วารสารวศวกรรมศาสตร

ม ห า ว ท ย า ล ย เ ช ย ง ใ ห ม

69 Received 4 January 2016Accepted 7 December 2016

74369-8

68

[6] Sung, W. J. , Hogewoning, S. W. and Ieperen, W. V. Responses of supplemental blue light on flowering and stem extension growth of cut chrysanthemum. Scientia Horticulturae, 2014; 165: 69-74.

[7] PARUS. Plants grow with LED lighting. Product catalogue of Sungnam-myun, Dongnam-gu, Cheonan city, Korea, 2014.

[8] ลลาวด กาวงษ และหทยพร พวงยง. การควบคมการผสมสของหลอดไดโอดเปลงแสงก าลงสง. ปรญญานพนธ ภาควชาวศวกรรมไฟฟา, คณะวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยบรพา, 2551.

[9] Akira, Y. and Fujiwara, K. Plant lighting system with five wavelength-band light-emitting diodes providing photon flux density and mixing ratio control. Plant Methods. 2012; 8: 46.

[10] Hee, J.J., Ju, K.S. and Joo, J.H. Illuminance distribution and photosynthetic photon flux density characteristics of LED lighting with periodic lattice arrangements. Transactions on Electrical and Electronic Materials. 2012; 13: 16-18.

[11] Wright, W. D. A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colours. Transactions of the Optical Society, 1928; 30 (4): 141–164.

[12] Smith, T. and Guild, J. The C. I. E. colorimetric standards and their use. Transactions of the Optical Society. 1931-1932; 33(3): 73–134.

[13] CIE. Commission internationale de l'Eclairage proceedings, Cambridge: Cambridge University Press, 1932.

[14] Abramoff, M. D., Magalhães, P. J. and Ram, S. J. Image Processing with ImageJ. Biophotonics Int. 2004; 4(11): 36-42.

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

การประเมนความสามารถของตนไมประดบในการดกจบอนภาคขนาดเลกในอาคาร

Assessment of the Ability of Houseplants to Trap Indoor Particulate Matter

ธนากร รตนพนธ*,1 มณรตน องควรรณด1 และ ศรมา ปญญาเมธกล2

Thanakorn Rattanapun*,1, Maneerat Ongwandee1 and Sirima Panyametheekul2

1สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยมหาสารคาม อ.กนทรวชย จ.มหาสารคาม 44150 2ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตรจฬาลงกรณมหาวทยาลย เขตปทมวน กรงเทพฯ 10330

1Faculty of Engineering, Mahasarakham University, Kantarawichai District, Mahasarakham 44150, Thailand.

2Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Chulalongkorn University, Pathumwan, Bangkok 10330, Thailand

*E-mail: rattanapun_bank@hotmail.com, Tel: +668 7637 2788

บทคดยอ ตนไมประดบสามารถชวยลดมลพษในอาคารได แตยงไมมการวดความสามารถของตนไมในการก าจดอนภาคขนาดเลกในอาคารดวยวธทเปนมาตรฐาน ดงนนงานวจยนมจดประสงคเพอประเมนความสามารถของตนไมประดบในอาคารในการดกจบอนภาคขนาดเลกกวา 2.5 ไมครอน (PM2.5) ดวยหองทดสอบขนาดใหญ โดยศกษาปจจยทมผลตอความสามารถของตนไม คอ พนทผวใบ และ ลกษณะใบ ตนไมทใชในการทดสอบแบงออกเปน 2 กลม คอ กลมตนไมประดษฐ ประกอบดวย ตนเฟรน และตนสาวนอยประแปง และกลมตนไมจรง ประกอบดวย ตนพลดาง ตนฤๅษผสม และตนเขมสามส ท าการวดความสามารถในการดกจบ PM2.5 โดยใชหองทดสอบขนาด 8 ลบ.ม. ทมพนผวภายในหองเปนอะลมเนยม อนภาคขนาดเลกทใชในการทดลองไดจากการเผาไหมธป โดยใหความเขมขนเรมตนของ PM2.5 อยในชวง 240-250 มคก./ลบ.ม. วดความเขมขนอยางตอเนองเปนเวลา 24 ชวโมง จากกนนน าขอมลมาพยากรณสมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบ ดวยการวเคราะหการถดถอยแบบไมเปนเชงเสนตรงโดยใชแบบจ าลองทางคณตศาสตรของสมการสมดลมวลของ PM2.5 ในอากาศภายในหองทดสอบ ผลการทดลองพบวา พนทใบของตนเฟรนประดษฐมความสมพนธเชงเสนตรงกบคาสมประสทธการสญหายของ PM2.5 ทเพมขน โดยมสมประสทธสหสมพนธเพยรสนเทากบ 0.919 ทระดบนยส าคญทางสถต 0.05 เมอวดสมประสทธการสญหายของ PM2.5 ของตนไมทง 5 ชนดทมพนทใบท งหมดเทากน คอ 5 ตร.ม. ไดคาดงน ตนเฟรนประดษฐ 0.07 ตอชวโมง ตนสาวนอยประแปง 0.06 ตอชวโมง ตนพลดาง 0.06 ตอชวโมง ตนฤๅษผสม 0.04 ตอชวโมง และตนเขมสามส 0.05 ตอชวโมง โดยตนฤๅษผสมซงมลกษณะใบหยกมขนสามารถดกจบ PM2.5 ไดสงสดในชวง 3 ชวโมงแรก แตความสามารถกลบลดลงเวลาผานไปเนองจากผลของการคายน าทผวใบโดยตรง

74369-8

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

70

ABSTRACT Houseplants can reduce indoor pollutants. However, there have been no studies conducted on

determining the ability of houseplants to remove particulate matter by a standardized method. Thus, the objectives of this study were to assess the ability of houseplants to trap particulate matter less than 2.5 micron (PM2.5) using a large-scale chamber. Studied factors included leaf surface area and leaf characteristics. Selected plants in this study can be divided into two groups. Group 1 – artificial plants included Boston fern and Dieffenbachia. Group 2 – real plants included Golden pothos (Epopremnum aureum) , Painted nettle ( Solenostemon scutellarioides) and Rainbow tree ( Dracaena cincta) . Experiments were conducted in an 8-m3 test chamber with aluminum inner walls. The tested PM2. 5 was generated by burning an incense stick to obtain an initial concentration of 240-250 µg/m3. Loss rate coefficients for PM2.5 accumulation on leaf surfaces were determined by fitting time-dependent concentrations to a mass balance model using a nonlinear regression method. Data were obtained from each experiment conducted for 24 hour. Results show that leaf surface area of the artificial Boston fern was linearly correlated with a loss rate coefficient. A Pearson correlation coefficient was 0.919 at the significant level of 0. 05. When testing the plant abilities at the same total leaf area of 5 m2, the predicted loss rate coefficients for individual tested plants are as follows: artificial Boston fern 0.07 per hour, artificial Dieffenbachia 0.07 per hour, Golden pothos 0.06 per hour, Painted nettle 0.04 per hour and Rainbow tree 0.05 per hour. The painted nettle which has wrinkle and hairy leaves exhibited the highest PM2.5 collection capability, but it declined over time due to direct transpiration through the leaf surface. 1. บทน า

คณภาพอากาศภายในอาคาร (indoor air quality)

ทไมดจะสงผลตอสขภาพของผคนทอาศยอยภายในอาคาร ขอมลดงกลาวไดรบการสนบสนนจากผลการศกษารป แบบการด า เน น ช ว ต ขอ งคน เม อ งในป ระ เท ศสหรฐอเมรกา พบวาคนเมองใชเวลาเฉลยในแตละวนอาศยอยภายในอาคารถงรอยละ 87 โดยอยภายนอกอาคารหรอพนทโลงแจงเพยงรอยละ 6 เทาน น [1] เชนเดยวกบประเทศไทย ส านกงานสถตแหงชาต [2] ไดส ารวจคนทท างานในส านกงานพบวา ใชเวลาเฉลยในทท างาน 8.8

ชวโมง/วน และอยทพกอาศย เฉลย 12.1 ชวโมง/วน หรอคดเปนเวลาท งหมดทอาศยในอาคารถงรอยละ 87

ดงนนการไดรบสารมลพษของผคนในเขตเมองจงเกดขนภายในอาคารเปนหลก

อนภาคขนาดเลก (particulate matter) เปนหนงในสารมลพษอากาศทมผลตอสขภาพของผอาศยภายในอาคาร [3] เนองมาจากอนภาคทมขนาดเลกกวา 2.5

