ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ - ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ - ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ (PM-10 KAI PM2,5) ΓΙΑ ΤΟΝ ΕΛΕΓΧΟ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΥ ΑΕΡΑ ΣΤΗΝ ΕΡΜΟΥΠΟΛΗ ΤΗΣ ΣΥΡΟΥ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΚΑΡΛΑΣ ΕΠΑΜΕΙΝΩΝΔΑΣ ΣΠΕΝΤΖΟΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : ΠΗΛΙΝΗΣ ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΟΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ, ΙΟΥΛΙΟΣ 2009

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Όταν φτάνεις επιτέλους στο τέλος ενός μεγάλου στόχου και κοιτάς πίσω μόνο τότε συνειδητοποιείς τη συνολική σου πορεία και τους ανθρώπους που την επηρέασαν. Σε αυτούς θέλουμε να αναφερθούμε σε αυτές τις λίγες αράδες και να τους ευχαριστήσουμε θερμά για τη σημαντική βοήθεια που μας πρόσφεραν στα διάφορα στάδια αυτής της πορείας. Αρχικά θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον επιβλέποντα Καθηγητή κύριο Πηλίνη Χριστόδουλο για την αμέριστη συμπαράσταση του σε όλη τη χρονική διάρκεια που εργαστήκαμε για την παρούσα μελέτη. Η καθοδήγηση του σε επιστημονικά θέματα αλλά και η ψυχική συμπαράσταση που μας παρείχε βοήθησαν τα μέγιστα. Θα πρέπει παράλληλα να ευχαριστήσουμε τον κύριο Ματσίνο Ιωάννη Καθηγητή του Πανεπιστημίου Αιγαίου για τις πολύτιμες συμβουλές του σε θέματα στατιστικής ανάλυσης. Από καρδιάς θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον κύριο Βούρο Παναγιώτη, υπάλληλο του Τμήματος Περιβάλλοντος της Δ/νσης Πολεοδομίας και Περιβάλλοντος, της Νομαρχίας Σύρου, της Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης Κυκλάδων, χωρίς την αρωγή του οποίου θα ήταν αδύνατη η εκπόνηση της πτυχιακής εργασίας. Τέλος ευχαριστούμε περισσότερο από όλους τις οικογένειες μας για τη συμπαράσταση, την κατανόηση και την υπομονή που επέδειξαν σε όλη τη διάρκεια της εργασίας και ιδιαίτερα στις δύσκολες στιγμές της. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ,ΧΑΡΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Πίνακες....6 Χάρτες Σχήματα ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ Εισαγωγή Ατμοσφαιρική ρύπανση Μορφές ατμοσφαιρικών ρύπων Ρυπαντές Πηγές ρυπαντών Κατάταξη ρυπαντών Διεργασίες απομάκρυνσης ρύπων από την ατμόσφαιρα Κυριότεροι αέριοι ρύποι Αιωρούμενα Σωματίδια (ΡΜ) Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Διοξείδιο του Αζώτου (ΝΟ 2 ) Όζον (O 3 ) Βενζόλιο Μόλυβδος (Pb) ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΤΩΝ ΡΥΠΩΝ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ Εισαγωγή Πρότυπα Ποιότητας Αέρα Σύμφωνα με τις Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης Στόχοι ποιότητας του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (Π.Ο.Υ.) Πρότυπα Ποιότητας Αέρα σύμφωνα με την Ελληνική Νομοθεσία.44 3

4 4. ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ (PARTICULATE MATTER) Εισαγωγή Κατάταξη αιωρούμενων σωματιδίων Κατάταξη με κριτήριο τον τρόπο σχηματισμού Κατάταξη με κριτήριο το μέγεθος Κατάταξη με κριτήριο την διεισδυτικότητα στον ανθρώπινο οργανισμό Πηγές αιωρούμενων σωματιδίων Εισαγωγή Ανθρωπογενείς πηγές Φυσικές πηγές Χημική σύσταση αιωρούμενων σωματιδίων Ιδιότητες αιωρούμενων σωματιδίων Διασπορά των αιωρούμενων σωματιδίων Μηχανισμοί απομάκρυνσης ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΑΠΟ ΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Εισαγωγή Συνέπειες στα υλικά Συνέπειες στην ορατότητα Ορισμός της ορατότητας Ελάττωση της ορατότητας από τα σωματίδια Προσδιορισμός μεταβολής ορατότητας Συνέπειες στο κλίμα Συνέπειες σε χλωρίδα και πανίδα Συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία ΈΚΘΕΣΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥ ΕΙΔΟΥΣ ΣΕ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ Μηχανισμοί εναπόθεσης σωματιδίων στο αναπνευστικό σύστημα Παράγοντες που επηρεάζουν την εναπόθεση σωματιδίων στο αναπνευστικό σύστημα

5 6.3 Μηχανισμοί απομάκρυνσης σωματιδίων από το ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα Κινητική απομάκρυνσης ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΤΟ ΠΟΛΕΟΔΟΜΙΚΟ ΣΥΓΚΡΟΤΗΜΑ ΤΗΣ ΕΡΜΟΥΠΟΛΗΣ Εισαγωγή Θέση, έκταση, πληθυσμός και απασχόληση νήσου Σύρου Κλιματικά και μετεωρολογικά χαρακτηριστικά νήσου Σύρου Γενικές πληροφορίες για την Ερμούπολη Δίκτυο ελέγχου αέριας ρύπανσης Ερμούπολης Σταθμοί και στοιχεία δειγματοληψίας Ορθή επιλογή των θέσεων δειγματοληψίας Κατηγορίες θέσεων δειγματοληψίας Γενικά χαρακτηριστικά θέσεων δειγματοληψίας Επιπρόσθετα κριτήρια κατά την επιλογή ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ TEOM Series 1400a Ambient Particulate Monitor της εταιρείας Rupprecht & Patashnick Co Model 3000 Dust Monitor της εταιρείας Environmental Devices Corporation ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Σταθμός κτιρίου Πυροσβεστικής υπηρεσίας Σταθμός σχολικού συγκροτήματος δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης Ερμούπολης Στατιστική επεξεργασία ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

6 Περιεχόμενα Πινάκων, Χαρτών και Σχημάτων Πίνακες Πίνακας 1.1. Κατάταξη ρυπαντών. Πίνακας 1.2. Διεργασίες που προκαλούν ανθρωπογενή ρύπανση της ατμόσφαιρας. Πίνακας 1.3. Ταχύτητα απόθεσης αέριων ρύπων σε περιβαλλοντικές επιφάνειες (cm sec -1 ). Πίνακας 1.4. Σταθερές του νόμου του Henry για διάφορα αέρια στους 15 o C. Πίνακας 1.5. Οι κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι. Πίνακας 1.6. Τυπικοί χρόνοι παραμονής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Πίνακας 2.1. Μετατροπή των ppb σε μg/m 3 για τον κάθε ατμοσφαιρικό ρύπο. Πίνακας 2.2. Μετατροπή των μg/m 3 σε ppb για τον κάθε ατμοσφαιρικό ρύπο. Πίνακας 3.1. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για τα ΑΣ10 σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.2. Τιμή στόχος για Αιωρούμενα σωματίδια (ΑΣ2,5) σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.3. Οριακή τιμή για Αιωρούμενα σωματίδια (ΑΣ2,5) σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ (Στάδιο 1). Πίνακας 3.4. Οριακή τιμή για Αιωρούμενα σωματίδια (ΑΣ2,5) σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ (Στάδιο 2(1)). Πίνακας 3.5. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για το διοξείδιο του θείου σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.6. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για το διοξείδιο του αζώτου σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.7. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για το βενζόλιο σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.8. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για το μονοξείδιο του άνθρακα σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας 3.9. Οριακή τιμή και περιθώριο ανοχής για το μόλυβδο σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας Όριο ενημέρωσης για το όζον σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. 6

