ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Μεγάλης κλίμακας μεταφορά σωματιδιακής ρύπανσης στη Θεσσαλονίκη

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Μεγάλης κλίμακας μεταφορά σωματιδιακής ρύπανσης στη Θεσσαλονίκη ΚΑΜΑΤΑΚΗ Α. ΕΛΙΣΑΒΕΤ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΜΕΛΑΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009

2 Στον πατέρα μου Απόστολο Καματάκη, 2

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η επιλογή του θέματος της διπλωματικής μου οφείλεται στο ότι γεννήθηκα και μεγάλωσα στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, η οποία τα τελευταία κυρίως χρόνια αντιμετωπίζει πληθώρα περιβαλλοντικών προβλημάτων. Ένα από αυτά είναι και οι υψηλές συγκεντρώσεις σωματιδίων που παρατηρούνται, οι οποίες μερικές φορές ξεπερνούν ακόμη και αυτές πυκνοκατοικημένων πόλεων όπως Αθήνα, Λονδίνο, Βαρκελώνη κ.α. Αρκετές φορές αντιλαμβανόμαστε το φόρτο της ατμόσφαιρας σε σωματίδια, μέσω της λασποβροχής, φαινόμενο αρκετά σύνηθες τους ανοιξιάτικους και φθινοπωρινούς μήνες. Θεωρώ λοιπόν σημαντική την ευκαιρία που μου δόθηκε να ασχοληθώ σε μεταπτυχιακό επίπεδο με το πρόβλημα της μεγάλης κλίμακας μεταφοράς σωματιδιακής ρύπανσης στη Θεσσαλονίκη. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους με βοήθησαν στην εκπόνηση της διπλωματικής αυτής εργασίας. Ευχαριστώ τη Δρ. Ελένη Κατράγκου του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας ΑΠΘ για την πολύτιμη συμβολή της, καθώς και τον επιστημονικό υπεύθυνο του Barcelona Supercomputing Center Centro National de Supercomputacion (BSC-CNS), Carlos Perez για την παραχώρηση των δεδομένων του μοντέλου DREAM. Ευχαριστώ επίσης τον υποψήφιο διδάκτορα Μιχαηλίδη Ηλία για τη βοήθειά του και το άψογο κλίμα συνεργασίας. Κλείνοντας, ευχαριστώ τον επιβλέπων καθηγητή μου κ. Δημήτριο Μελά που με βοήθησε τόσο προπτυχιακά όσο και μεταπτυχιακά και με οδήγησε στην εκπόνηση των εργασιών μου, καθώς και για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ σε βάθος με θέματα που αφορούν την περιοχή μου. Καματάκη Α. Ελισάβετ 3

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ 1.1 Ορισμός του ατμοσφαιρικού ρύπου Κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι Τα είδη των ατμοσφαιρικών ρύπων Πηγές εκπομπών των ατμοσφαιρικών ρύπων Χρόνοι παραμονής τους στην ατμόσφαιρα 10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Η ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 2.1 Πληθυσμιακή κατάσταση και γεωγραφική θέση της Θεσσαλονίκης Το κλίμα της Θεσσαλονίκης Περιβαλλοντική κατάσταση της Θεσσαλονίκης.. 19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ 3.1 Γενικά για τα αιωρούμενα σωματίδια Το μέγεθος Χημική σύσταση Πηγές Μηχανισμοί απομάκρυνσης Συνέπειες των αιωρούμενων σωματιδίων. 37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΡΗΜΟ ΣΑΧΑΡΑ 4.1 Εισαγωγή Παγκόσμια μεταφορά σκόνης Κυριότερες έρημοι Ιστορικά στοιχεία μεταφοράς σωματιδίων 43 4

5 4.4 Μεταφορά της σκόνης Η έρημος Σαχάρα Μηχανισμοί μεταφοράς σκόνης Μεταφορά της σκόνης πάνω από τη Μεσόγειο Χημική σύσταση της μεταφερόμενης σκόνης από τη Σαχάρα. 57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 5.1 Εισαγωγή Μηνιαία διακύμανση των συγκεντρώσεων στους σταθμούς Αγίας Σοφίας Πανοράματος Υπολογισμός του αριθμού των επεισοδίων για κάθε εποχή στο σταθμό του Πανοράματος και της Αγίας Σοφίας Σύγκριση ανάμεσα στις τιμές των συγκεντρώσεων του σταθμού του Πανοράματος και του σταθμού της Αγίας Σοφίας και στις τιμές των συγκεντρώσεων που λήφθηκαν από το μοντέλο DREAM Περιγραφή του μοντέλου DREAM Ετήσια σύγκριση των συγκεντρώσεων του σταθμού του Πανοράματος, της Αγίας Σοφίας και του Μοντέλου DREAM Εποχιακός μέσος όρος του μοντέλου DREAM της Αγίας Σοφίας και του Πανοράματος Γραφική αναπαράσταση των επεισοδίων μεταφοράς στο διάγραμμα των ΡΜ10 του Πανοράματος Περιγραφή του κυλιόμενου μέσου όρου Περιγραφή του επεισοδίου μεταφοράς στις 5/5/ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΕΣ. 95 6

7 1. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ 1.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΥ ΡΥΠΟΥ ΚΥΡΙΟΙ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ατμόσφαιρα ονομάζεται το αέριο τμήμα του πλανήτη, το οποίο τον περιβάλλει και τον ακολουθεί στο σύνολο των κινήσεών του. Αν και εκτείνεται μέχρι αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τη γη, εντούτοις το 99% σχεδόν του ατμοσφαιρικού αέρα βρίσκεται στα πρώτα 40 Κm. Η σύσταση και η θερμοκρασία του αέριου αυτού μίγματος δεν είναι σταθερές, αλλά μεταβάλλονται σημαντικά με το ύψος. Στον ακόλουθο πίνακα δίδεται η σύσταση του αέρα κάτω των 80 Κm. Αέριο Σύμβολο (%) κ.ο. Ppm Άζωτο Ν Οξυγόνο Ο Αργό Αr 0.93 Διοξείδιο του άνθρακα CΟ Νέο Ne 18 Ήλιο He 5.2 Μεθάνιο CH Κρυπτό Kr 1 Υποξείδιο του αζώτου N 2 O 0.5 Υδρογόνο H 0.5 Ξένο Xe 0.08 Όζον O Πίνακας 1.1: Σύσταση του ξηρού αέρα. (Πηγή: Εργαστήριο ατμοσφαιρικής ρύπανσης και περιβαλλοντικής φυσικής Ε.Α.Ρ. ΠΕ.ΦΥ.) Κάθε αέριο που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα, αλλά δεν υπάρχει στον παραπάνω πίνακα ή που η περιεκτικότητά του είναι μεγαλύτερη από αυτή που δίνεται στον πίνακα 1.1, θεωρείται ατμοσφαιρικός ρύπος. Επίσης, ρύποι μπορεί να είναι στερεά ή υγρά (εκτός του καθαρού ύδατος) αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. 7

8 Σύμφωνα με την Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας, ως ατμοσφαιρική ρύπανση ορίζεται η ύπαρξη στην ατμόσφαιρα ουσιών (ρύπων) για αρκετό χρονικό διάστημα και σε τέτοια συγκέντρωση, ώστε να είναι δυνατόν να είναι βλαβερές για τους ζωντανούς οργανισμούς (ανθρώπους, ζώα, φυτά), τις υλικές κατασκευές, ή ακόμα να επηρεάζουν δυσμενώς τις συνθήκες διαβίωσης του ανθρώπου. Οι κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι δίνονται στον πίνακα 1.2 και αναλύονται ο καθένας στη συνέχεια. Σύμβολο CO Pb NO 2, NOx O 3 TSP,PM10,PM2.5 SO 2, SOx Άλλοι ρύποι: CFCs CH 4 CO 2 HFCs N 2 O PFCs VOC ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΡΥΠΟΙ: Αέριο Μονοξείδιο του Άνθρακα Μόλυβδος Διοξείδιο του Αζώτου, Οξείδια το Αζώτου Όζον Αιωρούμενα σωματίδια (ολικά, διαμέτρου μικρότερης των 10μm, διαμέτρου μικρότερης των 2.5μm) Διοξείδιο του Θείου, Οξείδια του Θείου Χλωροφθοράνθρακες Μεθάνιο Διοξείδιο του Άνθρακα (πολύ)φθοριωμένοι υδρογονάνθρακες Οξείδιο του Αζώτου Υπερφθοροϋδρογονάνθρακες Πτητικές (ασταθείς) οργανικές ενώσεις Πίνακας 1.2: Κυριότεροι ρύποι. (Πηγή: Εργαστήριο ατμοσφαιρικής ρύπανσης και περιβαλλοντικής φυσικής Ε.Α.Ρ. ΠΕ.ΦΥ.) 1.2 ΤΑ ΕΙΔΗ ΤΩΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ Να σημειωθεί πως οι ατμοσφαιρικοί ρύποι από πλευράς τρόπου παραγωγής τους, διακρίνονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. 8

