การทดสอบสมรรถนะห้องทดลองเพื่อใช้ตรวจวัดสารมลพิษอากาศ

Abstract

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบสร้างและทดสอบสมรรถนะของห้องทดลอง ในการจำลองภาวะมลพิษอากาศและสภาพแวดล้อม เพื่อใช้ในการตรวจวัดหาสารพิษอากาศได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง โดยห้องทดลองที่ออกแบบไว้สามารถนำไปประยุกต์ และทดสอบใช้กับอุปกรณ์เก็บตัวอย่างอากาศแบบต่างๆ เช่น passive sampler หรือ gas detector tube ให้สามารถเก็บตัวอย่างได้อย่างถูกต้อง ตามสภาวะอากาศที่เกิดขึ้นจริง นอกจากนั้นยังนำไปใช้ประยุกต์สร้างอุปกรณ์เก็บตัวอย่างอากาศแบบใหม่เพื่อใช้ตรวจวัดมลพิษอากาศต่างๆ ต่อไปได้ ในการวิจัยได้ออกแบบห้องทดลองขนาด 110 ลิตร ทำด้วยสแตนเลส ภายในมีอุปกรณ์สำหรับบันทึกค่าอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ ขดลวดทำความร้อน ขดลวดทำความเย็น พัดลมขนาดเล็ก และแผงติดตั้งอุปกรณ์เก็บตัวอย่างอากาศแบบพาสสีพ 4 จุด ห้องทดลองนี้ สามารถใช้เจือจางความเข้มข้นมลพิษอากาศได้ต่ำถึง 2,000 เท่าจากถังก๊าซมาตรฐาน (จาก 200 ส่วนในล้านส่วนเป็น 0.1 ส่วนในล้านส่วน)การทดลองแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอนได้แก่ การทดสอบการกระจายตัวของก๊าซในห้องทดลองโดยใช้ควัน เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลของก๊าซ ซึ่งจะคำนวณออกมาในรูปความเร็วที่ก๊าซไหลเข้าสู่ห้องทดลองกับระยะเวลาที่ก๊าซกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอและทั่วถึงภายในห้องทดลองที่ออกแบบ ขั้นที่ 2 เป็นการทดสอบสมรรถนะของห้องทดลอง ให้มีค่าอุณหภูมิเป็นไปตามที่กำหนดไว้ ขั้นที่ 3 เป็นการสร้างความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ภายในห้องทดลองโดยปรับความเข้มข้นจาก 200 ส่วนในล้านส่วนจากถังก๊าซมาตรฐาน ให้ได้ความเข้มข้นภายในห้องทดลองเป็น 32, 24, 16, 8, 4, 2, 1 ส่วนในล้านส่วนตามลำดับ โดยใช้เครื่อง CO Analyzer ในการตรวจวัด และขั้นตอนสุดท้ายเป็นการนำเอาห้องทดลองไปประยุกต์ใช้ เพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของอุปกรณ์เก็บตัวอย่างอากาศแบบพาสสีพ การศึกษาพบว่าการกระจายตัวของก๊าซเป็นไปอย่างทั่วถึง และสม่ำเสมอตลอดทั้งห้องทดลอง และไม่มีการรั่วซึมออกภายนอกตามรอยต่อต่างๆ สำหรับผลการทดสอบตั้งค่าอุณหภูมิภายในห้องทดลองที่ 15, 20, 25, 30, 35, 40 องศาเซลเซียสจะได้ค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานในการวัด เป็น +-0.008, +-0.014, +-0.011, +-0.008, +-0.006 และ +-0.008 องศาเซลเซียสตามลำดับ ส่วนการจำลองค่าความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ภายในห้องทดลองตามสภาวะและความเข้มข้นที่กำหนดพบว่า เมื่อกำหนดอุณหภูมิภายในห้องทดลองอยุ่ที่ 15, 20, 25, 30, 35, 40 องศาเซลเซียส และใช้การทดสอบค่าที (t-test) พบว่าความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่กำหนดไว้ และความเข้มข้นที่วัดได้จริงไม่แตกต่างกัน ที่ระดับความเชื่อมั่น 99 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของอุปกรณ์พาสสีพโดยใช้ห้องทดลองที่ออกแบบไว้ พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่โดยเฉลี่ย สำหรับอุปกรณ์พาสสีพชนิดนี้อยู่ที่ 1.88x10[superscript -5] ตารางเมตรต่อวินาที และเมื่อใช้การทดสอบค่าที พบว่าความเข้มข้นของก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ที่กำหนดไว้ และความเข้มข้นที่วัดได้จริงไม่แตกต่างกัน ที่ระดับความเชื่อมั่น 99 เปอร์เซ็นต์