7 Πίνακας Τιμές στόχοι για το αρσενικό, κάδμιο, νικέλιο και βενζο(α)πυρένιο, σύμφωνα με την οδηγία 2004/107/ΕΚ. Πίνακας Όρια συναγερμού για τους ρύπους διοξείδιο του θείου και διοξείδιο του αζώτου σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας Όριο συναγερμού για το όζον σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας Κρίσιμα επίπεδα διοξειδίου του θείου για την προστασία της βλάστησης σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας Κρίσιμα επίπεδα οξειδίων του αζώτου για την προστασία της βλάστησης σύμφωνα με την οδηγία 2008/50/ΕΚ. Πίνακας Στόχοι ποιότητας ατμόσφαιρας (κατευθυντήριες γραμμές) Π.Ο.Υ Πίνακας Τιμές ορίων για αιωρούμενα σωματίδια (ΑΣ10) σύμφωνα με την οδηγία 1999/30/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το διοξείδιο του θείου, σύμφωνα με την οδηγία 1999/30/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το διοξείδιο του αζώτου, σύμφωνα με την οδηγία 1999/30/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το βενζόλιο, σύμφωνα με την οδηγία 2000/69/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το μονοξείδιο του άνθρακα, σύμφωνα με την οδηγία 2000/69/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το βενζόλιο, σύμφωνα με την οδηγία 2000/69/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το μονοξείδιο του άνθρακα, σύμφωνα με την οδηγία 2000/69/ΕΚ. Πίνακας Τιμές ορίων για το μόλυβδο σύμφωνα με την οδηγία 1999/30/ΕΚ. Πίνακας Όρια ενημέρωσης και συναγερμού για το όζον (Ο 3 ), σύμφωνα με την οδηγία 2002/3/ΕΚ. Πίνακας Μακροπρόθεσμοι στόχοι για το όζον (Ο 3 ), σύμφωνα με την οδηγία 2002/3/ΕΚ. Πίνακας Τιμές στόχοι για το αρσενικό, κάδμιο, νικέλιο και βενζο(α)πυρένιο, σύμφωνα με την οδηγία 2004/107/ΕΚ. Πίνακας Όρια έκτακτων μέτρων για τους ρύπους διοξείδιο του αζώτου, διοξείδιο του θείου και όζον σύμφωνα με τις οδηγίες 1999/30/ΕΚ και 2002/3/ΕΚ. Πίνακας 4.1. Παγκόσμιες εκπομπές θαλάσσιου άλατος. Πίνακας 4.2. Παγκόσμια παραγωγή ατμοσφαιρικών σωματιδίων με διάμετρο μικρότερη από 100μm (Tg/έτος). Πίνακας 4.3. Ορατότητα σε σχέση με τη συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα διαφόρων περιοχών. 7

8 Πίνακας 7.1. Οικιστική διάρθρωση του Δήμου Ερμουπόλεως. Πίνακας 7.2. Οικιστική διάρθρωση του Δήμου Άνω Σύρου. Πίνακας 7.3. Οικιστική διάρθρωση του Δήμου Ποσειδωνίας. Πίνακας 7.4. Μόνιμος και πραγματικός πληθυσμός του Δήμου Ερμουπόλεως. Πίνακας 7.5. Μόνιμος και πραγματικός πληθυσμός του Δήμου Άνω Σύρου. Πίνακας 7.6. Μόνιμος και πραγματικός πληθυσμός του Δήμου Ποσειδωνίας. Πίνακας 7.7. Υπερετήσια κλιματολογικά στοιχεία, θερμοκρασίας, για την περίοδο Πίνακας 7.8. Υπερετήσια κλιματολογικά στοιχεία, υγρασίας και κατακρημνισμάτων, για την περίοδο Πίνακας 7.9. Υπερετήσια κλιματολογικά στοιχεία, μέση και μέση μέγιστη ταχύτητα ανέμου, για την περίοδο Πίνακας Υπερετήσια κλιματολογικά στοιχεία (συμπληρωματικά) για την περίοδο Πίνακας Χαρακτήρες μεσογειακού βιοκλίματος Πίνακας Συνολικά στοιχεία των δειγματοληψιών για κάθε μια από τις δυο θέσεις. Πίνακας Ημερομηνίες δειγματοληψίας PM 2,5 σταθμού Σχολικού συγκροτήματος δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Πίνακας Ημερομηνίες δειγματοληψίας PM 2,5 σταθμού κτιρίου Πυροσβεστικής υπηρεσίας. Πίνακας Ημερομηνίες δειγματοληψίας PM 10 σταθμού κτιρίου Πυροσβεστικής υπηρεσίας. Πίνακας 9.1. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 ανά κατηγορία ημέρας. Πίνακας 9.2. Μέση συγκέντρωση ανά ημέρα μέτρησης. Πίνακας 9.3. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 ανά διεύθυνση ανέμου και ποσοστό εμφάνισης. Πίνακας 9.4. Το ποσοστό των μετρήσεων που η μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων ξεπερνάει το επιτρεπτό όριο σε κάθε διαφορετική κατεύθυνση του ανέμου. Πίνακας 9.5. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 και πλήθος καταγεγραμμένων παρατηρήσεων ανά ομάδα έντασης ανέμου. Πίνακας 9.6. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 ανά κατηγορία ημέρας. Πίνακας 9.7. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 ανά διεύθυνση ανέμου και ποσοστό εμφάνισης. 8

9 Πίνακας 9.8. Το ποσοστό των μετρήσεων που η μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων ξεπερνάει το επιτρεπτό όριο σε κάθε διαφορετική κατεύθυνση του ανέμου. Πίνακας 9.9. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 και πλήθος καταγεγραμμένων παρατηρήσεων ανά ομάδα έντασης ανέμου. Πίνακας Αποτέλεσμα του ελέγχου one-way Anova για τις μέσες συγκεντρώσεις που παρουσιάζουν οι κατευθύνσεις του ανέμου για τα αιωρούμενα σωματίδια PM-10. Πίνακας Αποτέλεσμα του ελέγχου one-way Anova για τις μέσες συγκεντρώσεις που παρουσιάζουν οι εντάσεις του ανέμου για τα αιωρούμενα σωματίδια PM-10. Πίνακας Αποτέλεσμα του ελέγχου one-way Anova για τις μέσες συγκεντρώσεις που παρουσιάζουν οι κατευθύνσεις του ανέμου για τα αιωρούμενα σωματίδια PM-2,5. Πίνακας Αποτέλεσμα του ελέγχου one-way Anova για τις μέσες συγκεντρώσεις που παρουσιάζουν οι εντάσεις του ανέμου για τα αιωρούμενα σωματίδια PM-2,5. Πίνακας Πίνακας αποτελεσμάτων συσχέτισης για τις κατηγορίες ημερών για τα αιωρούμενα σωματίδια PM - 10 και PM - 2,5 Πίνακας Πίνακας αποτελεσμάτων της συσχέτισης που έγινε για όλα τα δεδομένα από τους σταθμούς και την Δ.Ε.Η. Πίνακας Συγκεντρωτικός πίνακας που περιέχει τις μέσες τιμές της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 και PM-10 για τον σταθμό της πυροσβεστικής υπηρεσίας ανά κατεύθυνση (στήλες 1,2 και 3) και ανά ομάδα έντασης (στήλες 4,5 και 6) ανέμου Χάρτες Χάρτης 7.1. Πολιτικός χάρτης Ν. Σύρου. Χάρτης 7.2. Απεικόνιση της θέσης του 1 ου σταθμού μέτρησης(κτίριο Πυροσβεστικής Υπηρεσίας). Χάρτης 7.3. Απεικόνιση της θέσης του 2 ου σταθμού μέτρησης (Σχολικό συγκρότημα). Χάρτης 7.4. Απεικόνιση της περιοχής μελέτης και των κυριότερων σημείων ενδιαφέροντος. Χάρτης 9.1. Γενικός χάρτης της πόλης με ενσωματωμένο ανεμολόγιο. Το γαλάζιο κουτάκι απεικονίζει την εγκατάσταση της ΔΕΗ, το κόκκινο το συγκρότημα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης ενώ το μαύρο (στο κέντρο του ανεμολόγιου) το κτίριο της Πυροσβεστικής υπηρεσίας. 9

10 Σχήματα Σχήμα 4.1. Μέγεθος χαρακτηριστικών αιωρούμενων σωματιδίων που συναντώνται στην ατμόσφαιρα. Σχήμα 4.2. Κατανομή των αιωρούμενων σωματιδίων σε εισπνεύσιμα θωρακικά και αναπνεύσιμα ανάλογα με το μέγεθος τους. Σχήμα 4.3. Ταχύτητα πτώσης αιωρούμενων σωματιδίων σε σχέση με τη διάμετρο τους. Σχήμα 4.4. Διεργασίες στις οποίες υπόκεινται τα ατμοσφαιρικά σωματίδια. Σχήμα 7.1. Κατανομή μέσης, μέσης μέγιστης και μέσης ελάχιστης θερμοκρασίας σύμφωνα με τις καταγεγραμμένες τιμές της Ε.Μ.Υ (ΜΣ Σύρου, ).Σχήμα 7.2. Μέσο μηνιαίο συνολικό ύψος κατακρημνισμάτων (ΜΣ Σύρου, ). Σχήμα 7.1. Μέσο μηνιαίο συνολικό ύψος κατακρημνισμάτων σύμφωνα με τις καταγεγραμμένες τιμές της Ε.Μ.Υ (ΜΣ Σύρου, ). Σχήμα 7.3. Ποσοστό της μέσης μηνιαίας υγρασίας σύμφωνα με τις καταγεγραμμένες τιμές της Ε.Μ.Υ (ΜΣ Σύρου, ). Σχήμα 7.4. Η μέση μηνιαία ταχύτητα του ανέμου σύμφωνα με τις καταγεγραμμένες τιμές της Ε.Μ.Υ (ΜΣ Σύρου, ). Σχήμα 7.5. Χάρτης βιοκλιματικών ορόφων του Emberger κατά Μαυρομάτη για την Ελλάδα. Σχήμα 7.6. Πανοραμική όψη του πόλης της Ερμούπολης. Σχήμα 7.7. Πανοραμική φωτογραφία από το λιμάνι της Ερμούπολης όπως φαίνεται από την ταράτσα του κτιρίου της πυροσβεστικής υπηρεσίας. Σχήμα 7.8. Φωτογραφία του σταθμού μέτρησης της πυροσβεστικής υπηρεσίας Σχήμα 7.9. Φωτογραφία τμήματος της ναυπηγοεπισκευαστικής εγκατάστασης Νεώριον. Σχήμα Φωτογραφία του κτιρίου του σχολικού συγκροτήματος στο οποίο είχε τοποθετηθεί το όργανο μέτρησης. Σχήμα Φωτογραφία των φουγάρων του εργοστασίου παραγωγής της Δ.Ε.Η. Σχήμα Φωτογραφική απεικόνιση της εγκατάστασης παραγωγής της Δ.Ε.Η από το προαύλιο χώρο του σχολικού συγκροτήματος. Σχήμα 8.1. Όργανο TEOM Series 1400a Ambient Particulate Monitor εγκατεστημένο σε ειδικά προκατασκευασμένο χώρο ώστε να διατηρούνται σταθερές συνθήκες με σκοπό την όσο το δυνατόν ομαλότερη διεξαγωγή μετρήσεων. Σχήμα 8.2. Ο εσωτερικός χώρος του σταθμού μέτρησης πέραν του οργάνου περιλαμβάνει κλιματιστικό μηχάνημα για τη διατήρηση της θερμοκρασίας στα απαιτούμενα επίπεδα. 10

