ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΚΑΙ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΚΑΙ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΚΑΙ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Υπεύθυνος Καθηγητής: Πηλίνης Χριστόδουλος Ξενάκη Σοφία Χανιώτη Λητώ-Βιολέττα Μυτιλήνη 2004

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΡΥΠΟΙ ΚΑΙ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΤΟΥΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Διοξείδιο του θείου (SO2) Οξείδια του αζώτου (NO x ) Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Υδρογονάνθρακες (HCs) Οργανικές ενώσεις (OCs) Όζον (O 3 ) Αιωρούμενα σωματίδια ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Γενικές αρχές Μετεωρολογίας Γενική Κυκλοφορία Κατακόρυφη Μεταβολή Θερμοκρασίας Ευστάθεια Το Πλανητικό Οριακό Στρώμα ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Η Γενική Κυκλοφορία Τροποσφαιρική Στρατοσφαιρική Μεταφορά ΔΙΑΧΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ ΒΑΣΗ ΚΑΙ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΤΕΛΑ GAUSS Θεωρητικό υπόβαθρο Άλλες αιτιολογήσεις ΠΛΟΥΜΙΟ GAUSS ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΘΥΣΑΝΟΥ Το μοντέλο πλουμίου Gauss Το μοντέλο θυσάνου Gauss ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΔΙΑΧΥΣΗΣ Κλασικά Πειράματα Διάχυσης ΜΕΛΕΤΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΗΣ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ Η Μελέτη Pasquill Gifford (P-G) Η μελέτη του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven (BNL) Η μελέτη Tennessee Valley Authority (TVA) Η μελέτη αστικής διασποράς Τύποι παρεμβολής Briggs Η ΜΕΓΙΣΤΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Μη ανυψωμένες εκλύσεις Έκλυση με ανύψωση πλουμίου ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΚΑΙ ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΕΣ Εμπειρικοί υπολογισμοί της αβεβαιότητας του μοντέλου Εκτιμήσεις απόδοσης του μοντέλου ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΔΙΑΧΥΣΗΣ GAUSS ΤΥΠΟΙ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΥΓΡΗ ΑΠΟΘΕΣΗ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΥΓΡΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΥΓΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΜΕΣΑ ΣΤΟ ΝΕΦΟΣ...87

3 4.4. ΟΜΙΧΛΗ ΚΑΙ ΥΓΡΗ ΑΠΟΘΕΣΗ ΟΞΙΝΗ ΑΠΟΘΕΣΗ ΞΗΡΗ ΑΠΟΘΕΣΗ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΞΗΡΗ ΑΠΟΘΕΣΗ ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ V d ΝΟΜΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ V d ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΞΗΡΗΣ ΚΑΙ ΥΓΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡΑ ΜΟΝΤΕΛΟ CALPUFF ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Χρήση του μοντέλου CALPUFF για την εκτίμηση των επιπτώσεων σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας στο Ιλλινόις Μοντελοποίηση της διασποράς ενός χειμερινού επεισοδίου ρύπανσης από σωματίδια στο Christchurch της Νέας Ζηλανδίας Υπολογισμός της πληθυσμιακής έκθεσης σε εκπομπές εργοστασίων παραγωγής ενέργειας με χρήση του μοντέλου CALPUFF στο Πεκίνο ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...118

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ατμοσφαιρική ρύπανση δεν αποτελεί καινούργιο φαινόμενο. Υπάρχουν αναφορές από την εποχή του Μεσαίωνα όπου ο καπνός του καιόμενου άνθρακα είχε ήδη θεωρηθεί πρόβλημα. Πιο πρόσφατα, πολλά σοβαρά επεισόδια επισήμαναν την ανάγκη για έλεγχο της ποιότητας του εισπνεόμενου αέρα. Το σοβαρότερο από αυτά έλαβε χώρα στο Λονδίνο το Μια ολόκληρη εβδομάδα έντονης ομίχλης και καπνού προκάλεσε θανάτους οι οποίοι συνδέθηκαν άμεσα με την ατμοσφαιρική ρύπανση. Στις Η.Π.Α. το σοβαρότερο επεισόδιο σημειώθηκε σε μια περίοδο 4 ημερών το 1948 στην Donora της Pennsylvania όπου 20 θάνατοι και περίπου ασθένειες συνδέθηκαν με την ατμοσφαιρική ρύπανση. Την περίοδο εκείνη, η Donora είχε πληθυσμό μόνο κατοίκων και έτσι ο κατά κεφαλήν ρυθμός θανάτου θεωρείται ο μεγαλύτερος στην ιστορία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Αυτά τα επεισόδια ατμοσφαιρικής ρύπανσης ήταν το αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλών συγκεντρώσεων οξειδίων του θείου και σωματιδιακού υλικού που αποτελούν τα κύρια συστατικά της βιομηχανικής ομίχλης ή αιθαλομίχλης. Η αιθαλομίχλη προκαλείται σχεδόν αποκλειστικά από την καύση ορυκτών καυσίμων, ιδιαίτερα άνθρακα, σε σημειακές πηγές όπως εργοστάσια παραγωγής ενέργειας και χυτήρια. Επιπρόσθετα, το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε πολλές πόλεις προκαλείται από τις εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου, και πολλών πτητικών οργανικών ενώσεων που καθώς στροβιλίζονται στην ατμόσφαιρα, αντιδρούν μεταξύ τους και με την επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργούν το φωτοχημικό νέφος. Αν και οι σημειακές πηγές συμμετέχουν στην δημιουργία του φωτοχημικού νέφους, το πρόβλημα σχετίζεται άμεσα με τα οχήματα. Η υπέρμετρη προσπάθεια των Η.Π.Α. να ελέγξουν και την αιθαλομίχλη και το φωτοχημικό νέφος είχε ως αποτέλεσμα τον περιορισμό των υψηλών συγκεντρώσεων ρύπανσης που ευθύνονταν για τα επεισόδια ατμοσφαιρικής ρύπανσης που αναφέρθηκαν παραπάνω. Παρ όλα αυτά παραμένει το σοβαρό πρόβλημα της αύξησης των θανάτων που σχετίζονται με την μεγάλης διάρκειας έκθεση σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις ρύπανσης. Ο ανθρώπινος παράγοντας είναι πολύ δύσκολο να καταγραφεί, προσεγγιστικά όμως, οι θάνατοι που προκαλούνται από ατμοσφαιρική ρύπανση (κυρίως μικρά σωματίδια) ανέρχονται σε πολλές δεκάδες χιλιάδες κάθε χρόνο μόνο στις Η.Π.Α.

