ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ ΤΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΣΧΟΛΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ, ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΛΕΓΚΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΜΠΑΡΤΖΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΚΟΖΑΝΗ ΙΟΥΝΙΟΣ, 2013

2 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ ΤΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΣΧΟΛΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ, ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΛΕΓΚΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΜΠΑΡΤΖΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

3

4 Περίληψη Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία γίνεται μελέτη 17 φυσικοχημικών παραμέτρων άρρηκτα συνδεδεμένων με την ποιότητα του αέρα, σε 2 δημοτικά σχολεία και 1 νηπιαγωγείο. Αναλυτικότερα, μελετώνται οι τιμές των CO 2, ρυθμού αερισμού, θερμοκρασίας, σχετική υγρασίας, PM 2.5, συνολικών PM, VOCs (βενζόλιο, τριχλωροαιθυλένιο, τετραχλωροαιθυλένιο, α- πινένιο, d-λιμονένιο, ναφθαλένιο), φορμαλδεΰδης, NO 2, O 3, ραδονίου και CΟ. Αρχικά, στο Θεωρητικό Μέρος, ορίζονται η ποιότητα του αέρα και η αέρια ρύπανση, και καταδεικνύεται η σημασία της μελέτης τους, με την παράθεση πληροφοριών για τους αέριους ρύπους που μελετώνται, τους τρόπους και τις πηγές εκπομπής τους και τις ανώτατες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις τους, σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ. και την Ε.Ε.. Επιπλέον, γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση πάνω σε παρόμοιες έρευνες της επιστημονικής κοινότητας, εστιάζοντας σε έρευνες σε παιδία μικρής ηλικίας που αποτελούν μια από τις ευπαθέστερες κοινωνικές ομάδες, όσον αφορά την αέρια ρύπανση. Στο Πειραματικό Μέρος, γίνεται εκτενής ανάλυση του πειραματικού εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε, τόσο κατά τη δειγματοληψία, όσο και στην εργαστηριακή ανάλυση των δειγμάτων, παρουσιάζοντας τις γενικές αρχές λειτουργίας τους και τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους. Έπειτα, παρατίθενται πληροφορίες για το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα SINPHONIE, στα πλαίσια του οποίου εκπονήθηκε αυτή η μελέτη. Σύμφωνα με τα κριτήρια που τέθηκαν από το πρόγραμμα αυτό, επιλέχθηκαν τα σχολεία και οι τάξεις όπου έλαβαν χώρα οι δειγματοληψίες. Τα σχολεία βρίσκονταν σε διαφορετικές τοποθεσίες, στην πόλη της Κοζάνης, με στόχο την κατά το δυνατόν μεγαλύτερη διαφοροποίηση μεταξύ τους. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα σε 3 αίθουσες και στον εξωτερικό χώρο κάθε σχολείου, σε 2 περιόδους δειγματοληψίας, την Περίοδο Χωρίς Θέρμανση (Σεπτέμβριος Οκτώβριος 2011) και την Περίοδο Με Θέρμανση (Ιανουάριος Φεβρουάριος 2012), η κάθε μία από τις οποίες διήρκησε 1 εβδομάδα για το εκάστοτε σχολείο. Επιπλέον, επεξηγήθηκε η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τα στάδια της δειγματοληψίας, των εργαστηριακών αναλύσεων και του τελικού υπολογισμού των τιμών των 17 φυσικοχημικών παραμέτρων. Στο τελευταίο μέρος, Αποτελέσματα Συμπεράσματα, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων και συγκρίνονται οι τιμές των συγκεντρώσεων των ρύπων με τις ανώτατες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις του Π.Ο.Υ., της Ε.Ε. και της ASHRAE. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με την ASHRAE, προέκυψε ότι οι συγκεντρώσεις CO 2 ήταν υψηλότερες των συνιστώμενων, οπότε αναμενόμενα παρουσιάστηκαν πολύ χαμηλοί ρυθμοί αερισμού. Επιπλέον, οι θερμοκρασίες της χειμερινής περιόδου ήταν χαμηλές. Όσον αφορά τα PM 2.5, βενζόλιο, NO 2, και CO οι οριακές τιμές των Οδηγιών της Ε.Ε. ξεπεράστηκαν σε αρκετές περιπτώσεις, τόσο σε εσωτερικούς, όσο και εξωτερικούς χώρους, ενώ δε συνέβη το ίδιο για το Ο 3. Οι οριακές τιμές του Π.Ο.Υ. για τα VOCs, ξεπεράστηκαν κατά πολύ στην περίπτωση του ναφθαλενίου, ενώ ελάχιστα για το τριχλωροαιθυλένιο. Τετραχλωροαιθυλένιο δεν ανιχνεύτηκε σε κανέναν χώρο και οι τιμές φορμαλδεΰδης και ραδονίου ήταν χαμηλότερες των οριακών του Π.Ο.Υ.. Στη συνέχεια, επιχειρείται η ερμηνεία αυτών των αποτελεσμάτων, λαμβάνοντας υπόψη την τοποθεσία των σχολείων, τις ενδεχόμενες πηγές ρύπων στους εξωτερικούς και τους εσωτερικούς χώρους τους, καθώς επίσης και τις κλιματικές συνθήκες, κατά τη διάρκεια των 2 δειγματοληψιών. Τέλος, γίνονται προτάσεις για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα στο σχολικό περιβάλλον. i

5 ii

6 Ευχαριστίες Για την εκπόνηση αυτής της Διπλωματικής Εργασίας απαιτήθηκαν σκληρή δουλειά και πολλές θυσίες σε προσωπικό επίπεδο, κατά τη διάρκεια του τελευταίου χρόνου. Ωστόσο, δε θα είχε ποτέ ολοκληρωθεί, χωρίς τη συμβολή των ακόλουθων ατόμων, τα οποία, νιώθουμε την ανάγκη να ευχαριστήσουμε από καρδιάς. Αρχικά, ευχαριστούμε θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή της εργασίας μας, κ. Ιωάννη Μπάρτζη, ο οποίος μας εμπιστεύτηκε με την ανάθεση ενός τόσο ενδιαφέροντος θέματος. Θα θέλαμε ιδιαίτερα να ευχαριστήσουμε την Κρυσταλλία Καλημέρη για την υπομονή, τη συνεργασία, και την καθοδήγησή της σε όλα τα στάδια της εκπόνησης της Διπλωματικής Εργασίας μας που ξεκίνησε με τις δειγματοληψίες, συνεχίστηκε με τις φυσικοχημικές εργαστηριακές αναλύσεις και ολοκληρώθηκε με τη συγγραφή της. Επίσης, ευχαριστούμε πολύ τη Δικαία Σαραγά που μας βοήθησε με την οργάνωση της δομής της Διπλωματικής Εργασίας, όπως επίσης και με τις δειγματοληψίες και την ερμηνεία των αποτελεσμάτων για τα αιωρούμενα σωματίδια. Ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Ευάγγελο Τόλη, ο οποίος μας βοήθησε στη μεταφορά του εξοπλισμού της δειγματοληψίας και στις εργαστηριακές αναλύσεις VOCs και φορμαλδεΰδης, καθώς και στη ζύγιση των φίλτρων PM 2.5. Οφείλουμε να ευχαριστήσουμε τους διευθυντές των 2 δημοτικών σχολείων, κ. Απόστολο και κ. Κωνσταντίνο, όπως επίσης και τους δασκάλους και τους μαθητές της πέμπτης και έκτης τάξης του σχολικού έτους για την άψογη συνεργασία. Τις ιδιαίτερες ευχαριστίες μας θα θέλαμε να εκφράσουμε στη διευθύντρια του νηπιαγωγείου, κ. Ρίτσα, αλλά και ξεχωριστά σε όλες τις δασκάλες του κ. Χαρούλα, κ. Ρούλα, κ. Ιωάννα, κ. Έφη, κ. Τάσα και κ. Ευαγγελία, για την αμέριστη συμπαράστασή τους στο έργο μας και για την υπομονή τους, κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. Ωστόσο, το μεγαλύτερο ευχαριστώ θα θέλαμε να το πούμε στους μικρούς μπόμπιρες και μπομπιρίνες του σχολικού έτους που μας έκαναν αμέσως μέρος της «παρεούλας» τους, ήταν όλοι πολύ προσεκτικοί με τον πειραματικό εξοπλισμό και, μαζί με τις δασκάλες τους, κατέστησαν τις μετρήσεις στο σχολείο αυτό ένα ευχάριστο διάλειμμα και μία περίοδο που δε θα ξεχάσουμε ποτέ. Επίσης, τους ευχαριστούμε γιατί μας υπενθύμισαν ότι ο πραγματικός σκοπός αυτής και κάθε άλλης παρόμοιας μελέτης δεν είναι απλά το να παραθέσουμε και να εξηγήσουμε αριθμούς, αλλά να προσπαθήσουμε να βελτιώσουμε την ποιότητα του αέρα που αναπνέουν τα μικρά παιδιά. Θέλουμε επίσης να ευχαριστήσουμε τους καθηγητές μας, του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας, για τις γνώσεις που μας προσέφεραν και αποδείχθηκαν εφόδια, απαραίτητα για την ολοκλήρωση της παρούσας μελέτης. Ολοκληρώνοντας τις ευχαριστίες, σε καμία περίπτωση δε μπορούμε να παραλείψουμε να ευχαριστήσουμε ολόψυχα τους φίλους και τις οικογένειές μας για την αγάπη, τη στήριξη, την υπομονή, την κατανόηση και την ενθάρρυνση που απλόχερα μας χάρισαν, καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών και της εκπόνησης της Διπλωματικής Εργασίας μας. iii

7 iv

8 Πίνακας Περιεχομένων Περίληψη... i Ευχαριστίες... iii Πίνακας Περιεχομένων... v Ευρετήριο Σχημάτων... ix Ευρετήριο Πινάκων... xiii ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Η ποιότητα του αέρα Ο αέρας που αναπνέουμε Η ποιότητα του αέρα ως Ευρωπαϊκό και διεθνές πρόβλημα Η ρύπανση του αέρα εσωτερικών και εξωτερικών χώρων Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Τι είναι η ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Η σημασία της μελέτης της ποιότητας αέρα εσωτερικών χώρων σε αριθμούς Οι κυριότεροι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Οι διάφοροι ρύποι που μολύνουν τον ατμοσφαιρικό αέρα και οι πηγές τους Ο αερισμός του χώρου Η θερμοκρασία Το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου Τα αίτια του συνδρόμου άρρωστου κτιρίου Λύσεις για το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου Οι ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων σε σχολικά περιβάλλοντα Βιβλιογραφική ανασκόπηση Παρουσίαση των ρύπων που μελετήθηκαν Αιωρούμενα σωματίδια Πτητικές οργανικές ενώσεις Φορμαλδεΰδη Διοξείδιο του αζώτου Όζον Ραδόνιο Μονοξείδιο του άνθρακα Διοξείδιο του άνθρακα v

9 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Πειραματικός εξοπλισμός Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία των ρύπων Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία και τη μέτρηση των συγκεντρώσεων των αιωρούμενων σωματιδίων Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία των πτητικών οργανικών ενώσεων, φορμαλδεΰδης, διοξειδίου του αζώτου και όζοντος Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία του ραδονίου Πειραματικός εξοπλισμός για τη μέτρηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα και την καταγραφή των συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας Πειραματικός εξοπλισμός για τη μέτρηση της συγκέντρωσης του μονοξειδίου του άνθρακα Πειραματικός εξοπλισμός για την εργαστηριακή ανάλυση και τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των δειγμάτων Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων Πειραματικός εξοπλισμός για την εργαστηριακή ανάλυση και τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των πτητικών οργανικών ενώσεων Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης φορμαλδεΰδης Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων όζοντος και διοξειδίου του αζώτου Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης ραδονίου Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα, θερμοκρασίας, υγρασίας και μονοξειδίου του άνθρακα Μεθοδολογία δειγματοληψίας, αποθήκευσης και φυσικοχημικής ανάλυσης των δειγμάτων Περιγραφή του προγράμματος SINPHONIE Κριτήρια και επιλογή σχολικών κτιρίων Κριτήρια και επιλογή σχολικών αιθουσών Μεθοδολογία εσωτερικής και εξωτερικής δειγματοληψίας των ρύπων Μεθοδολογία αποθήκευσης των δειγμάτων Μεθοδολογία φυσικοχημικών αναλύσεων των δειγμάτων για των υπολογισμό των συγκεντρώσεων των ρύπων Μεθοδολογία ανάλυσης αιωρούμενων σωματιδίων Μεθοδολογία ανάλυσης πτητικών οργανικών ενώσεων Μεθοδολογία ανάλυσης φορμαλδεΰδης vi

10 6.4.4 Μεθοδολογία ανάλυσης διοξειδίου του αζώτου Μεθοδολογία ανάλυσης όζοντος Μεθοδολογία ανάλυσης ραδονίου Μεθοδολογία ανάλυσης διοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του άνθρακα και υπολογισμού του ρυθμού αερισμού των χώρων ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα, ρυθμών αερισμού, θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις του ρυθμού αερισμού Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις αιωρούμενων σωματιδίων Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις πτητικών οργανικών ενώσεων Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις βενζολίου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις τριχλωροαιθυλενίου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις α-πινένιου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις d-λιμονένιου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις ναφθαλενίου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις φορμαλδεΰδης Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του αζώτου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις όζοντος Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις ραδονίου Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις μονοξειδίου του άνθρακα Συμπεράσματα Προτάσεις Βιβλιογραφία Παράρτημα vii

11 viii

12 Ευρετήριο Σχημάτων Σχήμα 1.1: Οι διαδρομές της ρύπανσης του αέρα... 4 Σχήμα 1.2: 2013, Ευρωπαϊκό Έτος Αέρα... 6 Σχήμα 2.1: Οι συνηθέστεροι ρύποι του ατμοσφαιρικού αέρα και οι επιπτώσεις τους στην ανθρώπινη υγεία Σχήμα 4.1: Σύγκριση μεγέθους PM 2.5 και PM 10 με ανθρώπινη τρίχα και κόκκο άμμου Σχήμα 4.2: Πηγές εκπομπής VOCs στο εσωτερικό περιβάλλον Σχήμα 4.3: Φωτοχημικό νέφος στο Λονδίνο, όπου περισσότεροι από άνθρωποι εκτίθενται σε μεγαλύτερες από τις επιτρεπόμενες ποσότητες ΝΟ Σχήμα 4.4: Ενώ το στρατοσφαιρικό όζον προστατεύει τον παγκόσμιο πληθυσμό από την υπεριώδη ακτινοβολία, το τροποσφαιρικό είναι ρύπος και βασικό συστατικό της αιθαλομίχλης 31 Σχήμα 4.5: Τα NOx, VOCs και ηλιακή ακτινοβολία συμμετέχουν στην παραγωγή O Σχήμα 4.6: Τρόποι εισροής ραδονίου στον εσωτερικό χώρο ενός σπιτιού Σχήμα 4.7: Προειδοποιητικό σήμα, για τα συμπτώματα της έκθεσης σε CO Σχήμα 5.1: Derenda LVS Σχήμα 5.2: Derenda PNS 16 - LVS Σχήμα 5.3: Φίλτρα Whatman QM-A Σχήμα 5.4: Grimm Σχήμα 5.5: Πως γίνεται οπτική μέτρηση των αιωρούμενων σωματιδίων από το Grimm Σχήμα 5.6: Ο θάλαμος μέτρησης του Grimm Σχήμα 5.7: Παθητικος δειγματολήπτης Radiello. Φαίνονται οι επιφάνειες διάχυσης και προσρόφησης Σχήμα 5.8: Η διαδρομή των αέριων μορίων διαμέσου του δειγματολήπτη Radiello Σχήμα 5.9: Παθητικός δειγματολήπτης ραδονίου Rapidos Σχήμα 5.10: Η λεπτή ταινία CR-39, πάνω στην οποία προσκρούουν τα σωματίδια α Σχήμα 5.11: Ίχνη σωματιδίων α, πάνω στο CR-39. Εικόνα από μικροσκόπιο Σχήμα 5.12: Telaire 7001D και HOBO U Σχήμα 5.13: Υπέρυθρη φασματοσκοπία χώρίς διάσπορά Σχήμα 5.14: Aeroqual Σχήμα 5.15: Ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται στο Aeroqual Σχήμα 5.16: Mettler Toledo MX Σχήμα 5.17: Τυπική διάταξη ζυγού με την τεχνολογία αντιστάθμισης ηλεκτρομαγνητικής δύναμης Σχήμα 5.18: Ο αέριος χρωματογράφος φασματογράφος μάζας Agilent 6890n/ Σχήμα 5.19: Τυπική διάταξη ενός αέριου χρωματογράφου Σχήμα 5.20: Βασική αρχή λειτουργίας της φασματομετρίας μαζών Σχήμα 5.21: Τυπική διάταξη φασματογράφου μάζας. Τα μόρια με τον μικρότερο λόγο m/z εκτρέπονται περισσότερο, ενώ τα βαρύτερα, λιγότερο Σχήμα 5.22: Agilent Σχήμα 5.23: Τυπική διάταξη υγρού χρωματογράφου υψηλής απόδοσης Σχήμα 5.24: Rayleigh UV Σχήμα 5.25: Τυπική διάταξη φασματοφωτόμετρου υπεριώδους - ορατού Σχήμα 6.1: SINPHONIE - Schools Indoor Pollution and Health: Observatory Network in Europe ix

13 Σχήμα 6.2: Στο SINPHONIE συμμετείχαν 38 ινστιτούτα περιβάλλοντος και υγείας από 25 Ευρωπαϊκές χώρες Σχήμα 7.1: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 7.2: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 7.3: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 7.4: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 7.5: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 7.6: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 8.1: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 8.2: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 8.3: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 8.4: Χρονοσειρά αιωρούμενων σωματιδίων, διαμέτρου έως 10 μm, στην Αίθουσα 2 του Σχολείου 3, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση Σχήμα 8.5: Χρονοσειρά αιωρούμενων σωματιδίων, διαμέτρου έως 10 μm, στην Αίθουσα 1 του Σχολείου 2, κατά την περίοδο με θέρμανση Σχήμα 9.1: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.2: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.3: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.4: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου, κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.5: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.6: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.7: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.8: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.9: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.10: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.11: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.12: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο x

14 Σχήμα 9.13: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.14: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.15: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.16: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.17: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 9.18: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 10.1: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 10.2: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 10.3: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 11.1: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 11.2: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 11.3: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 12.1: Μέσες συγκεντρώσεις O 3 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 12.2: Μέσες συγκεντρώσεις O 3 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 12.3: Μέσες συγκεντρώσεις O 3 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 13.1: Μέσες συγκεντρώσεις Ραδονίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 133.2: Μέσες συγκεντρώσεις Ραδονίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 133.3: Μέσες συγκεντρώσεις Ραδονίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 14.1: Μέσες συγκεντρώσεις CO κατά τις περιόδους με και χωρίς θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 14.2: Μέσες συγκεντρώσεις CO κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Σχήμα 14.3: Μέσες συγκεντρώσεις CO κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο xi

15 xii

16 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 6.1: Οι 17 φυσικοχημικές παράμετροι του SINPHONIE και το αναμενόμενο εύρος τιμών τους Πίνακας 6.2: Γενικά χαρακτηριστικά των χώρων της δειγματοληψίας Πίνακας 7.1: Μέσες θερμοκρασίες και σχετικές υγρασίες για τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση Πίνακας 7.2: Συνιστώμενες τιμές θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας της ASHRAE για τη θερμική άνεση Πίνακας 0.1: Οι τιμές των 16 φυσικοχημικών παραμέτρων κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. 150 Πίνακας 0.2: Οι τιμές των 16 φυσικοχημικών παραμέτρων κατά την περίοδο με θέρμανση xiii

17 xiv

18 Στους γονείς μας που ήταν, είναι, και θα είναι πάντα φωτεινοί φάροι στις διαδρομές μας. xv

19 xvi

20 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1

21 2

22 1 Η ποιότητα του αέρα 1.1 Ο αέρας που αναπνέουμε Ο ανθρώπινος οργανισμός χρειάζεται να καταναλώνει ανά τακτά χρονικά διαστήματα ποσότητες νερού και τροφής, καθώς επίσης και μία συνεχή παροχή αέρα, προκειμένου να επιτελέσει αποτελεσματικά τις ζωτικές λειτουργίες του. Ο αέρας εισέρχεται στον οργανισμό μέσω της εισπνοής. Έπειτα, φιλτράρεται στους πνεύμονες και στη συνέχεια το οξυγόνο μεταφέρεται, μέσω της αιμοσφαιρίνης, στους ιστούς για να λάβει μέρος στις διαδικασίες της καύσης του οργανισμού. Ο αέρας που αναπνέουμε είναι ένα μίγμα αερίων που περιλαμβάνει, εκτός από το απαραίτητο οξυγόνο, άζωτο, νερό, αργό, διοξείδιο του άνθρακα και αέρια σε μικρές συγκεντρώσεις (trace gases). Καθημερινά εισπνέουμε 10 με 20 m 3 αέρα, καθώς παίρνουμε αναπνοές [1]. Η πρόσβαση σε αποδεκτής ποιότητας αέρα είναι θεμελιώδες ανθρώπινο δικαίωμα και βασική ζωτική ανάγκη. Αν ο αέρας του περιβάλλοντος περιέχει μολυσματικές ουσίες, αυτές εισέρχονται στον οργανισμό μέσω της αναπνοής και μπορούν να επηρεάσουν την υγεία. Συνεπώς, για να προστατευθεί η ανθρώπινη υγεία θα πρέπει ο αέρας να διατηρείται όσο το δυνατόν καθαρότερος. Η ποιότητα του αέρα μέσα σε σπίτια, γραφεία, βρεφονηπιακούς σταθμούς, δημόσια και ιδιωτικά κτίρια, εγκαταστάσεις υγείας και γενικότερα σε χώρους που οι άνθρωποι περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους, είναι καθοριστικός παράγοντας υγιούς ζωής και ευημερίας. Οι επικίνδυνες ουσίες που εκλύονται από τα κτίρια και τα υλικά κατασκευής τους, τον οικιακό εξοπλισμό ή ως απόρροια της ανθρώπινης δραστηριότητας, όπως η χρήση καυσίμων ή η καύση ξύλων για το μαγείρεμα και τη θέρμανση, οδηγούν σε ένα ευρύ φάσμα προβλημάτων υγείας που μπορούν να είναι ακόμα και θανατηφόρα. Επιπλέον, η χρήση των οχημάτων με κινητήρες προκαλεί την έκλυση επικίνδυνων χημικών ουσιών. Οι χημικές ουσίες και τα σωματίδια που έχουν την ικανότητα να βλάπτουν την ανθρώπινη υγεία ονομάζονται «ρύποι». Η συσσώρευσή τους στον αέρα προκαλεί την αέρια ρύπανση, η επικινδυνότητα της οποίας εξαρτάται από τη συγκέντρωση των παραγόμενων ρύπων και τον ρυθμό εξάπλωσής τους. Υπάρχουν διάφορες χημικές ουσίες που απελευθερώνονται στον αέρα από φυσικές αλλά και από ανθρωπογενείς πηγές. Οι ποσότητες ποικίλουν μεταξύ εκατοντάδων και εκατομμυρίων τόνων ετησίως. Η φυσική μόλυνση του αέρα προέρχεται από διάφορες έμβιες και αβιοτικές πηγές, όπως είναι τα φυτά, η ραδιενεργός διάσπαση, οι πυρκαγιές των δασών, τα ηφαίστεια και οι υπόλοιπες γεωθερμικές πηγές, καθώς επίσης και οι εκπομπές από το έδαφος και το νερό (Σχήμα 1.1). Αυτές επιδρούν στη συγκέντρωση ρύπων στο φυσικό περιβάλλον που ποικίλει ανάλογα με τις τοπικές πηγές ρύπανσης ή τις καιρικές συνθήκες. Η ανθρωπογενής ρύπανση του αέρα υπάρχει τουλάχιστον από την εποχή της ανακάλυψης της χρήσης της φωτιάς, εντάθηκε όμως δραματικά μετά την έναρξη της περιόδου της Βιομηχανικής Επανάστασης. Παρόλα αυτά, η αύξηση της αέριας ρύπανσης που προέρχεται από την ευρεία χρήση ορυκτών πηγών ενέργειας και την ανάπτυξη και χρήση των χημικών, συνοδεύτηκε από την ευαισθητοποίηση και την ανησυχία του πληθυσμού για τις επιζήμιες επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Επιπρόσθετα, η γνώση γύρω από τη φύση, την ποσότητα, τη φυσικοχημική συμπεριφορά και τις επιπτώσεις των αέριων ρυπαντών έχει αυξηθεί κατά πολύ τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο υπάρχουν ακόμα μεγάλα περιθώρια περεταίρω έρευνας, ειδικά σε νέους επιστημονικούς τομείς, όπως η αναπτυξιακή τοξικότητα (δηλαδή η επικινδυνότητα μιας ουσίας που προκαλείται από την 3

23 λήψη μιας ουσίας, πριν ή μετά την σύλληψη του εμβρύου, η οποία σχετίζεται με τις βλάβες στην ανάπτυξή του). Σχήμα 1.1: Οι διαδρομές της ρύπανσης του αέρα Οι επιπτώσεις της αέριας ρύπανσης είναι ευρείες. Στους ανθρώπους η εναπόθεση στους πνεύμονες και η απορρόφηση εισπνεόμενων χημικών μπορεί να επιφέρει άμεσες επιπτώσεις στην υγεία. Επιπλέον, η δημόσια υγεία μπορεί να επηρεαστεί έμμεσα, λόγω της εναπόθεσης αέριων ρυπαντών στο περιβάλλον και την πρόσληψή τους από φυτά και ζώα, με αποτέλεσμα τα χημικά να εισέρχονται στη διατροφική αλυσίδα ή το νερό, συνιστώντας έτσι πρόσθετες πηγές ανθρώπινης έκθεσης. Ακόμα, οι άμεσες επιδράσεις των αέριων ρυπαντών σε φυτά, ζώα και χώμα μπορούν να επηρεάσουν τη δομή και τη λειτουργία ολόκληρων οικοσυστημάτων, συμπεριλαμβανομένης της ιδιότητας της αυτορρύθμισης, επενεργώντας έτσι αρνητικά στην ποιότητα ζωής [2]. 1.2 Η ποιότητα του αέρα ως Ευρωπαϊκό και διεθνές πρόβλημα Οι Ευρωπαϊκές χώρες από το 1980, αναγνωρίζοντας την ιδιαίτερη σημασία του περιβάλλοντος για την υγεία και την ευημερία του ατόμου, υιοθετούν στρατηγικές, οι οποίες έχουν σαν στόχο να μειώσουν τους πιο βλαβερούς περιβαλλοντικούς παράγοντες. Η διαδικασία τροχοδρομείται από υπουργικές διασκέψεις που διεξάγονται κάθε πέντε χρόνια και οργανώνονται από τα Ευρωπαϊκά περιφερειακά γραφεία του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (Π.Ο.Υ. Ευρώπη) [3]. Ο κύριος στόχος της Κοινοτικής πολιτικής για την ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η επίτευξη επιπέδων ποιότητας αέρα, τέτοιων ώστε να μην υπάρχουν σημαντικοί κίνδυνοι για την ανθρώπινη υγεία. Μέχρι στιγμής έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην Ευρώπη για την αντιμετώπιση των ρύπων του εξωτερικού αέρα μέσω της Κοινοτικής νομοθεσίας που υπάρχει από το 1970 και των προτύπων ποιότητας αέρα από το Η νομοθεσία αυτή επικαιροποιείται συνεχώς. 4

24 Τα πιο πρόσφατα πρότυπα της Ευρωπαϊκής Ένωσης ορίζονται με την Οδηγία πλαίσιο της ποιότητας αέρα του 1996, όπως επίσης και από επόμενες Οδηγίες. Οι Οδηγίες για την ποιότητα αέρα επιβάλλουν στα κράτη μέλη να οργανώσουν και να διατηρήσουν ένα σύστημα για την αξιολόγηση της εξωτερικής ποιότητας αέρα και να εκπονήσουν σχέδια δράσης για την επίτευξη των στόχων των Οδηγιών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Έχουν υιοθετηθεί όρια τιμών για τους συνηθέστερους ρύπους όπως το διοξείδιο του θείου, ο μόλυβδος και τα αιωρούμενα σωματίδια. Επίσης, το 2001 η Επιτροπή εισήγαγε το πρόγραμμα Καθαρός Αέρας για την Ευρώπη (Clean Air for Europe, CAFÉ) για να προετοιμάσει μία μακροχρόνια στρατηγική κατά της αέριας ρύπανσης, η οποία υιοθετήθηκε στις 21 Σεπτεμβρίου Το 2002 τέθηκαν προς αντιμετώπιση τέσσερις τομείς προτεραιότητας στο Έκτο Κοινοτικό Πρόγραμμα Δράσης για το Περιβάλλον (Sixth Community Environment Action Programme) της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Ένας από τους τομείς προτεραιότητας είναι ο τομέας Περιβάλλον, Υγεία και Ποιότητα Ζωής. Το 2003 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υιοθέτησε μια νέα Στρατηγική για το Περιβάλλον και την Υγεία (Strategy on Environment and Health), με στόχο τη μείωση των ασθενειών που προκαλούνται από περιβαλλοντικούς παράγοντες στην Ευρώπη. Η αέρια ρύπανση είναι ένα από τα κύρια ζητήματα περιβαλλοντικής μόλυνσης που σχετίζονται επιβεβαιωμένα, μεταξύ άλλων, με προβλήματα υγείας, όπως αναπνευστικές ασθένειες, άσθμα και αλλεργίες. Αυτή η στρατηγική ακολουθήθηκε με την ψήφιση από το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο του Σχεδίου Δράσης της Ευρωπαϊκής Ένωσης για το Περιβάλλον και την Υγεία (the EU Action Plan on Environment and Health) για την περίοδο Σε αυτό το σχέδιο, η «Δράση 12» στοχεύει στη βελτίωση του αέρα εσωτερικών χώρων [2]. Επιπλέον, ορόσημο σε όλη αυτή τη διαδικασία, ήταν η υπογραφή της Διακήρυξης της Πάρμα για το περιβάλλον και την υγεία (Parma Declaration on Environment and Health) από τα Ευρωπαϊκά κράτη - μελή του Π.Ο.Υ. το 2010 [3]. Η προαναφερθείσα υπουργική διακήρυξη της Πάρμα επισημαίνει τη δέσμευση να αντιμετωπιστούν, ως προτεραιότητα, οι κοινωνικοοικονομικές ανισότητες όσον αφορά το περιβάλλον και την υγεία των ανθρώπων. Όλες αυτές οι πρωτοβουλίες αναγνωρίζουν τη σημασία μιας ολοκληρωμένης στρατηγικής για την αέρια ρύπανση που να λαμβάνει υπόψη όχι μόνο τον αέρα εξωτερικών χώρων αλλά και τους ρύπους των εσωτερικών χώρων. Πολλές χώρες του Ευρωπαϊκού χώρου αντιμετωπίζουν κοινά προβλήματα αέριας ρύπανσης, εν μέρει επειδή οι πηγές μόλυνσης είναι παρόμοιες και προπαντός λόγω του ότι η αέρια ρύπανση δεν «αναγνωρίζει» εθνικά σύνορα. Το ζήτημα της διασυνοριακής, ευρείας κλίμακας μεταφοράς της αέριας ρύπανσης έχει απασχολήσει την Ευρώπη κατά την τελευταία δεκαετία. Επίσης, γίνονται διεθνείς προσπάθειες για την καταπολέμηση των εκπομπών ρύπων, όπως για παράδειγμα στα πλαίσια της Σύμβασης για τη Διασυνοριακή Ατμοσφαιρική Ρύπανση σε Μεγάλες Αποστάσεις (Convention on Long-range Transboundary Air Pollution) της Οικονομικής Επιτροπής των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρώπη. Από τις παραπάνω δράσεις, εύκολα συμπεραίνεται ότι τις τελευταίες δεκαετίες έχουν καταβληθεί μεγάλες προσπάθειες για τη μείωση της αέριας ρύπανσης στην Ευρώπη. Οι εκπομπές των κύριων αέριων ρύπων έχουν ελαττωθεί σημαντικά. Η δραστικότερη μείωση συνέβη στο διοξείδιο του θείου, οι συνολικές εκπομπές του οποίου, μειώθηκαν κατά περίπου 50 % στην περίοδο Η μείωση της εκπομπής οξειδίων του αζώτου ήταν μικρότερη και παρατηρήθηκε μόνο μετά το Συγκεκριμένα, αυτή μειώθηκε κατά 15% την περίοδο Η ελάττωση της εκπομπής διοξειδίου του θείου γίνεται αντιληπτή από τις φθίνουσες 5

25 συγκεντρώσεις στον αέρα των αστικών περιοχών. Λιγότερο ευδιάκριτες είναι οι τάσεις των συγκεντρώσεων άλλων ρύπων στον αστικό αέρα όπως το διοξείδιο του αζώτου ή τα αιωρούμενα σωματίδια και θεωρείται ότι αυτοί οι ρύποι εξακολουθούν να συνιστούν σημαντικό κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία [2]. Προκειμένου να τονιστεί η σπουδαιότητα που αποδίδει η Ευρωπαϊκή Ένωση στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, το έτος 2013 ανακηρύχτηκε ως «Ευρωπαϊκό Έτος Αέρα» (Σχήμα 1.2). Κατά τη διάρκεια αυτού του έτους, ο καθαρός αέρας θα βρεθεί στο επίκεντρο της Ευρωπαϊκής περιβαλλοντικής πολιτικής, θα επανεξεταστεί η Ευρωπαϊκή Θεματική Στρατηγική για τη Ρύπανση του Αέρα (EU Thematic Strategy on Air Pollution), μία από τις 7 Θεματικές Στρατηγικές που χαράχθηκαν από το Έκτο Κοινοτικό Πρόγραμμα Δράσης για το Περιβάλλον και θα ολοκληρωθούν οι συζητήσεις που ξεκίνησαν το 2012 για την επικαιροποίηση της σχετικής Ευρωπαϊκής νομοθεσίας. Σχήμα 1.2: 2013, Ευρωπαϊκό Έτος Αέρα Εκτός από τον Ευρωπαϊκό χώρο, έχουν θεσπιστεί όρια για συγκεκριμένους ρύπους από διεθνείς φορείς, όπως ο Π.Ο.Υ., αλλά και εθνικούς, όπως οι United States Environmental Protection Agency EPA (Η.Π.Α.), Office of Environmental Health Hazard Assessment OEHHA (Καλιφόρνια, Η.Π.Α.), Agency for Toxic Substances and Disease Registry ATSDR (Τζόρτζια, Η.Π.Α.), Umweltbundesamt UBA (Γερμανία), Health Canada (Καναδάς) και άλλοι [4]. 1.3 Η ρύπανση του αέρα εσωτερικών και εξωτερικών χώρων Η υποχρέωση για την μείωση των επιπέδων έκθεσης σε αέριους ρύπους είναι πολυσύνθετη. Ξεκινά με μια ανάλυση προκειμένου να καθοριστούν τα χημικά που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα, σε τι επίπεδα βρίσκονται και αν αυτά τα πιθανά επίπεδα είναι επικίνδυνα για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Έπειτα, πρέπει να αποφασιστεί αν υπάρχει μη αποδεκτός κίνδυνος. Όταν ένα πρόβλημα εντοπιστεί, θα πρέπει να αναπτυχθούν και να εφαρμοστούν στρατηγικές αντιμετώπισής του, προκειμένου να αποφευχθεί ο υπερβολικός κίνδυνος για τη δημόσια υγεία με τον πιο αποδοτικό και οικονομικό τρόπο. Οι αναλύσεις των προβλημάτων της αέριας ρύπανσης είναι αρκετά πολύπλοκες. Κάποιες είναι εθνικής εμβέλειας, όπως για παράδειγμα ο ορισμός των πραγματικών επιπέδων έκθεσης του πληθυσμού, ο καθορισμός του αποδεκτού κινδύνου και των αποτελεσματικότερων στρατηγικών ελέγχου. Αντίθετα, άλλες μπορούν να εφαρμοστούν σε όλες τις χώρες, όπως η ανάλυση της συσχέτισης των επιπέδων έκθεσης σε χημικά, των δόσεών τους και των επιδράσεών τους. Η αμεσότερη και σημαντικότερη πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης που επηρεάζει την υγεία πολλών ανθρώπων είναι ο καπνός του τσιγάρου. Ακόμα και όσοι δεν καπνίζουν μπορούν να 6

26 εισπνεύσουν τον καπνό που παράγεται από άλλους (παθητικό κάπνισμα). Η ρύπανση εσωτερικών χώρων γενικότερα και πιο συγκεκριμένα η έκθεση στον εργασιακό χώρο συμβάλλουν σημαντικά στη συνολική ανθρώπινη έκθεση, καθώς ο άνθρωπος περνάει το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας σε κλειστούς χώρους. Οι εσωτερικές συγκεντρώσεις διοξειδίου του αζώτου, μονοξειδίου του άνθρακα, εισπνεόμενων σωματιδίων, φορμαλδεΰδης και ραδονίου είναι συνήθως υψηλότερες σε σχέση με τις εξωτερικές. Η αέρια ρύπανση εξωτερικών χώρων μπορεί να προέρχεται από μία σημειακή πηγή που μπορεί να επηρεάσει μόνο μία σχετικά μικρή περιοχή. Πολύ συχνά η εξωτερική ατμοσφαιρική ρύπανση προκαλείται από ένα μείγμα ρυπαντών από μία ποικιλία διάχυτων πηγών όπως η κυκλοφοριακή κίνηση και η θέρμανση, αλλά και από σημειακές πηγές. Τέλος, εκτός από αυτούς που εκπέμπονται από τοπικές πηγές, οι ρύποι που μεταφέρονται σε μεσαίες και μεγάλες αποστάσεις επιβαρύνουν τα γενικά επίπεδα μόλυνσης. Η σχετική συμβολή των πηγών εκπομπής στην ανθρώπινη έκθεση σε αέρια ρύπανση ποικίλει ανάλογα με την περιοχή και τον τρόπο ζωής. Για κάποιους ρύπους, η ατμοσφαιρική ρύπανση εσωτερικών χώρων είναι σημαντικότερη αυτής των εξωτερικών, αυτό όμως σε καμία περίπτωση δε μειώνει τη σημασία της δεύτερης. Οι ποσότητες των ρύπων εξωτερικών χώρων μπορούν να έχουν επιβλαβείς επιδράσεις σε ζώα, φυτά και υλικά και δυσμενείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Επιπρόσθετα, οι ρύποι που παράγονται σε εξωτερικούς χώρους είναι δυνατόν να διεισδύσουν στο εσωτερικό περιβάλλον και να βλάψουν την ανθρώπινη υγεία, μέσω της έκθεσης του ατόμου τόσο σε ρύπους εξωτερικών όσο και σε ρύπους εσωτερικών χώρων [2]. 7

27 2 Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων 2.1 Τι είναι η ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Τα τελευταία χρόνια, ο αυξανόμενος όγκος επιστημονικών δεδομένων έχει οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι ο αέρας μέσα σε σπίτια και άλλα κτίρια μπορεί να είναι περισσότερο μολυσμένος, σε σχέση με τον εξωτερικό αέρα, ακόμα και στις μεγαλύτερες και πιο βιομηχανικές πόλεις. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι ο μέσος άνθρωπος περνάει το 90 % της ζωής του μέσα σε εσωτερικούς χώρους. Συνεπώς, για ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού, οι κίνδυνοι για την υγεία από την έκθεση σε αέρια ρύπανση εσωτερικών χώρων μπορεί να είναι σοβαρότεροι, σε σχέση με την έκθεση στους ρύπους του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο όρος «ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων» αναφέρεται στην ποιότητα του αέρα στο σπίτι, στο γραφείο, στο σχολείο, καθώς επίσης και σε οποιοδήποτε άλλο κτιριακό περιβάλλον. Οι περισσότεροι ρυπαντές που επιδρούν στην ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων προέρχονται από πηγές μέσα σε κτίρια, αν και κάποιοι προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον. Οι πιο συνηθισμένοι ρυπαντές είναι τα προϊόντα καύσης, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, τα αιωρούμενα σωματίδια και ο καπνός του τσιγάρου. Επίσης, ουσίες φυσικής προέλευσης όπως το ραδόνιο, βιολογικοί παράγοντες όπως η μούχλα, τα παρασιτοκτόνα, ο μόλυβδος, ο άσβεστος, το όζον και διάφορα πτητικά οργανικά συστατικά από πλήθος προϊόντων και υλικών ανήκουν στους συνηθέστερους ρύπους. Οι συγκεντρώσεις ορισμένων ρύπων μέσα σε εσωτερικούς χώρους έχουν αυξηθεί τις τελευταίες δεκαετίες, εξαιτίας παραγόντων όπως η κατασκευή ενεργειακά αποδοτικών κτιρίων με αυξημένη χρήση συνθετικών υλικών κατασκευής, η επίπλωση, τα προϊόντα προσωπικής υγιεινής, τα παρασιτοκτόνα και τα καθαριστικά οικιακής χρήσης [4]. 2.2 Η σημασία της μελέτης της ποιότητας αέρα εσωτερικών χώρων σε αριθμούς Η φτωχή ποιότητα αέρα εσωτερικού περιβάλλοντος είναι παγκόσμιο ζήτημα. Πάνω από ένα δισεκατομμύριο άνθρωποι εκτίθενται τακτικά σε επίπεδα αέριας ρύπανσης εσωτερικού περιβάλλοντος που υπερβαίνουν τις οδηγίες του Π.Ο.Υ., έως και 100 φορές. Η αέρια ρύπανση είναι ένα μείζον περιβαλλοντικό πρόβλημα για την υγεία που επηρεάζει τόσο τις αναπτυγμένες όσο και τις αναπτυσσόμενες χώρες. Η παγκόσμια ανησυχία αφορά στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα στις πόλεις, καθώς και στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, συμπεριλαμβανομένου του χώρου εργασίας, τόσο στις αγροτικές όσο και στις αστικές περιοχές. Η υψηλότερη έκθεση σε αέρια ρύπανση λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό περιβάλλον και ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες. Προκειμένου να κατανοηθεί το μέγεθος του προβλήματος, παρατίθενται χαρακτηριστικά δεδομένα από τον Π.Ο.Υ. και την Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας των Ηνωμένων Πολιτειών (United States Environmental Protection Agency EPA), σχετικά με τις επιπτώσεις της αέριας ρύπανσης σε εσωτερικούς χώρους: Περίπου 3 δισεκατομμύρια άνθρωποι μαγειρεύουν και θερμαίνουν τις κατοικίες τους, χρησιμοποιώντας ορυκτά καύσιμα σε φωτιές και σόμπες που παρουσιάζουν διαρροές ρύπων της καύσης. Περίπου 2,7 δισεκατομμύρια καίνε βιομάζα (ξύλο, κοπριά ζώων, απόβλητα καλλιεργειών) και επιπλέον 0,4 δισεκατομμύρια χρησιμοποιούν άνθρακα. 8