11 Σχήμα 8.3. Σχηματική απεικόνιση του συστήματος ροής. Σχήμα 8.4. Σχηματική απεικόνιση του μετατροπέα μάζας. Σχήμα 8.5. Η συσκευή TEOM Series 1400a Ambient Particulate Monitor. Σχήμα 8.6. Ο ανεμοδείκτης, το ανεμόμετρο και η είσοδος εισαγωγής των δειγμάτων του οργάνου. Σχήμα 8.7. Η συσκευή 3000 Dust Monitor που χρησιμοποιήθηκε στο σταθμό του σχολικού συγκροτήματος. Σχήμα 8.8. Σχηματική απεικόνιση της κανονικής ροής λειτουργίας του 3000 Dust Monitor. Σχήμα 8.9. Σχηματική απεικόνιση του αυτόματου μηδενισμού της ροής του Air-Aide. Σχήμα 9.1. Μέση διακύμανση της συγκέντρωσης σωματιδίων PM-10 κατά τη διάρκεια μιας ημέρας για τον σταθμό της πυροσβεστικής υπηρεσίας. Σχήμα 9.2. Μέση διακύμανση της συγκέντρωσης σωματιδίων PM-10 κατά τη διάρκεια μιας ημέρας ανάλογα με την κατηγορία ημέρας για τον σταθμό της πυροσβεστικής υπηρεσίας. Σχήμα 9.3. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 ανά κατεύθυνση ανέμου σε ραβδόγραμμα και αραχνόγραμμα. Σχήμα 9.4. Ιστόγραμμα συχνότητας της έντασης του ανέμου (m/s). Σχήμα 9.5. Ιστόγραμμα συχνότητας της ομαδοποιημένης έντασης του ανέμου. Σχήμα 9.6. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 ανά ομάδα ταχύτητας ανέμου. Σχήμα 9.7. Μέση διακύμανση συγκέντρωσης σωματιδίων PM-2,5 κατά τη διάρκεια μιας ημέρας για τον σταθμό του κτιρίου της πυροσβεστικής υπηρεσίας. Σχήμα 9.8. Μέση διακύμανση της συγκέντρωσης σωματιδίων PM-2,5 κατά τη διάρκεια μιας ημέρας ανάλογα με την κατηγορία ημέρας για τον σταθμό του κτιρίου της πυροσβεστικής υπηρεσίας. Σχήμα 9.9. Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 ανά κατεύθυνση ανέμου σε ραβδόγραμμα και αραχνόγραμμα. Σχήμα Μέση συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM-2,5 ανά ομάδα ταχύτητας ανέμου. Σχήμα Μέση διακύμανση της συγκέντρωσης σωματιδίων PM-2,5 κατά την διάρκεια μιας ημέρας για το σταθμό του σχολικού συγκροτήματος δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Σχήμα Μέση ημερήσια διακύμανση αιωρούμενων σωματιδίων PM2,5 από τους σταθμούς μέτρησης. 11

12 Σχήμα Μέσος ρυθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του εργοστασίου της ΔΕΗ Σύρου κατά τη διάρκεια μιας ημέρας για το σταθμό του σχολικού συγκροτήματος δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Σχήμα Συγκριτική απεικόνιση συγκέντρωσης αιωρούμενων σωματιδίων (PM-10 και PM-2,5) με το ρυθμό παραγωγής ενέργειας σε κλίμακα

13 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα έκθεση παρουσιάζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων ποιότητας ατμοσφαιρικού αέρα και συγκεκριμένα των αιωρούμενων σωματιδίων PM-10 και PM-2,5 στην περιοχή της Ερμούπολης της Σύρου, πρωτεύουσας του Νομού Κυκλάδων. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας θα επεξεργαστούμε στοιχεία μετρήσεων που διεξήχθησαν κατά τη χρονική περίοδο Φεβρουαρίου 2007 Δεκεμβρίου 2008 και παραχωρήθηκαν ευγενώς στο Τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου από το Τμήμα Περιβάλλοντος της Δ/νσης Πολεοδομίας και Περιβάλλοντος, της Νομαρχίας Κυκλάδων, της Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης Κυκλάδων, στα πλαίσια συνεργασίας των δυο φορέων όσον αφορά το περιβάλλον. Η συγκεκριμένη χρονική περίοδος μετρήσεων κρίθηκε αναγκαία για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων, ενώ για την καλύτερη αξιολόγηση των μετρήσεων και λόγω της ιδιαίτερης σημασίας που διαδραματίζει η επίδραση των μετεωρολογικών και κλιματικών συνθηκών στη διάχυση και διασπορά των διαφόρων ρύπων συνυπολογίστηκαν και οι ακόλουθες παράμετροι : διεύθυνση και ταχύτητα ανέμου. Οι μετρήσεις διεξήχθησαν με τη χρήση δυο οργάνων, από τα οποία το πρώτο (Εταιρεία: Environmental Devices Corporation, Μοντέλο : 3000 Dust Monitor) εγκαταστάθηκε σε κτίριο του Σχολικού συγκροτήματος Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης Ερμουπόλεως και διεξήγαγε μετρήσεις για ένα εικοσιτετράωρο κάθε φορά, ενώ το δεύτερο (Εταιρεία : Rupprecht &Patashnick Co., Μοντέλο : TEOM Series 1400a Ambient Particulate (PM-10) Monitor) τοποθετήθηκε σε ειδικά προκατασκευασμένο χώρο στην οροφή του κτιρίου της Πυροσβεστικής Υπηρεσίας της πόλης διεξάγοντας συνεχείς μετρήσεις για διαστήματα τριών μηνών. Η επιλογή των σημείων μέτρησης έγινε με βάση τις περιοχές στις οποίες αναμένονταν υψηλή συγκέντρωση ρύπων, λόγω βιομηχανικής ή άλλου τύπου ρυπαντικής δραστηριότητας, καθώς και συγκέντρωση ιδιαίτερα ευαίσθητων ομάδων του πληθυσμού. Ο ποιοτικός έλεγχος της λειτουργίας των οργάνων διασφαλίστηκε τόσο με την καθημερινή αυτόματη βαθμονόμηση/έλεγχο δυο σημείων που καλύπτουν το εύρος μετρήσεων όσο και με την προληπτική παρακολούθηση και συντήρηση τους σε τακτά χρονικά διαστήματα. Σε πρώτο στάδιο εξετάζεται κατά πόσο παρατηρείται συσχέτιση μεταξύ χαμηλών, μέσων και ισχυρών τιμών των αιωρούμενων σωματιδίων με συγκεκριμένες μετεωρολογικές συνθήκες. Επίσης, γίνεται προσπάθεια συσχέτισης της συγκέντρωσης των αιωρούμενων 13

14 σωματιδίων και των μετεωρολογικών συνθηκών σε συγκεκριμένες χρονικές περιόδους του έτους. Η μελέτη γίνεται για δυο διαφορετικούς σταθμούς μέτρησης της ατμοσφαιρικής ποιότητας γεγονός που παρέχει τη δυνατότητα σύγκρισης. Στόχο της εργασίας αποτελεί η εξέταση της ποιότητας του ατμοσφαιρικού αέρα και η εξακρίβωση πιθανών υπερβάσεων στις οριακές τιμές της ελληνικής αλλά και ευρωπαϊκής νομοθεσίας. 14

