รองศาสตราจารย์ ดร.ศิริมา ปัญญาเมธีกุล และศาสตราจารย์ กิตติคุณ ดร.ธงชัย พรรณสวัสดิ์ ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
พันศักดิ์ ถิรมงคล ผู้อำนวยการกองจัดการคุณภาพอากาศและเสียง กรมควบคุมมลพิษ
ความยากของAQI
ขอแจ้งไว้แต่เนิ่นๆเลยนะว่าบทความนี้เป็นวิทยาศาสตร์มาก แต่คนที่เขาเรียนมาทางวิทยาศาสตร์สายตรงเขาจะบอกว่าไม่เห็นเป็นวิทยาศาสตร์จ๋าตรงไหน อย่างไรก็ตามบทความนี้อาจจะยากไปนิดสำหรับคนที่ไม่มีฐานทางวิทยาศาสตร์ แต่กระนั้นก็ตามหากผู้ใดต้องการจะรณรงค์เรื่องฝุ่นจิ๋ว PM2.5 แบบรู้จริง เข้าใจจริง ก็ต้องพยายามทำความเข้าใจกับมันให้ได้เพื่อจะได้นำพาสังคมไทยไปในทิศทางที่ถูกต้องและอธิบายได้
PM2.5 ราย 24 ชั่วโมงกับรายชั่วโมง
ก่อนที่จะไปพูดถึงว่าเหตุใดค่า AQI (ไม่มีหน่วย)ของประเทศต่างๆจึงต่างกันและแย้งกันได้ในเมื่อค่าที่วัด PM2.5 (หน่วยเป็นไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ย่อว่า มคก./ลบ.ม.)ได้ออกมาเท่ากัน เราอยากจะขอย้อนกลับไปย้ำในสิ่งที่เคยพูดมาแล้วก่อนหน้านี้ใน “ดราม่า PM2.5 ตอน๒” ว่าการวัดค่า PM2.5 นั้นวัดได้ทุกชั่วโมง แม้จะวัดเป็นทุกนาทีก็ทำได้(กรณีใช้เครื่องวัดแบบเรียลไทม์) แต่ค่าเหล่านั้นจะเอามาเทียบกับค่ามาตรฐาน PM2.5 ไม่ได้ เพราะค่ามาตรฐานที่ว่านั้นเขากำหนดให้เป็นค่าเฉลี่ยรายวันหรือ 24 ชั่วโมง
เหตุผลสั้นๆก็คือ ค่า PM2.5 นี้มันแกว่ง มันไม่คงที่ มันแปรผันไปตามเวลาและกิจกรรมของมนุษย์ ค่าที่วัดในตอนกลางคืนกับกลางวันจะไม่เท่ากัน ตอนจราจรติดขัดกับไม่ติดขัดก็ได้ค่าต่างกัน ช่วงมีการเผานาเผาขยะกับไม่มีเผาค่าก็สามารถต่างกันได้เป็นสิบๆเท่า เขาจึงให้วัดทุกชั่วโมงแล้วเอาค่าที่วัดได้มาเฉลี่ยเป็นค่ารายวันแล้วจึงค่อยเอาไปเทียบกับมาตรฐานราย 24 ชั่วโมง
เข้าใจตรงกันแล้วนะคะ นะครับ
ความแตกต่างของ AQI ของแต่ละประเทศ ต้นตอของความสับสน
ทีนี้ก็จะมาพูดถึงค่า AQI ที่คำนวณแบบถูกต้อง คือใช้ข้อมูล PM2.5 เฉลี่ย 24 ชั่วโมง (ที่ต่อไปจะขอเขียนเป็น PM2.5/24 hr.) มาเป็นฐานในการคำนวณเทียบกับมาตรฐานรายวันหรือ 24 ชั่วโมงที่ว่า ทั้งนี้พึงระลึกไว้ดัวยว่า AQI ในบทความนี้หมายถึง AQI ที่คำนวณจาก PM2.5/24hr. เท่านั้น“ดราม่า PM2.5 ตอน๖: PM2.5 กับ AQI”
แต่เราจะไม่คำนวณค่า AQI เฉพาะสำหรับประเทศไทยเท่านั้น เราจะเอาค่า PM2.5/24 hr. ที่ได้มาค่าหนึ่งๆ ไปคำนวณเป็น AQI ของ 4 ประเทศ ได้แก่ อเมริกา สิงคโปร์ ไทย และจีน เพื่อมาเปรียบเทียบกัน แล้วรับรองได้ว่าคุณจะงง และจะมีความเชื่อมั่นต่อค่า AQI ลดลง จนไม่ไปสร้างดราม่าใหม่ๆขึ้นมาอีก ตราบที่ถ้าคุณเข้าใจที่มาที่ไปของค่า AQI ที่คำนวณได้มานี้อย่างชัดแจ้ง ดังที่เรากำลังจะพยายามอธิบายให้ฟัง