5 Υπάρχουν πολλές πηγές αερίων και σωματιδίων που ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα. Οι ρύποι που εκπέμπονται απ ευθείας στην ατμόσφαιρα ονομάζονται πρωτογενείς (π.χ. SO 2, NO, υδρογονάνθρακες κ.α.). Υπάρχουν όμως και ρύποι που δεν εκπέμπονται από κάποια πηγή, αλλά σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα σαν αποτέλεσμα χημικού μετασχηματισμού πρωτογενών ρύπων (π.χ. το SO 3 σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα με οξείδωση του πρωτογενούς εκπεμπόμενου SO 2 ), ή σαν προϊόντα διαφόρων αντιδράσεων (π.χ. όζον, θειικό αμμώνιο κ.α.). Οι ρύποι αυτοί ονομάζονται δευτερογενείς και ο σχηματισμός τους μπορεί να λάβει χώρα σε τόπο και χρόνο διαφορετικό από τον τόπο και το χρόνο εκπομπής των πρόδρομων ουσιών από τις οποίες προέρχονται. Στο παρόν κεφάλαιο εξετάζονται οι κυριότεροι ρύποι, οι πηγές τους και οι μηχανισμοί απομάκρυνσής τους από την ατμόσφαιρα. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι βασικότερες αρχές της Μετεωρολογίας, των οποίων η γνώση αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την κατανόηση σημαντικών εννοιών, όπως είναι η διασπορά και η διάχυση καθώς και των μοντέλων που τις περιγράφουν. Οι αρχές αυτές είναι η γενική κυκλοφορία, η κατακόρυφη σταθερότητα της ατμόσφαιραςευστάθεια και το επιφανειακό οριακό στρώμα. Επίσης, αναφέρεται η μεταφορά των χημικών ειδών μεταξύ της στρατόσφαιρας και της τροπόσφαιρας. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνονται οι ορισμοί των εννοιών της διάχυσης και της διασποράς και ακολουθεί μια ανάλυση των μοντέλων διασποράς με έμφαση στα μοντέλα Gauss. Επιπλέον, αναλύονται τα πειράματα με βάση τα οποία πραγματοποίηθηκε ο υπολογισμός των παραμέτρων, οι οποίες εμπεριέχονται στα μοντέλα αυτά. Τέλος, γίνεται αναφορά στα σφάλματα και τις αβεβαιότητες που προέκυψαν από τα παραπάνω πειράματα. Στο κεφάλαιο 4 αναλύεται η έννοια της υγρής απόθεσης και δίνεται η γενική περιγραφή των ατμοσφαιρικών διαδικασιών υγρής μεταφοράς, καθώς και οι παράμετροι αυτής. Επιπρόσθετα, αναφέρεται το φαινόμενο της όξινης απόθεσης, που αποτελεί υποκατηγορία της υγρής. Στο επόμενο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 5) περιγράφεται το φαινόμενο της ξηρής απόθεσης, οι παράγοντες που την επηρεάζουν και οι σχέσεις που διέπουν την ταχύτητά της V d. Στο τελευταίο κεφάλαιο καταγράφονται τα κυριότερα ατμοσφαιρικά μοντέλα ποιότητας αέρα, ενώ μεγαλύτερη έμφαση δίνεται στο μοντέλο CALPUFF. Εν κατακλείδι, παρουσιάζονται τρεις εφαρμογές του μοντέλου αυτού για την καλύτερη κατανόηση της απόδοσής του.

6 Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι στην εξέταση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σπουδαίο ρόλο παίζει η διασπορά των ρύπων, καθώς και οι εκάστοτε μετεωρολογικές συνθήκες ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΡΥΠΟΙ ΚΑΙ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΤΟΥΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Εκτός από τις διεργασίες που οδηγούν σε εκπομπή ή δευτερογενή σχηματισμό ρύπων, στην ατμόσφαιρα λαμβάνουν χώρα και διεργασίες απομάκρυνσης. Η ατμόσφαιρα δηλαδή είναι ένα δυναμικό σύστημα, στο οποίο κάθε ρύπος έχει ορισμένο χρόνο παραμονής (residence time). Ο χρόνος παραμονής αποτελεί χρήσιμη και κρίσιμη παράμετρο για την περιγραφή συστημάτων που βρίσκονται σε σταθερή κατάσταση, δηλαδή όταν η ροή συστατικών από το σύστημα είναι ίση με τη ροή προς αυτό. Οι κυριότερες διεργασίες απομάκρυνσης ρύπων από την ατμόσφαιρα είναι: α) Χημικές αντιδράσεις των ατμοσφαιρικών ρύπων με άλλα συστατικά της ατμόσφαιρας. Οι αντιδράσεις αυτές μπορεί να είναι ομογενείς (στην αέρια φάση) ή ετερογενείς (στην επιφάνεια αιωρούμενων σωματιδίων ή σταγονιδίων). Οι ομογενείς αντιδράσεις διακρίνονται σε θερμικές, φωτοχημικές και αντιδράσεις ελευθέρων ριζών. Η ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το χρόνο παραμονής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Ο χρόνος παραμονής προκύπτει εύκολα από αντιδράσεις πρώτης τάξης. Έτσι, για έναν αέριο ρύπο Α που απομακρύνεται με μία χημική αντίδραση πρώτης τάξης (Α προϊόντα), η ταχύτητα απομάκρυνσης δίνεται από τη σχέση: R = -d[a]/dt = K[A] (1.1) όπου Κ είναι η σταθερά της ταχύτητας της αντίδρασης. Σε ένα ατμοσφαιρικό σύστημα που βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση, (δηλαδή η συγκέντρωση [Α] παραμένει σταθερή εξαιτίας συνεχούς παραγωγής του συστατικού), η ροή από το σύστημα εκφράζεται από τη σχέση: Fo = [A]/τ (1.2)

