ผลกระทบของมลพิษต่อหน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบิน
 
        การกัดกร่อนจากมลพิษที่มีต่ออุปกรณ์และเครื่องจักรไม่ได้เป็นปัญหาที่ระดับพื้นดินเท่านั้น  แม้แต่เครื่องจักรกลในอากาศอย่างเครื่องบินยังได้รับผลกระทบในส่วนนี้  ทุก ๆ ปีมีการใช้จ่ายเงินหลายล้านเหรียญไปอย่างน่าเสียดายเพื่อแก้ไขความเสื่อมโทรมที่เกิดขึ้นนี้  น่าแปลกใจที่เครื่องจักรที่ถูกทำลายโดยมลพิษส่วนใหญ่แล้วจะเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษเสียเอง
 มลพิษยังมีผลกระทบทางด้านลบหลายอย่าง  ทั้งต่อเครื่องบินรบ  เครื่องบินพาณิชย์ และเครื่องบินขนส่ง  ความเสียหายที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า  ต้องรื้อถอนหน้าต่าง  สี และส่วนต่าง ๆ ของเครื่องบินออกมาเพื่อตรวจสอบและบำรุงรักษาให้อยู่ในสภาพที่ดี  วิศวกรทางด้านนี้ได้ถูกฝึกให้สังเกตวิเคราะห์และแก้ไขผลกระทบของมลพิษที่มีต่อโครงสร้างและตัวเครื่องยนต์
"หน้าต่างของผู้โดยสารเป็นจุดที่สามารถเห็นความเสียหายที่เกิดจากมลพิษได้อย่างชัดเจนโดยจะมีรอยขีดข่วนเล็ก ๆ ที่ด้านนอกของหน้าต่าง  ส่งผลให้เกิดการแตกของแสงหรือมีแสงมัว ๆ เมื่อมองผ่านออกไป"
    ลักษณะเช่นนี้เรียกว่าเกิดรอยขีดข่วน (crazing)  ถือว่าเป็นการเกิดรอยตำหนิของหน้าต่างมลพิษที่เรากำลังกล่าวถึงนี้ไม่ได้เกิดจากการกระทำของมนุษย์  แต่เกิดจากหยดน้ำที่มีกำมะถันอยู่ในบรรยากาศ  ซึ่งเป็นกำมะถันที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ และนี่น่าจะเป็นสาเหตุของการเกิดรอยขีดข่วนที่รวดเร็วบนหน้าต่างผู้โดยสาร

วัสดุที่ใช้ทำหน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบิน

         หน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบินทำจากแผ่นอะคริลิก (acrylic) ที่ถูกยึดออกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในเครื่องบินพาณิชย์อย่างเช่น  โบอิ้ง 747  หน้าต่างจะประกอบด้วย 3 ชั้นหลัก ๆ คือ  ชั้นนอก  ชั้นกลาง และชั้นใน  โดยชั้นนอกและชั้นกลางจะยึดติดกันด้วยแถบยาง
 ชั้นในเป็นชั้นที่ผู้โดยสารสัมผัสได้  มีไว้เพื่อป้องกันผู้โดยสารทำความเสียหายกับวัสดุชั้นกลางไม่ได้มีไว้เพื่อความปลอดภัยและไม่มีความสำคัญใด ๆ ต่อโครงสร้าง  แม้แต่การเกิดรอยขีดข่วนก็ไม่ได้ทำให้ความแข็งแรงของหน้าต่างลดน้อยลง  แต่จะทำให้คุณภาพในการมองทะลุผ่านกระจกด้อยลงมาก  จากเหตุนี้เองจึงทำให้ต้องเปลี่ยนกระจกหน้าต่างทุก 3 ปี  ไม่ได้เปลี่ยนกระจกด้วยเหตุของความปลอดภัยดังที่กล่าวมาแล้ว  เพราะปกติหน้าต่างของเครื่องบินพาณิชย์จะถูกผลิตให้มีความหนาเกินมาตรฐานมากอยู่แล้ว