ไมครอน (PM2.5) และ 10 ไมครอน (PM10) สามารถเคลอนทเขาสระบบทางเดนหายใจไดลก เปนสาเหตของการเจบปวยทเกดขนกบระบบทางเดนหายใจ [4] เกณฑมาตรฐานโดยประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต

ก าหนดระดบ PM2.5 เฉลยในเวลา 24 ชวโมง ตองมคาไมเกน 50 มคก./ลบ .ม . และ PM10 เฉ ลยใน เวลา 24

ชวโมง ตองไมเกน 120 มคก./ลบ.ม. [5,6] โดยทวไปการก าจดอนภาคขนาดเลกภายในอาคารทวไป ทไมเกยวของกบอตสาหกรรมจะจดการใหมระบบระบายอากาศท เหมาะสม เชน ตดต งชองลม หรอพดลมดดอากาศเพอใหอากาศถายเทไดสะดวก และอาจมการใชเค รองฟอกอากาศ เปนตน นอกจากนภายในอาคาร บานเรอน ยงนยมปลกตนไมประดบตกแตงสถานทใหมความนาอย ซงรวมถงการตกแตงดวยตนไมดอกไมประดษฐ โดยปจจบนประเทศไทยยงเปนผสงออกตนไมดอกไมประดษฐ อนดบ 1 ในกลมอาเซยน และตดอนดบในกลมผ สงออก 10 อนดบแรกของโลก มมลคาการสงออกปละประมาณ 3,000 ลานบาท [7]

งานวจยทผานมาของรว เสรษฐภกด และคณะ [8] ศ กษ าก ารใชตน ไมช น ดต างๆ ท ป ล ก รม ถนน ในกรงเทพมหานครเพอชวยลดมลพษอากาศ พบวาพชทมดชนพนทใบมากและมเรอนยอกทบจะท าใหมการกระจายแสงในเรอนยอดไดด เชน ชมพพนธทพย ชงโค พดซอน อนทนลน า พกลเทยนกง ชบา โกศล ค าเงาะ และประด จงมประสทธภาพในการสงเคราะหแสงไดด ชวยดดซบ

70 71

743

ABSTRACT Houseplants can reduce indoor pollutants. However, there have been no studies conducted on

determining the ability of houseplants to remove particulate matter by a standardized method. Thus, the objectives of this study were to assess the ability of houseplants to trap particulate matter less than 2.5 micron (PM2.5) using a large-scale chamber. Studied factors included leaf surface area and leaf characteristics. Selected plants in this study can be divided into two groups. Group 1 – artificial plants included Boston fern and Dieffenbachia. Group 2 – real plants included Golden pothos (Epopremnum aureum) , Painted nettle ( Solenostemon scutellarioides) and Rainbow tree ( Dracaena cincta) . Experiments were conducted in an 8-m3 test chamber with aluminum inner walls. The tested PM2. 5 was generated by burning an incense stick to obtain an initial concentration of 240-250 µg/m3. Loss rate coefficients for PM2.5 accumulation on leaf surfaces were determined by fitting time-dependent concentrations to a mass balance model using a nonlinear regression method. Data were obtained from each experiment conducted for 24 hour. Results show that leaf surface area of the artificial Boston fern was linearly correlated with a loss rate coefficient. A Pearson correlation coefficient was 0.919 at the significant level of 0. 05. When testing the plant abilities at the same total leaf area of 5 m2, the predicted loss rate coefficients for individual tested plants are as follows: artificial Boston fern 0.07 per hour, artificial Dieffenbachia 0.07 per hour, Golden pothos 0.06 per hour, Painted nettle 0.04 per hour and Rainbow tree 0.05 per hour. The painted nettle which has wrinkle and hairy leaves exhibited the highest PM2.5 collection capability, but it declined over time due to direct transpiration through the leaf surface. 1. บทน า

คณภาพอากาศภายในอาคาร (indoor air quality)

ทไมดจะสงผลตอสขภาพของผคนทอาศยอยภายในอาคาร ขอมลดงกลาวไดรบการสนบสนนจากผลการศกษารป แบบการด า เน น ช ว ต ขอ งคน เม อ งในป ระ เท ศสหรฐอเมรกา พบวาคนเมองใชเวลาเฉลยในแตละวนอาศยอยภายในอาคารถงรอยละ 87 โดยอยภายนอกอาคารหรอพนทโลงแจงเพยงรอยละ 6 เทาน น [1] เชนเดยวกบประเทศไทย ส านกงานสถตแหงชาต [2] ไดส ารวจคนทท างานในส านกงานพบวา ใชเวลาเฉลยในทท างาน 8.8

ชวโมง/วน และอยทพกอาศย เฉลย 12.1 ชวโมง/วน หรอคดเปนเวลาท งหมดทอาศยในอาคารถงรอยละ 87

ดงนนการไดรบสารมลพษของผคนในเขตเมองจงเกดขนภายในอาคารเปนหลก

อนภาคขนาดเลก (particulate matter) เปนหนงในสารมลพษอากาศทมผลตอสขภาพของผอาศยภายในอาคาร [3] เนองมาจากอนภาคทมขนาดเลกกวา 2.5

ไมครอน (PM2.5) และ 10 ไมครอน (PM10) สามารถเคลอนทเขาสระบบทางเดนหายใจไดลก เปนสาเหตของการเจบปวยทเกดขนกบระบบทางเดนหายใจ [4] เกณฑมาตรฐานโดยประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต

ก าหนดระดบ PM2.5 เฉลยในเวลา 24 ชวโมง ตองมคาไมเกน 50 มคก./ลบ .ม . และ PM10 เฉ ลยใน เวลา 24

ชวโมง ตองไมเกน 120 มคก./ลบ.ม. [5,6] โดยทวไปการก าจดอนภาคขนาดเลกภายในอาคารทวไป ทไมเกยวของกบอตสาหกรรมจะจดการใหมระบบระบายอากาศท เหมาะสม เชน ตดต งชองลม หรอพดลมดดอากาศเพอใหอากาศถายเทไดสะดวก และอาจมการใชเค รองฟอกอากาศ เปนตน นอกจากนภายในอาคาร บานเรอน ยงนยมปลกตนไมประดบตกแตงสถานทใหมความนาอย ซงรวมถงการตกแตงดวยตนไมดอกไมประดษฐ โดยปจจบนประเทศไทยยงเปนผสงออกตนไมดอกไมประดษฐ อนดบ 1 ในกลมอาเซยน และตดอนดบในกลมผ สงออก 10 อนดบแรกของโลก มมลคาการสงออกปละประมาณ 3,000 ลานบาท [7]

งานวจยทผานมาของรว เสรษฐภกด และคณะ [8] ศ กษ าก ารใชตน ไมช น ดต างๆ ท ป ล ก รม ถนน ในกรงเทพมหานครเพอชวยลดมลพษอากาศ พบวาพชทมดชนพนทใบมากและมเรอนยอกทบจะท าใหมการกระจายแสงในเรอนยอดไดด เชน ชมพพนธทพย ชงโค พดซอน อนทนลน า พกลเทยนกง ชบา โกศล ค าเงาะ และประด จงมประสทธภาพในการสงเคราะหแสงไดด ชวยดดซบ

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

กาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศ งานวจยของ Lohr และ Pearson-Mims [9] ไดศกษาการสะสมของอนภาคขนาดเลกบนพนผวจากการตกทบถมในแนวระนาบ โดยใชวธชงน าหนกฝ นทตกทบถมบนจานทดลองทวางในหองคอมพวเตอร และหองท างาน พบวา น าหนกจานทดลองทวางไวในหองคอมพวเตอร และหองท างานทมตนไมมคานอยกวาหองทไมมตนไม รอยละ 15 และ 21

ตามล าดบ ซงชให เหนวาหองท มตนไม สามารถลดปรมาณฝ นทตกทบถมภายในหองได และงานวจยของ Hwang และคณะ [10] ไดศกษาการก าจดอนภาคเขมาขนาดเลกโดยตนไมใบ ทมลกษณะแตกตางกน จ านวน 5