9 Πρωτογενείς: ονομάζονται οι ρύποι που σχηματίζονται στις πηγές ρύπανσης. Τέτοιοι είναι κυρίως το Διοξείδιο του Θείου, το Υδρόθειο, Υδρογονάνθρακες, Οξείδια του Αζώτου, Μονοξείδιο του Άνθρακα, Μόλυβδος, Αμίαντος, Αιωρούμενα Σωματίδια, Καπνός. Δευτερογενείς: καλούνται οι ρύποι που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τους πρωτογενείς, με χημικές αντιδράσεις. Παράγονται από πολύπλοκες αντιδράσεις μεταξύ οξειδίων του αζώτου, οξυγόνου και υδρογονανθράκων με την επίδραση του ηλιακού φωτός και είναι το Όζον, Οξείδια του Αζώτου, διάφορες Αλδεΰδες και Κετόνες, πολύπλοκα προϊόντα γνωστά ως PAN (Νιτρικά Υπεροξυακετύλια) πολλά από τα οποία είναι καρκινογόνα. Δευτερογενείς ρύποι θεωρούνται επίσης τα προϊόντα οξειδώσεως των πρωτογενών που περιέχουν Θείο (Τριοξείδιο του Θείου, Θεϊκό Οξύ, Θεϊκά άλατα). 1.3 ΠΗΓΕΣ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΤΩΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ ΧΡΟΝΟΙ ΠΑΡΑΜΟΝΗΣ ΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Οι πηγές εκπομπής των ρύπων χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες στις φυσικές πηγές και στις ανθρωπογενείς πηγές. Ως φυσικές πηγές συνοψίζουμε τις παρακάτω: έδαφος ηφαίστεια πυρκαγιές ωκεανοί 9

10 Ως ανθρωπογενείς πηγές συνοψίζουμε τις παρακάτω: βιομηχανία θέρμανση παραγωγή ενέργειας μεταφορές Κάθε αέριος ρύπος χαρακτηρίζεται από το χρόνο παραμονής του στην ατμόσφαιρα ή την ημιπερίοδο ζωής η οποία εξαρτάται από το ρυθμό παραγωγής η καταστροφής του και από την συνολική του κατά μέσο όρο μάζα αυτού στην ατμόσφαιρα. Η συγκέντρωση των ρύπων στην ατμόσφαιρα μετράται σε mg / m 3, μg / m 3, ppm ( cm 3 / m 3 ), %, v/v. Ρύπος Ο 3 ΝΟ ΝΟ 2 ΝΟ 3 ΝΗ 4 Η 2 S SΟ 2 SO 4 Hg CO CH 4 Freon CO 2 Χρόνος παραμονής ημέρες 4 5 ημέρες 2 8 ημέρες 4-20 ημέρες 7 19 ημέρες ημέρες ημέρες 3 5 ημέρες ημέρες έτη έτη 16 έτη 2 10 έτη Πίνακας 1.3: Τυπικοί χρόνοι παραμονής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. (Πηγή: 10

11 2. Η ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 2.1 ΠΛΗΘΥΣΜΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Ο νομός Θεσσαλονίκης, ο οποίος ανήκει στην Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας, έχει πληθυσμό (απογραφή 2001), αντιπροσωπεύοντας έτσι το 9,65% του συνολικού πληθυσμού της χώρας. Η Θεσσαλονίκη είναι η δεύτερη σε μέγεθος πόλη της Ελλάδας και η πληθυσμιακή της πυκνότητα είναι 287,2 κάτοικοι / km. Σχετικά με την ηλικιακή κατανομή, ο νομός παρουσιάζει τα ακόλουθα ποσοστά: Ηλικίες 0-14: 15,53%, Ηλικίες 15-64: 70,34%, Ηλικίες 65 και άνω:14,13%. Ο αστικός πληθυσμός του Νομού Θεσσαλονίκης ανέρχεται σε 92,68% του συνολικού πληθυσμού, ενώ ο αγροτικός πληθυσμός αποτελεί μόλις το 7,32%. Το ποσοστό φυσικής αύξησης του πληθυσμού ανά κατοίκους ήταν 2,7 για το έτος (Πηγή: Η πόλη κυκλώνεται από τον κόλπο του Θερμαϊκού, γι αυτό το λόγο έχει σχήμα τοξοειδές που εκτείνεται σε 12 χιλιόμετρα κατά μήκος των ακτών. Ωστόσο εκτείνεται τόσο από τη Βόρεια όσο και από την Ανατολική πλευρά από λόφους ύψους περίπου 300 μέτρων. Οι λόφοι αυτοί στα Ανατολικά αποτελούν του πρόποδες του Χορτιάτη, το ύψος του οποίου φτάνει τα μέτρα. Στα Δυτικά της πόλης εκβάλουν οι ποταμοί Γαλλικός και Αξιός και η περιοχή είναι σχεδόν επίπεδη. Σε πλάτος, οι κατοικημένες περιοχές εκτείνονται σε απόσταση 3 χιλιομέτρων περίπου από την ακτή και είναι χτισμένες κατά μήκος της ανατολικής πλευράς του Θερμαϊκού. Ο νομός Θεσσαλονίκης, ο οποίος ανήκει στο ευρύτερο γεωγραφικό διαμέρισμα της Κεντρικής Μακεδονίας, συνορεύει με τους νομούς Κιλκίς και Σερρών βόρεια και βορειοανατολικά, με τους νομούς Ημαθίας και Πέλλας ανατολικά, με τη 11

12 Χαλκιδική νότια και νοτιοανατολικά, ενώ νότια βρέχεται από το Θερμαϊκό Κόλπο και ανατολικά από το Στρυμονικό Κόλπο. Η έκτασή του είναι m 2 και καταλαμβάνει τη 10η θέση σε μέγεθος ανάμεσα στους νομούς της Ελλάδας. Πρωτεύουσα του νομού, είναι η Θεσσαλονίκη, μία από τις αρχαιότερες πόλεις της Ευρώπης, η οποία εκτείνεται σε μήκος 12 χλμ προς τον Θερμαϊκό κόλπο. Μετά την εφαρμογή του "Σχεδίου Καποδίστριας" από το Υπουργείο Εσωτερικών το 1997, πολλές κοινότητες του νομού συγχωνεύθηκαν σε δήμους. Από το 2007 οι εναπομείνασες κοινότητες Ευκαρπίας και Πεύκων ονομάστηκαν επίσης δήμοι. Έτσι, αυτή την στιγμή ο νομός διαιρείται σε 45 δήμους. Το έδαφος του Νομού Θεσσαλονίκης είναι κατά τα 2/3 πεδινό. Η κατανομή του εδάφους ανά κατηγορία είναι η εξής: 62% πεδινό, 20% ημιορεινό και 18% ορεινό. Από τα m είναι πεδινά και τα m, ορεινά είναι μόνο τα 612 m 2 από τα υπόλοιπα, τα m ημιορεινά. Εντελώς πεδινό είναι το δυτικό τμήμα του νομού, όπου απλώνεται η προσχωσιγενής κοιλάδα της Θεσσαλονίκης, η οποία συνεχίζεται και πέρα από τα όρια του νομού. Τα σημαντικότερα όρη του Ν. Θεσσαλονίκης είναι : ο Χορτιάτης (1.201 m), τα όρη της Βόλβης (659 m), τα Κερδύλια (1.091 m) και ο Βερτίσκος (1.103 m). Όπως προαναφέρθηκε, το μεγαλύτερο μέρος του Νομού είναι πεδινό και αποτελείται κυρίως από την πεδιάδα της Θεσσαλονίκης, που είναι πολύ εύφορη και έχει άφθονα νερά. Μια δεύτερη πεδιάδα είναι αυτή του Λαγκαδά, γύρω από την ομώνυμη λίμνη. Ο Ν. Θεσσαλονίκης διαρρέετε από τους ποταμούς Λουδία, Αξιό και Γαλλικό. Υπάρχουν επίσης πολλοί μικροί ποταμοί και χείμαρροι, που εκβάλλουν στις λίμνες. Στο έδαφος της Θεσσαλονίκης υπάρχουν δύο πολύ σημαντικές λίμνες, η Κορώνεια και η Βόλβη. Η Κορώνεια έχει έκταση 57 m 2 και η Βόλβη 73 m 2 Ο Ν. Θεσσαλονίκης βρέχεται σε δύο σημεία από τη θάλασσα, στα νοτιοδυτικά και στα ανατολικά. Στα νοτιοδυτικά οι ακτές φτάνουν μέχρι τον κόλπο της Θεσσαλονίκης και τον Θερμαϊκό κόλπο, ενώ στα ανατολικά μέχρι τον Στρυμονικό κόλπο. Το ανατολικό τμήμα περικλείεται από το Βερτίσκο και το Κερδύλλιο, που απολήγει στον Στρυμονικό κόλπο και τα δύο όρη αποτελούν συνέχεια της Κερκίνης. 12

