เรื่องต่างๆ ของชีววิทยา

ลำดับตอนที่ #4 : ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็น ก๊าซพิษที่ไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น เบากว่าอากาศเล็กน้อย มีความคงตัวสูงมาก มีช่วงชีวิตประมาณ 2-3 เดือน ในบรรยากาศ ดูดกลืนคลื่นแสงที่ความยาวคลื่น 467 ไมครอน ซึ่งอยู่ในช่วงคลื่นแสงอินฟาเรด (IR)

แหล่งที่มาหรือแหล่งเกิดของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ จำแนกได้ 2 แหล่ง คือ

1.แหล่งธรรมชาติ ได้แก่ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของมีเธน หรือโฟโตเคมีคัลออกซิเดชันของสารอินทรีย์บนผิวทะเล

2.จากการกระทำของมนุษย์ ได้แก่ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิง เช่น น้ำมันปิโตรเลียม ถ่านหิน หรือถ่านไม้ ซึ่งมีส่วนผสมของคาร์บอน (C) เป็นต้น คาร์บอนมอนอกไซด์ จะเกิดเมื่อคาร์บอนในเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ที่แพร่กระจายถูกปล่อยสู่บรรยากาศร้อยละ 60 มาจากยานพาหนะ สำหรับในเขตเมืองคาร์บอนมอนนอกไซด์ถูกปล่อยจากยานพาหนะเป็นหลัก ซึ่งเป็นผลให้ในพื้นที่ที่มีการจราจรติดขัดมีปริมาณของคาร์บอนมอนนอกไซด์สูง นอกจากนี้กระบวนการอุตสาหกรรมและการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจากแหล่งกำเนิดประเภทเตาเผาหรือหม้อต้มน้ำก็เป็นแหล่งที่ปล่อยคาร์บอนมอนนอกไซด์ ได้เช่นกัน

ผลต่อสุขภาพ และสิ่งแวดล้อม

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ มีผลต่อมนุษย์ ไม่ปรากฏว่ามีผลต่อผิวของวัตถุ ไม่มีผลต่อพืช แม้จะมีความเข้มข้นสูงๆ ก็ตาม ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์มีอันตรายต่อมนุษย์โดยตรงเพราะเมื่อร่างกายหายใจเอาก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เข้าไปจะทำให้เม็ดเลือดแดงไม่สามารถรับออกซิเจนจากปอดไปเลี้ยงร่างกายได้ตามปกติ เนื่องจากก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์มีความสามารถในการรวมตัวกับฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดงได้มากกว่าก๊าซออกซิเจนถึง 200-250 เท่า ลดปริมาณการนำส่งออกซิเจนสู่อวัยวะและเนื้อเยื่อของร่างกาย จะมีผลเสียอย่างมากต่อผู้ป่วยที่มีโรคเกี่ยวกับลิ้นหัวใจ สำหรับคนทั่วไปก็ได้รับผลกระทบด้วยจะทำให้เวียนศีรษะ ตาพร่ามัว หายใจอึดอัด คลื่นไส้อาเจียน เป็นลม หมดสติ ถ้าร่างกายรับเข้าไปในปริมาณมากอาจเสียชีวิตได้ แม้ว่าคาร์บอนมอนนอกไซด์จะไม่ได้ปล่อยออกมาในระดับสูง การเพิ่มขึ้นของระดับคาร์บอนมอนนอกไซด์จะเกี่ยวข้องกับการเสื่อมของการมองเห็น ระดับความสามารถในการทำงานลดลง ทำให้เฉื่อยชา ความสามารถในการเรียนรู้ต่ำลง และความสามรถในการทำงานที่ซับซ้อนลดลง

เมื่อหายใจเอาก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เข้าไป ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จะไปแย่งออกซิเจนโดยไปรวมกับเฮโมโกลบิน (Haemoglobin) ซึ่งเรียกย่อว่า Hb เป็นสารหนึ่งที่มีอยู่ในเม็ดเลือดแดง กลายเป็นคาร์บอกซีเฮโมลโกลบิน (Carboxy haemoglobin; COHb) ปกติร่างกายของคนเราต้องการออกซิเจนจะไปรวมตัวกับเฮโมโกลบินกลายเป็น ออกซีโมโกลบิน (Oxyhaemoglobin) เขียนย่อ ๆ ว่า HbO2 ในเลือดที่มี HbO2 นี้จะถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อต่าง ๆ ทั่วร่างกายในแหล่งที่มี HbO2 ในเนื้อเยื่อจะได้รับออกซิเจน แต่ถ้าหายใจเอาก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ข้าไป ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จะเข้าไปรวมตัวกับเฮโมโกลบิน ได้เร็วกว่าออกซิเจน การที่จะเกิด COHb ในเลือดมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่หายใจเข้าไป นั้นคือ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและระยะเวลาที่หายใจเข้าไปนั้นเอง

การควบคุมการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ จากการจราจรได้มีการกำหนดการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จากท่อไอเสีย การติดตั้งอุปกรณ์ catalytic converter นอกจากนี้สามารถควบคุมโดยการปรับปรุงกระบวนการเผาไหม้ให้ความความสมบูรณ์ มีออกซิเจนที่เพียงพอในการสันดาป

ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์

ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) เป็นก๊าซประเภทเดียวกับก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูงที่เรียกว่า ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) ก๊าซเหล่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้มีอุณหภูมิสูง วราวุธ เสือดี (2541) นำเสนอรายละเอียดของออกไซด์ของไนโตรเจนซึ่งมีทั้งหมด 7 รูป ได้แก่ N₂O, NO, NO₂, N₂O₅, N₂O₃, N₂O₄ และ NO₃ แต่มีเพียง NO และ NO₂ ที่เป็นสารมลพิษทางอากาศที่สำคัญ N₂O เป็นก๊าซเรือนกระจก