แต่ก่อนที่จะไปถึงจุดนั้นขอให้ข้อมูลที่จะทำให้คุณงงมากขึ้นไปอีก คือ สิงคโปร์มีค่าดัชนีใน 2 รูปแบบคือ ในรูปของAQI และ PSI อัน PSI นั้นย่อมาจากคำว่า Pollutant Standards Index หรือดัชนีมาตรฐานสารมลพิษ ซึ่งอเมริกาเองก็เคยใช้ศัพท์คำนี้มาก่อน(อเมริกาเริ่มกำหนดใช้ค่า PSI ในปีค.ศ. 1976) แต่มาเปลี่ยนเป็น AQI ในภายหลัง(เมื่อปีค.ศ. 1999) ดังนั้น PSI ของสิงคโปร์ก็คือ AQI ของประเทศอื่นๆ คือมีความหมายเหมือนกัน เป็นดัชนีคุณภาพอากาศเช่นกัน แต่ที่สับสนและงงๆกับวิธีคิดของสิงคโปร์ก็คือ เขาก็ยังมีคำว่า AQI ใช้ในประเทศเขาด้วย แต่ AQI ของเขาอันนี้ไม่เหมือนของประเทศอื่น มันคือค่า AQI ที่คำนวณมาจากค่าวัด PM2.5 รายชั่วโมง !!! ซึ่งผิดหลักการที่โลกเขาใช้กันดังที่เราได้พยายามอธิบายไว้แล้วในย่อหน้าแรก
ดังนั้นถ้าจะเอาค่า AQI ของไทยไปเทียบกับ AQI ของสิงคโปร์ต้องเข้าใจให้ถ่องแท้ว่ามันคือการเทียบกันระหว่างแกะกับเต่า ไม่ใช่แกะกับแพะซึ่งมีส่วนคล้ายกัน แต่สำหรับแกะกับเต่า แม้ว่าจะมี 4 ขาเหมือนกันแต่ลักษณะอย่างอื่นไม่ว่าเป็นความเร็วของการเดิน การกิน การสืบพันธุ์ต่างกันอย่างสิ้นเชิง
PM2.5 ค่าเดียวกัน แต่ค่า AQI ในแต่ละประเทศกลับต่างกัน
เอาละ เราได้ปูความเข้าใจพื้นฐานมากันมากแล้ว ต่อไปนี้ก็มาเข้าเรื่องว่าเมื่อค่าวัด PM2.5/24hr. ได้เท่ากันแล้วเหตุไฉนค่า AQI ที่คำนวณได้ในแต่ละประเทศจึงต่างกัน (ดูตัวเลขในตารางประกอบ)
ในตารางนี้มีข้อสังเกตอยู่อย่างน้อย 5 ประการ
ต่อไปจะอธิบายให้ฟังว่า เหตุใดข้อ 3), 4), และ 5) ข้างต้นจึงสรุปได้เช่นนั้น
เหตุใด AQI จึงต่างกันแม้ค่า PM2.5 เท่ากัน
ในตารางนี้เราได้สมมุติตัวเลขค่า PM2.5/24 hr. เป็น 4 ค่า คือ 36, 75, 126, และ 318 มคก./ลบ.ม. สำหรับ 2 กรณีแรกคือค่า 36 และ 75 สามารถเกิดขึ้นได้บ่อยในเขตเมืองที่มีมลพิษสูง ส่วนกรณีที่ 3 เป็นเหตุการณ์ที่อาจผิดปกติอยู่บ้างค่า PM2.5/24hr. จึงสูงกว่าปกติ(สมมุติวัดได้ 126 มคก./ลบ.ม.) แต่กรณีที่ 4 คือค่าที่สูงถึง 318 มคก./ลบ.ม. ค่านี้เป็นเหตุการณ์ที่ผิดปกติวิสัยอย่างมาก แต่เรายกตัวอย่างขึ้นมาเพื่อให้เห็นเหตุการณ์สุดขั้ว เช่นไฟไหม้ป่า หรือไฟไหม้กองขยะใกล้ชุมชน เป็นต้น ซึ่งในกรณีเช่นนี้รัฐต้องมีมาตรการพิเศษขึ้นมาเป็นการเฉพาะ เพื่อให้ตอบสนองต่อวิกฤติการณ์ได้ทันกาล
กรณีที่๑ ค่า PM2.5/24hr. = 36 มคก./ลบ.ม.
