ความลับของ “กลิ่นฝน” เกิดขึ้นจากโอโซนและแบคทีเรีย
ฤดูฝนเป็นฤดูกาลหนึ่งที่ใครหลายคนชอบ จะด้วยเหตุผลที่ว่าอากาศนั้นไม่ร้อนจนต้องร้องขอชีวิตแบบในหน้าร้อน หรือเพราะว่าจะได้ยินเสียงอ๊บ ๆ ของกบ แบบในเพลงฝนเดือนหก ที่ขับร้องโดยคุณรุ่งเพชร แหลมสิงห์ แต่สำหรับผมเมื่อนึกถึงตอนที่ฝนกำลังจะตกแล้วจะรู้สึกดีมาก ๆ นั่นก็คือ “กลิ่น” ครับ เจ้ากลิ่นนี้บางคนก็ว่าเป็นกลิ่นของดิน บางคนก็ว่าเป็นกลิ่นของฝน แล้วอย่างนี้กลิ่นที่ผมหรือใครหลายคนชอบจะเป็นกลิ่นของอะไรกันแน่ สูดเข้าไปแล้วจะมีอันตรายบ้างหรือเปล่า? วันนี้ ผมจะพาไปทำความรู้จักและเข้าใจ “กลิ่นของฝน” กัน
จริง ๆ แล้วมันคือกลิ่นของอะไร?
ที่แล้วกลิ่นที่เกิดขึ้นทั้งในช่วงก่อน ระหว่าง และหลังฝนตกนั้นมีที่มาที่ไปไม่เหมือนกัน นั่นหมายความว่ากลิ่นที่เราได้รับนั้น ไม่ได้มีเพียงกลิ่นเดียว ซึ่งผมขออธิบายเป็นช่วง ๆ ดังนี้
ช่วงก่อนฝนตก
ก่อนที่ฝนจะตกลงมานั้น บางครั้งเราจะได้กลิ่นมาพร้อมกับแรงลม ซึ่งคนทั่วไปจะเรียกเจ้ากลิ่นนี้ว่า “กลิ่นฝน” โดยเข้าใจว่าเป็นกลิ่นของฝนที่ตกอยู่ที่ไกล ๆ แล้วลมพัดหอบเอากลิ่นนั้นมาหาเรา อันที่จริงแล้วกลิ่นที่เรารู้สึกได้นั้นคือกลิ่นของ “โอโซน” (Ozone : O3)
หลายคนอ่านมาถึงตรงนี้แล้วคงคิดแย้งในหัวแล้วว่า โอโซนมันอยู่ในชั้นบรรยากาศสูง ๆ คอยป้องกันเราจากรังสีดวงอาทิตย์ไม่ใช่เหรอ จะมาเกิดก่อนฝนตกได้อย่างไรกัน?
อย่าเพิ่งตีโพยตีพายไปครับ จริง ๆ ก็ถูกอย่างที่ท่านเข้าใจเลยครับ โอโซนเป็นก๊าซที่พบอยู่ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ในระดับความสูงราว 14.4 – 30.4 กิโลเมตรจากผิวโลก ซึ่งสูงกว่าชั้นบรรยากาศที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองไปแล้ว เพราะฉะนั้นโอโซนตรงนั้นเราจะไม่พูดถึง
แต่โอโซนที่ผมกำลังจะอธิบายนี้เป็นโอโซนที่เกิดในชั้นผิวโลก นักเคมีด้านชั้นบรรยากาศ Louisa Emmons ได้ทำการวิจัยว่าโอโซน สามารถเกิดจากปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ซึ่งเป็นการโอนถ่ายประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆขนาดมหาศาลอย่างรวดเร็ว และมีกำลังมากพอที่จะทำให้โมเลกุลของอากาศ ที่มีทั้งแก๊สไนโตรเจนและแก๊สออกซิเจน แตกตัวเป็นอะตอมเดี่ยว หนึ่งในนั้นคือออกซิเจนอะตอม (O) ซึ่งสามารถไปรวมตัวกับแก๊สออกซิเจนโมเลกุลอื่น ๆ (O2) กลายเป็นโอโซน (O3) แล้วทำให้เราได้รับกลิ่นของมันในช่วงเวลาก่อนหรือระหว่างฝนตกอยู่นั่นเองครับ
ภาพอธิบายการรวมตัวของออกซิเจนอะตอม (O) รวมกับแก๊สออกซิเจน (O2) ได้เป็นโอโซน (O3)
ช่วงระหว่างและหลังฝนตก