13 Βόρεια του Βερτίσκου βρίσκονται τα ιστορικά υψώματα του Λαχανά. Στο νότιο τμήμα του νομού υψώνεται ο Χορτιάτης (Προφήτης Ηλίας, 738 m ), του οποίου η ψηλότερη κορυφή βρίσκεται έξω από τη Θεσσαλονίκη, και ανατολικότερα οι βόρειες απολήξεις του Στρατονικού. Μεταξύ των οροσειρών Βερτίσκου Κερδυλλίου και Χορτιάτη Στρατονικού σχηματίζεται η ταφροειδής λεκάνη του Λαγκαδά. Εκεί βρίσκονται οι λίμνες Κορωνεία (ή Αγίου Βασιλείου ή Λαγκαδά) και Βόλβη, οι οποίες συγκεντρώνουν τα νερά της λεκάνης του Λαγκαδά. Η Κορωνεία, δυτικότερα της Βόλβης και σε μεγαλύτερο υψόμετρο (κατά 25 m), αποχετεύει σε αυτή τα πλεονάζοντα νερά της με έναν μικρό ποταμό. Η Βόλβη με τη σειρά της αποχετεύει τα πλεονάζοντα νερά στον Στρυμονικό κόλπο, από τα στενά της Ρεντίνας, με τον μικρό ποταμό Ρήχιο. Βορειότερα από αυτές τις λίμνες υπήρχαν οι αποξηραμένες τώρα Μαυρούδας και Λάντζας. Κύριος ποταμός του νομού είναι ο Αξιός, ο οποίος στις εκβολές του σχηματίζει μεγάλη προσχωματική βαλτώδη περιοχή. Στην ίδια περιοχή εκβάλλει και ο Γαλλικός και δυτικότερα ο Λουδίας, ο οποίος καθορίζει τα σύνορα του νομού με τον νομό Πέλλης. 2.2 ΤΟ ΚΛΙΜΑ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Το κλίμα της περιοχής Θεσσαλονίκης μπορεί να θεωρηθεί μεσογειακό, και υγρό (σε ποσοστό 60% που ενίοτε φτάνει και το 100%) με φανερή την ηπειρωτική επίδραση. H θερμοκρασία παρουσιάζει τις μεγαλύτερες τιμές της τον Ιούλιο και τις μικρότερες τον Ιανουάριο, (η μεγαλύτερη θερμοκρασία που έχει σημειωθεί, είναι τον Ιούλιο, που έφτασε τους 43ο C και η χαμηλότερη κατά τους χειμερινούς μήνες στους -5ο C (meteo.gr)), με το ετήσιο θερμομετρικό εύρος να υπερβαίνει τους 20 C, ενώ κατά την ψυχρή εποχή εισβάλλουν απότομα πολύ ψυχρές αέριες μάζες και συχνά παγώνουν ποταμοί και λίμνες, ακόμα και ο Θερμαϊκός κοντά στις ακτές. Χαρακτηριστικές επίσης είναι οι ήπιες και ηλιόλουστες ημέρες, που παρατηρούνται περίπου στα μέσα του χειμώνα, ο σχετικά μεγάλος αριθμός θερινών και τροπικών ημερών και η ελάττωση των βροχών το καλοκαίρι. 13

14 Στο διάστημα ενός έτους περίπου 140 ημέρες έχουν μέγιστη θερμοκρασία πάνω από τους 25 C και περίπου 70 πάνω από τους 30 C, ενώ 107 είναι αίθριες και 73 νεφοσκεπείς. Οι ώρες ηλιοφάνειας κυμαίνονται μεταξύ και Γενικότερα, η Θεσσαλονίκη απολαμβάνει αρκετές ηλιόλουστες μέρες κατά την διάρκεια του έτους. Το ετήσιο ύψος βροχής κυμαίνεται γύρω στα 500 χιλιοστά. Το χιόνι επίσης δεν είναι σπάνιο φαινόμενο. Ως προς τους ανέμους, είναι διάφοροι κατά εποχές: τον χειμώνα επικρατούν οι βόρειοι, που έρχονται από την κοιλάδα του Αξιού (Βαρδάρης), και λιγότερο οι δυτικοί, την άνοιξη γίνονται συχνότεροι οι νοτιοδυτικοί (θαλάσσιες αύρες), το καλοκαίρι δεσπόζουν οι βόρειοι και οι νοτιοδυτικοί, που οφείλονται οι πρώτοι στο ρεύμα των ετησίων και οι δεύτεροι στη θαλάσσια αύρα, ενώ τον Σεπτέμβριο ελαττώνονται οι νοτιοδυτικοί και από τον Νοέμβριο κυριαρχούν πάλι οι βόρειοι και οι δυτικοί. (Πηγή: Αναλυτικότερα το κλίμα στα ορεινά και βόρεια τείνει προς το ηπειρωτικό, μεσοευρωπαϊκού χαρακτήρα, με ψυχρό και τραχύ χειμώνα, ενώ στα νότια και πεδινά είναι εύκρατο. Οι σημαντικότεροι συντελεστές που επιδρούν στη διαμόρφωση του κλίματός της είναι: η θερμοκρασία, οι βροχοπτώσεις, η ατμοσφαιρική πίεση, οι άνεμοι και η υγρασία. Οι ορεινοί όγκοι με απότομη μεταβολή υψομέτρου, επίσης επιδρούν στην κατανομή των μετεωρολογικών και κλιματικών στοιχείων της Περιφέρειας Κεντρικής Μακεδονίας. Τα ορεινά λεκανοπέδια, αποτελούν μεγάλα παγερά κοιλώματα, γι αυτό παρουσιάζουν ηπειρωτικές κλιματικές συνθήκες, ενώ η παρουσία των πολλών λεκανών απορροής και των κοιλάδων που σχηματίζονται μεταξύ των ορεινών όγκων και των οροσειρών, δημιουργεί ποικιλία τοπικών κλιμάτων. Παρακάτω θα μελετηθούν διεξοδικότερα οι σημαντικότεροι συντελεστές διαμόρφωσης του κλίματος της ευρύτερης περιοχής της Μακεδονίας, όπως επισημάνθηκαν από το Υπουργείο Ανάπτυξης (Πηγή: 14

15 α. Η θερμοκρασία του αέρα στην Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας. Κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου, η διοχέτευση ψυχρού ορεινού αέρα στις κλειστές πεδιάδες, τις κοιλάδες και τις ακτές είναι συχνό φαινόμενο. Οι κατανομές της θερμοκρασίας καθορίζονται από τις ορεινές αλυσίδες, τις ταχύτητες των ανέμων και την ακτινοβολία. Αντιπροσωπευτικότερος μήνας κατά την ψυχρή περίοδο θεωρείται ο Ιανουάριος. Κατά τη διάρκεια της θερμής περιόδου, τα αίτια της τοπιογραφίας διαδραματίζουν το σημαντικότερο ρόλο σε σχέση με την ψυχρή περίοδο. Η θάλασσα κατά το καλοκαίρι είναι ψυχρότερη από την ξηρά, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του μηχανισμού της θαλάσσιας αύρας και έτσι διατηρούνται στις ακτές θερμοκρασίες σχετικά χαμηλότερες από αυτές της ενδοχώρας. Παρακάτω ακολουθεί ένα μελλοντικό σενάριο για τη μηνιαία μέση μέγιστη θερμοκρασία της Θεσσαλονίκης τα έτη Τα δεδομένα προέκυψαν από το περιοχικό κλιματικό μοντέλο PRECIS του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Σχήμα 2.1: Μηνιαία μεταβολή της μέσης μέγιστης θερμοκρασίας στη Θεσσαλονίκη, στο παρόν κλίμα (μπλε γραμμή) και στο μελλοντικό (κόκκινη γραμμή) (Πηγή: 15

16 β. Βροχοπτώσεις. Ένας ακόμη βασικός κλιματικός παράγοντας μιας περιοχής είναι οι βροχοπτώσεις. Όσον αφορά τη μέση ετήσια κατανομή της βροχής, το σύνθετο ανάγλυφο της Περιφέρειας Κεντρικής Μακεδονίας συντελεί στην αρκετά ανώμαλη κατανομή της ποσότητας της βροχής σ αυτήν. Η σχέση μεταξύ της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης και της τοπογραφίας της περιοχής είναι εμφανής. Ειδικότερα παρατηρείται ότι στην κοιλάδα του Αξιού και γενικά στην πεδιάδα Θεσσαλονίκης το ποσό βροχής είναι μικρότερο των 500 mm, με ελάχιστη εκείνη του Μ.Σ. Σέδες, που ανέρχεται σε 444 m. Στην ορεινή διάταξη που απαρτίζουν τα όρη Βόρρας, Πάϊκο, Βέρμιο, Πιέρια και Όλυμπος, οι βροχοπτώσεις κυμαίνονται μεταξύ mm ενώ στην κλειστή πεδιάδα της Αλμωπίας μεταξύ m. Τα μέγιστα ύψη βροχοπτώσεων σε σχέση με την ετήσια πορεία βροχής, παρατηρούνται το δίμηνο Νοεμβρίου - Δεκεμβρίου στην Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας, ενώ το κύριο ελάχιστο ύψος βροχόπτωσης παρατηρείται σχεδόν σε όλους τους Μετεωρολογικούς Σταθμούς κατά τον Αύγουστο και σε ορισμένους τον Ιούλιο. Ακολουθεί ο πίνακας 2.1 που μας δείχνει συνοπτικά τις μέγιστες και ελάχιστες τιμές θερμοκρασιών που έχουν παρατηρηθεί στη Θεσσαλονίκη, καθώς και τη μέση τιμή της βροχόπτωσης. Μήνας Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μάι Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ Μέγιστη θερμοκρασία ( C) Ελάχιστη θερμοκρασίας ( C) Βροχόπτωση (mm)

