ความลับของกลิ่นฝน ประกอบไปด้วยโอโซนและแบคทีเรีย!

ความลับของกลิ่นฝน ประกอบไปด้วยโอโซนและแบคทีเรีย!

กลิ่นฝน

ฤดูฝนเป็นฤดูกาลหนึ่งที่ใครหลายคนชอบ จะด้วยเหตุผลที่ว่าอากาศนั้นไม่ร้อนจนต้องร้องขอชีวิตแบบในหน้าร้อน หรือเพราะว่าจะได้ยินเสียงอ๊บ ๆ ของกบแบบในเพลงฝนเดือนหก ที่ขับร้องโดยคุณรุ่งเพชร แหลมสิงห์ หรือเพราะว่าจะได้เดินกางร่มริมถนนแบบกำลังถ่ายมิวสิควิดีโอ ก็แล้วแต่ใครจะชื่นชอบ แต่สำหรับผมแล้วมีอยู่อย่างหนึ่ง ที่เมื่อนึกถึงฤดูฝน หรือแม้แต่ตอนที่ฝนกำลังจะตกแล้วจะชอบมาก ๆ นั่นก็คือ “กลิ่น” ครับ เจ้ากลิ่นนี้บางคนก็ว่าเป็นกลิ่นของดิน บางคนก็ว่าเป็นกลิ่นของฝน บางคนบอกว่ากลิ่นนี้เต็มไปด้วยแบคทีเรีย! อ้าว แล้วอย่างนี้กลิ่นที่ผมหรือใครหลายคนชอบจะเป็นอันตรายไหม? ขืนสูดเข้าไปแล้วปอดจะพังหรือเปล่า? วันนี้ ผมจะพาไปทำความรู้จักและเข้าใจ “กลิ่น” ของฝนกัน

กลิ่นฝน จริง ๆ แล้วมันคือกลิ่นของอะไร?

จริง ๆ แล้วกลิ่นที่เกิดขึ้นทั้งในช่วงก่อน ระหว่าง และหลังฝนตกนั้นมีที่มาไม่เหมือนกัน 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 นั้นถูกอย่างที่ท่านเข้าใจเลยครับ โอโซนเป็นก๊าซที่พบอยู่ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ในระดับความสูงราว 14.4 – 30.4 กิโลเมตรจากผิวโลก ซึ่งสูงกว่าชั้นบรรยากาศที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองไปแล้ว เพราะฉะนั้นโอโซนตรงนั้นเราจะไม่พูดถึง

แต่โอโซนที่ผมกำลังจะอธิบายนี้เป็นโอโซนที่เกิดในชั้นผิวโลก นักเคมีด้านชั้นบรรยากาศ ชื่อว่า Louisa Emmons ได้ทำการวิจัยว่าโอโซน สามารถเกิดจากปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ซึ่งก็คือการโอนถ่ายประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆขนาดมหาศาลอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีกำลังมากพอที่จะทำให้โมเลกุลของอากาศ ซึ่งมีทั้งแก๊สไนโตรเจนและแก๊สออกซิเจน แตกตัวเป็นอะตอมเดี่ยว หนึ่งในนั้นคือออกซิเจนอะตอม (O) ซึ่งสามารถไปรวมตัวกับแก๊สออกซิเจนโมเลกุลอื่น ๆ (O2) กลายเป็นโอโซน (O3) แล้วทำให้เราได้รับกลิ่นของมันในช่วงเวลาก่อนหรือระหว่างฝนตกอยู่นั่นเองครับ

2-RR-0116-Formation-of-Ozone
ภาพอธิบายการรวมตัวของออกซิเจนอะตอม (O) รวมกับแก๊สออกซิเจน (O2) ได้เป็นโอโซน (O3)

