชนผ่านแอปพลิเคชัน โซเชียลมีเดีย และระบบ Cell Broadcast เมื่อสถานการณ์เข้าสู่ระดับรุนแรง เพื่อให้ประชาชนเตรียมตัวรับมือได้ทันเวลา

“ระยะต่อไปมีเป้าหมายสร้างฐานข้อมูลบิ๊กดาต้ากลาง ใช้ได้ทุกหน่วยงาน รองรับกลไกการบริหารจัดการทั้งระดับส่วนกลางและระดับภูมิภาค รวมถึงสนับสนุนการดำเนินงานตามร่างกฎหมาย พ.ร.บ. อากาศสะอาด ซึ่งจะกำหนดโครงสร้างการบริหารจัดการคุณภาพอากาศอย่างเป็นระบบ นอกจากนี้ยังอยู่ระหว่างการพัฒนามาตรฐานวิธีตรวจวัดสำหรับเครื่องมือและเซ็นเซอร์ตรวจวัด เพื่อให้สามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางกฎหมายได้ในอนาคต  ข้อมูลที่ได้จะสามารถนำไปใช้ประกอบการรายงาน การกำหนดมาตรการ และการบังคับใช้กฎหมายได้อย่างเต็มรูปแบบ” ดร.ศักดา กล่าว

ขณะเดียวกัน การนำเครื่องมือตรวจวัดรุ่นใหม่ไปติดตั้งในพื้นที่นำร่องจะช่วยเสริมระบบเฝ้าระวังเดิม อย่างเครื่องตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นและเครื่อง e-Nose ซึ่งเดิมสามารถบอกได้เพียงปริมาณฝุ่น แต่ไม่สามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีหรือแหล่งกำเนิดได้อย่างชัดเจน เทคโนโลยีดังกล่าวจะช่วยระบุ ลายเซ็นทางเคมี ของฝุ่นจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ โดยคาดว่าใน 5 โซนนำร่อง จะกระจายในพื้นที่กรุงเทพฯและปริมณฑล, ภาคอีสาน ในกลุ่มจังหวัดที่มีการเผานา-ไร่ และภาคเหนือ ที่มีการเผาป่าหรือเผาในที่โล่ง เป็นต้น

วิรัตน์ คำพรม หัวหน้ากองปฏิบัติการเหมือง ฝ่ายการผลิตเหมืองแม่เมาะ การไฟฟ้าฝ่ายผลิต แห่งประเทศไทย (กฟผ.) ซึ่งเป็นหน่วยงานในพื้นที่จริง กล่าวว่า นฐานะผู้ประกอบการซึ่งถูกจัดอยู่ในกลุ่มแหล่งกำเนิดตามกฎหมายอยู่แล้ว โดยหลักการย่อมต้องดำเนินการควบคุมมลพิษให้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด ทั้งในด้านระบบบำบัด การตรวจวัด และการรายงานผลต่อหน่วยงานกำกับดูแล อย่างไรก็ตาม แม้จะปฏิบัติตามมาตรการครบถ้วนแล้วก็ตาม ข้อกังวลหรือข้อสงสัยจากสังคมและชุมชนโดยรอบอาจยังคงเกิดขึ้นได้ การมีระบบเซ็นเซอร์และ e-Nose ซึ่งสามารถตรวจวัด จำแนก และวิเคราะห์องค์ประกอบของกลิ่นหรือสารมลพิษได้อย่างเป็นวิทยาศาสตร์ จึงช่วยให้การสื่อสารข้อเท็จจริงมีความชัดเจนยิ่งขึ้น ข้อมูลที่ได้ไม่ใช่เพียงการประเมินโดยอาศัยความรู้สึกหรือการคาดคะเน แต่เป็นข้อมูลเชิงประจักษ์ที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้

“เทคโนโลยีนี้อยู่ที่ความสามารถในการจำแนกแยกแยะและสืบค้นแหล่งที่มา เมื่อเกิดเหตุร้องเรียนหรือข้อพิพาทเกี่ยวกับกลิ่นหรือมลพิษ ระบบสามารถช่วยวิเคราะห์ได้ว่าองค์ประกอบทางเคมีที่ตรวจพบมีลักษณะสอดคล้องกับกระบวนการผลิตของโรงงานนั้นหรือไม่ หากผลวิเคราะห์ชี้ชัดว่าแหล่งกำเนิดมาจากสถานประกอบการ ผู้ประกอบการก็สามารถยอมรับข้อเท็จจริงและเร่งดำเนินมาตรการแก้ไขได้อย่างตรงจุด ลดผลกระทบต่อชุมชนและลดความเสียหายที่อาจขยายวงกว้าง แต่หากผลพิสูจน์แสดงว่าแหล่งกำเนิดไม่ได้มาจากโรงงาน ก็สามารถใช้ข้อมูลดังกล่าวเป็นหลักฐานยืนยันความบริสุทธิ์ ลดความเข้าใจผิด และลดแรงกดดันทางสังคมได้อย่างมีเหตุผลรองรับ” วิรัตน์ กล่าว