Chemical Composition and Source Contribution of PM10 in an Industrial Area in Ratchaburi Province

Abstract

This study aims to quantify concentration and composition of particles less than or equal to 10 micrometers in diameter (PM10) and assess its source contribution in a community near to factories. Two different community areas in Ratchaburi province, - located at Muang and at Suan Phueng district-, were selected to represent near to and far from industrial area, respectively. In the near-to-industrial area (NI), Particulate Matters were sampled at both emission sources and in the atmosphere, while at far-from-industrial area (FI), atmospheric sampling was conducted only. All sampling activities covered both dry and wet seasons during year 2014-2015. Metals, soluble ions and carbons in the collected samples were analyzed. Analyses of quantitative difference and correlation were then carried out. Assessment of source contribution in NI was performed using Chemical Mass Balance (CMB) model and Dispersion Model-AERMOD. The results show that average PM10 in NI was 56.62±36.15 µg/m3, significantly higher than that in FI (36.81±23.07 µg/m3) (a = 0.05). Metal species in atmospheric PM10 in NI were found in order as following; Fe > Zn > Mg > Al > Ni > Mn > Cr > Pb > Cu > Cd > As > Co. Such metals were more variety than that of FI. Ion species in PM10 in NI were found in order as following NO3- > SO42- > Ca2+ > K+ > NH4+ > Na+ > Cl- > Mg2+. For carbons, it found that organic carbon in NI was higher than that found in FI. Assessment of particulate matter source contribution at a receptor in NI by CMB model indicates that rice straw burning shared the highest one (23.04%), while the rest were as following; lime factory (6.34%), brick factory (6.31%), vehicles exhaust (5.44%), concrete manufacturing factory (5.11%), road dust (4.29%), construction of flyover (3.03%) and pottery factory (2.14%), respectively. For the AERMOD model application, It indicates that road dust shared the highest (52.89%), while the rest sources were as following; brick factory (36.54%), lime industry (4.37%), construction of flyover (2.55%), concrete manufacturing factory (2.52%) and pottery factory (1.14%), respectively. For the models evaluation, when compared the models results with observation, the models CMB and AERMOD showed the different accuracy.

การศึกษานี้มีเป้าหมายเพื่อวิเคราะห์ความเข้มข้นและองค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน (PM10) และประเมินแหล่งที่มาของฝุ่น ในพื้นที่ชุมชนใกล้กับโรงงานอุตสาหกรรม พื้นที่ศึกษาแบ่งเป็น 2 บริเวณ คือ พื้นที่ในและนอกเขตอุตสาหกรรมซึ่งได้แก่ พื้นที่ในเขต อ.เมือง และ อ. สวนผึ้ง จ.ราชบุรี ตามลำดับ โดยในเขตอุตสาหกรรมได้เก็บตัวอย่างฝุ่นจากแหล่งกำเนิดในบรรยากาศ ส่วนนอกเขตอุตสาหกรรมเก็บเฉพาะในบรรยากาศ ครอบคลุมทั้งในช่วงฤดูแล้งและฤดูฝนในระหว่างปีพ.ศ. 2557-2558 ตัวอย่างฝุ่นได้นำมาวิเคราะห์ความเข้มข้นของโลหะ ไอออนที่ละลายน้ำและคาร์บอน จากนั้นนำผลที่ได้มาวิเคราะห์ความแตกต่างและความสัมพันธ์เชิงปริมาณ ส่วนการประเมินแหล่งที่มาของฝุ่นในเขตอุตสาหกรรมได้วิเคราะห์ด้วยแบบจำลองสมดุลมวลเคมี (CMB) ร่วมกับการประเมินการแพร่กระจายของฝุ่นและคำนวณสัดส่วนแหล่งที่มาของฝุ่นด้วยแบบจำลองการแพร่กระจายคุณภาพอากาศ AERMOD ผลการศึกษาพบว่าในเขตอุตสาหกรรมพบ PM10 ในบรรยากาศเฉลี่ยเท่ากับ 56.62±36.15 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งสูงกว่านอกเขตอุตสาหกรรม ที่มีค่าเฉลี่ย 36.81±23.07 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (a = 0.05) จากการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของฝุ่นในบรรยากาศในเขตอุตสาหกรรมพบความเข้มข้นของโลหะตามลำดับ ดังนี้ Fe > Zn > Mg > Al > Ni > Mn > Cr > Pb > Cu > Cd > As > Co ซึ่งพบว่าโลหะในบรรยากาศมีความหลากหลายมากกว่านอกเขตอุตสาหกรรม ในกลุ่มไอออนพบความเข้มข้นในบรรยากาศตามลำดับดังนี้ NO3- > SO42- > Ca2+ > K+ > NH4+ > Na+ > Cl- > Mg2+ ในส่วนขององค์ประกอบคาร์บอนพบว่าในเขตอุตสาหกรรมมีปริมาณอินทรีย์คาร์บอนมากกว่านอกเขตอุตสาหกรรม และจากการประเมินแหล่งที่มาของฝุ่นในพื้นที่อุตสาหกรรมโดยใช้แบบจำลอง CMB พบว่า สัดส่วนของแหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดฝุ่น ณ ผู้รับมาจากฝุ่นจากการเผาฟางข้าว มีสัดส่วนมากที่สุด (ร้อยละ 23.04) รองลงมา ได้แก่ โรงงานปูนขาว (ร้อยละ 6.34) โรงงานอิฐมอญ (ร้อยละ 6.31) ฝุ่นจากการปลดปล่อยของรถยนต์ (ร้อยละ 5.44) โรงงานคอนกรีตสำเร็จรูป (ร้อยละ 5.11) ฝุ่นถนน (ร้อยละ 4.29) ฝุ่นจากการสร้างสะพาน (ร้อยละ 3.03) และโรงงานเครื่องปั้นดินเผา (ร้อยละ 2.14) ตามลำดับ ส่วนผลการประเมินแหล่งที่มาของฝุ่นด้วยแบบจำลองคุณภาพอากาศ AERMOD พบว่า ฝุ่นถนนมีสัดส่วนมากที่สุด (ร้อยละ 52.89) รองลงมา ได้แก่ โรงงานอิฐมอญ (ร้อยละ 36.54) โรงงานปูนขาว (ร้อยละ 4.37) ฝุ่นจากการก่อสร้างสะพาน (ร้อยละ 2.55) โรงงานคอนกรีตสำเร็จรูป (ร้อยละ 2.52) และโรงงานเครื่องปั้นดินเผา (ร้อยละ 1.14) ตามลำดับ ส่วนการประเมินด้วยแบบจำลองโดยเทียบกับผลการตรวจวัดพบว่าแบบจำลอง CMB และ AERMOD ให้ความแม่นยำที่แตกต่างกัน