ค่านี้เป็นค่าที่เกิดขึ้นได้เป็นปกติแม้ในประเทศที่มีการควบคุมแหล่งปล่อยฝุ่นจิ๋ว PM2.5 ได้เป็นอย่างดี จากตารางดังกล่าว จะเห็นได้ว่าค่า AQI ของอเมริกาเท่ากับ 102 ซึ่งใกล้เคียงค่า 100 (ซึ่งค่า AQI=100 นี้เป็นค่าฐานกลางของการประเมินมลพิษ) เพราะค่าวัด 36 มคก./ลบ.ม. นั้นเกือบเท่ากับค่า 35 มคก./ลบ.ม. อันเป็นค่ามาตรฐาน ถัดมาเป็นของสิงคโปร์ที่มีมาตรฐาน PM2.5/24hr. ที่ 37.5 มคก./ลบ.ม. คำนวณเป็นค่า PSI (หรือเทียบเท่ากับ AQI ของประเทศอื่นๆ) ได้เท่ากับ 79 และของไทย(ที่ 36 มคก./ลบ.ม. เทียบกับ 50 มคก./ลบ.ม.)กับจีน(ที่ 36 มคก./ลบ.ม. เทียบกับ 75 มคก./ลบ.ม.) ได้ค่า AQI เป็น 48 และ 51 ตามลำดับ ซึ่งตรงกับทฤษฎีหรือความที่ควรจะเป็นคือเมื่อค่ามาตรฐานกำหนดให้มีตัวเลขสูงขึ้นหรือเข้มงวดน้อยลง (เช่นจาก 35 มคก./ลบ.ม. ไปถึง 75 มคก./ลบ.ม. ดังในตาราง) ค่า PM2.4/24hr. ที่วัดได้ 36 มคก./ลบ.ม. (ซึ่งเป็นค่าคงที่) ก็จะน้อยกว่ามาตรฐานมากขึ้นๆไปตามลำดับ และค่า AQI ที่คำนวณได้ก็ควรต้องลดลงๆไปตามลำดับเช่นกัน ยกเว้นของไทยกับจีนที่ใกล้เคียงกันมากและสลับที่กันด้วย (ของไทยที่ 48 ฟังดูคล้ายกับว่าดีกว่าของจีนที่ 51) แต่นั่นก็ไม่ใช่สาระสำคัญนักตราบที่ค่า AQI ของทั้งสองประเทศก็ยังต่ำกว่า 100 อย่างมากเหมือนๆกัน
กรณีที่๒ ค่า PM2.5/24hr. = 75 มคก./ลบ.ม.