ชนด โดยใชอนภาคเขมาทผลตจากเตาทใชอะเซทลนเปนเชอเพลงส าหรบจ าลองอนภาคเขมาจากการจราจร ผลการทดลองแสดงใหเหนวาความเรวในการตก (deposition

velocity) สใบทมลกษณะเลกเรยวเปนแทงมคาสงกวากวาใบทมลกษณะแบนกวาง และความขรขระของผวใบ เชน เสนใบ เสนแขนงใบ และเสนกลางใบ มผลตอความเรวในการตกของอนภาคเขมา อยางไรกดงานวจยทผานมายงไมไดมการวดความสามารถของตนไมประดบในอาคารและตนไมประดษฐในการดกจบอนภาคขนาดเลก

ดงน นงานวจย น มว ตถประสงค เพ อ ศกษา (1) ความสมพนธระหวางพนทใบของตนไมประดษฐตอการดกจบอนภาคขนาดเลก และ (2) ผลของลกษณะใบตอความสามารถในการดกจบอนภาคขนาดเลก

2. วธการวจย

2.1 ตนไมทใชในการทดลอง ตนไมทใชในการศกษาแบงเปน 2 กลม ไดแก

ตนไมจรง และตนไมประดษฐ ซงเปนตนไมทนยมปลก

หรอประดบภายในอาคาร โดยมลกษณะใบของตนไม แสดงดงตารางท 1

2.2 หองทดสอบ การทดสอบนใชหองทดสอบขนาด 2×2×2 ลบ.ม.

ท าจากวสดมผวหนงดานในเปนอะลม เนยมโดยผนงดานขางเจาะชองส าหรบสอดสายเกบตวอยางอากาศ ซงต าแหนงทตดตงทอเกบตวอยางอากาศอยหางจากตนไมประมาณ 0.3 ม. และอยเหนอพนหอง 0.5 ม. วางตนไมทจะทดสอบไวบรเวณกลางหอง ใชอลมเนยมฟอยล (aluminium foil) หอกระถางเพอปองกนดนฟงกระจายขณะท าการทดลอง ดงรปท 1 เรมตนการทดลองโดยจดธปในหองทดสอบใหมความเขมขนของPM2.5 อยในชวง 240-250 มคก ./ลบ .ม . วดดวย เค รอ งวด อ น ภ าคแขวนลอยในอากาศแบบเลเซอร (Dust Trak II Model,

TSI Inc., USA) โดยเค รองบน ทกค าความ เขมขนอนภาคอยางตอเนองอตโนมตทก ๆ 5 นาท เปนเวลา 24 ชม. และบนเพดานหองตดตงพดลมขนาดเลกเพอชวยใหอากาศภายในผสมผสานกนอยางทวถง และควบคมใหความเรวลมภายในหองไมเกน 0.3 ม./วนาท ซงเปนความเรวลมภายในอาคารโดยทวไป หองทดสอบเปนแบบปด และตดตงในบรเวณทมอตราการระบายอากาศสงเพอปองกนการสะสมของมลพษภายนอกหองทดสอบ การควบคมสภาพแวดลอมของหองทดสอบเปนไปตามหลกเกณฑของ ASTM D5116-06 [11] โดยควบคมอณหภมของหอง 25-26°ซ.และความชนสมพทธรอยละ 50-70 ในการศกษานท าการทดสอบตนไมทละชนด โดยจ านวนตนไมทใชในการทดสอบขนอยกบพนทผวใบทก าหนด การพยากรณคาพารามเตอรตางๆ ใชโปรแกรมสถต NLREG® version 6.3 (Phillip H. Sherwood, USA)

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

72

ตารางท 1 ลกษณะใบของตนไมทใชในการทดลอง กลม ชอตนไม ลกษณะของใบ รปภาพ

ตนไม ประดษฐ

ตนเฟรนประดษฐ (Artificial Boston Fern)

ผลตจากเสนใยโพลเอสเตอรถกเปนใบ คลายผาบางๆ เปนใบเดยว มลกษณะปลายใบแหลม ขอบใบหยก เวาเปนเสนแนวขวาง มรปทรงคลายขนนก สเขยวเหมอนกนทงใบ

ตนสาวนอยประแปงประดษฐ (Artificial Dieffenbachia)

ผลตจากโพลเอธลนความหนาแนนสง (HDPE) อดขนรป ใบเดยว มลกษณะหนา โคนใบมน ปลายใบแหลม แผนใบ และขอบใบเรยบ สเขยวเขมมลายสขาว

ตนไมจรง ตนพลดาง

(Golden Pothos) ชอวทยาศาสตร: Epipremnum aureum (Lind. & Andre') Bunting

เปนใบเดยว แทงออกบรเวณขอ 2 ใบ อยตรงขามกน ใบมลกษณะโคนใบมน โคนใบสวนกลางเวา ปลายใบแหลม มรปทรงคลายรปหวใจ แผนใบ และขอบใบเรยบ ใบมลกษณะหนา และอวบน า มสเดยวหรอหลายสแกมกน ไดแก สเขยวออน สเขยวออนออกทอง สเขยวแก สเหลอง และสขาว

ตนฤๅษผสม (Painted nettle) ชอวทยาศาสตร: Solenostemon scutellarioides (L.) Codd.

เปนใบเดยว การจดเรยงใบแบบเรยงตรงขาม ใบเปนรปไข มลกษณะปลายใบแหลม โคนใบมน ขอบใบหยก เวา และมขน สใบมความหลากหลายเนองจากเปนการผสมกนระหวางสเขยว ครม แดง มวง และชมพ [12]

เขมสามส (Rainbow tree) ชอวทยาศาสตร: Dracaena cincta Bak. cv. Tricolor

เปนใบเดยว เรยงเวยนสลบ แตกใบถตรงสวนยอดของล าตน ปลายใบแหลม โคนเรยวยาว แผนใบมสามสเปนแถบไปตามความยาวของใบโดยสแดงอยขอบนอก สครมหรอเหลองออนอยถดเขามาและสเขยวอยขางในตรงกลางใบ

72 73

743

ตารางท 1 ลกษณะใบของตนไมทใชในการทดลอง กลม ชอตนไม ลกษณะของใบ รปภาพ

ตนไม ประดษฐ

ตนเฟรนประดษฐ (Artificial Boston Fern)

ผลตจากเสนใยโพลเอสเตอรถกเปนใบ คลายผาบางๆ เปนใบเดยว มลกษณะปลายใบแหลม ขอบใบหยก เวาเปนเสนแนวขวาง มรปทรงคลายขนนก สเขยวเหมอนกนทงใบ

ตนสาวนอยประแปงประดษฐ (Artificial Dieffenbachia)

ผลตจากโพลเอธลนความหนาแนนสง (HDPE) อดขนรป ใบเดยว มลกษณะหนา โคนใบมน ปลายใบแหลม แผนใบ และขอบใบเรยบ สเขยวเขมมลายสขาว

ตนไมจรง ตนพลดาง

(Golden Pothos) ชอวทยาศาสตร: Epipremnum aureum (Lind. & Andre') Bunting

เปนใบเดยว แทงออกบรเวณขอ 2 ใบ อยตรงขามกน ใบมลกษณะโคนใบมน โคนใบสวนกลางเวา ปลายใบแหลม มรปทรงคลายรปหวใจ แผนใบ และขอบใบเรยบ ใบมลกษณะหนา และอวบน า มสเดยวหรอหลายสแกมกน ไดแก สเขยวออน สเขยวออนออกทอง สเขยวแก สเหลอง และสขาว

ตนฤๅษผสม (Painted nettle) ชอวทยาศาสตร: Solenostemon scutellarioides (L.) Codd.