15 1. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ 1.1 Εισαγωγή Ατμοσφαιρική ρύπανση καλείται η παρουσία στην ατμόσφαιρα ρύπων, δηλαδή κάθε είδους ουσιών, θορύβου, ακτινοβολίας ή άλλων μορφών ενέργειας σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια, που έχουν ως αποτέλεσμα την αλλοίωση της δομής, της σύστασης και των χαρακτηριστικών της ατμόσφαιρας (Καρβούνης,2003). Αυτές οι αλλαγές μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και τα οικοσυστήματα και γενικά να καταστήσουν το περιβάλλον ακατάλληλο για τις επιθυμητές χρήσεις του. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, η ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να φτάσει σε τέτοια επίπεδα, ώστε να δημιουργηθούν ανεπιθύμητες συνθήκες διαβίωσης. 1.2 Ατμοσφαιρική ρύπανση Ο άνθρωπος εισπνέει καθημερινά περίπου 15 m 3 αέρα. Η αναπνοή αποτελεί τον κυριότερο τρόπο έκθεσης σε επικίνδυνες ουσίες, τους λεγόμενους αέριους ρύπους. Οι αέριοι ρύποι είναι ενώσεις που βρίσκονται στην μολυσμένη ατμόσφαιρα και μπορούν να προκαλέσουν δυσάρεστα αποτελέσματα στη γεωργική παραγωγή, στο κλίμα, όσο και απ ευθείας στην υγεία του ανθρώπου. Η εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα οφείλεται τόσο σε φυσικές διεργασίες (βιολογικές δραστηριότητες, ηφαίστεια, πυρκαγιές) όσο και σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες (βιομηχανία, παραγωγή ενέργειας, θέρμανση, αυτοκίνητα) (Κουιμτζής et al.,1998) Μορφές ατμοσφαιρικών ρύπων Οι ρύποι συναντώνται στην ατμόσφαιρα είτε στην αέρια κατάσταση (με τη μορφή αερίων ή ατμών), είτε στη στερεή φυσική κατάσταση (με τη μορφή αιωρούμενων στερεών σωματιδίων ή σταγονιδίων), όπως παρατηρείται στον πίνακα 1.1. Αντίστοιχα ονομάζονται αέριοι ή σωματιδιακοί ρύποι. Οι κυριότερες μορφές ατμοσφαιρικών ρύπων είναι οι εξής (Κουιμτζής et al.,1998) : 15

16 Αέριοι ρύποι α. Αέρια (gases). Ουσίες οι οποίες σε φυσική κατάσταση διαχέονται και καταλαμβάνουν το χώρο μέσα στον οποίο περικλείονται. Σε συνήθεις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης δεν εμφανίζονται σε στερεή ή υγρή κατάσταση. β. Ατμοί (vapors). Αέριες μορφές ουσιών που σε συνήθεις συνθήκες βρίσκονται σε υγρή ή στερεή κατάσταση. Σωματιδιακοί ρύποι α. Κόνεις (dusts). Στερεά σωματίδια μεγάλου σχετικά μεγέθους (έως και 200 μm) που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα διάβρωσης ή κατακερματισμού στερεών υλικών (σκόνη εδάφους, σωματίδια φυτών). β. Καπνός (smoke). Λεπτότατα σωματίδια που σχηματίζονται κατά την ατελή καύση ουσιών που περιέχουν άνθρακα. γ. Ιπτάμενη τέφρα (fly ash). Λεπτόκοκκα σωματίδια τέφρας στερεών καυσίμων που παρασύρονται με τα καυσαέρια. δ. Κάπνα (fume). Στερεά σωματίδια που σχηματίζονται δευτερογενώς στην ατμόσφαιρα από συμπύκνωση ουσιών που βρέθηκαν λόγω ειδικών συνθηκών στην αέρια φάση. ε. Ομίχλη (fog). Ορατά σταγονίδια σε διασπορά στην ατμόσφαιρα. Ο όρος χρησιμοποιείται κυρίως στη μετεωρολογία, όπου η ουσία που βρίσκεται σε διασπορά είναι το νερό. στ. Αχλύς (mist). Σταγονίδια αιωρούμενα στην ατμόσφαιρα, που σχηματίζονται από μηχανικές δράσεις ή από συμπύκνωση αερίων. Για τα σωματίδια και σταγονίδια που βρίσκονται σε διασπορά στην ατμόσφαιρα χρησιμοποιείται συχνά ο γενικός όρος αιωρούμενα σωματίδια (airborne particulates), ενώ τα κολλοειδούς μεγέθους σωματίδια ονομάζονται και αεροζόλ (aerosols). 16

17 Πίνακας 1. 1 :Κατάταξη ρυπαντών. Κυριότερες Τυπικά μέλη των Υποκατηγορίες κατηγορίες υποκατηγοριών Σωματίδια Στερεά Σκόνη, καπνός, αιθάλη, τέφρα Υγρά Ομίχλη (σταγονίδια) Αέρια Υδρογονάνθρακες Εξάνιο, βενζόλιο, αιθυλένιο, μεθάνιο, βουτάνιο, βουταδιένιο Οργανικά Αλδεΰδες και κετόνες Φορμαλδεΰδη, ακετόνη Άλλα οργανικά Χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες, αλκοόλες Οξείδια του άνθρακα Μονοξείδιο του άνθρακα Ανόργανα Οξείδια του θείου Διοξείδιο και τριοξείδιο του θείου Οξείδια του αζώτου Διοξείδιο και νιτρικό οξείδιο Άλλα ανόργανα Υδρόθειο, υδροφθόριο, αμμωνία Πηγή : (Καρβούνης,2003) 1.3 Ρυπαντές Πηγές ρυπαντών Σε παγκόσμια κλίμακα, οι εκπομπές ορισμένων αέριων ρύπων από την ίδια τη φύση είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες που προέρχονται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Επειδή όμως οι ανθρωπογενείς εκπομπές ρύπων συγκεντρώνονται στις αστικές και βιομηχανικές περιοχές, οι συγκεντρώσεις των ρύπων στις περιοχές αυτές είναι πολλές φορές μεγαλύτερες από τα επιτρεπτά όρια (Κουιμτζής et al.,1998). Ο αέρας περιέχει φυσικούς ρυπαντές τέτοιους όπως γύρη, μύκητες, λεπτό διαμοιρασμό αλάτων, καθώς καπνό και σκόνη με προέλευση από δασικές πυρκαγιές και εκρήξεις ηφαιστείων. Περιέχει επίσης φυσικά παραγόμενο μονοξείδιο του άνθρακα (CO) προερχόμενο από διάσπαση του μεθανίου, υδρόθειο (Η 2 S) και μεθάνιο (CH 4 ) από αναερόβια αποσύνθεση οργανικής ύλης και υδρογονάνθρακες υπό μορφή τερπενίων από τα πεύκα (Καρβούνης,2003). Αντίθετα προς τις φυσικές πηγές ρύπανσης του αέρα υπάρχουν και ρυπαντές ανθρωπογενούς προέλευσης (πίνακας 1.2).(Ahrens,1999) 17

18 Η χρήση ορυκτών καυσίμων για θέρμανση και ψύξη, για μεταφορές, για τη βιομηχανική παραγωγή και για την παραγωγή ενέργειας συμμετέχουν ενεργά στη ρύπανση της ατμόσφαιρας. Κάτι ανάλογο συμβαίνει από τις λειτουργίες διακίνησης και επεξεργασίας διαφόρων βιομηχανιών καθώς και από την καύση των διαφόρων τύπων βιομηχανικών, δημοτικών και ιδιωτικών αποβλήτων. Οι πηγές αυτών των ρυπαντών είναι τόσες πολλές που κατατάσσονται σε τέσσερεις μεγάλες ομάδες. Α)Μεταφορές : αυτοκίνητα, αεροπλάνα, τρένα, πλοία και διακίνηση ή εξάτμιση της βενζίνης. Β)Σταθερή καύση : οικιακή, εμπορική και βιομηχανική, παραγωγή ενέργειας και θέρμανση. Γ) Βιομηχανικές διεργασίες : χημικές, μεταλλουργικές, χαρτοποιίες και διυλιστήρια πετρελαίου. Δ)Διάθεση στερεών αποβλήτων : οικιακά και εμπορικά σκουπίδια, υπολείμματα λιθάνθρακα και αγροτικές καύσεις (Καρβούνης, 2003). Πίνακας 1. 2 : Διεργασίες που προκαλούν ανθρωπογενή ρύπανση της ατμόσφαιρας. Διεργασία Σκοπός Εκπομπές Καύση Εξάτμιση Τριβή Πηγή : (Κουιμτζής et al., 1998) Θέρμανση, μεταφορές, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Βιομηχανικές εφαρμογές Βιομηχανικές εφαρμογές, αστικές δραστηριότητες 18 Αιωρούμενα σωματίδια, καπνός, CO, SO 2, NO x, υδρογονάνθρακες Αέριοι ρύποι (υδρογονάνθρακες, υδρόθειο, πτητικές οργανικές ενώσεις) Αιωρούμενα σωματίδια Σε βιομηχανικά ανεπτυγμένες χώρες, με υψηλό κατά κεφαλή εισόδημα, οι μεταφορές αποτελούν τη μεγαλύτερη απλή πηγή ρύπανσης του αέρα, ενώ η καύση καυσίμων σε σταθερές πηγές (για ενέργεια και θέρμανση) ακολουθεί (Καρβούνης, 2003). Η παραγωγή ενέργειας και θέρμανσης υπολογίζεται ότι παράγουν το 80% του διοξειδίου του θείου και το 50% του διοξειδίου του αζώτου που εκπέμπονται στον αέρα ενώ οι βιομηχανικές διεργασίες συμμετέχουν κατά 50% στις εκπομπές των υδρογονανθράκων. Από το σύνολο των εκπομπών των πέντε κυριότερων ρυπαντών του αέρα (σωματίδια, υδρογονάνθρακες, CO, SO x και NO x ) οι μεταφορές παράγουν περίπου το 83% του μονοξειδίου του άνθρακα, το 41% των συνολικών υδρογονανθράκων, το 40% των οξειδίων του αζώτου, το 9% των σωματιδίων και το 3% των οξειδίων του θείου. Γενικότερα, οι μεταφορές ευθύνονται για το 56% (κατά βάρος) όλων των ρυπαντών της ατμόσφαιρας (Καρβούνης, 2003).