28 Σχεδόν 2 εκατομμύρια άνθρωποι ετησίως πεθαίνουν πρόωρα εξαιτίας ασθενειών που οφείλονται στην αέρια ρύπανση εσωτερικών χώρων που προέρχεται από την καύση στερεών καυσίμων. Από αυτούς τους θανάτους το 44 % οφείλεται στην πνευμονία, το 54 % στη χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια και το 2 % στον καρκίνο των πνευμόνων. Περίπου το 50 % των παιδικών θανάτων από πνευμονία οφείλεται σε εισπνεόμενα αιωρούμενα σωματίδια από τον ρυπογόνο αέρα εσωτερικών χώρων. Περισσότεροι από 1 εκατομμύριο άνθρωποι ανά έτος πεθαίνουν από χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια που αναπτύσσουν κατά την έκθεσή τους σε μολυσμένο αέρα σε εσωτερικούς χώρους. Άντρες και γυναίκες που εκτίθενται σε μεγάλες ποσότητες καπνού μέσα σε εσωτερικούς χώρους έχουν 2-3 φορές περισσότερες πιθανότητες να εμφανίσουν χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια. Η EPA κατατάσσει τη φτωχή ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων ως την τέταρτη σημαντικότερη περιβαλλοντική απειλή στις Η.Π.Α.. Στις Η.Π.Α., τα άτομα που πάσχουν από διάφορες αλλεργίες ανέρχονται στα 40 εκατομμύρια. Η απόκτηση γνώσης για τον έλεγχο του οικιακού περιβάλλοντος, προκειμένου να ελαττωθούν τα επίπεδα των αλλεργιογόνων, είναι σημαντική για τη διαχείριση των αλλεργιών και του άσθματος. Τα άτομα που υποφέρουν από άσθμα ή από ασθένειες του αναπνευστικού διατρέχουν πιθανώς μεγαλύτερο κίνδυνο επιπλοκών στη υγεία τους, οι οποίες σχετίζονται με φτωχή ποιότητα αέρα στα σπίτια τους. Το άσθμα αποτελεί την έκτη σε κατάταξη χρόνια ασθένεια για τις Η.Π.Α και την πρώτη για τον παιδικό πληθυσμό της χώρας αυτής. Στην Ευρώπη, η έκθεση σε αιωρούμενα σωματίδια μειώνει το προσδόκιμο ζωής για κάθε κάτοικο κατά σχεδόν ένα έτος, κυρίως λόγω του αυξημένου κινδύνου εμφάνισης καρδιαγγειακών και αναπνευστικών ασθενειών και καρκίνου των πνευμόνων. Περίπου 40 εκατομμύρια κάτοικοι στις 115 μεγαλύτερες πόλεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης αναπνέουν αέρα, του οποίου τουλάχιστον ένας ρύπος υπερβαίνει τα αποδεκτά όρια του Π.Ο.Υ.. Τα παιδιά που κατοικούν κοντά σε δρόμους με αυξημένη κίνηση οχημάτων έχουν διπλάσιες πιθανότητες εμφάνισης αναπνευστικών προβλημάτων σε σχέση με αυτά που κατοικούν σε περιοχές με μικρότερη κυκλοφοριακή συμφόρηση. Σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ. οι κυριότερες συνέπειες της κακής ποιότητας αέρα στην υγεία είναι οι εξής: Πνευμονία Σχεδόν οι μισοί θάνατοι στα παιδιά κάτω των 5 ετών αποδίδονται σε οξείς λοιμώξεις του κατώτερου αναπνευστικού, οι οποίες οφείλονται σε αιωρούμενα σωματίδια που εισπνέονται, μέσω του μολυσμένου από την καύση στερεών καυσίμων αέρα εσωτερικών χώρων. Χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια Οι γυναίκες που εκτίθενται σε μεγάλες ποσότητες καπνού μέσα σε εσωτερικό χώρο έχουν 3 φορές περισσότερες πιθανότητες να νοσήσουν από χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια, όπως για παράδειγμα η χρόνια βρογχίτιδα, σε σχέση με τις γυναίκες που χρησιμοποιούν καθαρότερα καύσιμα. Στους άντρες, οι οποίοι ήδη διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης κάποιας χρόνιας 9

29 αποφρακτικής πνευμονοπάθειας, λόγω των υψηλότερων ποσοστών καπνίσματος, η έκθεση σε καπνό μέσα σε κλειστούς χώρους σχεδόν διπλασιάζει αυτόν τον κίνδυνο. Καρκίνος των πνευμόνων Σχεδόν το 1,5 % των θανάτων, εξαιτίας του καρκίνου των πνευμόνων ετησίως αποδίδεται στην έκθεση σε αέρια ρύπανση εσωτερικού περιβάλλοντος, καρκινογόνου μορφής. Όπως συμβαίνει και με τη βρογχίτιδα, ο κίνδυνος για τις γυναίκες είναι μεγαλύτερος εξαιτίας του ρόλου τους στην προετοιμασία του φαγητού. Επίσης, οι γυναίκες που σε κλειστούς χώρους αναπνέουν αέρα μολυσμένο με καπνό έχουν διπλάσια πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου των πνευμόνων. Άλλες επιπτώσεις στην υγεία Σε γενικές γραμμές, τα αιωρούμενα σωματίδια και άλλοι ρύποι στον αέρα εσωτερικών χώρων προκαλούν φλεγμονές στις αναπνευστικές οδούς και τους πνεύμονες, εξασθενώντας το ανοσοποιητικό σύστημα και ελαττώνοντας την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις σύνδεσης της κακής ποιότητας αέρα εσωτερικού περιβάλλοντος με χαμηλό βάρος βρεφών, φυματίωση, ισχαιμική καρδιοπάθεια και καρκίνους του ρινοφάρυγγα και του λάρυγγα [4], [5]. 2.3 Οι κυριότεροι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Στο εξής κεφάλαιο αναφέρονται οι παράγοντες που επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό την ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Οι διάφοροι ρύποι που μολύνουν τον ατμοσφαιρικό αέρα και οι πηγές τους Οι ρύποι εσωτερικών χώρων προέρχονται από πολλές πηγές, οι οποίες μπορούν να χαρακτηριστούν ως εσωτερικές και εξωτερικές. Εσωτερικές πηγές ονομάζονται οι πηγές που βρίσκονται μέσα στα ίδια τα κτίρια. Οι πηγές καύσης σε εσωτερικούς χώρους, συμπεριλαμβανομένου του τσιγάρου, οι συσκευές μαγειρικής και θέρμανσης και τα τζάκια, απελευθερώνουν βλαβερά παραπροϊόντα καύσης, όπως μονοξείδιο του άνθρακα και αιωρούμενα σωματίδια. Επιπλέον, καθαριστικά προϊόντα, βαφές, εντομοκτόνα και άλλα ευρέως χρησιμοποιούμενα προϊόντα εισάγουν στον αέρα εσωτερικού περιβάλλοντος πολλά διαφορετικά χημικά, συμπεριλαμβανομένων των πτητικών οργανικών συστατικών. Τα οικοδομικά υλικά είναι επίσης πιθανές πηγές ρύπανσης είτε μέσω υλικών που αλλοιώνονται (π.χ. ίνες άσβεστου από τη μόνωση κτιρίου) ή από νέα υλικά (π.χ. εκπομπή χημικών από προϊόντα πεπιεσμένου ξύλου), όπως επίσης και από τις κόλλες, τα χαλιά, τα καλύμματα επιπλώσεων, τα κατασκευασμένα προϊόντα ξύλου, τα φωτοτυπικά μηχανήματα, τα παρασιτοκτόνα και τα προϊόντα καθαριότητας που μπορεί να εκπέμπουν πτητικές οργανικές ουσίες. Άλλες ουσίες στον εσωτερικό αέρα προέρχονται από φυσικές πηγές, όπως η μούχλα, το νεκρό δέρμα και τα περιττώματα των ζώων. Ο εξωτερικός αέρας που εισέρχεται σε ένα κτίριο μπορεί να αποτελέσει πηγή ρύπανσης του αέρα εσωτερικών χώρων. Για παράδειγμα, ρύποι από την εξάτμιση οχημάτων ή εκπομπές από υδραυλικές σωληνώσεις και τη χρήση χώρων του κτιρίου γενικότερα (μπάνια, κουζίνες), είναι δυνατόν να εισέλθουν στο κτίριο από αγωγούς πρόσληψης αέρα, τοποθετημένους σε κακή θέση, 10

30 από παράθυρα καθώς και από άλλα ανοίγματα. Επιπλέον, προϊόντα καύσης μπορούν να εισχωρήσουν στο κτίριο από κοντινά γκαράζ. Οι εξωτερικές πηγές ρύπανσης απελευθερώνουν ρύπους, οι οποίοι εισέρχονται στα κτίρια μέσα από ανοικτές πόρτες, ανοικτά παράθυρα, συστήματα αερισμού, από χαραμάδες καθώς επίσης και από τα θεμέλια του κτιρίου. Το ραδόνιο σχηματίζεται στο έδαφος καθώς το ουράνιο στο χώμα και στα πετρώματα διασπάται και μπορεί να εισέλθει στα κτίρια μέσω χαραμάδων ή κενών στη δομή τους. Σε περιοχές με μολυσμένα υπόγεια ύδατα ή χώμα, τα πτητικά χημικά εισέρχονται στα κτήρια με τον ίδιο τρόπο. Τα πτητικά οργανικά του νερού απελευθερώνονται στον εσωτερικό χώρο των κτιρίων, καθώς οι χρήστες του το χρησιμοποιούν, όπως για παράδειγμα στο μαγείρεμα και το μπάνιο. Τέλος, όταν τα άτομα εισέρχονται σε έναν εσωτερικό χώρο, μπορούν ακούσια να μεταφέρουν χώμα και σκόνη από το εξωτερικό περιβάλλον στα παπούτσια και στα ρούχα τους, μαζί με τους ρύπους που θα έχουν προσκολληθεί πάνω τους [4]. Οι συνηθέστεροι ρύποι που μολύνουν τον αέρα εσωτερικού περιβάλλοντος και οι επιπτώσεις τους (Σχήμα 2.1) είναι οι εξής: Χημικά για συγκεκριμένη χρήση ή από ακούσιες εκπομπές διαφορετικών πηγών Εκατοντάδες πιθανώς επιβλαβή χημικά εκπέμπονται από καθαριστικά οικιακής χρήσης, προϊόντα προσωπικής υγιεινής, παρασιτοκτόνα, βαφές, προϊόντα δραστηριοτήτων ελεύθερου χρόνου και διαλυτικά υγρά. Τέτοια χημικά μπορούν να προκαλέσουν ζαλάδες, ναυτία, αλλεργικές αντιδράσεις, ερεθισμό των ματιών, του δέρματος και της αναπνευστικής οδού και καρκίνο. Ο ερεθισμός των ματιών και των ανώτερων αεραγωγών είναι ένα χαρακτηριστικό αποτέλεσμα της έκθεσης σε ρύπους αέρα εσωτερικού χώρου και χρήζει ιδιαίτερης προσοχής [6], [7], [8], [9]. Ο ερεθισμός των αισθητηρίων οργάνων μπορεί να προκαλείται από συγκεκριμένα χημικά αλλά και από παράγοντες όπως η πολύ χαμηλή υγρασία του αέρα. Επίσης, οι δυσοσμίες είναι γενικά ανεπιθύμητες σε εσωτερικούς χώρους. Οι οσμές αυτές καθαυτές δεν προκαλούν τοξικολογικές βλάβες αλλά μπορούν να αυξήσουν την αναφορά συμπτωμάτων όπως για παράδειγμα ο πονοκέφαλος, η ναυτία και ο ερεθισμός ματιών και λαιμού [10]. Άλλα συμπτώματα της έκθεσης σε οσμές είναι ο υπεραερισμός (εισπνοή μεγαλύτερων ποσοτήτων αέρα από αυτές που χρειάζεται ο οργανισμός) ή οι εξαρτημένες συναισθηματικές αντιδράσεις (hyper ventilation or conditioned emotional responses) [11]. Η συλλογή δεδομένων, προκειμένου να χαρακτηριστεί το επίπεδο του κινδύνου των χημικών ουσιών, περιγράφεται στο Έγγραφο Τεχνικής Καθοδήγησης της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την αξιολόγηση των κινδύνων όσον αφορά τις νέες και τις υπάρχουσες ουσίες (Technical Guidance Document, TGD). Πληροφορίες για τις σημαντικές ή λιγότερο σημαντικές επιπτώσεις στην υγεία μπορούν να ληφθούν από τοξικολογικές βάσεις δεδομένων και πηγές. Ωστόσο, για τα περισσότερα από τα χημικά που εντοπίζονται στον αέρα εσωτερικών χώρων, δεν υπάρχουν διαθέσιμες πληροφορίες για πιθανές επιπτώσεις (καρκινογόνες, μεταλλαξιογόνες, επιπτώσεις στην αναπαραγωγή) από μακροχρόνια έκθεση. Tα αιωρούμενα σωματίδια Τα αιωρούμενα σωματίδια στον ατμοσφαιρικό αέρα συνδέονται με δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία, οι οποίες περιλαμβάνουν αναπνευστικές και καρδιοαγγειακές βλάβες [12], [13]. Τα 11

31 αιωρούμενα σωματίδια του εξωτερικού αέρα μπορούν να οδηγήσουν σε αυξημένο φορτίο σωματιδίων μέσα στον αέρα εσωτερικών χώρων, αλλά υπάρχουν και εσωτερικές πηγές, όπως η καύση [14] και το μαγείρεμα. Μπορούν επίσης να σχηματιστούν από αντιδράσεις μεταξύ όζοντος και ορισμένων πτητικών οργανικών ενώσεων [15], [16], [17]. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται σταδιακά περισσότερα τεχνητά νανοσωματίδια σε καταναλωτικά αγαθά, χωρίς ωστόσο οι επιδράσεις τους ως ρυπαντές του αέρα εσωτερικών χώρων να είναι ακόμα γνωστές. Το ραδόνιο Το ραδόνιο στον εσωτερικό αέρα συνδέεται με τον καρκίνο των πνευμόνων [18] [19]. Το αέριο ραδόνιο διαχέεται, μέσω του χώματος, στις κατοικίες, σε περιοχές όπου το έδαφος περιέχει μεγάλες ποσότητες ουρανίου. Επιπλέον, το ραδόνιο εξατμίζεται από το νερό οικιακής χρήσης στον αέρα κατά τη θέρμανσή του. Έχουν μετρηθεί υψηλές συγκεντρώσεις ραδονίου σε πολλές χώρες. Η έκθεση σε ραδόνιο σε εσωτερικούς χώρους είναι η δεύτερη αιτία καρκίνου των πνευμόνων στις Η.Π.Α. προκαλώντας 21 χιλιάδες θανάτους ετησίως [20]. Οι ρύποι που απελευθερώνονται κατά την καύση Οι ρύποι της καύσης προέρχονται από πηγές, όπως οι σόμπες που καίνε καύσιμο, οι λέβητες, τα τζάκια, οι συσκευές θέρμανσης χώρων και νερού, οι οποίες χρησιμοποιούν φυσικό αέριο, πετρέλαιο, άνθρακα, ξύλο ή κάποιο άλλο καύσιμο. Οι πιο επικίνδυνοι ρύποι είναι τα άχρωμα και άοσμα αέρια μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του αζώτου. Το μονοξείδιο του άνθρακα εμποδίζει τη μεταφορά οξυγόνου στον οργανισμό, με αποτέλεσμα την εμφάνιση κόπωσης, πονοκεφάλων, αποπροσανατολισμού, ναυτίας και ζαλάδας. Σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να είναι θανατηφόρο. Το διοξείδιο του αζώτου ερεθίζει τις βλεννώδεις μεμβράνες στα μάτια, τη μύτη και το λαιμό και μπορεί να προκαλέσει ταχύπνοια (περισσότερες από 20 αναπνοές ανά λεπτό) και εμφάνιση μολύνσεων. Ο καπνός του τσιγάρου Ο καπνός του τσιγάρου είναι ένας πολύ σοβαρός ρύπος του αέρα εσωτερικών χώρων. Περιέχει περίπου 200 γνωστά δηλητήρια, όπως η φορμαλδεΰδη και το μονοξείδιο του άνθρακα και τουλάχιστον 60 χημικά που είναι επιβεβαιωμένο ότι προκαλούν καρκίνο. Στις Η.Π.Α., στους μη καπνιστές, κάθε χρόνο επιφέρει 3 χιλιάδες θανάτους από καρκίνο των πνευμόνων και 5 ο χιλιάδες θανάτους από καρδιοπάθειες. Στα παιδιά και ιδιαίτερα στα βρέφη, ο καπνός του τσιγάρου ευθύνεται για πνευμονία, μολύνσεις της κατώτερης αναπνευστικής οδού και των αυτιών. Προκαλεί την ανάπτυξη άσθματος, την εμφάνιση ασθματικών επεισοδίων και την επιδείνωσή τους. Η άσβεστος Ένα μη εύφλεκτο υλικό που μπορεί να παράγει μικροσκοπικές ίνες, οι οποίες όταν εισέρχονται στους πνεύμονες, μέσω της εισπνοής, μπορούν να προκαλέσουν ασβέστωση (δημιουργία ουλών στον πνευμονικό ιστό), καρκίνο των πνευμόνων και έναν άλλο καρκίνο, το μεσοθηλίωμα. Πολλά προϊόντα ασβέστου βρίσκονται στο σπίτι, όπως υλικά στέγης και δαπέδου, μονώσεις για τις οροφές, τους τοίχους, τους σωλήνες και τον εξοπλισμό θέρμανσης. 12

32 Η φορμαλδεΰδη Ένα κοινό χημικό, που εντοπίζεται κυρίως σε κόλλες ή συγκολλητικούς παράγοντες σε πολλά υλικά που βρίσκονται σε σπίτια και γραφεία όπως χαλιά, ταπετσαρίες, μοριοσανίδες και επενδύσεις κόντρα πλακέ. Η απελευθέρωση φορμαλδεΰδης στον αέρα επιφέρει προβλήματα υγείας, όπως βήχα, ερεθισμούς ματιών, μύτης και λαιμού, εξανθήματα, πονοκεφάλους και ζαλάδα [21]. Οι βιολογικοί ρυπαντές Στους βιολογικούς ρύπους του αέρα εσωτερικών χώρων ανήκουν η μούχλα, τα βακτήρια, τα παράσιτα, οι ιοί, η γύρη, το νεκρό δέρμα των ζώων και σωματίδια από ακάρεα σκόνης και κατσαρίδων. Όλα τα παραπάνω είναι σημαντικές πηγές αλλεργιογόνων εσωτερικού αέρα (αεροαλλεργιογόνα) [22], [23], [24]. Η έκθεση σε αυτά μπορεί να διαφέρει, λόγω των πολιτισμικών συνηθειών και τα αλλεργιογόνα από κατσαρίδες και ποντίκια είναι πιο διαδεδομένα στα κέντρα των πόλεων [25], [26], [27]. Η έκθεση σε αεροαλλεργιογόνα μπορεί να επιφέρει ευαισθητοποίηση του οργανισμού και έκκριση αντισωμάτων ανοσοσφαιρίνης Ε (IgE). Τα αντισώματα IgE προκαλούν την ανάπτυξη ρινίτιδας και άσθματος, αλλεργικών ασθενειών της αναπνευστικής οδού [28]. Η επιστημονική βιβλιογραφία για την επαφή με κατοικίδια ζώα και τις επιδράσεις της στην ανάπτυξη άσθματος είναι διφορούμενες [29]. Ωστόσο, οι ευπαθείς ομάδες θα πρέπει να αποφεύγουν την έκθεση σε αλλεργιογόνα που επιφέρουν αλλεργικές αντιδράσεις [20].Τα συμπτώματα που σχετίζονται με τη βιολογική μόλυνση είναι ο βήχας, το σφίξιμο στο στήθος, ο πυρετός, το ρίγος, οι μυϊκοί πόνοι ή αλλεργικές αντιδράσεις όπως ο ερεθισμός των βλεννωδών μεμβρανών και η απόφραξη του άνω αναπνευστικού. Ένα βακτήριο εσωτερικού χώρου, η Legionella, προκαλεί τη νόσο των Λεγεωνάριων και τη νόσο Pontiac Fever [30], [31], [4]. Σχήμα 2.1: Οι συνηθέστεροι ρύποι του ατμοσφαιρικού αέρα και οι επιπτώσεις τους στην ανθρώπινη υγεία (Σημείωση: Στο παραπάνω κεφάλαιο παρατέθηκαν συνοπτικές πληροφορίες για τους συχνότερα παρατηρούμενους ρύπους στον αέρα εσωτερικών χώρων. Οι ρύποι που εξετάστηκαν για τους σκοπούς της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας παρουσιάζονται αναλυτικότερα στο Κεφάλαιο 4). 13

33 2.3.2 Ο αερισμός του χώρου Εκτός από τις πηγές των αέριων ρύπων εσωτερικών χώρων, ένας άλλος σημαντικός παράγοντας για να καθοριστούν οι συγκεντρώσεις τους είναι ο ρυθμός εναλλαγής του εσωτερικού με τον εξωτερικό αέρα. Ο ρυθμός εναλλαγής επηρεάζεται από τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τις λειτουργικές παραμέτρους των κτιρίων και είναι τελικά συνάρτηση της διήθησης (του αέρα που ρέει μέσα στις δομές του κτιρίου διαμέσου ανοιγμάτων, αρμών και χαραμάδων σε τοίχους, δάπεδα και οροφές και γύρω από πόρτες και παράθυρα), του φυσικού αερισμού (αέρας που ρέει διαμέσου ανοιχτών παραθύρων και πορτών) και του μηχανικού (τεχνητού) αερισμού (αέρας που εξαναγκάζεται να εισέλθει σε εσωτερικούς χώρους ή να εξέλθει από αυτούς με χρήση συσκευών αερισμού, όπως ανεμιστήρες ή συστήματα χειρισμού του αέρα) [20]. Στις αρχές με μέσα του 1900, στις Η.Π.Α., οι απαιτήσεις του αερισμού ενός κτιρίου ανέρχονταν σε 15 κυβικά πόδια εξωτερικού αέρα ανά λεπτό ανά ένοικο, κυρίως για τη μείωση και την απομάκρυνση των σωματικών οσμών. Ωστόσο, ως συνέπεια του εμπάργκο του πετρελαίου το 1973, τα μέτρα που θεσπίστηκαν για την εξοικονόμηση ενέργειας συνιστούσαν μια μείωση της παρεχόμενης για αερισμό ποσότητας εξωτερικού αέρα σε 5 κυβικά μέτρα ανά λεπτό, ανά ένοικο. Σε πολλές περιπτώσεις αυτοί οι μειωμένοι λόγοι αερισμού κρίθηκαν ανεπαρκείς για τη διατήρηση της υγείας και της άνεσης των ενοίκων των κτιρίων. Ο ανεπαρκής αερισμός, ο οποίος μπορεί να προκύψει αν τα συστήματα θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού δε διανέμουν αποτελεσματικά τον αέρα στα άτομα μέσα στο κτίριο θεωρείται ένας σημαντικός παράγοντας που επιδρά στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα. Σε μια προσπάθεια να επιτευχθούν αποδεκτά επίπεδα ποιότητας αέρα εσωτερικών χώρων, ελαττώνοντας την κατανάλωση ενέργειας, η Αμερικανική Κοινότητα Μηχανικών Θέρμανσης, Ψύξης και Κλιματισμού (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE), πρόσφατα αναθεώρησε το πρότυπο αερισμού, με ελάχιστη απαίτηση παροχής εξωτερικού αέρα ανά άτομο τα 15 κυβικά πόδια ανά λεπτό (20 κυβικά πόδια ανά λεπτό ανά άτομο σε γραφεία). Σε ορισμένους χώρους, όπως οι χώροι καπνιστών, ενδέχεται να απαιτούνται έως 60 κυβικά πόδια εξωτερικού αέρα ανά λεπτό ανά άτομο, ανάλογα με τις δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα μέσα σε αυτούς (ASHRAE Standard ) [4]. Ειδικότερα για τις σχολικές αίθουσες, η ASHRAE προτείνει ως ελάχιστο ρυθμό αερισμού τα 8 l/s ανά άτομο, που μεταφράζεται σε περίπου 3 ACH (Air Changes per Hour, Εναλλαγές Αέρα ανά Ώρα) (ASHRAE Standard ) [32]. Οι κλιματικές και καιρικές συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος, σε συνδυασμό με τη συμπεριφορά των χρηστών του κτιρίου, μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ποιότητα του εσωτερικού αέρα. Οι καιρικές συνθήκες καθορίζουν αν οι χρήστες του κτιρίου ανοίγουν ή κλείνουν τα παράθυρα, αν χρησιμοποιούν συστήματα κλιματισμού, υγραντήρες ή συστήματα θέρμανσης, τα οποία μπορούν να επιδράσουν στην ποιότητα του αέρα μέσα στο κτίριο. Ορισμένες κλιματικές συνθήκες μπορούν να αυξήσουν την πιθανότητα ανάπτυξης υγρασίας ή μούχλας στο χώρο αν αυτές δεν ρυθμίζονται από ένα επαρκές σύστημα αερισμού ή κλιματισμού. Οι χαμηλοί ρυθμοί αερισμού, καθώς επίσης και οι συγκεντρώσεις του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα εσωτερικών χώρων, συνδέονται με την υγεία και τις εκτιμήσεις των αποτελεσμάτων της ποιότητας αέρα [33] Επίσης, ο ρυθμός αερισμού συνδέεται με την απόδοση κατά την εργασία και την ακαδημαϊκή επίδοση των μαθητών [34], [35], [36]. 14

34 2.3.3 Η θερμοκρασία Η βασική προϋπόθεση για την ποιότητα του αέρα εσωτερικού περιβάλλοντος είναι η κατάλληλη θερμοκρασία. Οι ακραίες θερμοκρασίες αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για την υγεία [37], [38] και οι πολύ χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες θεωρούνται δυσάρεστες. Οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες, για παράδειγμα, επιδεινώνουν τις βλαβερές επιδράσεις της ανεπαρκούς υγρασίας [39], [20]. Στον Πίνακα 7.1, του Κεφαλαίου 7.3, δίνονται οι συνιστώμενες θερμοκρασίες για τη χειμερινή και τη θερινή περίοδο σύμφωνα με την ASHRAE [32]. Συμπεραίνεται λοιπόν, ότι η σύνδεση ανάμεσα στους κοινούς αέριους ρύπους εσωτερικού περιβάλλοντος, του αερισμού και της θερμοκρασίας του χώρου και των βλαβερών επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία είναι αποδεδειγμένη. Το ραδόνιο είναι γνωστή καρκινογόνος ουσία για τον άνθρωπο και η δεύτερη αιτία εμφάνισης καρκίνου των πνευμόνων [4], [40]. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι τοξικό και η βραχυπρόθεσμη έκθεση σε αυτό μέσα σε εσωτερικούς χώρους μπορεί να αποβεί θανάσιμη [41]. Επιπλέον τα επεισόδια της νόσου των Λεγεωνάριων συνδέονται με κτίρια που έχουν συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού, τα οποία δεν συντηρούνται αποτελεσματικά [30], [31]. Επιπρόσθετα, πολλοί ρύποι εσωτερικού αέρα όπως τα ακάρεα σκόνης, η μούχλα, το νεκρό δέρμα των κατοικίδιων ζώων, ο καπνός του τσιγάρου, τα αλλεργιογόνα των κατσαρίδων και άλλα προκαλούν κρίσεις άσθματος σε πάσχοντες μετά από την έκθεσή τους σε αυτά [42]. Ενώ αυτές και άλλες επιβλαβείς επιπτώσεις για την υγεία αποδίδονται σε συγκεκριμένους ρύπους, η επιστημονική κατανόηση ορισμένων ζητημάτων ποιότητας αέρα εσωτερικών χώρων, συνεχίζει να εξελίσσεται. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου, το οποίο λαμβάνει χώρα όταν, ενώ οι χρήστες ενός κτιρίου βιώνουν παρόμοια συμπτώματα κάθε φορά, κατά την παραμονή τους σε ένα συγκεκριμένο κτίριο, τα συμπτώματα αυτά μειώνονται ή εξαφανίζονται όταν αυτοί φεύγουν από το κτίριο. Αυτά τα συμπτώματα αποδίδονται όλο και περισσότερο σε μια ποικιλία χαρακτηριστικών του εσωτερικού αέρα του κτιρίου. Οι ερευνητές επίσης εξετάζουν περεταίρω τη σχέση μεταξύ εσωτερικού αέρα και σημαντικών θεμάτων που δε σχετίζονται απαραίτητα με την υγεία, όπως η επίδοση των μαθητών στην τάξη και η παραγωγικότητα σε εργασιακά περιβάλλοντα. Μια άλλη εξελισσόμενη περιοχή έρευνας είναι ο σχεδιασμός, η κατασκευή, η λειτουργία και η συντήρηση του «πράσινου κτιρίου» το οποίο επιτυγχάνει ενεργειακή εξοικονόμηση και βελτιώνει την ποιότητα του αέρα των εσωτερικών χώρων του [4]. 2.4 Το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου Ο όρος «σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου» (Sick Building Syndrome, SBS) χρησιμοποιείται για να περιγράψει καταστάσεις, κατά τις οποίες οι χρήστες του κτιρίου παρουσιάζουν οξεία συμπτώματα στην υγεία και την άνεσή τους, τα οποία φαίνεται να συνδέονται με το χρόνο παραμονής τους σε ένα κτίριο, ενώ καμία συγκεκριμένη ασθένεια ή ακριβής αιτία γι αυτά τα συμπτώματα δε μπορεί να προσδιοριστεί. Τα παράπονα των χρηστών μπορούν να περιορίζονται σε έναν μόνο συγκεκριμένο χώρο ή μία ζώνη του κτιρίου ή μπορεί να αφορούν το σύνολο των χώρων του. Σε αντίθεση με το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου, για να ορίσουμε εκείνη την κατάσταση όπου τα συμπτώματα ασθενειών που μπορούν να διαγνωστούν, ταυτοποιούνται και 15

35 μπορούν να αποδοθούν σε αιωρούμενους ρύπους του κτιρίου, χρησιμοποιείται ο όρος «ασθένεια σχετιζόμενη με το κτίριο» (Building Related Illness, BRI). Το 1984 μια αναφορά επιτροπής του Π.Ο.Υ. έδειξε ότι μέχρι και το 30 % των καινούριων ή ανακαινισμένων κτιρίων μπορούν να αποτελέσουν αντικείμενο παραπόνων που σχετίζονται με την ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων. Συνήθως, αύτη η κατάσταση είναι παροδική, αλλά ορισμένα κτίρια έχουν μακροχρόνια προβλήματα. Συχνά, προκύπτουν προβλήματα όταν ένα κτίριο χρησιμοποιείται ή συντηρείται με τρόπο που είναι ασύμβατος με τον σχεδιασμό του. Επίσης, κάποιες φορές, τα προβλήματα του εσωτερικού αέρα είναι αποτέλεσμα του κακού κτιριακού σχεδιασμού ή της δραστηριότητας των χρηστών του. Για να επιβεβαιωθεί η ύπαρξη του συνδρόμου άρρωστου κτιρίου θα πρέπει να ισχύουν τα ακόλουθα: Οι χρήστες του κτιρίου παραπονιούνται για συμπτώματα που σχετίζονται με οξεία δυσφορία όπως για παράδειγμα πονοκέφαλο, ερεθισμό ματιών, μύτης, λαιμού, ξηρού βήχα, ξηροδερμίας ή φαγούρας, ζαλάδα, ναυτία, δυσκολία στη συγκέντρωση, κόπωση και ευαισθησία στις οσμές. Η ακριβής αιτία των συμπτωμάτων δεν είναι γνωστή. Οι περισσότερες καταγγελίες αναφέρουν ανακούφιση από τα συμπτώματα αμέσως μετά την έξοδο από το κτίριο Τα αίτια του συνδρόμου άρρωστου κτιρίου Παρόμοια με τις αιτίες της κακής ποιότητας εσωτερικού αέρα που παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο 2.3, τα ακόλουθα έχουν αναφερθεί ως αιτίες ή ως παράγοντες που συνεισφέρουν στην ανάπτυξη του συνδρόμου άρρωστου κτιρίου: Ο ανεπαρκής αερισμός Οι χημικοί ρύποι από εσωτερικές πηγές Οι χημικοί ρύποι από εξωτερικές πηγές Οι βιολογικοί ρύποι Λύσεις για το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου Οι λύσεις για το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου συνήθως περιλαμβάνουν τις ακόλουθες πρακτικές: Απομάκρυνση ή τροποποίηση της πηγής των ρύπων Η απομάκρυνση ή τροποποίηση της πηγής των ρυπαντών είναι μία αποτελεσματική προσέγγιση επίλυσης ενός προβλήματος ποιότητας αέρα εσωτερικού χώρου, όταν οι πηγές είναι γνωστές και ο έλεγχος δυνατός. Για παράδειγμα, πιθανές λύσεις θα ήταν: η περιοδική συντήρηση των συστημάτων θέρμανσης ψύξης κλιματισμού με καθαρισμό ή αλλαγή των φίλτρων τους, η αντικατάσταση χαλιών με λεκέδες νερού, η εφαρμογή περιορισμών στο κάπνισμα, η κατεύθυνση προς τον εξωτερικό αέρα των ρύπων που εκπέμπονται εσωτερικά, η αποθήκευση των βαφών, διαλυτικών, κολλών και παρασιτοκτόνων σε καλά αεριζόμενες περιοχές, καθώς και η χρήση τους, κατά το δυνατόν, σε περιόδους μη χρήσης του κτιρίου. Επιπλέον, θα πρέπει να επιτρέπεται να περάσει ένα χρονικό διάστημα μετά το χτίσιμο ή την αναπαλαίωση, ώστε τα υλικά χτισίματος να 16

36 απελευθερώσουν όσο το δυνατόν περισσότερους ρύπους, πριν την κατοίκηση του χώρου. Πολλές από αυτές τις επιλογές μπορούν να εφαρμοστούν μία φορά. Αύξηση του ρυθμού αερισμού Η αύξηση του ρυθμού αερισμού και της διανομής αέρα μπορούν να αποτελέσουν έναν οικονομικό τρόπο μείωσης των επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε εσωτερικούς χώρους. Τα συστήματα θέρμανσης ψύξης κλιματισμού θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε τουλάχιστον να καλύπτουν τις ελάχιστες απαιτήσεις αερισμού, σύμφωνα με το πρότυπο ASHRAE Standard Όταν υπάρχουν ισχυρές πηγές ρυπαντών, ένα τοπικό σύστημα αερισμού θα ήταν κατάλληλο ώστε να κατευθύνει τον μολυσμένο αέρα έξω από το κτίριο. Καθαρισμός του αέρα Ο καθαρισμός του αέρα μπορεί να εφαρμοσθεί σε συνδυασμό με τους άλλους δύο τρόπους που προαναφέρθηκαν, αλλά έχει ορισμένους περιορισμούς. Οι συσκευές ελέγχου των σωματιδίων, όπως τα συνηθισμένα φίλτρα φούρνων είναι οικονομικές αλλά δεν κατακρατούν αποτελεσματικά τα μικρά σωματίδια. Αντίθετα, τα φίλτρα αέρα υψηλής απόδοσης συλλέγουν τα μικρότερα εισπνεόμενα σωματίδια αλλά είναι σχετικά ακριβά στην εγκατάσταση και τη λειτουργία τους. Τα μηχανικά φίλτρα δεν απομακρύνουν τους αέριους ρύπους. Μερικοί απ αυτούς μπορούν να απομακρυνθούν με προσροφητικές κλίνες, αλλά αυτές οι συσκευές μπορεί να είναι ακριβές και απαιτούν τακτική αντικατάσταση του προσροφητικού υλικού. Γενικά οι καθαριστές αέρα μπορεί να είναι χρήσιμοι αλλά έχουν περιορισμένη εφαρμογή. Εκπαίδευση και επικοινωνία Η εκπαίδευση και η επικοινωνία είναι σημαντικά στοιχεία τόσο διορθωτικά όσο και προληπτικά για τα προγράμματα διαχείρισης της ποιότητας του αέρα εσωτερικών χώρων. Όταν οι ένοικοι του κτιρίου, η διοίκηση και το προσωπικό συντήρησης κατανοήσουν πλήρως τις αιτίες και τις συνέπειες των προβλημάτων της ποιότητας του αέρα εσωτερικών χώρων, μπορούν να συνεργαστούν αποτελεσματικότερα για την πρόληψη ή την επίλυση τέτοιων προβλημάτων [4]. 2.5 Οι ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες Με τον όρο «ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες» εννοούνται τα παιδιά, οι έγκυες, τα ηλικιωμένα άτομα άνω των 65 χρονών και άτομα που υποφέρουν από άσθμα, καθώς επίσης και άλλες αναπνευστικές και καρδιοαγγειακές ασθένειες. Οι βλάβες που επιφέρουν στην υγεία κάποιοι ρυπαντές (π.χ. μικρόβια), μπορεί να καταστήσουν τα άτομα περισσότερο ευπαθή. Σε αυτό μπορούν επίσης να συμβάλλουν τα γενετικά χαρακτηριστικά, η διατροφική κατάσταση και ο τρόπος ζωής [43]. Η διαφορετική ευαισθησία των ευπαθών πληθυσμιακών ομάδων σε ρύπους, βασίζεται σε διαφορές, εξαρτώμενες από την ηλικία, στη φυσιολογία και την τοξικοκινητική των ατόμων και σε ποικίλες αντιδράσεις που αυτά παρουσιάζουν, οι οποίες οφείλονται σε υπάρχουσες ασθένειες και γενετικούς παράγοντες [44], [45], [46]. Η ευαισθησία στη χημική τοξικότητα μετά τη γέννηση είναι οξύτερη κατά τους πρώτους 6 μήνες [47], [48] και μπορεί να συνεχιστεί για χρόνια. Ωστόσο, τα παιδιά μπορεί να είναι λιγότερο ευαίσθητα και να ανέχονται μεγαλύτερες δόσεις χημικών ουσιών σε σχέση με τους μεγάλους, 17

37 ανάλογα με την ηλικία και τα χημικά συστατικά [49], [50]. Ο κίνδυνος για τα παιδιά ενδέχεται να αυξηθεί από την υψηλότερη έκθεσή τους, εξαιτίας συγκεκριμένων μορφών έκθεσης (π.χ. χέρι στο στόμα). Οι αέριοι ρύποι μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς την εμβρυακή και βρεφική πνευμονική ανάπτυξη, να επιφέρουν μετανεογνική βρεφική θνησιμότητα λόγω αναπνευστικών ασθενειών, να προκαλέσουν βήχα και βρογχίτιδα και να επιδεινώσουν το άσθμα [51]. Η επίδραση μεμονωμένων αέριων ρύπων στην πνευμονική λειτουργία κατά την ανάπτυξη έχει μελετηθεί, δείχνοντας υψηλότερη ευαισθησία στα παιδιά. Οι επιβλαβείς ρύποι δεν έχουν ταυτοποιηθεί επακριβώς, παρόλα αυτά, οι δυσμενείς επιπτώσεις συνδέονται συχνότερα με την παρουσία αιωρούμενων σωματιδίων εξωτερικού περιβάλλοντος, διοξειδίου του αζώτου και όζοντος [51]. Οι μελέτες που επικεντρώνονται συγκεκριμένα στο εσωτερικό περιβάλλον, όπου οι συγκεντρώσεις διαφέρουν, είναι ακόμα περιορισμένες. Επιπλέον, είναι γνωστή η μεγάλη ευαισθησία των παιδιών σε μόλυβδο και καπνό τσιγάρου [45], [52]. Έχουν εκφραστεί επίσης ανησυχίες για τα οργανοφωσφορικά παρασιτοκτόνα [53]. Η αλλαγμένη φυσιολογία και τοξικοκινητική (π.χ. μειωμένη νεφρική κάθαρση), καθιστούν τους ηλικιωμένους ανθρώπους δυνητικά πιο ευαίσθητους [44], λόγω της μειωμένης ικανότητάς τους για αποβολή αποβλήτων από το σώμα. Ωστόσο, οι ηλικιωμένοι μπορεί να είναι και λιγότερο ευαίσθητοι σε ορισμένες βλαβερές επιδράσεις [54], [11], συμπεριλαμβανομένου του ερεθισμού μύτης [11] και οφθαλμών [54], υποδεικνύοντας έτσι ότι η γήρανση ενδέχεται να ελαττώνει την ευαισθησία. Τα άτομα που υποφέρουν από καρδιοαγγειακές ασθένειες είναι περισσότερο ευπαθή σε αιωρούμενα σωματίδια [12], [55] και τα άτομα που πάσχουν από άσθμα ή άλλες αναπνευστικές ασθένειες έχουν αυξημένη ευαισθησία σε περισσότερους αέριους ρύπους [56], [51]. Για παράδειγμα, στα άτομα με αλλεργική ρινίτιδα, ο ερεθισμός των αισθητηρίων μπορεί να λάβει χώρα σε χαμηλότερο επίπεδο έκθεσης [11], [51]. Τον τελευταίο καιρό, στην Ευρώπη, σε άλλες βιομηχανοποιημένες χώρες, καθώς επίσης και σε διεθνείς φορείς, οι ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες εξετάζονται γενικά κατά περίπτωση. Ωστόσο, ένα σημαντικό εμπόδιο για την ταυτοποίηση των ομάδων αυτών, είναι η έλλειψη επαρκών δεδομένων. Προκειμένου αυτά να αυξηθούν, είναι απαραίτητες δράσεις, όπως ο έλεγχος αναπαραγωγικής τοξικότητας, με στόχο να διευκρινιστούν οι ανοσοποιητικές και νευρολογικές διαφορές των ατόμων. Επιπρόσθετα, τα φαρμακοκινητικά μοντέλα που βασίζονται στη φυσιολογία μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για τις φαρμακοκινητικές διαφοροποιήσεις στο ίδιο άτομο [43], [20]. 18