7 όπου [Α] είναι η συγκέντρωση του συστατικού στο σύστημα και τ είναι ο χρόνος παραμονής του συστατικού στο σύστημα. Από το συνδυασμό των δύο παραπάνω σχέσεων προκύπτει ότι: [Α]/τ = Κ[Α] ή τ = 1/Κ (1.3) β) Ξηρή απόθεση, δηλαδή απ ευθείας μεταφορά ενός αερίου ή σωματιδιακού ρύπου στο έδαφος ή στους ωκεανούς. Η ξηρή απόθεση των αέριων ρύπων οφείλεται σε μηχανισμούς προσρόφησης ή απορρόφησης σε μία στερεή ή υγρή φάση, αντίστοιχα. Η ξηρή απόθεση είναι ταχύτερη για τους αέριους ρύπους που είναι ευδιάλυτοι (π.χ. SO 2 ). Πράγματι, διαπιστώθηκε ότι το SO 2 αποτίθεται πολύ γρηγορότερα σε βλάστηση που είναι καλυμμένη με πρωινή δροσιά παρά σε ξηρή βλάστηση. Η ροή F ενός αέριου ρύπου προς το έδαφος εκφράζεται από τη σχέση: F = V g C (1.4) όπου C είναι η συγκέντρωση του ρύπου στην ατμόσφαιρα (συνήθως μετράται σε ύψος 1 m) και V g είναι η ταχύτητα απόθεσης. Η ίδια εξίσωση συχνά χρησιμοποιείται και για την απόθεση σωματιδίων. Όταν η απόθεση ενός αερίου γίνεται σε μία υγρή επιφάνεια, η ταχύτητα απόθεσης V g αντικαθίσταται από τη σταθερά ανταλλαγής Κ, η οποία έχει τις ίδιες μονάδες όπως και η V g. Στον Πίνακα 1.1 δίνεται η ταχύτητα απόθεσης μερικών αέριων ρύπων σε διάφορες επιφάνειες. Πίνακας 1.1. Ταχύτητα απόθεσης αέριων ρύπων σε περιβαλλοντικές επιφάνειες (cm/sec) Αέριο Ταχύτητα Απόθεσης (cm/sec) Επιφάνεια απόθεσης SO Έδαφος και βλάστηση SO Ωκεανοί SO Επιφάνεια γης

8 H 2 SO Επιφάνεια γης HNO Επιφάνεια γης O Επιφάνεια γης NO Επιφάνεια γης H 2 S Επιφάνεια γης CO 0.05 Έδαφος COS Έδαφος Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Όπως φαίνεται, ακόμη και για υδατοδιαλυτά αέρια, όπως το SO 2, η ταχύτητα απόθεσης σε υγρές επιφάνειες είναι συνήθως μικρότερη από 1cm sec -1. Ωστόσο, αυτή η ταχύτητα απόθεσης συνεπάγεται μεγάλη ταχύτητα απομάκρυνσης. Έτσι, αν θεωρήσουμε έναν αέριο ρύπο με ταχύτητα απόθεσης 1cm sec -1, η ποσότητα του ρύπου που περιέχεται σε μία στήλη ύψους 100m από την επιφάνεια του εδάφους θα απομακρυνθεί σε χρονικό διάστημα 10 4 sec (περίπου 2.8hr). Δηλαδή, ο χρόνος παραμονής του ρύπου αυτού στην ατμόσφαιρα θα είναι 2.8hr. Βέβαια, το παραπάνω μοντέλο είναι υπεραπλουστευμένο, επειδή τα αέρια δεν παραμένουν σε στήλες στην ατμόσφαιρα, αλλά διαχέονται. Το αντίστροφο της ταχύτητας απόθεσης V g ονομάζεται αντίσταση (r). Η αντίσταση εκφράζει το βαθμό δυσκολίας στη διαδικασία της απόθεσης. Για παράδειγμα, κατά την απόθεση SO 2 στη βλάστηση, το r εκφράζει τη συνολική αντίσταση στη μεταφορά του SO 2 δια μέσου της ατμόσφαιρας, του οριακού στρώματος αυτής και των στομάτων των φύλλων. Οι ωκεανοί αποτελούν σημαντικό αποδέκτη για πολλούς αέριους ρύπους, αφού η ταχύτητα απόθεσής τους σ αυτούς είναι αρκετά μεγάλη, όπως φαίνεται από τον παραπάνω πίνακα. Η ετήσια απόθεση SO 2 και Ο 3 στους ωκεανούς, σε παγκόσμια κλίμακα, εκτιμάται σε και kg, αντίστοιχα. Η απόθεση σε στερεές επιφάνειες είναι επίσης σημαντική. Βιολογικές δράσεις (π.χ. μικρόβια του εδάφους που καταναλώνουν CO) ή χημικά φαινόμενα (π.χ. αντίδραση όξινων αερίων, όπως το CO 2 και SO 2, προς σχηματισμό ανθρακικών και θειικών ορυκτών) ενισχύουν την απόθεση αυτή. γ) Υγρή απόθεση, δηλαδή μεταφορά αέριων και σωματιδιακών ρύπων στο έδαφος ή τους ωκεανούς με τη βροχή.

9 Πολλά αέρια διαλύονται στα αιωρούμενα σταγονίδια της ατμόσφαιρας (ατμοσφαιρική υγρασία). Γενικά, η διαλυτότητα των αερίων στο νερό περιγράφεται από το νόμο του Henry. Σύμφωνα με το νόμο αυτό, σε κατάσταση ισορροπίας η μερική πίεση ενός αερίου πάνω από ένα υδατικό του διάλυμα, είναι ανάλογη της μοριακής συγκέντρωσης του αερίου στο διάλυμα: P A = K H C W (1.5) όπου Κ Η είναι η σταθερά του νόμου του Henry. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς αυτής, τόσο λιγότερο ευδιάλυτο είναι το αέριο. Η βροχή επηρεάζει σημαντικά και την απομάκρυνση αεροζόλ από την ατμόσφαιρα. Η απομάκρυνση πραγματοποιείται με διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά το σχηματισμό του σύννεφου, μέσα στο σύννεφο και κάτω από αυτό, κατά την πτώση της βροχής. Τα σταγονίδια του σύννεφου σχηματίζονται με συμπύκνωση υδρατμών γύρω από μικροσκοπικά αιωρούμενα σωματίδια (με διάμετρο συνήθως μm) που ονομάζονται πυρήνες συμπύκνωσης σύννεφων (cloud condensation nuclei, CCN). Σε καθαρή ατμόσφαιρα, οι πυρήνες αυτοί είναι, κυρίως, κρύσταλλοι αλάτων, ενώ στην ατμόσφαιρα αστικών περιοχών έχουν και ανθρωπογενή προέλευση. Γύρω από τους πυρήνες αυτούς σχηματίζονται σταγονίδια με διάμετρο 5-20μm, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε σταγόνες βροχής ή νιφάδες χιονιού με πολύπλοκες μικροφυσικές διεργασίες. Το μέγεθος των σταγόνων της βροχής ποικίλλει σημαντικά (0.1mm-5mm). Οι σταγόνες, κατά την πτώση τους στο έδαφος παρασύρουν σημαντικές ποσότητες αεροζόλ, κυρίως μικρού μεγέθους (< 1μm). Εκτιμάται ότι το 70 με 80% της μάζας των αεροζόλ που υπάρχει στο χώρο κάτω από ένα σύννεφο απομακρύνεται με τη βροχή. Τα μεγαλύτερα ποσοστά απομάκρυνσης παρατηρούνται με βροχές μεγάλης έντασης και διάρκειας. Η βροχή, επομένως, συμβάλλει σημαντικά στην απομάκρυνση ρύπων από την ατμόσφαιρα, τόσο κατά το στάδιο του σχηματισμού της, όσο και κατά την πτώση της. Στην ατμόσφαιρα των αστικών περιοχών υπάρχει ένα πλήθος από ρύπους, αέριους ή σωματιδιακούς, ανόργανους ή οργανικούς. Παρακάτω εξετάζονται εκείνοι που αποτελούν βασικές παραμέτρους ατμοσφαιρικής ρύπανσης, όπως το διοξείδιο του θείου, τα οξείδια του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα, οι υδρογονάνθρακες,