เปนใบเดยว การจดเรยงใบแบบเรยงตรงขาม ใบเปนรปไข มลกษณะปลายใบแหลม โคนใบมน ขอบใบหยก เวา และมขน สใบมความหลากหลายเนองจากเปนการผสมกนระหวางสเขยว ครม แดง มวง และชมพ [12]

เขมสามส (Rainbow tree) ชอวทยาศาสตร: Dracaena cincta Bak. cv. Tricolor

เปนใบเดยว เรยงเวยนสลบ แตกใบถตรงสวนยอดของล าตน ปลายใบแหลม โคนเรยวยาว แผนใบมสามสเปนแถบไปตามความยาวของใบโดยสแดงอยขอบนอก สครมหรอเหลองออนอยถดเขามาและสเขยวอยขางในตรงกลางใบ

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

รปท 1 หองทดสอบ และการตดตงอปกรณ

2.3 การหาพนทใบ

การหาพนทใบใชโปรแกรม MATLAB R2015A

version 8.5.0.197613 โดยมขนตอนดงน ถายภาพใบทตองการในแนวระนาบเคยงคกบกระดาษทใชเปนพนทอางอง 1 ตร.ซม. โดยถายภาพท งสองทระดบความสงเทากนและใหพนหลงเปนสขาว จากนนน าขอมลภาพถายเขาสโปรแกรม MATLAB เพอใชโคดค าสงค านวณหาพนทผวใบ ซงจะเปลยนภาพถายสเปนภาพขาว-ด า ดงรปท 2

(ก) (ข)

รปท 2 การหาพนทใบ (ก) ตวอยางภาพถายใบทตองการหาพนทและภาพพนทอางอง และ (ข) ภาพถายท

เปลยนเปนภาพ ขาว-ด า

จากน นโคดค าสงจะหาจ านวนพกเซล (pixels)

สด าของภาพใบไม และภาพพนทอางอง เนองจากการสอง

กลองจลทรรศนแบบสเตอรโอ (stereo microscope)

พบวามอนภาคเกาะตดบนใบไมท ง 2 ดาน ดงน นการค านวณพนทใบจงค านวณทง 2 ดาน ตามสมการ (1) โดยท าซ า 10 ครง สวนพนทใบท งหมดของหนงตนหาจากการคณดวยจ านวนใบท งหมดบนตน โดยท าซ า 4 ครง ควบคมอายของตนไมทในการทดลองแตละชนดเพอใหไดขนาดของตนทใกลเคยงกนในแตละการทดลอง ดงน ตนพลดางมอายประมาณ 3 เดอน ตนฤๅษผสม และตนเขมสามส มอายประมาณ 6 เดอน ค านวณพนทใบของตนไมทง 5 ชนดดงตารางท 2

2

refer

pixelspixels

refer

leaf (1)

โดยท

leafpixels คอ จ านวนพกเซลของพนทใบ

referpixels คอ จ านวนพกเซลของพนทอางอง refer คอ พนทอางอง (ตร.ซม./ใบ)

ตารางท 2 พนทใบทงหมดตอ 1 ตนของตนไมทง 5 ชนด

ตนไม จ านวนใบ

ทงหมดบนตน

(ใบ/ตน)

พนทใบ

ทง 2 ดาน

(ตร.ม./ตน)

ตนเฟรนประดษฐ 21 ± 0 0.18 ± 0.01

ตนสาวนอยประแปงประดษฐ

9 ± 0 0.39 ± 0.01

ตนพลดาง 27 ± 5.1 0.20 ± 0.05

ตนฤๅษผสม 40 ± 9.1 0.20 ± 0.08

ตนเขมสามส 35 ± 3.5 0.11 ± 0.01

พนทใบท งหมดตอตนของตนไมทศกษาแสดงดง

ตารางท 2 พบวา ตนเฟรนประดษฐ ตนพลดาง และตนฤๅษผสม มพนทใบตอตนใกลเคยงกน ในขณะทตนสาวนอยประแปงประดษฐมพนทใบมากทสดซงมากกวาพนทใบของตนเขมสามสถง 3.5 เทา ตนเขมสามสมใบเรยวเลกแตมจ านวนใบตอตนใกลเคยงกบตนพลดาง และตนฤๅษผสม

2m

2m

2m

Fan

PM analyzer

Plants

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

74

2.4 การศกษาผลของพนทใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

การทดลองนเลอกทดสอบกบตนเฟรนประดษฐทมขนาดใบเทากนทกใบและมจ านวนใบตอตนเทากน ซงชวยใหสามารถแปรเปลยนพนทใบทใชในการทดลองแตละครงไดอยางแนนอน ท าการทดลองโดยใชพนทใบทงหมดของตนเฟรนประดษฐ 4 คา คอ 0, 2.9, 6.5 และ 8.9 ตร.ม. ซงเทยบเทากบจ านวนตนเฟรน 0, 16, 36

และ 49 ตน ตามล าดบ โดยปกตนเฟรนประดษฐลงบนแผนโฟมทหอดวยอลมเนยมฟอยลทความสงจากพนหองประมาณ 0.3 ม. ท าการทดลองซ ารอบละ 2 ครง 2.5 การศกษาผลของลกษณะใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

การทดลองนเปรยบเทยบตนไมทง 5 ชนดทแสดงในตารางท 2 ซงมลกษณะผวใบและรปรางใบแตกตางกน

โดยท าการทดลองกบตนไมทละชนด และควบคมใหพนทใบท งหมด (2 ดาน) มคาใกลเคยงกนประมาณ 5 ตร.ม. ซงใหคาอตราสวนพนทใบตอปรมาตรอากาศในหองท ด ส อบ ( total leaf area to air volume ratio) ทสามารถวดการเปลยนแปลงอนภาคขนาดเลกภายในหองทดสอบจากการดกจบดวยตนไมเมอเทยบกบหองทดสอบทไมมตนไม จ านวนตนของตนไมแตละชนดททดสอบมจ านวนแตกตางกนเนองจากพนทใบตอตนไมเทากน ท าการจดวางตนไมในทกการทดลองใหมความสงจากพนหองประมาณ 0.3 ม. โดยตนไมประดษฐถกปกบนแผน โฟมหอดวยอลมเนยมฟอยล ในขณะทตนไมจรงวางบนพนหองยกเวนตนพลดางทมความสงประมาณ 0.2 ม. จงรองดวยแผนโฟมทหอดวยอลมเนยมฟอยลดงรปท 3 ตนไมแตละชนดท าการทดสอบซ า 2 ครง

(ก) (ข)

รปท 3 การจดวางตนไมในหองทดสอบ (ก) ตนสาวนอยประแปงประดษฐ และ (ข) ตนพลดาง 2.6 แบบจ าลองทางคณตศาสตรเพอท านายคาพารามเตอร 2.6.1 อตราการรวซมอากาศของหองทดสอบ ( )

ในงานวจยนว ดอตราการรวซมอากาศของหองทดสอบ ( ) ดวยว ธ ท เร ยกวา tracer gas decay

method ตามขอก าหนดของ ASTM E741 [13] โดยใช กาซคารบอนมอนอกไซด (CO) เปนกาซท ารอย การลดลงของระดบ CO ในอากาศภายในหองทดสอบมาจากการรวซมของอากาศ ซงสามารถค านวณไดดวยสมการ

สมดลมวลของกาซท ารอยดงสมการ (2) กรณความเขมขนภายนอกหองมคาเทากบศนย

tQCdtdCV (2)

แกสมการ (2) จะได

tvQ

t eCC

0 (3) t

t eCC 0 (4)

74 75

743

2.4 การศกษาผลของพนทใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

การทดลองนเลอกทดสอบกบตนเฟรนประดษฐทมขนาดใบเทากนทกใบและมจ านวนใบตอตนเทากน ซงชวยใหสามารถแปรเปลยนพนทใบทใชในการทดลองแตละครงไดอยางแนนอน ท าการทดลองโดยใชพนทใบทงหมดของตนเฟรนประดษฐ 4 คา คอ 0, 2.9, 6.5 และ 8.9 ตร.ม. ซงเทยบเทากบจ านวนตนเฟรน 0, 16, 36

และ 49 ตน ตามล าดบ โดยปกตนเฟรนประดษฐลงบนแผนโฟมทหอดวยอลมเนยมฟอยลทความสงจากพนหองประมาณ 0.3 ม. ท าการทดลองซ ารอบละ 2 ครง 2.5 การศกษาผลของลกษณะใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

การทดลองนเปรยบเทยบตนไมทง 5 ชนดทแสดงในตารางท 2 ซงมลกษณะผวใบและรปรางใบแตกตางกน

โดยท าการทดลองกบตนไมทละชนด และควบคมใหพนทใบท งหมด (2 ดาน) มคาใกลเคยงกนประมาณ 5 ตร.ม. ซงใหคาอตราสวนพนทใบตอปรมาตรอากาศในหองท ด ส อบ ( total leaf area to air volume ratio) ทสามารถวดการเปลยนแปลงอนภาคขนาดเลกภายในหองทดสอบจากการดกจบดวยตนไมเมอเทยบกบหองทดสอบทไมมตนไม จ านวนตนของตนไมแตละชนดททดสอบมจ านวนแตกตางกนเนองจากพนทใบตอตนไมเทากน ท าการจดวางตนไมในทกการทดลองใหมความสงจากพนหองประมาณ 0.3 ม. โดยตนไมประดษฐถกปกบนแผน โฟมหอดวยอลมเนยมฟอยล ในขณะทตนไมจรงวางบนพนหองยกเวนตนพลดางทมความสงประมาณ 0.2 ม. จงรองดวยแผนโฟมทหอดวยอลมเนยมฟอยลดงรปท 3 ตนไมแตละชนดท าการทดสอบซ า 2 ครง