38 3 Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων σε σχολικά περιβάλλοντα Βιβλιογραφική ανασκόπηση Η ποιότητα του αέρα εξωτερικών χώρων έχει γίνει αντικείμενο ανησυχίας τις τελευταίες δεκαετίες, εξαιτίας της αύξησης των εκπομπών της βιομηχανίας και της κίνησης των οχημάτων. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι τα παιδιά περνούν το μεγαλύτερο μέρος της μέρας σε εσωτερικούς χώρους και συνεπώς εκτίθενται περισσότερο στους εσωτερικούς ρύπους, παρά στους εξωτερικούς. Στην κριτική τους ανασκόπηση οι Mendell και Health (2005) συμπέραναν ότι η φτωχή ποιότητα αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος στα σχολεία έχει σημαντική επίδραση στην επίδοση και την παρακολούθηση των μαθητών. Η έκθεσή τους σε ρυπαντές εσωτερικών χώρων ενδέχεται να οδηγήσει σε συνέπειες στην υγεία τους, καθώς είναι περισσότερο ευάλωτοι από τους ενήλικες σε αέριους ρύπους, διότι εισπνέουν μεγαλύτερες ποσότητες αέρα σε σχέση με το σωματικό τους βάρος και οι ιστοί και τα όργανά τους βρίσκονται στην ανάπτυξη [57]. Η φτωχή ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων σε σχολικά περιβάλλοντα έχει 3 βασικές αιτίες : την ανυπαρξία ή ανεπαρκή λειτουργία και συντήρηση των συστημάτων εξαερισμού, τις σπανίως και ανεπαρκώς καθαριζόμενες επιφάνειες εσωτερικών χώρων και τον μεγάλο αριθμό μαθητών, σε σχέση με το μέγεθος της αίθουσας και τη συνεχή επαναιώρηση σωματιδίων από τις επιφάνειες της αίθουσας. Οι επιδημιολογικές μελέτες έχουν δείξει επανειλημμένως τη συσχέτιση της ρύπανσης ατμοσφαιρικών σωματιδίων και του αριθμού των θανάτων από καρκίνο, καρδιοαγγειακές και αναπνευστικές νόσους [58]. Υπάρχουν επίσης δεδομένα που συνδέουν τη σωματιδιακή ρύπανση του αέρα με την αύξηση της εισαγωγής ατόμων σε νοσοκομεία, λόγω αναπνευστικών και καρδιαγγειακών ασθενειών [59], [60], [61]. Οι έρευνες κατευθύνονται προς τα λεπτόκοκκα σωματίδια, τα οποία συνήθως περιέχουν επιβλαβείς ουσίες και είναι ικανά να εισχωρήσουν βαθιά στα ανθρώπινα πνευμόνια προκαλώντας φλεγμονές. Πρόσφατα, δημοσιεύτηκαν εκθέσεις για μετρήσεις σωματιδίων [62], [63], [64], [65]. Γι αυτό, η αξιολόγηση της έκθεσης των παιδιών σε αιωρούμενα σωματίδια και των σχετιζόμενων με αυτή κινδύνων στην υγεία απαιτεί τη γνώση της σύστασης των εσωτερικών και των εξωτερικών αιωρούμενων σωματιδίων. Παρά τις διάφορες έρευνες που έχουν γίνει διεθνώς για την αξιολόγηση της έκθεσης των παιδιών σε σωματίδια, μόνο λίγες από αυτές αφορούσαν στον στοιχειακό χαρακτηρισμό τους [66], [67], [68], [69]. Συνεπώς, θα πρέπει να αναλυθούν εκτενέστερα η χημική σύσταση των αιωρούμενων σωματιδίων εσωτερικών χώρων καθώς και οι πηγές τους [70]. Όπως προαναφέρθηκε, για τα παιδιά, η φτωχή ποιότητα αέρα αντιπροσωπεύει έναν πιθανό κίνδυνο εμφάνισης αναπνευστικών συμπτωμάτων και μολύνσεων. Για παράδειγμα, παιδιά ηλικίας 3 έως 7 ετών, τα οποία εκτέθηκαν σε μούχλα σε νηπιαγωγεία στη Σουηδία, παρουσίασαν υψηλότερα ποσοστά νοσηρότητας σε αναπνευστικά συμπτώματα και κοινά κρυολογήματα [71]. Επιπλέον, το ποσοστό απουσιών στα μαθήματα, λόγω προβλημάτων μούχλας σε νηπιαγωγεία στη Φινλανδία, ήταν υψηλότερο από το επίπεδο αναφοράς [72]. Οι διαφορετικοί τύποι αερισμού που χρησιμοποιούνται στους βρεφονηπιακούς σταθμούς της Σιγκαπούρης βρέθηκε ότι επέφεραν σημαντικές επιδράσεις στο αναπνευστικό των παιδιών, με χαμηλότερα ποσοστά άσθματος, αλλεργιών και αναπνευστικών συμπτωμάτων στα παιδιά φυσικά αεριζόμενων 19

39 νηπιαγωγείων [73]. Τα δεδομένα για τη βόρεια Αμερική και τη βόρεια Ευρώπη δείχνουν ότι τα χαμηλά ποσοστά αερισμού, και η έκθεση σε πτητικές οργανικές ενώσεις, μούχλα και αλλεργιογόνα σε σπίτια και σχολεία, αυξάνει τον κίνδυνο αναπνευστικών συμπτωμάτων, ασθενειών και αλλεργιών στα παιδιά [74], [75], [76], [77], [78]. Ο αερισμός είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας για τη διατήρηση καλής ποιότητας εσωτερικού αέρα, καθώς η αυξημένη κυκλοφορία φρέσκου αέρα, ανανεώνει το οξυγόνο. Επίσης, απομακρύνει του ρύπους που βρίσκονται στον εσωτερικό αέρα και μειώνει την υγρασία και τη συμπύκνωση, προλαμβάνοντας έτσι τη δημιουργία μούχλας [75]. Παρόλο που η ποιότητα του αέρα εσωτερικών χώρων προκαλεί αυξανόμενη ανησυχία, έχει πραγματοποιηθεί μικρός αριθμός ερευνών σε νηπιαγωγεία, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως από τα παιδιά, μια από τις κυριότερες ευπαθείς ομάδες. Ο ανεπαρκής αερισμός τους είναι συνηθισμένο φαινόμενο, δεδομένων της αεροστεγανότητας των κτιρίων, ιδιαίτερα σε κρύα κλίματα και του μεγάλου αριθμού παιδιών που παίζουν σε σχετικά μικρούς χώρους. Τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν δείκτης του επιπέδου αερισμού στα κτίρια σε σχέση με την άνεση και είναι εύκολο να μετρηθούν. Πράγματι η ASHRAE έχει προτείνει μια τιμή-στόχο επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα (1000 ppm) για να διατηρηθεί ένα περιβάλλον με συνθήκες άνεσης για τους περισσότερους χρήστες του κτιρίου και για να περιοριστούν τα ανθρώπινα βιολύματα (σωματικές οσμές) σε κτίρια με συστήματα τεχνητού εξαερισμού [79]. Στις αρχές του 1990, στο Μόντρεαλ πραγματοποιήθηκαν 2 έρευνες για τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα σε νηπιαγωγεία. Σε 4 νηπιαγωγεία οι Dionne και Soto (1990) ανέφεραν συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα που ξεπερνούσαν κατά πολύ την τιμή - στόχο των 1000 ppm για άνεση στα κτίρια [80]. Σε μια δεύτερη μεγαλύτερη έρευνα οι Daneault et al. (1992) υπολόγισαν ότι οι μέσες συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα τον χειμώνα ξεπερνούσαν τα 1000 και τα 2500 ppm στο 70 % και 13 % αντίστοιχα, των νηπιαγωγείων που συμμετείχαν στην έρευνα [81]. Αυτά τα αποτελέσματα υπέδειξαν ότι ο αερισμός των νηπιαγωγείων στην περιοχή του Μόντρεαλ μπορεί να είναι ανεπαρκής. Παρόλα αυτά, λίγα είναι γνωστά για την ποιότητα εσωτερικού αέρα στα νηπιαγωγεία του Μόντρεαλ. Ο ανεπαρκής αερισμός μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες συγκεντρώσεις ρύπων από εσωτερικές πηγές όπως είναι οι αλδεΰδες, φορμαλδεΰδη και ακεταλδεΰδη [82]. Αυτά τα συστατικά μπορούν να δράσουν ετερογενώς και να απελευθερωθούν ή να εκλυθούν από πολλές εσωτερικές πηγές, συμπεριλαμβανομένων οικοδομικών υλικών, χαλιών, κόντρα πλακέ, μοριοσανίδων και ρητινών, βερνικιών, χρωμάτων, συσκευών καύσης και του καπνού του τσιγάρου [82], [83]. Είναι γνωστό ότι προκαλούν ερεθισμό στα μάτια και τις ανώτερες αναπνευστικές οδούς, ιδιαίτερα στη ρινική κοιλότητα [84]. Επιπρόσθετα, η φορμαλδεΰδη αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης παιδικού άσθματος [85], [86]) και πιθανολογείται ότι προκαλεί αλλεργική ευαισθησία στα παιδιά [87], [88]. Η φορμαλδεΰδη, η οποία είναι η κύρια αλδεΰδη, τόσο λόγω της συχνότητας εντοπισμού της, όσο και των επιπέδων συγκέντρωσής της, μελετάται ξεχωριστά, καθώς οι αλδεΰδες απαιτούν διαφορετικές διαδικασίες δειγματοληψίας και ανάλυσής, σε σχέση με τις υπόλοιπες πτητικές οργανικές ενώσεις. Οι Norback et al. (1990) μελέτησαν τις συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης σε 6 σχολικές τάξεις στη Σουηδία. Αναφέρθηκε ότι αυτή ήταν κάτω από το όριο ανίχνευσής της (< 10 μg/m 3 ) και η μέση συγκέντρωση συνολικών πτητικών οργανικών ενώσεων (TVOC) εσωτερικού χώρου κυμαίνονταν μεταξύ 70 και 180 μg/m 3 [89]. Οι πτητικές οργανικές ενώσεις μελετήθηκαν 20

40 σε 38 τυχαία επιλεγμένα σχολεία (96 αίθουσες) από τους Smedje et al. (1997) [90]. Η φορμαλδεΰδη ήταν κάτω από το επίπεδο ανίχνευσης (< 5μg/m 3 ), το μέσο άθροισμα των 14 εντοπισμένων πτητικών οργανικών ενώσεων ήταν 35 μg/m 3 και οι υψηλότερες συγκεντρώσεις αναφέρθηκαν για το λιμονένιο, το n-δεκάνιο, το τολουόλιο και το ξυλένιο. Οι Lee et al. (2002) μέτρησαν τις συγκεντρώσεις των πτητικών ενώσεων σε 10 σχολεία με κλιματιζόμενες αίθουσες, τα οποία βρίσκονταν σε αστικές, βιομηχανικές και κατοικημένες περιοχές στο Χονγκ Κονγκ. Οι μέσες εσωτερικές συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης δεν ξεπερνούσαν τη μέγιστη επιτρεπτή τιμή (100μg/m 3 ). Τα μεγαλύτερα σε ποσότητα και συχνότερα συναντώμενα πτητικά ήταν το βενζόλιο, το τολουόλιο, το αιθυλοβενζόλιο, τα p/m-ξυλένιο και το o-ξυλένιο με μέσες τιμές 3,13, 17,7, 4,20, 3,30 και 1,66 μg/m 3, αντίστοιχα [91]. Σύμφωνα με ένα άρθρο των Daisey et al. (2003) οι μέσες συγκεντρώσεις των TVOCs ήταν μεταξύ 100 και 1600 μg/m 3 σε διάφορα σχολεία της Ευρώπης και των Η.Π.Α, ενώ η μέσες συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης στα σχολεία ήταν από 10 έως 430 μg/m 3 [92]. Η υψηλότερη διάμεση τιμή των συγκεντρώσεων των VOCs που μετρήθηκε στη Μινεσσότα των Η.Π.Α ήταν 4,6, 2,9, και 2,3 μg/m 3 για τα d-λιμονένιο, τολουόλιο και m/pξυλένιο αντίστοιχα, ενώ οι τιμές κατά τη χειμερινή περίοδο ήταν υψηλότερες σε σχέση με αυτές την άνοιξης [93]. Επιπλέον, στη δυτική Αυστραλία πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία διάρκειας ενός έτους σε 3 δημοτικά σχολεία από τους Zhang et al. (2006) [94]. Εντοπίστηκαν 10 συστατικά (βενζόλιο, τολουόλιο, χλωροβενζόλιο, m/p-ξυλένιο, o-ξυλένιο, αιθυλοβενζόλιο, στυρένιο, 1,2- διχλωροβενζόλιο, 1,3-διχλωροβενζόλιο και 1,4-διχλωροβενζόλιο) σε χαμηλές συγκεντρώσεις (TVOCs< 100 μg/m 3 ), η μεγαλύτερη των οποίων μετρήθηκε στην αίθουσα των εικαστικών. Οι Godwin και Batterman (2007) πραγματοποίησαν μία έρευνα σε 64 τάξεις σε προαστιακά σχολεία, απαλλαγμένα από την επήρεια πηγών μόλυνσης του περιβάλλοντος στο Μίσιγκαν των Η.Π.Α.. Τα επικρατέστερα πτητικά ήταν το βενζόλιο, το αιθυλοβενζόλιο, το τολουόλιο, το ξυλένιο και το λιμονένιο αλλά οι συγκεντρώσεις ήταν χαμηλές, με μέση συγκέντρωση TVOCs τα 58 μg/m 3 [95]. Κατά κανόνα, η βιβλιογραφία αναφέρει υψηλότερες συγκεντρώσεις πτητικών οργανικών ενώσεων σε εσωτερικούς χώρους, στα νηπιαγωγεία και κατά τον χειμώνα, σε σχέση με τις συγκεντρώσεις σε τάξεις άλλων σχολείων, σε εξωτερικούς χώρους και το καλοκαίρι [96]. Ένα πλήθος μελετών έδειξε ότι ο ρυθμός αερισμού στα σχολεία είναι συχνά κατώτερος του απαιτούμενου και είναι συχνό φαινόμενο να υπάρχουν επίπεδα διοξειδίου τα άνθρακα πάνω από τα 3000 ppm σε αίθουσες διδασκαλίας. Η ποιότητα του σχολικού περιβάλλοντος δεν επηρεάζει μόνο την υγεία και την άνεση αλλά μπορεί και να ελαττώσει την επίδοση των μαθητών. Λαμβάνοντας υπόψη προηγούμενες μελέτες που δείχνουν έναν τέτοιο συσχετισμό, υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις που υποδηλώνουν ότι η επιδείνωση των μαθησιακών επιδόσεων και η αύξηση των απουσιών είναι αποτέλεσμα του ανεπαρκούς αερισμού και των ακατάλληλων θερμοκρασιακών συνθηκών μέσα στις αίθουσες διδασκαλίας. Οι Coley και Greeves (2007) διεξήγαγαν μια έρευνα για το πώς τα ποσοστά αερισμού επηρεάζουν την επίδοση μάθησης σε ένα δημοτικό σχολείο και ανέφεραν: «Τα αποτελέσματα αποδίδονται στον παράγοντα προσοχής, ο οποίος αντιπροσωπεύει την ένταση της προσοχής σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, όπου οι ταχύτερες αποκρίσεις αντιστοιχούν σε υψηλότερα επίπεδα στοχευμένης προσοχής. Τα αυξημένα επίπεδα διοξειδίου το άνθρακα από μια μέση τιμή 690 ppm σε 2900 ppm οδηγούν σε ελάττωση της προσοχής κατά 5%» [97]. Οι Satish et al. (2011) έλεγξαν τις επιδράσεις του επιπέδου διοξειδίου του άνθρακα στη λήψη αποφάσεων και συμπέραναν ότι σε επίπεδα 2500 ppm (αλλά και χαμηλότερα) οι επιδόσεις της 21

41 λήψης αποφάσεων γίνονται οριακές και σε κάποιες περιπτώσεις κακές [98]. Αυτή η μελέτη είναι πολύ ενδιαφέρουσα αφού πραγματοποιήθηκε από μία διεπιστημονική ομάδα που περιελάμβανε ειδικούς με γνώσεις περιβάλλοντος, ιατρικής και διοίκησης επιχειρήσεων και αφορά σε όλα τα κτίρια. Οι ολοένα αυξανόμενες ενδείξεις υποδεικνύουν ότι πρέπει να αυξηθεί η ευαισθητοποίηση του κοινού, σχετικά με τον περιορισμό των συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα στα κτίρια, καθώς επίσης και στα συστήματα μεταφορών, δημιουργώντας έτσι ένα περιβάλλον διαβίωσης και εργασίας που θα προκαλεί λιγότερη κόπωση [99]. Οι φυσικές πηγές ακτινοβολίας, οι οποίες συνεισφέρουν σημαντικά στη φυσική έκθεση του ανθρώπου σ αυτήν είναι η κοσμικές ακτίνες και τα προερχόμενα από τη φύση ραδιενεργά στοιχεία [100]. Η υπολογιζόμενη ετήσια δόση που λαμβάνεται από τον πληθυσμό είναι 2,4 msv. Περισσότερο από το μισό της αποδίδεται στο ραδόνιο και τα βραχύβια προϊόντα της διάσπασής του [101]. Γι αυτό το λόγο, η αξιολόγηση της έκθεσης σε ραδόνιο μέσα σε εσωτερικούς χώρους έχει προκαλέσει το διεθνές ενδιαφέρον και πολλές χώρες διεξάγουν έρευνες γι αυτό σε εθνικό επίπεδο [100]. Εξαιτίας του γεγονότος ότι τα παιδιά περνούν το μεγαλύτερο μέρος της μέρας σε νηπιαγωγεία και σχολεία, έχει πραγματοποιηθεί ένα πλήθος ερευνών για το ραδόνιο σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες, όπως το Βέλγιο [102], η Ελλάδα [103], η Ιρλανδία [104], η Σλοβενία [105] και η Ιταλία. Ειδικότερα στην Ιταλία, μετρήθηκαν τα επίπεδα ραδονίου σε πολλές περιοχές [106], [107], [108], [109]). Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών, σε συνδυασμό με αυτά που παράχθηκαν από μελέτες σε κατοικίες, συνιστούν χρήσιμα εργαλεία για την ταυτοποίηση περιοχών, επιρρεπών σε ραδόνιο και τον χαρακτηρισμό του ρόλου των υλικών κατασκευής των τοπικών κτιρίων ως πηγών. Όπως είναι γνωστό, υπάρχει μεγάλη συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης ραδονίου και της γεωλογίας της περιοχής. Ωστόσο, τα επίπεδα ραδονίου σε εσωτερικούς χώρους επηρεάζονται όχι μόνο από την ποσότητα ραδίου στο υποκείμενο έδαφος και τις γεωμορφολογικές ιδιότητές του, αλλά επίσης από πολλούς άλλους παράγοντες, όπως η διαπερατότητα του εδάφους, οι κλιματικές συνθήκες και ο σχεδιασμός του κτιρίου. Επιπλέον, τα επίπεδα ραδονίου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση του κτιρίου όσον, αφορά τη φυσική ή τεχνητή ανταλλαγή του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα [110], [111], [112]. Οι μεταφορές είναι μία βασική πηγή ρύπανσης του αέρα των πόλεων και γι αυτό δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στους ρύπους που προέρχονται από αυτές, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Στην πόλη της Αθήνας πριν από λίγα χρόνια, σχεδόν το 100 % των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα αποδίδονταν στις κινητές πηγές [113]. Οι υψηλές συγκεντρώσεις μονοξειδίου του άνθρακα μπορούν να προκαλέσουν οξεία δηλητηρίαση από αυτό, καθώς το μονοξείδιο του άνθρακα, σε συνδυασμό με την αιμοσφαιρίνη του αίματος, παράγει την καρβοξυαιμοσφαιρίνη, παρεμποδίζοντας έτσι τη μεταφορά οξυγόνου στους ανθρώπινους ιστούς. Η εισπνοή αέρα με ογκομετρική συγκέντρωση μονοξειδίου του άνθρακα 0,3 % μπορεί να οδηγήσει στο θάνατο μέσα σε διάστημα 30 λεπτών. Επιδημιολογικές μελέτες έχουν δείξει κίνδυνο θνησιμότητας και εμφάνισης ασθενειών στον πληθυσμό σε καθημερινή βάση, αυξημένο κατά 0,9-4,7 % στην Αθήνα [114], όπως επίσης και σε αρκετές πόλεις του Καναδά [115], [116]. Οι επιπτώσεις της έκθεσης σε τοξικούς ρύπους είναι οξύτερες για τις ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες. Μία τέτοια ομάδα είναι τα παιδιά, τα οποία έχουν αυξημένες ανάγκες σε οξυγόνο και αυτό τα καθιστά πιο ευαίσθητα σε υψηλά επίπεδα μονοξειδίου του άνθρακα [117], [118]. 22

42 Η ανάγκη ύπαρξης εξειδικευμένων, γρήγορων και εύχρηστων εργαλείων πρόβλεψης εκπομπής ρύπων που, χρησιμοποιώντας όλες τις παραμέτρους, θα διευκολύνει τον υπολογισμό των εσωτερικών συγκεντρώσεων, οδήγησε στην ανάπτυξη Μοντέλων Ποιότητας Αέρα Εσωτερικών Χώρων (Indoor Air Quality Models IAQM). Τα IAQM χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της συγκέντρωσης ρύπων σε εσωτερικούς χώρους, λαμβάνοντας υπόψη το είδος του μικροπεριβάλλοντος και τη διαρρύθμισή του. Ο Hayes (1989, 1991) ανέπτυξε ένα IAQM, χρησιμοποιώντας μετρήσεις όζοντος από 10 ξεχωριστά μικροπεριβάλλοντα και 56 διαφορετικές υποομάδες. Τα αποτελέσματα του μοντέλου έδειξαν ότι μπορεί να εκτιμηθεί μια σημαντικά μειωμένη έκθεση του πληθυσμού σε όζον, όταν λαμβάνονται υπόψη περίοδοι παραμονής σε εσωτερικούς χώρους (ποικίλλοντας από % σε σχέση με τα επίπεδα σε εσωτερικούς χώρους), όπως επίσης και ότι η επίδραση της δομής και της διαρρύθμισης του κτιρίου είναι εξαιρετικά σημαντική [119], [120]. Οι Shair και Heitner (1974) ανέπτυξαν ένα παρόμοιο μοντέλο, το οποίο εφαρμόστηκε σε πολλές βάσεις δεδομένων για τη συγκέντρωση του όζοντος σε εσωτερικό περιβάλλον. Τα αποτελέσματά τους υπέδειξαν ότι για τα κλιματιζόμενα κτίρια είναι δυνατή μια μείωση της συγκέντρωσης του εσωτερικού όζοντος στο 20 % της συγκέντρωσης του εξωτερικού [121], [122]. Το διοξείδιο του αζώτου και ο περιβαλλοντικός καπνός του τσιγάρου είναι γνωστές ουσίες που προκαλούν ερεθισμό στο αναπνευστικό. Τα επίπεδα της έκθεσης σε εσωτερικούς χώρους είναι λόγος ανησυχίας, αφού τα παιδιά περνούν μεγάλο μέρος του χρόνου τους σε εσωτερικούς χώρους. Τα παιδιά με άσθμα που ζουν στο εσωτερικό πόλεων εκτίθενται σε μεγαλύτερο βαθμό σε σχέση με αυτά που ζουν σε άλλο περιβάλλον. Στην Εθνική Συνεργατική Έρευνα Άσθματος στο Εσωτερικό Πόλεων (National Cooperative Inner-City Asthma Study, NCICAS) των Η.Π.Α. (1997), αναφέρεται ότι το 24 % του δείγματος εκτέθηκε σε επίπεδα διοξειδίου του αζώτου μεγαλύτερα από 40 ppb [123], ποσοστό που ανέρχεται στο 95 %, κατά μέσο όρο, για την έκθεση σε εξωτερικούς χώρους για την ίδια χρονική περίοδο [124]. Περισσότερα από το 58 % των παιδιών που συμμετείχαν στην NCICAS εκτίθονταν στον καπνό ενός καπνιστή στο σπίτι σε σχέση με το 25 % που ισχύει για τον γενικό πληθυσμό των Η.Π.Α. [125]. Σε διάφορες μελέτες γενικού πληθυσμού, αλλά και πασχόντων από άσθμα, η χρήση συσκευών καύσης, μιας βασικής πηγής διοξειδίου του αζώτου και η έκθεση σε αυτό σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους, έχουν αυξήσει τον κίνδυνο συμπτωμάτων της κατώτερης αναπνευστικής οδού [126], [127], [128], [129], [130], [131], [132]. Επίσης, το διοξείδιο του αζώτου μπορεί να ενισχύσει την αντίδραση της αναπνευστικής οδού σε εισπνεόμενα αλλεργιογόνα [133]. Έχει παρατηρηθεί ότι τα παιδιά με αυξημένα επίπεδα ανοσοσφαιρίνης Ε με βρογχική υπεραντιδραστικότητα είναι πιο ευαίσθητα στο διοξείδιο του αζώτου του εξωτερικού αέρα [134]. Η έκθεση στον καπνό του τσιγάρου αυξάνει την παρουσία ασθενειών της ανώτερης και κατώτερης αναπνευστικής οδού [135]. Τέλος, στις περισσότερες έρευνες σε ασθματικούς, παρατηρείται ελαττωμένη επίδραση του καπνού του τσιγάρου στην εμφάνιση ασθενειών, σε παιδιά μεγαλύτερης ηλικίας [136], [137], [138], [139], [140], [141]. 23

43 4 Παρουσίαση των ρύπων που μελετήθηκαν Για τον σκοπό αυτής της Διπλωματικής Εργασίας μετρήθηκαν και αναλύθηκαν οι ρύποι που αναφέρονται στο κεφάλαιο αυτό. Ακολουθεί μια παρουσίαση του τρόπου παραγωγής τους, των πηγών εκπομπής τους, της επίδρασής τους στην ανθρώπινη υγεία και των ανώτατων ορίων της συγκέντρωσής τους σύμφωνα με τις Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης και του Π.Ο.Υ Αιωρούμενα σωματίδια Ο όρος «αιωρούμενα σωματίδια» (Particulate Matter, PM) περιγράφει τα σωματίδια που βρίσκονται στον αέρα, στη σκόνη, στον καπνό και σε σταγονίδια της ατμόσφαιρας και έχουν διάμετρο από 0,0002 μm μέχρι 500 μm. Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούνται από πολλά συστατικά, όπως οξέα (νιτρικά και θειικά), οργανικά χημικά, μέταλλα, σωματίδια τέφρας και σκόνης και αλλεργιογόνα (γύρη, σπόροι). Τα αιωρούμενα σωματίδια χωρίζονται σε δύο σημαντικές κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθός τους : PM 2.5 (μικρότερης διαμέτρου από 2,5 μm) ή λεπτόκοκκα σωματίδια (fine particles) PM 10 (διαμέτρου από 2,5 μέχρι 10 μm) ή χονδρόκοκκα (coarse particles) (Σχήμα 4.1) [4]. Σχήμα 4.1: Σύγκριση μεγέθους PM 2.5 και PM 10 με ανθρώπινη τρίχα και κόκκο άμμου Τα PM 2.5 παράγονται από πολλές, διαφορετικές πηγές, όπως τα καυσαέρια των αυτοκινήτων, οι διάφορες βιομηχανικές εγκαταστάσεις, τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς επίσης και από οικιακές εστίες φωτιάς, τζάκια, φούρνους κ.ά., συνεπώς η σύστασή τους ποικίλλει. Προκύπτουν από σωματίδια, σχηματιζόμενα από την αέρια φάση, μέσω διαδοχικών συσσωρεύσεων, συμπύκνωσης, μεταφοράς ή καύσης και αρχικά έχουν διάμετρο περίπου 0,05 μm. Αναφέρονται ως πολύ λεπτόκοκκα σωματίδια (ultrafine) ή πυρήνες σωματιδίων (nuclei mode ή very fine nuclei). Τα σωματίδια αυτά έχουν την τάση να συσσωρεύονται περαιτέρω, σχηματίζοντας τα λεγόμενα συσσωρευμένα σωματίδια (accumulation mode), διαμέτρου γύρω στα 0,5 μm, τα οποία είναι σχετικά σταθερά στον αέρα. Τα πολύ λεπτόκοκκα σωματίδια, τα οποία συνενώνονται, υπό φυσιολογικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, προς συσσωρευμένα, δεν 24

44 μπορούν να φτάσουν σε μέγεθος χονδρόκοκκων σωματιδίων (PM 10 ). Λόγω της προέλευσής τους από αέρια, αποτελούνται από ανόργανα ιόντα όπως: θειικά (SO 4 2- ), νιτρικά (NO 3 - ), αμμωνία (NH 3 ), άνθρακα (C, όπως προκύπτει από την καύση), οργανικά αερολύματα, μέταλλα και γενικότερα άλλα προϊόντα καύσεως. Τα PM 10 έχουν διάφορες πηγές προέλευσης, όπως η σκόνη που μεταφέρεται με τον άνεμο, οχήματα, τα οποία κινούνται σε άστρωτους δρόμους, μηχανήματα βιομηχανιών συμπιέσεως, λιωσίματος και τροχισμού διαφόρων υλικών, αλέσματος κ.ά.. Σχηματίζονται υπό την επίδραση, κυρίως, μηχανικών δυνάμεων, όπως η τριβή και η σύνθλιψη. Σωματίδια σκόνης ή χώματος προέρχονται από την κίνηση του ανέμου, ή από άλλες μηχανικές δραστηριότητες της περιοχής. Τα χονδρόκοκκα σωματίδια αποτελούνται κυρίως από υλικά γεωλογικής προέλευσης όπως οξείδια του αργιλίου, πυρίτιο, σίδηρο και κάλιο καθώς επίσης και από γύρη και σπόρους [142]. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος των σωματιδίων, τόσο ευκολότερα διεισδύουν στον ανθρώπινο οργανισμό. Συνεπώς, τα σωματίδια με τη μικρότερη διάμετρο είναι πιο επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία. Επιπλέον, τα σωματίδια με μικρότερη διάμετρο μπορούν να διεισδύσουν στο αναπνευστικό ακόμα και στο κυκλοφορικό σύστημα επιφέροντας βλάβες στην καρδιά και τους πνεύμονες. Επιστημονικές έρευνες έχουν δείξει ότι η έκθεση σε αιωρούμενα σωματίδια μπορεί να προκαλέσει, μεταξύ άλλων, πρόωρους θανάτους σε άτομα με καρδιοαναπνευστικά προβλήματα, καρδιακές προσβολές, αρρυθμίες, επιδεινούμενο άσθμα, μειωμένη πνευμονική λειτουργία, ερεθισμό της αναπνευστικής οδού, βήχα και δυσκολία στην αναπνοή. Τα παιδιά και οι ηλικιωμένοι ανήκουν στις ευπαθέστερες ομάδες. Ωστόσο, αναφέρονται συχνά συμπτώματα και σε υγιή άτομα μετά από έκθεσή τους σε αυξημένα επίπεδα αιωρούμενων σωματιδίων. Οι επιπτώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων επεκτείνονται και στο περιβάλλον με τη μείωση της ορατότητας, τη διάβρωση πέτρινων και μαρμάρινων κτισμάτων (όπως μνημεία παγκόσμιας πολιτιστικής κληρονομιάς), καθώς επίσης και με τη μεταβολή της βιοποικιλότητας των οικοσυστημάτων (όξυνση λιμνών και ποταμών, εξάντληση θρεπτικών συστατικών στο χώμα, καταστροφή ευαίσθητων δασών και σπαρτών). Σύμφωνα με την Οδηγία 2008/50/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου, της 21ης Μαΐου 2008, για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και καθαρότερο αέρα για την Ευρώπη, η μέγιστη τιμή του μέσου όρου 24 ωρών της συγκέντρωσης PM 10 είναι 50 μg/m 3 (δεν πρέπει να ξεπερνιέται περισσότερο από 35 φορές σε ένα ημερολογιακό έτος), η ανώτερη μέση ετήσια συγκέντρωση των PM 2.5 δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 25 μg/m 3 ενώ για τα PM 10 η τιμή αυτή είναι 40 μg/m 3 [143]. Δεν υπάρχουν σαφείς οδηγίες ή ανώτατες οριακές συγκεντρώσεις για τα αιωρούμενα σωματίδια των εσωτερικών χώρων, ωστόσο η γενική εκτίμηση είναι ότι οι συγκεντρώσεις τους πρέπει να κυμαίνονται σε όσο το δυνατόν χαμηλότερα επίπεδα. 25

45 4.2 Πτητικές οργανικές ενώσεις Οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs, Volatile Organic Compounds) εκλύονται ως αέρια από συγκεκριμένα στερεά και υγρά. Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Οδηγία 2004/42/ΕΚ, ως πτητική οργανική ένωση ορίζεται «κάθε οργανική ένωση της οποίας το αρχικό σημείο ρασμού μετρούμενο σε σταθερή πίεση είναι μικρότερο ή ίσο των 25 C» [144]. Οι συγκεντρώσεις των VOCs είναι μεγαλύτερες ως και δέκα φορές στους εσωτερικούς χώρους, σε σχέση με τους εξωτερικούς. Τα VOCs εκλύονται από πολλά προϊόντα καθημερινής χρήσης όπως μπογιές, βερνίκια, διαλυτικά, αστάρια, καθαριστικά, βαφές μαλλιών, εντομοκτόνα, οικοδομικά υλικά, επικαλυπτικά, ειδικά προϊόντα φινιρίσματος, συσκευές γραφείου (εκτυπωτές, φωτοτυπικά), διορθωτικά υγρά, μη ανθρακούχο χαρτί εκτύπωσης, υλικά ζωγραφικής και χειροτεχνίας (κόλλες), μαρκαδόρους κ.ά. (Σχήμα 4.2). Επιπλέον, τα καύσιμα παράγονται από οργανικά χημικά, τα οποία απελευθερώνουν VOCs, κατά τη χρήση τους, όπως επίσης και όταν απλά είναι αποθηκευμένα. Τέλος, τα VOCs εκλύονται και από την γεωργική δραστηριότητα. Σχήμα 4.2: Πηγές εκπομπής VOCs στο εσωτερικό περιβάλλον Οι βλαβερές επιπτώσεις των οργανικών χημικών στην ανθρώπινη υγεία κυμαίνονται σε αυτά που είναι πολύ τοξικά, μέχρι αυτά με άγνωστες ακόμα επιπτώσεις. Όπως και με άλλες ρυπαντικές ουσίες, το μέγεθος και η φύση των επιπτώσεων αυτών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως το επίπεδο της έκθεσης στον ρύπο και τη διάρκεια έκθεσης. Τα πιο συνηθισμένα άμεσα συμπτώματα από την έκθεση σε VOCs είναι τα εξής: ερεθισμός ματιών και αναπνευστικής οδού, πονοκέφαλοι, ζαλάδες, οπτικές διαταραχές, απώλεια μνήμης και προσανατολισμού, ναυτία και δύσπνοια. Η εκτεταμένη έκθεση σε πτητικές οργανικές ενώσεις μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στο συκώτι, τα νεφρά και το κεντρικό νευρικό σύστημα [4]. Τα VOCs περιλαμβάνουν πολλά χημικά, από τα οποία, για τους σκοπούς αυτής της Διπλωματικής Εργασίας, μετρήθηκαν και αναλύθηκαν τα ακόλουθα: 26

46 Βενζόλιο Το βενζόλιο (μοριακός τύπος: C 6 H 6 ), είναι μία οργανική ένωση, η οποία αποτελεί συστατικό καυσίμων, διαλυτικό λιπών, κεριών, ρητινών, ελαίων, βαφών, μελανιών, πλαστικών, κολλών και ελαστικών. Επίσης, χρησιμοποιείται κατά την εξαγωγή ελαίων από καρπούς και σπόρους, την εκτύπωση φωτογραφιών αλλά και την παρασκευή καθαριστικών, εκρηκτικών και φαρμακευτικών υλικών [4]. Οι κυριότερες πηγές εκπομπής του βενζολίου στον ατμοσφαιρικό αέρα περιλαμβάνουν το κάπνισμα, την καύση ή εξάτμιση καυσίμου που περιέχει βενζόλιο, τις πετροχημικές βιομηχανίες και τις διεργασίες καύσης γενικότερα. Τα πιο σημαντικά προβλήματα στην υγεία εξαιτίας της μακροπρόθεσμης έκθεσης του ανθρώπου στο βενζόλιο είναι η αιματοτοξικότητα, η γονοτοξικότητα και η καρκινογένεση [4]. Από την Οδηγία 2008/50/ΕΚ της Ευρωπαϊκής Ένωσης ορίζεται σαν ανώτατη μέση ετήσια συγκέντρωση του βενζολίου για τον ατμοσφαιρικό αέρα, τα 5 μg/m 3 [143]. Τριχλωροαιθυλένιο Το τριχλωροαιθυλένιο (μοριακός τύπος: C 2 HCl 3 ) χρησιμοποιείται κατά την απολίπανση μεταλλικών μερών. Επιπλέον, γίνεται χρήση τριχλωροαιθυλενίου στην εξαγωγή διαλυτικών για λιπαντικά, έλαια, λίπη, κεριών και πίσσας αλλά και ως χημικό ενδιάμεσο προϊόν στην παρασκευή άλλων χημικών και σαν ψυκτικό. Συναντάται, επίσης, σε καταναλωτικά αγαθά, όπως βερνίκια, διορθωτικά υγρά, κόλλες και καθαριστικά χαλιών [4]. Υψηλές συγκεντρώσεις τριχλωροαιθυλενίου συναντώνται σε περιοχές με αυξημένη βιομηχανική δραστηριότητα. Οι σημαντικότερες επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία περιλαμβάνουν τη δημιουργία καρκίνου όπως επίσης και βλάβες στο συκώτι και στο κεντρικό νευρικό σύστημα [2]. Ο Π.Ο.Υ. αναφέρει ότι οι εσωτερικές συγκεντρώσεις τριχλωροαιθυλενίου που σχετίζονται με πιθανότητες εμφάνισης καρκίνου 1/10.000, 1/ και 1/ είναι 230 μg/m 3, 23 μg/m 3 και 2,3 μg/m 3, αντίστοιχα [145]. Τετραχλωροαιθυλένιο Το τετραχλωροαιθυλένιο (μοριακός τύπος: C 2 Cl 4 ) χρησιμοποιείται ως διαλυτικό στεγνού καθαρίσματος, οπότε υψηλές συγκεντρώσεις του εντοπίζονται κοντά σε στεγνοκαθαριστήρια ή σε σπίτια, στα οποία φοριούνται ρούχα που καθαρίζονται συχνά με στεγνό καθάρισμα. Επιπρόσθετα, συναντάται ως χημικό ενδιάμεσο προϊόν και στις διαδικασίες καθαρισμού μετάλλων, ως μέσο απολίπανσης [4]. Τα βασικότερα συμπτώματα της παρατεταμένης εισπνοής τετραχλωροαιθυλενίου είναι ο καρκίνος και η βλάβη σε συκώτι, νεφρά και κεντρικό νευρικό σύστημα [2]. Σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ., η ανώτατη μέση ετήσια συγκέντρωση τετραχλωροαιθυλενίου στον εσωτερικό αέρα, είναι τα 0,25 mg/m 3 [145]. α-πινένιο Το α-πινένιο (μοριακός τύπος: C 10 H 16 ) είναι ισομερές του πινένιου, το οποίο είναι βασικό συστατικό της ρητίνης του πεύκου, οπότε εκπέμπεται από ξύλινες επιφάνειες και προϊόντα χαρτιού, αλλά επίσης χρησιμοποιείται στην αρωματοποιία και σε καθαριστικά προϊόντα. Ανήκει 27

47 στη χημική ομάδα των τερπενίων, δηλαδή φυσικά οργανικά μόρια με άτομα άνθρακα πολλαπλάσια του 5. Κύριο σύμπτωμα της χρήσης του είναι ο ερεθισμός του δέρματος, των ματιών και των βλεννογόνων [4]. Για το α-πινένιο δεν υπάρχουν μέχρι στιγμής οριακές τιμές συγκέντρωσης στον ατμοσφαιρικό αέρα, καθώς οι ποσότητες που παρατηρούνται στο περιβάλλον κρίνονται ως μικρής σημασίας. d-λιμονένιο Το λιμονένιο (μοριακός τύπος: C 10 H 16 ) είναι ένα φυσικό χημικό που ανήκει στη χημική ομάδα των τερπενίων (όπως και το α-πινένιο) και παράγεται φυσικά από τα εσπεριδοειδή, καθώς και από άλλα φυτά. Το πιο κοινό ισομερές του, το d-λιμονένιο, συναντάται σε πολλά προϊόντα διατροφής, σαπούνια, καθαριστικά και αρώματα, εξαιτίας της γεύσης και της οσμής λεμονιού που έχει. Επίσης, χρησιμοποιείται σε εντομοκτόνα και εντομοαπωθητικά προϊόντα, αλλά και σαν διαλυτικό, ενώ εκπέμπεται και από εκτυπωτές και προϊόντα χαρτιού. Το d-λιμονένιο θεωρείται γενικά ασφαλές στη διατροφή, ενώ μπορεί να προκαλέσει ερεθισμούς στα μάτια και στο δέρμα [4]. Δεν υπάρχουν σαφείς οδηγίες και ανώτατες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις στον αέρα για το d- λιμονένιο από την Ευρωπαϊκή Ένωση ή τον Π.Ο.Υ., καθώς η εισπνοή του θεωρείται ασήμαντη οδός εισόδου στον ανθρώπινο οργανισμό, σε σχέση με την κατάποση. Ναφθαλένιο Το ναφθαλένιο (μοριακός τύπος: C 10 H 8 ) είναι ο πολυκυκλικός αρωματικός υδρογονάνθρακας με την απλούστερη δομή. Επίσης, χαρακτηρίζεται και ως VOC, αφού το σημείο βρασμού του είναι 218 ο C (δηλαδή μικρότερο από τους 250 ο C, σε ατμοσφαιρική πίεση που είναι η ανώτατη επιτρεπόμενη θερμοκρασία για τον χαρακτηρισμό μιας οργανικής ένωσης ως πτητική). Είναι μία άσπρη κρυσταλλική σκόνη με χαρακτηριστική οσμή και το κύριο συστατικό της ναφθαλίνης. Παράγεται φυσικά, κυρίως από ορυκτά καύσιμα, όπως το πετρέλαιο και ο άνθρακας αλλά και κατά στην καύση ξύλου και καπνού. Επίσης, υπάρχει τεχνητή παραγωγή ναφθαλενίου, κατά την απόσταξη της πίσσας λιθανθράκων και την διύλιση πετρελαίου. Το ναφθαλένιο χρησιμοποιείται κατά την παρασκευή βαφών, ορισμένων πλαστικών (όπως το PVC) και κατά τον χρωματισμό δερμάτων. Η κύρια πηγή εκπομπής ναφθαλενίου σε εσωτερικούς χώρους είναι το κάπνισμα, η χρήση της ναφθαλίνης, αλλά και άλλων εντομοαπωθητικών ή εντομοκτόνων. Η έκθεση ατόμων σε ναφθαλένιο μπορεί να συμβεί μέσω της επαφής με αυτό, της εισπνοής των ατμών του και της κατάποσης ποσότητάς του (π.χ. αν ένα άτομο φάει με άπλυτα χέρια, έχοντας αγγίξει ναφθαλίνη). Τα κύρια συμπτώματα μιας σύντομης έκθεσης σε ναφθαλένιο είναι ο πονοκέφαλος, η ναυτία, η ζαλάδα και η τάση προς έμετο. Σε πιο σοβαρές εκθέσεις του οργανισμού σε αυτό (π.χ. κατάποση) μπορεί να παρουσιαστεί αιμολυτική αναιμία. Σε παιδιά, μετά από κατάποση, έχουν παρουσιαστεί πυρετός, διάρροια, πόνος στο στομάχι και επίπονη ούρηση. Τέλος, το ναφθαλένιο κατατάσσεται στις πιθανώς καρκινογόνες ουσίες [146]. Σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ., η μέση ετήσια επιτρεπόμενη συγκέντρωση ναφθαλενίου στον εσωτερικό αέρα, είναι τα 0,01 mg/m 3 [145]. 28