10 το όζον και τα αιωρούμενα σωματίδια. Οι ρύποι αυτοί είναι και θεσμοθετημένοι, δηλαδή έχουν θεσπιστεί ανώτατες επιτρεπτές συγκεντρώσεις τους στην ατμόσφαιρα των κατοικημένων περιοχών. Η έρευνα για την ατμοσφαιρική ρύπανση τις τελευταίες δεκαετίες επικεντρώνεται κυρίως στους 6 ρύπους, που αναφέρθηκαν παραπάνω, οι οποίοι καλούνται κρίσιμοι ρύποι (criteria pollutants) και έχουν αναγνωριστεί ως υπαίτιοι για τα προβλήματα αιθαλομίχλης και φωτοχημικού νέφους Διοξείδιο του θείου (SO 2 ) Πηγές Το SO 2 αποτελεί τη σημαντικότερη από τις ενώσεις του θείου που συναντάμε στην ατμόσφαιρα. Οι πηγές των θειούχων ενώσεων είναι τόσο φυσικές όσο και ανθρωπογενείς. Οι ωκεανοί εκπέμπουν μεγάλες ποσότητες οργανικών θειούχων ενώσεων, υδρόθειου και κυρίως θειικών αλάτων. Οι θειούχες ενώσεις οξειδώνονται στην ατμόσφαιρα προς SO 2. Σύμφωνα με το βιογαιοχημικό κύκλο του S, είναι εμφανής η τεράστια συνεισφορά των ωκεανών με θειικά αεροζόλ. Ωστόσο, πρέπει να τονιστεί ότι από πλευράς οξύτητας τα αεροζόλ αυτά είναι σχετικά ουδέτερα, σε αντίθεση με τα θειικά αεροζόλ που σχηματίζονται δευτερογενώς στην ατμόσφαιρα και είναι όξινα. Η συμμετοχή των ηφαιστείων και των φυσικών πυρκαγιών στην εκπομπή θειούχων ενώσεων είναι σχετικά μικρή. Οι ανθρωπογενείς πηγές εκπέμπουν, κυρίως, SO 2 (>90% εκπέμπεται από ανθρωπογενείς πηγές), SO 3 και H 2 SO 4. Οι κύριες ανθρωπογενείς δραστηριότητες που εκπέμπουν SO 2 είναι οι καύσεις άνθρακα, πετρελαίου και άλλων ορυκτών καυσίμων. Η συμμετοχή των καύσεων αυτών στις συνολικές ανθρωπογενείς εκπομπές SO 2 είναι 60%, 30% και 10% αντίστοιχα. Οι αντιδράσεις σχηματισμού SO 2 κατά την καύση ορυκτών καυσίμων δίνονται παρακάτω: S + O 2 SO 2 2 SO 2 + Ο 2 2SO 3

11 Η ποσότητα του SO 3 που σχηματίζεται είναι μικρή και εξαρτάται από τις συνθήκες των αντιδράσεων, κυρίως, την θερμοκρασία. Συνήθως το SO 3 σχηματίζεται σε ποσοστό 1-2 % των συνολικών οξειδίων του θείου (SO x ). Διοξείδιο του θείου σχηματίζεται και με τις διάφορες βιομηχανικές διεργασίες κατά την παραγωγή μετάλλων από θειούχα ορυκτά, π.χ.: 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 Η συγκέντρωση του SO 2 στην ατμόσφαιρα μιας περιοχής αποτελεί μέτρο του βαθμού ρύπανσης της. Σε κατοικημένες περιοχές η συγκέντρωση του SO 2 μπορεί να φτάσει μέχρι και 1,5ppm (3900 μg/m 3 ), ενώ σε απομακρυσμένες περιοχές κυμαίνεται μεταξύ 0,2-0,4ppb (1-2μg/m 3 ). Μηχανισμοί απομάκρυνσης Ο χρόνος παραμονής του SO 2 στην ατμόσφαιρα είναι περίπου 4 ημέρες. Οι κυριότεροι μηχανισμοί απομάκρυνσης του είναι: Ομογενής οξείδωση στην αέρια φάση Ομογενής οξείδωση του SO 2 στην ατμόσφαιρα μπορεί να γίνει με διάφορες αντιδράσεις φωτοχημικές, σκοτεινές ή ελευθέρων ριζών, όπως: * SO 2 + hv ( nm) SO 2 2SO 2 + O 2 2SO 3 SO 2 + O SO 3 SO 2 + HO. HOSO. 2 HOSO. 2 + O 2 HO. 2 + SO 3 SO 2 + HO. 2 HO. + SO 3 SO 2 + RCOO. 2 RCOO. + SO 3 Τελικά το σχηματιζόμενο SO 3 με την υγρασία της ατμόσφαιρας σχηματίζει σταγονίδια H 2 SO 4 που διαλύονται στο νερό της βροχής (όξινη βροχή). SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

12 Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι αντιδράσεις του SO 2 με τα σταθερά χημικά στοιχεία της ατμόσφαιρας, π.χ. O 2 είναι πολύ αργές. Αντίθετα, οι αντιδράσεις του με δραστικά είδη ή ελεύθερες ρίζες είναι πολύ ταχύτερες. Ωστόσο, οι ομογενείς αντιδράσεις του SO 2 εξηγούν μικρό μόνο ποσοστό της μετατροπής του (<10% ανά ώρα). Το μεγαλύτερο μέρος του SO 2 θεωρείται ότι απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα με ετερογενείς αντιδράσεις. Ετερογενής οξείδωση σε σταγονίδια Το SO 2 διαλύεται εύκολα στο νερό. Με την διάλυση του στην υγρασία της ατμόσφαιρας σχηματίζει θειώδες οξύ, το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται καταλυτικά προς H 2 SO 4. Ως καταλύτες δρουν κατιόντα μετάλλων όπως Fe, Mn, Mg, V,κ.α., που κατά κανόνα υπάρχουν στην ατμόσφαιρα των αστικών περιοχών. SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 H 2 SO 3 H + + HSO - 3 Fe,Mn 2 HSO O 2 2SO = 4 + 2H + Σε απομακρυσμένες περιοχές η οξείδωση του H 2 SO 3 γίνεται από ίχνη H 2 O 2 ή O 3 σύμφωνα με τις αντιδράσεις: HSO H 2 O 2 SO = 4 + H 2 O + H + HSO O 3 SO = 4 + O 2 + H + Αποτέλεσμα όλων των παραπάνω αντιδράσεων είναι ο σχηματισμός σταγονιδίων H 2 SO 4. Το H 2 SO 4 με την μορφή σταγονιδίων αντιδρά στην συνέχεια με την ατμοσφαιρική αμμωνία προς σχηματισμό θειικών αλάτων του αμμωνίου, H 2 SO 4 + NH 3 NH 4 HSO 4 NH 4 HSO 4 + NH 3 (NH 4 ) 2 SO 4