(ก) (ข)

รปท 3 การจดวางตนไมในหองทดสอบ (ก) ตนสาวนอยประแปงประดษฐ และ (ข) ตนพลดาง 2.6 แบบจ าลองทางคณตศาสตรเพอท านายคาพารามเตอร 2.6.1 อตราการรวซมอากาศของหองทดสอบ ( )

ในงานวจยนว ดอตราการรวซมอากาศของหองทดสอบ ( ) ดวยว ธ ท เร ยกวา tracer gas decay

method ตามขอก าหนดของ ASTM E741 [13] โดยใช กาซคารบอนมอนอกไซด (CO) เปนกาซท ารอย การลดลงของระดบ CO ในอากาศภายในหองทดสอบมาจากการรวซมของอากาศ ซงสามารถค านวณไดดวยสมการ

สมดลมวลของกาซท ารอยดงสมการ (2) กรณความเขมขนภายนอกหองมคาเทากบศนย

tQCdtdCV (2)

แกสมการ (2) จะได

tvQ

t eCC

0 (3) t

t eCC 0 (4)

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

โดยท

Ct คอ ความเขมขนของ CO ทเวลาใด ๆ (มคก./ลบ.ม.) C0 คอ ความเขมขนของ CO ทเวลาเรมตน (มคก./ลบ.ม.) Q คอ อตราการไหลของอากาศเขาออกหองทดสอบ (ลบ.ม./ชม.) V คอ ปรมาตรหองทดสอบ (ลบ.ม.) t คอ เวลา (ชม.) เมอน าขอมลความเขมขนของกาซท ารอยทลดลงตาม

เวลาเนองจากการรวซมของหอง มาพยากรณอตราการรวซมของหองดวยการวเคราะหการถดถอยแบบไมเปนเชงเสนตรง (nonlinear regression analysis) ตามสมการ (4) โดยใชโปรแกรมทางสถต NLREG® version 6.3

(Advanced) (Phillip H. Sherwood, USA) ได มคาเทากบ 0.05 ± 0.007 ตอชวโมง 2.6.2 สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวในหองทดสอบ (kloss)

การสญหายของอนภาคขนาดเลกออกจากอากาศภายในหองทดสอบ นอกเหนอจากการรวซมของหองทดสอบทพาอนภาคออกไปแลว ยงมกลไกตามธรรมชาตอนรวมดวย คอ การตกทบถมของอนภาคบนพนผวของหองทดสอบ ซงสามารถแสดงดวยสมประสทธการสญหาย หรอ kloss สามารถหาไดโดยเรมตนใหหองทดสอบมอนภาค PM2.5 อยในระดบ 240-250 มคก./ลบ.ม. และภายในหองทดสอบไมมตนไม จากนนบนทกความเขมขนทลดลงตามเวลา กรณทความเขมขน PM2.5 ภายนอกหองทดสอบมคานอยมาก สามารถแสดงการเปลยนแปลงไดดวยสมการสมดลมวลสมการ (5)

VCkQCdt

dCV tlosstt (5)

แกสมการ (5) จะได

btk

bt CeCCC loss )(0 )( (6)

โดยท

Ct คอ ความเขมขนของ PM2.5 ทเวลาใด ๆ

(มคก./ลบ.ม.) C0 คอ ความเขมขนของ PM2.5 ทเวลาเรมตน (มคก./ลบ.ม.) Cb ค อ ค ว า ม เข ม ข น ภ ม ห ล ง ข อ ง PM2. 5

(background concentration) เปนคาทวดเมออตราการแทรกซมของ PM2.5 จากภายนอกเขาสหองทดสอบ เทากบ อตราการสญหายของ PM2.5 จากอากาศในหองทดสอบเนองจากการตกทบถมทพนผวหอง ดงนนความเขมขน PM2.5 ภายในหองทดสอบจะลดลงจนคงทไมเปลยนแปลงตามเวลา คาทใชในแบบจ าลองไดจากการวดความเขมขน PM2.5 เมอเวลาผานไปจนความเขมขนในหองทดสอบคงทแลว (มคก./ลบ.ม.)

คอ อตราการรวซมอากาศของหองทดสอบ (ตอชวโมง) ไดจากการประเมนในขอ 2.6.1

เมอน าชดขอมล (data set) ความ เขมขนของ PM2.5 ในอากาศภายในหองทดสอบทไมมตนไมซงลดลงตามเวลาทผาน วดเปนเวลา 24 ชวโมง มาวเคราะหการถดถอยแบบไมเปน เชงเสนตรงตามสมการ(6) เพ อพยากรณสมประสทธการสญหาย โดยใชโปรแกรมทางสถต NLREG® ได kloss ของ PM2.5 เนองจากการรวซมของหอง และการตกทบถมทผวหอง เทากบ 0.03 ตอชวโมง 2.6.3 สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบ (ktree)

การสญหายของอนภาคขนาดเลกจากการก าจดโดยใชตนไม สามารถแสดงดวยสมประสทธการสญหาย หรอ ktree ซงวดไดดวยการทดลองแบบเดยวกบการหา kloss แตใสตนไมทตองการทดสอบในหอง กรณทความเขมขน PM2.5 ภายนอกหองทดสอบมคานอยมาก สามารถแสดงการเปลยนแปลงไดดวยสมการสมดลมวลสมการ (7)

VCkVCkQCdt

dCV ttreetlosstt (7)

เทอมท 1 ทางขวาของสมการ (7) แสดงการก าจด PM2.5 ดวยการรวซมของหองทดสอบ เทอมท 2 แทนการก าจดดวยการตกทบถมบนพนผวของหองทดสอบ และ

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

76

เทอมสดทายแทนการก าจดดวยผวใบ เมอแกสมการ (7)

จะได

b

tkkbt CeCCC treeloss )(

0 )( (8)

ktree ของตนไมในการก าจดฝ น PM2.5 สามารถหาไดโดยน าชดขอมลความเขมขน PM2.5 ในอากาศภายในหองทดสอบทมตนไมซงลดลงตามเวลาทผานไป เปนเวลา 24 ชวโมง มาวเคราะหการถดถอยแบบไมเปนเชงเสนตรง ตามสมการ (8) โดยใชโปรแกรมทางสถต NLREG® เพอพยากรณคาพารามเตอร หมายเหต ผวจยท าการทดลองซ า 2 ครงส าหรบตนไมแตละชนด เพอหา คาเฉลย สวนคาเบยงเบนมาตรฐานค านวณดวยวธการแพรกระจายความผดพลาด (error propagation)

3. ผลการทดลอง

3.1 การประเมนความถกตองของแบบจ าลอง ร ป ท 4 แ ส ด ง ค ว าม เข ม ข น ข อ ง PM2.5 ท

เป ล ย น แ ป ล ง ต าม เว ล า ห ล ง ก า ร น อ ร ม ล ไ ล ซ (normalization) หรอค านวณเทยบตอความเขมขนทเวลาเรมตน ตวอยางกรณ (ก) ไมมตนไมในหองทดสอบ และ (ข) มตนเฟรนประดษฐ ซงวดไดจากการทดลอง และไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองสมการ (8) พบวาขอมลทไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองมความแนบส น ท ด ก บ ข อ ม ล ท ไ ด จ าก ก ารท ด ล อ ง ม ค า R2

(proportion of variance explained) ท ไ ด ท ก ก ารทดลองอยระหวาง 0.97–0.99 และมคา Prob(t) เทากบ 0.00001 บ ง ช ว า ม โ อ ก าส เพ ย ง 1 ใน 100,000 ทพารามเตอรทท านายจะเปนศนย ซงคาพารามเตอร ktree

ทพยากรณดวยแบบจ าลองนแสดงในตารางท 3

(ก) (ข)