ค่า PM2.5/24hr. ขนาด 75 มคก./ลบ.ม. นี้เป็นสิ่งที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้ไม่น้อย โดยเฉพาะในประเทศกำลังพัฒนาหรือประเทศที่ยังไม่มีมาตรการควบคุมแหล่งกำเนิดมลพิษ PM2.5 ดีพอ ค่า AQI ของอเมริกา สิงคโปร์ ไทย และจีน คำนวณได้เท่ากับ 161, 122, 162, และ 100 ตามลำดับ ทั้งนี้มีข้อสังเกตว่าหากไม่เอาค่า AQI ของไทยมาร่วมพิจารณาในตอนนี้ จะเห็นได้ว่ารูปแบบความสัมพันธ์ที่ว่าเมื่อค่ามาตรฐานกำหนดให้มีความเข้มข้นสูงขึ้น(จาก 35 มคก./ลบ.ม. ของอเมริกาไปถึง 75 มคก./ลบ.ม. ของจีน) ค่า AQI จะต่ำลง (หากค่าวัด PM2.5/24hr. เป็นค่าคงที่ ซึ่งในกรณีนี้คือที่ 75 มคก./ลบ.ม) นั้นเป็นจริงตามที่ควรจะเป็น
แต่เมื่อเอาค่า AQI ของไทยที่ 162 มาร่วมในการพิจารณาด้วย ความสัมพันธ์ที่ว่านั้นก็ไม่เป็นจริงอีกต่อไป และเป็นที่น่าสังเกตด้วยว่ามาตรฐานของไทย(ที่ 50 มคก./ลบ.ม.)ที่ถูกวิจารณ์ว่าหย่อนยานกว่าของอีกหลายประเทศ(ซึ่งจริง)นั้น เมื่อพิจารณาเป็นค่า AQI ค่าของไทยกลับดูเข้มงวดกว่าของสิงคโปร์(ที่ 122)และใกล้เคียงกับของอเมริกา(ที่ 161)เสียด้วยซ้ำ ดังนั้นการที่จะมองแต่ลำพังค่ามาตรฐาน 24 hr. ว่าสูงหรือต่ำโดยไม่ดูยาวไปถึงขั้นการคำนวณออกมาเป็น AQI ก็อาจทำให้เข้าใจผิดได้
พูดง่ายๆก็คือหากคำนวณออกมาเป็น AQI แล้วค่ากำหนดของไทยก็ไม่ได้ย่อหย่อนหรือด้อยกว่าของต่างประเทศนัก และที่ได้มีการด้อยค่าค่ามาตรฐาน PM2.5/24hr. ของไทยมาโดยตลอดจึงดูจะไม่ยุติธรรมกับภาครัฐนักหากมองในมุมนี้
กรณีที่๓ ค่า PM2.5/24hr. = 126 มคก./ลบ.ม.
ค่า 126 นี้ไม่ใช่ค่าที่จะพบเห็นกันได้ในภาวะเหตุการณ์ปกติ แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ ในกรุงเทพและที่เชียงใหม่ก็เคยเกิดขึ้น ค่า AQI สำหรับ 4 ประเทศดังกล่าวในกรณีนี้ คำนวณออกมาได้เป็นดังนี้ คือ 187 (อเมริกา), 178 (สิงคโปร์), 236 (ไทย), และ 166 (จีน) ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างค่า PM2.5/24hr. กับค่า AQI ก็ยังเป็นจริงดังทฤษฎีที่กล่าวมาแล้ว ยกเว้นหากเอาค่า AQI ของไทยเข้ามาร่วมวิเคราะห์ด้วย ซึ่งก็เป็นสิ่งที่เหมือนกันกรณีที่๒ อยู่อีกเช่นกัน และก็เช่นกันที่ค่า AQI ของไทยบ่งชี้ว่าไทย strict หรือ เข้มงวดกว่าของอีก 3 ประเทศแม้กระทั่งอเมริกาในกรณีนี้
กรณีที่๔ ค่า PM2.5/24hr. = 318 มคก./ลบ.ม.
ค่า PM2.5/24hr. ที่ 318 มคก./ลบ.ม. นี้ไม่ใช่เหตุการณ์ปกติแน่นอน จะวัดได้สูงขนาดนี้ก็ต้องมีเหตุวิกฤติเกิดขึ้น เช่นไฟไหม้ป่า เผาขยะ หรือโรงงานปล่อยมลพิษออกมากมายด้วยเหตุฉุกเฉิน ค่า AQI ของ 4 ประเทศในกรณีนี้ คือ 368 (อเมริกา), 368 (สิงคโปร์), 428 (ไทย), และ 355 (จีน) ซึ่งทุกคนก็จะเห็นได้ด้วยตัวเองโดยไม่ยากว่า หากไม่เอา AQI ไทยมาร่วมวิเคราะห์ด้วยแล้วความสัมพันธ์นั้นก็ยังเป็นจริง รวมทั้งตอกย้ำอีกครั้งด้วยว่า AQI ของไทยเข้มงวดกว่าของอีก 3 ประเทศอย่างแน่นอนในเหตุการณ์ที่ค่า PM2.5/24hr. สูงๆ เช่น สูงกว่าค่า 50 มคก./ลบ.ม. เป็นต้นไป จาก 3 ตัวอย่างหลังเราก็จะพอบอกได้ว่าค่า AQI ที่คำนวณออกมาได้นี้ค่อนข้างจะแปลกๆ ใครที่จะเอาไปใช้จึงพึงทำความเข้าใจกับมันและเอาไปใช้อย่างคนที่เข้าใจ