13 τα οποία, ανάλογα με τη σύσταση των σταγονιδίων και τη σχετική υγρασία μπορούν να παραμείνουν στην υγρή φάση ή να σχηματίσουν στερεά σωματίδια (d< 1μm). Ετερογενής οξείδωση σε αιωρούμενα σωματίδια Το SO 2 προσροφάται σημαντικά στην επιφάνεια των αιωρούμενων σωματιδίων ιδιαίτερα κοντά σε πηγές εκπομπής όπου η μεγάλη συγκέντρωση σωματιδίων παρέχει ικανοποιητικά μεγάλη ενεργό επιφάνεια. Το προσροφημένο SO 2 οξειδώνεται καταλυτικά προς H 2 SO 4. Ως καταλύτες δρουν και πάλι τα κατιόντα διαφόρων μετάλλων (Fe, Mn, Mg, V,κ.α.). Fe,Mn κ.α. SO 2 (προσρ.) H 2 SO 4 Το σχηματιζόμενο H 2 SO 4 αντιδρά με την ατμοσφαιρική αμμωνία, η οποία διαχέεται στην επιφάνεια των αιωρούμενων σωματιδίων, προς σχηματισμό και πάλι μερικώς ή πλήρως εξουδετερωμένων θειικών αλάτων NH 4 HSO 4, (NH 4 ) 3 H(SO 4 ) 2 και (NH 4 ) 2 SO 4. Τα θειικά άλατα που σχηματίζονται, είτε σε σταγονίδια, είτε ως στερεά σωματίδια είναι διαλυτά στο νερό της βροχής και συνεισφέρουν σημαντικά στην οξύτητα της. Ξηρή απόθεση Το SO 2 αποτίθεται απ ευθείας στο έδαφος, τη βλάστηση και τους ωκεανούς ή αποτίθεται προσροφημένο σε αιωρούμενα σωματίδια, τα οποία κατακάθονται εξαιτίας της βαρύτητας Οξείδια του αζώτου (NO x ) Με τον όρο οξείδια του αζώτου (NO x ) εννοούμε το μονοξείδιο και το διοξείδιο του αζώτου, NO και NO 2, αντίστοιχα. Τα οξείδια αυτά εξετάζονται μαζί καθώς συμμετέχουν στους ίδιους φωτοχημικούς κύκλους αντιδράσεων. Στην ατμόσφαιρα υπάρχουν και άλλα οξείδια ή ενώσεις του αζώτου. Ανώτερα οξείδια N 2 O 3 και N 2 O 4 υπάρχουν σε ισορροπία με τα NO x, αλλά σε πολύ χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Επίσης, σε χαμηλές συγκεντρώσεις σχηματίζονται τα

14 NO 3 και N 2 O 5, που είναι σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα στη δημιουργία του φωτοχημικού νέφους. Τέλος, υπάρχει αμμωνία, οξέα, οργανικές καθώς και σωματιδιακές αζωτούχες ενώσεις. Πηγές Η παρουσία των οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα οφείλεται τόσο σε φυσικές όσο και σε ανθρωπογενείς πηγές. Στον Πίνακα 1.2 δίνονται οι ετήσιες εκπομπές των κυριότερων ενώσεων του αζώτου. Όπως φαίνεται, η συμμετοχή των ανθρωπογενών πηγών είναι πολύ μικρή σε σχέση με τις φυσικές. Όμως πρέπει να σημειωθεί ότι οι εκπομπές των οξειδίων από ανθρωπογενείς πηγές συγκεντρώνονται σε ορισμένες περιοχές και ιδιαίτερα στην ατμόσφαιρα των μεγαλουπόλεων. Πίνακας 1.2. Ετήσια εκπομπή οξειδίων του αζώτου και αμμωνίας στη γήινη ατμόσφαιρα Ένωση Πηγή Εκατ.τόννοι/έτος NO x NO N 2 O NH 3 NH 3 Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Καύση άνθρακα Διυλιστήρια Καύση πετρελαίου Καύση μαζούτ Καύση φυσικού αερίου Άλλες καύσεις Σύνολο Βιολογικές δράσεις Βιολογικές δράσεις Βιολογικές δράσεις Καύσεις 26,94 0,7 7,5 14,1 2,1 1,6 52, Τα NO x είναι προϊόντα των διαφόρων καύσεων, όπου καίγεται μέρος του αζώτου της ατμόσφαιρας. Ο σχηματισμός τους αρχίζει σε υψηλές θερμοκρασίες. Η ποσότητα των NO x αυξάνει με την θερμοκρασία καύσης. Στα προϊόντα της καύσης υπερτερεί το NO, π.χ. στους C η ποσότητα του σχηματιζόμενου NO 2 είναι 0,5% των συνολικών NO x. Όταν τα προϊόντα της καύσης ψύχονται με αργό ρυθμό, τότε το NO διασπάται σε N 2 και Ο 2. Αντίθετα εάν έχουμε γρήγορη ψύξη, τότε το NO διατηρείται σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις.

