How do gas masks actually work? - George Zaidan

Translator: Thunyaluk Phuriwat Reviewer: Napakchanun P. Dutta

You might think of gas masks as clunky, spooky, military-looking devices

คุณอาจคิดว่าหน้ากากแก๊สเป็นอุปกรณ์ที่ใหญ่ เทอะทะ น่ากลัว เหมือนอุปกรณ์ทางทหาร

only found in spy movies or World War I museums.

ที่พบได้ในภาพยนตร์สายลับ หรือพิพิธภัณฑ์สงครามโลกครั้งที่ 1 เท่านั้น

But you probably already own a mask that uses remarkably similar technology.

แต่คุณอาจเป็นเจ้าของหน้ากากที่มีเทคโนโลยี ที่คล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งนี้อยู่แล้ว

And in the near future, we may need to rely on these filters

และในอนาคตอันใกล้ เราอาจต้องพึ่งพาอุปกรณ์เหล่านี้

as part of our everyday lives.

เพื่อใช้เป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวัน

In addition to emerging diseases,

นอกจากโรคต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นแล้วนั้น

wildfire frequency has more than tripled from 1996 to 2021.

ความถี่ของการเกิดไฟป่ายังเพิ่มขึ้น มากกว่าสามเท่า ตั้งแต่ปี 1996 จนถึงปี 2021

As fires burn longer and cover more land, their smoke affects more people each year.

เนื่องจากไฟไหม้นานและกินพื้นที่มากขึ้น ควันจึงส่งผลกระทบต่อผู้คนมากขึ้นในแต่ละปี

Climate change is also causing more hot, sunny days,

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ยังทำให้อากาศร้อนและแดดจัดขึ้น

which accelerates the production of toxic ground level ozone.

ซึ่งถือเป็นตัวเร่งการผลิต โอโซนภาคพื้นดินที่เป็นพิษ

ดังนั้น หน้ากากพวกนี้ทำงานอย่างไร

So, how do these masks work,

and can they protect us from new and old airborne threats?

และ มันจะสามารถปกป้องเราจาก ภัยคุกคามทางอากาศทั้งใหม่และเก่าได้หรือไม่

Well, the first rule of filters is making sure you have a tight seal.

อันที่จริง กฎแรกของตัวกรองคือ แน่ใจว่าคุณมีตัวปิดที่แน่นหนา

Without that, even the best mask in the world is useless.

หากไม่มี แม้แต่หน้ากาก ที่ดีที่สุดในโลกก็ไร้ประโยชน์

So assuming your mask is on tight,

ดังนั้น สมมติว่าคุณสวมหน้ากากไว้แน่น

this technology can capture pollutants in one of two ways:

เทคโนโลยีนี้สามารถดักจับมลพิษได้ด้วย วิธีใดวิธีหนึ่งในสองวิธี นั่นคือ

filtering them out by size or attracting specific chemical compounds.

การกรองมลพิษออกตามขนาด หรือ การดึงดูดสารประกอบทางเคมีเฉพาะ

For an example of the first approach, let’s look at wildfire smoke.

สำหรับตัวอย่างของวิธีการแรก ลองมาดูที่ควันไฟป่ากัน

When forests burn, they generate a wide variety of chemicals.

เมื่อป่าเกิดการเผาไหม้ ก็จะมีสารเคมีเกิดขึ้นหลากหลายประเภท

At close range, there are so many different pollutants

มองในระยะใกล้จะเห็นว่ามีมลพิษ หลายชนิดแตกต่างกันมากมาย

at such high concentrations that no filter could help you—

ซึ่งมีความเข้มข้นสูงมากเสียจน ไม่มีตัวกรองใดช่วยคุณได้

this is why firefighters travel with their own air supply.

นี่คือ เหตุผลที่นักผจญเพลิง มีแหล่งจ่ายอากาศติดตัวขณะเดินทาง

But further away, the situation is different.

แต่ในระยะไกลกว่านั้น สถานการณ์ก็แตกต่างกัน

While there's still a range of chemicals,

แม้ว่ายังมีสารเคมีหลายชนิด

they’ve mostly aggregated into tiny solid or liquid particles

แต่สารส่วนใหญ่มักรวมตัวกันเป็น ของแข็งหรือของเหลวที่เป็นอนุภาคขนาดเล็ก

smaller than 2.5 microns in diameter.

ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 2.5 ไมครอน

This particulate matter is much of what you're seeing and smelling in smoke,

อนุภาคนี้คือ สิ่งที่คุณกำลังเห็น และได้กลิ่นจากควัน

and it's especially dangerous for children, the elderly,

อีกทั้งยังเป็นอันตรายอย่างยิ่ง สำหรับเด็ก ผู้สูงอายุ

and those with respiratory or cardiovascular diseases.

และผู้ป่วยโรคระบบทางเดินหายใจ หรือผู้ป่วยโรคหัวใจและหลอดเลือด

Luckily, the majority of these particulates are still large enough

โชคดีที่อนุภาคเหล่านี้ส่วนใหญ่ ยังคงมีขนาดใหญ่พอ

to be captured by the most basic filters,

ที่จะถูกดักจับได้โดยตัวกรองสุดแสนจะธรรมดา

which are made of polypropylene or glass strands

ที่ทำจากโพลีโพรพิลีน หรือเส้นใยแก้ว

roughly 1/10 the width of a human hair.

ที่มีความกว้างประมาณหนึ่งในสิบ ของเส้นผมของมนุษย์

Under a microscope, they look like a thick forest,

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ พวกมันดูเหมือนป่าหนาทึบ

and at this scale, these branches have a special property.

และในระดับนี้ กิ่งสาขาเหล่านี้ล้วนมีคุณสมบัติพิเศษ

Typically, when you use a sieve,

โดยปกติ เมื่อคุณใช้ตะแกรง

you’re filtering out objects larger than the sieve’s holes.