48 4.3 Φορμαλδεΰδη Η φορμαλδεΰδη (μοριακός τύπος: CH 2 Oή HCHO), η αλδεΰδη με την απλούστερη δομή, είναι ένα σημαντικό χημικό που χρησιμοποιείται ευρέως από τη βιομηχανία για την παρασκευή οικοδομικών υλικών και πολλών προϊόντων οικιακής χρήσης. Είναι επίσης ένα παραπροϊόν καύσης, καθώς και άλλων φυσικών διεργασιών. Γι αυτόν τον λόγο, μπορεί να βρίσκεται σε σημαντικές συγκεντρώσεις τόσο σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους. Στις πηγές εκπομπής της φορμαλδεΰδης σε οικιακούς χώρους ανήκουν τα οικοδομικά υλικά, το κάπνισμα, τα προϊόντα οικιακής χρήσης και η χρήση μη-αεριζόμενων συσκευών που λειτουργούν με καύσιμο (όπως κουζίνες υγραερίου, θερμάστρες κηροζίνης κ.ά.). Επίσης, η φορμαλδεΰδη χρησιμοποιείται για την πρόσδωση συγκεκριμένης μορφής σε υφάσματα κουρτινών ή ρουχισμού, ως συστατικό κολλών και συγκολλητικών (που εφαρμόζονται κυρίως σε κατασκευές πεπιεσμένου ξύλου) και σαν συντηρητικό σε βαφές και προϊόντα επικάλυψης. Ο ρυθμός εκπομπής της φορμαλδεΰδης μειώνεται, όσο αυξάνεται η ηλικία των προϊόντων στα οποία χρησιμοποιείται. Οι υψηλές θερμοκρασίες εσωτερικού χώρου και η υγρασία ευνοούν την αύξηση της έκλυσης φορμαλδεΰδης. Επιπλέον, έχει αναφερθεί ότι η φορμαλδεΰδη παράγεται στους εσωτερικούς χώρους από την αντίδραση των τερπενίων (π.χ. d-λιμονένιο, α-πινένιο) με το όζον. Η φορμαλδεΰδη είναι ένα άχρωμο αέριο, με έντονη οσμή και μπορεί να προκαλέσει δακρύρροια, αίσθηση καψίματος στα μάτια και τον λαιμό, ναυτία, βήχα, εξανθήματα στο δέρμα, δύσπνοια, αλλεργικές αντιδράσεις ακόμα και κρίσεις άσθματος σε άτομα που εκτίθενται σε μεγάλες συγκεντρώσεις της. Υπάρχουν επιπλέον αρκετές ενδείξεις ότι ορισμένα άτομα ενδέχεται να αναπτύξουν ευαισθησία σ αυτή και ότι μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση καρκίνου σε ζώα. Ο Π.Ο.Υ. συστήνει ως μέγιστη τιμή της μέσης συγκέντρωσης φορμαλδεΰδης ανά μισή ώρα στους εσωτερικούς χώρους, τα 100 μg/m 3 για την αποφυγή ερεθισμού των αισθητηρίων [145]. 4.4 Διοξείδιο του αζώτου Το διοξείδιο του αζώτου (NO 2 ) είναι ένα από τα πολλά οξείδια του αζώτου που βρίσκονται στον ατμοσφαιρικό αέρα (υποξείδιο του αζώτου - N 2 O, μονοξείδιο του αζώτου - ΝΟ, διοξείδιο του αζώτου - ΝΟ 2 ) και σχετίζεται με τις διεργασίες καύσης που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα. Ενώ το σημείο βρασμού του είναι 21,15 ο C, η χαμηλή του μερική πίεση σε ατμοσφαιρικές συνθήκες (908 mmhg, στους 25 ο C) αποτρέπει τη συμπύκνωσή του και έτσι το NO 2 υπάρχει στην ατμόσφαιρα σε αέρια μορφή. Το NO 2 είναι πτητικό, χρώματος καφέ-κόκκινου, αδιάλυτο στο νερό, βαρύτερο από τον αέρα και έχει χαρακτηριστική έντονη οσμή και βασικό συστατικό του φωτοχημικού νέφους [145] (Σχήμα 4.3). Επιπλέον, είναι τοξικό αέριο, εξαιρετικά δραστικό οξειδωτικό και διαβρωτικό [4]. 29

49 Σχήμα 4.3: Φωτοχημικό νέφος στο Λονδίνο, όπου περισσότεροι από άνθρωποι εκτίθενται σε μεγαλύτερες από τις επιτρεπόμενες ποσότητες ΝΟ 2 Τα οξείδια του αζώτου δημιουργούνται στον αέρα μέσω διαφορετικών συνδυασμών οξυγόνου και αζώτου σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διεργασία της καύσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία της καύσης, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ποσότητα ΝΟ που παράγεται. Το % των οξειδίων του αζώτου που εκλύονται, είναι συνήθως ΝΟ και μόλις το 5 10 % ΝΟ 2, ωστόσο, παρατηρούνται διαφορές σε αυτή την αναλογία ανάμεσα σε διαφορετικές πηγές εκπομπής. Σε συνθήκες περιβάλλοντος το ΝΟ οξειδώνεται ταχύτατα στον αέρα προς σχηματισμό ΝΟ 2, μέσω των διαθέσιμων οξειδωτικών (όπως οξυγόνο - Ο 2, όζον - Ο 3, VOCs). Η ταχύτητα οξείδωσης είναι τόσο μεγάλη που το ΝΟ 2 θεωρείται συνήθως ο κύριος ρύπος (αντί του ΝΟ). Παρόλα αυτά, αυτή η διεργασία οξείδωσης στον αέρα εσωτερικών χώρων συμβαίνει πολύ πιο αργά [145]. Οι αντιδράσεις παραγωγής του NO 2 είναι οι ακόλουθες: 1. (Το Ν 2 και το Ο 2, παρόλο που στις ατμοσφαιρικές συνθήκες δεν αντιδρούν μεταξύ τους, υπό συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας, όπως ακριβώς στις μηχανές εσωτερικής καύσης, σχηματίζουν ΝΟ). 2. (Τα ΝΟ οξειδώνονται ταχύτατα στον αέρα προς σχηματισμό ΝΟ 2 ). Η κύρια πηγή έκλυσης του ΝΟ 2 στον εξωτερικό αέρα είναι οι μεταφορές. Παράλληλα, στον εσωτερικό αέρα το ΝΟ 2 παράγεται από το κάπνισμα, από συσκευές καύσης ξύλου, υγραερίου, πετρελαίου, κηροζίνης και κάρβουνου όπως σόμπες, θερμάστρες, τζάκια και ιδιαιτέρως από κακοσυντηρημένες ή μη-επαρκώς αεριζόμενες συσκευές. Οι εσωτερικές συγκεντρώσεις του αζώτου επηρεάζονται σημαντικά από τις εξωτερικές φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές εκπομπής του [145]. Το ΝΟ 2 εισέρχεται στον ανθρώπινο οργανισμό, κυρίως μέσω της αναπνοής. Το ΝΟ 2 επιδρά, κυρίως σαν ερεθιστική ουσία, επηρεάζοντας τον βλεννογόνο των ματιών, τη μύτη, τον λαιμό και την αναπνευστική οδό. Η έκθεση σε εξαιρετικά μεγάλη δόση ΝΟ 2 (όπως σε περίπτωση πυρκαγιάς) μπορεί να οδηγήσει σε πνευμονικό οίδημα. Συνεχής έκθεση σε υψηλά επίπεδα ΝΟ 2 συμβάλει στην ανάπτυξη οξείας ή χρόνιας βρογχίτιδας. Τέλος η έκθεση σε χαμηλές 30

50 συγκεντρώσεις ΝΟ 2 μπορεί να προκαλέσει βρογχική αντιδραστικότητα σε πάσχοντες από άσθμα, μειωμένη πνευμονική λειτουργία σε ασθενείς με χρόνιες πνευμονικές παθήσεις και αυξάνει τον κίνδυνο αναπνευστικών μολύνσεων, ιδιαίτερα σε παιδιά [4]. Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Οδηγία 2008/50/ΕΚ η μέγιστη επιτρεπόμενη ωριαία τιμή της συγκέντρωσης του NO 2 ατμοσφαιρικού αέρα, για την προστασία του ανθρώπου είναι τα 200 μg/m 3 (δεν θα πρέπει να υπερβαίνεται περισσότερο από 18 φορές σε ένα ημερολογιακό έτος), η ανώτερη μέση ετήσια τιμή είναι 40 μg/m 3, (ενώ το ετήσιο κρίσιμο επίπεδο συγκέντρωσης των NOx γενικότερα για την προστασία της βλάστησης και των φυσικών οικοσυστημάτων είναι τα 30 μg/m 3 ) [143]. 4.5 Όζον Το όζον (Ο 3 ) συναντάται σε δυο περιοχές της ατμόσφαιρας της Γης, στο έδαφος (τροπόσφαιρα) και στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας (στρατόσφαιρα). Και τα δύο είδη έχουν την ίδια μοριακή σύσταση. Ενώ το στρατοσφαιρικό O 3 προστατεύει τη Γη από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου, το τροποσφαιρικό O 3 είναι το κύριο συστατικό της αιθαλομίχλης (φωτοχημικό νέφος) (Σχήμα 4.4). Σχήμα 4.4: Ενώ το στρατοσφαιρικό όζον προστατεύει τον παγκόσμιο πληθυσμό από την υπεριώδη ακτινοβολία, το τροποσφαιρικό είναι ρύπος και βασικό συστατικό της αιθαλομίχλης Σχήμα 4.5: Τα NOx, VOCs και ηλιακή ακτινοβολία συμμετέχουν στην παραγωγή O 3 31

51 Το τροποσφαιρικό O 3 δεν εκλύεται απ ευθείας στον αέρα, αλλά δημιουργείται μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων κυρίως των ΝΟx αλλά και των VOCs, CO, CH 4 και άλλων υδρογονανθράκων (Σχήμα 4.5). Αναλυτικότερα, η ακολουθία των κυριότερων αντιδράσεων που οδηγούν στην παραγωγή του επιβλαβούς τροποσφαιρικού O 3 είναι η εξής: 1. (Σχηματισμός ΝΟ σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης π.χ. σε μηχανές εσωτερικής καύσης). 2. (Το ΝΟ οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο προς NO 2 ). 3. (Υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας το ΝΟ 2 διασπάται παρέχοντας ατομικό οξυγόνο και το ΝΟ επανέρχεται στο κύκλο της αντίδρασης). 4. (Tο ατομικό οξυγόνο αντιδρά με το μοριακό οξυγόνο παρέχοντας όζον. Να σημειωθεί ότι μεγάλες συγκεντρώσεις NO καταστρέφουν το παραγόμενο όζον, λόγω οξείδωσής του προς NO 2 ) [147]. Η ποσότητα έκλυσης του O 3 φτάνει σε επιβλαβή επίπεδα για την ανθρώπινη υγεία σε μέρες με μεγάλη ηλιοφάνεια, στα αστικά περιβάλλοντα. Επίσης, το O 3 μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις με τον άνεμο, συνεπώς ακόμα και αγροτικές περιοχές μπορούν να επηρεαστούν από μεγάλες συγκεντρώσεις του. Υψηλές συγκεντρώσεις του έχουν επίσης παρατηρηθεί κατά τους κρύους μήνες σε περιοχές με μεγάλο υψόμετρο και με υψηλά επίπεδα εκπομπών VOCs και NOx σε θερμοκρασίες κοντά στο μηδέν. Το Ο 3, μαζί με άλλα αέρια και σωματίδια, συμβάλει στο φαινόμενο της αιθαλομίχλης, το οποίο λαμβάνει χώρα συνήθως κατά τους θερινούς μήνες. Το τροποσφαιρικό Ο 3 βλάπτει την υγεία σε μεγαλύτερο βαθμό τις μέρες με αυξημένη ηλιοφάνεια, λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσής του στον αέρα. Εξαιτίας της μεγάλης τοξικότητάς του μπορεί να είναι επιβλαβές, ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Τα άτομα με πνευμονικές παθήσεις, τα παιδιά, οι ηλικιωμένοι και γενικότερα οι πιο δραστήριοι σε εξωτερικούς χώρους, ανήκουν στις πληθυσμιακές ομάδες που βλάπτονται περισσότερο από αυτό. Ειδικότερα, τα παιδιά ανήκουν στις ομάδες υψηλού κινδύνου, αφού οι πνεύμονές τους αναπτύσσονται και είναι πιο πιθανό να είναι δραστήρια σε εξωτερικούς χώρους, όταν η συγκέντρωση όζοντος είναι μεγάλη, αυξάνοντας έτσι την έκθεσή τους σε αυτό. Επιπλέον τα παιδιά είναι περισσότερο επιρρεπή από τους ενήλικες στην εμφάνιση άσθματος.η έκθεση σε όζον ενδέχεται να προκαλέσει πλήθος προβλημάτων υγείας όπως πόνους στο στήθος, βήχα, ερεθισμό του λαιμού, υπεραιμία και μολύνσεις των πνευμόνων. Επίσης, μπορεί να επιδεινώσει το άσθμα, τη βρογχίτιδα, το εμφύσημα, να ελαττώσει την πνευμονική λειτουργία και να προκαλέσει πλευρίτιδα. Τέλος, το όζον βλάπτει την ευαίσθητη χλωρίδα και τα οικοσυστήματα, συμπεριλαμβανομένων των δασών, των φυσικών πάρκων και των καταφυγίων άγριας ζωής [4]. Η Οδηγία 2008/50/ΕΚ θεσπίζει ως τιμή στόχο του μέσου όρου 8 ωρών εκπομπής Ο 3 στον εξωτερικό αέρα, τα 120 μg/m 3, κατά μέσο όρο, σε 3 χρόνια που δεν πρέπει να υπερβαίνονται περισσότερο από 25 ημέρες ανά ημερολογιακό έτος (ο στόχος αυτός τέθηκε σε ισχύ την 1/1/2010, και θα εφαρμοστεί ως ανώτατη επιτρεπόμενη τιμή το 2020) [143]. 32

52 4.6 Ραδόνιο Το ραδόνιο (ραδόνιο-222, 222 Rn) είναι ένα άχρωμο, άγευστο, άοσμο, ραδιενεργό αέριο και προέρχεται από τη φυσική διάσπαση του ουρανίου-238 ( 238 U) που βρίσκεται σε όλα τα εδάφη και τα πετρώματα. Το ουράνιο-238 μετά από διαδοχικές διασπάσεις, παράγει ισότοπα, διαφορετικού χρόνου ημιζωής και καταλήγει στο ράδιο-226 ( 226 Ra), το οποίο με τη σειρά του διασπάται στο ραδόνιο-222. Το αέριο ραδόνιο συνεχίζει να διασπάται σε ραδιενεργά προϊόντα τα οποία είναι στερεά και συνεπώς μπορούν να προσκολληθούν αρχικά στα σωματίδια σκόνης και έπειτα στους πνεύμονες, όπου θα εξακολουθούν να διασπώνται. Σε κάθε τέτοια διάσπαση εκπέμπονται σωματίδια α,β και ακτίνες γ που επιδρούν στο DNA, μεταλλάσσοντάς το και προκαλώντας έτσι καρκίνο. Συνήθως, το ραδόνιο μετακινείται από το έδαφος προς τα σπίτια, μέσω χαραμάδων σε τοίχους ή πατώματα που έρχονται σε επαφή με το έδαφος. Τα κτίρια παγιδεύουν το ραδόνιο, το οποίο σταδιακά συσσωρεύεται, οπότε και γίνεται επικίνδυνο για την υγεία. Οποιοδήποτε σπίτι ή κτίριο, παλιό ή καινούριο, μονωμένο ή χωρίς μόνωση, με ή χωρίς υπόγειο μπορεί να έχει πρόβλημα από υψηλές συγκεντρώσεις ραδονίου (Σχήμα 4.6). Σχήμα 4.6: Τρόποι εισροής ραδονίου στον εσωτερικό χώρο ενός σπιτιού Περίπου το 55 % της έκθεσης του ανθρώπου σε ραδιενέργεια οφείλεται στο ραδόνιο. Κύριο σύμπτωμα της έκθεσης στο ραδόνιο είναι ο καρκίνος των πνευμόνων αν και οι έρευνες για την επίδρασή του στην ανθρώπινη υγεία βρίσκονται ακόμα σε εξέλιξη. Έχει παρατηρηθεί ότι τα παιδιά έχουν μεγαλύτερες πιθανότητες προσβολής από ορισμένους τύπους καρκίνου, σε σχέση με τους ενήλικες, αλλά ακόμα δεν υπάρχουν επαρκή δεδομένα για το εάν το ραδόνιο ευθύνεται γι αυτό ή όχι. Επίσης, το κάπνισμα σε συνδυασμό με την έκθεση σε ραδόνιο δρουν συνεργιστικά κατά της υγείας [4]. Σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ., οι εκτιμώμενες συγκεντρώσεις ραδονίου που προκαλούν το θάνατο, με συχνότητες 1/100 και 1/1.000 είναι 67 Bq/m 3 και 6,7 Bq/m 3, για καπνιστές και 1670 Bq/m 3 και 167 Bq/m 3, για μη καπνιστές, αντίστοιχα [145]. 33

53 4.7 Μονοξείδιο του άνθρακα Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα άοσμο, άχρωμο και τοξικό αέριο, προϊόν της ατελούς καύσης του άνθρακα με το οξυγόνο. Επειδή είναι αδύνατο να εντοπιστεί χωρίς ειδικό εξοπλισμό, το CO μπορεί να αποβεί θανάσιμο σε υψηλές συγκεντρώσεις. Οι συνέπειες της έκθεσης σε αυτό είναι διαφορετικές ανάλογα με την ηλικία, τη γενική κατάσταση της υγείας και τη διάρκεια έκθεσης των ατόμων [4]. Το CO εισέρχεται στον ανθρώπινο οργανισμό μέσω της αναπνοής. Οι ανθρωπογενείς εκπομπές ευθύνονται για περίπου τα δύο τρίτα της συνολικής ποσότητας του CO στον αέρα, ενώ το υπόλοιπο ένα τρίτο προκύπτει από φυσικές εκπομπές. Επίσης, μικρές ποσότητες CO παράγονται και μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Η ανεπαρκής οξείδωση κατά την καύση υδρογονανθράκων είναι η βασική αιτία παραγωγής CO. Για παράδειγμα, κατά την πλήρη καύση του μεθανίου (CH 4 ), παράγεται μόνο διοξείδιο του άνθρακα: Αντίθετα, απουσία επαρκούς ποσότητας οξυγόνου, η καύση γίνεται:.. Χαμηλή έκθεση στο CO μπορεί να συμβεί στους εξωτερικούς χώρους, κοντά σε δρόμους και χώρους στάθμευσης, αφού μία πηγή εκπομπής του CO είναι η εξάτμιση πετρελαιοκίνητων και ντιζελοκίνητων οχημάτων. Σε εσωτερικούς χώρους, το CO παράγεται από πηγές καύσης (κουζίνες, θέρμανση) και επίσης μπορεί να εισέλθει σε αυτούς από τον εξωτερικό αέρα. Στις ανεπτυγμένες χώρες, η σημαντικότερη πηγή CO είναι οι θερμαντικές και οι μαγειρικές συσκευές που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα και είναι ελαττωματικές, λάθος εγκατεστημένες και φτωχά αεριζόμενες. Στις αναπτυσσόμενες χώρες, η χρήση βιοκαυσίμων και το κάπνισμα είναι οι κυριότερες πηγές εκπομπής του. Επιπρόσθετα, φραγμένες καμινάδες, εστίες ξύλου, διακοσμητικές εστίες και θερμάστρες χωρίς ασφαλή χαρακτηριστικά μπορούν να επιφέρουν αύξηση των συγκεντρώσεων του CO σε εσωτερικούς χώρους. Η χρήση ποιοτικότερων καυσίμων, όπως το φυσικό αέριο, το βουτάνιο και το προπάνιο συνήθως παράγει μικρότερες ποσότητες CO. Παρόλα αυτά, ακόμα και συσκευές που χρησιμοποιούν τέτοια καύσιμα μπορούν να προκαλέσουν θανάσιμη δηλητηρίαση από CO, εξαιτίας της κακής συντήρησης ή του αερισμού τους, ή όταν ο λόγος αέρα/καυσίμου δεν είναι σωστά προσαρμοσμένος. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, το CO μπορεί να προκαλέσει εξάντληση σε υγιή άτομα και στηθόπονους σε καρδιοπαθείς. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, επιφέρει μειωμένη όραση, απώλεια προσανατολισμού, πονοκεφάλους, ζαλάδες, σύγχυση και ναυτία (Σχήμα 4.7). Επιπλέον, προκαλεί συμπτώματα παρόμοια με αυτά της γρίπης, τα οποία υποχωρούν με την έξοδο από τον μολυσμένο χώρο. Το CO είναι θανάσιμο σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Η τοξική του δράση οφείλεται στην ικανότητά του να εκτοπίζει το οξυγόνο από τις θέσεις δέσμευσής του με την αιμοσφαιρίνη του αίματος (η διαδικασία δέσμευσης του οξυγόνου με την αιμοσφαιρίνη είναι αυτή με την οποία ο οργανισμός προσλαμβάνει το απαραίτητο οξυγόνο για τη λειτουργία του). Αυτό οφείλεται στην πολύ μεγαλύτερη χημική συγγένεια που έχει το μονοξείδιο του άνθρακα με την αιμοσφαιρίνη, σε σχέση με το οξυγόνο. Με τον τρόπο αυτό εμποδίζεται η ανταλλαγή των αερίων στο επίπεδο των ιστών και γρήγορα εμφανίζεται υποξία. Όσο μεγαλύτερη είναι η 34

54 συγκέντρωση του CO, τόσο πιο σοβαρή είναι η υποξία του οργανισμού με συνεπώς οξύτερα συμπτώματα [145]. Σχήμα 4.7: Προειδοποιητικό σήμα, για τα συμπτώματα της έκθεσης σε CO Η Οδηγία 2008/50/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου ορίζει ως ανώτερη μέση τιμή 8 ωρών του ατμοσφαιρικού αέρα, για το CO τα 10 mg/m 3 (9 ppm) [143]. 4.8 Διοξείδιο του άνθρακα Το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο που σχηματίζεται εξαιτίας της μεταβολικής δραστηριότητας (οι άνθρωποι και τα ζώα εκπέμπουν CO 2 κατά την εκπνοή τους) και τις διεργασίες καύσης ενώσεων που περιέχουν άνθρακα. Σε στερεή μορφή ονομάζεται ξηρός πάγος. Ενώ το CO 2 δεν είναι τοξικό, η ποσότητα που βρίσκεται σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιείται ως δείκτης για την ποιότητα του αέρα. Τα αυξημένα επίπεδα συγκέντρωσής του δείχνουν ότι δεν υπάρχει επαρκής επανακυκλοφορία καθαρού εξωτερικού αέρα στον εσωτερικό χώρο. Επιπλέον, αυτό υποδεικνύει το ενδεχόμενο ύπαρξης και άλλων μολυσματικών ουσιών στον εσωτερικό χώρο, αφού δεν υπάρχει αρκετός καθαρός αέρας για να τις αραιώσει. Εφόσον το CO 2 είναι αναπόφευκτος και προβλέψιμος ρύπος, όπως επίσης και εύκολα μετρήσιμο προϊόν της κατοίκησης σε ένα κτίριο, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ρυθμού αερισμού και συνεπώς, ως δείκτης για το αν οι ρύποι που εκπέμπονται από τους ανθρώπους και από άλλες πηγές στο κτίριο μπορούν να προκαλέσουν ενοχλήσεις ή σοβαρούς κινδύνους στην υγεία. Το CO 2 μπορεί να αποβεί επικίνδυνο για την υγεία όταν η συγκέντρωσή του είναι τόσο μεγάλη ώστε να αντικαταστήσει το οξυγόνο, γεγονός το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε ασφυξία μέσα σε έναν κλειστό χώρο. Το CO 2 είναι προϊόν της ανθρώπινης και ζωικής αναπνοής και βρίσκεται παντού. Σημαντικές ποσότητές του εντοπίζονται σε σπίτια, αίθουσες διαλέξεων, σχολικές τάξεις, γραφεία και υποβρύχια. Επίσης, το CO 2 χρησιμοποιείται στα αναψυκτικά με ανθρακικό, σε χημικές διεργασίες, ως συντηρητικό τροφίμων, ως αδρανοποιητής για την κατάσβεση των πυρκαγιών και ως ψυκτικό. Ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν αν η έκθεση στο CO 2 μπορεί να καταστεί επιβλαβής είναι η συγκέντρωση και η ποσότητα του CO 2 μέσα στο κτίριο. Το CO 2 βρίσκεται στη ατμόσφαιρα σε συγκεντρώσεις περίπου 0,035 %. Η έκθεση υγιών ατόμων για παρατεταμένες περιόδους σε 35

55 συγκέντρωση 1,5 % προκαλεί ελαφρά συμπτώματα, ενώ έκθεση σε συγκέντρωση 7 έως 10 % μπορεί να επιφέρει πονοκεφάλους, ζαλάδες, διαταραγμένη αναπνοή, εφίδρωση, δυσφορία, αυξημένο αριθμό των καρδιακών παλμών, υψηλή πίεση, οπτικές διαταραχές, μειωμένη ακοή, ναυτία και απώλεια αισθήσεων. Σε συγκεντρώσεις κοντά στο 30 % τα συμπτώματα είναι πολύ σοβαρότερα όπως σπασμοί, κώμα και θάνατος από ασφυξία. Αυτό συμβαίνει επειδή σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις το CO 2 απομακρύνει το οξυγόνο του αέρα, γι αυτό το λόγο χαρακτηρίζεται και ως «απλό ασφυξιογόνο». Ένας άλλος παράγοντας που καθορίζει τα συμπτώματα της έκθεσης σε αυτό είναι τα προσωπικά χαρακτηριστικά του ατόμου που εκτίθεται, όπως η ηλικία, το φύλο, το βάρος, η γενικότερη κατάσταση υγείας του και οι δραστηριότητές του. Έτσι, άτομα που πάσχουν από χρόνιες πνευμονικές παθήσεις ή βρίσκονται υπό έντονη σωματική δραστηριότητα βιώνουν σοβαρότερα συμπτώματα. Επίσης, έρευνες έχουν δείξει ότι η έκθεση σε συνδυασμό CO 2 και CO οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού δέσμευσης του CO με την αιμοσφαιρίνη του αίματος [148]. Δεν υπάρχουν θεσπισμένες ανώτατες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις για το CO 2 από την Ε.Ε. ή τον Π.Ο.Υ.. Ωστόσο, η ASHRAE έχει προτείνει μια τιμή-στόχο για τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα τα 1000 ppm, προκειμένου να διατηρηθεί ένα περιβάλλον με συνθήκες άνεσης για τους περισσότερους χρήστες του κτιρίου και για να περιοριστούν τα ανθρώπινα βιολύματα (σωματικές οσμές) σε κτίρια με συστήματα τεχνητού εξαερισμού, όπως προαναφέρθηκε και στο Κεφάλαιο 3 [79]. 36

56 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 37

57 38

58 5 Πειραματικός εξοπλισμός 5.1 Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία των ρύπων Για τους σκοπούς αυτής της Διπλωματικής Εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν οι μέθοδοι της ενεργητικής και παθητικής δειγματοληψίας, όπως επίσης και η αυτόματη καταγραφή δεδομένων, για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των ρύπων που εξετάστηκαν. Μια από τις σημαντικότερες εξελίξεις που σημειώθηκαν στη δειγματοληψία αέρα τα τελευταία χρόνια είναι η εξέλιξη των παθητικών δειγματοληπτών. Η τεχνολογία της παθητικής δειγματοληψίας εισήχθη αρχικά στον τομέα της υγείας και ασφάλειας από τους ερευνητές Palmes και Gunnison. Με τον καιρό αυξήθηκε το πλήθος των εφαρμογών, στις οποίες αυτή χρησιμοποιείται και συνεπώς αυξήθηκαν ο αριθμός και οι τύποι των παθητικών δειγματοληπτών που είναι διαθέσιμοι στην αγορά. Η ενεργητική δειγματοληψία περιλαμβάνει τη χρήση μια αντλίας ρόφησης αέρα, διαμέσου μιας συσκευής συλλογής, συνήθως ενός φίλτρου. Αντίθετα, κατά την παθητική δειγματοληψία δεν απαιτείται η ενεργή κίνηση του αέρα με αντλία, αλλά χρησιμοποιείται η φυσική διεργασία της διάχυσης ή της διαπέρασης μέσω μίας μεμβράνης. Οι περισσότεροι παθητικοί δειγματολήπτες χρησιμοποιούν τη διεργασία της διάχυσης, έτσι αναφέρονται συνήθως ως «παθητικοί δειγματολήπτες διάχυσης». Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα για κάθε έναν από τους δειγματολήπτες που λειτουργούν με τις παραπάνω μεθόδους, όπως το μέγεθος, το βάρος, η ευκολία χρήσης τους και το κόστος. Παρόλα αυτά, ο σημαντικότερος παράγοντας επιλογής τους είναι η αξιοπιστία τους. Η ενεργητική δειγματοληψία είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα του ανέμου που πνέει στην περιοχή. Αντίθετα, οι παθητικοί δειγματολήπτες δεν λειτουργούν σωστά, σε μικρές ή μεγάλες ταχύτητες αέρα. Τις περισσότερες φορές, κατά την ενεργητική δειγματοληψία χρησιμοποιούνται σωλήνες ρόφησης, οι οποίοι έχουν ένα εφεδρικό τμήμα. Έτσι, εξυπηρετείται ο έλεγχος αξιοπιστίας και ποιότητας τη δειγματοληψίας, καθώς και η ακριβής κανονικοποίηση, κάτι το οποίο δε συμβαίνει με τους παθητικούς δειγματολήπτες [149] Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία και τη μέτρηση των συγκεντρώσεων των αιωρούμενων σωματιδίων Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.1, τα εισπνεόμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες: τα λεπτόκοκκα σωματίδια, PM 2.5 και τα χονδρόκοκκα, PM 10. Για τα PM 2.5 επιλέχθηκε η μέθοδος του κρουστικού διαχωρισμού των σωματιδίων, ενώ τα όλα τα αιωρούμενα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των PM 10 μετρήθηκαν οπτικά. Για τη συλλογή των PM 2.5 των εσωτερικών χώρων χρησιμοποιήθηκαν 3 συσκευές δειγματοληψίας, μικρού όγκου, από τις οποίες η μια ήταν τύπου LVS 3.1 και οι δύο τύπου PNS 16, της εταιρίας Comde-Derenda, δηλαδή συνδυασμός της LVS 3.1, με επιπλέον συσκευή αυτόματης εναλλαγής φίλτρου. 39

59 Derenda low-volume sampler type LVS 3.1 Οι συσκευές δειγματοληψίας αυτού του τύπου κατασκευάστηκαν για τη συλλογή σωματιδίων του αέρα το 1976 και από τότε βελτιώνονται συνεχώς, με πολλά μοντέλα που κυκλοφορούν στην αγορά. Χρησιμοποιούν αντλία κενού για να εισάγουν τον περιβαλλοντικό αέρα πάνω σε μία κεφαλή δειγματοληψίας. Έπειτα, τα σωματίδια ταξινομούνται κατά μέγεθος σε ένα κρουστικό, ανάντι στη ροή του αέρα και εναποτίθενται σε ένα φίλτρο. Η ροή του αέρα ελέγχεται με μία μετρητική οπή, η οποία εισάγεται ανάμεσα στο φίλτρο και την αντλία κενού και ρυθμίζεται με ακρίβεια καλύτερη του 2 %. 40 Σχήμα 5.1: Derenda LVS 3.1 H LVS 3.1 (Σχήμα 5.1) έχει χαρακτηριστεί ως πρότυπη συσκευή - αναφοράς, σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα CEN και CEN Η παροχή του αέρα κατά τη διάρκεια της συλλογής PM είναι 2,3 m 3 /h. Η συσκευή είναι εξοπλισμένη με μία περιστροφική αντλία κενού 4 m 3. Το ανώτατο κενό στο φίλτρο είναι 300 mbar, η μέγιστη ροή του αέρα, κατά τη χρήση φίλτρου υαλοβάμβακα, είναι 3.5 m 3 /h, ενώ οι διαστάσεις της είναι mm και ζυγίζει 17 kg. Η διάρκεια της δειγματοληψίας μπορεί να φτάσει και τις ώρες. Derenda automatic sequential sampling system type PNS Τα συστήματα διαδοχικής δειγματοληψίας της σειράς PNS 16 (Σχήμα 5.2), χρησιμοποιούνται για τη συνεχή συλλογή και παρακολούθηση της συλλογής των φίλτρων, χωρίς την ανάγκη για χειροκίνητη αλλαγή τους. Το σύστημα αποτελείται από μια μονάδα δειγματοληψίας τύπου LVS, η οποία παρουσιάστηκε παραπάνω, έναν αυτόματο μηχανισμό εναλλαγής φίλτρων με 16 κασέτες φίλτρων, έναν σωλήνα εισαγωγής αέρα και την κεφαλή της δειγματοληψίας. Η συσκευή εναλλαγής των φίλτρων είναι εξαεριζόμενη, για να αποφευχθεί η συμπύκνωση ή η δημιουργία

60 πάγου. Η κεφαλή της δειγματοληψίας είναι στερεωμένη αεροστεγώς στον σωλήνα εισόδου του αέρα, διαμέτρου 40 mm. Ο σωλήνας είναι στιλβωμένος και ανοδιωμένος, έτσι ώστε να μην υπάρχουν ενδεχόμενες απώλειες δείγματος από την κατακρήμνιση σωματιδίων, λόγω τυχόν στροβιλισμών. Σχήμα 5.2: Derenda PNS 16 - LVS 3.1 Μια κασετίνα με 15 κασέτες (φίλτρα) τοποθετείται στη μονάδα εναλλαγής φίλτρων (υπάρχει ήδη άλλο ένα φίλτρο, πάνω στο οποίο γίνεται η πρώτη δειγματοληψία, όποτε συνολικά 16 φίλτρα). Οι κασέτες στερεώνονται στις κασετίνες ξεχωριστά, μέσω ελατηρίων. Οι κασέτες πιέζονται προς το λείο τοίχωμα, ώστε να μην υπάρξει διαρροή ποσότητας πτητικής ύλης. Αυτό εξασφαλίζει ότι υπάρχει η δυνατότητα μέτρησης των ποσοτήτων σκόνης ακόμα και μετά από αρκετές μέρες δειγματοληψίας. Η κασετίνα κινείται στον κάθετο άξονα και οι κασέτες στον οριζόντιο με μηχανισμό ακριβείας. Η θέση δειγματοληψίας ανοίγει ώστε να εισέλθει το φίλτρο και έπειτα παραμένει κλειστή κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας μέσω ενός ισχυρού ελατηρίου. Στη συσκευή χρησιμοποιούνται κασέτες φίλτρων διαμέτρου 47 ή 50 mm και ο σωλήνας έχει μήκος 800 mm. Οι διαστάσεις της LVS 3.1 είναι αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω ενώ για τη συσκευή αυτόματης εναλλαγής φίλτρου είναι mm με βάρος 31 kg [150]. Τα PM 2.5 των εξωτερικών χώρων συλλέχθηκαν με τη χρήση μιας συσκευής δειγματοληψίας αιωρούμενων σωματιδίων του οίκου TCR Tecora. TCR Tecora air guard PM line Η αρχή λειτουργίας της TCR Tecora air guard PM line είναι πανομοιότυπη με αυτή της Derenda LVS 3.1, η οποία παρουσιάστηκε παραπάνω, δηλαδή και σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται 41

61 ο κρουστικός διαχωρισμός σωματιδίων. Ο λόγος που η αυτή η συσκευή χρησιμοποιήθηκε κατά την εξωτερική δειγματοληψία, είναι ο αυξημένος θόρυβος λειτουργίας της, ο οποίος ήταν ανεπιθύμητος κατά τη διάρκεια χρήσης των σχολικών τάξεων. Ακόμα, και στους τρείς τύπους αντλιών, έγινε χρήση φίλτρων μικροϊνών χαλαζία της εταιρίας Whatman για την εναπόθεση των δειγμάτων σωματιδιακής ύλης. Quartz Filters QM-A Τα φίλτρα μικροϊνών χαλαζία (SiO 2 ), υψηλής καθαρότητας (Σχήμα 5.3), χρησιμοποιούνται για τη δειγματοληψία αέρα που προέρχεται από όξινα αέρια, καμινάδες, καπναγωγούς και αερολύματα, ιδιαίτερα σε υψηλές θερμοκρασίες, ως 500 ο C. Εξαιτίας του χαμηλού τους επιπέδου σε μέταλλα αλκαλικών γαιών, εξαλείφονται τα τεχνητά προϊόντα των θειικών και νιτρικών αλάτων (από SO 2 και NO 2 ). Είναι κυκλικού σχήματος, με διάμετρο 47 mm, πάχος 450 μm, βάρος βάσης 85 g/m 2 και δυνατότητα συγκράτησης σωματιδίων 98 % [151]. Σχήμα 5.3: Φίλτρα Whatman QM-A Τα σωματίδια διαμέτρου μέχρι 10 μm, PM 10, μετρήθηκαν με την τεχνολογία σκέδασης του φωτός, χρησιμοποιώντας τη συσκευή ανάλυσης μεγέθους σωματιδίων της εταιρίας Grimm. Grimm particle size analyzer Model Η συσκευή ανάλυσης μεγέθους σωματιδίων, Grimm (Σχήμα 5.4) είναι μία μικρή φορητή συσκευή που χρησιμοποιείται για τη συνεχή μέτρηση των σωματιδίων στον αέρα. Οι ποσότητες των σωματιδίων αναφέρονται σε 2 βασικά μεγέθη: Αριθμός σωματιδίων/λίτρο αέρα ή Μάζα σωματιδίων (μg)/λίτρο αέρα. Το μοντέλο χρησιμοποιεί την τεχνολογία διάχυσης φωτός για να προσδιοριστεί ο αριθμός των σωματιδίων, όπου ένα λέιζερ - ημιαγωγός λειτουργεί ως πηγή φωτός. Το σήμα, το οποίο διαχέεται από το σωματίδιο που περνάει μέσα από την ακτίνα του λέιζερ, συλλέγεται υπό γωνία 90 ο από ένα κάτοπτρο και μεταφέρεται στη δίοδο υποδοχέα (Σχήμα 5.5). Έπειτα, το σήμα της διόδου, αφού ενισχυθεί, περνά από έναν πολυκάναλο ταξινομητή μεγέθους. Στη συνέχεια, ένας αναλυτής ύψους παλμού, ταξινομεί το σήμα που εκπέμπεται σε κάθε κανάλι. 42

62 Ο αέρας του περιβάλλοντος προς ανάλυση, εισέρχεται με ρόφηση στη συσκευή, μέσω μια εσωτερικής αντλίας, με ρυθμό 1,2 λίτρα/λεπτό. Το δείγμα περνάει από το θάλαμο μέτρησης (Σχήμα 5.6)με το λέιζερ και συλλέγεται σε ένα φίλτρο πολυτετραφθοροαιθυλενίου (PFTE), 47 mm, το οποίο στη συνέχεια μπορεί να αναλυθεί βαρυμετρικά, για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τη μέτρηση με το λέιζερ. Επιπρόσθετα, μπορεί να γίνει χημική ανάλυση του δείγματος που επικάθισε στο φίλτρο. Η αντλία, επίσης, παράγει τον απαραίτητο αέρα, ο οποίος φιλτράρεται, προκειμένου να καθαριστεί ο οπτικός θάλαμος, έτσι ώστε να διασφαλιστεί ότι καμία ποσότητα σωματιδιακής ύλης δεν έρχεται σε επαφή με τη συσκευή λέιζερ. Ο καθαρός αέρας που παράγεται χρησιμοποιείται και για τον έλεγχο της μηδενικής τιμής αναφοράς, κατά την αυτοβαθμονόμηση του οργάνου. Σχήμα 5.4: Grimm Σχήμα 5.5: Πως γίνεται οπτική μέτρηση των αιωρούμενων σωματιδίων από το Grimm

63 Σχήμα 5.6: Ο θάλαμος μέτρησης του Grimm Κατά την εκκίνηση κάθε μέτρησης, το όργανο πραγματοποιεί μια διαδικασία αυτοελέγχου, η οποία διαρκεί για περίπου 30 δευτερόλεπτα. Η πραγματική μέτρηση ξεκινά όταν η οθόνη εμφανίσει την τιμή της πρώτης μέτρησης. Τα επόμενα αποτελέσματα εμφανίζονται κάθε 6 δευτερόλεπτα. Τα δεδομένα πραγματικού χρόνου της συγκέντρωσης σωματιδιακής ύλης μεταφέρονται κάθε λεπτό στην αφαιρούμενη κάρτα μνήμης της συσκευής, μπορούν να μεταφερθούν σε ηλεκτρονικό υπολογιστή για περεταίρω ανάλυση και είναι διαθέσιμα ανά διαστήματα 6 (fast mode) ή 60 δευτερολέπτων (normal mode). Η συσκευή μπορεί να μετρήσει σωματίδια μεγέθους από 0,23 μέχρι 20 μm σε 14 κανάλια μεγέθους (size channels). Έχει εύρος μέτρησης σωματιδίων 1 έως μετρήσεις ανά λίτρο αέρα, εύρος μάζας έως 100 mg ανά λίτρο αέρα και ευαισθησία 1 σωματίδιο ανά λίτρο αέρα. Ζυγίζει 2,4 kg και έχει διαστάσεις cm [152] Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία των πτητικών οργανικών ενώσεων, φορμαλδεΰδης, διοξειδίου του αζώτου και όζοντος Για τη δειγματοληψία των VOCs, της φορμαλδεΰδης, του NO 2 και του O 3 προτιμήθηκαν οι συσκευές παθητικής δειγματοληψίας με διάχυση, Radiello, της εταιρίας Fondazione Salvatore Maugeri IRCCS. Radiello diffusive air samplers Η συσκευή Radiello είναι ένας παθητικός δειγματολήπτης διάχυσης, δηλαδή ένα κλειστό κουτί, κυλινδρικού σχήματος, το οποίο έχει 2 τοιχώματα. Το ένα είναι η επιφάνεια διάχυσης, την οποία διαπερνούν τα αέρια σωματίδια κι το δεύτερο, η προσροφητική επιφάνεια, στην οποία προσροφόνται (Σχήμα 5.7). 44