ในความจริงแล้วกลิ่นฝนที่เกิดขึ้น อาจจะไปแบ่งเป็นช่วงชัด ๆ แบบนี้ไม่ค่อยได้นัก เพราะอย่างที่บอกไปว่าเราก็ได้กลิ่นรวม ๆ กันไปหมด นักเคมี ชาวออสเตรเลีย 2 ท่าน ที่ชื่อว่า Isabel Joy Bear และ Richard G. Thomas เรียกชื่อกลิ่นที่เกิดในช่วงฝนตกว่า “เพทริคอร์” (Petrichor) โดยให้ความหมายว่าเป็นกลิ่นที่เกิดจากการที่เม็ดฝนกระทบกับพื้นดินที่แห้งแล้ง โดยกลิ่นเพทริคอร์นี้ สามารถแบ่งลงไปได้อีก 3 ที่มา (ซึ่งรวมทั้งเจ้ากลิ่นโอโซนตอนแรกด้วย) ดังนี้
1. กลิ่นของน้ำมันในพืชบางชนิด
พืชบางชนิดสามารถผลิตน้ำมันและหลั่งออกมาในช่วงที่ต้นขาดน้ำหรือช่วงแห้งแล้ง ซึ่งน้ำมันนี้จะช่วยชะลอการงอกของเมล็ด ไม่ให้งอกในระหว่างที่ดินไม่มีน้ำ เมื่อน้ำฝนตกลงมาชโลมลำต้น จึงชะเอาน้ำมันนี้ออกมาด้วย ทำให้เกิดกลิ่นลงมาผสมในกลิ่นฝน
2. กลิ่นของแบคทีเรีย หรือที่เรียกว่า กลิ่นดิน
เอาล่ะ ใครที่อ่านถึงตรงนี้คงกำลังตื่นเต้นอยู่แน่ ๆ เจ้ากลิ่นนี้มีชื่อเรียกเหมือนกัน มันมีชื่อว่า “จีออสมิน” (Geosmin) จีออสมินเป็นสารประกอบอินทรีย์ชนิดหนึ่ง มีสูตรทางเคมีว่า C12H22O โดยเจ้าจีออสมินนี้เกิดขึ้นมาจาก แบคทีเรียแกรมบวก (gram-positive bacteria) ที่มีชื่อว่า Streptomyces อยู่ในสกุล Actinobacteria ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตแบบ Microorganisms นั้นตายลง
แบคทีเรีย Streptomyces
เจ้าแบคทีเรียชนิดนี้อาศัยอยู่ในดินที่ชื้นและอบอุ่น แต่ก็สามารถทนความร้อนในช่วงฤดูแล้งและมีชีวิตอยู่ได้นานหลายปี โดยในช่วงแห้งแล้ง ดินขาดแคลนสารอาหาร แบคทีเรียนี้จะเริ่มสร้างสปอร์ที่มีสารจีออสมินนี้อยู่ด้วย จนเมื่อฝนตกลงมาสู่พื้นดินที่มีสปอร์อยู่ ก็จะทำให้มันลอยฟุ้งเป็นละอองอยู่ในอากาศ และทำให้เราได้กลิ่นที่บางคนเรียกว่า “กลิ่นดิน” นั่นเอง นอกจากนี้แล้ว สารจีออสมินยังสามารถพบได้ในพืชบางชนิด อย่างพวกหัวบีตรูท หรือสาหร่ายบางจำพวก ทำให้ตามแหล่งน้ำรวมถึงปลาพวกปลาไน ปลานิล ปลาดุก ที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำนั้น มีกลิ่นแบบนี้รวมอยู่ด้วย ซึ่งมนุษย์มีความไวต่อการจับกลิ่นจีออสมินได้อย่างรวดเร็ว แค่เพียงส่วนผสมในอากาศ 5 ส่วนในล้านล้านส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สารจีออสมินนั้นไม่ส่งผลกระทบหรือมีอันตรายต่อสุขภาพร่างกายของเราแต่อย่างใด
3. กลิ่นของโอโซน
ก็เป็นอย่างที่ผมได้อธิบายไปแล้วในส่วนแรก เพราะฉะนั้น เมื่อฝนตกลงมาจนเกิดกลิ่นน้ำมันจากพืชและกลิ่นจีออสมิน เมื่อรวมกับกลิ่นของโอโซนในอากาศ จึงเรียกรวมว่า “กลิ่นเพทริคอร์” นั่นเอง
งั้นเราสามารถสูดกลิ่นฝนได้อย่างสบายใจ อย่างนั้นเหรอ?