คุณจะกรองวัตถุที่ใหญ่กว่ารูของตะแกรง

But these polypropylene branches can catch particles much smaller

แต่กิ่งก้านโพลีโพรพิลีนเหล่านี้ สามารถจับอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า

than the gaps between them.

ช่องว่างระหว่างตัวมันเองมาก

That’s because, when a particle collides with a thread,

นั่นเป็นเพราะเมื่ออนุภาค ชนกับโครงสร้างแบบเส้น

van der Waals forces cause it to stick as if it were made of Velcro.

แรงแวนเดอร์วาลส์จะทำให้โครงสร้างนั้น ติดอยู่ราวกับว่ามันทำจากตีนตุ๊กแก

Plus, size-based filters can use electrically charged fibers

นอกจากนี้ ตัวกรองพื้นฐาน ยังสามารถใช้เส้นใยที่มีประจุไฟฟ้า

that attract particles not already on a collision course.

ซึ่งใช้ดึงอนุภาคที่ไม่ได้อยู่ ในเส้นทางชนได้

This is how even a simple N95 mask can catch at least 95% of particulate matter.

นี่คือ วิธีที่แม้แต่หน้ากาก N95 ธรรมดาๆ สามารถจับอนุภาคได้อย่างน้อย 95%

And why an N100 mask

แล้วทำไมหน้ากาก N100

or an air purifier with a high efficiency particulate air filter

หรือเครื่องฟอกอากาศที่มีแผ่นกรอง อนุภาคในอากาศประสิทธิภาพสูง (HEPA)

can catch at least 99.97% of particulates.

ถึงสามารถจับอนุภาค ได้อย่างน้อยตั้ง 99.97% นั่นเอง

With a tight seal,

ด้วยการปิดที่แน่นสนิท

this level of protection will filter out most airborne pollution.

การป้องกันในระดับนี้จะสามารถ กรองมลพิษทางอากาศส่วนใหญ่ออกไปได้

Unfortunately, some pollutants are still too small for this approach,

แต่น่าเสียดายที่มลพิษบางชนิด มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับวิธีนี้

including ozone molecules.

รวมถึงโมเลกุลโอโซนต่าง ๆ

These are barely bigger than the oxygen that we need to breathe

โมเลกุลโอโซนใหญ่กว่าออกซิเจน ที่เราต้องใช้ในการหายใจเพียงเล็กน้อย

and exposure is associated with asthma, respiratory conditions,

และการสัมผัสโอโซนเกี่ยวโยงกับ โรคหอบหืด โรคภาวะทางเดินหายใจ

and even premature death.

หรือแม้แต่การเสียชีวิตก่อนวัยอันควร

Our best chance to filter them are activated carbon masks.

หนทางที่ดีที่สุดที่จะกรองมันออกได้คือ การใส่หน้ากากถ่านกัมมันต์

At the microscopic level, activated carbon looks like a vast black honeycomb,

ในระดับจุลทรรศน์ ถ่านกัมมันต์ ดูเหมือนรังผึ้งสีดำขนาดใหญ่

and it's highly microporous structure can trap tiny ozone molecules.

โครงสร้างรูพรุนขนาดเล็กของมัน สามารถดักจับโมเลกุลโอโซนขนาดจิ๋วได้

But this material still needs help to capture other pollutants

อย่างไรก็ตาม วัสดุนี้ยังต้องการตัวช่วย ในการดักจับมลพิษอื่น ๆ

like hydrogen sulfide, chlorine, and ammonia.

เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คลอรีน และแอมโมเนีย

For these threats, we need to combine the activated carbon

สำหรับภัยคุกคามเหล่านี้ เราจำเป็นต้องผสมถ่านกัมมันต์

with some simple chemistry.

เข้ากับสารเคมีพื้นฐาน

If the pollutant is acidic, we can infuse the filter with a basic chemical.

หากสารมลพิษเป็นกรด เราสามารถ ใส่สารเคมีพื้นฐานลงในแผ่นกรอง

Then when the two meet, they react, and the gas is trapped.

เมื่อทั้งสองพบและทำปฏิกิริยาต่อกัน ก๊าซมลพิษก็จะถูกดักจับ

Similarly, we can use acids to trap basic pollutants.

ในทำนองเดียวกัน เราสามารถใช้กรด เพื่อดักจับมลพิษพื้นฐานได้

Even with the right mask, it's still smart to check air quality indicators

แม้จะมีหน้ากากที่ใช่ เราก็ควรที่จะ ตรวจสอบตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศ

and to stay indoors when the threat level is high.

หรืออยู่แต่ในบ้านเมื่อระดับภัยคุกคามสูง

And just like a mask, you'll want to make sure your house is well sealed.

เช่นเดียวกับหน้ากาก คุณจะต้องแน่ใจว่า คุณปิดบ้านอย่างแน่นหนาดีแล้ว

You can do this by closing windows, turning off fans that vent outside,

คุณสามารถทำได้โดยการปิดหน้าต่าง ปิดพัดลมที่ระบายอากาศด้านนอก

and using HEPA filter equipped air purifiers

และใช้เครื่องฟอกอากาศ ที่ติดตั้งตัวกรอง HEPA

or their cheaper, DIY cousin, the Corsi-Rosenthal box.

หรือลูกพี่ลูกน้องฉบับ DIY ที่ราคาถูกกว่า อย่างกล่อง Corsi-Rosenthal

Following these guidelines can help us breathe easy

การปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้ จะทำให้เราหายใจได้ง่าย

as we work on preventing these pollutants in the first place.

เหมือนกับตอนที่เราพยายามหาทางป้องกัน มลพิษเหล่านี้ตั้งแต่แรก