15 Η συγκέντρωση των οξειδίων του αζώτου στην ύπαιθρο κυμαίνεται μεταξύ 0,2-2ppb για το NO και 0,1-4ppb για το NO 2. Αντίθετα στις μεγάλες πόλεις φτάνει μέχρι 500ppb. Μηχανισμοί απομάκρυνσης Ο μέσος χρόνος παραμονής των NO x στην ατμόσφαιρα είναι 4 ημέρες για το NO και 3 ημέρες για το NO 2. Οι κυριότεροι μηχανισμοί απομάκρυνσης τους από την ατμόσφαιρα είναι: Φωτοχημικές αντιδράσεις Τα οξείδια του αζώτου συμμετέχουν σε μεγάλο αριθμό φωτοχημικών αντιδράσεων. Η απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας προκαλεί διέγερση του NO 2, το οποίο αποδιεγειρόμενο εκπέμπει ακτινοβολία στην ορατή περιοχή του φάσματος. NO 2 + hv ( nm) NO 2 * NO 2 * NO 2 + hv ( nm) Απορρόφηση ακτινοβολίας σε μικρότερα μήκη κύματος (295 < λ < 430 nm) προκαλεί φωτοδιάσταση του NO 2 : NO 2 + hv (295 < λ < 430) NO + Ο Η αντίδραση αυτή θεωρείται η αρχή σχηματισμού φωτοχημικού νέφους, επειδή τα άτομα οξυγόνου που σχηματίζονται αντιδρούν με το μοριακό οξυγόνο δίνοντας όζον: O + O 2 + M O 3 + M Ο κύκλος συμπληρώνεται με την αντίδραση του O 3 με το NO προς επανασχηματισμό NO 2. NO + O 3 NO 2 + O 2

16 Οι τρεις παραπάνω αντιδράσεις αποτελούν το λεγόμενο φωτολυτικό κύκλο των οξειδίων του αζώτου ο οποίος φαίνεται στο Σχήμα 1.1. Σχήμα 1.1. Φωτολυτικός κύκλος των οξειδίων του αζώτου Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Οξείδωση προς HNO 3 Η οξείδωση του NO 2 προς HNO 3 είναι σημαντική σε φωτοχημικές συνθήκες. Ένας μηχανισμός μετατροπής του NO 2 σε HNO 3 είναι μέσω του N 2 O 5 κατά την διάρκεια της νύχτας, σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: NO 2 + O 3 NO 3 + O 2 NO 3 + NO 2 N 2 O 5 N 2 O 5 + H 2 O 2HNO 3 Η υδρόλυση του N 2 O 5 είναι ταχύτατη σε σταγονίδια ομίχλης. Το HNO 3 που σχηματίζεται απομακρύνεται ως όξινη βροχή. Ένας δεύτερος σημαντικός μηχανισμός στηρίζεται στην αντίδραση του NO 2 με την ρίζα HO.

17 NO 2 + HO. HNO 3 Η αντίδραση αυτή λαμβάνει χώρα κατά την διάρκεια της ημέρας με ταχύτητα περίπου 0,5ppb/ώρα. Το HNO 3 που σχηματίζεται μπορεί να φτάσει τα 50ppb. Αν υπάρχει αρκετή αμμωνία στην ατμόσφαιρα τότε το HNO 3 θα σχηματίσει δευτερογενή σωματίδια NH 4 NO 3 : HNO 3 (g) + NH 3 (g) NH 4 NO 3 (s) Αν δεν υπάρχει αρκετή αμμωνία το HNO 3 θα παραμείνει στην αέρια φάση. Ξηρή απόθεση Το NO 2 αποτίθεται στο έδαφος είτε απ ευθείας είτε προσροφημένο σε αιωρούμενα σωματίδια Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Πηγές Οι ανθρωπογενείς πηγές του CO περιλαμβάνουν τα αυτοκίνητα, εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας, εγκαταστάσεις θέρμανσης και διάφορες άλλες βιομηχανικές εφαρμογές (π.χ. φούρνοι σύντηξης).το CO εκπέμπεται από τις πηγές αυτές κυρίως ως προϊόν της ατελούς καύσης του άνθρακα: 2C + O 2 2CO C + O 2 CO 2 Η ατελής καύση του άνθρακα παρουσιάζει δύο σημαντικά μειονεκτήματα α) εκπομπή CO αντί του CO 2 που εκπέμπεται από την τέλεια καύση, και β) μεγάλη απώλεια ενέργειας. Αυτό έχει μεγάλη σημασία στην απώλεια των συνθηκών καύσης. Γενικά, η αύξηση της αναλογίας αέρα/καύσιμο περιορίζει σημαντικά τον σχηματισμό CO. Άλλες αντιδράσεις σχηματισμού CO είναι η αντίδραση C με CO 2 στους φούρνους σύντηξης:

18 C + CO 2 2CO καθώς και η θερμική διάσταση του CO 2 σε υψηλές θερμοκρασίες: CO 2 CO + O Φυσικές πηγές εκπομπής CO είναι τα ηφαίστεια, τα φυσικά αέρια, οι ηλεκτρικές εκκενώσεις των καταιγίδων, οι δασικές πυρκαγιές, διάφορες βακτηριακές δράσεις, καθώς και η οξείδωση υδρογονανθράκων (κυρίως CH 4 ) στην ατμόσφαιρα. Η συγκέντρωση του CO σε απομακρυσμένες περιοχές είναι περίπου 0,1ppm. Σε κατοικημένες περιοχές, όπου το CO προέρχεται σχεδόν αποκλειστικά από τα αυτοκίνητα, φτάνει τα 15ppm. Σε δρόμους μεγάλης κυκλοφορίας και σήραγγες αυτοκινητοδρόμων φτάνει τα 50ppm. Μηχανισμοί απομάκρυνσης Ο μέσος χρόνος παραμονής του CO στην ατμόσφαιρα είναι περίπου 36 ημέρες. Η απομάκρυνση του οφείλεται τόσο σε χημικές, όσο και σε φυσικές διεργασίες. Έτσι οξειδώνεται προς CO 2 από άτομα οξυγόνου, όζον ή διοξείδιο του αζώτου: CO + O CO 2 4CO + 2NO 2 4CO 2 + N 2 Επιπλέον, δεσμεύεται από μικροοργανισμούς του εδάφους. Η δέσμευση αυτή έχει διαπιστωθεί και πειραματικά π.χ. το αποστειρωμένο έδαφος δεν έχει την ικανότητα να δεσμεύει CO. Δυστυχώς, σήμερα, στις αστικές περιοχές δεν υπάρχει ελεύθερο έδαφος για τέτοιους μηχανισμούς αυτοκαθαρισμού της ατμόσφαιρας Υδρογονάνθρακες (HCs) Οργανικές ενώσεις (OCs) Η ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα αυτή των κατοικημένων περιοχών, περιέχει ένα μεγάλο αριθμό υδρογονανθράκων και άλλων οργανικών ενώσεων: υδρογονάνθρακες κορεσμένους, ακόρεστους, αρωματικούς, κυκλικούς και πολυκυκλικούς, καθώς και