17 Ρεκόρ θερμοκρασίας ( C) Πίνακας 2.1: Οι μέγιστες και ελάχιστες μηνιαίες θερμοκρασίες και η μέση βροχόπτωση που παρατηρείται στην περιοχή της Θεσσαλονίκης (Πηγή: meteo.gr). γ. Άνεμοι. Η επικρατέστερη διεύθυνση των ανέμων στην περιοχή της Θεσσαλονίκης κατά τους χειμερινούς μήνες είναι Β-ΒΔ με ένταση μέτρια ως ισχυρή. Συναντιούνται επίσης άνεμοι Ν-ΝΑ διεύθυνσης χαμηλότερης έντασης. Τους θερινούς μήνες οι νότιοι άνεμοι εξακολουθούν να είναι χαμηλότερης έντασης από αυτούς της βόρειας διεύθυνσης την ίδια περίοδο. Συχνή είναι η εμφάνιση τοπικού συστήματος θαλάσσιας αύρας από τον Θερμαϊκό κόλπο κατά την θερινή περίοδο του έτους και κατά την διάρκεια της ημέρας. Κατά την διάρκεια της νύχτας έχουμε την εμφάνιση απόγειου αύρας. Τις ενδιάμεσες εποχές άνοιξη και φθινόπωρο εμφανίζονται συνοπτικοί άνεμοι βορείων και νοτίων διευθύνσεων ενώ συναντιούνται περιπτώσεις ανάπτυξης ασθενέστερης θαλάσσιας και απόγειας αύρας. Τα ποσοστά άπνοιας είναι σχετικά υψηλά καθ όλη τη διάρκεια του έτους με αποτέλεσμα τον κακό εξαερισμό της πόλης. (Πηγή: Χ. Σ. Σαχσαμάνογλου Α. Α. Μπλούτσος Φυσική Κλιματολογία, Τομέας Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας Α.Π.Θ, εκδόσεις: ΖΗΤΗ, Θεσσαλονίκη 1998.) δ. Ατμοσφαιρική υγρασία. Η ετήσια πορεία της ατμοσφαιρικής υγρασίας εξαρτάται άμεσα από τον ετήσιο κύκλο του ισοζυγίου της θερμότητας. Η απόλυτη υγρασία παρουσιάζει την μικρότερη τιμή σε όλους τους Μετεωρολογικούς Σταθμούς κατά τον ψυχρότερο μήνα, Ιανουάριο, ενώ τον Ιούλιο λαμβάνει την υψηλότερη τιμή της. 17

18 2.3 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Η περιοχή της Θεσσαλονίκης αντιμετωπίζει πολύ σοβαρά προβλήματα με την ποιότητα του αέρα καθώς και με τις συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων. Στο θέμα αυτό θα αναφερθούμε διεξοδικά παρακάτω, καθώς και σε επόμενα κεφάλαια που ακολουθούν. Εκτός από την ατμοσφαιρική ρύπανση, αντιμετωπίζει πληθώρα και άλλων περιβαλλοντικών προβλημάτων, στην κορυφή της λίστας των οποίων είναι η ρύπανση της λίμνης Κορώνειας. Ακολουθεί η ρύπανση των υδάτων, συμπεριλαμβανομένου του Θερμαϊκού κόλπου, των ποταμών Αξιού και Γαλλικού, των ρεμάτων και των αποστραγγιστικών τάφρων, που αποδίδεται στις βιομηχανικές δραστηριότητες του νομού, στην πλημμελή λειτουργία των εγκαταστάσεων επεξεργασίας αστικών λυμάτων και στα προβλήματα που απορρέουν από την έλλειψη αποχετευτικού δικτύου σε πολλές περιοχές. Τη λίστα των κυριότερων περιβαλλοντικών προβλημάτων του νομού συμπληρώνουν η διαχείριση των στερεών βιομηχανικών αποβλήτων και επικίνδυνων αποβλήτων, η διαχείριση των νοσοκομειακών αποβλήτων, η ρύπανση που έχει δημιουργηθεί από τα παλαιά βυρσοδεψεία και τα προβλήματα από τη λειτουργία των λατομείων. Κλείνοντας παραθέτουμε πιο λεπτομερώς στοιχεία που αφορούν στην υποβάθμιση της λίμνης Κορώνειας. Υποβάθμιση Ρύπανση της λίμνης Κορώνειας Η λίμνη Κορώνεια πλήττεται από άντληση μεγάλων ποσοτήτων νερού για άρδευση, με αποτέλεσμα τη δραματική πτώση της στάθμης των υδάτων της. Η λίμνη παρουσιάζει επίσης έντονη ρύπανση, οφειλόμενη στις απορρίψεις θρεπτικών στοιχείων, βαρέων μετάλλων και άλλων ρύπων από βιομηχανίες και πόλεις της γύρω περιοχής. Τα θρεπτικά αυτά στοιχεία ευνοούν την υπερβολική ανάπτυξη φυκιών που καταπνίγουν άλλες μορφές ζωής (διαδικασία γνωστή ως «ευτροφισμός»). 18

19 Η λίμνη έχει ενταχθεί στο δίκτυο Natura 2000 και προστατεύεται στο πλαίσιο των οδηγιών της ΕΕ για τα πτηνά και τους οικοτόπους. Φιλοξενεί πολυάριθμα απειλούμενα, ενδημικά ή σπάνια, ενδιαιτήματα, είδη και πτηνά και έχει χαρακτηριστεί βάσει της σύμβασης Ραμσάρ (διεθνής συνθήκη για τη διατήρηση και την αειφόρο χρήση των φυσικών υγροτόπων. Επιπλέον, η Ελλάδα υπέχει υποχρεώσεις που απορρέουν από την οδηγία για τις απορρίψεις επικίνδυνων ουσιών στο υδάτινο περιβάλλον και από την οδηγία για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων, η οποία επιβάλλει στα κράτη μέλη την επεξεργασία, σύμφωνα με αυστηρά πρότυπα, των λυμάτων που προορίζονται για απόρριψη σε ευπαθείς περιοχές. Μετά από τις διαδικασίες επί παραβάσει που κινήθηκαν το 2002 λόγω της ρύπανσης και της υποβάθμισης της λίμνης, οι ελληνικές αρχές δεσμεύθηκαν να θεσπίσουν ειδικό νομικό πλαίσιο και να αντιμετωπίσουν τις παράνομες δραστηριότητες που αναπτύσσονται στη περιοχή. Οι ελληνικές αρχές θέσπισαν το νομικό πλαίσιο και ενέκριναν σχέδιο διαχείρισης και αποκατάστασης για τον υγρότοπο, ενώ πολλές από τις δράσεις του σχεδίου αυτού πρόκειται να συγχρηματοδοτηθούν από την Επιτροπή. Ωστόσο, η εφαρμογή των μέτρων προστασίας προχωρεί με αργούς ρυθμούς. Η Επιτροπή θεωρεί ότι η Ελλάδα δεν έχει λάβει επαρκή μέτρα για να αποτρέψει την υποβάθμιση της λίμνης και την παρενόχληση της πανίδας και της χλωρίδας. Για το λόγο αυτό, η Επιτροπή αποφάσισε να κινήσει νέα διαδικασία επί παραβάσει και να απευθύνει στην Ελλάδα πρώτη γραπτή προειδοποίηση. Η ρύπανση της ατμόσφαιρας της Θεσσαλονίκης Το Τμήμα Περιβάλλοντος της Θεσσαλονίκης, έχει θέσει σε λειτουργία από το δεύτερο εξάμηνο του 1994, ένα σύστημα δέσμιου και ελεύθερων μετεωρολογικών αεροστάτων, με σκοπό την καθ' ύψος μέτρηση της θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας, ταχύτητας και διεύθυνσης του ανέμου, καθώς και των συγκεντρώσεων του όζοντος και έτσι προκύπτει μια πιο άμεση εικόνα της κατανομής του γενικότερου φορτίου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην περιοχή, καθώς της επίδρασης των τοπικών 19

20 μετεωρολογικών φαινομένων στη διαμόρφωση αυτών των επιπέδων, πάνω από την αστική περιοχή της Θεσσαλονίκης. Τα πρώτα αποτελέσματα έδειξαν, ότι είναι συνηθισμένο το φαινόμενο της εμφάνισης χαμηλών θερμοκρασιακών αναστροφών πάνω από την πόλη, γεγονός που οδηγεί συχνά στην αύξηση των επιφανειακών συγκεντρώσεων των αέριων ρύπων. Διαπιστώθηκε επίσης, η καθοριστική συμμετοχή του συστήματος της θαλάσσιαςαπόγειας αύρας, το οποίο για μεγάλο διάστημα του έτους επηρεάζει το πεδίο ροής των ανέμων στην περιοχή της Θεσσαλονίκης και διαμορφώνει τα επίπεδα αέριας ρύπανσης πάνω από την πόλη. H πόλη της Θεσσαλονίκης, αντιμετωπίζει έντονο πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης κυρίως στο Εμπορικό και Διοικητικό Κέντρο της πόλης (Α' Δημοτικό Διαμέρισμα), όπου λόγω υπερσυγκέντρωσης δραστηριοτήτων και έντονης κυκλοφοριακής κίνησης, εμφανίζονται υπερβάσεις των ορίων επιφυλακής για ορισμένους ρύπους, και ιδιαίτερα για τα αιωρούμενα σωματίδια και τον καπνό. Η πυκνοκατοικημένη περιοχή της Ανατολικής Θεσσαλονίκης αντιμετωπίζει μικρότερα προβλήματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Εκτός των πηγών ατμοσφαιρικής ρύπανσης, σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των μέγιστων τιμών αέριας ρύπανσης, παίζει η γεωμορφολογία και η μετεωρολογία της περιοχής και σε ότι αφορά τις πηγές ο συνεχώς αυξανόμενος αριθμός των οχημάτων, που προστίθενται κάθε χρόνο και επιβαρύνουν την κυκλοφοριακή κίνηση της ευρύτερης περιοχής της Θεσσαλονίκης. Στη περιοχή της Θεσσαλονίκης είναι εγκατεστημένα και λειτουργούν δύο δίκτυα παρακολούθησης της ποιότητας του αέρα. Υπεύθυνος για τη λειτουργία του 1 ου είναι ο Δήμος Θεσσαλονίκης, ενώ το 2 ο ανήκει στη Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας (Π.Κ.Μ.). Τα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία προέρχονται από το 2 ο δίκτυο, το οποίο λειτουργεί η Π.Κ.Μ. Στον παρακάτω χάρτη διακρίνουμε οκτώ σταθμούς από τους οποίους μπορούμε να συλλέξουμε στοιχεία για την ατμοσφαιρική ρύπανση. Οι σταθμοί παρακολούθησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι διασυνδεδεμένοι με σύστημα τηλεμετάδοσης με τα κεντρικά γραφεία που βρίσκονται στην έδρα κάθε 20