64 Σχήμα 5.7: Παθητικος δειγματολήπτης Radiello. Φαίνονται οι επιφάνειες διάχυσης και προσρόφησης Ωθούμενα από την κλίση της συγκέντρωσης (διαφορά συγκέντρωσης ανά μονάδα μήκους), dc/dl, τα αέρια μόρια διασχίζουν τη διαχυτική επιφάνεια S και διαχέονται προς την προσροφητική επιφάνεια A κατά τη διαδρομή l (Σχήμα 5.8), παράλληλα με τον άξονα του κυλίνδρου. Σχήμα 5.8: Η διαδρομή των αέριων μορίων διαμέσου του δειγματολήπτη Radiello Τα μόρια που παγιδεύονται στο προσροφητικό υλικό τελικά προσροφώνται στο Α σύμφωνα με την εξίσωση :, όπου dm/dt: ο ρυθμός πρόσληψης (προσρόφησης της μάζας), D: η σταθερά διάχυσης 45

65 Αν C είναι η συγκέντρωση της επιφάνειας διάχυσης και C 0 η συγκέντρωση της προσροφητικής επιφάνειας, η ολοκλήρωση της παραπάνω σχέσης δίνει:. Αν η συγκέντρωση στην προσροφητική επιφάνεια είναι αμελητέα, η εξίσωση προσεγγίζεται ως εξής: και έπειτα, όπου Q: ο ρυθμός συλλογής δείγματος και εκφράζεται στις μονάδες της ροής του αερίου (δηλαδή αν το m είναι σε μg, το t σε λεπτά και το C σε μg/l, τότε το Q εκφράζεται σε l/min). Έτσι, αν ο ρυθμός δειγματοληψίας Q είναι σταθερός, για να υπολογιστεί η συγκέντρωση του ρύπου στο περιβάλλον, χρειάζεται μόνο να ποσοτικοποιηθεί η μάζα του αναλύτη (αέριος ρύπος) που παγιδεύεται στο προσροφητικό υλικό και να σημειωθεί ο χρόνος έκθεσης του δειγματολήπτη διάχυσης. Ο μόνος τρόπος να βελτιωθεί ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι με τη βελτίωση της γεωμετρίας του δειγματολήπτη, χρησιμοποιώντας ακτινική σχεδίαση. Έτσι, οι δειγματολήπτες Radiello έχουν κυλινδρικό σχέδιο, με την εξωτερική επιφάνεια να δρα ως επιφάνεια διάχυσης και η εσωτερική ως προσροφητική επιφάνεια. Τα αέρια μόρια κινούνται αξονικά παράλληλα προς την προσροφητική κλίνη, η οποία είναι επίσης κυλινδρική και ομοαξονική της επιφάνειας διάχυσης. Σε σύγκριση με τους αξονικούς δειγματολήπτες, το Radiello έχει μεγαλύτερη επιφάνεια διάχυσης χωρίς την αύξηση του προσροφητικού υλικού. Αν το εμβαδόν του κυλίνδρου είναι διάχυσης l είναι ίση με την ακτίνα r τότε ο ρυθμός προσρόφησης είναι:, όπου h το ύψος του κυλίνδρου και η διαδρομή. Με ολοκλήρωση της εξίσωσης αυτής από r d (η ακτίνα της κυλινδρικής επιφάνειας διάχυσης) έως r a (η ακτίνα της προσροφητικής επιφάνειας) γίνεται:, όπου ο λόγος είναι η γεωμετρική σταθερά του δειγματολήπτη Radiello. Συνεπάγεται λοιπόν, ότι ο υπολογισμένος ρυθμός προσρόφησης είναι ανάλογος του ύψους του κυλίνδρου και αντιστρόφως ανάλογος του λογαρίθμου του λόγου των ακτινών της επιφάνειας διάχυσης και προσρόφησης. Ενώ ο ρυθμός συλλογής δείγματος δεν επηρεάζεται σημαντικά από τις διαφορές της πίεσης στο περιβάλλον, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, έτσι ενδέχεται να προκύψουν σημαντικά σφάλματα στις μετρήσεις αν η θερμοκρασία είναι πολύ διαφορετική 46

66 από 25 ο C. Η δειγματοληψία δεν επηρεάζεται αν τα Radiello απορροφήσουν ακόμα και μεγάλες ποσότητες νερού, ως συνέπεια της έκθεσής τους σε υγρή ατμόσφαιρα. Το ίδιο, όμως, δεν ισχύει και για την περίπτωση που, λόγω χαμηλών θερμοκρασιών, δημιουργηθεί στρώμα πάγου στο πορώδες του Radiello, καταστρέφοντας έτσι τη δειγματοληψία. Συνεπώς, τα Radiello θα πρέπει να προστατεύονται από τις κακές καιρικές συνθήκες. Ανάλογα με τον ρύπο που μετράται, υπάρχουν διαφορετικοί κύλινδροι διάχυσης (diffusive body) και προσρόφησης (adsorbing cartridge). Οι κύλινδροι προσρόφησης έχουν όλοι το ίδιο μέγεθος: 60 mm μήκος, και 4,8 ή 5,8 mm διάμετρο. Για τη συλλογή του δείγματος των VOCs χρησιμοποιήθηκαν άσπροι κύλινδροι διάχυσης (white diffusive body, code 120), από μικροπορώδες πολυαιθυλένιο, πάχους 1,7 mm και μέσο πορώδες 25 ± 5 μm. Το μήκος της διαδρομής διάχυσης είναι 18 mm. Επίσης χρησιμοποιήθηκε προσροφητικός κύλινδρος ενεργού άνθρακα (activated charcoal adsorbing cartridge, code 130) Για τη φορμαλδεΰδη έγινε χρήση μπλε κυλίνδρων διάχυσης (blue diffusive body, code 120-1), οι οποίοι έχουν τις ίδιες ιδιότητες με τους άσπρους αλλά είναι αδιαφανείς, για να εξυπηρετείται η δειγματοληψία ουσιών, ευαίσθητων στο φως. Επιλέχθηκε ο προσροφητικός κύλινδρος για αλδεΰδες (chemiadsorbing cartridge for aldehydes, code 165). Για το NO 2, επιλέχθηκαν οι μπλε κύλινδροι διάχυσης (blue diffusive body, code 120-1), όπως και για τη φορμαλδεΰδη και ο προσροφητικός κύλινδρος για NO 2 και SO 2 (chemiadsorbing cartridge for NO 2 and SO 2, code 166). Τέλος, για το Ο 3 χρησιμοποιήθηκαν επίσης μπλε κύλινδροι διάχυσης (blue diffusive body, code 120-1), όπως για τη φορμαλδεΰδη και το NO 2 και προσροφητικός κύλινδρος για Ο 3 (chemiadsorbing cartridge for ozon, code 172). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για όλα τα Radiello, έγινε χρήση βάσεων (supporting plate, code 121) και ετικετών (label, code 190) [153]. Τα πλεονεκτήματα αυτών των δειγματοληπτών είναι ότι δεν χρειάζονται παροχή ρεύματος, δεν απαιτούνται αντλίες αέρα, δεν υπάρχει η ανάγκη παρακολούθησής τους, είναι αθόρυβοι, φορητοί, ελαφριοί και το κόστος τους δεν είναι ιδιαίτερα υψηλό Πειραματικός εξοπλισμός για τη δειγματοληψία του ραδονίου Το δείγμα του αέριου ραδονίου συλλέχθηκε με τη συσκευή παθητικής δειγματοληψίας, Rapidos βραχυπρόθεσμος ελεγκτής εκπομπών ραδονίου, της εταιρίας Landauer. Rapidos short-term radon gas monitor Ο παθητικός δειγματολήπτης Rapidos (Σχήμα 5.9) λειτουργεί με τη μέθοδο της ανίχνευσης του αποτυπώματος των σωματιδίων α (Track-Etch α-particle detection). Τα σωματίδια α εκπέμπονται κατά τη διάσπαση του ραδονίου-222 σε πολώνιο-218, όπως προαναφέρθηκε στο κεφάλαιο 4.7 με τίτλο «Ραδόνιο». Τα σωματίδια α, αφού εισέλθουν στο δειγματολήπτη, χαράσσουν ίχνη προσκρούοντας πάνω σε μία λεπτή ταινία, κατασκευασμένη από πλαστικό CR-39 (allyl diglycol carbonate), μία οργανική ρητίνη που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή οφθαλμικών φακών και στην πυρηνική φυσική (Σχήμα 5.10). Έπειτα από την έκθεση, τα ίχνη των σωματιδίων 47

67 α καθίστανται ορατά με μικροσκόπιο (Σχήμα 5.11), μετά από χημική ή ηλεκτροχημική χάραξη, συνήθως σε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) και η συγκέντρωση ραδονίου υπολογίζεται σύμφωνα με τον αριθμό τους [154]. Σχήμα 5.9: Παθητικός δειγματολήπτης ραδονίου Rapidos Σχήμα 5.10: Η λεπτή ταινία CR-39, πάνω στην οποία προσκρούουν τα σωματίδια α Σχήμα 5.11: Ίχνη σωματιδίων α, πάνω στο CR-39. Εικόνα από μικροσκόπιο Οι παθητικοί δειγματολήπτες ραδονίου έχουν όριο ανίχνευσης τα 2 Bq/m 3, εύρος μετρήσεων kbqh/m 3 και είναι εύκολοι στη χρήση, μικροί σε μέγεθος (διάμετρος 58 mm, πάχος 40 mm) και οικονομικοί [155]. 48

68 5.1.4 Πειραματικός εξοπλισμός για τη μέτρηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα και την καταγραφή των συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα υπολογίστηκε με τη χρήση της φορητής συσκευής Telaire 7001D της εταιρίας General Electric. Συνδέοντας σε αυτό τη συσκευή καταγραφής δεδομένων Hobo U12 της εταιρίας Onset (Σχήμα 5.12), είναι δυνατή η επιπλέον καταχώρηση στοιχείων για τη θερμοκρασία και την υγρασία του χώρου. Τα άτομα σε ένα χώρο, κατά τη λειτουργία της εκπνοής, εκπέμπουν CO 2, αυξάνοντας έτσι τη συγκέντρωσή του, αν ο χώρος δεν αερίζεται αρκετα. Έχοντας τα δεδομένα από τις 2 παραπάνω συσκευές, μπορεί να υπολογιστεί ο ρυθμός αερισμού του χώρου που εξετάζεται και αν αυτός είναι επαρκής. Σχήμα 5.12: Telaire 7001D και HOBO U12 Telaire 7001D Carbon Dioxide Monitor Τα επίπεδα της συγκέντρωσης CO 2 μετρήθηκαν από τη συσκευή Telaire 7001D, η οποία χρησιμοποιεί αισθητήρα υπέρυθρης φασματοσκοπίας χωρίς διασπορά (nondispersive infrared - NDIR) (Σχήμα 5.13) και οι τιμές τους καταγράφονται από τις συσκευές Hobo [156]. Με την τεχνολογία NDIR, μια πηγή υπερύθρου, μεγάλου φάσματος, παράγει φως, το οποίο διασχίζει το θάλαμο, μέσα στον οποίο βρίσκεται ο ατμοσφαιρικός αέρας που περιέχει CO 2. Κάθε στοιχείο ή χημική ένωση που βρίσκεται σε αέρια μορφή απορροφά μια ορισμένη περιοχή του φάσματος ακτινοβολίας. Οι περιοχές αυτές που απορροφούνται ονομάζονται φασματικές γραμμές του μετρούμενου αερίου και είναι διαφορετικές και συγκεκριμένες για κάθε αέριο. Το φως που εκπέμπεται από την πηγή έχει γνωστή ένταση. Η ακριβής συγκέντρωση του CO 2 υπολογίζεται, συγκρίνοντας την ένταση του φωτός των φασματικών γραμμών που φτάνει στον αισθητήρα με αυτό που εκπέμπεται από την πηγή [157]. 49

69 Σχήμα 5.13: Υπέρυθρη φασματοσκοπία χώρίς διάσπορά Hobo U12 Temp/RH/2 External Channel Logger Οι συσκευές Hobo U12 χρησιμοποιούνται για την καταγραφή της σχετικής υγρασίας και της θερμοκρασίας. Για τη μέτρηση της υγρασίας, γίνεται χρήση ενός χωρητικού (capacitive) αισθητήρα [158]. Ο αισθητήρας είναι κατασκευασμένος από έναν πυκνωτή. Το διηλεκτρικό υλικό είναι ένα πολυμερές, το οποίο απελευθερώνει ή απορροφά νερό, ανάλογα με την αυξομείωση της σχετικής υγρασίας του περιβάλλοντος, μεταβάλλοντας έτσι τη χωρητικότητα του πυκνωτή. Η μεταβολή αυτή μετριέται από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, καθορίζοντας έτσι την τιμή της σχετικής υγρασίας. Η μέτρηση της θερμοκρασίας γίνεται με τη χρήση ενός αισθητήρα τύπου bandgap, ο οποίος λειτουργεί, εκμεταλλευόμενος το γεγονός ότι η τάση σε μία δίοδο πυριτίου εξαρτάται από τη διακύμανση της θερμοκρασίας [159]. Οι συσκευές μέτρησης Telaire έχουν εύρος μέτρησης τα ppm CO 2 με ακρίβεια ± 50 ppm [156]. Οι καταγραφείς θερμοκρασίας και υγρασίας Hobo έχουν θερμοκρασιακό εύρος λειτουργίας C, εύρος σχετικής υγρασίας 0-95%, αποθηκευτικό χώρο για ενδείξεις και ρυθμό δειγματοληψιών ανά 1 δευτερόλεπτο έως 18 ώρες [158] Πειραματικός εξοπλισμός για τη μέτρηση της συγκέντρωσης του μονοξειδίου του άνθρακα Για τη μέτρηση του CO χρησιμοποιήθηκε φορητή συσκευή της εταιρίας Aeroqual, με ειδική κεφαλή για το CO (Σχήμα 5.14). Το βασικό πλεονέκτημα της είναι οι αποσπώμενες κεφαλές της, οι οποίες είναι διαφορετικές για κάθε ρύπο και επιτρέπουν τη μέτρηση περισσότερων της μίας ουσίας, χρησιμοποιώντας την ίδια συσκευή. 50

70 Σχήμα 5.14: Aeroqual 500 Aeroqual series 500 portable gas monitor Η ειδική κεφαλή της συσκευής για τη μέτρηση του CO έχει έναν αισθητήρα, κατασκευασμένο με την τεχνολογία ημιαγωγών ευαίσθητων σε αέρια (Gas Sensitive Semiconductor Technology) της Aeroqual, η οποία είναι συνδυασμός τεχνικών μέτρησης ακριβείας και αισθητήρων από ημιαγωγούς οξειδίων μετάλλων που μεταβάλλουν την ηλεκτρική τους αντίσταση, παρουσία του αερίου που μετράται [160]. Η μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης προκαλείται από απώλεια ή αύξηση των επιφανειακών ηλεκτρονίων, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης του προσροφούμενου οξυγόνου με το αέριο προς μέτρηση. Αν το οξείδιο είναι τύπου n (n από negative, καθώς έχουμε παραπάνω ηλεκτρόνια άρα και φορείς αρνητικού φορτίου), υπάρχει πρόσδοση (αναγωγικό αέριο) ή αφαίρεση (οξειδωτικό αέριο) ηλεκτρονίων από τη ζώνη αγωγιμότητας (conduction band). Ως αποτέλεσμα αυτού, τα οξείδια τύπου n αυξάνουν την ηλεκτρική τους αντίσταση, παρουσία οξειδωτικών αερίων όπως τα NO 2 και O 3, ενώ τα αναγωγικά αέρια, όπως οι υδρογονάνθρακες και το CO που μετρήθηκε προκαλούν μείωση της αντίστασης. Το αντίστροφο συμβαίνει για τα οξείδια τύπου p, όπου η ανταλλαγή ηλεκτρονίων που προκαλείται από την αλληλεπίδραση με το αέριο οδηγεί είτε στην αύξηση (οξειδωτικό αέριο), είτε στη μείωση (αναγωγικό αέριο) των οπών (electron holes) στη ζώνη σθένους (valence band). Αυτό έπειτα αντιστοιχεί στις ανάλογες μεταβολές της ηλεκτρικής αντίστασης. Αφού η αύξηση ή μείωση στην αντίσταση είναι αποτέλεσμα επιφανειακής αντίδρασης, είναι ωφέλιμη η μεγιστοποίηση της επιφάνειας, ώστε η αντίδραση στο αέριο που μετράται να γίνει με μεγαλύτερη ένταση. Έτσι, οι αισθητήρες αερίων είναι κατασκευασμένοι από στρώματα οξειδωτικού υλικού με μεγάλο πορώδες και τοποθετούνται πάνω σε πλακίδια από οξείδιο του αργιλίου. Τα ηλεκτρόδια είναι ομοαξονικά και βρίσκονται στη διεπαφή οξειδίου-πλακιδίου Σχήμα 5.15). Επίσης, συνδέονται με μία συσκευή θέρμανσης για να ελαχιστοποιηθούν παρεμβολές από την υγρασία και να αυξηθεί ο χρόνος απόκρισης. Η μικροδομή του οξειδίου, το πάχος και η θερμοκρασία λειτουργίας του βελτιστοποιούνται ώστε να αυξηθεί η επιλεκτικότητά 51

71 του (selectivity). Για τον ίδιο λόγο προστίθενται σε αυτό καταλυτικές ουσίες, προστατευτικές επικαλύψεις και φίλτρα ενεργού άνθρακα [161]. Σχήμα 5.15: Ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται στο Aeroqual 500 Το Aeroqual 500 έχει δυνατότητα μέτρησης σε ppm ή mg/m 3 και μπορεί να καταγράψει έως 4300 καταχωρήσεις δεδομένων. Το εύρος λειτουργίας του κυμαίνεται σε C και 0-100% σχετική υγρασία [160]. 5.2 Πειραματικός εξοπλισμός για την εργαστηριακή ανάλυση και τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των δειγμάτων Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων Ο υπολογισμός της συγκέντρωσης όλων των PM, συμπεριλαμβανομένων των PM 10 έγινε απ ευθείας στην τοποθεσία της δειγματοληψίας (on site) με τη χρήση του Grimm 1.108, η αρχή λειτουργίας του οποίου αναλύθηκε στο Kεφάλαιο Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν ανακτήθηκαν μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Η συγκέντρωση της λεπτόκοκκης σωματιδιακής ύλης PM 2.5 υπολογίστηκε εφαρμόζοντας βαρυμετρική μέθοδο, ζυγίζοντας δηλαδή στο ζυγό ακριβείας ΜΧ5 της εταιρίας Mettler-Toledo, τα φίλτρα μικροϊνών χαλαζία που χρησιμοποιήθηκαν στις συσκευές Derenda LVS 3.1, PNS 16 και TCR Tecora air guard PM line. Mettler Toledo MX5 Microbalance Ο μικροζυγός ακριβείας MX5 (Σχήμα 5.16) χρησιμοποιεί την τεχνολογία αντιστάθμισης ηλεκτρομαγνητικής δύναμης (electromagnetic force compensation), η οποία αποτελεί μια αρχή λειτουργίας, κατάλληλη για ηλεκτρονικές ζυγαριές υψηλής ακρίβειας (Σχήμα 5.17). Σύμφωνα με αυτή, το τοποθετούμενο βάρος αντισταθμίζεται από μία ηλεκτρομαγνητικά παραγόμενη δύναμη. Ένα πηνίο αντιστάθμισης, το οποίο διαρρέεται από μόνιμο ρεύμα, τοποθετείται σε ένα μόνιμο μαγνητικό πεδίο. Στην κατάσταση μη φόρτωσης, η ρύθμιση του ρεύματος διασφαλίζει ότι το σύστημα βρίσκεται στη μηδενική θέση. Με τη βοήθεια ενός οπτικού ηλεκτρονικού αισθητήρα θέσης, ελέγχεται η θέση του πηνίου με ακρίβεια μεγαλύτερη του ενός χιλιοστού του χιλιοστόμετρου. Έτσι καταγράφονται κάθετες μετατοπίσεις όταν φορτώνεται ο ζυγός. Αυτή η πληροφορία του ελεγκτή χρησιμοποιείται για την παραγωγή ρεύματος αντιστάθμισης στο πηνίο, 52

72 το οποίο επαναφέρει το σύστημα ζύγισης στο μηδέν. Το ρεύμα είναι ανάλογο του βάρους που φορτώνεται. Η τιμή του ψηφιοποιείται και εμφανίζεται στην οθόνη. Σχήμα 5.16: Mettler Toledo MX5 Σχήμα 5.17: Τυπική διάταξη ζυγού με την τεχνολογία αντιστάθμισης ηλεκτρομαγνητικής δύναμης Το μέγιστο επιτρεπόμενο φορτίο της συσκευής είναι 5,1 mg, η αναγνωσιμότητα του το 1 μg και ο μέσος χρόνος ζύγισης ανέρχεται στα 16 δευτερόλεπτα. Η συσκευή είναι κατάλληλη για ένα μεγάλο εύρος ζυγίσεων ακριβείας, αλλά έχει σχετικά υψηλό κόστος απόκτησης και πολύπλοκη διαδικασία παραγωγής [162]. 53

73 5.2.2 Πειραματικός εξοπλισμός για την εργαστηριακή ανάλυση και τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων των πτητικών οργανικών ενώσεων Ο υπολογισμός των συγκεντρώσεων των VOCs πραγματοποιήθηκε με χρήση του συστήματος αέριου χρωματογράφου - φασματογράφου μάζας GC 6890n MS 5973 της εταιρίας Agilent, με το οποίο αναλύθηκαν τα δείγματα που συλλέχθηκαν από τις συσκευές παθητικής δειγματοληψίας Radiello, οι οποίες παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο Agilent 6890n/5973 Gas Chromatograph/Mass Selective Detector System Ο αέριος χρωματογράφος φασματογράφος μάζας Agilent 6890n/5973 (Σχήμα 5.18) αποτελείται από ένα σύστημα δύο συσκευών, οι οποίες επιτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Με την αέρια χρωματογραφία, διαχωρίζονται οι ουσίες που είναι διαλυμένες σε ένα μίγμα ενώ η φασματομετρία μαζών επιτρέπει την ακριβέστερη ταυτοποίηση αυτών των ουσιών. 54 Σχήμα 5.18: Ο αέριος χρωματογράφος φασματογράφος μάζας Agilent 6890n/5973 Η τεχνική της χρωματογραφίας, γενικότερα, βασίζεται στην κατανομή των προς διαχωρισμό ουσιών εντός δύο φάσεων, όπου η μία φάση διατηρείται ακίνητη (στατική φάση), ενώ η δεύτερη βρίσκεται υπό συνεχή ροή (κινητή φάση). Το προς διαχωρισμό μίγμα εισάγεται με τη βοήθεια της κινητής φάσης στη στατική φάση. Οι δύο φάσεις επιλέγονται έτσι, ώστε τα συστατικά του δείγματος να κατανέμονται μεταξύ της κινητής και της στατικής φάσης σε διαφορετικό βαθμό. Τα συστατικά τα οποία κατακρατούνται ισχυρότερα από τη στατική φάση κινούνται αργά κατά τη ροή της κινητής φάσης. Αντίθετα, τα συστατικά τα οποία κατακρατούνται ασθενέστερα από τη στατική φάση, κινούνται ταχύτερα. Ως αποτέλεσμα αυτών των διαφορών στην ευκινησία, τα συστατικά διαχωρίζονται. Οι διάφορες χρωματογραφικές μέθοδοι διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη φύση της κινητής φάσης (υγρή ή αέρια) ή της στατικής (στερεό ή υγρό πάνω σε στερεό υπόστρωμα), ως προς το μηχανισμό στον οποίο οφείλεται ο διαχωρισμός (προσρόφηση,

74 ιοντοανταλλαγή, κατανομή, μέγεθος μορίων) και ως προς το μέσο στο οποίο έχει τοποθετηθεί η στατική φάση (στήλη, λεπτή στοιβάδα πάνω σε γυάλινη πλάκα, χαρτί). Η αέρια χρωματογραφία είναι μια τεχνική, η οποία διαχωρίζει τα συστατικά ενός μίγματος. Η τυπική διάταξη ενός αέριου χρωματογράφου φαίνεται στο Σχήμα Το φέρον αέριο (συνήθως Ν 2, Ηe, H 2, Ar), οδηγείται στη στήλη από τη φιάλη υψηλής πίεσης, μέσα από ρυθμιστές παροχής. Η εισαγωγή του δείγματος γίνεται με μικροσύριγγα στη βαλβίδα εισαγωγής του δείγματος στην κορυφή της στήλης. Τα συστατικά του δείγματος συμπαρασύρονται από το φέρον αέριο κατά μήκος της στήλης. Έπειτα, οι διαφορετικές αυτές ουσίες κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες, εξέρχονται από τη στήλη σε διαφορετικές χρονικές στιγμές και συνεπώς διαχωρίζονται. Τα κλάσματα στη συνέχεια ανιχνεύονται στον ανιχνευτή και τα σήματα ανίχνευσης καταγράφονται από καταγραφικό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, στη συνέχεια υπάρχει μια διάταξη, όπου συλλέγονται τα διάφορα κλάσματα και ένα ροόμετρο για τον έλεγχο της ταχύτητας ροής του φέροντος αερίου. Σχήμα 5.19: Τυπική διάταξη ενός αέριου χρωματογράφου Ως φέρον αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάθε αέριο σε υπερκάθαρη κατάσταση, το οποίο μπορεί να διαφοροποιηθεί στον ανιχνευτή, από τα διάφορα συστατικά του μίγματος. Το φέρον αέριο πρέπει να είναι αδρανές και απαλλαγμένο από προσμίξεις. Επίσης δεν πρέπει να περιέχει οξυγόνο, γιατί οξειδώνει τη στατική φάση (δηλαδή τη φάση κατά την οποία υπάρχει σχετική αλληλεπίδραση των συστατικών του μίγματος με την επικάλυψη της στήλης) και αυτό σημαίνει καταστροφή της στήλης, ιδιαίτερα όταν αυτή είναι τριχοειδής και η ποσότητα της στατικής φάσης είναι ελάχιστη. Ίχνη υγρασίας επίσης απενεργοποιούν τη στατική φάση, για αυτό το φέρον αέριο πρέπει να είναι απαλλαγμένο από υγρασία. Η επιλογή του φέροντος αερίου εξαρτάται κυρίως από τον τύπο του ανιχνευτή που χρησιμοποιείται. Η καρδιά του χρωματογράφου είναι η στήλη. Υπάρχουν δύο είδη στηλών οι πληρωμένες στήλες και οι τριχοειδείς. Η στήλη αποτελείται από έναν επιμήκη σωλήνα, συνήθως με τη μορφή 55

75 σπειρώματος ή U, ώστε να καταλαμβάνει όσο το δυνατόν μικρότερο χώρο, από ανοξείδωτο χάλυβα, χαλκό, αργίλιο, γυαλί ή πλαστικό, μήκους 1-2 m (για της πληρωμένες στήλες), μέχρι αρκετών εκατοντάδων μέτρων (για τις τριχοειδείς), εσωτερικής διαμέτρου της τάξεως των χιλιοστόμετρων (στις αναλυτικές στήλες) και πολλών δεκάδων εκατοστών (στις παρασκευαστικές στήλες). Το δείγμα, συνήθως όγκου 1 μl, εισάγεται στο ρεύμα του φέροντος αερίου στην αρχή της στήλης με μια μικροσύριγγα, μέσω μιας ελαστικής πλακέτας ή διαφράγματος (septum). H ταχύτητα και η ικανότητα του διαχωρισμού εξαρτώνται από τη θερμοκρασία. Για αυτό το λόγο, η στήλη βρίσκεται σε φούρνο, του οποίου η θερμοκρασία ελέγχεται αυστηρά. Ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται, εξαιτίας των διαφόρων δυνάμεων συγκράτησης και έκλουσης ανάμεσα στα συστατικά του μίγματος, το υλικό πλήρωσης της στήλης και της ροής του φέροντος αερίου. Το δεύτερο μέρος του χρωματογράφου περιλαμβάνει τον ανιχνευτή, ο οποίος τοποθετείται στο τέλος της στήλης. Τα σήματα ενισχύονται, καθώς οι ουσίες εξέρχονται από τον χρωματογράφο διαχωρισμένες και καταγράφονται στο καταγραφικό σύστημα, έτσι καθίσταται δυνατόν να ταυτοποιηθούν οι ουσίες που υπάρχουν μέσα σε ένα μίγμα. Προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια στην ταυτοποίηση των ουσιών, αρκετοί κατασκευαστές οργάνων προσφέρουν αέριους χρωματογράφους που μπορούν να συζευχθούν άμεσα με φασματόγράφους μαζών ταχείας σάρωσης. Η αρχή λειτουργίας της φασματομετρίας μαζών στηρίζεται στη δημιουργία ιόντων (κυρίως θετικών) μιας ένωσης, το διαχωρισμό τους με βάση το λόγο μάζας προς φορτίο και την καταγραφή τους. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να προσδιοριστεί το μοριακό βάρος της ένωσης και ο τρόπος σύνδεσης των διαφόρων ομάδων μεταξύ τους (Σχήμα 5.20). Σχήμα 5.20: Βασική αρχή λειτουργίας της φασματομετρίας μαζών 56

76 Οι τυπικοί φασματογράφοι μαζών (Σχήμα 5.21) αποτελούνται από: Το θάλαμο ιοντισμού, όπου μετατρέπεται η ένωση σε ιόντα, συνήθως κατιόντα, με απόσπαση ενός ηλεκτρονίου, Τον αναλυτή μαζών, όπου γίνεται διαχωρισμός των ιόντων με βάση το λόγο μάζας/ φορτίου, m/z, Τον ανιχνευτή. Σχήμα 5.21: Τυπική διάταξη φασματογράφου μάζας. Τα μόρια με τον μικρότερο λόγο m/z εκτρέπονται περισσότερο, ενώ τα βαρύτερα, λιγότερο Ο χώρος, όπου δημιουργούνται και επιταχύνονται τα ιόντα, διατηρείται σε κατάσταση υψηλού κενού. Με το υψηλό κενό δημιουργούνται, σε χαμηλές θερμοκρασίες θέρμανσης, ατμοί της προς προσδιορισμό ουσίας χωρίς τη διάσπασή της, που οδηγούνται στο θάλαμο ιοντισμού. Επίσης απομακρύνονται τα μόριά της και τα ουδέτερα προϊόντα της διάσπασης από το χώρο της ανάλυσης, μετά από κάθε μέτρηση. Ο συνηθέστερος τρόπος ιοντισμού είναι με βομβαρδισμό των αερίων μορίων της ένωσης με δέσμη ηλεκτρονίων. Κατά τον ιοντισμό της ένωσης, ο οποίος επιτυγχάνεται με βομβαρδισμό μορίων αυτής με δέσμη ηλεκτρονίων μεγάλης ενέργειας (συνήθως 70 ev), δημιουργείται, με απώλεια ενός ηλεκτρονίου από μέρους της ένωσης, μια κατιοντική ρίζα που αντιστοιχεί στο μοριακό ιόν. Οι κατιοντικές αυτές ρίζες επιταχύνονται αρχικά με ηλεκτρικό πεδίο και στη συνέχεια κινούνται μέσα στο μαγνητικό πεδίο, οπότε εκτρέπονται και διαχωρίζονται με βάση το λόγο m/z. Άλλοι τρόποι σχηματισμού ιόντων είναι : ο χημικός ιοντισμός (CI), η εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου (FI), ο βομβαρδισμός με γρήγορα ουδέτερα άτομα Xe ή Ar ή ιόντα Cs (FIB). Oι πιο κοινοί αναλυτές είναι: αναλυτής τομέα, τετραπολικός αναλυτής, παγίδα ιόντων, αναλυτής χρόνου πτήσης 57

77 Ο αναλυτής αποτελείται από ένα σωλήνα σε σχήμα τόξου, που βρίσκεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο μεγάλης έντασης ( Gauss) και σε διεύθυνση κάθετη προς τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Με δύο κυκλικές οπές διαφράγματα μεταβλητής ακτίνας στην αρχή και στο τέλος του σωλήνα, ένα μέρος από τα ιόντα που δεν εστιάζονται στο κέντρο των διαφραγμάτων απορρίπτεται [163]. Για τον αέριο χρωματογράφο της Agilent, η θερμοκρασία του φούρνου είναι ο C, τα φέροντα αέρια μπορούν να είναι υδρογόνο, ήλιο, άζωτο και αργό και η πίεση από 0 έως 100 psi, ενώ για τον φασματογράφο μαζών η ενέργεια ιοντισμού 5-241,5 ev, η ένταση του ρεύματος ιοντισμού μα, η θερμοκρασία της γραμμής μεταφοράς ο C, η θερμοκρασία της πηγής ιόντων ο C, το εύρος μαζών 1,6-800 amu και η συνολική ροή 2 ml/min [164] Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης φορμαλδεΰδης Ο υγρός χρωματογράφος υψηλής πίεσης Agilent Series 1100 επιλέχθηκε για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της φορμαλδεΰδης, τα δείγματα της οποίας συλλέχθηκαν με τους παθητικούς δειγματολήπτες Radiello, οι οποίοι περιγράφονται στο Κεφάλαιο Agilent 1100 Series HPLC Value System Το σύστημα Agilent Series 1000 (Σχήμα 5.22) εφαρμόζει τη μέθοδο διαχωρισμού HPLC, δηλαδή την υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης ή πίεσης (High Performance/Pressure Liquid Chromatography), η οποία περιλαμβάνει την έγχυση ενός μικρού όγκου υγρού δείγματος σε έναν σωλήνα πληρωμένο με μικρά σωματίδια (διαμέτρου 3 έως 5 μm, που ονομάζονται στατική φάση). Τα διαφορετικά συστατικά του μίγματος συμπαρασύρονται από τον πληρωμένο σωλήνα (στήλη) με τη βοήθεια ενός υγρού (κινητή φάση), το οποίο εισάγεται στη στήλη με υψηλή πίεση, μέσω μιας αντλίας και διαχωρίζονται μεταξύ τους από το πληρωτικό υλικό της στήλης. Ο διαχωρισμός αυτός επιτυγχάνεται μέσω των φυσικοχημικών επιδράσεων μεταξύ των μορίων των συστατικών του μίγματος και της στατικής φάσης. Τα διαχωρισμένα συστατικά ανιχνεύονται στην έξοδο της στήλης από τον ανιχνευτή ο οποίος ανιχνεύει την ποσότητά τους. Έτσι, παράγεται το υγρό χρωματογράφημα [164]. Ένα τυπικό σύστημα HPLC (Σχήμα 5.23)περιλαμβάνει: Τις φιάλες αποθήκευσης διαλυτών, την αντλία (σταθερής ροής,σταθερής πίεσης), τη μονάδα εισαγωγής δείγματος (βαλβίδα εισαγωγής δείγματος, αυτόματος δειγματολήπτης), τη χρωματογραφική στήλη, τον ανιχνευτή και το καταγραφικό. Στην αναλυτική στήλη γίνεται ο διαχωρισμός των συστατικών του δείγματος, ενώ η προώθηση της κινητής φάσης, διαμέσου της στήλης, γίνεται με την αντλία. Η διεργασία του χρωματογραφικού διαχωρισμού αρχίζει με την εισαγωγή του δείγματος στη στήλη. 58

78 Σχήμα 5.22: Agilent 1100 Σχήμα 5.23: Τυπική διάταξη υγρού χρωματογράφου υψηλής απόδοσης Στην HPLC μπορούν να συμπεριληφθούν και να εφαρμοστούν όλα τα είδη που λαμβάνουν χώρα στους χρωματογραφικούς διαχωρισμούς, με την κατάλληλη χρήση υλικού πληρώσεως της στήλης και του διαλύτη έκλουσης. Οι κυριότερες κατηγορίες της είναι οι εξής: Χρωματογραφία Αντίστροφης Φάσης. Εδώ, η στατική φάση, η οποία είναι λιγότερο πολική της κινητής, αποτελείται από οξείδιο πυριτίου συζευγμένο με διάφορες ομάδες 59

79 όπως αλκύλια (ακετύλιο, δεκαοκτύλιο), φαινύλιο, διόλες, αμινομάδες, κυανομάδες κ.ά., ενώ η κινητή φάση αποτελείται από μείγματα οργανικών διαλυτών (μεθανόλη,ακετονιτρίλιο, κ.ά.) με υδατικά ρυθμιστικά διαλύματα και νερό. Χρωματογραφία Κανονικής Φάσης και Χρωματογραφία Προσρόφησης. Στη χρωματογραφία κανονικής φάσης, η στατική φάση (συνήθως SiO 2 ή Al 2 O 3 ) είναι πολικότερη από την κινητή, η οποία αποτελείται από μη πολικούς διαλύτες όπως εξάνιο, χλωροφόρμιο. Κατά τη χρωματογραφία προσρόφησης, ο διαχωρισμός των διαφόρων ουσιών βασίζεται στο διαφορετικό βαθμό προσρόφησης στη στατική φάση. Οι κυριότερες αλληλεπιδράσεις που λαμβάνουν χώρα είναι ηλεκτροστατικής φύσης. Η χρωματογραφία προσρόφησης βρίσκει εφαρμογή στο διαχωρισμό ουσιών με παρόμοια δομή, αλλά με διαφορετική πολικότητα. Χρωματογραφία Κατανομής. Ο διαχωρισμός στηρίζεται στη διαφορετική κατανομή των συστατικών ενός μείγματος μεταξύ της κινητής και της υγρής στατικής φάσης και εφαρμόζεται στην ανάλυση ομόλογων, μη ιοντικών ενώσεων. Χρωματογραφία Ιοντοανταλλαγής. Ο διαχωρισμός οφείλεται στις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αναλυόμενων ιόντων και των φορτισμένων ομάδων της στατικής φάσης. Οι κυριότερες παράμετροι που καθορίζουν τη συγκράτηση στη χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής είναι το αντίθετο ιόν της δραστικής ομάδας της στατικής φάσης, η ιονική ισχύς, το pη, ο τροποποιητής της κινητής φάσης και η θερμοκρασία [163]. Το σύστημα Agilent Series 1100 λειτουργεί σε θερμοκρασίες 4-55 ο C και σχετική υγρασία μικρότερη του 95 %. Η συνιστώμενη ροή στη στήλη είναι 1-20 μl/λεπτό, η πίεση λειτουργίας της βαλβίδας bar, το συνιστώμενο ph των διαλυτών είναι 1,0-8,5 (οι διαλύτες με ph μικρότερο του 2,3 δεν πρέπει να περιέχουν οξέα που φθείρουν το ανοξείδωτο ατσάλι), ενώ το μήκος κύματος του ανιχνευτή είναι nm [164] Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων όζοντος και διοξειδίου του αζώτου Οι συγκεντρώσεις του Ο 3 και του NO 2 προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο της φασματοφωτομετρίας, μέσω του φασματοφωτόμετρου υπεριώδους - ορατού Rayleigh UV Τα δείγματα των ουσιών αυτών συλλέχθηκαν από τους παθητικούς δειγματολήπτες Radiello, οι οποίοι περιγράφονται στο Κεφάλαιο Rayleigh UV-1601 UV/VIS Spectrophotometer Η συσκευή ανάλυσης Rayleigh UV-1601 (Σχήμα 5.24) χρησιμοποιεί τη μέθοδο της φασματοφωτομετρίας υπεριώδους-ορατού (UV-VIS) για την ανίχνευση και τον υπολογισμό της συγκέντρωσης ρύπων. Γενικά, οι φασματοσκοπικές μέθοδοι χημικής ανάλυσης, όπου ανήκει και η φασματοφωτομετρία UV-VIS, χρησιμοποιούνται ευρύτατα για την επίλυση διαφόρων χημικών προβλημάτων, που σχετίζονται με τη δομή, την κινητική, την ταυτοποίηση και την ποσοτική ανάλυση διαφόρων ενώσεων. Τα πλεονεκτήματα αυτών των μεθόδων είναι ότι χρησιμοποιείται μικρή ποσότητα δείγματος, το οποίο δεν καταστρέφεται στο τέλος της ανάλυσης, παρουσιάζουν μεγάλη ακρίβεια και ευαισθησία και ο χρόνος της ανάλυσης είναι σχετικά μικρός. 60

80 Σχήμα 5.24: Rayleigh UV-1601 Οι περισσότερες φασματοφωτομετρικές μέθοδοι βασίζονται στην επίδραση κατάλληλης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε μια ουσία που δεσμεύεται από τα άτομα ή τα μόρια της ύλης και προκαλεί ηλεκτρονικές διεγέρσεις, διεγέρσεις πυρήνων ή αλλαγές στην περιστροφή και τη δόνηση των μορίων. Στη συνέχεια, τα άτομα και τα μόρια επιστρέφουν συνήθως στην αρχική τους κατάσταση, αφού αποβάλλουν το ποσό της ενέργειας που απορρόφησαν. Η καταγραφή της έντασης της απορρόφησης σε συνάρτηση με το μήκος κύματος ή τη συχνότητα της ακτινοβολίας αποτελεί το φάσμα απορρόφησης, που είναι γραμμικό στα άτομα και έχει τη μορφή ταινιών στα μόρια. Η απορρόφηση υπεριώδους ( nm), ή ορατής ακτινοβολίας ( nm), προκαλεί μόνο ηλεκτρονικές διεγέρσεις, δηλαδή διεγέρσεις ηλεκτρονίων της στοιβάδας σθένους, που μεταβαίνουν από μια δεσμική σε μια αντιδεσμική κατάσταση, χωρίς όμως να αλλάζουν τον κύριο κβαντικό αριθμό. Πιο συγκεκριμένα (Σχήμα.5.25), ο μονοχρωμάτορας (πρίσμα ή παραθλαστικό φράγμα) σε ένα φασματοφωτόμετρο αναλύει τα λευκό φως στις διάφορες μονοχρωματικές περιοχές του και επιλέγει τα επιθυμητό μήκος κύματος, με μεγάλη ακρίβεια. Ο διαχωριστής δέσμης χωρίζει την εξερχόμενη δέσμη σε δύο ίσα μέρη. Οι κυψελίδες που περιέχουν το τυφλό δείγμα (blank, δηλαδή το διάλυμα που έχει υποστεί όλες ακριβώς τις επεξεργασίες όπως και το άγνωστο, αλλά δεν περιέχει την ουσία που εξετάζουμε) και το δείγμα μέτρησης κατασκευάζονται από χαλαζία για την περιοχή του υπεριώδους ή και από γυαλί για την περιοχή του ορατού. Οι 2 ανιχνευτές, συνδυαζόμενοι, βρίσκουν το σήμα που οφείλεται στην ουσία που θέλουμε να προσδιορίσουμε. Ο ενισχυτής ενισχύει το εξερχόμενο σήμα. Η μέτρηση και ή καταγραφή του σήματος γίνεται από φωτοκύτταρο και εκφράζεται σαν απορρόφηση ή διαπερατότητα. Σήμερα, τα χρησιμοποιούμενα όργανα είναι συνήθως αυτογραφικά διπλής δέσμης, (ο μηδενισμός του οργάνου γίνεται αυτόματα) και δίνουν τις μεταβολές της απορρόφησης και της διαπερατότητας συναρτήσει του μήκους κύματος. 61