19 τερπένια, αλδεϋδες, κετόνες, οξέα, οργανοχλωριωμένες ενώσεις κ.α. Πολλές από τις ενώσεις αυτές βρίσκονται στην αέρια φάση ενώ άλλες κατανέμονται ανάμεσα στην αέρια και τη σωματιδιακή φάση. Γενικά, στην αέρια φάση βρίσκονται οι οργανικές ενώσεις με τάση ατμών μεγαλύτερη από 0,01mmHg στους 25 C, οι οποίες χαρακτηρίζονται και ως πτητικές οργανικές ενώσεις (Volatile Organic Compounds, VOCs). Χαρακτηριστικές πτητικές οργανικές ενώσεις που ανιχνεύονται στην ατμόσφαιρα αστικών περιοχών δίνονται στον Πίνακα 1.3. Τους πτητικούς υδρογονάνθρακες εκτός του μεθανίου τους ονομάζουμε και NMHC (Non Methane Hydrocarbons). Οι οργανικές ενώσεις με τάση ατμών mmhg ονομάζονται ημιπτητικές οργανικές ενώσεις (Semi volatile Organic Compounds, SVOCs). Οι κυριότερες κατηγορίες των ενώσεων αυτών φαίνονται στον Πίνακα 1.3. Η κατανομή των ημιπτητικών οργανικών ενώσεων ανάμεσα στην αέρια και τη σωματιδιακή φάση της ατμόσφαιρας εξαρτάται από δύο διεργασίες: α)φυσική προσρόφηση στην επιφάνεια των ατμοσφαιρικών σωματιδίων, κυρίως όταν πρόκειται για σωματίδια ορυκτών εδαφικής προέλευσης, και β)απορρόφηση των οργανικών ενώσεων από την οργανική ύλη των σωματιδίων, π.χ. άμορφος οργανικός άνθρακας από πρωτογενείς εκπομπές, δευτερογενή οργανικά αεροζόλ, κηρώδης επιφάνεια φυτών, κ.α. Πίνακας 1.3. Οργανικές ενώσεις στην ατμόσφαιρα Πτητικές (VOCs) Ημιπτητικές (SVOCs) Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάν- θρακες ναφθαλίνιο, φαινανθρένιο, πυρένιο, χρυσένιο, βενζο[α]νθρακένιο, βενζο[α]πυρένιο, κ.α. Πολυχλωριωμένα διφαινύλια Οργανοχλωριωμένες ενώσεις DDT, εξαχλωροκυκλοεξάνιο, Chlordane, κ.α. Υδρογονάνθρακες μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, ισοβουτάνιο, πεντάνιο, αιθυλένιο, ακετυλένιο, βουτένιο, βουταδιένιο, βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο Βιοαλκένια ισοπρένιο, πινένια, μονοτερπένια, κ.α. Αλδεϋδες/Κετόνες φορμαλδεϋδη, ακεταλδεϋδη, ακετόνη, μεθυλο-αιθυλοκετόνη, κ.α. Οξέα Φορμικό, οξικό, κ.α. Πηγή: Kouimtzi et al., 1998

20 Πηγές Από το σύνολο των αέριων υδρογονανθράκων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα το 85% είναι μεθάνιο και προέρχεται κυρίως από την αναερόβια μικροβιακή αποδόμηση οργανικής ύλης στα νερά, τα ιζήματα και το έδαφος. Η βιολογική αυτή διεργασία αποδίδεται με την αντίδραση: βακτηριδιακή 2{ CH 2 O } CO 2 + CH 4 δράση Σε πολλές περιπτώσεις, όχι μόνο τα αρχικά θρεπτικά υλικά από τα οποία παράγονται τα αέρια με την βοήθεια μικροβίων, αλλά και το περιβάλλον μέσα στο οποίο δρουν οι μικροοργανισμοί, παρέχονται από ανώτερα ζώα και φυτά. Έτσι, τα ανώτερα ζώα παράγουν μεθάνιο από μικροβιακές δράσεις στα έντερα τους. Περίπου 85 εκατομμύρια τόνοι CH 4 προστίθενται κάθε χρόνο στην ατμόσφαιρα σαν αποτέλεσμα αυτής της διεργασίας. Η βλάστηση αποτελεί τη σημαντικότερη φυσική πηγή υδρογονανθράκων εκτός μεθανίου στην ατμόσφαιρα Το αιθυλένιο εκπέμπεται από ένα πλήθος φυτών. Οι περισσότεροι βιογενείς υδρογονάνθρακες είναι ωστόσο αλκένια σχετικά δραστικά, όπως ισοπρένια και μονοτερπένια, που εκπέμπονται από τα φύλλα των δέντρων, κυρίως κωνοφόρων και εσπεριδοειδών. Οι υδρογονάνθρακες αυτοί αποτελούν το 8% περίπου των συνολικών υδρογονανθράκων της ατμόσφαιρας. Μόνο το 1/7 των συνολικών υδρογονανθράκων της ατμόσφαιρας προέρχεται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Οι διαρροές υγραερίων, η εξάτμιση βενζίνης και πετρελαιοειδών, και η καύση υγρών και στερεών καυσίμων αποτελούν τις σημαντικότερες πηγές. Εξαιτίας της ευρείας χρήσης τους στα καύσιμα, οι υδρογονάνθρακες υπερτερούν έναντι των άλλων οργανικών ατμοσφαιρικών ρύπων. Οι υδρογονάνθρακες που περιέχονται στα καύσιμα εισέρχονται στην ατμόσφαιρα, είτε απ ευθείας, είτε ως παραπροϊόντα της μερικής καύσης άλλων υδρογονανθράκων. Τα παραπροϊόντα αυτά είναι ιδιαίτερα σημαντικά επειδή είναι συνήθως ενώσεις ακόρεστες και σχετικά δραστικές. Τα αλκένια ειδικότερα, εκπέμπονται από τις μηχανές εσωτερικής καύσης και τα διυλιστήρια πετρελαίου. Ορισμένα αλκένια, όπως το αιθυλένιο, το προπυλένιο, το βουταδιένιο, και το στυρένιο είναι μεταξύ των 50 χημικών ενώσεων με τη