21 περιφερειακής (ή τοπικής) αρχής υπεύθυνης για την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα, αλλά και με την κεντρική έδρα του συστήματος που βρίσκεται στο ΥΠΕΧΩΔΕ (Τμήμα Ποιότητας Ατμόσφαιρας Δ/νση Ελέγχου Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης & Θορύβου), όπου συλλέγονται τα δεδομένα. Σ1: Σίνδος Σ2: Νεοχωρούδα Σ3: Ελευθέριο-Κορδελιό Σ4: Πλ. Δημοκρατίας Σ5: Πλ. Αγ. Σοφίας Σ6: Α.Π.Θ. Σ7: Πανόραμα Σ8: Καλαμαριά Σχήμα 2.2: Η περιοχή της Θεσσαλονίκης Εν συνεχεία, παρουσιάζεται η διακύμανση των κυριότερων ατμοσφαιρικών ρύπων για τα έτη , βάση των στοιχείων που λήφθηκαν από την έκθεση της Διεύθυνση Περιβάλλοντος & Χωροταξίας της Περιφέρειας Κεντρικής Μακεδονίας, για το πολεοδομικό συγκρότημα της Θεσσαλονίκης. 21

22 Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ 2002 ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ ΕΤΟΣ:2003 ΣΥ ΓΚΕΝΤΡΩΣΗ (μg/m 3 ) ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΪ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ ΕΤΟΣ:2004 ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ ΕΤΟΣ:2006 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣ Η μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΪ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΣΥΓΚΕΝΤΡ ΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΪ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΕΛ. ΚΟΡ ΣΙΝΔΟΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ ΕΤΟΣ:2005 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣ Η μg/m ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΪ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΣΙΝΔΟΣ Σχήμα 2.3: Η ετήσια διακύμανση του διοξειδίου του θείου στους σταθμούς μέτρησης ( ), (Πηγή Από το παραπάνω σχήμα 2.3 παρατηρείται μια αισθητή μείωση στις συγκεντρώσεις του διοξειδίου του θείου σε όλους τους σταθμούς μέτρησης. Η ελάττωση αυτή οφείλεται κατά κύριο λόγο στη μείωση της περιεκτικότητας των καυσίμων σε θείο. Από τα διαγράμματα φαίνεται και η αισθητή μείωση των συγκεντρώσεών του κατά τους θερινούς μήνες, αφού τότε οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες (μεταφορές, κεντρική θέρμανση) εμφανίζουν πτωτική τάση. 22

23 Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ (mg/m 3 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ 2002 ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ mg/m 3 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΕΤΟΣ: 2003 ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΠΛ.Α.Σ. ΠΛ.ΔΗΜ ΣΙΝΔΟΣ 1,6 ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΕΤΟΣ: ,6 ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΕΤΟΣ: 2005 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ mg/m 3 1,2 0,8 0,4 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ mg/m 3 1,2 0,8 0,4 0,0 ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ 0,0 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ Σχήμα 2.4: Η ετήσια διακύμανση του μονοξειδίου του άνθρακα στους σταθμούς μέτρησης ( ), (Πηγή To CO παρουσιάζει μια γενική πτωτική τάση στις μέσες ετήσιες τιμές, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.4. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην αναγκαστική εισαγωγή των καταλυτικών αυτοκινήτων στην Ελλάδα. Επίσης όπως και στο προηγούμενο σχήμα παρατηρείται μια εποχιακή μείωση των συγκεντρώσεων το καλοκαίρι, για τους λόγους που προαναφέρθηκαν. 23

24 Διοξείδιο του αζώτου (NO 2 ) ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ (μg/m 3 ) ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ 2002 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ ΕΤΟΣ: 2003 ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΠΛ.ΔΗΜ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ ΕΤΟΣ: 2004 ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΛ.ΔΗΜ ΠΛ.Α.Σ. ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ ΕΤΟΣ: 2006 ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΣΙΝΔ Σχήμα 2.5: Η ετήσια διακύμανση του διοξειδίου του αζώτου στους σταθμούς μέτρησης ( ), (Πηγή Από το σχήμα 2.5 παρουσιάζεται μια γενική σταθεροποιητική πορεία των τιμών του ΝΟ 2. Αυτό, βέβαια, που πρέπει να προσεχθεί, είναι ότι η συγκέντρωση του ΝΟ 2 στη συμπρωτεύουσα κυμαίνεται στο μισό τουλάχιστο της αντίστοιχης στην Αθήνας. Ο λόγος για τη συμπεριφορά αυτή οφείλεται, πιθανά, στην αύξηση των κυκλοφορούντων βενζινοκίνητων οχημάτων στο κέντρο της πόλης, η οποία στερείται του αντίστοιχου δακτυλίου της Αθήνας. 24

25 Όζον (O 3 ) ΟΖΟΝ 2002 ΟΖΟΝ ΕΤΟΣ:2003 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ (μg/m 3 ) ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΟΖΟΝ ΕΤΟΣ:2005 ΟΖΟΝ ΕΤΟΣ: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣ H μ g/m ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΣΙΝΔΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μ g/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΚΑΛ ΝΕΟ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΟΖΟΝ ΕΤΟΣ: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΑΠΘ ΕΛ.ΚΟΡ ΝΕΟ ΠΑΝ ΣΙΝΔΟΣ Σχήμα 2.6: Η ετήσια διακύμανση του όζοντος στους σταθμούς μέτρησης ( ), (Πηγή Οι συγκεντρώσεις του όζοντος, που παρατηρήθηκαν, δείχνουν ότι σε μεγαλύτερα ύψη από την επιφάνεια του εδάφους, μετρήθηκαν υψηλότερες συγκεντρώσεις όζοντος από τις αντίστοιχες επιφανειακές τιμές, γεγονός που ενδεχομένως εξηγείται από την αλληλεπίδραση της φωτοχημικής παραγωγής δευτερογενών ρύπων και των προαναφερθέντων τοπικών πεδίων ροής του ανέμου. 25

26 Αιωρούμενα σωματίδια (PM10) ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΜΕ ΔΙΑΜΕΤΡΟ <10μm (PM10) ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ME ΔΙΑΜΕΤΡΟ <10μm ΕΤΟΣ: 2003 ΣΥ ΓΚΕΝΤΡΩ ΣΗ (μg/m 3 ) ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ME ΔΙΑΜΕΤΡΟ <10μm ΕΤΟΣ: 2005 ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ME ΔΙΑΜΕΤΡΟ <10μm ΕΤΟΣ: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΕΛ.ΚΟΡ ΜΗΝΑΣ ΣΙΝΔΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΜΑΡ ΜΑΙ ΙΟΥΛ ΣΕΠ ΝΟΕ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΠΑΝ ΠΛ.Α.Σ. ΣΙΝΔΟΣ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ME ΔΙΑΜΕΤΡΟ <10μm ΕΤΟΣ: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ μg/m ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ ΜΗΝΑΣ ΕΛ.ΚΟΡ ΠΑΝ ΣΙΝΔΟΣ Σχήμα 2.7: Η ετήσια διακύμανση των αιωρούμενων σωματιδίων στους σταθμούς μέτρησης ( ), (Πηγή Από το σχήμα 2.7, παρατηρείται αντίθετη συμπεριφορά με αυτή του όζοντος. Οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων εμφανίζονται αυξημένες στις αστικές και βιομηχανικές περιοχές, ενώ στις περιαστικές περιοχές η τιμή τους δεν υπερβαίνει τα 50 μgr/m 3, κατά μέσο όρο. Όπως για κάθε ρύπο έτσι και για τα αιωρούμενα σωματίδια (PM10) ορίζεται μία οριακή τιμή για την προστασία της ανθρώπινης υγείας. Το έτος έναρξης της ισχύος της ήταν το Αυτή η οριακή τιμή είναι ίση με 50 μg/m 3 για τη μέση ημερήσια συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων (PM10), η τιμή της οποίας δεν πρέπει να υπερβαίνεται περισσότερες από 35 φορές 26