รูปเครื่องบิน

สาเหตุของการเกิดรอยขีดข่วน (crazing)

         การระเบิดของภูเขาไฟจะปล่อยสารเคมีโดยเฉพาะซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)  ออกสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (stratosphere)  ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำกลายเป็นกรดซัลฟอรัส (H2SO3)  ซึ่งเมื่อผ่านปฏิกิริยาอื่น ๆ อีกจะกลายเป็นกรดซัลฟุริก (H2SO4)  กรดซัลฟุริกจะทำให้เกิดรอยขีดข่วนเมื่อสัมผัสกับหน้าต่างอะคริลิก
 จึงคาดได้ว่ากลไกการเกิดรอยขีดข่วนจะเป็นดังนี้

        1.     การเกาะของกรดซัลฟุริก (H2SO4 บนหน้าต่างจะทำให้เกิดการดึงน้ำออก
จากอะคริลิก  ทำให้พื้นผิวของอะคริลิกบริเวณนั้นแห้ง
        2.     ผิวหน้าของอะคริลิกเมื่อได้สัมผัสกับกรดซัลฟุริก (H2SO4)  จะเกิดการหดตัว
เนื่องจากการสูญเสียน้ำ
        3.     แรงดันของพื้นผิว (surface stress)  จะก่อให้เกิดลักษณะของเส้นที่ละเอียด
ซึ่งเป็นกระบวนการเกิดรอยขีดข่วน