19 1.3.2 Κατάταξη των ρυπαντών Όλοι οι ρυπαντές του αέρα μπορούν να κατατάσσονται ανάλογα με την προέλευση, τη χημική σύσταση και την κατάσταση της ύλης (Καρβούνης, 2003). Σύμφωνα με την προέλευσή τους οι ρύποι που εκπέμπονται απ ευθείας στην ατμόσφαιρα, από την πηγή ρύπανσης, ονομάζονται πρωτογενείς. Οι ενώσεις αυτές έχουν κατά κανόνα απλή χημική δομή και περιλαμβάνουν το μονοξείδιο και το διοξείδιο του άνθρακα (CO και CO 2 ), τα οξείδια του αζώτου (ΝΟ, ΝΟ 2 και Ν 2 Ο αν και το ΝΟ 2 θεωρείται κυρίως δευτερογενής ρυπαντής), το υδρόθειο (H 2 S), την αμμωνία (NH 3 ), το υδροχλώριο και το υδροφθόριο (HCl και HF) καθώς και διάφορους πτητικούς υδρογονάνθρακες (αλκάνια, αλκένια, απλοί αρωματικοί) (Κουιμτζής et al.,1998). Ο τομέας της βιομηχανίας παράγει σε αρκετές περιπτώσεις πρόσθετους πρωτογενείς ρυπαντές, που περιλαμβάνουν σύνθετους αρωματικούς υδρογονάνθρακες και διοξίνες, αποκαλούμενα και ως τοξικά αέρια. Αντίστοιχα στην ατμόσφαιρα, παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας και της υγρασίας, λαμβάνει χώρα μια σειρά από σύνθετες χημικές αντιδράσεις μεταξύ των υφιστάμενων ρύπων αλλά και του καθαρού ατμοσφαιρικού αέρα, με αποτέλεσμα την παραγωγή σειράς νέων ενώσεων, οι οποίοι αποκαλούνται δευτερογενείς ρύποι. Οι αποκαλούμενοι δευτερογενείς ρυπαντές, εμφανίζουν διαφορετική χρονική, αλλά σε αρκετές περιπτώσεις και χωρική κατανομή σε σχέση με τους πρωτογενείς, ενώ θεωρούνται υπεύθυνοι για τη φωτοχημική ρύπανση καθώς και για σειρά καταστροφικών επιπτώσεων σε ανθρώπους, ζώα, φυτά και υλικά. Όπως είναι φυσικό, ο πλέον αποτελεσματικός τρόπος αντιμετώπισης των αρνητικών επιπτώσεων των δευτερογενών ρύπων είναι η μείωση στην πηγή των πρωτογενών ρυπαντών, οι οποίοι συντελούν στο σχηματισμό των δευτερογενών ενώσεων (Seinfeld & Pandis,1998). Οι ρυπαντές, ανεξάρτητα από το αν είναι πρωτογενείς ή δευτερογενείς μπορούν να κατατάσσονται και βάση της χημικής τους σύνθεσης. Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο και πολλές επίσης περιέχουν στοιχεία όπως, το οξυγόνο, το άζωτο, ο φώσφορος και το θείο. Οι υδρογονάνθρακες είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν μόνο άνθρακα και υδρογόνο. Άλλες οργανικές ενώσεις που σχετίζονται με τη ρύπανση του αέρα είναι τα καρβοξυλικά οξέα, οι αλκοόλες, οι αιθέρες, οι εστέρες, οι αμίνες και οι θειούχες ενώσεις (Godish, 1997). 19

20 Ανόργανα υλικά βρίσκονται στην ατμόσφαιρα ως ρυπαντές και είναι το μονοξείδιο του άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα, ανθρακικά παράγωγα, οξείδια του θείου, οξείδια του αζώτου, όζον, υδροφθόριο και υδροχλώριο. 1.4 Διεργασίες απομάκρυνσης ρύπων από την ατμόσφαιρα Εκτός από τις διεργασίες που οδηγούν σε εκπομπή ή δευτερογενή σχηματισμό ρύπων, στην ατμόσφαιρα λαμβάνουν χώρα και διεργασίες απομάκρυνσης. Η ατμόσφαιρα αποτελεί ένα δυναμικό σύστημα, στο οποίο κάθε ρύπος έχει συγκεκριμένο χρόνο παραμονής (residence time). Ο χρόνος παραμονής είναι χρήσιμη παράμετρος για την περιγραφή συστημάτων που βρίσκονται σε σταθερή κατάσταση, δηλαδή όταν η ροή συστατικών από το σύστημα είναι ίση με τη ροή προς αυτό. Οι κυριότερες διεργασίες απομάκρυνσης ρύπων από την ατμόσφαιρα είναι (Κουιμτζής et al., 1998) : Α. Χημικές αντιδράσεις των ατμοσφαιρικών ρύπων με άλλα συστατικά της ατμόσφαιρας. Οι αντιδράσεις αυτές μπορεί να ομογενείς (στην αέρια φάση) ή ετερογενείς (στην επιφάνεια αιωρούμενων σωματιδίων ή σταγονιδίων). Οι ομογενείς αντιδράσεις διακρίνονται σε θερμικές, φωτοχημικές και αντιδράσεις ελευθέρων ριζών. Η ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το χρόνο παραμονής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Ο χρόνος παραμονής προκύπτει από τις αντιδράσεις πρώτης τάξης. Για έναν αέριο ρύπο Α ο οποίος απομακρύνεται με χημική αντίδραση πρώτης τάξης, η ταχύτητα απομάκρυνσης δίνεται από τη σχέση (1.1) : (1.1) όπου Κ : η σταθερά της ταχύτητας αντίδρασης. Σε ατμοσφαιρικό σύστημα που βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση, (δηλαδή η συγκέντρωση [Α] παραμένει σταθερή εξαιτίας συνεχούς παραγωγής του συστατικού), η ροή από το σύστημα εκφράζεται από τη σχέση (1.2) : 20

21 (1.2) όπου [Α] : η συγκέντρωση του συστατικού στο σύστημα τ : ο χρόνος παραμονής του συστατικού στο σύστημα Από το συνδυασμό των σχέσεων (1.1) και (1.2) προκύπτει ότι : (1.3) ή (1.4) Β. Ξηρή απόθεση, απ ευθείας μεταφορά ενός αερίου ή σωματιδιακού ρύπου στο έδαφος ή στους ωκεανούς. Η ξηρή απόθεση των αέριων ρύπων οφείλεται σε μηχανισμούς προσρόφησης ή απορρόφησης σε μια στερεή ή υγρή φάση, αντίστοιχα. Η ξηρή απόθεση είναι ταχύτερη για τους αέριους ρύπους που είναι ευδιάλυτοι (SO 2 ). Έχει διαπιστωθεί ότι το διοξείδιο του θείου αποτίθεται πολύ γρηγορότερα σε βλάστηση που είναι καλυμμένη με πρωινή δροσιά παρά σε ξηρή βλάστηση. Η ροή F ενός αέριου ρύπου προς το έδαφος εκφράζεται από τη σχέση (1.5) : 21

22 (1.5) όπου C : η συγκέντρωση του ρύπου στην ατμόσφαιρα (συνήθως μετράται σε ύψος 1 m) Vg : η ταχύτητα απόθεσης Η εξίσωση αυτή χρησιμοποιείται και για την απόθεση σωματιδίων. Όταν η απόθεση ενός αερίου γίνεται σε μια υγρή επιφάνεια, η ταχύτητα απόθεσης Vg αντικαθίσταται από τη σταθερά ανταλλαγής Κ, η οποία έχει τις ίδιες μονάδες με τη Vg. Οι ωκεανοί αποτελούν σημαντικό αποδέκτη για πολλούς αέριους ρύπους, αφού η ταχύτητα απόθεσης σε αυτούς είναι αρκετά μεγάλη. Η απόθεση σε στερεές επιφάνειες είναι επίσης σημαντική. Βιολογικές δράσεις ή χημικά φαινόμενα ενισχύουν την απόθεση αυτή. Γ. Υγρή απόθεση, δηλαδή μεταφορά αερίων και σωματιδιακών ρύπων στο έδαφος ή στους ωκεανούς με τη βροχή. Πίνακας 1. 3 :Ταχύτητα απόθεσης αέριων ρύπων σε περιβαλλοντικές επιφάνειες (cm sec- 1). Αέριο Ταχύτητα απόθεσης Επιφάνεια απόθεσης SO 2 0,14 2,2 Έδαφος και βλάστηση SO 2 0,7 1 Ωκεανοί SO 2 0,8 Επιφάνεια γης H 2 SO 4 0,1 Επιφάνεια γης HNO 3 0,8 Επιφάνεια γης O 3 0,5 Επιφάνεια γης NO 2 0,1 Επιφάνεια γης H 2 S 0,015 0,28 Επιφάνεια γης CO 0,05 Έδαφος 22