81 Σχήμα 5.25: Τυπική διάταξη φασματοφωτόμετρου υπεριώδους - ορατού Από την ανάλυση των τυφλών δειγμάτων προκύπτει η καμπύλη αναφοράς ή βαθμονόμησης (calibration curve), η οποία είναι η καμπύλη που προκύπτει από τη γραφική απεικόνιση των αριθμητικών τιμών μιας φυσικοχημικής ιδιότητας του δείγματος, συναρτήσει της συγκέντρωσης της ουσίας σε πρότυπα διαλύματα. Από την καμπύλη αναφοράς υπολογίζουμε αμέσως τη συγκέντρωση ενός άγνωστου διαλύματος [163]. Το φασματοφωτόμετρο υπεριώδους-ορατού Rayleigh έχει διαστάσεις mm, βάρος 26 kg, εύρος μήκους κύματος nm, ακρίβεια μήκους κύματος ± 0,3 nm και ο ανιχνευτής του έχει φωτοδιόδους πυριτίου [165] Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης ραδονίου Η συγκέντρωση του ραδονίου υπολογίστηκε από τα εργαστήρια της εταιρίας Landauer Europe, στην οποία αποστάλθηκαν για ανάλυση οι παθητικοί δειγματολήπτες Rapidos, οι οποίοι παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο Πειραματικός εξοπλισμός για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα, θερμοκρασίας, υγρασίας και μονοξειδίου του άνθρακα Ο υπολογισμός των συγκεντρώσεων του CO 2 πραγματοποιήθηκε απ ευθείας στο χώρο της δειγματοληψίας από τις ηλεκτρονικές συσκευές Telaire 7001D, οι οποίες κατέγραψαν τις τιμές τους σε ψηφιακή μορφή. Οι τιμές της θερμοκρασίας και της υγρασίας καταγράφηκαν με τον ίδιο τρόπο, μέσω των συσκευών HOBO U12. Για το CO χρησιμοποιήθηκαν οι ηλεκτρονικές συσκευές της εταιρίας Aeroqual. Η ανάλυση του τρόπου λειτουργίας των συσκευών αυτών υπάρχει στα Κεφάλαια και

82 6 Μεθοδολογία δειγματοληψίας, αποθήκευσης και φυσικοχημικής ανάλυσης των δειγμάτων 6.1 Περιγραφή του προγράμματος SINPHONIE Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του προγράμματος SINPHONIE (Schools Indoor Pollution and Health: Observatory Network in Europe) (Σχήμα 6.1), το οποίο και αποτελεί ένα παράδειγμα πρακτικής εφαρμογής του Σχεδίου Δράσης της Ευρωπαϊκής Ένωσης για το Περιβάλλον και την Υγεία για την περίοδο Το SINPHONIE είναι ένα σύνθετο ερευνητικό έργο που περιλαμβάνει τους τομείς της υγείας, του περιβάλλοντος, των συγκοινωνιών και των κλιματολογικών αλλαγών και αποσκοπεί στη βελτίωση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στα σχολεία και στα νηπιαγωγεία. Το ερευνητικό έργο SINPHONIE υλοποιήθηκε στο πλαίσιο σύμβασης παροχής υπηρεσιών προς την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, μέσω της Γενικής Διεύθυνσης Υγείας και Καταναλωτών (DG Sanco,European Commission Health and Consumers Directorate-General). Σχήμα 6.1: SINPHONIE - Schools Indoor Pollution and Health: Observatory Network in Europe Στη μελέτη συμμετείχαν 38 ινστιτούτα περιβάλλοντος και υγείας από 25 Ευρωπαϊκές χώρες, με κύριο στόχο τη μείωση και πρόληψη των νοσημάτων του αναπνευστικού που οφείλονται στη ρύπανση του αέρα του εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος (Σχήμα 6.2). Σχήμα 6.2: Στο SINPHONIE συμμετείχαν 38 ινστιτούτα περιβάλλοντος και υγείας από 25 Ευρωπαϊκές χώρες 63

83 Με ιδιαίτερη έμφαση στα σχολεία και τους παιδικούς σταθμούς, το σχέδιο SINPHONIE θα καθορίσει κατευθυντήριες γραμμές για διορθωτικά μέτρα στο σχολικό περιβάλλον. Το SINPHONIE βασίζεται στην αντίληψη ότι το δικαίωμα των παιδιών να αναπνέουν καθαρό αέρα στα σχολεία είναι θεμελιώδους σημασίας για το δικαίωμα στην υγεία. Στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου SINPHONIE, πραγματοποιήθηκαν μελέτες περιβάλλοντος και υγείας, τα αποτελέσματα των οποίων αναλύθηκαν, λαμβάνοντας υπόψη δεδομένα προηγούμενων μελετών, σε σχέση με το υπό μελέτη αντικείμενο. Αυτό θα οδηγήσει μελλοντικά σε μια συνολική αξιολόγηση του κινδύνου και των επιπτώσεων της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στο σχολικό περιβάλλον για την υγεία και την απόδοση των παιδιών. Το σχολικό περιβάλλον μπορεί να επηρεαστεί από μια σειρά παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων της κυκλοφορίας οχημάτων, του είδους θέρμανσης που χρησιμοποιείται και τη μορφή του αερισμού (π.χ. φυσικός ή μηχανικός). Όλοι αυτοί οι παράγοντες έπρεπε να ληφθούν υπόψη, όταν αποφασίστηκε ο τόπος, ο χρόνος και η μέθοδος μέτρησης της ρύπανσης. Δεδομένου ότι το περιβάλλον ενός κτιρίου έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, η τοποθεσία του σχολείου ήταν ένα ιδιαίτερα σημαντικό κριτήριο για την επιλογή των υπό μελέτη σχολείων. Η επιλογή έπρεπε, συνεπώς, να περιλαμβάνει σχολεία τόσο σε αστικές όσο και αγροτικές περιοχές, καθώς και σχολεία σε πράσινες ζώνες, μεγάλες οδικές αρτηρίες και βιομηχανικές ζώνες για να είναι δυνατή η σύγκριση. Η μελέτη διεξήχθη κατά τη διάρκεια του χειμώνα (Περίοδος με θέρμανση), καθώς το είδος θέρμανσης έχει σημαντική επίδραση στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, αλλά και κατά το φθινόπωρο (Περίοδος χωρίς θέρμανση), όταν οι θερμοκρασίες ήταν σχετικά υψηλές και δεν υπήρχε η ανάγκη για θέρμανση των αιθουσών, έτσι ώστε να γίνει αξιόπιστη ανάλυση των αποτελεσμάτων και να είναι δυνατή η εκτίμηση των εποχιακών αλλαγών (seasonal variation). Με την ολοκλήρωση των μελετών σε όλες τις χώρες που έλαβαν μέρος, θα αναπτυχθούν κατευθυντήριες οδηγίες και συστάσεις για τους αρχιτέκτονες, τους διαχειριστές κτιρίων, τους μαθητές και το προσωπικό των σχολείων, με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στα Ευρωπαϊκά σχολεία. Η διεξαγωγή του ερευνητικού προγράμματος πραγματοποιήθηκε την περίοδο μεταξύ Σεπτεμβρίου 2011 και Μαρτίου Ένας από τους τομείς έρευνας του προγράμματος ήταν ο Τομέας της Περιβαλλοντικής Επιτήρησης, ο οποίος περιελάμβανε τη μέτρηση φυσικών, χημικών και βιολογικών παραγόντων σε τρείς τάξεις του κάθε σχολείου που επιλέχθηκε. Συγκεκριμένα, μετρήθηκαν ταυτόχρονα 17 φυσικές και χημικές παράμετροι, τόσο στον εσωτερικό, όσο και στον εξωτερικό αέρα. Επιπρόσθετα, συλλέχθηκαν δείγματα από το περιβάλλον για τον καθορισμό μικροβίων και αλλεργιογόνων (σκόνη εσωτερικού αέρα κλπ.). Μετρήθηκαν, επίσης, ειδικοί δείκτες μικροβίων και μυκήτων στη σκόνη (οι οποίοι όμως δεν παρουσιάζονται σε αυτή τη Διπλωματική Εργασία). Στον Πίνακα 6.1 παρατίθενται οι 18 φυσικοχημικές παράμετροι που μετρήθηκαν και τα αναμενόμενα όρια των τιμών τους που καθορίστηκαν από το πρόγραμμα SINPHONIE. 64

84 Πίνακας 6.1: Οι 17 φυσικοχημικές παράμετροι του SINPHONIE και το αναμενόμενο εύρος τιμών τους Φυσικοχημική Παράμετρος Αναμενόμενο Εύρος Τιμών CO 2 Ρυθμός Αερισμού Θερμοκρασία ppm 0 5 ACH 0 40 O C Υγρασία % PM μg/m 3 PM 10 p μg/m 3 Βενζόλιο μg/m 3 Τριχλωροαιθυλένιο μg/m 3 Τετραχλωροαιθυλένιο μg/m 3 α-πινένιο μg/m 3 d-λιμονένιο μg/m 3 Ναφθαλένιο μg/m 3 Φορμαλδεΰδη μg/m 3 NO μg/m 3 O μg/m 3 Ραδόνιο Bq/m 3 CO ppm Κριτήρια και επιλογή σχολικών κτιρίων Η επιλογή των σχολικών κτιρίων, στα οποία πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία, έγινε με βάση τα ακόλουθα κριτήρια, τα οποία θεσπίστηκαν από το πρόγραμμα SINPHONIE. Κριτήρια Τοποθεσίας (προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση του περιβάλλοντος χώρου) Αστική περιοχή / προάστιο Πράσινη ζώνη / Περιοχή αυξημένης κίνησης / Βιομηχανική περιοχή Χερσαία / Παραθαλάσσια περιοχή Βορράς / Νότος / Ανατολή / Δύση Κλιματολογικές συνθήκες Κριτήρια αερισμού του κτιρίου (Τύπος αερισμού) Φυσικός αερισμός Μηχανικός αερισμός Μεικτός αερισμός 65

85 66 Κατασκευαστικά κριτήρια Τα σχολικά κτίρια επιλέχθηκαν με βάση τον τύπο, τις τεχνικές κατασκευής και την ηλικία τους, ώστε να είναι αντιπροσωπευτικά τις πλειοψηφίας των σχολικών κτιρίων της Ελλάδας. Επιπλέον, αποφασίστηκε η δειγματοληψία να γίνει στην πόλη της Κοζάνης, ώστε το Εργαστήριο Τεχνολογίας Περιβάλλοντος, του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών, του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας, όπου πραγματοποιήθηκαν οι εργαστηριακές αναλύσεις των δειγμάτων, να βρίσκεται σε κοντινή απόσταση από τον τόπο της δειγματοληψίας. Η δειγματοληψία έλαβε χώρα σε 3 σχολεία, εκ των οποίων τα δύο βρίσκονταν σε αστική περιοχή και το τρίτο σε προάστιο της πόλης, αναλογία η οποία καθορίστηκε από το πρόγραμμα SINPHONIE. Στην περίπτωση που δεν ήταν δυνατόν να εφαρμοστούν όλα τα παραπάνω κριτήρια, η επιλογή χώρου δειγματοληψίας έγινε, ώστε να πληρούνται όσο το δυνατόν περισσότερα από αυτά. Η πλειοψηφία των σχολικών κτιρίων στην Ελλάδα χρησιμοποιεί φυσικό αερισμό, σε αντίθεση με άλλες Ευρωπαϊκές χώρες, όπου ο τύπος του αερισμού μπορεί να ποικίλει. Συνεπώς, το σύνολο των σχολικών κτιρίων που επιλέχθηκαν είχαν φυσικό αερισμό. Σχολείο 1 Σύμφωνα με τα παραπάνω κριτήρια, αρχικά επιλέχθηκε το Σχολείο 1 που είναι ένα δημόσιο δημοτικό σχολείο, το οποίο κατασκευάστηκε το 2008 και είναι λειτουργεί μόνο κατά την πρωινή βάρδια. Καλύπτει συνολική έκταση 1026 m 2 και χρησιμοποιείται από συνολικά 210 άτομα (μαθητές, διδάσκοντες, κ.α.). Το σχολείο έχει 11 αίθουσες διδασκαλίας στους 2 ορόφους του (ισόγειο, πρώτος όροφος), γυμναστήριο, αίθουσα καλλιτεχνικών, κυλικείο και 2 αίθουσες γραφείων (διδασκόντων και διευθυντή) και χώρο αποθήκευσης προϊόντων καθαρισμού. Επίσης, διαθέτει προαύλιο χώρο, ο οποίος χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια των διαλλειμάτων και της γυμναστικής. Το κτίριο βρίσκεται στην πόλη της Κοζάνης, σε περιοχή σχετικά απομακρυσμένη από το κέντρο της πόλης, αλλά με αυξημένη κίνηση οχημάτων και ελάχιστους χώρους πρασίνου σε κοντινή εμβέλεια. Επίσης βρίσκεται δίπλα σε χώρο στάθμευσης οχημάτων, καθώς επίσης και σε υπαίθρια έκταση με χώμα σε κατοικημένη περιοχή που δεν έχει διαμορφωθεί. Σχολείο 2 Το δεύτερο σχολικό κτίριο που επιλέχθηκε ήταν το Σχολείο 2. Το Σχολείο 2 είναι ένα δημόσιο νηπιαγωγείο, κατασκευασμένο το 2007, το οποίο λειτουργεί ως ολοήμερο αλλά και πρωινό. Η επιφάνειά του είναι 623 m 2 και χρησιμοποιείται από 100 άτομα. Έχει έναν όροφο (ισόγειο), με 5 αίθουσες διδασκαλίας, η μία εκ των οποίων χρησιμοποιείται και ως κουζίνα και χώρος φαγητού και 1 γραφείο διδασκόντων. Ο προαύλιος χώρος του σχολείου χρησιμοποιείται μόνο κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, σε ώρες διαλειμμάτων και σχολικών δραστηριοτήτων των μαθητών και περιλαμβάνει χώρο πρασίνου. Το κτίριο βρίσκεται κοντά στο κέντρο της Κοζάνης και δίπλα του υπάρχει αυξημένη κίνηση οχημάτων. Σχολείο 3 Τέλος, επιλέχθηκε το Σχολείο 3, το οποίο είναι ένα δημόσιο, ολοήμερο δημοτικό σχολείο, το οποίο κατασκευάστηκε το Έχει συνολική επιφάνεια 1900 m 2 και χρησιμοποιείται από 228 μαθητές και καθηγητές. Διαθέτει 13 αίθουσες διδασκαλίας, γυμναστήριο, κυλικείο, 2 αίθουσες γραφείων καθηγητών, αίθουσα τελετών και χώρο εργαστηρίου, στους 3 ορόφους του (ισόγειο,

86 πρώτος και δεύτερος όροφος). Το σχολείο έχει προαύλιο χώρο, με χώρο πρασίνου, ο οποίος χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια των διαλειμμάτων και της γυμναστικής. Το κτίριο βρίσκεται σε μικρή σχετικά απόσταση από το κέντρο της Κοζάνης, ωστόσο σε τοποθεσία σχετικά αυξημένης βλάστησης και με ελάχιστη κίνηση οχημάτων Κριτήρια και επιλογή σχολικών αιθουσών Ένας βασικός παράγοντας της επιτυχούς διεξαγωγής των μετρήσεων, ήταν η συνεργασία της διεύθυνσης, διδασκόντων και μαθητών με τους υπεύθυνους της δειγματοληψίας. Γι αυτό το λόγο, προηγήθηκε η ενημέρωση τους για την όλη διαδικασία, πριν από την έναρξη των μετρήσεων. Όσον αφορά τα δημοτικά σχολεία, επιλέχθηκαν μαθητές των τάξεων της πέμπτης και έκτης δημοτικού και όχι μικρότερων, ώστε να είναι δυνατόν να ανταποκριθούν στις ερωτήσεις των ερωτηματολογίων του προγράμματος και να μπορούν να λάβουν μέρος στις σπιρομετρήσεις που διεξήχθησαν. Επιπλέον, προτιμήθηκαν αίθουσες με αρκετές διαφοροποιήσεις μεταξύ τους (Πίνακας 6.2), για παράδειγμα κάποιες αίθουσες είχαν τα παράθυρα στραμμένα σε δρόμο, ενώ άλλες στο προαύλιο του σχολείου. Στις συγκεκριμένες αίθουσες οι μαθητές είχαν μεγάλο χρόνο παραμονής καθ όλη τη διάρκεια της εβδομάδας, αντιπροσωπεύονταν, συνεπώς, σε μεγάλο βαθμό το σύνολο των τάξεων του σχολείου. Επίσης, προτιμήθηκαν αίθουσες, οι οποίες δεν είχαν βαφτεί πρόσφατα, ώστε τυχόν εκπομπές από τα υλικά βαφής να μην επηρεάσουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Πίνακας 6.2: Γενικά χαρακτηριστικά των χώρων της δειγματοληψίας Αρ. Μαθητών Ώρες χρήσης ανά ημέρα Επιφ. δαπέδου (m 2 ) Πυκνότητα μαθητών (μαθ./m 2 ) Επιφ. ανά μαθητή (m 2 /μαθ.) Επιφάνεια Παραθύρ. (m 2 ) Παράθυρα στραμμένα Τοποθεσία Σχολείου Σχολείο 1 Σχολείο 2 Σχολείο 3 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα ,5 53,9 0,35 2,84 9,95 Δρόμος αυλή ,7 0,35 2,86 9,95 Δρόμος ,5 0,37 2,72 9,94 Δρόμος ,5 0,38 2, ,36 2,78 15,5 Δρόμος αυλή Δρόμος αυλή ,6 0,22 4,6 20,63 Δρόμος ,3 0,33 3,07 8,23 Αυλή ,3 0,4 2,51 8,16 Αυλή ,13 0,41 2,44 8,16 Αυλή Μακριά από το κέντρο της Κοζάνης, σε δρόμο μεγάλης κυκλοφορίας, κοντά σε αλάνα Κοντά στο κέντρο της πόλης, σε δρόμο μεγάλης κυκλοφορίας, διαθέτει μικρό χώρο πρασίνου Κοντά στο κέντρο της πόλης, σε δρόμο μικρής κυκλοφορίας, μέσα σε περιοχή με πολλά δέντρα 67

87 Αίθουσες Σχολείου 1 Σύμφωνα με τα παραπάνω κριτήρια, επιλέχθηκαν οι 3 αίθουσες του Σχολείου 1, στις οποίες πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία. Και οι 3 αίθουσες βρίσκονταν στον πρώτο όροφο του σχολείου. Οι τάξεις αερίζονταν με φυσικό αερισμό, με άνοιγμα των παραθύρων, κατά τη διάρκεια των διαλλειμάτων και κατά την περίοδο με θέρμανση γίνονταν χρήση της τηλεθέρμανσης. Όλες οι αίθουσες διέθεταν λευκούς πίνακες με μαρκαδόρους, με βάση το οινόπνευμα και έπιπλα κατασκευασμένα από κόντρα πλακέ και μέταλλο. Το δάπεδο καθαριζόταν με χλωρίνη και τα παράθυρα με καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία μία φορά τη μέρα, το απόγευμα, μετά το πέρας των μαθημάτων. Η Αίθουσα 1 έχει επιφάνεια 53,9 m 2, συνολική επιφάνεια παραθύρων 9,95 m 2 και χρησιμοποιούνταν από 19 μαθητές για 5,5 ώρες ημερησίως, κατά μέσο όρο. Τα παράθυρα της αίθουσας είναι στραμμένα προς την αυλή και το δρόμο. Η αίθουσα είχε βαφτεί 3 ή περισσότερα χρόνια πριν τη διεξαγωγή της δειγματοληψίας με υδατοδιαλυτή βαφή. Το δάπεδο καθαριζόταν με χλωρίνη και τα παράθυρα με καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία μία φορά τη μέρα, το απόγευμα, μετά το πέρας των μαθημάτων. Η Αίθουσα 2 έχει επιφάνεια 48,7 m 2, επιφάνεια παραθύρων 9,95 m 2 και χρησιμοποιούνταν από 17 μαθητές για 6 ώρες την ημέρα. Τα παράθυρα της αίθουσας είναι στραμμένα προς το δρόμο. Η αίθουσα είχε βαφτεί 3 ή περισσότερα χρόνια πριν τη δειγματοληψία με υδατοδιαλυτή βαφή. Το δάπεδο καθοριζόταν με χλωρίνη και τα παράθυρα με καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία κάθε απόγευμα, μετά το μάθημα. Η επιφάνεια του δαπέδου της Αίθουσας 3 ήταν 43,5 m 2, η επιφάνεια παραθύρων 9,94 m 2 και η αίθουσα χρησιμοποιούνταν από 16 μαθητές για 5 ώρες καθημερινά, κατά μέσο όρο. Η αίθουσα έχει παράθυρα, στραμμένα προς το δρόμο και είχε βαφτεί 1 με 2 χρόνια πριν τη διεξαγωγή της δειγματοληψίας. Για τον καθαρισμό των δαπέδων χρησιμοποιούνταν χλωρίνη και για τα παράθυρα καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία. Η αίθουσα καθοριζόταν μία φορά τη μέρα, το μεσημέρι, ανάμεσα στα μαθήματα. Αίθουσες Σχολείου 2 Όλες οι αίθουσες του Σχολείου 2 βρίσκονται στο ισόγειο του σχολείου, αερίζονταν με φυσικό αερισμό και είχαν λευκούς πίνακες με μαρκαδόρους, με βάση το οινόπνευμα και έπιπλα από κόντρα πλακέ, μέταλλο και πλαστικό. Κατά τη χειμερινή περίοδο γίνονταν χρήση της τηλεθέρμανσης. Το δάπεδο καθαρίζονταν με χλωρίνη και τα παράθυρα με καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία, μία φορά τη μέρα, μετά το τέλος του μαθήματος. Οι αίθουσες του σχολείου είχαν βαφτεί 3 ή περισσότερα χρόνια πριν τη διεξαγωγή της δειγματοληψίας, με υδατοδιαλυτή βαφή και περιείχαν έπιπλα από ξύλο, κόντρα πλακέ, μέταλλο, υφάσματα και πλαστικό. Επιπρόσθετα, αφού το Σχολείο 2 είναι νηπιαγωγείο, στο χώρο υπήρχε μεγάλος αριθμός υλικών χειροτεχνίας και ζωγραφικής (μαρκαδόροι, κόλλες, νερομπογιές κ.ά.), ενώ σε κάθε αίθουσα ήταν εγκατεστημένος νιπτήρας με σαπούνι, για το πλύσιμο των χεριών των παιδιών. Η επιφάνεια της Αίθουσας 1 είναι 52,5 m 2, με συνολική επιφάνεια παραθύρων 10 m 2 και χρησιμοποιούνταν από 20 μαθητές για 4 ώρες, κατά μέσο όρο καθημερινώς. Η αίθουσα έχει παράθυρα, στραμμένα προς την αυλή του σχολείου και το δρόμο. Αερίζονταν με φυσικό 68

88 αερισμό, με άνοιγμα των παραθύρων σε κάθε διάλλειμα. Το δάπεδό της είναι κατασκευασμένο από ξύλο και τα 16 m 2 καλυπτόταν από συνθετική μοκέτα. Η αίθουσα βρίσκονταν κοντά σε εκτυπωτή και φωτοτυπικό μηχάνημα. Η Aίθουσα 2 έχει επιφάνεια 64 m 2, με επιφάνεια παραθύρων 15,5 m 2 και γίνονταν χρήση της από 23 μαθητές, για 4 ώρες την ημέρα. Τα παράθυρά της είναι στραμμένα προς τον προαύλιο χώρο του σχολείου και αερίζονταν με φυσικό αερισμό, ανοίγοντας τα παράθυρα 2 με 3 φορές την ημέρα. Το δάπεδό της είναι ξύλινο και τα 21 m 2 καλυπτόταν από συνθετική μοκέτα, ενώ και αυτή η αίθουσα ήταν κοντά σε εκτυπωτή και φωτοτυπικό μηχάνημα. Η Aίθουσα 3 έχει εμβαδόν δαπέδου 73,6 m 2 και συνολική επιφάνεια παραθύρων 20,63 m 2. Κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας, η αίθουσα χρησιμοποιούνταν από 16 μαθητές για 8 ώρες την ημέρα κατά μέσο όρο. Έχει παράθυρα, στραμμένα προς το δρόμο και αερίζονταν με φυσικό αερισμό, ανοίγοντας τα παράθυρα σε κάθε διάλλειμα. Η Αίθουσα 3 έχει πλαστικό δάπεδο και τα 45 m 2 καλυπτόταν από συνθετική μοκέτα. Επιπλέον, η αίθουσα χρησιμοποιούνταν κατά τις μεσημεριανές ώρες και ως χώρος κουζίνας και φαγητού. Αίθουσες σχολείου 3 Οι αίθουσες του Σχολείου 3, στις οποίες πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία βρίσκονταν στον δεύτερο όροφο του σχολείου, αερίζονταν με φυσικό αερισμό, με το άνοιγμα των παραθύρων σε κάθε διάλλειμα και είχαν λευκούς πίνακες με μαρκαδόρους, με βάση το οινόπνευμα και έπιπλα από κόντρα πλακέ και μέταλλο. Κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, οι αίθουσες θερμαίνονταν, μέσω του συστήματος τηλεθέρμανσης. Το δάπεδο καθαριζόταν με χλωρίνη και τα παράθυρα με καθαριστικά που περιείχαν αμμωνία, καθημερινά, μετά το τέλος του μαθήματος, ενώ, στο σχολείο γίνονταν γενική καθαριότητα, μία φορά το τρίμηνο. Όλες οι αίθουσες στις οποίες έγινε η δειγματοληψία είναι στραμμένες προς τον προαύλιο χώρο του σχολείου. Η Αίθουσα 1 έχει εμβαδόν 58,3 m 2, και 8,23 m 2 επιφάνεια παραθύρων. Η αίθουσα χρησιμοποιούνταν από 19 μαθητές για 6 ώρες καθημερινά, κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. Ο χώρος είχε βαφτεί 1 με 2 χρόνια πριν τη δειγματοληψία με υδατοδιαλυτή βαφή. Η αίθουσα καθαριζόταν μία φορά τη μέρα, το απόγευμα, μετά το τέλος των μαθημάτων ή το μεσημέρι, ανάμεσα σε αυτά. Το εμβαδόν του δαπέδου της Αίθουσας 2 είναι 60,2 m 2, ενώ των παραθύρων ήταν 8,16 m 2. Ο συνολικός αριθμός των μαθητών που χρησιμοποιούσαν την αίθουσα ήταν 24, για 6 ώρες την ημέρα. Οι τοίχοι είχαν βαφτεί 3 ή περισσότερα χρόνια πριν από τη διεξαγωγή της δειγματοληψίας με αδιάβροχη βαφή. Η αίθουσα καθαριζόταν κάθε απόγευμα, μετά το πέρας των μαθημάτων. Τέλος, η Αίθουσα 3, του τρίτου σχολείου που επελέγη για τη δειγματοληψία, έχει εμβαδόν δαπέδου 56,13 m 2 και συνολικό εμβαδόν παραθύρων 8,16 m 2. Η αίθουσα αυτή χρησιμοποιούνταν από 23 μαθητές, για 6 ώρες καθημερινά. Για την αίθουσα αυτή, είχε γίνει χρήση υδατοδιαλυτής βαφής, 3 ή περισσότερα χρόνια, πριν από τη δειγματοληψία. Η αίθουσα καθαριζόταν μία φορά τη μέρα, το μεσημέρι, ανάμεσα στα μαθήματα. 69

89 6.2 Μεθοδολογία εσωτερικής και εξωτερικής δειγματοληψίας των ρύπων Εφόσον ο φυσικός και ο χημικός χαρακτηρισμός του εσωτερικού περιβάλλοντος στο πρόγραμμα SINPHONIE επικεντρώνεται σε ουσίες, οι οποίες προκαλούν χρόνια προβλήματα υγείας, εφαρμόστηκε δειγματοληψία μεγάλης χρονικής περιόδου (long term sampling). Γι αυτό το λόγο, η δειγματοληψία σε κάθε σχολείο κάλυψε ένα χρονικό διάστημα 5 ημερών (συγκεκριμένα όλη τη σχολική εβδομάδα, δηλαδή από το πρωί της Δευτέρας έως και το απόγευμα της Παρασκευής, προκειμένου να τηρηθεί ένα ομοιόμορφο πρωτόκολλο δειγματοληψίας). Τα αποτελέσματα που θα παρουσιαστούν παρακάτω αποτελούν χρονικούς μέσους όρους των συγκεντρώσεων των ρύπων, με εξαίρεση τις χρονοσειρές των PM, καθώς και του CO. Δεδομένου ότι η τελευταία αυτή ένωση προκαλεί οξείες επιπτώσεις στην υγεία, κρίθηκε καταλληλότερη μια βραχυπρόθεσμη αξιολόγησή της, οπότε και μετρήθηκε κάθε μέρα, για 15 λεπτά. Λόγω του μεγάλου κόστους της συσκευής ανάλυσης μεγέθους σωματιδίων, Grimm 1.108, το οποίο υπολογίζει τις συγκεντρώσεις των PM, αυτό χρησιμοποιήθηκε για δειγματοληψίες 24 ωρών σε κάθε εξεταζόμενη αίθουσα, δηλαδή κάθε μέρα πραγματοποιούσε μετρήσεις σε διαφορετική αίθουσα. Όσον αφορά τον υπολογισμό συγκεντρώσεων PM2.5, μέσω των συστημάτων διαδοχικής δειγματοληψίας Derenda PNS 16- LVS 3.1 και TCR Tecora air guard PM line, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν μόνο κατά την διάρκεια των ωρών διδασκαλίας, όταν οι αίθουσες ήταν σε χρήση. Πιο συγκεκριμένα, οι δειγματοληψίες έγιναν σε περιόδους των 8 ωρών, που ξεκινούσαν συνήθως στις 8 το πρωί και ολοκληρωνόταν στις 4 το απόγευμα. Η διάρκεια αυτή προσαρμοζόταν ανάλογα με την ακριβή ώρα έναρξης των μαθημάτων. Οι μετρήσεις του εξωτερικού χώρου γίνονταν παράλληλα με τις μετρήσεις του εσωτερικού. Όλες οι ενώσεις που αναλύθηκαν με τη μέθοδο της παθητικής δειγματοληψίας καθώς και οι μετρήσεις του CO 2, της σχετικής υγρασίας και της θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκαν σε μία περίοδο 5 ημερών συνεχούς παρακολούθησης σε κάθε αίθουσα, σε αντίθεση με το δειγματολήπτη ραδονίου που τοποθετήθηκε στο χώρο για 4 εβδομάδες. Οι τρεις τάξεις σε κάθε σχολείο και οι τρεις αίθουσες του νηπιαγωγείου επιλέχθηκαν, βάσει των οδηγιών που δόθηκαν από το πρόγραμμα SINPHONIE σχετικά με την επιλογή αιθουσών, όπως αυτές αναλύθηκαν στο Κεφάλαιο Η μελέτη των εσωτερικών χώρων στις αίθουσες οργανώθηκε ταυτοχρόνως. Δεδομένου ότι ο βασικός σκοπός του προγράμματος SINPHONIE ήταν η εκτίμηση της έκθεσης των μαθητών και όχι η μέτρηση των εκπομπών συγκεκριμένων πηγών στον αέρα εσωτερικού χώρου, οι ακόλουθες κατευθυντήριες γραμμές ελήφθησαν υπόψη, κατά την επιλογή της συγκεκριμένης τοποθεσίας της δειγματοληψίας μέσα στην αίθουσα (σε συμφωνία με το πρότυπο ISO ): Το κέντρο ενός δωματίου θεωρήθηκε γενικά η καταλληλότερη τοποθεσία για δειγματοληψία. Στις περιπτώσεις, όμως, που η λύση αυτή δεν ήταν εφικτή ακολουθήθηκαν τα παρακάτω. Η εγκατάσταση του εξοπλισμού ήταν περίπου ένα μέτρο από τον τοίχο. Η τοποθέτηση των δειγματοληπτών έγινε σε ύψος από 1 έως 1,5 μέτρο (περίπου στο ύψος της αναπνοής). Αποφεύχθηκαν τα μέρη κοντά στον ήλιο και κοντά σε συστήματα θέρμανσης, όπου υπάρχει αισθητή ξηρασία και κανάλια αερισμού. 70

90 Οι κεφαλές των αντλιών και οι καταγραφείς διοξειδίου του άνθρακα (Τelaire 7001D) εγκαταστάθηκαν πάνω σε τραπέζι. Η θέση που επιλέχθηκε για την τοποθέτηση των δειγματοληπτών ήταν σε απόλυτη συμφωνία με τους κανόνες ασφαλείας της αίθουσας και δεν παρεμπόδιζε την ομαλή διεξαγωγή των μαθημάτων. Κάθε σχολείο και τάξη αποτέλεσε ως εκ τούτου, ένα μοναδικό περιβάλλον εσωτερικού χώρου. Οι εξωτερικές μετρήσεις του κάθε σχολείου πραγματοποιήθηκαν ταυτόχρονα με τις εσωτερικές. Ο υπαίθριος χώρος που επιλέχθηκε ήταν το προαύλιο του σχολείου και οι δειγματολήπτες ήταν τουλάχιστον 1 m μακριά από το κτίριο. Οι δειγματολήπτες προστατεύονταν όσο το δυνατόν περισσότερο από την ανθρώπινη αλληλεπίδραση. Στις παθητικές μονάδες δειγματοληψίας τοποθετήθηκε ένα προστατευτικό στέγαστρο. Το προστατευτικό αυτό προστάτευε τους παθητικούς δειγματολήπτες από το άμεσο ηλιακό φως, το χιόνι και τις βροχοπτώσεις. 6.3 Μεθοδολογία αποθήκευσης των δειγμάτων Τα δείγματα που συλλέχθηκαν από τη δειγματοληψία, αποθηκεύτηκαν σε ειδικές συνθήκες, οι οποίες καθορίστηκαν από τους κατασκευαστές των δειγματοληπτών και τις οδηγίες του προγράμματος SINPHONIE. Αιωρούμενα σωματίδια Τα φίλτρα μικροϊνών χαλαζία, που χρησιμοποιήθηκαν για τη δειγματοληψία των PM 2.5, διατηρήθηκαν πριν τη χρήση τους για 48 ώρες σε ειδικό χώρο, με συνθήκες θερμοκρασίας 20 o C και σχετικής υγρασίας (RH) 50 % για να κανονικοποιηθούν. Στη συνέχεια, μετά το πέρας της δειγματοληψίας, τοποθετήθηκαν ξανά στον χώρο με τις ειδικές συνθήκες για 48 ώρες, προκειμένου να κανονικοποιηθούν και πάλι, καθώς και να απαλλαγούν από πιθανή υγρασία και έπειτα ζυγίστηκαν στο ζυγό ακριβείας. Οι συγκεντρώσεις όλων των PM που υπολογίστηκαν απ ευθείας στο χώρο της δειγματοληψίας, καταγράφηκαν ψηφιακά από το Grimm 1.108, οπότε δεν έγινε αποθήκευση κάποιου δείγματος. Πτητικές οργανικές ενώσεις Πριν τη χρήση, οι προσροφητικοί κύλινδροι ενεργού άνθρακα Radiello αποθηκεύτηκαν σε ένα δροσερό μέρος και μακριά από πτητικές οργανικές ενώσεις. Μετά την έκθεση στο ρύπο, οι κύλινδροι σφραγίστηκαν σε ειδική θήκη και φυλάχθηκαν σε δροσερό μέρος, απουσία διαλυτών. Σε αυτές τις συνθήκες διατηρούν το περιεχόμενο τους και παραμένουν αναλλοίωτοι για τουλάχιστον 6 μήνες. Φορμαλδεΰδη Οι κύλινδροι φυλάχθηκαν σε σκοτεινό μέρος και στους 4 ο C, πριν από τη δειγματοληψία. Σφραγισμένοι στα κουτιά τους, παραμένουν σταθεροί για τουλάχιστον 6 μήνες από την ημερομηνία παραγωγής. Κάθε τυφλό δείγμα (δηλαδή οι κύλινδροι, προτού χρησιμοποιηθούν για τη δειγματοληψία) έχει ποσότητα φορμαλδεΰδης, μικρότερη από 1 μg, ποσότητα που αντιστοιχεί σε συγκέντρωση στον αέρα μικρότερη από 0,1 μg/m 3 σε μία εβδομάδα, ή 2 μg/m 3 σε 8 ώρες. Η τιμή της ποσότητας της φορμαλδεΰδης στο τυφλό δείγμα μπορεί να αυξηθεί με την 71

91 πάροδο του χρόνου. Η ημερομηνία λήξης καθορίζεται από το πότε η τιμή της φορμαλδεΰδης, για ένα σωστά διατηρημένο κύλινδρο προσρόφησης, αναμένεται να ξεπεράσει τα 2 μg. Μετά τη δειγματοληψία, τα δείγματα αποθηκεύτηκαν, καλά σφραγισμένα, στους 4 ο C. 72 Διοξείδιο του αζώτου Οι κύλινδροι προσρόφησης παραμένουν σταθεροί για τουλάχιστον 12 μήνες πριν και 4 μήνες μετά τη δειγματοληψία, εφόσον διατηρηθούν σε κατάλληλες συνθήκες. Συνεπώς, αποθηκεύτηκαν πριν και μετά από αυτή σε σκοτεινό μέρος στους 4 ο C. Όζον Στην περίπτωση του όζοντος, οι κύλινδροι προσρόφησης απαιτούν προστασία από το άμεσο ηλιακό φως. Γι αυτό το λόγο, διατηρήθηκαν σε σκοτεινό χώρο και σε θερμοκρασία δωματίου. Σε αυτές τις συνθήκες, το τυφλό δείγμα δεν ξεπερνάει τις 0,015 μονάδες απορρόφησης για διάστημα άνω τον 6 μηνών. Μετά την έκθεση, τα δείγματα αποθηκεύτηκαν σε σκοτεινό χώρο, όπως και πριν από την έκθεση μαζί με 3 κυλίνδρους που δε χρησιμοποιήθηκαν και αναλύθηκαν ως τυφλά δείγματα. Τα δείγματα αναλύθηκαν μέσα σε μία εβδομάδα μετά το τέλος της δειγματοληψίας. Ραδόνιο Οι παθητικοί δειγματολήπτες ραδονίου στάλθηκαν από την εταιρία Landauer Europe σφραγισμένοι και ανοίχτηκαν στο χώρο της δειγματοληψίας. Μετά το τέλος της, σφραγίστηκαν σε ειδικούς φακέλους, που παρέχονται από τον κατασκευαστή και επιστράφηκαν στο εργαστήριο της εταιρίας, όπου και αναλύθηκαν. Συνεπώς, δεν υπήρξε κάποια ιδιαίτερη απαίτηση για την αποθήκευσή τους. Διοξείδιο του άνθρακα, Μονοξείδιο του άνθρακα Οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων CO 2, CO έγιναν απευθείας στο χώρο της δειγματοληψίας από τις ηλεκτρονικές συσκευές, Telaire 7001D και Aeroqual αντίστοιχα, οι οποίες κατέγραψαν τα δεδομένα σε ψηφιακή μορφή, συνεπώς δεν υπήρξε ανάγκη αποθήκευσης δειγμάτων. 6.4 Μεθοδολογία φυσικοχημικών αναλύσεων των δειγμάτων για των υπολογισμό των συγκεντρώσεων των ρύπων Μεθοδολογία ανάλυσης αιωρούμενων σωματιδίων Οι τιμές των συγκεντρώσεων όλων των PM υπολογίστηκαν απευθείας στον χώρο της δειγματοληψίας από την ηλεκτρονική συσκευή Grimm 1.108, οπότε δε χρειάστηκε περαιτέρω εργαστηριακή ανάλυση για τον συγκεκριμένο ρύπο. Στη συνέχεια, τα δεδομένα της συγκέντρωσης τους ανακτήθηκαν από τη συσκευή, μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 5.1.1, η συλλογή των PM 2.5 πραγματοποιήθηκε από τις αντλίες Derenda και Tecora πάνω σε φίλτρα μικροϊνών χαλαζία. Για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης των PM 2.5 χρησιμοποιήθηκε η βαρυμετρική μέθοδος, δηλαδή η ζύγιση των δειγμάτων στο ζυγό ακριβείας Mettler Toledo MX5, αφού προηγουμένως κανονικοποιήθηκαν. Ο ζυγός ήταν τοποθετημένος σε αντικραδασμικό πάγκο και σε ειδικές συνθήκες θερμοκρασίας και