         ถึงแม้ว่าจะมีรายงานการเกิดรอยขีดข่วนบนกระจกเครื่องบินของสายการบินพาณิชย์ทุกสาย  แต่พบว่าจะเกิดรุนแรงกว่ากับเครื่องบินที่บินระยะทางไกล ๆ และบินที่ละติจูด 45o เหนือ  โดยปกติที่ละติจูดสูง ๆ  ทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้  ที่อยู่ในบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ (Tropophere อยู่ใต้บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์)  จะต่ำกว่าระดับความสูงที่ใช้กันบนเที่ยวบินที่บินเป็นระยะทางไกล
         ในส่วนต้นทศวรรษที่ 80  สายการบินและผู้ผลิตเครื่องบินได้เล็งเห็นความจำเป็นที่จะต้องหาวัสดุที่มีความทนต่อการเกิดรอยขีดข่วนได้มากกว่าอะคริลิก  สภาวะต่าง ๆ  ที่อะคริลิกต้องถูกทำให้เป็นแผ่นใสเพื่อใช้เป็นหน้าต่างเครื่องบิน  ทำให้มีโอกาสในการเกิดการขีดข่วนได้ง่าย  ในแต่ละปีเครื่องบินของสายการบิน TWA มีการบินหลายชั่วโมงมาก  โดยการบินขึ้นและลงจอดที่จะต้องทำเป็นประจำ  ทำให้หน้าต่างของเครื่องบินอยู่ใต้สภาวะการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศเป็นประจำเช่นกัน  นอกจากนั้นยังเกิดการเสียน้ำ  การดูดซับน้ำ  ตลอดจนมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิขึ้น - ลงอยู่ตลอดเวลา  ยิ่งเที่ยวบินระยะไกลที่บินที่ระดับสูง ๆ  ก็จะยิ่งทำให้หน้าต่างของเครื่องบินอยู่ในสภาพที่ต้องรับภาวะแรงดันอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน และมีโอกาสสัมผัสรังสีอัตราไวโอเลต (UV)  อย่างเต็มที่  รวมถึงการสัมผัสกับสารเคมีต่าง ๆ ที่อยู่ในชั้นบนของบรรยากาศ
 ในปี พ.ศ.  2535  พนักงานสายการบินได้รายงานว่ามีการเกิดรอยขีดข่วนบนหน้าต่างอะคริลิกของเครื่องบินอย่างมากและรวดเร็ว  ทำให้ระยะเวลาการใช้งานลดลง  โดยเฉพาะสายการบินหรือเที่ยวบินในแถบเอเซีย-แปซิฟิก  นอกจากนี้นิตยสาร National Geographic  เดือนธันวาคม  2535  ได้รายงานว่า  เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน  2534  ภูเขาไฟพินาตูโบ (Pinatobo) ในประเทศฟิลิปปินส์ได้ระเบิด  ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้ลอยขึ้นสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ถึง 25 ไมล์ และได้ไปผสมกับความชื้นทำให้เกิดเป็นเมฆปกคลุมอยู่รอบโลกถึง 21 วัน
         นักธรณีวิทยาได้กล่าวไว้ว่า  การระเบิดครั้งนี้เป็นครั้งที่รุนแรงและยิ่งใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการจดบันทึกไว้ โดยกลุ่มก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะยังคงปกคลุมและหมุนอยู่รอบโลกไปอีกถึง 5 ปี  นอกจากนั้นในปี พ.ศ.  2535  ผู้ผลิตเครื่องบินรายหนึ่งได้รายงานว่า  ข้อมูลนี้ได้ชี้ให้เห็นว่าความเข้มข้นของกรดซัลฟุริกในบรรยากาศชั้นบนมีสูงกว่า 3 เท่า  จากที่เคยพบในต้นทศวรรษที่ 80 และระดับของความเข้มข้นนี้น่าจะคงอยู่ไปอีกหลายปี  ปริมาณของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่เกิดจากภูเขาพินาตูโบ  คาดว่ามีประมาณ 20 ล้านตัน  ถึงแม้ว่าการระเบิดของภูเขาพินาตูโบจะส่งสารเคมีไปทั่วโลกทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้  อย่างไรก็ตามได้มีการรายงานผลกระทบที่เกิดจากเครื่องบินเฉพาะในซีกโลกเหนือ  โดยรายงานได้กล่าวไว้ว่า  ผลกระทบที่เกิดขึ้นมีลักษณะคล้ายคลึงกับที่เคยเกิดขึ้นหลังเหตุการณ์ภูเขาไฟ El Chichon ของประเทศแม็กซิโกระเบิดในปี พ.ศ.  2525
         นอกจากนี้แล้วมีการรายงานว่าทั้งหน้าต่างที่ด้านหน้าเครื่องบินที่เป็นกระจก และหน้าต่างผู้โดยสารที่เป็นอะคริลิก  เกิดการเกาะของฝุ่นสีเทาเป็นฟิลม์เคลือบอยู่   โดยเกิดขึ้นกับเที่ยวบินระยะยาวเพียงเที่ยวเดียวเท่านั้น  จากการตรวจสอบพบว่าเป็นแอมโมเนียซัลเฟต (NH4SO4)  และแอมโมเนียเจนซัลเฟต (NH4HSO4)   การสึกกร่อนและการหลุดลอกของสีก็น่าจะมีสาเหตุมาจากการทำลายของกรดซัลฟุริก  ปัจจัยอื่น ๆ  อีกมากที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดรอยขีดข่วน  ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้ทำหน้าต่าง และการนำไปใช้ และยังขึ้นอยู่กับระดับของความกดดันที่อะคริลิกถูกนำไปใช้ด้วย  การที่รอยขีดข่วนจะเกิดขึ้นได้นั้นพื้นผิวภายนอกจะต้องได้รับแรงเสียดสี (tensive stress)  ในระดับหนึ่งภายใต้สภาวะที่กำหนด  คุณลักษณะของทนต่อการรับแรงดึงผิวในสภาวะหนึ่ง ๆ  จะขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ  ในการใช้งานของวัสดุอยู่ในลักษณะที่อยู่ใต้สภาวะน้ำหนักคงที่ตลอด  ค่าความแข็งแรงที่จะรองรับแรงดึงดูดจะลดลงตามเวลาหรือเพิ่มตามอุณหภูมิ  ถ้าการทำงานของวัสดุภายใต้สภาวะขึ้น-ลงของภาระน้ำหนักเป็นวงจร  ค่าความแข็งแรงของวัสดุจะลดลงตามจำนวนของรอบที่เพิ่มขึ้น
         สภาวะต่าง ๆ ที่หน้าต่างของผู้โดยสารได้รับนั้นทำให้ตกอยู่ในสภาพที่สามารถเกิดรอยขีดข่วนได้ง่า  เครื่องบินพาณิชย์จะมีการบินหลายชั่วโมงในแต่ละปี และมีการบินขึ้นและลงจอดหลายรอบ  ซึ่งทำให้หน้าต่างต้องได้รับแรงกดดันอากาศที่เปลี่ยนแปลง และการดูด/คลายความชื้นบ่อย  การบินระยะทางไกลที่ระดับความสูงมากจะทำให้หน้าต่างรับรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างเต็มที่  แต่อย่างไรก็ตามปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเกิดรอยขีดข่วนเร็วที่สุดคือ  กรดซัลฟุริก