23 COS 0,085 Έδαφος Πηγή : (Κουιμτζής et al., 1998) Πολλά αέρια διαλύονται στα αιωρούμενα σταγονίδια της ατμόσφαιρας (ατμοσφαιρική υγρασία). Η διαλυτότητα των αερίων στο νερό περιγράφεται από το νόμο του Henry. Σύμφωνα με το νόμο αυτό, σε κατάσταση ισορροπίας, η μερική πίεση ενός αερίου πάνω από ένα υδατικό διάλυμα είναι ανάλογη της μοριακής συγκέντρωσης του αερίου στο διάλυμα και περιγράφεται από τη σχέση (1.6) : (1.6) όπου K H : η σταθερά του νόμου του Henry. Όσο μεγαλύτερη η τιμή της σταθεράς, τόσο λιγότερο ευδιάλυτο είναι ένα αέριο. Ο πίνακας 1.4, που ακολουθεί, παρουσιάζει τις σταθερές του νόμου του Henry για διάφορα αέρια σε θερμοκρασία 15 o C. 23

24 Πίνακας 1. 4 :Σταθερές του νόμου του Henry για διάφορα αέρια στους 15 o C. Αέριο Κ Η (atm m 3 mol -1 ) CO 1 O 3 5,0 x 10-2 CO 2 2,2 x 10-2 SO 2 1,9 x 10-4 DDT 3,6 x 10-5 H 2 O 2 5,0 x 10-9 Ναθφαλίνιο 4,8 x 10-4 Αμμωνία 1,1 x 10-5 Πυρένιο 5,0 x 10-6 Βενζο[α]πυρένιο 1,4 x 10-9 Πηγή : (Κουιμτζής et al., 1998) Η βροχή επηρεάζει σημαντικά και την απομάκρυνση αεροζόλ από την ατμόσφαιρα. Η απομάκρυνση πραγματοποιείται με διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά το σχηματισμό του σύννεφου, μέσα στο σύννεφο και κάτω από αυτό, κατά την πτώση της βροχής. Τα σταγονίδια του σύννεφου σχηματίζονται με συμπύκνωση υδρατμών γύρω από μικροσκοπικά αιωρούμενα σωματίδια (με διάμετρο συνήθως 0,1 0,2 μm) που ονομάζονται πυρήνες συμπύκνωσης σύννεφων (cloud condensation nuclei, CCN). Σε καθαρή ατμόσφαιρα, οι πυρήνες αυτοί είναι, κυρίως, κρύσταλλοι αλάτων, ενώ στην ατμόσφαιρα αστικών περιοχών έχουν και ανθρωπογενή προέλευση. Γύρω από τους πυρήνες αυτούς σχηματίζονται σταγονίδια με διάμετρο 5 20 μm, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε πυρήνες βροχής ή νιφάδες χιονιού με πολύπλοκες μικροφυσικές διεργασίες. Το μέγεθος των σταγόνων βροχής ποικίλλει σημαντικά (0,1mm 5mm). Οι σταγόνες κατά την πτώση τους στο έδαφος παρασύρουν σημαντικές ποσότητες αεροζόλ, κυρίως μικρού μεγέθους ( < 1 μm). Εκτιμάται ότι το % των αεροζόλ που υπάρχει στο χώρο κάτω από ένα σύννεφο απομακρύνεται με τη βροχή. Τα μεγαλύτερα ποσοστά απομάκρυνσης παρατηρούνται με βροχές μεγάλης έντασης και διάρκειας. Συνεπώς, η συμβολή της βροχής στην απομάκρυνση των ρύπων από τη ατμόσφαιρα, τόσο κατά το στάδιο του σχηματισμού της (rain out) όσο και κατά την πτώση της (wash out), είναι αξιοσημείωτη. 24

25 1.5 Κυριότεροι αέριοι ρύποι Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κυριότεροι ρύποι (πίνακας 1.5) και οι επιπτώσεις τους κατά κύριο λόγο στον άνθρωπο. Πίνακας 1. 5 : Οι κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι. CO Pb NO 2, NO x Ο 3 TSP, PM 10, PM 2.5 SO 2, SO x CFCs CH 4 CO 2 HFCs N 2 O PFCs VOC Κυριότεροι ρύποι Μονοξείδιο του άνθρακα Μόλυβδος Διοξείδιο του αζώτου, Οξείδια του αζώτου Όζον Αιωρούμενα σωματίδια (ολικά, διαμέτρου μικρότερης των 10 μm, διαμέτρου μικρότερης των 2,5 μm) Διοξείδιο του θείου, Οξείδια του θείου Άλλοι ρύποι Χλωροφθοράνθρακες Μεθάνιο Διοξείδιο του άνθρακα (πολύ)φθοριωμένοι υδρογονάνθρακες Οξείδιο του αζώτου Υπερφθοροϋδρογονάνθρακες Πτητικές (ασταθείς) οργανικές ενώσεις Κάθε αέριος ρύπος χαρακτηρίζεται από το χρόνο παραμονής του στην ατμόσφαιρα (πίνακας 1.6) ή την ημιπερίοδο ζωής η οποία εξαρτάται από το ρυθμό παραγωγής ή καταστροφής του καθώς και από την συνολική κατά μέσο όρο μάζα αυτού στην ατμόσφαιρα. Η συγκέντρωση των ρύπων στην ατμόσφαιρα μετράται σε mg / m 3, μg / m 3, ppm (cm 3 / m 3 ), %, v / v. Πίνακας 1. 6 : Τυπικοί χρόνοι παραμονής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Αέριος ρύπος CO 2 CO NO 2 O 3 SO 2 H 2 S Χρόνος παραμονής 4 χρόνια 0,3 μέρες 5 μέρες 2 μέρες 5 μέρες 4 μέρες Πηγή : 25

26 1.5.1 Αιωρούμενα Σωματίδια (ΡΜ) Τα αιωρούμενα σωματίδια είναι μικρά τεμάχια ύλης σε στερεή ή υγρή φάση, που μπορούν να αιωρούνται στην ατμόσφαιρα για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ανάλογα με την προέλευση τους μπορούν να παρουσιάζουν ανομοιογένεια στη μορφή, το μέγεθος και τη χημική σύσταση. Όσον πιο μικρά είναι τα σωματίδια, τόσο πιο πολύ αυξάνει η πιθανότητα εισχώρησης τους στην αναπνευστική περιοχή των πνευμόνων, όπου εναποτίθενται κυρίως στις κυψελίδες των πνευμόνων και με την πάροδο του χρόνου επιφέρουν σοβαρές βλάβες στην υγεία των ανθρώπων (Wark et al.,1998). Πηγές Οι κυριότερες πηγές εκπομπής αιωρουμένων σωματιδίων είναι οι διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες, τα αυτοκίνητα, οι πυρκαγιές, τα καψαλίσματα χωραφιών και άλλες γεωργικές δραστηριότητες, οι κατασκευές, η επαναιώρηση σκόνης λόγω ισχυρών ανέμων κλπ. Επιδράσεις Τα αιωρούμενα σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή και προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό σύστημα, στους πνεύμονες και στην καρδιά. Τα παιδιά, τα άτομα που πάσχουν από άσθμα ή έχουν καρδιολογικά προβλήματα και οι ηλικιωμένοι, είναι ομάδες πληθυσμού ιδιαίτερα ευαίσθητες στην έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις αιωρουμένων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Όσον πιο μικρά είναι τα σωματίδια τόσον πιο επικίνδυνα είναι. Η επικινδυνότητά τους εξαρτάται επίσης από τη χημική τους σύσταση. Τα αιωρούμενα σωματίδια συμβάλλουν επίσης στη μείωση της ορατότητας ( Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων, τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό. 26

27 1.5.2 Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) ( Είναι αέριο άχρωμο, άοσμο σε χαμηλές συγκεντρώσεις αλλά με έντονη ερεθιστική μυρωδιά σε πολύ ψηλές συγκεντρώσεις. Πηγές Κυριότερες πηγές προέλευσης του διοξειδίου του θείου είναι οι ηλεκτροπαραγωγοί σταθμοί, οι χημικές βιομηχανίες, τα διυλιστήρια πετρελαίου, οι κεντρικές θερμάνσεις και τα πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν καύσιμο με ψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Επιδράσεις Μακροχρόνια έκθεση στο διοξείδιο του θείου μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικά προβλήματα, να τροποποιήσει τον αμυντικό μηχανισμό των πνευμόνων και να επιδεινώσει τυχόν υπάρχουσες καρδιοαγγειακές παθήσεις. Άτομα με καρδιοαγγειακές, χρόνιες πνευμονολογικές παθήσεις καθώς και μικρά παιδιά και ηλικιωμένοι είναι ιδιαίτερα ευπαθή σε τέτοιες συνθήκες. Υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα συμβάλλουν επίσης στη μείωση της ορατότητας, στην αύξηση της οξύτητας των λιμνών και των ποταμών και προκαλούν αλλοιώσεις στη βλάστηση και στα μέταλλα. Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων, τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) ( Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι αέριο άοσμο, άχρωμο, άγευστο και ελαφρύτερο του αέρα. Είναι ο πλέον ευρέως διαδεδομένος ρύπος. 27