27 ανά έτος. Επίσης ορίζεται και η οριακή τιμή των 40 μg/m 3 για τη μέση ετήσια τιμή. Παράλληλα δίνονταν και ένα περιθώριο ανοχής που αθροίζονται στην οριακή τιμή, δίνοντας έτσι την τιμή στόχο, η οποία ίσχυε ενδεικτικά στο μεσοδιάστημα μέχρι να τεθεί σε ισχύ η οριακή τιμή των 50 μg/m 3, το Το περιθώριο ανοχής κάθε χρόνο μειώνονταν, έτσι ώστε στην ημερομηνία ισχύος της οριακής τιμής, το 2005, αυτό να είναι μηδέν. Το ζήτημα αυτό θα συζητηθεί σε ακόλουθο κεφάλαιο. Συνοψίζοντας oι υψηλότερες τιμές ρύπανσης εμφανίζονται το χειμερινό εξάμηνο. Τους θερινούς και εαρινούς μήνες οι συνθήκες αερισμού της πόλης και οι μετεωρολογικές συνθήκες ευνοούν την διάχυση και διασπορά των ρύπων. Επιπλέον τα καλοκαίρια υπάρχει ως αναμενόμενο μια ύφεση στις δραστηριότητες της πόλης. Κύριες πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης για το κέντρο της πόλης είναι η κυκλοφοριακή κίνηση ενώ για το δυτικό και βόρειο τμήμα της πόλης είναι η βιομηχανική δραστηριότητα, η οποία αναπτύσσεται κυρίως στην περιοχή των Διαβατών, της Σίνδου, του Καλοχωρίου και της Νέας Αγχίαλου. Αυξημένες τιμές των συγκεντρώσεων των ρύπων παρατηρούνται στο κέντρο και δυτικά της πόλης όπου η υπερσυγκέντρωση δραστηριοτήτων και η έντονη κυκλοφοριακή κίνηση οδηγούν αρκετές ημέρες το χρόνο, σε υπέρβαση των ορίων επιφυλακής των ρύπων. Οι υψηλότερες τιμές ρύπανσης σε ημερήσια βάση παρατηρούνται από τις 7:00 11:00 π.μ. και από τις 19:00 23:00 μμ, συμπίπτουν δηλαδή με τις ώρες αιχμής και τις ώρες λειτουργίας της κεντρικής θέρμανσης, κατά την χειμερινή περίοδο. Κλείνοντας πρέπει να προσθέσουμε ότι στη διαμόρφωση των επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης, παίζουν ρόλο και τα γεωγραφικά και ανεμολογικά χαρακτηριστικά της πόλης. 27

28 3. ΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Σχήμα 3.1: Πληγείσα περιοχή από αιωρούμενα σωματίδια 3.1 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Στο προηγούμενο κεφάλαιο αναφερθήκαμε στα αιωρούμενα σωματίδια. Στο σημείο αυτό θα αναλύσουμε περαιτέρω στοιχεία που αφορούν το μέγεθός τους, τη χημική τους σύσταση, τις πηγές και καταβόθρες του καθώς και τις επιδράσεις αυτών στο κλίμα και στον ανθρώπινο οργανισμό. Η ατμόσφαιρα στις αστικές όσο και στις αγροτικές περιοχές περιέχει σημαντικές ποσότητες αιωρούμενων σωματιδίων των οποίων η αριθμητική συγκέντρωση φθάνει πολλές φορές τα σωματίδια/cm³. Τα αιωρούμενα σωματίδια ή αεροζόλ, περιλαμβάνουν οποιαδήποτε στερεά ή υγρά σωματίδια (με εξαίρεση το νερό και τον πάγο) τα οποία αιωρούνται στην ατμόσφαιρα, όπως μέταλλα, σκόνη, καπνός και σταγόνες θειικού οξέως. 28

29 Ωστόσο οφείλουμε να επισημάνουμε μια διαφορά ανάμεσα στα σωματίδια στην ατμόσφαιρα και στα αέρια. Αρχικά ένα αέριο αποτελείται από ξεχωριστά άτομα ή μόρια τα οποία είναι διασκορπισμένα ενώ ένα σωματίδιο αποτελείται από μια συνάθροιση μορίων και ατόμων δεσμευμένα μεταξύ τους. Κατά συνέπεια, τα σωματίδια έχουν μέγεθος μεγαλύτερο από τα άτομα και τα μόρια των αερίων. Συγχρόνως, τα σωματίδια σε αντίθεση με τα αέρια βρίσκονται σε υγρή ή στερεή φάση. Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με τα σωματίδια που έχουν μετρηθεί σε αστική περιοχή, που είναι ουσιαστικά το προϊόν ανάμιξης αιωρημάτων βιομηχανικών εκπομπών, σωματιδίων που σχηματίστηκαν από φυσικές διεργασίες μετατροπής αέριας σε στερεά φάση και σωματιδίων που μεταφέρθηκαν από άλλες περιοχές στο αστικό περιβάλλον. 3.2 ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ Οι διάμετροι των αιωρούμενων σωματιδίων παίρνουν τιμές από μερικά nm έως 100μm. Το μέγεθός τους είναι αυτό που καθορίζει το χρόνο παραμονής τους στην ατμόσφαιρα όπως και τις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους. Έτσι ο μέσος χρόνος ζωής τους στην κατώτερη τροπόσφαιρα είναι πέντε ημέρες, ενώ στην ανώτερη τροπόσφαιρα φθάνει τον ένα μήνα. Όταν τα σωματίδια βρεθούν στη στρατόσφαιρα π.χ. λόγω έκρηξης ηφαιστείου, ο χρόνος παραμονής τους φθάνει τα 2-3 χρόνια. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας των αερολυμάτων βρίσκεται στην κατώτερη τροπόσφαιρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι σημαντικές εκπομπές βρίσκονται κοντά στο έδαφος, οπότε οι μικροί σχετικά χρόνοι παραμονής των αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα δεν αφήνουν μεγάλα χρονικά περιθώρια για τη μεταφορά τους σε μεγαλύτερα ύψη. Συνεπώς οι συγκεντρώσεις των αερολυμάτων είναι στην ανώτερη ατμόσφαιρα μία με δύο τάξεις μεγέθους μικρότερες από τις αντίστοιχες στην κατώτερη τροπόσφαιρα. Αυτός είναι και ο λόγος που η ορατότητα βελτιώνεται δραματικά όταν ξεπεράσουμε τα χαμηλότερα 1-2km της ατμόσφαιρας. Παρακάτω παρατίθεται ο 29

30 πίνακας 3.1 που μας δείχνει την εξάρτηση της διαμέτρου σωματιδίου με το χρόνο καθίζησης. Διάμετρος σωματιδίου σε [μm] Χρόνος καθόδου 1km χρόνια χρόνια ημέρες ημέρες ώρες λεπτά Πίνακας 3.1: Χρόνος που απαιτείται για την κάθοδο ενός σωματιδίου λόγω βαρυτικής καθίζησης κατά 1km στην ατμόσφαιρα. (Πηγή: Φυσική ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος Δ. Μελάς) Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες σωματιδίων: Μικρά (fine) D<2.5μm Μεγάλα (coarse) D>2.5μm Αυτά διαφέρουν ως προς τις πηγές, τη χημική σύσταση, τους μηχανισμούς απομάκρυνσης τους και τις οπτικές τους ιδιότητες. Τα μικρά είναι πυρήνες συμπύκνωσης ατμών από καύσεις (εμπεριέχουν μικρό μέρος της ολικής μάζας) και κυμαίνονται μεταξύ 0,005-0,1μm, ή είναι συσσωματώσεις πυρήνων και συμπύκνωση ατμών πάνω σε σωματίδια (εμπεριέχουν σημαντικό μέρος της ολικής μάζας) Τα μεγάλα δημιουργούνται με μηχανικές διεργασίες, αποτελούνται από ανθρωπογενή σωματίδια και σκόνη και εναποτίθενται σχετικά γρήγορα. Τα μικρά σωματίδια αυξάνονται ραγδαία μέσω συμπύκνωσης ενώ τα μεγαλύτερα αποτίθενται γρήγορα στο έδαφος λόγω βαρυτικής καθίζησης. Πολλές φορές η συγκέντρωσή τους αντιπροσωπεύεται από τον αριθμό σωματιδίων ανά 30

31 μονάδα όγκου αέρα, αλλά συνήθως μετριέται σαν η μάζα των σωματιδίων ανά μονάδα όγκου αέρα. Σε αντίθεση με του αέριους ρύπους, για τον πλήρη χαρακτηρισμό των αιωρούμενων σωματιδίων δεν επαρκεί μόνο η συγκέντρωσή τους αλλά απαιτούνται και πληροφορίες για την κατανομή, το μέγεθός τους και τη σύστασή τους. Σωματίδια με Dp<1μm έχουν συγκέντρωση /cm³ ενώ για Dp>1μm έχουν συγκέντρωση μόλις 1/cm³. Από τους πιο σημαντικούς ρύπους της κατηγορίας αυτής είναι τα ΡΜ10, δηλαδή στερεά σωματίδια με διάμετρο μέχρι 10μm. Σχήμα 3.2: Φωτογραφίες των PM10 παρμένες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. 31