รปท 4 ความเขมขนนอรมลไลซของ PM2.5 ทวดในการทดลองและทไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองทางคณตศาสตร กรณ (ก) ไมมตนไมภายในหองทดสอบ และ (ข) มตนเฟรนประดษฐ

3.2 ผลของพนทใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

รปท 5 แสดงความสมพนธเชงเสนตรงระหวาง จ าน วนตน เฟ รนประ ดษฐ กบ ktree ม ส มประส ท ธส ห ส ม พ น ธ เพ ย ร ส น ( Pearson correlation

coefficient, r) เทากบ 0.919 ทดสอบทระดบนยส าคญทางสถต 0.05 ซงมความสมพนธเชงเสนตรงในระดบสง

โดยเหนไดวา ktree มคาเพมขนตามจ านวนพนทใบทเพมขน เมอมพนทใบในหองทดสอบ 2.9 ตร.ม. สามารถก าจด PM2.5 ออกจากอากาศไดเรวกวาเมอไมมตนไมถง 1.8 เทา และเมอเพมพนทใบเปน 8.9 ตร.ม. คา ktree

เพมขน 2.5 เทา

Time (hour)0 5 10 15 20 25

Nor

mal

ized

con

cent

ratio

n of

PM

2.5

0.0

.2

.4

.6

.8

1.0

1.2MensuredModeled

0

0

0

0 R2 = 0.9920

Time (hour)0 5 10 15 20 25

Nor

mal

ized

con

cent

ratio

n of

PM

2.5

0.0

.2

.4

.6

.8

1.0

1.2MensuredModeled

R2 = 0.9961

0

0

0

0

76 77

743

เทอมสดทายแทนการก าจดดวยผวใบ เมอแกสมการ (7)

จะได

b

tkkbt CeCCC treeloss )(

0 )( (8)

ktree ของตนไมในการก าจดฝ น PM2.5 สามารถหาไดโดยน าชดขอมลความเขมขน PM2.5 ในอากาศภายในหองทดสอบทมตนไมซงลดลงตามเวลาทผานไป เปนเวลา 24 ชวโมง มาวเคราะหการถดถอยแบบไมเปนเชงเสนตรง ตามสมการ (8) โดยใชโปรแกรมทางสถต NLREG® เพอพยากรณคาพารามเตอร หมายเหต ผวจยท าการทดลองซ า 2 ครงส าหรบตนไมแตละชนด เพอหา คาเฉลย สวนคาเบยงเบนมาตรฐานค านวณดวยวธการแพรกระจายความผดพลาด (error propagation)

3. ผลการทดลอง

3.1 การประเมนความถกตองของแบบจ าลอง ร ป ท 4 แ ส ด ง ค ว าม เข ม ข น ข อ ง PM2.5 ท

เป ล ย น แ ป ล ง ต าม เว ล า ห ล ง ก า ร น อ ร ม ล ไ ล ซ (normalization) หรอค านวณเทยบตอความเขมขนทเวลาเรมตน ตวอยางกรณ (ก) ไมมตนไมในหองทดสอบ และ (ข) มตนเฟรนประดษฐ ซงวดไดจากการทดลอง และไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองสมการ (8) พบวาขอมลทไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองมความแนบส น ท ด ก บ ข อ ม ล ท ไ ด จ าก ก ารท ด ล อ ง ม ค า R2

(proportion of variance explained) ท ไ ด ท ก ก ารทดลองอยระหวาง 0.97–0.99 และมคา Prob(t) เทากบ 0.00001 บ ง ช ว า ม โ อ ก าส เพ ย ง 1 ใน 100,000 ทพารามเตอรทท านายจะเปนศนย ซงคาพารามเตอร ktree

ทพยากรณดวยแบบจ าลองนแสดงในตารางท 3

(ก) (ข)

รปท 4 ความเขมขนนอรมลไลซของ PM2.5 ทวดในการทดลองและทไดจากการพยากรณดวยแบบจ าลองทางคณตศาสตร กรณ (ก) ไมมตนไมภายในหองทดสอบ และ (ข) มตนเฟรนประดษฐ

3.2 ผลของพนทใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

รปท 5 แสดงความสมพนธเชงเสนตรงระหวาง จ าน วนตน เฟ รนประ ดษฐ กบ ktree ม ส มประส ท ธส ห ส ม พ น ธ เพ ย ร ส น ( Pearson correlation

coefficient, r) เทากบ 0.919 ทดสอบทระดบนยส าคญทางสถต 0.05 ซงมความสมพนธเชงเสนตรงในระดบสง

โดยเหนไดวา ktree มคาเพมขนตามจ านวนพนทใบทเพมขน เมอมพนทใบในหองทดสอบ 2.9 ตร.ม. สามารถก าจด PM2.5 ออกจากอากาศไดเรวกวาเมอไมมตนไมถง 1.8 เทา และเมอเพมพนทใบเปน 8.9 ตร.ม. คา ktree

เพมขน 2.5 เทา

Time (hour)0 5 10 15 20 25

Nor

mal

ized

con

cent

ratio

n of

PM

2.5

0.0

.2

.4

.6

.8

1.0

1.2MensuredModeled

0

0

0

0 R2 = 0.9920

Time (hour)0 5 10 15 20 25

Nor

mal

ized

con

cent

ratio

n of

PM

2.5

0.0

.2

.4

.6

.8

1.0

1.2MensuredModeled

R2 = 0.9961

0

0

0

0

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

รปท 5 ความสมพนธเชงเสนตรงระหวาง จ านวนตนเฟรน

ประดษฐ กบ ktree จากขอมลความสมพนธดงกลาวสามารถสรางสมการ

การถดถอยเชงเสนตรงได ดงสมการ (9) และมคา R2

เทากบ 0.8452

04.0106.5 3 xy (9)

โดยท

y คอ คา ktree ของตนเฟรนประดษฐในการดกจบ PM2.5 (ตอชวโมง)

x คอ พนทใบทงหมด (ตร.ม.) เมอเทยบความสามารถของตนไมกบเครองฟอก

อากาศทใชแผนกรองแบบ True HEPA ก าลงไฟ 90

วตต ค า CADR (clean air delivery rate) ส าห รบ PM2.5 ทวดดวยระบบและหองทดสอบเดยวกนเดยวกน มคาเทากบ 66.2 ลบ.ม./ชม. [14] หรอคดเปนอตราการสญหายของ PM2.5 ตอชวโมง ทปรมาตรหอง 8 ลบ.ม. ซงจะเหนไดวาเครองฟอกอากาศสามารถก าจดอนภาคขนาดเลกไดเรวกวา 100 เทาเมอเทยบกบการใชตนเฟรนประดษฐทมพนทใบรวม 5 ตร.ม. หรอกลาวไดวาตองใช ต น เฟ รนประดษฐ ถง 8,200 ต น จงจะสามารถก าจดอนภาคขนาดเลกไดเรวเทากบการใชเครองฟอกอากาศ ซงจ านวนต น เฟรนทใช สามารถค านวณไดจากสมการ (9) 18.0/8)106.5(/04.02.66 3 ดงน นจงชใหเหนวา ตนไมประดบยงไมสามารถก าจด

อนภาคขนาดเลกไดอยางรวดเรวเทาเครองฟอกอากาศทออกแบบมาโดยการใชปมดดอากาศใหไหลผานแผนวสดกรองโดยตรง 3.3 ผลของลกษณะใบตอความสามารถในการดกจบ PM2.5

ตารางท 3 แสดงคาสมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบ ของตนไมททดสอบทง 5 ชนดโดยมพนทใบท งหมดใกลเคยงกนประมาณ 5

ตร.ม. โดยคา ktree ไดจากการพยากรณดวยวธการถดถอยแบบไมเปนเชงเสนตรง โดยใชชดขอมลการเปลยนแปลงความเขมขน PM2.5 ท ว ดอยางตอ เนองเปน เวลา 24 ชวโมง กบแบบจ าลองคณตศาสตรตามสมการ (8) มาพยากรณคาสมประสทธทดทสดโดยใชเงอนไขวา ผลรวมความผดพลาด (sum of squared error) ระหวางชดขอมลความเขมขนทวดจรงจากการทดลอง กบ ชดขอมลความเขมขนทไดจากการท านายดวยสมการ (8) ตองมคาต าทสด (least-squares) หมายเหต ktree ของตนเฟรนประดษฐทแสดงในตารางไดจากการพยากรณดวยสมการ (9)