28 Πηγές Κυριότερες πηγές προέλευσης του μονοξειδίου του άνθρακα είναι οι εξατμίσεις αυτοκινήτων, ιδιαίτερα σε κλειστούς χώρους στάθμευσης ή κατά μήκος δρόμων σε περίοδο κυκλοφοριακής αιχμής, και οι εξατμίσεις πάσης φύσεως μηχανών όταν συντελείται ατελής καύση. Άλλες πηγές είναι το καψάλισμα των χωραφιών και η καύση ελαστικών σε ανοικτούς χώρους (Τσιουρής,2001). Επιδράσεις Το μονοξείδιο του άνθρακα μειώνει την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο σε βασικούς ιστούς του οργανισμού, επιδρώντας κυρίως στο καρδιοαγγειακό και νευρικό σύστημα. Υψηλές συγκεντρώσεις μονοξειδίου του άνθρακα προκαλούν ζαλάδες, πονοκεφάλους και κόπωση. Υγιή άτομα εκτεθειμένα σε υψηλά επίπεδα, μπορεί να υποστούν προσωρινή μείωση της πνευματική τους διαύγειας καθώς και της όρασης τους ( Συστάσεις Σε περίπτωση υψηλών συγκεντρώσεων, τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους όπου παρατηρείται η αύξηση, στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό Διοξείδιο του Αζώτου (ΝΟ 2 ) ( Είναι αέριο με καφέ χρώμα, διαλυτό στο νερό, ισχυρό οξειδωτικό, με οξεία ερεθιστική οσμή. Εμπλέκεται και ενεργοποιεί τον φωτοχημικό κύκλο αντιδράσεων στην ατμόσφαιρα και το σχηματισμό έτσι της φωτοχημικής ρύπανσης. Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι υπεύθυνο για την καφέ όψη του αστικού ουρανού. Πηγές Η καύση ορυκτών καυσίμων κυρίως σε αυτοκίνητα, σε ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς και κεντρικές θερμάνσεις παράγουν μεταξύ άλλων και μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ). Αυτό με διάφορες χημικές αντιδράσεις που ενισχύονται με την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας και του όζοντος, μετατρέπεται σε διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ). 28

29 Επιδράσεις Το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ) σε υψηλές συγκεντρώσεις προκαλεί αναπνευστικά προβλήματα, ιδιαίτερα σε άτομα που υποφέρουν από άσθμα και σε παιδιά ( Στους ασθματικούς προκαλεί δυσκολία στην αναπνοή. Συνδράμει επίσης στη δημιουργία του όζοντος στην τροπόσφαιρα και της όξινης βροχής, επηρεάζοντας έτσι αρνητικά τη βλάστηση. Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων, τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό Όζον (O 3 ) ( Το όζον είναι αέριο άχρωμο, βαρύτερο του αέρα με δριμεία οσμή. Είναι ισχυρότατο οξειδωτικό. Διαλύεται δύσκολα στο νερό γι αυτό και μπορεί να διεισδύσει μέχρι τους πνεύμονες με όλες τις αρνητικές συνέπειες για την υγεία των ανθρώπων. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα (στρατόσφαιρα) το όζον έχει ευεργετικό ρόλο γιατί απορροφά τις υπεριώδεις ακτινοβολίες (UV), προστατεύοντας μας έτσι από τις βλαβερές ακτίνες του ήλιου. Πηγές Το όζον σχηματίζεται στην κατώτερη ατμόσφαιρα (τροπόσφαιρα) ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων μεταξύ του οξυγόνου, πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs), και οξειδίων του αζώτου (NOx) με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας. Πηγές εκπομπής πρόδρομων ουσιών του όζοντος (VOCs και NOx) είναι τα οχήματα, τα χημικά εργοστάσια, τα χημικά διαλυτικά και τα βενζινάδικα. Επιδράσεις Το όζον σε ψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να ερεθίσει το αναπνευστικό σύστημα, προκαλώντας βήχα, αίσθημα ξηρότητας στο λαιμό και πόνο στο στήθος, φλεγμονή στους πνεύμονες και πιθανή επιδεκτικότητα σε μολύνσεις του αναπνευστικού. Η υγεία των ατόμων 29

30 που υποφέρουν από άσθμα μπορεί να επιδεινωθεί. Το όζον έχει επίσης αρνητικές επιπτώσεις στις αγροτικές καλλιέργειες, τη δασική και άλλου τύπου βλάστηση. Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό Βενζόλιο ( Το βενζόλιο είναι μια πτητική οργανική ένωση (VOC) η οποία αποτελεί ένα από τα δευτερεύοντα συστατικά της βενζίνης. Πηγές Πηγές βενζολίου είναι τα πρατήρια βενζίνης και τα αυτοκίνητα διανομής της, καθώς επίσης και όλες οι μηχανές που χρησιμοποιούν βενζίνη σαν καύσιμο. Επιδράσεις Το βενζόλιο σαν αυτούσια ένωση μπορεί να προκαλέσει χρόνιες παθήσεις όπως καρκίνο, αταξία στο κεντρικό νευρικό σύστημα, ζημιές στη λειτουργία του ήπατος και των νεφρών, ανωμαλίες στην αναπαραγωγή και προβληματικές γεννήσεις. Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό Μόλυβδος (Pb) Ο μόλυβδος είναι μαλακό μέταλλο αργυρόχρουν και ανήκει στην κατηγορία των βαρέων μετάλλων. Ένα ποσοστό της σωματιδιακής σκόνης αποτελείται από σωματίδια μολύβδου. 30

31 Πηγές Πηγές μολύβδου μπορεί να είναι τα διαφόρου τύπου μεταφορικά μέσα που χρησιμοποιούν μολυβδούχα βενζίνη, εργοστάσια που χρησιμοποιούν μόλυβδο ή ουσίες που περιέχουν μόλυβδο και χώροι καύσης απορριμμάτων. Επιδράσεις Υψηλά ποσοστά μολύβδου μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς την πνευματική ανάπτυξη και δραστηριότητα των ανθρώπων, τη λειτουργία των νεφρών και τη χημεία του αίματος. Τα νεαρά άτομα διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο εξαιτίας της μεγαλύτερης ευαισθησίας των νεανικών ιστών και οργάνων στο μόλυβδο. Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό. 31

32 2. ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΤΩΝ ΡΥΠΩΝ Ο έλεγχος της ρύπανσης του αέρα απαιτεί συγκρίσεις μετρήσεων αερίων και άλλων ρυπαντών και εκπομπών με διάφορα πρότυπα που έχουν τεθεί, θεωρείται λοιπόν αναγκαία η ύπαρξη κοινώς αποδεκτών μονάδων μέτρησης. Για λόγους ομοιογένειας έχουν προταθεί και χρησιμοποιούνται οι παρακάτω μονάδες για σωματίδια και αέριους ρυπαντές. Η πτώση (το επίπτωμα) σωματιδίων ή επικάθηση σκόνης εκφράζεται σε χιλιοστογραμμάρια ανά τετραγωνικό εκατοστό και ανά χρονικό διάστημα [(mg/cm 2 ) / μήνα ή (mg/cm 2 ) / έτος]. Στη μέτρηση σωματιδίων δίδεται ο αριθμός των σωματιδίων ανά κυβικό μέτρο αερίου ή εκατομμύρια σωματίδια ανά κυβικό μέτρο (10 6 /m 3 ). Οι μετρήσεις για αιωρούμενα σωματίδια και αέριους ρυπαντές δίδονται σε μάζα ανά μονάδα όγκου τέτοια, όπως μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ). Παλιότερα οι συγκεντρώσεις των αερίων ρυπαντών δίδονταν σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm), ή σε μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb) κατ όγκο (Καρβούνης,2003). Τα μέρη στο εκατομμύριο αποτελούν στην ουσία ένα αδιάστατο κλάσμα το οποίο ορίζεται από τη σχέση (2.1) : Συγκέντρωση ενός στοιχείου i σε (2.1) όπου C i η συγκέντρωση του αερίου σε (moles/m 3 ) και C η συγκέντρωση του αερίου σε (moles/m 3 ) για κάποια πίεση p και κάποια θερμοκρασία Τ. Έτσι μετρήσεις σε μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο μπορεί να ακολουθούνται από ισοδύναμη συγκέντρωση σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm), π.χ. 80 μg/m 3 (0,03ppm) διοξειδίου του θείου. Για αέρια τα μέρη στο εκατομμύριο (ppm) μπορούν να μετατρέπονται σε μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) με τη χρήση του ακόλουθου τύπου (2.2) : 2) Όπου R : Σταθερά τελείων αερίων (8,314) p : πίεση (2. 32