อย่าเพิ่งคิดเช่นนั้น! จริงอยู่ว่า “กลิ่น” ที่เกิดในช่วงฝนตกตามที่ผมอธิบายไปทั้ง 3 ที่มานั้น ไม่มีนัยสำคัญที่เป็นอันตรายต่อร่างกายของเรา แต่ยังมีสิ่งที่เป็นอันตรายมากกว่ากลิ่นเหล่านี้ที่ซ่อนอยู่ในช่วงฝนตก กลิ่นเพทริคอร์ที่อธิบายไปแล้วนั้น ถูกค้นพบและเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ปี ค.ศ.1964 แต่ก็ยังไม่มีใครที่จะสามารถอธิบายกลไกการฟุ้งกระจายอย่างรวดเร็วของสปอร์จากแบคทีเรีย Streptomyces จนทำให้เราสามารถจับกลิ่นมันได้เกือบจะทันทีได้เลย จนกระทั่งในปี ค.ศ.2015 นี้เอง กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน MIT ได้ทดลองนำกล้องความเร็วสูงถ่ายภาพเม็ดฝนที่กระทบกับพื้นผิวแบบต่าง ๆ จำนวน 28 แบบ รวมกว่า 600 การทดลองแบบในวีดิโอนี้
ภาพจากกล้องความเร็วสูง ทำให้เราเข้าใจกลไกที่ทำให้เกิดกลิ่นแบบเดียวกันกับในจีออสมิน เมื่อหยดน้ำกระทบลงบนพื้น จะเกิดฟองอากาศ (Bubble) ขนาดเล็กค่อย ๆ ลอยขึ้นจากในหยดน้ำและขยายใหญ่ (คล้ายกับฟองอากาศในแก้วแชมเปญ) เมื่อมันลอยขึ้นสู่ผิวหน้าของหยดน้ำ มันก็จะแตกกระจายคล้ายคลื่นน้ำ และฟุ้งละอองเป็นแอโรซอล (aerosol) ลอยไปในอากาศ
กลไกการเกิดแอโรซอลนี้ สามารถนำมาอธิบายการฟุ้งกระจายของแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ที่อาจก่อให้เกิดโรคได้เมื่อฝนตก
ซึ่งนำมาอธิบายและช่วยทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องระบาดวิทยาได้เป็นอย่างมาก เพราะฉะนั้นแล้ว เมื่อฝนตก นอกจากเราจะต้องระวังการตากฝน ที่อาจจะทำให้เราเป็นไข้หวัดได้แล้ว เราสามารถหายใจเอากลิ่นฝนเข้าไปได้โดยที่ไม่ต้องกังวล เพียงแต่ว่าต้องให้มั่นใจว่าเราไม่ได้เอาหน้าไปใกล้พื้นดิน โดยเฉพาะดินที่มีฝนตกใหม่ ๆ ซึ่งอาจมีแบคทีเรียปะปนอยู่ได้มาก
เป็นอย่างไรกันบ้างครับ เราน่าจะเข้าใจที่มาของ “กลิ่นดิน กลิ่นฝน” กันได้มากขึ้น รวมถึงแยกอันตรายที่เกิดในช่วงฝนตกว่าไม่ได้มาจากกลิ่น แต่มาจากการฟุ้งกระจายจากเม็ดฝนที่ตกกระทบพื้นดินต่างหาก เพราะฉะนั้นแล้ว เมื่อเกิดฝนฟ้าคะนอง หรือแม้แต่ฝนบาง ๆ เล็กน้อย ก็ควรจะรีบเข้าไปอยู่ในที่ร่ม มิดชิด และปลอดภัยจากอันตราย ไม่ว่าจะเป็นฟ้าผ่า ฝนฟ้าคะนอง รวมถึงเจ้าสิ่งเล็ก ๆ ใต้เท้าของเราด้วย อย่างไรแล้วช่วงเปลี่ยนฤดูกาลแบบนี้ ชาว soscity อย่าลืมดูแลรักษาสุขภาพกันด้วยนะครับ
