คิมเบอร์ลี แพรเธอร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีบรรยากาศและละอองลอย

คิมเบอร์ลี เอ. แพรเธอร์ (Kimberly A. Prather) เป็นนักเคมีบรรยากาศชาวอเมริกัน ผู้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์และประธานเกียรติคุณด้านเคมีบรรยากาศ ณ สถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ (Scripps Institution of Oceanography) และภาควิชาเคมีและชีวเคมีแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แซนดิเอโก (UC San Diego) งานวิจัยของเธอเน้นไปที่การศึกษาว่ากิจกรรมของมนุษย์ส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศและสภาพภูมิอากาศของโลกอย่างไร

ความสำเร็จและเกียรติประวัติ

แพรเธอร์ได้รับการยอมรับในระดับสากลจากผลงานการพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้มนุษย์เข้าใจถึงบทบาทของละอองลอย (Aerosols) ที่มีต่อคุณภาพอากาศ สภาพภูมิอากาศ และสุขภาพของมนุษย์ โดยเธอได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกของสถาบันระดับสูงหลายแห่ง ได้แก่:

• สถาบันวิศวกรรมแห่งชาติ (National Academy of Engineering): ได้รับเลือกในปี 2019
• สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Academy of Sciences): ได้รับเลือกในปี 2020
• สมาคมปรัชญาอเมริกัน (American Philosophical Society)
• สหภาพธรณีฟิสิกส์อเมริกัน (American Geophysical Union)
• สมาคมเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อเมริกัน (American Association for the Advancement of Science)
• สถาบันศิลปะและวิทยาศาสตร์อเมริกัน (American Academy of Arts and Sciences)

ประวัติการศึกษาและเส้นทางอาชีพ

แพรเธอร์เกิดที่เมืองซานตาโรซา รัฐแคลิฟอร์เนีย เธอเริ่มต้นการศึกษาระดับอนุปริญญาที่ Santa Rosa Junior College และระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส (UC Davis) โดยสำเร็จการศึกษาในปี 1985 และได้รับปริญญาเอกในปี 1990

หลังจากนั้น เธอได้เข้าทำงานในตำแหน่งนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ (UC Berkeley) ระหว่างปี 1990 ถึง 1992 ภายใต้การดูแลของ ยวน ที. ลี (Yuan T. Lee) ผู้ได้รับรางวัลโนเบล ต่อมาในปี 1992 เธอได้เริ่มงานในตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ (UC Riverside) ซึ่งเป็นช่วงที่เธอเริ่มพัฒนาเทคโนโลยี Aerosol Mass Spectrometry ให้มีขนาดกะทัดรัดและสามารถเคลื่อนย้ายได้ ซึ่งต่อมาเธอได้จดสิทธิบัตรเทคโนโลยีนี้

งานวิจัยและนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์

ในปี 2001 แพรเธอร์ได้ย้ายมาปฏิบัติงานที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แซนดิเอโก และสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ โดยมุ่งเน้นการวิจัยแหล่งกำเนิดหลักของมลพิษอนุภาคขนาดเล็กในรัฐแคลิฟอร์เนียและพื้นที่ตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา

การพัฒนา ATOFMS

หนึ่งในผลงานที่โดดเด่นที่สุดของเธอคือการพัฒนา Aerosol Time-of-Flight Mass Spectrometry (ATOFMS) ซึ่งเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่มีความละเอียดสูงทั้งในด้านเวลาและขนาดของอนุภาค เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถแยกแยะแหล่งกำเนิดของละอองลอยตามองค์ประกอบทางเคมีและขนาดของอนุภาคเดี่ยวได้

แพรเธอร์ได้นำ ATOFMS มาประยุกต์ใช้ในหลายด้าน เช่น:

• สุขภาพและมลพิษ: ศึกษาอนุภาคขนาดเล็กพิเศษ (Ultrafine particles) จากท่อไอเสียของรถยนต์เบนซินและดีเซล พบว่าอนุภาคขนาด 50-300 นาโนเมตร บริเวณริมทางหลวงส่วนใหญ่มาจากรถบรรทุกหนัก (51%) และรถยนต์นั่งส่วนบุคคล (32%)
• องค์ประกอบทางเคมี: แยกแยะระหว่างคาร์บอนอินทรีย์ (Organic Carbon) และคาร์บอนธาตุ (Elemental Carbon) ในระดับอนุภาคเดี่ยว
• การก่อตัวของเมฆ: ร่วมกับนักศึกษาปริญญาเอก เคอร์รี แพรตต์ (Kerri Pratt) ในโครงการ ICE-L โดยใช้เครื่อง ATOFMS ที่ติดตั้งบนเครื่องบิน (ชื่อว่า "Shirley") เพื่อศึกษาผลึกน้ำแข็งในชั้นบรรยากาศ พบว่าอนุภาคส่วนใหญ่ประกอบด้วยฝุ่นหรืออนุภาคทางชีวภาพ เช่น แบคทีเรีย และสปอร์ของเชื้อรา

ศูนย์ CAICE และการศึกษาผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ

ในปี 2010 แพรเธอร์ได้ก่อตั้งศูนย์ NSF Center for Aerosol Impacts on Climate and the Environment (CAICE) ซึ่งกลายเป็นศูนย์นวัตกรรมทางเคมีระยะที่ 2 ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) ในปี 2013

งานวิจัยภายใต้ CAICE ได้ค้นพบข้อมูลสำคัญ เช่น:

• การเดินทางของฝุ่น: ฝุ่นและละอองลอยทางชีวภาพที่เดินทางไกลจากทะเลทรายสะฮารา สามารถส่งผลให้เกิดฝนตกเพิ่มขึ้นในพื้นที่ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา
• ละอองลอยจากมหาสมุทร: ศึกษาการถ่ายโอนจุลชีพจากมหาสมุทรสู่ชั้นบรรยากาศ โดยใช้เครื่องจำลองมหาสมุทร (Ocean-in-the-lab) เพื่อวิเคราะห์หยดละอองน้ำทะเล (Sea spray) ซึ่งพบว่ามีหยดสองประเภท คือ "film drops" ที่เต็มไปด้วยจุลชีพและสารอินทรีย์ และ "jet drops" ที่ประกอบด้วยเกลือทะเลและสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพอื่นๆ