คา ktree ของตนฤๅษผสมทไดจากการท านายดวยชดขอมล 24 ชวโมงมคาต าทสด เทากบ 44×10-3 ตอชวโมง เนองจากตนฤๅษผสมมการคายน าสงโดยสงเกตไดจากละอองน าทตดตามผนงหองหลงสนสดการทดลอง ซงภายใตแสงทนอยตนไมสวนใหญจะไมสามารถคายน าไดเพราะปากใบปด แตตนฤๅษผสมสามารถคายน าทผวใบ ไดโดยตรงถงแมปากใบจะปด การควบคมการคายน าของตนฤๅษผสมจงไมสามารถท าได [15] โดยน าทปกคลมผวใบของตนฤๅษสามารถเปลยนพนผวใบทขรขระใหราบเรยบขน มผลใหการถายเทมวล (mass transfer)

ของอนภาคขนาดเลกลดลง จากการทดสอบผลของความชนภายในหองทดสอบทไมมตนไม พบวาความชนทเพมขนไมมผลตอความสามารถในการตกทบทมของ PM2.5 เมอท านายคา ktree โดยใชชดขอมลในชวงหลง 3 ชวโมง (3-24 ชวโมง) ไดคาสมประสทธตดลบซงแสดงวาตนฤๅษผสมไมสามารถดกจบ PM2.5 ไดเลย แตเมอท านายคาสมประสทธจากขอมลการเปลยนแปลงความ

Leaf Area (m2)

0 2 4 6 8 10

k tre

e (h

-1)

.02

.04

.06

.08

.10

.12

MensuredModeled

0

0

0

0

0

0

R2 = 0.8452r = 0.919

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

78

เขมขนในชวง 3 ชวโมงแรก จะไดค า ktree เทากบ 78×10-3 ตอชวโมง งานวจยของ Freer-Smith และคณะ [16] ชใหเหนวา ใบทมลกษณะยนและมขนจะมประสทธภาพดกจบอนภาคขนาดเลกได ด อยางไรกดงานวจยนกลบพบวาตนฤๅษผสมลกษณะผวใบมขนกลบมประสทธภาพดกจบนอยกวา ซงเกดจากผลของการคายน าของผวใบ

งานวจยของ Tiwary และคณะ [17] กลาววา ตนสนทมลกษณะของใบเลกเรยวเปนแทงดกจบอนภาคขนาดเลกไดด เพราะลกษณะใบสงผลใหชนขอบเขตของของไหลทอยตดกบผวใบ (boundary layer) ลดแคบลง กวาใบทมลกษณะแผกวาง อยางไรกดตนเขมสามสกลบม ktree

นอยกวาตนพลดาง ประมาณรอยละ 13 ท งนอาจเปนเพราะลกษณะใบของตนเขมสามส ยงไมเลกเรยวพอทจะชวยลดชนขอบเขตในการถายเทมวลอนภาคขนาดเลกมาทผวใบดวยกลไกการแพร ตนเฟรนประดษฐ มคา ktree มากทสด โดยมากกวาตนสาวนอยประแปงประดษฐ รอยละ 14 อาจมาจากลกษณะใบของตนเฟรนประดษฐทมลกษณะผวใบยนขอบใบหยก จงมประสทธภาพมากกวาตนสาวนอยประแปง ทมลกษณะใบเรยบและหนา

เมอพจารณาความเขมขน PM2.5 ในหองทดสอบทมตนไมหลงสนสดการทดลอง 24 ชวโมง พบ ความเขมขน เฉลยชวง 2 ชวโมงสดทาย มคาอยในชวง 18-28

มคก./ลบ.ม. ซงไมเกนเกณฑมาตรฐานโดยประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต ก าหนดระดบ PM2.5

ไมเกน 50 มคก./ลบ.ม. [5] ในขณะทความเขมขนสดทายในหองทดสอบทไมมตนไม มคาเทากบ 46 มคก./ลบ.ม.

ตารางท 3 สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบ (ktree) ของตนไมททดสอบ

ตนไม พนทใบทงหมด

(ตร.ม.)

จ านวนตน

ktree (×10-3 ตอชวโมง)

ตนเฟรนประดษฐ 4.91 27 70*

ตนไม พนทใบทงหมด

(ตร.ม.)

จ านวนตน

ktree (×10-3 ตอชวโมง)

ตนสาวนอยประแปงประดษฐ

5.46 14 60 ± 1.01

ตนพลดาง 4.70 24 60 ± 0.98

ตนฤๅษผสม 4.85 25 44 ± 1.19

ตนเขมสามส 5.26 47 52 ± 0.89

หมายเหต: *คาสมประสทธไดจากการพยากรณดวยสมการ (9) 4. สรปผลการทดลอง

จากการทดลองความสามารถในการดกจบอนภาคขนาดเลก พบวา พนทใบทเพมขนมผลตอความสามารถใน การดก จบ PM2.5 เ พ ม ข น โด ยส าม ารถส ร างความสมพนธเชงเสนตรงได และลกษณะของใบมผลตอความสามารถในการดกจบอนภาคขนาดเลก โดยใบของตนเฟรนประดษฐท มผวใบยนมความสามารถดกจบมากกวาใบเรยบแผกวาง นอกจากนการคายน าของตนไม ไดแก ตนฤๅษผสม มผลท าใหความสามารถในการดกจบลดลงจนเปนศนย แตทงนการทดสอบท าในหองทดลองทมลกษณะปด จงอาจมผลตอการค ายน าของตน ไมคอนขางมาก สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบของตนเฟรนประดษฐ ตนสาวนอยประแปงประดษฐ และตนพลดาง มคาใกลเคยงกนประมาณ 0.06-0.07 ตอชวโมง ในขณะทตนฤๅษผสมและเขมสามสมคาต ากวาประมาณ 0.04-0.05 ตอชวโมง

การปลกไมประดบภายในอาคารนนนอกจากจะใชเพอการตกแตงแลว ตนไมประดบยงมความสามารถในการดกจบ PM2.5ได แตตองใชเวลานานในการลดความเขมขน PM2.5 เมอเทยบกบการใชเค รองฟอกอากาศ ดงนนการใชตนไมประดบดกจบฝ นละอองภายในอาคารจงเปนเพยงมาตรการเสรมรวมกบการใชวธการควบคมอน เชน การควบคมมลพษทแหลงก าเนด เปนตน

78 79

743

เขมขนในชวง 3 ชวโมงแรก จะไดค า ktree เทากบ 78×10-3 ตอชวโมง งานวจยของ Freer-Smith และคณะ [16] ชใหเหนวา ใบทมลกษณะยนและมขนจะมประสทธภาพดกจบอนภาคขนาดเลกได ด อยางไรกดงานวจยนกลบพบวาตนฤๅษผสมลกษณะผวใบมขนกลบมประสทธภาพดกจบนอยกวา ซงเกดจากผลของการคายน าของผวใบ

งานวจยของ Tiwary และคณะ [17] กลาววา ตนสนทมลกษณะของใบเลกเรยวเปนแทงดกจบอนภาคขนาดเลกไดด เพราะลกษณะใบสงผลใหชนขอบเขตของของไหลทอยตดกบผวใบ (boundary layer) ลดแคบลง กวาใบทมลกษณะแผกวาง อยางไรกดตนเขมสามสกลบม ktree

นอยกวาตนพลดาง ประมาณรอยละ 13 ท งนอาจเปนเพราะลกษณะใบของตนเขมสามส ยงไมเลกเรยวพอทจะชวยลดชนขอบเขตในการถายเทมวลอนภาคขนาดเลกมาทผวใบดวยกลไกการแพร ตนเฟรนประดษฐ มคา ktree มากทสด โดยมากกวาตนสาวนอยประแปงประดษฐ รอยละ 14 อาจมาจากลกษณะใบของตนเฟรนประดษฐทมลกษณะผวใบยนขอบใบหยก จงมประสทธภาพมากกวาตนสาวนอยประแปง ทมลกษณะใบเรยบและหนา

เมอพจารณาความเขมขน PM2.5 ในหองทดสอบทมตนไมหลงสนสดการทดลอง 24 ชวโมง พบ ความเขมขน เฉลยชวง 2 ชวโมงสดทาย มคาอยในชวง 18-28

มคก./ลบ.ม. ซงไมเกนเกณฑมาตรฐานโดยประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต ก าหนดระดบ PM2.5

ไมเกน 50 มคก./ลบ.ม. [5] ในขณะทความเขมขนสดทายในหองทดสอบทไมมตนไม มคาเทากบ 46 มคก./ลบ.ม.