32 3.3 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ Η χημική σύσταση των αερολυμάτων αποτελεί σημαντικό χαρακτηριστικό τους εξαιτίας: Της επίδρασης των ρυπαντών στην ανθρώπινη υγεία αναλογικά με τη χημική τους συμπεριφορά και ιδιότητες Της αναγνώρισης της πηγής των αερολυμάτων από τη χημική τους σύσταση. Τα κυριότερα συστατικά του ατμοσφαιρικού αερολύματος είναι τα: 1) Ορυκτογενή μέταλλα από επαναιώρηση σκόνης 2) Καθαρός άνθρακας από διαδικασίες καύσης 3) Οργανικές ενώσεις από προϊόντα ημιτελών καύσεων 4) Άλατα του αμμωνίου, προϊόντα εξουδετέρωσης όξινων ουσιών στην ατμόσφαιρα από την αμμωνία 5) Άλατα από θαλασσινό νερό 6) Άλατα του ασβεστίου από οικοδομικά υλικά και σκόνη 7) Θεϊκά άλατα, προϊόντα αντιδράσεων του διοξειδίου του θείου 8) Νιτρικά άλατα, προϊόντα αντιδράσεων των οξειδίων του αζώτου. Το μέγεθος και η σύσταση των σωματιδίων στον αέρα μπορεί να μετατραπεί λόγω: Συμπύκνωσης ατμών διαφόρων ουσιών Εξάτμισης ατμών Συσσωμάτωσης με άλλα σωματίδια Χημικών αντιδράσεων Δημιουργίας ομίχλης ή νεφοσταγονιδίων 32

33 Οι κυριότερες μορφές ατμοσφαιρικών αιωρημάτων είναι: ΣΚΟΝΗ (dust): σχηματίζεται από διάβρωση ή κατακερματισμό στερεών υλικών, και είναι στερεά σωματίδια μεγάλου σχετικά μεγέθους (Dp>1μm). ΟΜΙΧΛΗ (fog): ορατά υδροσταγονίδια σε διασπορά στην ατμόσφαιρα, συνήθως κοντά στο έδαφος. ΚΑΠΝΑ (fume): σωματίδια που προκύπτουν από συμπύκνωση ατμών, κυρίως από πτητικές ουσίες, ή ως αποτέλεσμα οξειδωτικών αντιδράσεων (Dp<1μm). ΑXΛΥΣ (haze): μικρά σωματίδια (Dp<1μm), μείγμα υδροσταγονιδίων, ρύπων και σκόνης. Μειώνουν την ορατότητα ΝΕΦΟΣ (smog): συνδυασμός ομίχλης και καπνού ΚΑΠΝΟΣ (smoke): μικρά (Dp>0.01μm) σωματίδια που προέρχονται από ατελή καύση κυρίως άνθρακα ή άλλων καυσίμων, σε ικανή συγκέντρωση ώστε να είναι ορατά. ΑΙΘΑΛΗ (soot): συσσώρευση σωματιδίων άνθρακα που δημιουργούνται από την ατελή καύση ανθρακικών ενώσεων. 3.4 ΠΗΓΕΣ-ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ Εξαιτίας του πολύ μεγάλου εύρους των αεροζόλ, οι πηγές τους είναι πολυάριθμες και εκτείνονται από την κυκλοφορία και τη βιομηχανία μέχρι την σκόνη της ατμόσφαιρας, σωματίδια που προέρχονται από γεωργικές δραστηριότητες, εκνεφώματα από την επιφάνεια της θάλασσας κ.α. Οι εκπομπές οχημάτων καθώς και αυτών που προέρχονται από καύση ξύλων και βιομηχανικών δραστηριοτήτων, αποτελούν τις σπουδαιότερες πηγές των αιωρούμενων σωματιδίων. Τα αιωρούμενα σωματίδια είναι τόσο πρωτογενούς (εκπέμπονται απευθείας ως σωματίδια) όσο και δευτερογενούς (δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα με διαδικασίες μετατροπής αερίων σε σωματίδια) προελεύσεως και προέρχονται τόσο από ανθρωπογενής όσο και από φυσικές πηγές. 33

34 Οι φυσικές πηγές μάλιστα είναι υπεύθυνες για το 70-90% του συνόλου των αιωρούμενων σωματιδίων. Γενικά μπορούμε να πούμε ότι τα αιωρούμενα προέρχονται κυρίως από τη συμπύκνωση αερίων και τη δράση του ανέμου πάνω στην επιφάνεια της γης. Τα μικρότερα προέρχονται σχεδόν αποκλειστικά από τη συμπύκνωση πρόδρομων αερίων, όπως για παράδειγμα του θεϊκού οξέως, το οποίο συμπυκνώνεται για το σχηματισμό υδάτινων θεϊκών αλάτων. Ο οργανικός άνθρακας αποτελεί ένα μεγάλο μέρος των μικρών σωματιδίων και αποδίδεται κυρίως στην συμπύκνωση υδρογονανθράκων τόσο βιογενούς όσο και ανθρωπογενούς προέλευσης. Μια ακόμη σημαντική συνιστώσα των μικρών σωματιδίων είναι η αιθάλη η οποία παράγεται από τη συμπύκνωση αερίων κατά την διάρκεια της καύσης. Η αιθάλη περιλαμβάνει τόσο στοιχειώδη άνθρακα όσο και συμπυκνώσεις μαύρων οργανικών. Η μηχανική δράση του ανέμου πάνω στην επιφάνεια της γης εκπέμπει θαλάσσιο αλάτι, σκόνη από χώμα, και σωματίδια από την βλάστηση διαμέτρου 1-10μm. Τα σωματίδια με διάμετρο μεγαλύτερη από 10 μm είναι δύσκολο να ανυψωθούν από τον άνεμο και έχουν μεγάλες ταχύτητες καθίζησης. Συμπληρωματικά αξίζει να αναφέρουμε τις εκρήξεις ηφαιστείων οι οποίες τροφοδοτούν την ανώτερη τροπόσφαιρα και στρατόσφαιρα με σωματίδια τα οποία περιέχουν στοιχεία του μανδύα της γης. Ωστόσο η καύση ορυκτών καυσίμων είναι ίσως η σημαντικότερη ανθρωπογενής πηγή αιωρούμενων σωματιδίων. Παρακάτω στον πίνακα 3.2, γίνεται μια σύντομη αναφορά στις πηγές ατμοσφαιρικών αιωρημάτων. 34

35 ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Σκόνη από πετρώματα, έδαφος Ηφαιστειακή δραστηριότητα Πυρκαγιές δασών Θάλασσες Μετατροπή αερίων σε σωματίδια Φωτοχημική μετατροπή αερίων σε σωματίδια Καύση της βιομάζας ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ Εκπομπές Βιομηχανική δραστηριότητα Μεταφορές, κατασκευές Αγροτική εκμετάλλευση γης Μετατροπή αερίων σε σωματίδια Φωτοχημική μετατροπή αερίων σε σωματίδια Καύσεις Πίνακας 3.2: Πηγές ατμοσφαιρικών αιωρημάτων. (Πηγή: Air Quality Guidelines Global Update 2005) Οι μηχανισμοί απομάκρυνσης των σωματιδίων είναι δύο: Η ξηρή εναπόθεση, δηλαδή η βαρυτική ουσιαστικά εναπόθεση στην επιφάνεια της γης και Η υγρή εναπόθεση, δηλαδή η ενσωμάτωσή τους στα υδροσταγονίδια και η απόπλυσή τους με τη βροχή. Οι πηγές που ταχτοποιήθηκαν ως ευθυνόμενες για τα ΡΜ10 στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, περιλαμβάνουν: την κυκλοφορία των αυτοκινήτων, την καύση πετρελαίου (οικιακή ή βιομηχανική), την επαναιώρηση σκόνης του δρόμου, βιομηχανικές-μεταλλουργικές δραστηριότητες και την παραγωγή τσιμέντου (οικοδομική δραστηριότητα). Μεγαλύτερη συμμετοχή στα ΡΜ10 έχει η κυκλοφορία με συνολική συμμετοχή (47%-65%) και ακολουθεί η καύση πετρελαίου (9%-28%) και η σκόνη δρόμου (18%-22%). Περαιτέρω αξιολόγηση των ερευνητικών δεδομένων οδήγησε σε καταμερισμό της ρύπανσης που προέρχεται από την κυκλοφορία σε βενζινοκίνητα και πετρελαιοκίνητα οχήματα. Η σχετική συμμετοχή των πετρελαιοκίνητων έναντι των βενζινοκίνητων υπολογίστηκε στο 40%-60% για τα ΡΜ10. 35

36 Όπως φαίνεται, τα πετρελαιοκίνητα οχήματα έχουν σημαντικό μερίδιο στη συνολική σωματιδιακή ρύπανση της ατμόσφαιρας της Θεσσαλονίκης που οφείλεται στην κυκλοφορία, παρά το γεγονός ότι αποτελούν ένα μικρό μέρος του στόλου των αυτοκινήτων. 3.5 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΩΝ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Τα αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα έχουν πολύ σημαντικές περιβαλλοντικές συνέπειες όπως: o Σε υψηλές συγκεντρώσεις αποτελούν σημαντικό κίνδυνο για την υγεία του αναπνευστικού. o Απορροφούν και διαχέουν την ορατή ακτινοβολία περιορίζοντας την ορατότητα της ατμόσφαιρας και συμβάλλοντας αρνητικά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. o Χρησιμεύουν σα πυρήνες συμπύκνωσης για τη δημιουργία νεφών. o Έχουν σημαντικό ρόλο σε χημικές αντιδράσεις. o Επηρεάζουν άμεσα (σκεδάζουν την ηλιακή ακτινοβολία πίσω στο διάστημα) ή έμμεσα (με επιπτώσεις στην ανακλαστικότητα και απορροφητικότητα των νεφών) το κλίμα o Καθορίζουν την ποιότητα του αέρα o Επηρεάζουν τη δημιουργία νεφών και την ατμοσφαιρική χημεία. Γενικά τα αιωρούμενα σωματίδια αυξάνουν την ανακλαστικότητα της ατμόσφαιρας με αποτέλεσμα να φθάνει στην επιφάνεια της γης λιγότερη ακτινοβολία και συνεπώς να έχουμε μείωση της θερμοκρασίας. Συγχρόνως όμως έχουμε και επιπτώσεις των αερολυμάτων στην υγεία. Εκτιμάται ότι τα βραχυχρόνια επεισόδια ρύπανσης είναι υπεύθυνα για το 7-10% των ασθενειών του κατώτερου αναπνευστικού στα παιδιά, και το ποσοστό αυτό μπορεί να φθάσει το 20% στις ρυπασμένες αστικές περιοχές. Ακόμη, έρευνες έδειξαν ότι 4-8% των πρώιμων θανάτων οφείλεται σε έκθεση σε αιωρούμενα σωματίδια. 36