แล้วทำไมค่า AQI ถึงได้สับสนได้ถึงเพียงนี้
เดิมตั้งใจว่าจะอธิบายให้เห็นว่าการคำนวณค่า AQI ของแต่ละประเทศนั้นเขามีวิธีการและมาตรฐานของเขา ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ซึ่งถ้าเรารู้ถึงที่มาที่ไปของการคำนวณและการแปลความหมายของค่า AQI นี้ โดยเฉพาะการแปลงเป็นแถบสี เขียว เหลือง ส้ม แดง ม่วง แดงออกน้ำตาลเข้ม(maroon) เพื่อให้สะดวกแก่การรับรู้และเข้าใจของประชาชนทั่วไป เราก็จะเข้าใจว่าการใช้ค่า PM2.5/24hr. และค่า AQI มันมีข้อจำกัดของมัน ทว่าเสียดายที่หน้ากระดาษหมด เราจึงจะขอไปต่อในตอนที่ ๑๕ ที่เราจะกลับมาอธิบายว่าทำไมมันจึงสับสนเช่นนี้
แต่ก่อนที่จะจบตอน๑๔ นี้ เรายังอยากจะย้ำเตือนว่าอย่าเอาค่า PM2.5 ที่ชั่วโมงหนึ่งๆไปเทียบกับมาตรฐาน PM2.5/24hr. และมีข้อสังเกตเพิ่มขึ้นด้วยว่าโอกาสเกิด PM2.5 สูงๆดังตัวอย่างที่ 3 และ 4 ในตารางนั้นมีไม่มากนัก และเราควรมาเพ่งเล็งช่วงของ PM2.5 ที่ไม่เกิน 75 มคก./ลบ.ม. น่าจะมีประโยชน์และคุ้มค่าแก่การใส่ความพยายามเข้าไปมากกว่า และในกรณีนี้ เช่นที่กรณีตัวอย่างที่ 1 ที่ PM2.5/24hr. = 36 มคก./ลบ.ม. ค่า AQI ของไทยยังไม่สะท้อนถึงความรุนแรงของปัญหาได้ตรงนัก เหตุผลคือค่ามาตรฐาน PM2.5/24hr. ของเราสูงกว่าอีกหลายประเทศนั่นเอง และเราควรพิจารณาว่าเราปรับแก้ให้มันเข้มข้นไหม ถึงเวลาหรือยัง โดยเอาปัจจัยอื่นๆเข้ามาพิจารณาพร้อมๆกัน (ดูดราม่า PM2.5 ตอน๒)
ก็อย่างที่เกริ่นไว้ตั้งแต่บรรทัดแรกว่าเรื่องนี้เข้าใจยาก แต่ทว่าหากจะมีใครต้องการรณรงค์เรื่องนี้อย่างจริงจังก็ต้องใช้ความพยายามศึกษาเรื่องนี้ให้เข้าใจ มิฉะนั้นความตั้งใจดีของเราอาจเป็นบูมมาแร็งสะท้อนกลับสู่ประเทศอันเป็นที่รักของเราได้
เอกสารอ้างอิง
1)ศิริมา ปัญญาเมธีกุล และธงชัย พรรณสวัสดิ์ “ดราม่า PM2.5 ตอน๒: มาตรฐานที่ต่างกัน”
2) ศิริมา ปัญญาเมธีกุล และธงชัย พรรณสวัสดิ์ “ดราม่า PM2.5 ตอน๖: PM2.5 กับ AQI”
3) Kanchan, Amit Kumar Gorai, and Pramila Goyal (2015) “A Review on Air Quality Indexing System” Asian Journal of Atmospheric Environment. 9(2), 101-113.
4) http://air4thai.pcd.go.th/webV2/aqi_info.php
5) https://www.airnow.gov/aqi/aqi-calculator-concentration/
6) https://va.ecitizen.gov.sg/CSS/Hybrid/Themes/NEA/uploads/computation-of-the-psi.pdf
7) https://healthandsafetyinshanghai.com/china-air-quality/
8) https://www.swimlesson.com.sg/blog/the-difference-between-psi-aqi-and-pm25