สมบัติสารออกไซด์ของไนโตรเจนบางชนิด

1.ก๊าซไนตริคออกไซด์ (NO) เป็นก๊าซไม่มีสี และกลิ่น จะทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนเปลี่ยนเป็น ไนโตรเจนไดออกไซด์

2.ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) เป็นก๊าซสีน้ำตาลแกมแดงที่มีกลิ่นฉุน คล้ายคลอรีน ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ ละลายน้ำได้ดี และอยู่ในอากาศได้เพียง 3 วันเท่านั้น การที่สามารถละลายน้ำได้ดีทำให้เป็นต้นเหตุของการเกิดฝนกรด โดยก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับละอองน้ำในบรรยากาศ ได้เป็นกรดไนตริก (HNO₃) ซึ่งเป็นสารที่ก่อให้เกิดฝนกรด

แหล่งกำเนิด

ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน จะถูกปล่อยจากยานพาหนะ และโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานผลิตเครื่องใช้ อิเล็กทรอนิค และโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ก๊าซไนโตรเจนออกไซด์จะมีสีน้ำตาลและทำให้สำลัก ซึ่งก๊าซนี้จะทำปฏิกริยากับโอโซนในอากาศได้ง่าย และกลายเป็นกรดไนตริกที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเช่นเดียวกับไนเตรดที่เป็นสารพิษ นอกจากนี้ไนโตรเจนออกไซด์ยังมีบทบาทสำคัญในการเกิดปฏิกริยาในชั้นบรรยากาศ ซึ่งผล ปฏิกริยานี้จะเกิดโอโซน (หรือหมอกควัน)

ผลต่อสุขภาพ และสิ่งแวดล้อม

ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ทำให้เกิดการระคายเคืองในปอด และภูมิต้านทานของร่างกายต่ำลง ก๊าซชนิดนี้เมื่อรวมตัวกับน้ำจะเกิดเป็นกรดไนตริคเป็นอันตรายร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิต ถ้าร่างกายรับเอาก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง จะทำอันตรายต่อปอดโดยตรง เช่น ทำให้ปอดอักเสบ เนื้องอกในปอด และทำให้หลอดลมตีบตัน และยังเป็นผลให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ เช่นไข้หวัดใหญ่ ผลกระทบจากการปล่อยไนโตรเจนไดออกไซด์ในระยะสั้น ยังไม่เป็นที่แน่ชัดและสำหรับการปล่อยอย่างต่อเนื่องหรือถี่มาก ๆ ในลักษณะนี้ไนโตรเจนไดออกไซด์จะมีความเข้มข้นสูงกว่าที่พบในอากาศโดยทั่ว ๆ ไป ซึ่งอาจจะเป็นสาเหตุของการเพิ่มขึ้นของการเจ็บป่วยด้วยโรคทางเดินหายใจอย่างรุนแรงในเด็ก

ไนโตรเจนไดออกไซด์มีช่วยทำให้เกิดโอโซน และสามารถส่งผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศทั้งบนพื้นดินและแหล่งน้ำ ไนโตรเจนไดออกไซด์ในอากาศยังเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ฝนกรด และปรากฏการณ์ Eutrophication

โดยทั่วไปแล้ว NO ในอากาศจะถูกออกซิไดซ์ไปเป็น NO₂ แต่ยังไม่มีรายงานยืนยันว่าระดับของ NO ที่พบในอากาศโดยทั่วไปจะทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้ สำหรับ NO₂ เมื่อหายใจเข้าไปแล้ว อาจทำให้เกิดความระคายเคืองในถุงลม ทำให้เกิดอาการคล้ายกับโรคหลอดลมตีบตัน โดยเฉพาะในบุคคลที่เป็นโรคหืดอยู่แล้ว

ทั้ง NO และ NO₂ ไม่มีผลโดยตรงต่อวัตถุ อย่างไรก็ตาม NO₂ จะทำปฏิกิริยากับความชื้นเกิดเป็นกรดไนตริกซึ่งจะทำให้เกิดการกัดกร่อนโลหะ NO₂ มีสมบัติในการดูดซับแสง ทำให้เป็นตัวการหนึ่งของการลดทัศนวิสัยเมื่อความเข้มข้นในอากาศมีค่ามากกว่า 0.25 พีพีเอ็ม. ในด้านผลต่อสุขภาพนั้นพบว่าถ้าระดับความเข้มข้นของ NO₂ สูงถึงระดับ 300-500 พีพีเอ็ม. จะเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิตหรือสลบเนื่องจากสมองขาดออกซิเจน ความเข้มข้นระดับ 0.7-20 พีพีเอ็ม. ในเวลา 10 นาที จะทำให้หายใจไม่ออก และที่ระดับ 0.11-0.22 พีพีเอ็ม. จะเริ่มได้กลิ่น สารประกอบชนิดแรกของการเกิดออกไซด์ของไนโตรเจนส่วนใหญ่คือ NO ซึ่งต่อมาก็จะทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจนหรือโอโซนเกิดเป็น NO₂ นอกจากนี้ในบรรยากาศจะมีสารไฮโดรคาร์บอนอยู่ด้วยทำให้เกิดปฏิกิริยาอื่นเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของออกซิเจน โอโซน และ NO โดยมีแสงแดดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดเป็นกลุ่มสารมลพิษทางอากาศที่เรียกว่า ออกซิแดนท์เคมีแสง (Photochemical Oxidants) ดังนั้นผลจากการทำนายความเข้มข้นของการแพร่กระจาย NO₂ จึงให้ผลเกินจริงราว 1-10 เท่า