92 σχετικής υγρασίας (T=20 ο C, RH=50 %). Αρχικά ζυγίστηκε ένα φίλτρο αναφοράς (τυφλό δείγμα) και στη συνέχεια τα δείγματα. Τα φίλτρα τοποθετήθηκαν πάνω στο ζυγό με ειδική λαβίδα, ώστε να μη προκληθεί επιμόλυνση των δειγμάτων και το καθένα από αυτά ζυγίστηκε τόσες φορές, ώστε η διαφορά ανάμεσα στις μετρήσεις να μην ξεπερνά το 10%. Με την βαρυμετρική μέθοδο και βάσει του συνολικού αέρα που αντλήθηκε από κάθε αντλία, υπολογίστηκε η συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων. Η τελική συγκέντρωση τους σε κάθε εξεταζόμενο χώρο, σε μg/m 3 προέκυψε από την ακόλουθη σχέση:, Όπου C: Η τελική συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων σε κάθε εξεταζόμενο χώρο, σε μg/ m 3, m: η συνολική μάζα αιωρούμενων σωματιδίων που εναποτέθηκε σε κάθε φίλτρο σε μg, Q: η ογκομετρική παροχή αέρα κάθε αντλίας σε m 3 /ώρα και t: ο συνολικός χρόνος της δειγματοληψίας σε ώρες Μεθοδολογία ανάλυσης πτητικών οργανικών ενώσεων Η δειγματοληψία των VOCs έγινε με χρήση των παθητικών δειγματοληπτών Radiello. Για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης των VOCs εφαρμόστηκε η μέθοδος της αέριας χρωματογραφίας με φασματομετρία μαζών, η οποία περιγράφηκε στο Κεφάλαιο και χρησιμοποιήθηκε ο αέριος χρωματογράφος με φασματογράφο μάζας Agilent 6890n/5973. Αναλυτικότερα, τα VOCs, οι συγκεντρώσεις των οποίων υπολογίστηκαν, ήταν το βενζόλιο, το τριχλωροαιθυλένιο, το τετραχλωροαιθυλένιο, το α-πινένιο, το d-λιμονένιο και το ναφθαλένιο. Αρχικά, παρασκευάστηκε το εσωτερικό πρότυπο (internal standard) από 2-fluorotoluene και δυθειάνθρακα (CS 2 ). Έπειτα, έγινε το πυκνό πρότυπο διαλύοντας συγκεκριμένες ποσότητες βενζολίου, τριχλωροαιθυλενίου, τετραχλωροαιθυλενίου, α-πινένιου, d-λιμονένιου και ναφθαλενίου σε CS 2. Στη συνέχεια, αυτό αραιώθηκε δύο φορές και προσθέτοντας συγκεκριμένη ποσότητα εσωτερικού προτύπου, παρασκευάστηκαν διαλύματα, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την εκχύλιση τυφλών δειγμάτων Radiello. Τα εκχυλίσματα των τυφλών αυτών δειγμάτων που παράχθηκαν, με γνωστές συγκεντρώσεις των εξεταζόμενων ουσιών, τοποθετήθηκαν στον αέριο χρωματογράφο - φασματογράφο μάζας, ώστε να δημιουργηθεί η καμπύλη βαθμονόμησης του οργάνου και μέσω αυτής να υπολογιστούν οι συγκεντρώσεις των ουσιών που συλλέχθηκαν κατά τη δειγματοληψία. Για τον τελικό υπολογισμό της συγκέντρωσης χρησιμοποιήθηκε η σχέση:, Όπου C: η συγκέντρωση του ρύπου σε μg/m 3, m: η μάζα του ρύπου σε μg, 73

93 Q K : η ροή δειγματοληψίας στη θερμοκρασία K, κατά την οποία πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία σε l/min, και t: ο συνολικός χρόνος της δειγματοληψίας σε min. Ο ρυθμός δειγματοληψίας στη θερμοκρασία K υπολογίζεται, χρησιμοποιώντας τις τιμές αναφοράς Q 298 (T=298K), οι οποίες παρέχονται από τον κατασκευαστή, για κάθε ρύπο των VOCs, η συγκέντρωση του οποίου αναλύεται, σύμφωνα με τη σχέση: ( ) Όπου Κ: η μέση θερμοκρασία περιβάλλοντος κατά τη δειγματοληψία Και Q 298 : 80 (βενζόλιο), 69 (τριχλωροαιθυλένιο ), 59 (τετραχλωροεθυλαίνιο), 53 (α-πινένιο), 43 (dλιμονένιο), 25 (ναφθαλένιο), σε μg/m Μεθοδολογία ανάλυσης φορμαλδεΰδης Ο ποσοτικός προσδιορισμός των συγκεντρώσεων της φορμαλδεΰδης πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης. Αρχικά, έγινε η εκχύλιση των δειγμάτων, η δειγματοληψία των οποίων έγινε με τους παθητικούς δειγματολήπτες Radiello με την διαδικασία που περιγράφεται παρακάτω. Το κάθε δείγμα αναδεύτηκε, ανά τακτά χρονικά διαστήματα, για μισή ώρα με ακετονιτρίλιο. Στη συνέχεια, αφού πέρασε από φιλτράρισμα με σύριγγες που είχαν φίλτρο, πορώδους 0,45 μm, τοποθετήθηκε σε ειδικά δοχεία. H ίδια διαδικασία ακολουθήθηκε και στην περίπτωση των τυφλών δειγμάτων για τη δημιουργία πρότυπων διαλυμάτων. Τα πρότυπα διαλύματα τοποθετήθηκαν πρώτα στο χρωματογράφο, ώστε να δημιουργηθεί η πρότυπη καμπύλη βαθμονόμησης του χρωματογράφου. Στη συνέχεια, έγινε η έγχυση των δειγμάτων, προκειμένου, μέσω της πρότυπης καμπύλης να εξαχθεί το χρωματογράφημα και διαβάζοντάς το, καταγράφηκαν οι συγκεντρώσεις της φορμαλδεΰδης κάθε δείγματος σε μg/ml. Η τελική συγκέντρωση φορμαλδεΰδης υπολογίστηκε μέσω της σχέσης:, όπου C: η συγκέντρωση φορμαλδεΰδης σε μg/m 3, m: η μάζα της φορμαλδεΰδης σε μg, Q K : ο ρυθμός δειγματοληψίας στη μέση θερμοκρασία της δειγματοληψίας Κ, t: ο συνολικός χρόνος δειγματοληψίας. Η ροή του αέρα στη μέση θερμοκρασία δειγματοληψίας δίνεται από τη σχέση: ( ), 74

94 όπου Q 298 : 99 ml/min για τη φορμαλδεΰδη Μεθοδολογία ανάλυσης διοξειδίου του αζώτου Η δειγματοληψία του NO 2 πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των παθητικών δειγματοληπτών Radiello. Ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων του NO 2 έγινε με το φασματοφωτόμετρο - Rayleigh. Σε πρώτο στάδιο, παρασκευάστηκε διάλυμα 1000 mg/l NO 2 με ζύγιση ορισμένης ποσότητας NaNO 2 και τοποθέτηση του τελευταίου σε κατάλληλη ογκομετρική φιάλη. Έπειτα, έγινε διάλυμα 100 mg/l και από αυτό άλλα 5 πρότυπα διαλύματα 0,1 mg/l, 1 mg/l, 5 mg/l, 10 mg/l και 15 mg/l. Σε δεύτερο στάδιο, παρασκευάστηκαν ένα διάλυμα Sulpfanilamide (διαλύοντας 1g της ουσίας σε HCl και συμπληρώνοντας με νερό), καθώς και ένα διάλυμα Neda (αραιώνοντας με νερό). Στο κάθε ένα από τα πρότυπα διαλύματα προστέθηκε αρχικά διάλυμα Sulpfanilamide και αναδεύτηκε για 5 λεπτά και στη συνέχεια διάλυμα Neda και αναδεύτηκε για 10 λεπτά. Σε τελικό στάδιο, τα πρότυπα διαλύματα τοποθετήθηκαν στο φασματοφωτόμετρο για να σχεδιαστεί η πρότυπη καμπύλη. Έπειτα, πραγματοποιήθηκε η εκχύλιση του κάθε δείγματος με νερό. Ακολουθώντας την ίδια διαδικασία με τα πρότυπα διαλύματα, αντλήθηκαν 0.5 ml από το κάθε δείγμα και προστέθηκε διάλυμα Sulpfanilamide και Neda. Τελικά, οδηγήθηκαν στο φασματοφωτόμετρο και μέσω της πρότυπης καμπύλης, υπολογίστηκαν οι μάζες του NO 2. Η τελική συγκέντρωση NO 2 υπολογίστηκε με τη σχέση:, Όπου : η συγκέντρωση του NO 2 σε ppb, : η μάζα του NO 2 σε ng, Q K : η ροή του αέρα στη μέση θερμοκρασία της δειγματοληψίας σε ng/m 3, t: η συνολική διάρκεια της δειγματοληψίας σε min. H ροή του αέρα στη μέση θερμοκρασία δειγματοληψίας υπολογίζεται ως εξής: όπου Q 298 : 0,141 ng ppb -1 min -1 για το NO 2. ( ), Μεθοδολογία ανάλυσης όζοντος Η δειγματοληψία του Ο 3 έγινε με τη χρήση των παθητικών δειγματοληπτών Radiello. Ο ποσοτικός προσδιορισμός του, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του φασματοφωτόμετρου Rayleigh. Αρχικά, παρασκευάστηκε διάλυμα εκχύλισης ΜΒTH, διαλύοντας την ουσία σε 75

95 απιονισμένο νερό και προσθέτοντας θειικό οξύ (Η 2 SO 4 ) 98 %. Το απιονισμένο νερό λήφθηκε από σύστημα υπερκάθαρου νερού, θερμοκρασίας 22,8 ο C και ειδικής αντίστασης 18,2 MΩ/cm. Έπειτα, έγινε διάλυμα 4-πυριδαλδεύδης (stock), αραιώνοντας την ουσία και πάλι με απιονισμένο νερό, με τη βοήθεια ειδικής πιπέττας ακριβείας. Στη συνέχεια, παρασκευάστηκαν πρότυπα διαλύματα με προκαθορισμένες συγκεντρώσεις (0,5 μg/ml, 2 μg/ml, 10 μg/ml και 20 μg/ml), και αναμειγνύοντας 0,5 ml από αυτά με 4,5 ml MBTH, τοποθετήθηκαν στο φασματοφωτόμετρο, ώστε να σχεδιαστεί η πρότυπη καμπύλη βαθμονόμησης του οργάνου. Τα πρότυπα διαλύματα έγιναν με κατάλληλη αραίωση του stock διαλύματος και χρησιμοποιώντας τον τύπο της αραίωσης:, όπου : η συγκέντρωση του stock διαλύματος, : ο όγκος που θα έπρεπε να χρησιμοποιηθεί από το stock διάλυμα : η τελική συγκέντρωση που έπρεπε να επιτευχθεί (π.χ. για το πρώτο 0.5 μg/ml) : ο τελικός όγκος του διαλύματος, ο οποίος είναι και ο όγκος της ογκομετρικής φιάλης που χρησιμοποιήθηκε (10 ml). Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η διαδικασία εκχύλισης των δειγμάτων. Οι κύλινδροι των παθητικών δειγματοληπτών που περιείχαν το υλικό πλήρωσης εκχυλίστηκαν από το διάλυμα ΜΒΤΗ, απευθείας, μέσα στις πλαστικές τους θήκες. Στη συνέχεια αναδεύτηκαν μηχανικά για 75 λεπτά, ανά τακτά χρονικά διαστήματα, ώστε να πραγματοποιηθεί η αντίδραση. Τέλος, αφού το προϊόν της ανάδευσης φιλτραρίστηκε, με τη βοήθεια ειδικής σύριγγας με μικροπορώδες φίλτρο, τοποθετήθηκε μέσα σε κυψελίδες και έπειτα μέσα στο φασματοφωτόμετρο, όπου με τη βοήθεια της πρότυπης καμπύλης υπολογίστηκαν οι ποσότητες O 3. Για τον υπολογισμό των τελικών συγκεντρώσεων χρησιμοποιήθηκε η σχέση:, Όπου : η μάζα Ο 3 σε μg, t: ο συνολικός χρόνος της δειγματοληψίας Μεθοδολογία ανάλυσης ραδονίου Οι συγκεντρώσεις ραδονίου μετρήθηκαν με τη βοήθεια των παθητικών δειγματοληπτών Rapidos της εταιρίας Landauer Europe. Η ανάλυση των δειγματοληπτών, για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων ραδονίου έγινε στα εργαστήρια της εταιρίας, στη Σουηδία, αφού πρώτα οι δειγματολήπτες επιστράφηκαν σε αυτήν. Για τον προσδιορισμό της ποσότητας ραδονίου, απαιτείται η μέτρηση των ιχνών των σωματιδίων α με μικροσκόπιο. Προκειμένου αυτά να γίνουν ορατά, πρέπει να μεγαλώσει το μέγεθός τους με τη διεργασία της χημικής εγχάραξης. Έτσι, αρχικά, οι δειγματολήπτες τοποθετούνται σε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) και θερμαίνονται στους 70 ο C για 15 ώρες. Το μέγεθος των ιχνών μετά τη διαδικασία της εγχάραξης είναι περίπου 10 μm. Τέλος, τα ίχνη των σωματιδίων α 76

96 μετριούνται στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και ο υπολογισμός της συγκέντρωσης ραδονίου γίνεται βάσει της εξίσωσης: όπου Rn: η συγκέντρωση ραδονίου σε Bq/m 3, D: η πυκνότητα των ιχνών ραδονίου, δηλαδή ο αριθμός των ιχνών/m 2, fc: ο παράγοντας βαθμονόμησης, δηλαδή η πυκνότητα των ιχνών που αντιστοιχούν σε 1 Bq/m 3 ανά ημέρα έκθεσης (παρέχεται από τον κατασκευαστή) και Δt: ο χρόνος έκθεσης Μεθοδολογία ανάλυσης διοξειδίου του άνθρακα, διοξειδίου του άνθρακα και υπολογισμού του ρυθμού αερισμού των χώρων Οι συγκεντρώσεις CO 2 υπολογίστηκαν απ ευθείας στο χώρο της δειγματοληψίας, μέσω των συσκευών Telaire 7001D, ενώ για το CO χρησιμοποιήθηκαν οι μετρητές Aeroqual. Τα δεδομένα των συσκευών αυτών ανακτήθηκαν μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Όπως αναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.9, σε αντίθεση με το CO, το CO 2 δεν είναι τοξική ουσία. Τα επιβλαβή συμπτώματα που οφείλονται σε αυτό, παρουσιάζονται μετά από την έκθεση σε πολύ μεγάλες συγκεντρώσεις του. Ωστόσο, το CO 2 αποτελεί έναν πολύ καλό δείκτη για τον υπολογισμό του ρυθμού αερισμού ενός κτιρίου, ο οποίος είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ποιότητα αέρα. Συνεπώς, έχοντας τις συγκεντρώσεις CO 2, ο ρυθμός αερισμού των χώρων υπολογίστηκε με την εξής σχέση:, [ ( ) ( )], Όπου Ā: ο ρυθμός αερισμού ανά ώρα t: ο χρόνος σε ώρες C(t): η συγκέντρωση CO 2 στο χρόνο t σε ppm C(out): η συγκέντρωση CO 2 του εξωτερικού περιβάλλοντος. 77

97 78

98 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 79

99 80

100 Συγκέντρωση CO 2 (ppm) 7 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα, ρυθμών αερισμού, θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις CO 2, από τις οποίες προέκυψαν οι ρυθμοί αερισμού των αιθουσών, καθώς επίσης και τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις θερμοκρασίας και υγρασίας στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας, στα 3 σχολεία. 7.1 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του άνθρακα Οι τιμές των μέσων συγκεντρώσεων του CO 2 που προέκυψαν από τις μετρήσεις στα 3 σχολεία, κατά τις 2 περιόδους δειγματοληψίας δίνονται στα Σχήματα 7.1, 7.2 και 7.3. Επίσης οι τιμές αυτές συγκρίνονται με το συνιστώμενο ανώτατο όριο των 1000 ppm της ASHRAE [79] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 7.1: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1 Στο Σχήμα 7.1 παρατηρείται ότι στο Σχολείο 1 καταγράφηκαν μεγάλες συγκεντρώσεις CO 2, οι μεγαλύτερες τιμές των οποίων εμφανίζονται στις Αίθουσες 2 και 3, κατά την περίοδο με θέρμανση και ξεπερνούν περίπου 4 φορές το συνιστώμενο ανώτατο όριο των 1000 ppm της ASHRAE. Παρόμοια αποτελέσματα εξάγονται και από το Σχήμα 7.2 για το Σχολείο 2, όπου οι συγκεντρώσεις CO 2 είναι λίγο μικρότερες, σε σχέση με το Σχολείο 1. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις εντοπίστηκαν στην Αίθουσα 1 και για τις 2 περιόδους των μετρήσεων και είναι μεγαλύτερες από το συνιστώμενο όριο, κατά περισσότερες από 3 φορές. 81

101 Συγκέντρωση CO 2 (ppm) Συγκέντρωση CO 2 (ppm) Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Σχήμα 7.2: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 7.3: Μέσες συγκεντρώσεις CO2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Στο Σχήμα 7.3, όπου και απεικονίζονται οι τιμές των συγκεντρώσεων CO 2 για το Σχολείο 3, φαίνεται ότι από τις μετρήσεις εσωτερικών χώρων προέκυψαν ομοίως μεγάλες συγκεντρώσεις, ενώ και σ αυτή την περίπτωση οι συγκεντρώσεις ήταν μεγαλύτερες της οριακής. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις CO 2 του εξωτερικού χώρου ήταν αρκετά μικρότερες από αυτές των άλλων 2 σχολείων. 82

102 Αναλύοντας τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις μετρήσεις CO 2, εύκολα συμπεραίνεται ότι, σε όλες τις αίθουσες της δειγματοληψίας, το όριο συγκέντρωσης της ASHRAE ξεπεράστηκε, αν και όλες οι τιμές βρίσκονται στο αναμενόμενο εύρος τιμών του SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Δεδομένων των σχεδόν σταθερών συγκεντρώσεών του στους εξωτερικούς χώρους και των 3 σχολείων, κατά τις 2 περιόδους, αλλά και της απουσίας πηγών του (όπως εκπομπές από καύσεις) στο εσωτερικό τους, οι αυξημένες συγκεντρώσεις CO 2 στους εσωτερικούς χώρους οφείλεται αποκλειστικά στην ανθρωπογενή δραστηριότητα. Παρόλο που όλες οι εσωτερικές συγκεντρώσεις CO 2 έχουν υπερβεί τη συνιστώμενη συγκέντρωση της ASHRAE, βρίσκονται μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.9, το CO 2 παράγεται κατά τη διεργασία της καύσης υδρογονανθράκων, αλλά και από τους χρήστες του κτιρίου, κατά την εκπνοή και συσσωρεύεται σε αυτό, όταν δεν υπάρχει επαρκής επανακυκλοφορία αέρα, εκτοπίζοντας έτσι το οξυγόνο του χώρου. Κατά την περίοδο με θέρμανση, τα παράθυρα των αιθουσών ανοίγονταν σπανιότερα, σε σχέση με την περίοδο χωρίς θέρμανση, εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών του εξωτερικού περιβάλλοντος. Έτσι λοιπόν, εξηγούνται οι υψηλότερες συγκεντρώσεις CO 2 για την περίοδο χωρίς θέρμανση σε όλα τα σχολεία. Η υπόθεση αυτή ενισχύεται από τον Πίνακα 6.2, του Κεφαλαίου 6.1.2, οπότε παρατηρείται σχεδόν σταθερή συσχέτιση της πυκνότητας των μαθητών με τις τιμές CO 2, δηλαδή όσο μεγαλύτερη η πυκνότητα τους στο χώρο, τόσο υψηλότερες ήταν συνήθως οι συγκεντρώσεις. Αναλυτικότερα, η μικρή διαφορά στις τιμές του CO 2 ανάμεσα στη θερινή και τη χειμερινή δειγματοληψία, στην Αίθουσα 1, του Σχολείου 2, θα μπορούσε να ερμηνευτεί από το γεγονός ότι ο χώρος ήταν μικρός, με μεγαλύτερη πυκνότητα μαθητών και μικρότερη επιφάνεια παραθύρων, σε σχέση με τις άλλες 2 αίθουσές του, συνεπώς ο αερισμός θα μπορούσε να είναι ανεπαρκής. Το ίδιο συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί και για την Αίθουσα 3, του Σχολείου 3. Η μεγαλύτερη διαφορά στις τιμές των συγκεντρώσεων CO 2 ανάμεσα στις 2 περιόδους, παρατηρήθηκε στην Αίθουσα 3, του Σχολείου 1, όπου και όπως προαναφέρθηκε, καταγράφηκε η υψηλότερη τιμή CO 2 όλης της δειγματοληψίας. Αυτό ίσως οφείλεται στο λιγότερο συχνό άνοιγμα των παραθύρων, κατά τη θερινή περίοδο. Παρόλο που η Αίθουσα 3, του Σχολείου 2 χρησιμοποιούνταν περισσότερες ώρες, σε σχέση με τις υπόλοιπες 2 του ίδιου σχολείου, αλλά ήταν και χώρος προετοιμασίας φαγητού, αυτή παρουσίασε τις μικρότερες συγκεντρώσεις CO 2 στο Σχολείο 2. Πιθανή εξήγηση γι αυτό θα ήταν ότι η αίθουσα ήταν πολύ πιο μεγάλη και τα παιδιά έλειπαν πολλές ώρες από τον συγκεκριμένο χώρο, γιατί πολλές δραστηριότητές τους μέσα στην ημέρα, λάμβαναν χώρα και σε διπλανή αίθουσα. Επίσης, τα παιδιά ήταν λιγότερα, σε σχέση με τις άλλες 2 αίθουσες. Τέλος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι σχεδόν όλες οι αίθουσες των 2 πρώτων σχολείων είχαν στραμμένα τα παράθυρά τους προς το δρόμο, παράγοντας που επηρεάζει και τις εσωτερικές συγκεντρώσεις CO 2, αφού το εξωτερικό CO 2 μπορεί να εισέλθει στις αίθουσες. Αντίθετα, το Σχολείο 3 βρίσκονταν σε περιοχή ανάμεσα σε πολλά δέντρα, κάτι που φαίνεται και από τις χαμηλότερες συγκεντρώσεις CO 2 στον εξωτερικό του χώρο, σε σχέση με αυτές των άλλων 2 σχολείων που βρίσκονταν δίπλα σε δρόμους μεγάλης κίνησης οχημάτων. Επιπλέον, όλα τα παράθυρα των αιθουσών του που εξετάστηκαν ήταν στραμμένα προς τον προαύλιο χώρο, οπότε και θα αναμένονταν η εισροή καθαρού αέρα στους και η καταγραφή χαμηλότερων τιμών CO 2. Συνεπώς, συμπεραίνεται γενικά ότι ο κύριος λόγος των υψηλών συγκεντρώσεων CO 2 στο Σχολείο 3 ήταν το ελλιπές άνοιγμα των παραθύρων. 83

103 Ρυθμός Αερισμού (ACM) Ρυθμός Αερισμού (ACH) 7.2 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις του ρυθμού αερισμού Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.9, το CO 2 μελετήθηκε όχι τόσο λόγω της τοξικότητάς του για τον ανθρώπινο οργανισμό, αλλά κυρίως γιατί οι συγκεντρώσεις του χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του ρυθμού αερισμού του χώρου, ενός σημαντικού παράγοντα για τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Οι ρυθμοί αερισμού που υπολογίστηκαν, παρουσιάζονται στα Σχήματα 7.4, 7.5 και Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 7.4: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδο Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Σχήμα 7.5: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 84

104 Ρυθμός Αερισμού (ACH) Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.4, η Αίθουσα 3, του Σχολείου 1, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση είχε τον καλύτερο ρυθμό αερισμού, με την Αίθουσα 2 να έχει τον επόμενο καλύτερο και τέλος, η Αίθουσα 1 είχε τον χαμηλότερο, για την ίδια περίοδο της δειγματοληψίας. Ωστόσο, αυτή η κατάταξη αντιστρέφονταν κατά την περίοδο με θέρμανση, με την Αίθουσα 2 να παρουσιάζει τον υψηλότερο ρυθμό αερισμού. Στις Αίθουσες 1 και 3 του Σχολείου 2, παρουσιάστηκαν παρόμοιες τιμές ρυθμού αερισμού κατά τις 2 περιόδους τις δειγματοληψίας, όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 7.5. Η Αίθουσα 2 είχε ελαφρώς καλύτερο ρυθμό αερισμού, με τη μέγιστη τιμή να εμφανίζεται κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 7.6: Μέσοι ρυθμοί αερισμού κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Στο Σχήμα 7-6 γίνεται προφανές, ότι στο Σχολείο 3 παρουσιάστηκαν οι χαμηλότερες τιμές ρυθμού αερισμού ολόκληρης της δειγματοληψίας. Ο υψηλότερος ρυθμός αερισμού παρουσιάστηκε στην Αίθουσα 1, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Ωστόσο, οι υπόλοιπες μετρήσεις αερισμού σε αυτό το σχολείο έδειξαν σχεδόν μηδενικές τιμές αερισμού. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων έδειξαν ότι κανένα από τα σχολεία που έλαβαν μέρος στη δειγματοληψία δεν πλησίασαν τη συνιστώμενη τιμή των 3 ACH που ορίστηκε από την ASHRAE [32], ωστόσο, βρίσκονταν ανάμεσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών του SINPHONIE, των 0 5 ACH (Πίνακας 6.1). Όπως όμως αναφέρεται και στη σχετική βιβλιογραφία, αυτή η σύσταση ικανοποιείται από ελάχιστα σχολεία γενικά στον κόσμο. Οι ανεπαρκείς ρυθμοί αερισμού ήταν αναμενόμενοι, αφού προέκυψαν από τις συγκεντρώσεις του CO 2, οι οποίες ήταν ανώτερες των συνιστώμενων. Οι Αίθουσες 2 και 3 του Σχολείου 1 παρουσίασαν τις υψηλότερες τιμές ρυθμού αερισμού ολόκληρης της δειγματοληψίας, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Ο αερισμός για την Αίθουσα 2, ωστόσο, μειώθηκε στο μισό κατά την περίοδο με θέρμανση, ενώ για την Αίθουσα 3 κατά 90 %, το οποίο πιθανώς οφείλεται στην πτώση της εξωτερικής θερμοκρασίας κατά τη χειμερινή 85

105 περίοδο και συνεπώς, στο σπανιότερο άνοιγμα των παραθύρων. Αντίθετα, ο αερισμός της Αίθουσας 1 αυξήθηκε κατά την περίοδο με θέρμανση, σε σχέση με αυτόν της περιόδου χωρίς θέρμανση, οπότε και πιθανώς δεν είχε ακόμα οργανωθεί πρόγραμμα ανοίγματος των παραθύρων. Το Σχολείο 2 είχε και στις 3 αίθουσές του, χαμηλούς ρυθμούς αερισμού, της ίδιας τάξης μεγέθους και δεν καταγράφηκαν ιδιαίτερες διακυμάνσεις στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας. Το γεγονός αυτό αποδεικνύει ότι οι χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες, κατά τους χειμερινούς μήνες, δεν επηρέασαν ουσιαστικά τη μικρή συχνότητα ανοίγματος των παραθύρων που εφαρμόζονταν από τους διδάσκοντες. Το ίδιο συμπεραίνεται και για τις αίθουσες του Σχολείου 3, όπου κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας καταγράφηκαν οι μικρότερες τιμές ρυθμού αερισμού. Σύμφωνα με τα δεδομένα, ο αερισμός των αιθουσών ήταν σχεδόν μηδενικός, με εξαίρεση την Αίθουσα 1 κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, οπότε και πιθανώς εφαρμόζονταν πρόγραμμα ανοίγματος των παραθύρων, το οποίο και διακόπηκε στη διάρκεια του χειμώνα. Οι χαμηλοί ρυθμοί αερισμού του σχολείου αυτού επιβεβαιώνονται και από τις υψηλές συγκεντρώσεις CO 2, καθώς επίσης και από την ύπαρξη οσμής στις αίθουσες, κατά τη δειγματοληψία. Έτσι, παρόλο που το σχολείο αυτό βρίσκονταν σε πλεονεκτική τοποθεσία, σε περιοχή με πολλά δέντρα, δρόμο με ελάχιστη κίνηση οχημάτων και παράθυρα στραμμένα προς τον προαύλιο χώρο, και συνεπώς αναμένονταν να παρουσιάσει καλύτερη ποιότητα εσωτερικού αέρα, αυτό δε συνέβη, λόγω της ανυπαρξίας διαρκούς προγράμματος ανοίγματος των παραθύρων. 7.3 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας Τέλος, παρουσιάζονται στους Πίνακες 7.1 και 7.2 οι τιμές θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας που μετρήθηκαν κατά τις 2 περιόδους δειγματοληψίας, αλλά και οι συνιστώμενες τιμές τους κατά την ASHRAE, για την άνεση των χρηστών του κτιρίου [32]. Πίνακας 7.1: Μέσες θερμοκρασίες και σχετικές υγρασίες για τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση Χώρος δειγματοληψίας Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχολείο 1 Θερμοκρασία ( ο C) Σχ. Υγρασία (%) Θερμοκρασία ( ο C) Σχ. Υγρασία (%) Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Σχολείο 2 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Σχολείο 3 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος

106 Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες της περιόδου χωρίς θέρμανση παρατηρήθηκαν στο Σχολείο 3, ενώ για την περίοδο με θέρμανση στο Σχολείο 1, με την Αίθουσα 3 να έχει τη χαμηλότερη θερμοκρασία εσωτερικών χώρων σε όλη τη δειγματοληψία. Πίνακας 7.2: Συνιστώμενες τιμές θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας της ASHRAE για τη θερμική άνεση Σχ. Υγρασία (%) Θερινή Περίοδος Θερμοκρασία ( ο C) Χειμερινή Περίοδος 30 20,2 24,4 23,3 26, ,2 24,1 23,3 26, ,2 23,6 23,3 26, ,2 23,3 23,3 25,5 Σε γενικές γραμμές, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση ικανοποιήθηκαν σε μεγάλο βαθμό οι απαιτήσεις της ASHRAE για τη θερμική άνεση των χρηστών, σε όλα τα σχολεία, ενώ οι θερμοκρασίες όλων των αιθουσών του Σχολείου 1, των Αιθουσών 2 και 3 του Σχολείου 2 και της Αίθουσας 3 του Σχολείου 3 ήταν κατώτερες των συνιστώμενων. Παρόλα αυτά, τόσο οι τιμές θερμοκρασιών, όσο και αυτές των σχετικών υγρασιών που προέκυψαν από τις μετρήσεις των περιόδων χωρίς και με θέρμανση και στα 3 σχολεία, βρίσκονταν μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1), των 0 40 ο C και %, αντίστοιχα. 87

107 Συγκέντρωση PΜ 2.5 (μg/m3) Συγκέντρωση PΜ 2.5 (μg/m3) 8 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις αιωρούμενων σωματιδίων Οι τιμές των μέσων συγκεντρώσεων των PM 2,5 που προέκυψαν από τις μετρήσεις στα 3 σχολεία, κατά τις 2 περιόδους δίνονται στα Σχήματα 8.1, 8.2 και 8.3. Οι τιμές αυτές συγκρίνονται με την οριακή, των 25 μg/m 3, της Οδηγίας 2008/50/ΕΚ [143], για τον εξωτερικό αέρα, αφού δεν υπάρχει θεσπισμένο όριο για τον εσωτερικό. Κατά την περίοδο με θέρμανση δεν έγιναν μετρήσεις στις Αίθουσες 1 και 3 των Σχολείων 1 και 3, αντίστοιχα, λόγω τεχνικού προβλήματος Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 8.1: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Σχήμα 8.2: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 88

108 Συγκέντρωση PΜ 2.5 (μg/m3) Στο Σχήμα 8.1 παρατηρείται ότι στο Σχολείο 1 καταγράφηκαν αρκετά μεγάλες συγκεντρώσεις PΜ 2,5, οι οποίες και υπερέβησαν την οριακή τιμή των 25 μg/m 3, με εξαίρεση τον εξωτερικό χώρο, κατά τη χειμερινή δειγματοληψία. Οι μεγαλύτερες τιμές των περιόδων χωρίς και με θέρμανση εμφανίζονται στις Αίθουσες 1 και 3, αντίστοιχα. Όσον αφορά το Σχήμα 8.2 για το Σχολείο 2, οι τιμές των συγκεντρώσεων των PΜ 2,5 είναι και πάλι πολύ μεγάλες και ξεπερνούν την οριακή τιμή, εκτός από την Αίθουσα 3, κατά την περίοδο με θέρμανση, στην οποία η συγκέντρωση των PΜ 2,5 είναι χαμηλότερη από την ανώτατη επιτρεπόμενη της Οδηγίας 2008/50/ΕΚ Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 8.3: Μέσες συγκεντρώσεις PΜ2.5 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Παρόμοια εικόνα δίνεται και από το Σχήμα 8.3 για το Σχολείο 3, όπου οι συγκεντρώσεις των PΜ 2,5 έχουν, όπως και στα άλλα 2 σχολεία, υψηλές τιμές στις αίθουσες, ενώ στον εξωτερικό χώρο η τιμή της συγκέντρωσής τους, κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, δεν ξεπερνά οριακά το επιτρεπτό όριο. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση καταγράφηκε στην Αίθουσα 3 κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Αναλύοντας τα αποτελέσματα των παραπάνω σχημάτων παρατηρείται ότι στους εξωτερικούς χώρους και των τριών σχολείων οι τιμές των συγκεντρώσεων των PΜ 2,5 την περίοδο χωρίς θέρμανση είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες της περιόδου με θέρμανση. Η επιβάρυνση των εξωτερικών χώρων, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, μπορεί να αποδοθεί στη γενικότερη επιβάρυνση της περιοχής της Κοζάνης, λόγω των Ατμοηλεκτρικών Σταθμών (ΑΗΣ) της περιοχής. Είναι γνωστό ότι οι ΑΗΣ λειτουργούν υπό μεγαλύτερο φορτίο κατά τους θερινούς μήνες, προκειμένου να καλύψουν τις αυξημένες ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια για κλιματισμό. Εξαιτίας αυτού, απελευθερώνονται περισσότερα PM, τα οποία και μπορούν να μεταφερθούν σε μεγάλες αποστάσεις, μέσω του ανέμου που μπορεί μεν να καθαρίσει την ατμόσφαιρα από PM, αλλά και να τα μεταφέρει από μολυσμένες σε πιο καθαρές περιοχές. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια 89

109 του χειμώνα, οι συχνές βροχοπτώσεις και χιονοπτώσεις απομακρύνουν αποτελεσματικά μεγάλο μέρος των PΜ, γεγονός που θα μπορούσε να ερμηνεύσει τις αρκετά μικρότερες συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν, κατά την περιόδου με θέρμανση. Στους εξωτερικούς χώρους των Σχολείων 2 και 3, τα οποία βρίσκονται κοντά στο κέντρο της πόλης, καταγράφηκαν οι μεγαλύτερες τιμές των PΜ 2,5. Αιτία αυτού για την περίοδο με θέρμανση, θα μπορούσε να είναι η πρόσφατη τάση της καύσης ξύλου για τις ανάγκες θέρμανσης μέσα στην πόλη. Επιπρόσθετα, το Σχολείο 2 βρίσκεται κοντά στο κέντρο της πόλης και δίπλα σε δρόμο αυξημένης κυκλοφορίας, ενώ στο Σχολείο 3 που βρίσκεται και αυτό κοντά στο κέντρο της Κοζάνης, παρατηρήθηκε αυξημένη χρήση των οχημάτων για τη μεταφορά των μαθητών, κατά τη χειμερινή δειγματοληψία. Η τοποθεσία των σχολείων σχετικά με την απόστασή τους από το κέντρο της πόλης και από δρόμους ταχείας κυκλοφορίας μπορεί να ερμηνεύσει και τα αποτελέσματα των εξωτερικών χώρων και για τη θερινή δειγματοληψία. Ειδικότερα, το Σχολείο 1, παρόλο που είναι χτισμένο σε τοποθεσία μακριά από το κέντρο της πόλης, βρίσκεται δίπλα σε δρόμο με μεγάλη κυκλοφορία οχημάτων, χώρο στάθμευσης και μη διαμορφωμένη υπαίθρια έκταση με χώμα, η οποία συνιστά πολύ σημαντική πηγή PM. Όπως εύκολα παρατηρήθηκε από την παρουσίαση των πειραματικών αποτελεσμάτων, οι συγκεντρώσεις των PM 2,5 σε όλους τους εσωτερικούς χώρους δειγματοληψίας, ξεπέρασαν τις ανώτατες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις των 25 μg/m 3 που θεσπίστηκαν από την Οδηγία 2008/50/ΕΚ. Ωστόσο, η Οδηγία αναφέρεται σε συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων στον ατμοσφαιρικό αέρα, δηλαδή σε συγκεντρώσεις εξωτερικού χώρου. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχουν σαφή όρια και ανώτατες τιμές για τις συγκεντρώσεις PM 2,5 σε εσωτερικούς χώρους από τους διεθνείς αρμόδιους φορείς, αλλά οι οριακές τιμές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη γενική εκτίμηση των επιπέδων τους μέσα στις αίθουσες. Επιπρόσθετα αξίζει να αναφερθεί ότι οι τιμές που καταγράφηκαν βρίσκονται μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Οι ιδιαιτέρως υψηλές συγκεντρώσεις ήταν αναμενόμενες, λαμβάνοντας υπόψη τη διαρκή επαναιώρηση των αιωρούμενων σωματιδίων, λόγω της δραστηριότητας των μικρών παιδιών στους χώρους του κτιρίου. Αξιοσημείωτο είναι ότι όσο περισσότεροι μαθητές βρίσκονται σε μία αίθουσα (Πίνακας 6.2), τόσο μεγαλύτερη είναι και η επαναιώρηση των PM 2,5 σε αυτήν. Συγκεκριμένα, για το Σχολείο 2 οι υψηλότερες συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν ήταν αναμενόμενες, καθώς αυτό είναι νηπιαγωγείο που σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας, υπήρχε αυξημένη και σχεδόν συνεχής φυσική δραστηριότητα των μαθητών του (όπως περπάτημα, τρέξιμο και παιχνίδι), σε σχέση με τα άλλα 2 σχολεία της δειγματοληψίας. Επιπλέον, σε όλες τις αίθουσές του υπήρχε μοκέτα, η οποία υποβοηθά τη συγκράτηση αιωρούμενων σωματιδίων. Τέλος, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορές στον ρυθμό αερισμού των αιθουσών όλων των σχολείων, μεταξύ των 2 περιόδων, διαπιστώνεται η συσχέτισή τους με τις διαφορές στις συγκεντρώσεις PM 2,5. Σε γενικές γραμμές, μειώνοντας το ρυθμό αερισμού, αυξάνονταν και η συσσώρευση αιωρούμενων σωματιδίων, με χαρακτηριστικότερο παράδειγμα, τις αίθουσες του Σχολείου 3, όπου και παρατηρείται η μεγάλη αύξηση των συγκεντρώσεων PM 2,5 με τη μεγάλη μείωση του ρυθμού αερισμού, κατά την περίοδο με θέρμανση. Συμπληρωματικά, παρακάτω παρατίθενται 2 ενδεικτικές περιπτώσεις από τις χρονοσειρές των PM, διαμέτρου από 0,23 έως 10 μm, προκειμένου να γίνει μία γενική ποιοτική εκτίμηση των επιπέδων και της διακύμανσης τους, κατά τη διάρκεια της χρήσης των χώρων δειγματοληψίας από τους μαθητές και τους διδάσκοντες. Η πρώτη περίπτωση περιλαμβάνει μία τυχαία δειγματοληψία στο Σχολείο 3, το οποίο ήταν δημοτικό, ενώ η παρουσιάζεται και μία χρονοσειρά PM για το Σχολείο 2, το οποίο ήταν νηπιαγωγείο. 90

110 Συγκέντρωση PM (μg/m 3 ) /12/2011 8:10 10/12/2011 9:22 10/12/ :34 10/12/ :46 10/12/ :58 10/12/ :10 Χρόνος Δειγματοληψίας στην Αίθουσα 2 του Σχολείου 3 Σχήμα 8.4: Χρονοσειρά αιωρούμενων σωματιδίων, διαμέτρου έως 10 μm, στην Αίθουσα 2 του Σχολείου 3, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση 91

111 Συγκέντρωση PM (μg/m 3 ) /27/2012 8:07 1/27/2012 9:19 1/27/ :31 1/27/ :43 1/27/ :55 Χρόνος Δειγματοληψίας στην Αίθουσα 1 του Σχολείου 2 Σχήμα 8.5: Χρονοσειρά αιωρούμενων σωματιδίων, διαμέτρου έως 10 μm, στην Αίθουσα 1 του Σχολείου 2, κατά την περίοδο με θέρμανση 92

112 Στα Σχήματα 8.4 και 8.5 απεικονίζονται οι συγκεντρώσεις PM σε μετρήσεις που έγιναν με διαστήματα ενός λεπτού. Κατά τη δειγματοληψία μετρήθηκαν σωματίδια, διαμέτρου 0,23 10 μm. Εξετάζοντας τα σχήματα, αμέσως παρατηρείται η διαφορά στις διακυμάνσεις των PM, ανάμεσα στα 2 σχολεία, οι οποίες οφείλονται στην επαναιώρηση των σωματιδίων που έχουν συσσωρευτεί στις αίθουσες. Αναλυτικότερα, στο Σχολείο 3 φαίνεται αρχικά η σχετικά μικρή συγκέντρωση των PM, κατά την έναρξη της δειγματοληψίας, στις 8:10, οπότε άρχιζε το μάθημα και οι μαθητές συγκεντρώνονταν στην Αίθουσα 2. Έπειτα σημειώθηκε φθίνουσα συγκέντρωση των PM, έως τις 9:40, όταν δηλαδή ξεκίνησε το πρώτο διάλειμμα, το οποίο τελείωσε στις 10:00. Μέσα σε αυτό το διάστημα και ειδικότερα προς το τέλος του διαλείμματος, παρατηρείται μία μεγάλη κορυφή, η οποία οφείλεται στην επιστροφή των μαθητών στην τάξη και την κίνησή τους σε αυτή. Η συγκέντρωση των PM ξεκίνησε ξανά να ελαττώνεται μέχρι τις 11:30 που έγινε το δεύτερο διάλειμμα. Αυτή η αυξομείωση των συγκεντρώσεων συνεχίστηκε, με αύξηση των PM στο τελευταίο διάλειμμα των 12:25 και ελάττωσή τους, κατά τη διάρκεια του μαθήματος, μέχρι το τέλος της τελευταίας διδακτικής ώρας στις 13:15, οπότε και αρχίζει να παρατηρείται η σταθερή ελάττωση των επιπέδων PM σε αυτή την αίθουσα. Παρόμοιο μοτίβο ακολουθήθηκε και στις υπόλοιπες αίθουσες των Σχολείων 1 και 3. Στο Σχολείο 2, παρατηρείται η αυξημένη συγκέντρωση PM, σχεδόν καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας, η οποία ξεκίνησε από τις 8:00 με την άφιξη των δασκάλων και μαθητών και συνεχίστηκε έως τις 9:00, οπότε και ολοκληρώθηκαν οι ελεύθερες δραστηριότητες των παιδιών και ξεκίνησε το μάθημα. Μετά από ένα διάστημα φθινουσών συγκεντρώσεων από τις 9:00 μέχρι τις 10:00, βλέπουμε την κατακόρυφη αύξησή τους, κατά τη διάρκεια του διαλείμματος, το οποίο τελείωσε στις 10:30, περίπου. Έπειτα, οι συγκεντρώσεις μειώθηκαν πάλι, εν ώρα μαθήματος, για να αυξηθούν ξανά στις 11:00, οπότε και ήταν ξανά ώρα ελεύθερων δραστηριοτήτων και προετοιμασίας των μαθητών για την παραλαβή τους από τους γονείς, στις 12:00. Από αυτό το σημείο και μετά, οι συγκεντρώσεις PM μειώθηκαν ξανά. Από τα παραπάνω σχήματα, είναι προφανές, ότι η φυσική δραστηριότητα των μαθητών, μέσα στις αίθουσες των σχολείων επηρέασε απόλυτα τις συγκεντρώσεις PM. Το περπάτημα, το τρέξιμο και το παιχνίδι μέσα στους χώρους του μαθήματος προκάλεσαν την επαναιώρηση των PM, τα οποία είχαν κατακαθίσει στις επιφάνειες, λόγω της βαρύτητας. Στους χώρους του Σχολείου 2, η φυσική δραστηριότητα των μαθητών ήταν αναμενόμενα εντονότερη και διαρκής, κάτι που οφείλεται και στη φύση και τη μικρή διάρκεια των μαθημάτων σε ένα νηπιαγωγείο. Επιπλέον υπήρχε κίνηση μαθητών των άλλων τάξεων από και προς την Αίθουσα 1, σε πολλές στιγμές μέσα στη μέρα. Γι αυτούς τους λόγους, καταγράφηκαν υψηλές τιμές PM, οι οποίες ελαττώνονταν σπανιότερα σε σχέση με το Σχολείο 3. Επιπλέον, το Σχήμα 8.4 αναφέρεται σε δειγματοληψία κατά την περίοδο με θέρμανση που οι μαθητές δεν έβγαιναν σε καμία ώρα της ημέρας στον προαύλιο χώρο του σχολείου, εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών. Αντίθετα, στο Σχολείο 3 σημειώθηκαν υψηλότερες συγκεντρώσεις, οι οποίες ωστόσο διήρκησαν λιγότερο, συγκριτικά με το Σχολείο 2, κάτι που οφείλονταν στη μεγαλύτερη διάρκεια των μαθημάτων, στα συντομότερα διαλλείματα, και στη έξοδο των περισσότερων μαθητών από το σχολικό κτίριο, κατά τα διαλείμματα της περιόδου χωρίς θέρμανση. 93