มาตรการในการป้องกัน

         หัวใจสำคัญของการออกแบบวิธีป้องกันมลพิษคือ  แนวป้องกันที่แข็งแรง
สายการบินต่าง ๆ  มีความประสงค์ที่จะยืดอายุการใช้งานของหน้าต่างออกไปอย่างน้อย 5 ปี  ซึ่งจะตรงกับช่วงเวลาที่ต้องตรวจสอบสภาพของเครื่องบินหน้าต่างที่ทนต่อรอยขีดข่วนจะทำให้ความต้องการนี้เป็นจริงได้  สารเคมีที่เคลือบอยู่จะป้องกันการเกิดรอยขีดข่วน และการเสื่อมของหน้าต่างทำให้คุณภาพของการมองเห็นนั้นไม่ลดลง  สารเคลือบชนิดหนึ่งได้ถูกทดสอบมาแล้วเป็นเวลา 10 ปี  ในขณะนี้ได้รับการอนุมัติและเริ่มติดตั้งใช้กับเครื่องบินที่ผลิตออกใหม่  โดยผู้ผลิตเครื่องบินหลายราย

แนวทางในอนาคต

         วิธีหนึ่งที่อาจจะดูน่ากลัวสักหน่อยคือ  การเอาหน้าต่างออกให้หมด  แล้วใช้ Synthetic Vision บน Supersonic aircraft แทน  โดยที่ลูกเรือบนเครื่องบินก็ใช้ภาพอินฟราเรตที่ถ่ายจากภายนอก  โดยใช้เครื่องถ่ายภาพที่ติดตั้งไว้ภายนอกเครื่องบิน  วิธีการนี้กำลังศึกษาอยู่โดยบริษัทโบอิ้ง (Boeing)  แต่ในความเป็นจริงแล้วคงจะเป็นไปได้ยาก  เนื่องจากมาตรฐานของสายการบินบังคับไว้อยู่  อย่างไรก็ตามมีบางบริษัทได้ดูความเป็นไปได้ที่จะเอาหน้าต่างผู้โดยสารออกให้หมด  แล้วแทนด้วยกล้องที่ติดตั้งภายนอกเพื่อให้ผู้โดยสารเห็นสภาพภาพนอกเครื่อง  แต่ความคิดนี้ถูกยกเลิกไปเนื่องจากว่าความบันเทิงส่วนหนึ่งจากการมองหน้าต่างผู้โดยสารเป็นวิธีที่ถูกที่สุดและไม่ควรจะหาสิ่งอื่นมาทดแทน


ที่มา : รวบรวมจาก เชิดพันธ์  สุคนธ์ พงษ์เผ่า  วารสารสิ่งแวดล้อม  ฉบับที่ 7  ปีที่ 2    ประจำเดือน มกราคม - กุมภาพันธ์ 2540