ตารางท 3 สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบ (ktree) ของตนไมททดสอบ

ตนไม พนทใบทงหมด

(ตร.ม.)

จ านวนตน

ktree (×10-3 ตอชวโมง)

ตนเฟรนประดษฐ 4.91 27 70*

ตนไม พนทใบทงหมด

(ตร.ม.)

จ านวนตน

ktree (×10-3 ตอชวโมง)

ตนสาวนอยประแปงประดษฐ

5.46 14 60 ± 1.01

ตนพลดาง 4.70 24 60 ± 0.98

ตนฤๅษผสม 4.85 25 44 ± 1.19

ตนเขมสามส 5.26 47 52 ± 0.89

หมายเหต: *คาสมประสทธไดจากการพยากรณดวยสมการ (9) 4. สรปผลการทดลอง

จากการทดลองความสามารถในการดกจบอนภาคขนาดเลก พบวา พนทใบทเพมขนมผลตอความสามารถใน การดก จบ PM2.5 เ พ ม ข น โด ยส าม ารถส ร างความสมพนธเชงเสนตรงได และลกษณะของใบมผลตอความสามารถในการดกจบอนภาคขนาดเลก โดยใบของตนเฟรนประดษฐท มผวใบยนมความสามารถดกจบมากกวาใบเรยบแผกวาง นอกจากนการคายน าของตนไม ไดแก ตนฤๅษผสม มผลท าใหความสามารถในการดกจบลดลงจนเปนศนย แตทงนการทดสอบท าในหองทดลองทมลกษณะปด จงอาจมผลตอการค ายน าของตน ไมคอนขางมาก สมประสทธการสญหายของ PM2.5 จากการตกทบถมบนพนผวใบของตนเฟรนประดษฐ ตนสาวนอยประแปงประดษฐ และตนพลดาง มคาใกลเคยงกนประมาณ 0.06-0.07 ตอชวโมง ในขณะทตนฤๅษผสมและเขมสามสมคาต ากวาประมาณ 0.04-0.05 ตอชวโมง

การปลกไมประดบภายในอาคารนนนอกจากจะใชเพอการตกแตงแลว ตนไมประดบยงมความสามารถในการดกจบ PM2.5ได แตตองใชเวลานานในการลดความเขมขน PM2.5 เมอเทยบกบการใชเค รองฟอกอากาศ ดงนนการใชตนไมประดบดกจบฝ นละอองภายในอาคารจงเปนเพยงมาตรการเสรมรวมกบการใชวธการควบคมอน เชน การควบคมมลพษทแหลงก าเนด เปนตน

รบ 4 ม.ค. 59 ตอบรบ 7 ธ.ค. 59

5. กตตกรรมประกาศ

คณะผวจยขอขอบคณคณาจารย บคลากรทเกยวของของคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยมหาสารคาม นสตบณฑตศกษา ของสถาบนวจยวลยรกขเวช มหาวทยาลยมหาสารคาม ท ใหความอน เคราะหในการใชกลอง

จลทรรศน วสดและอปกรณการวจยไดรบการสนบสนนจากกองทนพฒนามหาวทยาลย “ทนภมพล” มหาวทยาลยมหาสารคาม ประจ าป พ.ศ. 2558 รวมถง มหาวทยาลยมหาสารคาม ทใหการสนบสนนงานวจย และเออเฟอสถานทในการท าวจยครงน

เอกสารอางอง

[1] Jenkins, P.L., Phillips, T.J., Mulberg, E.J. and Hui, S.P. Activity patterns of Californians: Use of and proximity to indoor pollutant sources. Atmospheric Environment, 1992; 26A: 2141-2148.

[2] สรปผลการส ารวจทส าคญ การส ารวจการใชเวลาของประชากร. ส านกงานสถตแหงชาต, กระทรวงเทคโนโลยสารสนเทศและการสอสาร, 2552.

[3] ประกาศกระทรวงมหาดไทย เรอง ความปลอดภยในการท างานเกยวกบภาวะแวดลอม (สารเคม) ราชกจจานเบกษา เลม 94. กระทรวงมหาดไทย, 2520.

[4] Burroughs, H. E. and Hansen, S. J. Managing indoor air quality. 4th edition, Georgia: The Fairmont, 2008.

[5] ประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต ฉบบท 36 (2553) เรอง ก าหนดมาตรฐานฝ นละอองขนาดไมเกน 2.5

ไมครอนในบรรยากาศโดยทวไป. พระราชบญญตสงเสรมและรกษาคณภาพสงแวดลอมแหงชาต พ.ศ. 2535,

ประกาศในราชกจจานเบกษา เลม 127 ตอนพเศษ 37ง, วนท 24 มนาคม พ.ศ. 2553. [6] ประกาศคณะกรรมการสงแวดลอมแหงชาต ฉบบท 10 (2538) เรอง ก าหนดมาตรฐานคณภาพอากาศในบรรยากาศ

โดยทวไป. พระราชบญญตสงเสรมและรกษาคณภาพสงแวดลอมแหงชาต พ.ศ. 2535, ประกาศในกจจานเบกษา เลม 112 ตอนท 52ง, วนท 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2538.

[7] ด อ ก ไ ม แ ล ะ ด อ ก ไ ม ป ร ะ ด ษ ฐ . ช ว ต เก ษ ต ร ค ร บ ว ง จ ร . [ ร ะ บ บ อ อ น ไ ล น ] แ ห ล ง ท ม า : http://www.farmkaset.org/contentsNET/default.aspx?content=00292#

[8] รว เสรฐภกด, สามคค บณยะวฒน และ สชาดา ศรเพญ. การวจยการใชพชเพอลดมลสารในอากาศ. ธ ทรงเปนรมเกลาชาวเกษตร, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2538.

[9] Lohr, V. I. and Pearson-Mims, C. H. Particulate matter accumulation on horizontal surfaces in interiors: Influence of foliage plants. Department of Horticulture and Landscape Architecture, Washington State University, Pullman, WA 99164-6414, USA, 1995.

[10] Hwang, H.J. , Yook, S.J. and Ahn, K.H. Experimental investigation of submicron and ultrafine soot particle removal by tree leaves. Atmospheric environment, 2011; 45(38): 6987-6994.

[11] ASTM. Standard Guide for Small-Scale Environmental Chamber Determinations of Organic Emissions from Indoor Materials/ Products. American Society for Testing and Materials, USA, ASTM D5116-06, 2006.

[12] ธญญะ เตชะศลพทกษ. เขยนเรองดอกไมไวอานเลน เลมท 3. กรงเทพฯ: บานและสวน, 2545. [13] ASTM. Standard Test Method for Determining Air Change in a Single Zone by Means of a

Tracer Gas Dilution. American Society for Testing and Materials, USA, ASTM E741, 2009. [14] อาตยา เครอวรรณ และ มณรตน องควรรณด. การประเมนเครองฟอกอากาศแบบเชงพาณชยในดานศกยภาพการท า

ความสะอาด และสรางมลพษอากาศ. วารสารอนามยสงแวดลอม, 2555; 3: 28-33.

ธ.รตนพนธ ม.องควรรณด และ ศ.ปญญาเมธกล

80

[15] Rajapakse, N.C., Kelly, J.W. and Reed, D.W. Transpiration and water use of floricultural plants under low light conditions. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1988; 113(6): 910-914.

[16] Freer-Smith, P. H. , Beckett, K. P. , and Taylor, G. Deposition velocities to Sorbus aria, Acer campestre, Populus deltoides X trichocarpa 'Beaupré', Pinus nigra and X Cupressocyparis leylandii for coarse, fine and ultra-fine particles in the urban environment. Environmental Pollution, 2005; 133(1): 157–67.

[17] Tiwary, A. , Sinnett, D. , Peachey, C. , Chalabi, Z. , Vardoulakis, S. , Fletcher, T. , Leonardi, G. , Grundy, C. , Azapagic, A. and Hutchings, T. An integrated tool to assess the role of new planting in PM10 capture and the human health benefits: A case study in London. Environmental Pollution, 2009; 157: 2645–53.