ช่วงระหว่างและหลังฝนตก

จริง ๆ แล้วกลิ่นที่เกิดขึ้นนี้ก็คงจะไปแบ่งเป็นช่วงชัด ๆ แบบนี้ไม่ได้นัก เพราะอย่างที่บอกไปว่าเราก็ได้กลิ่นรวม ๆ กันหมด นักเคมี ชาวออสเตรเลีย 2 ท่าน ที่ชื่อว่า Isabel Joy Bear และ Richard G. Thomas ได้เรียกชื่อกลิ่นที่เกิดในช่วงฝนตกว่า “เพทริคอร์” (Petrichor) โดยให้ความหมายว่าเป็นกลิ่นที่เกิดจากการที่เม็ดฝนกระทบกับพื้นดินที่แห้งแล้ง โดยกลิ่นเพทริคอร์นี้ สามารถแบ่งลงไปได้อีก 3 ที่มา (ซึ่งรวมทั้งเจ้ากลิ่นโอโซนด้วย) 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

Streptomyces_sp_01

ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตแบบ Microorganisms นั้นตายลง เจ้าแบคทีเรียชนิดนี้อาศัยอยู่ในดินที่ชื้นและอบอุ่น แต่ก็สามารถทนความร้อนในช่วงฤดูแล้งและมีชีวิตอยู่ได้นานหลายปี โดยในช่วงที่แห้งแล้ง ดินขาดแคลนสารอาหาร เจ้าแบคทีเรียนี้มันจะเริ่มสร้างสปอร์ที่มีสารจีออสมินนี้อยู่ด้วย จนเมื่อฝนตกลงมาสู่พื้นดินที่มีสปอร์อยู่ ก็จะทำให้มันลอยฟุ้งเป็นละอองอยู่ในอากาศ และทำให้เราได้กลิ่น ซึ่งบางคนเรียกว่า “กลิ่นดิน” นั่นเอง นอกจากนี้แล้ว สารจีออสมินยังสามารถพบได้ในพืชบางชนิด อย่างพวกหัวบีตรูท หรือสาหร่ายบางชนิด จึงทำให้แหล่งน้ำรวมถึงปลาจำพวกปลาไน ปลานิล ปลาดุกที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำนั้นมีกลิ่นแบบนี้รวมอยู่ด้วยเช่นกัน ซึ่งมนุษย์มีความไวต่อการจับกลิ่นจีออสมินได้อย่างรวดเร็ว เพียง 5 ส่วนในล้านล้านส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สารจีออสมินนั้นไม่ส่งผลกระทบหรือมีอันตรายต่อสุขภาพร่างกายของเราแต่อย่างใด

3. กลิ่นของโอโซน

ก็เป็นอย่างที่ผมได้อธิบายไปแล้วในส่วนแรก ดังนั้น เมื่อฝนตกลงมาจนเกิดกลิ่นน้ำมันจากพืช และกลิ่นจีออสมินแล้ว เมื่อรวมกับกลิ่นของโอโซนในอากาศ จึงเรียกรวมว่า “กลิ่นเพทริคอร์” นั่นเอง

เพราะฉะนั้น เราสามารถสูดกลิ่นฝนได้อย่างสบายใจ อย่างนั้นเหรอ?

อย่าเพิ่งคิดเช่นนั้นครับ! จริงอยู่ว่า “กลิ่น” ที่เกิดในช่วงฝนตกตามที่ผมอธิบายไปทั้ง 3 ที่มานั้น ไม่มีนัยสำคัญที่เป็นอันตรายต่อร่างกายของเรา แต่ยังมีสิ่งที่เป็นอันตรายมากกว่ากลิ่นเหล่านี้ที่ซ่อนอยู่ในช่วงฝนตก กลิ่นเพทริคอร์ที่ผมอธิบายไปแล้วนั้นนั้น ถูกค้นพบและเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ปี ค.ศ.1964 แต่ก็ยังไม่มีใครที่จะสามารถอธิบายกลไกการฟุ้งกระจายอย่างรวดเร็วของสปอร์จากแบคทีเรีย Streptomyces จนทำให้เราสามารถจับกลิ่นมันได้เกือบจะทันทีได้เลย จนกระทั่งในปี ค.ศ.2015 นี้เอง กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน MIT ได้ทดลองนำกล้องความเร็วสูงถ่ายภาพเม็ดฝนที่กระทบกับพื้นผิวแบบต่าง ๆ จำนวน 28 แบบ รวมกว่า 600 การทดลอง