37 Η διαπερατότητα των σωματιδίων στο ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα είναι συνάρτηση της αεροδυναμικής τους διαμέτρου τμήματα του αναπνευστικού που εξετάζουμε είναι ο ρινοφάρυγγας και η τραχεία, ο θώρακας και οι κυψελίδες. Τα σωματίδια που διαπερνούν την πρώτη περιοχή λέγονται αναπνεύσιμα, τη δεύτερη θωρακικά και την τρίτη εσπνεύσιμα. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να διαχωρίσουμε τα σωματίδια με την αεροδυναμική διάμετρό τους, Αναπνεύσιμα : 10<Dp<200μm Θωρακικά : 4<Dp<10μm Εισπνεύσιμα : Dp<4μm Σχήμα 3.3: Διαπερατότητα των αιωρούμενων σωματιδίων στον ανθρώπινο οργανισμό. (Πηγή: Σύνδεσμος Υγείας & Περιβάλλοντος ( 37

38 4. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΡΗΜΟ ΣΑΧΑΡΑ 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όπως γνωρίζουμε ένα από τα θέματα επιστημονικής έρευνας είναι η μεγάλης κλίμακας μεταφορά σωματιδίων από την περιοχή της Σαχάρας. Ωστόσο η μεταφορά αυτή αφορά και άλλους συναφείς κλάδους όπως των γεωπόνων, των γεωλόγων, των ωκεανογράφων κλπ. Για τους γεωλόγους, η μεταφορά σκόνης από τον άνεμο αποτελεί ένα φαινόμενο που επιδρά στη διαμόρφωση του ανάγλυφου της επιφάνειας του εδάφους. Για τους γεωπόνους, η μεταφορά σκόνης έχει να κάνει με τον εμπλουτισμό ή τη διάβρωση των γόνιμων εδαφών, όπως επίσης και για τους ωκεανογράφους η αερομεταφερόμενη σκόνη αποτελεί μια κρίσιμη πηγή θρεπτικών συστατικών. Οι μετεωρολόγοι, καθώς επίσης και οι επιστήμονες που μελετούν τη γήινη ατμόσφαιρα, αντιμετωπίζουν τη μεταφερόμενη σκόνη βάση των επιδράσεων που έχει στο ενεργειακό ισοζύγιο της ακτινοβολίας και στη συμπύκνωση των υδρατμών και στο σχηματισμό νεφών. Από περιβαλλοντικής απόψεως, η αιωρούμενη σκόνη επιβαρύνει την ανθρώπινη υγεία (αναλόγως της αεροδυναμικής διαμέτρου των σωματιδίων) και γενικότερα στην ποιότητα της ζωής. Δεδομένα από σχετικές μελέτες που αφορούν τη μεταφερόμενη σκόνη εντοπίζονται από το Οι μελέτες αυτές πραγματοποιήθηκαν από γεωλόγους και γεωπόνους εκείνης της εποχής. Ωστόσο η πιο συστηματική μελέτη της αερομεταφερόμενης σκόνης ξεκίνησε τη δεκαετία του 90, μια που τότε άρχισε η παρατήρηση και ανάλυση ατμοσφαιρικών φαινομένων σε παγκόσμια κλίμακα. Σήμερα πλέον με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, μέσω της τηλεπισκόπισης της ατμόσφαιρας μπορούμε και έχουμε ένα ανεπτυγμένο παγκόσμιο σύστημα παρακολούθησης των εκπομπών και της μεταφοράς σκόνης. 38

39 Έτσι μπορούμε να προβούμε σε χωρική και χρονική ανάλυση της μεταφερόμενης σκόνης με τη βοήθεια επιχειρησιακών μοντέλων που πληροφορούν για την πρόβλεψη και εξέλιξη των επεισοδίων μεταφοράς σκόνης. 4.2 ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΚΟΝΗΣ ΚΥΡΙΟΤΕΡΕΣ ΕΡΗΜΟΙ Το ζήτημα της παγκόσμιας μεταφοράς σκόνης της ατμόσφαιρας απασχόλησε τους επιστήμονες από το 17 ο αιώνα. Μέσα από έντονες συζητήσεις, στα τέλη του 19 ου αιώνα, αποφάνθηκε ότι οι εκπομπές σκόνης στην ατμόσφαιρα οφείλονται στους δυνατούς ανέμους που πνέουν πάνω από ξηρές και αμμώδεις περιοχές. Νεότερες έρευνες έδειξαν ότι η έρημος της Σαχάρα στην Αφρική, και η έρημος Γκόμπι στην ανατολική Ασία είναι οι δύο κύριες παγκόσμιες πηγές που τροφοδοτούν με σκόνη την ατμόσφαιρα. Μια από τις κυριότερες φυσικές πηγές των ατμοσφαιρικών αιωρημάτων είναι η ανόργανη σκόνη, η οποία συναντάται σε ποσοστό 37% των συνολικών αιωρημάτων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από τις ανθρωπογενείς και φυσικές δραστηριότητες. Στις περιπτώσεις που οι καιρικές συνθήκες ευνοούν την μεταφορά στην ατμόσφαιρα, η σκόνη ανέρχεται στην ελεύθερη τροπόσφαιρα όπου και μεταφέρεται με τη βοήθεια της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας, σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Οι κυριότερες πηγές αιωρούμενων σωματιδίων όπως προαναφέραμε είναι οι έρημοι του πλανήτη, στις οποίες αποδίδεται το 35% των πρωτογενών εκπομπών σωματιδίων. Το μισό του ποσοστού αυτού οφείλεται στην έρημο Σαχάρα. Οι εκπομπές της Σαχάρας επηρεάζουν το συνολικό φόρτο αιωρούμενων σωματιδίων της ατμόσφαιρας της Αφρικής, του Ατλαντικού ωκεανού, της νότιας Αμερικής, της ανατολικής ακτής των Η.Π.Α. και φυσικά της Ευρώπης. 39

40 Παρακάτω ακολουθεί το σχήμα 4.1 που μας δείχνει σχηματικά τις κυριότερες ερήμους του πλανήτη και την έκταση που αυτές καταλαμβάνουν. Παρατηρούμε ότι η έρημος Σαχάρα κατέχει πρωταρχική θέση σε σχέση με τις υπόλοιπες και λόγω της τοποθεσίας της επηρεάζει σημαντικά τη λεκάνη της Μεσογείου. Τα δεδομένα που ακολουθούν στον πίνακα 4.1 προέρχονται από την ιστοσελίδα Σχήμα 4.1 : Σχηματική απεικόνιση των κυριότερων ερήμων του πλανήτη. (Πηγή: 40

41 ΟΝΟΜΑ ΚΥΡΙΟΤΕΡΕΣ ΕΡΗΜΟΙ ΤΟΥ ΚΟΣΜΟΥ ΤΥΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΗΜΟΥ ΕΚΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑ Antarctic Polar 5.5 million mi² Antarctica Arctic Polar 5.4 million mi² Alaska, Canada, Greenland, Iceland, Norway, Sweden, Finland, Russia Sahara Subtropical 3.5 million mi² Northern Africa Arabian Subtropical 1 million mi² Arabian Peninsula Gobi Cold Winter 500,000 mi² China and Mongolia Patagonian Cold Winter 260,000 mi² Argentina Great Victoria Subtropical 250,000 mi² Australia Kalahari Subtropical 220,000 mi² South Africa, Botswana, Namibia Great Basin Cold Winter 190,000 mi² United States Thar Subtropical 175,000 mi² India, Pakistan Chihuahuan Subtropical 175,000 mi² Mexico Great Sandy Subtropical 150,000 mi² Australia Kara-Kum Cold Winter 135,000 mi² Uzbekistan, Turkmenistan Colorado Plateau Cold Winter 130,000 mi² United States Gibson Subtropical 120,000 mi² Australia Sonoran Subtropical 120,000 mi² United States, Mexico Kyzyl-Kum Cold Winter 115,000 mi² Uzbekistan, Turkmenistan, Kazakhstan Taklamakan Cold Winter 105,000 mi² China Iranian Cold Winter 100,000 mi² Iran Simpson Subtropical 56,000 mi² Australia Mojave Subtropical 54,000 mi² United States Atacama Cool Coastal 54,000 mi² Chile Namib Cool Coastal 13,000 mi² Angola, Namibia, South Africa Πίνακας 4.1: Αναλυτικά στοιχεία των ερήμων του πλανήτη. (Πηγή: 41