33 M i : Μοριακό βάρος Τ : Θερμοκρασία σε Kelvin Σύμφωνα με το νόμο του Avogadro ένα γραμμομόριο οποιουδήποτε αερίου καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο σε ίδια θερμοκρασία και πίεση. Στους 273 ο Κ (0 o C) και σε πίεση 1 atm (760 mm Hg), αυτός ο όγκος είναι 22,4 l/mol. Όμως, οι περισσότεροι κανονισμοί για μετρήσεις της ποιότητας του αέρα αναφέρονται σε θερμοκρασία 21,1 o C και 760 mm Hg. Για να μετατραπούν τα l/mol σε αυτές ή άλλες συνθήκες, χρησιμοποιείται η εξής σχέση (2.3) : (2.3) όπου V 1, P 1, T 1 σχετίζονται με τις πιο πάνω συνθήκες των 22,4 l/mol σε 273 Κ και 760 mm Hg και V 2, P 2, T 2 σχετίζονται με τις πραγματικές συνθήκες προς τις πραγματικές συνθήκες που εξετάζονται. Η κατανόηση της δυνατότητας μετατροπής της μιας μονάδας σε άλλη, όπως παρουσιάζεται από τους πίνακες 2.1 και 2.2, θα μειώσει τη σύγχυση που δημιουργείται από διάφορες εκθέσεις ελέγχου της ρύπανσης του αέρα που εκφράζουν τα αποτελέσματά τους σε διαφορετικές μονάδες η κάθε μια. Άλλες μονάδες μέτρησης είναι : 1ppb = 10-3 ppm 1ppt = 10-3 ppb = 10-6 ppm Πίνακας 2. 1 : Μετατροπή των ppb σε μg/m 3 για τον κάθε ατμοσφαιρικό ρύπο. Μετατροπή ppb σε μg/m 3 σε θερμοκρασία 25 ο C Ατμοσφαιρικός ρύπος Αναλογία ppb με μg/m 3 Μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) 1,227 Διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ) 1,881 Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) 2,618 33

34 Μονοξείδιο του άνθρακα (CΟ) 1,150 Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) 1,800 Υδρόθειο (Η 2 S) 1,391 Όζον (Ο 3 ) 1,963 Αμμωνία (NH 3 ) 0,695 34

35 Πίνακας 2. 2 : Μετατροπή των μg/m 3 σε ppb για τον κάθε ατμοσφαιρικό ρύπο. Μετατροπή μg/m 3 σε ppb σε θερμοκρασία 25 ο C Ατμοσφαιρικός ρύπος Αναλογία μg/m 3 με ppb Μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) 0,815 Διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ) 0,532 Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) 0,382 Μονοξείδιο του άνθρακα (CΟ) 0,873 Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) 0,560 Υδρόθειο (Η 2 S) 0,719 Όζον (Ο 3 ) 0,509 Αμμωνία (NH 3 ) 1,440 35

36 3. ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ 3.1 Εισαγωγή Η ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα αποτελεί το βασικό συντελεστή στην προσπάθεια διασφάλισης της ανθρώπινης υγείας και της προστασίας του περιβάλλοντος γενικότερα. Στα πλαίσια αυτής της κίνησης αναπτύχθηκαν πρότυπα-όρια ποιότητας του αέρα από διεθνείς οργανισμούς με υποχρεωτικό αλλά και κατευθυντήριο χαρακτήρα αναφερόμενα σε καθορισμένες χρονικές περιόδους. Ως οριακή τιμή ποιότητας του αέρα χαρακτηρίζεται ένα επίπεδο-τιμή καθοριζόμενο βάσει επιστημονικών γνώσεων, με σκοπό να αποφεύγονται, να προλαμβάνονται ή να μειώνονται οι επιβλαβείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και/ή στο σύνολο του περιβάλλοντος, το οποίο πρέπει να επιτευχθεί εντός δεδομένης προθεσμίας χωρίς εν συνεχεία υπερβάσεις (Οδηγία 2008/50/ΕΚ,2008). Τα όρια ποιότητας που χρησιμοποιούνται σήμερα σε όλο τον κόσμο αφορούν συγκεντρώσεις ρύπων με χρονική περίοδο ενός χρόνου, μιας μέρας και μιας ώρας. Πρότυπα ποιότητας του αέρα έχουν αναπτυχθεί από διάφορους διεθνείς οργανισμούς με σημαντικότερους την Ευρωπαϊκή Κοινότητα και τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (Π.Ο.Υ.). Με μεγαλύτερη προσοχή και υπακοή αντιμετωπίζονται οι οδηγίες που δίνονται από την Ευρωπαϊκή Ένωση, καθώς αποτελούν καθεστώς για τις χώρες που ανήκουν σε αυτή. Τα πρότυπα του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας έχουν περισσότερο καθοδηγητικό και συμβουλευτικό σκοπό. Το επίπεδο ποιότητας του αέρα μιας περιοχής εξαρτάται σημαντικά από τις τιμές των συγκεντρώσεων των διαφόρων ρυπογόνων παραγόντων στην ατμόσφαιρα σε συνδυασμό πάντοτε με τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες (επίπεδο υγρασίας, θερμοκρασίας, ηλιοφάνειας). Επιπλέον, σε αρκετές περιπτώσεις η ταυτόχρονη έκθεση σε περισσότερους του ενός αέριους ρυπαντές δεν επιφέρει απλά αθροιστικά δυσμενή αποτελέσματα, αλλά η επίδραση εμφανίζει πολλαπλασιαστική συμπεριφορά, καθώς η παρουσία ενός ρυπαντή επιταχύνει τη βλαπτική δράση των υπολοίπων. Πέραν των καταστροφικών επιδράσεων των έντονων επεισοδίων ατμοσφαιρικής ρύπανσης δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να υποτιμάται η επιβλαβής μακροχρόνια έκθεση σε χαμηλές μεν αλλά όχι αμελητέες συγκεντρώσεις αέριων ρυπαντών. Αντιθέτως, οι χρόνιες επιδράσεις ρύπανσης, δηλαδή η παρατεταμένη έκθεση σε σχετικά υψηλό ρυπαντικό υπόβαθρο, αν και είναι περισσότερο επιζήμιες για σαφώς μεγαλύτερο αριθμό ατόμων δεν δημιουργεί ανάλογη κινητοποίηση. Επιδημιολογικές και 36

37 κλινικές μελέτες έδειξαν υψηλή συσχέτιση αρκετών αέριων ρύπων με ποικίλα προβλήματα υγείας. Η συνήθης συσχέτιση συνδέει την ατμοσφαιρική ρύπανση με αναπνευστικά κυρίως νοσήματα, παρόλα αυτά το εύρος των επιπτώσεων στην υγεία των πολιτών δεν είναι σε καμία περίπτωση καθορισμένο. Γίνεται, επομένως, εύκολα κατανοητό ότι η ανάπτυξη ορίων για κάθε χώρα είναι απαραίτητη ενώ παράλληλα θα πρέπει να αναφέρεται σε μακροχρόνιους αλλά και βραχυπρόθεσμους στόχους προστασίας της υγείας. Τα όρια των ρύπων θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερα και να προκύπτουν έπειτα από στατιστικές και άλλου τύπου επιστημονικές μελέτες χωρίς να παρουσιάζονται υπερβολές και να τίθενται ανέφικτοι στόχοι. 3.2 Πρότυπα Ποιότητας Αέρα Σύμφωνα με τις Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης Η Ευρωπαϊκή Ένωση με τις νέες οδηγίες σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση θεσπίζει, πέραν των άλλων, νέα όρια για τους διάφορους ατμοσφαιρικούς ρύπους. Τα όρια αναφέρονται τόσο στην προστασία της ανθρώπινης υγείας όσο και των οικοσυστημάτων. Στην παρούσα φάση, από την Ευρωπαϊκή Ένωση έχουν εκδοθεί : Η οδηγία πλαίσιο για την ατμοσφαιρική ρύπανση (οδηγία 1996/62/ΕΚ) για την εκτίμηση και τη διαχείριση του αέρα του περιβάλλοντος. Η πρώτη «θυγατρική» της οδηγία (οδηγία 1999/30/ΕΚ) για τις οριακές τιμές διοξειδίου του θείου, οξειδίων του αζώτου, σωματιδίων και μολύβδου στον αέρα του περιβάλλοντος. Η δεύτερη «θυγατρική» της οδηγία (οδηγία 2000/69/ΕΚ) για τις οριακές τιμές βενζολίου και μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα του περιβάλλοντος. Η τρίτη «θυγατρική» της οδηγία (οδηγία 2002/3/ΕΚ) σχετικά με το όζον στον ατμοσφαιρικό αέρα. Η τέταρτη «θυγατρική» της οδηγία σχετικά με το αρσενικό, το κάδμιο, τον υδράργυρο, το νικέλιο και τους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες στον αέρα του περιβάλλοντος. 37