ภาพจากกล้องความเร็วสูง ทำให้เราเข้าใจกลไกที่ทำให้เกิดกลิ่นแบบเดียวกันกับในจีออสมิน เมื่อหยดน้ำกระทบลงบนพื้น จะเกิดฟองอากาศ (Bubble) ขนาดเล็กค่อย ๆ ลอยขึ้นจากในหยดน้ำและขยายใหญ่ (คล้ายกับฟองอากาศในแก้วแชมเปญ) เมื่อมันลอยขึ้นสู่ผิวหน้าของหยดน้ำ มันก็จะแตกกระจายคล้ายคลื่นน้ำ และฟุ้งละอองเป็นแอโรซอล (aerosol) ลอยไปในอากาศ

ซึ่งกลไกการเกิดแอโรซอลนี้ สามารถนำมาอธิบายการฟุ้งกระจายของแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ที่อาจก่อให้เกิดโรคต่าง ๆ เมื่อฝนตก

ซึ่งนำมาอธิบายและช่วยทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องระบาดวิทยาเป็นอย่างมาก เพราะฉะนั้นแล้ว เมื่อฝนตก นอกจากเราจะต้องระวังการตากฝน ซึ่งอาจจะทำให้เราเป็นไข้หวัดได้แล้ว ก็สามารถหายใจเอากลิ่นฝนเข้าไปได้โดยที่ไม่ต้องกังวล เพียงแต่ว่าต้องให้มั่นใจว่าเราไม่ได้เอาหน้าไปใกล้พื้นดิน โดยเฉพาะดินที่มีฝนตกใหม่ ๆ ซึ่งอาจมีแบคทีเรียปะปนอยู่ได้มาก

เป็นอย่างไรกันบ้างครับ สำหรับเนื้อหาที่นำมาฝากกันในวันนี้ อย่างน้อยผมหรือรวมถึงผู้อ่านหลายคนก็น่าจะเข้าใจที่มาของ “กลิ่นดิน กลิ่นฝน” กันมากขึ้น และแยกอันตรายที่เกิดในช่วงฝนตกว่าไม่ได้มาจากกลิ่น แต่มาจากการฟุ้งกระจายจากเม็ดฝนที่ตกกระทบพื้นดินต่างหาก เพราะฉะนั้นแล้ว เมื่อเกิดฝนฟ้าคะนอง หรือแม้แต่ฝนบาง ๆ เล็กน้อย ก็ควรจะรีบหาที่ร่ม มิดชิด และปลอดภัยจากอันตราย ไม่ว่าจะเป็นฟ้าผ่า ฝนฟ้าคะนอง รวมถึงเจ้าสิ่งเล็ก ๆ ใต้เท้าของเราด้วย อย่างไรแล้วช่วงเปลี่ยนฤดูกาลแบบนี้ ชาว soscity อย่าลืมดูแลรักษาสุขภาพกันด้วยนะครับ

แหล่งที่มาอ้างอิง :
— Petrichor. In Wikipedia. Retrieved May 18, 2016, from https://en.wikipedia.org/wiki/Petrichor
— Geosmin. In Wikipedia. Retrieved May 18, 2016, from https://en.wikipedia.org/wiki/Geosmin
Daisy Yuhas. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain. Retrieved May 18, 2016, from http://www.scientificamerican.com/article/storm-scents-smell-rain/
Macrina Cooper-White. Crazy Slo-Mo Video Explains Why Rain Has That Distinctive Smell. Retrieved May 18, 2016, from http://www.huffingtonpost.com/2015/01/15/why-smell-rain-high-speed-video_n_6479666.html
Ponlawoot Raksat. วิทยาศาสตร์ของไอดินกลิ่นฝน. (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก : http://www.vcharkarn.com/varticle/502209 เข้าถึงเมื่อ 18 พฤษภาคม 2559.
กลิ่นดินหลังฝนตก. (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก : http://www.nstda.or.th/vdo-nstda/sci-day-techno/4717-geosmin เข้าถึงเมื่อ 18 พฤษภาคม 2559.

เขียนโดย

Pakkapol Samphet

นิสิตวิทยาการคอมพิวเตอร์ ผู้มีความสนใจและหลงใหลในความลับแห่งจักรวาล
Tags: , , , , , , , , , ,