113 Συγκέντρωση VOCs (μg/m 3 ) 9 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις πτητικών οργανικών ενώσεων Στο κεφάλαιο αυτό, αρχικά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις VOCs στα 3 σχολεία, κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση. Συγκεκριμένα, γίνεται παράθεση των αποτελεσμάτων σε ξεχωριστά σχήματα, για όλους τους χώρους, κάθε σχολείου και για τις 2 περιόδους δειγματοληψίας, προκειμένου να διαμορφωθεί μια εικόνα, για τα γενικά επίπεδα των VOCs. Σχολείο Βενζόλιο 20 Τριχλωροαιθυλένιο 15 Τετραχλωροαιθυλένιο 10 α-πινένιο 5 0 Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. d-λιμονένιο Ναφθαλένιο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 9.1: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1 94

114 Συγκέντρωση VOCs (μg/m 3 ) Συγκέντρωση VOCs (μg/m 3 ) Σχολείο Βενζόλιο 20 Τριχλωροαιθυλένιο 15 Τετραχλωροαιθυλένιο 10 α-πινένιο 5 0 Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. d-λιμονένιο Ναφθαλένιο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Σχήμα 9.2: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 Σχολείο Βενζόλιο 20 Τριχλωροαιθυλένιο 15 Τετραχλωροαιθυλένιο 10 α-πινένιο 5 0 Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. Περ. Χωρίς Θέρμ. Περ. Με Θέρμ. d-λιμονένιο Ναφθαλένιο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Σχήμα 9.3: Μέσες συγκεντρώσεις των VOCs κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 95

115 Συγκέντρωση Βενζολίου (μg/m3) Στη συνέχεια, στα κεφάλαια 9.1 έως 9.5 παρουσιάζονται, επεξηγούνται και συγκρίνονται οι συγκεντρώσεις της κάθε πτητικής οργανικής ένωσης για τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση σε κάθε σχολείο, ξεχωριστά. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, όπως είναι εμφανές από τα παραπάνω σχήματα, σε κανέναν από τους χώρους της δειγματοληψίας δεν ανιχνεύτηκαν συγκεντρώσεις τετραχλωροαιθυλενίου, συνεπώς δεν γίνεται παρουσίαση αποτελεσμάτων γι αυτόν τον ρύπο. 9.1 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις βενζολίου Οι τιμές των συγκεντρώσεων του βενζολίου, αναλυτικά για τα 3 σχολεία παρουσιάζονται στα Σχήματα 9.4, 9.5 και 9.6, και συγκρίνονται με την ανώτατη επιτρεπόμενη τιμή των 5 μg/m 3, της Ευρωπαϊκής Οδηγίας 2008/50/ΕΚ [143], η οποία αναφέρεται στον εξωτερικό αέρα Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 9.4: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου, κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1 Όπως φαίνεται στο Σχήμα 9.4, οι ανώτερες συγκεντρώσεις βενζολίου καταγράφηκαν κατά την περίοδο με θέρμανση, με την τιμή της Αίθουσας 2, κατά την περίοδο αυτή, να ξεπερνά ελάχιστα την ανώτατη επιτρεπόμενη συγκέντρωση των 5 μg/m 3 της Ε.Ε.. Στην Αίθουσα 2 καταγράφηκε επίσης η ανώτερη τιμή και για τη θερινή δειγματοληψία στο Σχολείο 1. Στο Σχήμα 9.5, όπου παρουσιάζονται οι συγκεντρώσεις βενζολίου στο Σχολείο 2, η οριακή τιμή ξεπεράστηκε σε όλους τους εσωτερικούς χώρους, κατά τη χειμερινή περίοδο και σε 2 από αυτούς, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Η ανώτερη τιμή βενζολίου εσωτερικών χώρων της περιόδου χωρίς θέρμανση, καθώς και η κατώτερη της περιόδου με θέρμανση εμφανίστηκαν στην Αίθουσα 3. Η ανώτατη συγκέντρωση βενζολίου για το Σχολείο 3 που παρουσιάζεται στο Σχήμα 9.6, ανιχνεύτηκε στην Αίθουσα 1, κατά την περίοδο με θέρμανση και ξεπέρασε την οριακή τιμή κατά σχεδόν 2 φορές. Επίσης, αυτή ξεπεράστηκε και στην Αίθουσα 2, κατά τη δειγματοληψία της ίδιας περιόδου. 96

116 Συγκέντρωση Βενζολίου (μg/m 3 ) Συγκέντρωση Βενζολίου (μg/m3) Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 9.5: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Σχήμα 9.6: Μέσες συγκεντρώσεις Βενζολίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Αρχικά, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η ανώτατη επιτρεπόμενη συγκέντρωση που θεσπίστηκε από την Ε.Ε. για το βενζόλιο, αναφέρεται στον εξωτερικό αέρα. Παρόλο που οι συγκεντρώσεις βενζολίου των εσωτερικών χώρων αναμένονταν να είναι μεγαλύτερες, συγκριτικά με τις τιμές των εξωτερικών χώρων, η τιμή αυτή θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ένας καλός δείκτης για την εκτίμηση των επιπέδων βενζολίου μέσα στις αίθουσες των σχολίων. Επιπλέον όλες οι συγκεντρώσεις βενζολίου που μετρήθηκαν βρίσκονται μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών των 0 97

117 Συγκέντρωση Τριχλωροαιθυλενίου (μg/m3) 100 μg/m 3 του SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.2, το βενζόλιο είναι μια πτητική οργανική ένωση που παράγεται στους εξωτερικούς χώρους, κυρίως από το κάπνισμα, την καύση καυσίμων και τον ανεφοδιασμό οχημάτων. Οι εξωτερικές τιμές που καταγράφηκαν στα 3 σχολεία για την περίοδο χωρίς θέρμανση ήταν παρόμοιες, ενώ το ίδιο συνέβη και για τις τιμές της περιόδου με θέρμανση, παρά τις διαφορετικές τοποθεσίες των σχολείων. Έτσι λοιπόν, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα, ότι η αυξημένη χρήση των αυτοκινήτων, κατά τους χειμερινούς μήνες, οδήγησε και σε αυξημένες εξωτερικές συγκεντρώσεις βενζολίου, κατά την περίοδο με θέρμανση, όπως χαρακτηριστικά συνέβη στο Σχολείο 3 που, όπως προαναφέρθηκε, είχε λόγω της τοποθεσίας του, μικρή επιβάρυνση από τη μόλυνση των οχημάτων (με εξαίρεση την περίοδο της χειμερινής δειγματοληψίας). Παρατηρήθηκε ότι όλες σχεδόν οι τιμές βενζολίου των αιθουσών και των 3 σχολείων ήταν μεγαλύτερες από τις εξωτερικές της αντίστοιχης περιόδου. Επίσης, οι συγκεντρώσεις των εξωτερικών χώρων, ήταν 2 2,5 φορές μεγαλύτερες, κατά την περίοδο με θέρμανση, συγκριτικά με αυτές της περιόδου χωρίς θέρμανση. Συνεπώς, θα μπορούσε να γίνει η εκτίμηση, ότι οι συγκεντρώσεις βενζολίου ήταν σε γενικές γραμμές ανάλογες με το ρυθμό αερισμού των αιθουσών, σε συνδυασμό με την παρουσία ενδεχόμενων πηγών που εκπέμπουν την ουσία αυτή σε κάθε τάξη, όπως το Σχολείο 2 που ήταν νηπιαγωγείο και αναμένονταν να έχει μεγάλο αριθμό μαρκαδόρων, κολλών, πλαστικών και άλλων υλικών που συνιστούν πηγές του σε εσωτερικούς χώρους. 9.2 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις τριχλωροαιθυλενίου Οι τιμές των συγκεντρώσεων του τριχλωροαιθυλενίου παρουσιάζονται στα Σχήματα 9.7, 9.8 και 9.9 και συγκρίνονται με την τιμή των 23 μg/m 3 για τον εσωτερικό αέρα, πάνω από την οποία, σύμφωνα με τον Π.Ο.Υ. υπάρχει πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου 1/ [145] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο Σχήμα 9.7: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1

118 Συγκέντρωση Τριχλωροαιθυλενίου (μg/m3) Συγκέντρωση Τριχλωροαιθυλενίου (μg/m3) Στο Σχήμα 9.7 παρατηρείται ότι στο Σχολείο 1 δεν καταγράφηκαν τιμές τριχλωροαιθυλενίου στον εξωτερικό χώρο. Επιπλέον, σε καμία από της αίθουσες του σχολείου αυτού δεν ξεπεράστηκε η οριακή τιμή των 23 μg/m 3 για τον αέρα εσωτερικών χώρων. Η ανώτερη τιμή τριχλωροαιθυλενίου στο σχολείο αυτό εμφανίστηκε στην Αίθουσα 2, κατά την περίοδο με θέρμανση Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο Σχήμα 9.8: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 9.9: Μέσες συγκεντρώσεις Τριχλωροαιθυλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 99

119 Στις Αίθουσες 1 και 2 του Σχολείου 2 ξεπεράστηκε η οριακή τιμή του Π.Ο.Υ., κατά τη χειμερινή δειγματοληψία, όπως παρατηρείται και στο Σχήμα 9.8. Οι τιμές των 2 αυτών αιθουσών ήταν και οι μεγαλύτερες όλης της δειγματοληψίας. Από το Σχήμα 9.9 φαίνεται ότι, όπως και στο πρώτο σχολείο, στο Σχολείο 3 δεν ξεπεράστηκε σε κανένα χώρο της δειγματοληψίας η οριακή συγκέντρωση τριχλωροαιθυλενίου, των 23 μg/m 3, με την ανώτερη τιμή να σημειώνεται στην Αίθουσα 1, κατά την περίοδο με θέρμανση. Από τα παραπάνω σχήματα παρατηρείται αμέσως ότι και στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας υπήρξαν μηδενικές συγκεντρώσεις τριχλωροαιθυλενίου στους εξωτερικούς χώρους και των 3 σχολείων, οπότε ο εξωτερικός αέρας δεν μπορεί να θεωρηθεί παράγοντας επιρροής για το επίπεδο των εσωτερικών συγκεντρώσεων. Αυτό ήταν αναμενόμενο, αφού η κύρια πηγή έκλυσης τριχλωροαιθυλενίου στον ατμοσφαιρικό αέρα είναι η βιομηχανική δραστηριότητα, η οποία και δεν υπήρξε σε κοντινή απόσταση για κανένα από τα σχολεία που εξετάστηκαν. Στα σχολεία αυτά, χρησιμοποιούνταν πολλά υλικά που θα μπορούσαν να θεωρηθούν πιθανές εσωτερικές πηγές τριχλωροαιθυλενίου, όπως ρητίνες, βερνίκια, κόλλες, πλαστικά από βινύλιο κ.ά.. Ο μεγαλύτερος αριθμός αυτών των υλικών, αναμένεται να συναντάται στα νηπιαγωγεία, κάτι που επιβεβαιώθηκε από τις μετρήσεις, όπου σε 2 αίθουσες του Σχολείου 2 ξεπεράστηκαν οι οριακή τιμή των 23 μg/m 3 του Π.Ο.Υ., κατά τη χειμερινή δειγματοληψία. Παρόλα αυτά οι τιμές που καταγράφηκαν ανήκαν μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών μg/m 3 του SINPHONIE. Γενικότερα, οι υψηλότερες συγκεντρώσεις τριχλωροαιθυλενίου παρουσιάστηκαν κατά την περίοδο με θέρμανση, κάτι το οποίο αναμένονταν, αφού, όπως προαναφέρθηκε, καταγράφηκαν οι χαμηλότερες τιμές αερισμού, με αποτέλεσμα το τριχλωροαιθυλένιο που εκπέμπονταν από τα υλικά των αιθουσών, να συσσωρεύεται σε αυτές. 9.3 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις α-πινένιου Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται οι τιμές των συγκεντρώσεων α-πινένιου, στα 3 σχολεία. Θα πρέπει να σημειωθεί, ότι μέχρι στιγμής δεν έχει θεσπιστεί από την Ε.Ε. ή τον Π.Ο.Υ. ανώτατη επιτρεπόμενη συγκέντρωση για το α-πινένιο. Στο Σχήμα 9.10, φαίνεται ότι η μεγαλύτερη συγκέντρωση α-πινένιου στο Σχολείο 1 ανιχνεύτηκε κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, στην Αίθουσα 3 και ήταν η μεγαλύτερη τιμή όλης της δειγματοληψίας και για τις 2 περιόδους της, ενώ στις άλλες 2 αίθουσες οι τιμές του ήταν παρόμοιες μεταξύ τους. Στο Σχολείο 2, όπως παρατηρείται στο Σχήμα 9.11, οι συγκεντρώσεις α-πινένιου δεν παρουσίασαν ιδιαίτερα μεγάλη διακύμανση μεταξύ των αιθουσών και ήταν παρόμοιες και για τις 2 περιόδους της δειγματοληψίας. Όσον αφορά το Σχολείο 3, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 9.12, μετρήθηκαν οι μικρότερες συγκεντρώσεις α-πινένιου ολόκληρης της δειγματοληψίας, ενώ δεν ανιχνεύτηκαν συγκεντρώσεις του κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. 100

120 Συγκέντρωση α-πινενίου (μg/m3) Συγκέντρωση α-πινενίου (μg/m3) Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο Σχήμα 9.10: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδος Μη Θέρμανσης Περίοδος Θέρμανσης 0 Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο Σχήμα 9.11: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 Από όλα τα σχήματα προκύπτει ότι δεν ανιχνεύτηκαν συγκεντρώσεις α-πινένιου στους εξωτερικούς χώρους των σχολείων, σε καμία περίοδο της δειγματοληψίας. Αυτό το αποτέλεσμα ίσως θα ήταν αναμενόμενο για τα Σχολεία 1 και 2, τα οποία δεν βρίσκονται μέσα ή κοντά σε περιοχές πρασίνου, ωστόσο το Σχολείο 3 είναι χτισμένο σε περιοχή με δέντρα. Μία πιθανή εξήγηση για τη μη ανίχνευση α-πινένιου στον εξωτερικό χώρο του θα ήταν ότι το α-πινένιο που εκπέμπεται από τα δέντρα, στο εξωτερικό περιβάλλον, διαχέεται στον ατμοσφαιρικό αέρα που 101

121 Συγκέντρωση α-πινενίου (μg/m3) υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες, συνεπώς οι συγκεντρώσεις του είναι μη ανιχνεύσιμες. Εξάγεται δηλαδή το συμπέρασμα, ότι οι εξωτερικές πηγές α-πινένιου δεν επηρέασαν τις συγκεντρώσεις των αιθουσών Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 0 Σχήμα 9.12: Μέσες συγκεντρώσεις α-πινένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Επιπρόσθετα, παρατηρείται πως, στα πρώτα 2 σχολεία της δειγματοληψίας, οι συγκεντρώσεις α- πινένιου έχουν μικρές διαφορές ανάμεσα στις 2 περιόδους των μετρήσεων, με εξαίρεση την Αίθουσα 3 του Σχολείου 1, όπου η τιμή του για την περίοδο χωρίς θέρμανση είναι 3,5 φορές μεγαλύτερη, σε σχέση με αυτή της περιόδου με θέρμανση, παρόλο τον σχετικά μεγάλο ρυθμό αερισμού της αίθουσας αυτής. Η μεγάλη αυτή διαφορά θα μπορούσε να οφείλεται στο γεγονός ότι η δειγματοληψία της περιόδου χωρίς θέρμανση, στο σχολείο αυτό, έλαβε χώρα λίγες μέρες μετά την έναρξη του σχολικού έτους, επομένως στο σχολείο αυτό θα μπορούσε ενδεχομένως να είχε εγκατασταθεί κάποια νέα ξύλινη επιφάνεια, η οποία εξέπεμπε μεγάλες ποσότητες α- πινένιου ή πιθανώς να είχε γίνει ατύχημα με κάποιο καθαριστικό υγρό από το προσωπικό καθαρισμού. Οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις α-πινένιου στο Σχολείο 2, σε σχέση με τα άλλα 2 σχολεία, θα μπορούσαν αν εξηγηθούν με την παρουσία περισσότερων πιθανών πηγών του στους εσωτερικούς χώρους του, όπως π.χ. ο μεγάλος αριθμός ξύλινων επιφανειών. Τέλος, στο Σχολείο 3, κατά τη θερινή δειγματοληψία, ανιχνεύτηκαν μηδενικές συγκεντρώσεις του, ενώ κατά τη χειμερινή, μετρήθηκαν οι μικρότερες τιμές του, συγκριτικά με τα άλλα σχολεία. Το γεγονός αυτό θα μπορούσε να οφείλεται στην παρουσία μικρότερου αριθμού πηγών α-πινένιου στους χώρους του σχολείου αυτού (π.χ. χρήση καθαριστικών που δεν εκπέμπουν α-πινένιο), ωστόσο οι σχεδόν μηδενικοί ρυθμοί αερισμού, πιθανώς προκάλεσαν τη συσσώρευσή του μέσα στις αίθουσές, κατά την περίοδο με θέρμανση, συγκριτικά με τη θερινή περίοδο. Τέλος θα πρέπει να αναφερθεί ότι όλες οι συγκεντρώσεις α-πινένιου που μετρήθηκαν και στις 2 δειγματοληψίες ανήκαν μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών των μg/m 3 του SINPHONIE (Πίνακας 6.1). 102

122 Συγκέντρωση d-λιμονένιου (μg/m3) Συγκέντρωση d-λιμονένιου (μg/m3) 9.4 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις d-λιμονένιου Οι συγκεντρώσεις d-λιμονένιου για τα 3 σχολεία, κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση παρουσιάζονται σε αυτό το κεφάλαιο. Όπως και για το α-πινένιο, έτσι και για το d-λιμονένιο δεν έχει θεσπιστεί ανώτατο όριο συγκέντρωσης από την Ε.Ε. ή τον Π.Ο.Υ Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 0 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 9.13: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγμαοληψίας στο Σχολείο 2 Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 9.14: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 103

123 Συγκέντρωση d-λιμονένιου σε μg/m3 Στο Σχήμα 9.13 παρατηρείται, ότι οι συγκεντρώσεις d-λιμονένιου, κατά την περίοδο με θέρμανση, στο Σχολείο 1 είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτές της περιόδου χωρίς θέρμανση. Οι συγκεντρώσεις της περιόδου χωρίς θέρμανση είναι πολύ μικρές, ενώ στον εξωτερικό χώρο και στην Αίθουσα 3, μηδενικές. Παρόμοια με το Σχολείο 1, οι χειμερινές συγκεντρώσεις του Σχολείου 2 που εμφανίζονται στο Σχήμα 9.14 είναι πολύ μεγαλύτερες από τις θερινές, οι οποίες και συναντώνται μόνο στις Αίθουσες 1 και Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 0 Σχήμα 9.15: Μέσες συγκεντρώσεις d-λιμονένιου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Όπως φαίνεται στο Σχήμα 9.15, στο Σχολείο 3, κατά τη δειγματοληψία της περιόδου χωρίς θέρμανση υπήρξε πλήρης απουσία d-λιμονένιου, ενώ η μεγαλύτερη συγκέντρωση καταγράφηκε στην Αίθουσα 1. Από τα παραπάνω σχήματα παρατηρείται ότι σε όλους τους εξωτερικούς χώρους καταγράφηκαν μηδενικές συγκεντρώσεις d-λιμονένιου, με εξαίρεση τον εξωτερικό χώρο του Σχολείου 2, κατά την περίοδο με θέρμανση. Η συγκέντρωση αυτή θα μπορούσε να οφείλεται σε κάποιο δέντρο του προαύλιου χώρου του σχολείου ή στον καθαρισμό των παραθύρων, δίπλα στα οποία ήταν εγκατεστημένοι οι δειγματολήπτες, με κάποιο καθαριστικό που περιείχε d-λιμονένιο. Έτσι λοιπόν, συμπεραίνεται ότι οι συγκεντρώσεις d-λιμονένιου στους εξωτερικούς χώρους δεν επηρέασαν τις τιμές των αιθουσών. Επιπλέον, είναι φανερό ότι οι συγκεντρώσεις d-λιμονένιου, στους χώρους που αυτό ανιχνεύτηκε, ήταν ως και 10 φορές μεγαλύτερες την περίοδο με θέρμανση, σε σχέση με την περίοδο χωρίς θέρμανση. Το d-λιμονένιο ανιχνεύτηκε σε όλους τους εσωτερικούς χώρους της δειγματοληψίας κατά τη χειμερινή περίοδο, ακόμα και στις περιπτώσεις που δεν καταγράφηκαν συγκεντρώσεις του για τη θερινή. Οι μειωμένοι ρυθμοί αερισμού, σε συνδυασμό με τις πολλές ενδεχόμενες πηγές d-λιμονένιου (π.χ. καθαριστικά με άρωμα λεμονιού, χαρτικά, κ.ά.) πιθανώς οδήγησαν σε 104

124 Συγκέντρωση Ναφθαλενίου (μg/m3) αυτό το αποτέλεσμα. Η μεγαλύτερη τιμή της δειγματοληψίας σημειώθηκε στην Αίθουσα 3 του Σχολείου 2, η οποία χρησιμοποιούνταν και σαν αίθουσα φαγητού, επομένως η κατανάλωση εσπεριδοειδών θα μπορούσε να αυξήσει τη συγκέντρωση d-λιμονένιου. Επίσης, σε όλες τις αίθουσες του σχολείου 2, ήταν εγκατεστημένοι νιπτήρες, για το πλύσιμο των χεριών και χρησιμοποιούνταν σαπούνι, άλλη μία πιθανή πηγή d-λιμονένιου. Όλες οι τιμές του d-λιμονένιου που καταγράφηκαν στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας ήταν μέσα στο αναμενόμεο εύρος τιμών μg/m 3 του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1). 9.5 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις ναφθαλενίου Στο ακόλουθο κεφάλαιο, στα Σχήματα 9.16, 9.17 και 9.18, παρατίθενται τα αποτελέσματα από τις πειραματικές μετρήσεις ναφθαλενίου και έπειτα ο σχολιασμός τους. Επίσης, οι τιμές που προέκυψαν συγκρίνονται με την ανώτατη συνιστώμενη συγκέντρωση των 10 μg/m 3 για τον αέρα εσωτερικών χώρων, του Π.Ο.Υ. [145] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 9.16: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1 Στο Σχήμα 9.16, εύκολα διακρίνεται ότι, εκτός από την Αίθουσα 2, τη χειμερινή περίοδο, πουθενά αλλού στο Σχολείο 1, κατά τη διάρκεια ολόκληρης της δειγματοληψίας, δεν εντοπίστηκε ναφθαλένιο. Ωστόσο, στην Αίθουσα 2, η τιμή που υπολογίστηκε κατά την περίοδο με θέρμανση υπερέβη την οριακή τιμή συγκέντρωσης ναφθαλενίου για τους εσωτερικούς χώρους του Π.Ο.Υ., των 10 μg/m 3, περισσότερο από 4 φορές. Όπως φαίνεται και στο Σχήμα 9.17, στο Σχολείο 2 εντοπίστηκαν συγκεντρώσεις ναφθαλενίου, μόνο κατά την περίοδο με θέρμανση, στις Αίθουσες 2 και 3. Και σε αυτή την περίπτωση οι τιμές των συγκεντρώσεων ξεπέρασαν 2 3 φορές την οριακή τιμή. Στο Σχήμα 9-18 για το Σχολείο 3, απεικονίζεται η συγκέντρωση ναφθαλενίου στην Αίθουσα 2, η οποία είναι και η μοναδική αίθουσα που αυτό ανιχνεύθηκε σε αυτό το σχολείο, με συγκέντρωση που ξεπερνά την οριακή. 105

125 Συγκέντρωση Ναφθαλενίου (μg/m3) Συγκέντρωση Ναφθαλενίου (μg/m3) Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 0 Σχήμα 9.17: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Σχήμα 9.18: Μέσες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Από τα παραπάνω διαγράμματα είναι αμέσως προφανές ότι οι συγκεντρώσεις ναφθαλενίου στους εξωτερικούς χώρους της δειγματοληψίας ήταν μηδενικές. Αυτό συνέβη παρόλο που το ναφθαλένιο απελευθερώνεται, μεταξύ άλλων και ως προϊόν της καύσης καυσίμων και θα 106

126 αναμένονταν αυξημένες συγκεντρώσεις ναφθαλενίου στον εξωτερικό χώρο, δεδομένου ότι τα 2 από τα 3 σχολεία της δειγματοληψίας βρίσκονταν δίπλα σε δρόμο. Μπορεί έτσι να εξαχθεί ως συμπέρασμα, ότι η καύση που λαμβάνει χώρα στα οχήματα δεν αποτελεί σημαντική πηγή έκλυσης ναφθαλενίου, συνεπώς οι βασικές πηγές έκλυσής του βρίσκονταν στους εσωτερικούς χώρους των σχολείων. Επιπλέον, συγκεντρώσεις ναφθαλενίου παρατηρήθηκαν μόνο κατά την περίοδο με θέρμανση και όχι σε όλες τις αίθουσες των σχολείων της δειγματοληψίας. Γνωρίζοντας ότι το ναφθαλένιο χρησιμοποιείται ως χημικό σκοροκτόνο για την προστασία των μάλλινων ρούχων, θα μπορούσαν να ερμηνευθούν οι αυξημένες συγκεντρώσεις του μόνο κατά τους χειμερινούς μήνες, ως απόρροια του φορέματος ρούχων που αποθηκεύτηκαν σε ναφθαλίνη, από τους χρήστες των αιθουσών. Μια άλλη πηγή ναφθαλενίου είναι το κάπνισμα, αφού όμως οι εξεταζόμενοι χώροι ήταν σχολεία, όπου το κάπνισμα απαγορεύεται, αυτό αποκλείεται ως πηγή έκλυσής του στο χώρο, ενισχύοντας την προηγούμενη ερμηνεία. Όλες οι συγκεντρώσεις ναφθαλενίου που ανιχνεύτηκαν κατά την περίοδο με θέρμανση ξεπέρασαν την ανώτατη συνιστώμενη συγκέντρωση του Π.Ο.Υ., αλλά βρίσκονταν μέσα στα αναμενόμενα όρια συγκεντρώσεων του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1). 107

127 Συγκέντρωση Φορμαλδεΰδης (μg/m 3 ) 10 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις φορμαλδεΰδης Οι τιμές των μέσων εβδομαδιαίων συγκεντρώσεων της φορμαλδεΰδης που προέκυψαν από τις μετρήσεις στα 3 σχολεία, κατά τις περιόδους δειγματοληψίας δίνονται στα Σχήματα 10.1, 10.2 και Αυτές οι τιμές συγκρίνονται με την ανώτατη συνιστώμενη συγκέντρωση φορμαλδεΰδης των 100 μg/m 3, για τον εσωτερικό αέρα, του Π.Ο.Υ. [145] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 10.1: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 1 Στο Σχήμα 10.1 παρατηρείται ότι στο Σχολείο 1 καταγράφηκαν μικρές συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης. Οι μεγαλύτερες τιμές εμφανίζονται στις Αίθουσες 2 και 3, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, οι οποίες είναι κατά πολύ μικρότερες από το ανώτατο όριο των 100 μg/m 3 του Π.Ο.Υ.. Όσον αφορά το Σχήμα 10.2, για το Σχολείο 2, οι υψηλότερες συγκεντρώσεις εντοπίστηκαν, κατά την περίοδο με θέρμανση, στην Αίθουσα 1 και στην Αίθουσα 3, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Παρόμοια με το Σχολείο 1, οι συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης είναι και πάλι μικρότερες από το συνιστώμενο όριο. Παρόμοια αποτελέσματα εξάγονται και από το Σχήμα 10.3 για το Σχολείο 3, όπου οι συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης δεν διαφέρουν αισθητά από αυτές του Σχολείου 1, με τις συγκεντρώσεις εξωτερικού χώρου να είναι και πάλι μικρότερες σε σχέση με αυτές των εσωτερικών. 108

128 Συγκέντρωση Φορμαλδεΰδης (μg/m 3 ) Συγκέντρωση Φορμαλδεΰδης (μg/m 3 ) Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 10.2: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 10.3: Μέσες συγκεντρώσεις Φορμαλδεΰδης κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Συμπερασματικά, από τα αποτελέσματα που συλλέχθηκαν και από τα 3 σχολεία προκύπτει, ότι οι τιμές των συγκεντρώσεων φορμαλδεΰδης, σε όλους τους χώρους δειγματοληψίας είναι κατά πολύ μικρότερες από το ανώτατο όριο των 100 μg/m 3 του Π.Ο.Υ. και μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών του SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Όπως έχει αναφερθεί και στο Κεφάλαιο 4.4., η φορμαλδεΰδη είναι ένα χημικό που εντοπίζεται, κυρίως στον καπνό του τσιγάρου, σε υφάσματα, 109

129 σε κόλλες και σε επικαλύψεις ξύλινων επιφανειών, συνεπώς συναντάται σε εσωτερικούς αλλά και σε εξωτερικούς χώρους. Οι πολύ χαμηλές εξωτερικές συγκεντρώσεις και των 3 σχολείων που απεικονίζονται παραπάνω, δικαιολογούνται, λόγω της αυστηρής απαγόρευσης του καπνίσματος, το οποίο συνιστά μια βασική πηγή έκλυσης φορμαλδεΰδης, σε όλους τους χώρους των σχολείων, συμπεριλαμβανομένων των προαύλιων χώρων. Επιπλέον, οι συγκεντρώσεις αυτές ήταν παρόμοιες και στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας, στα 3 σχολεία, γεγονός που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η τοποθεσία των 3 σχολίων δεν ήταν από τους καθοριστικούς παράγοντες, στην έκλυση φορμαλδεΰδης. Παρατηρείται, επίσης, ότι οι τιμές των συγκεντρώσεων στα Σχολεία 1 και 3 διαφέρουν ελάχιστα μεταξύ τους κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Το ίδιο συμβαίνει και κατά την περίοδο με θέρμανση. Για το Σχολείο 2 αξίζει να αναφερθεί ότι οι συγκεντρώσεις είναι περίπου 2-3 φορές μεγαλύτερες, συγκριτικά με τα Σχολεία 1 και 3 στις περιόδους με θέρμανση αλλά και χωρίς θέρμανση. Αυτές οι διαφορές είναι λογικές, διότι στο Σχολείο 2, το οποίο είναι νηπιαγωγείο, υπήρχαν μεγάλες ξύλινες επιφάνειες στο χώρο (έπιπλα), μεγάλος αριθμός υλικών χειροτεχνίας και ζωγραφικής (μαρκαδόροι, κόλλες, νερομπογιές κ.ά.) καθώς και κουρτίνες, υφάσματα και πάνινα παιχνίδια, συνεπώς ευνοούνταν η έκλυση φορμαλδεΰδης. Αντίθετα, τα Σχολεία 1 και 3 ήταν δημοτικά, οπότε οι παρόμοιες συγκεντρώσεις μπορούν να εξηγηθούν από την παρουσία παραπλήσιων υλικών στις αίθουσές τους. Επιπρόσθετα, επειδή η φορμαλδεΰδη των εσωτερικών χώρων μπορεί να είναι προϊόν της αντίδρασης του όζοντος με τα τερπένια, όπως το α-πινένιο και το d-λιμονένιο, παρατηρήθηκαν αυξημένες συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης στους χώρους δειγματοληψίας που περιείχαν μεγάλες ποσότητες όζοντος ή τερπενίων, σε σχέση με τις υπόλοιπες αίθουσες, με χαρακτηριστικότερο παράδειγμα τις αίθουσες του Σχολείου 2, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Τέλος, πρέπει να αναφερθούν και οι μεγάλες διαφορές ανάμεσα στις συγκεντρώσεις εσωτερικών χώρων, μεταξύ των 2 περιόδων. Κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, οι συγκεντρώσεις φορμαλδεΰδης είναι πολλαπλάσιες, έως και 5 φορές, σε σχέση με αυτές της περιόδου με θέρμανση. Οι υψηλές θερμοκρασίες ευνοούν την έκλυση φορμαλδεΰδης, οπότε σε όλες τις περιπτώσεις της θερινής δειγματοληψίας οι συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν ήταν μεγαλύτερες, συγκριτικά με αυτές του χειμώνα. 110

130 Συγκέντρωση NO 2 (μg/m 3 ) Συγκέντρωση NO 2 (μg/m 3 ) 11 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις διοξειδίου του αζώτου Στα Σχήματα 11.1, 11.2, 11.3 αυτού του κεφαλαίου παρατίθενται τα αποτελέσματα από τις πειραματικές μετρήσεις NO 2, και συγκρίνονται με την ανώτατη μέση ετήσια επιτρεπόμενη συγκέντρωση του για τον εξωτερικό αέρα, των 40 μg/m 3, της Ευρωπαϊκής Οδηγίας 2008/50/ΕΚ [143] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 11.1: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Σχήμα 11.2: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 111

131 Συγκέντρωση NO 2 (μg/m 3 ) Στο Σχήμα 11.1 φαίνεται ότι, κατά τη δειγματοληψία στο Σχολείο 1, καταγράφηκαν μικρές συγκεντρώσεις NO 2. Η κατώτερη συγκέντρωση που καταγράφηκε ήταν στην Αίθουσα 1, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, η οποία και είναι σχεδόν 9 φορές κάτω από την οριακή τιμή της Ε.Ε., ενώ η ανώτερη σημειώθηκε στον εξωτερικό χώρο, την ίδια περίοδο, με τιμή σχεδόν 3 φορές μικρότερη της οριακής. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 11.2, ενώ οι συγκεντρώσεις NO 2 της περιόδου με θέρμανση, στο Σχολείο 2 ήταν χαμηλότερες από το ανώτατο επιτρεπτό επίπεδο, ωστόσο σε 2 από τους 4 χώρους δειγματοληψίας και συγκεκριμένα στον εξωτερικό χώρο και την Αίθουσα 2, η οριακή τιμή ξεπεράστηκε, κατά την περίοδο με θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 3 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Οριακή Τιμή 112 Σχήμα 11.3: : Μέσες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 3 Όσον αφορά το Σχολείο 3, οι τιμές συγκεντρώσεων NO 2, κατά την περίοδο με θέρμανση ήταν σχεδόν ίδιες για όλες τις αίθουσες, ενώ σε καμία από τις 2 περιόδους της δειγματοληψίας δεν ξεπεράστηκε η ανώτατη επιτρεπόμενη τιμή. Αναλύοντας τα παραπάνω σχήματα, διαπιστώνεται ότι κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση οι εξωτερικές συγκεντρώσεις NO 2 που καταγράφηκαν, ήταν μεγαλύτερες από τις εσωτερικές. Η ανώτατη επιτρεπόμενη συγκέντρωση της Ε.Ε. των 40 μg/m 3, αναφέρεται σε συγκεντρώσεις NO 2 του εξωτερικού αέρα, ωστόσο, η τιμή αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και σαν δείκτης για την αξιολόγηση των εσωτερικών συγκεντρώσεων. Οι συγκεντρώσεις ξεπέρασαν την οριακή τιμή της Ε.Ε. μόνο κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση στον εξωτερικό χώρο και την Αίθουσα 2, του Σχολείου 2, ωστόσο, ακόμα και σε αυτές τις περιπτώσεις, βρίσκονταν μέσα στο αναμενόμενο εύρος τιμών μg/m 3 του προγράμματος SINPHONIE (Πίνακας 6.1). Όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 4.4, κύρια πηγή έκλυσης NO 2 είναι η καύση με ατμοσφαιρικό αέρα, ο οποίος περιέχει N 2 σε μεγάλες ποσότητες. Έτσι λοιπόν, αφού οι εσωτερικές συγκεντρώσεις ήταν μικρότερες από τις εξωτερικές, διαπιστώνεται εύκολα ότι κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, η κύρια πηγή NO 2 στους εσωτερικούς χώρους της δειγματοληψίας

132 ήταν η εισαγωγή του εξωτερικού αέρα. Επιπρόσθετα, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση, οι υψηλές συγκεντρώσεις O 3 που συνήθως παρατηρούνται (λόγω της ηλιοφάνειας που ευνοεί την παραγωγή του), μπορούν να υποβοηθήσουν την παραγωγή NO 2, αντιδρώντας με τα οξείδια του αζώτου, οπότε έτσι θα μπορούσαν να εξηγηθούν οι υψηλότερες συγκεντρώσεις NO 2 κατά τη θερινή περίοδο, σε σχέση με τη χειμερινή, στους εξωτερικούς χώρους. Επιπλέον, από τα σχήματα φαίνεται ότι η τοποθεσία των σχολείων έπαιξε σημαντικό ρόλο στις εξωτερικές τιμές NO 2 που μετρήθηκαν. Συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις του Σχολείου 1 που βρίσκονταν μακριά από το κέντρο της Κοζάνης αν και κοντά σε δρόμο με αυξημένη κίνηση οχημάτων, ήταν μικρότερες από αυτές του Σχολείου 2, το οποίο βρίσκονταν δίπλα στο κέντρο της πόλης και σε δρόμο με αυξημένη κίνηση οχημάτων. Οι εξωτερικές συγκεντρώσεις του Σχολείου 3, το οποίο βρίσκονταν κοντά σε δρόμο μικρής κυκλοφορίας αλλά κοντά στο κέντρο της πόλης, ήταν μεγαλύτερες από αυτές του Σχολείου 1, αλλά μικρότερες από τις συγκεντρώσεις που μετρήθηκαν στο Σχολείο 2. Ειδικότερα, στο Σχολείο 2, οι εξωτερική συγκέντρωση NO 2, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση ήταν μεγαλύτερη κατά 3 και 5 φορές, σε σχέση με τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις των Σχολείων 3 και 1, για την ίδια περίοδο. Επίσης, παρατηρείται η αναλογία των τιμών NO 2 με τις τιμές του ρυθμού αερισμού των χώρων και στις 2 περιόδους της δειγματοληψίας. Όσο αυξάνεται ο ρυθμός αερισμού, τόσο αυξάνονται και οι συγκεντρώσεις NO 2 στις αίθουσες, το οποίο ενισχύει την υπόθεση ότι το NO 2 που ανιχνεύτηκε στους εσωτερικούς χώρους εισήλθε από τους εξωτερικούς. Εξαίρεση σε αυτό αποτελούν οι αίθουσες του Σχολείου 3, όπου παρατηρήθηκαν σχεδόν μηδενικές τιμές αερισμού αλλά και σχεδόν απόλυτα ισοσκελισμένες τιμές εσωτερικού και εξωτερικού χώρου, κατά την περίοδο χωρίς θέρμανση. Αυτό θα μπορούσε να ερμηνευτεί από το άνοιγμα των παραθύρων πριν και μετά τη διάρκεια των μαθημάτων, με αποτέλεσμα την εισροή NO 2 και το κλείσιμο των παραθύρων καθ όλη τη διάρκειά τους, με αποτέλεσμα την παγίδευσή του NO 2 μέσα στις αίθουσες. Η υπόθεση αυτή μπορεί να βασιστεί στο ότι δεν παρατηρήθηκε κάποια άλλη πηγή εκπομπής NO 2 στο εσωτερικό του σχολείου που θα μπορούσε να ευθύνεται για αυτό το αποτέλεσμα. Οι μεγαλύτερες τιμές μετρήθηκαν στο Σχολείο 2, το οποίο όπως προαναφέρθηκε βρίσκεται δίπλα σε μεγάλο δρόμο και κοντά στο κέντρο της Κοζάνης. Επιπλέον, όλες οι αίθουσές του ήταν σε ισόγειο, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει τις ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις που παρατηρήθηκαν σε αυτό. 113

133 Συγκέντρωση O 3 (μg/m 3 ) Συγκέντρωση O 3 (μg/m 3 ) 12 Παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις μετρήσεις όζοντος Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις Ο 3 στα 3 σχολεία, κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση. Επίσης, οι τιμές αυτές συγκρίνονται με την ανώτατη επιτρεπόμενη συγκέντρωση των 120 μg/m 3 για τον εξωτερικό αέρα, της Ευρωπαϊκής Οδηγίας 2008/50/ΕΚ [143] Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 1 Σχήμα 12.1: Μέσες συγκεντρώσεις O 3 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο Αίθουσα 1 Αίθουσα 2 Αίθουσα 3 Εξωτερικός Χώρος Χώρος Δειγματοληψίας στο Σχολείο 2 Περίοδος Χωρίς Θέρμανση Περίοδος Με Θέρμανση Σχήμα 12.2: Μέσες συγκεντρώσεις O 3 κατά τις περιόδους χωρίς και με θέρμανση στο Σχολείο 2 114