21 μεγαλύτερη ετήσια παραγωγή, παγκοσμίως. Οι ενώσεις αυτές χρησιμοποιούνται ως μονομερή για την παραγωγή πλαστικών, συνθετικών ελαστικών κ.α. Εκτός από την άμεση απελευθέρωση τους στην ατμόσφαιρα σχηματίζονται και κατά την μερική καύση. Από όλα τα παραπάνω φαίνεται ότι το αυτοκίνητο αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή εκπομπής υδρογονανθράκων στις αστικές περιοχές. Μηχανισμοί απομάκρυνσης Οι αέριοι υδρογονάνθρακες και γενικά όλες οι οργανικές ενώσεις που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από τα αυτοκίνητα, την εξάτμιση διαλυτών και βενζίνης καθώς και από άλλες πηγές συμμετέχουν σε ένα πλήθος αντιδράσεων, οι κυριότερες από τις οποίες είναι: Αντιδράσεις με ελεύθερες ρίζες Οι αντιδράσεις των υδρογονανθράκων με ελεύθερες ρίζες, όπως ΟΗ. και ΗΟ. 2, αποτελούν την καρδιά της χημείας του φωτοχημικού νέφους. Για πολλές κατηγορίες υδρογονανθράκων (π.χ. αλκάνια), η αντίδρασή τους με τη ρίζα ΟΗ. αποτελεί τη μόνη σημαντική αιτία απομάκρυνσής τους από την ατμόσφαιρα. Η ταχύτητα αντίδρασης των υδρογονανθράκων με ΟΗ. ακολουθεί, γενικά, τη σειρά αλκένια > αρωματικά > αλκάνια, ενώ η μόνη γνωστή αντίδραση αλκινίου με ΟΗ. είναι αυτή του ακετυλενίου και είναι πολύ αργή. Οι αντιδράσεις των υδρογονανθράκων με τη ρίζα ΟΗ. έχουν ιδιαίτερη σημασία για το σχηματισμό φωτοχημικού νέφους, εξαιτίας του ενδιάμεσου σχηματισμού υπεροξυ- ριζών (ΗΟ. 2, RO. 2 ), οι οποίες αποτελούν την κύρια αιτία παραγωγής όζοντος. Τα τελικά προϊόντα των αντιδράσεων αυτών είναι αλδεϋδες (φορμαλδεϋδη, ακεταλδεϋδη, βενζαλδεϋδη, κ.α.). Παρακάτω δίνεται η αντίδραση του προπανίου με ΟΗ. : CH 3 CH 2 CH 3 + ΟΗ. CH 3 CH 2 CH. 2 + H 2 O CH 3 CH 2 CH O 2 CH 3 CH 2 CH 2 O 2 CH 3 CH 2 CH 2 O. 2 + NO CH3CH2CH 2 O. + NO 2 CH3CH2CH 2 O.. + O 2 CH 3 CH 2 CHO + HO 2 Οι υδρογονάνθρακες (αλκάνια, αλκένια και αρωματικά) αντιδρούν κατά τη διάρκεια της νύχτας με τη ρίζα ΝΟ. 3 σχηματίζοντας ΗΝΟ 3 και άλλες ρίζες, π.χ.

22 RH + NO 3 HNO 3 + R. Αντιδράσεις με όζον Το Ο 3 (σε αντίθεση με τις ρίζες ΟΗ. ) αντιδρά πολύ αργά με τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες και σχεδόν το ίδιο αργά με τους αρωματικούς. Για τα αλκένια, όμως η ταχύτητα αντίδρασης είναι σημαντική. Τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων είναι διπλές ρίζες (biradicals) και καρβονυλικές ενώσεις. Αντιδράσεις φωτόλυσης Οι υδρογονάνθρακες απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία και σχηματίζουν διάφορα προϊόντα οξείδωσης, όπως καρβοξυλικά οξέα, αλδεϋδες, κετόνες, κ.α. Αντιδράσεις βιογενών υδρογονανθράκων Το μεθάνιο δεν είναι φωτοχημικά δραστικό και η συμμετοχή του στο φωτοχημικό σχηματισμό όζοντος θεωρείται ασήμαντη. Τα τερπένια όμως, εξαιτίας του ότι περιέχουν στο μόριο τους ολεφινικούς δεσμούς είναι από τους πιο δραστικούς υδρογονάνθρακες της ατμόσφαιρας. Αντιδρούν ταχύτατα με τη ρίζα HO., καθώς και με το O 3. Προϊόντα αυτών των αντιδράσεων είναι αεροζόλ, τα οποία δημιουργούν μια γαλαζωπή ομίχλη στην ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα σε περιοχές μεγάλης βλάστησης. Πρόσφατα, αποδείχθηκε ότι οι εκπομπές αυτών των υδρογονανθράκων από τα δέντρα των πόλεων συμβάλλουν στον σχηματισμό του φωτοχημικού νέφους Όζον (O 3 ) Το όζον αποτελεί το σημαντικότερο δευτερογενή αέριο ρύπο της τροπόσφαιρας και το κυριότερο συστατικό του φωτοχημικού νέφους. Για πολλά χρόνια το O 3 ήταν γνωστό ως φυσικό συστατικό της γήινης ατμόσφαιρας. Σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις όζοντος υπάρχουν στην στρατόσφαιρα, όπου παράγεται από τη φωτόλυση του οξυγόνου: O 2 + hv O + O O 2 + O + M O 3 + M

23 Η παραγωγή όζοντος αντισταθμίζεται από την καταστροφή του με βάση τις αντιδράσεις: Ο 3 + hv O 2 + O Ο 3 + O 2O 2 Από τα μεγάλα αυτά ύψη, το όζον μεταφέρεται στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα, από όπου απομακρύνεται με χημικές αντιδράσεις ή απόθεση στην επιφάνεια της γης. Η αναγνώριση του Ο 3 ως ρύπου της ατμόσφαιρας των αστικών περιοχών έγινε στα τέλη της δεκαετίας του 1940, όταν παρατηρήθηκαν ασυνήθιστα υψηλές συγκεντρώσεις του κατά την διάρκεια επεισοδίου ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο Los Angeles. Σήμερα είναι γνωστό ότι το όζον είναι προϊόν του φωτολυτικού κύκλου των οξειδίων του αζώτου, που περιγράφηκε παραπάνω (Σχήμα 1.1), και ότι στο σχηματισμό του συμβάλλουν σημαντικά οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες που εκπέμπονται με τα καυσαέρια των αυτοκινήτων Αιωρούμενα σωματίδια Η ατμόσφαιρα είναι ένα κολλοειδές σύστημα αποτελούμενο από N 2, O 2, ευγενή αέρια, CO 2, H 2 O, ίχνη αερίων και αιωρούμενη ύλη. Με τον όρο αιωρούμενα σωματίδια εννοούμε τα στερεά σωματίδια και σταγονίδια με διάμετρο 2x μm που βρίσκονται σε διασπορά στην αέρια φάση. Η σκόνη εδάφους, τα σταγονίδια της θάλασσας, ο καπνός, η ομίχλη, η κάπνα, η ιπτάμενη τέφρα κ.α. είναι διάφορες κατηγορίες αιωρούμενων σωματιδίων. Τα σωματίδια κολλοειδών διαστάσεων ονομάζονται και αεροζόλ. Η ατμόσφαιρα χαρακτηρίζεται από σημαντικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στην αέρια και την σωματιδιακή φάση. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές εξαρτώνται από τις φυσικές ιδιότητες και την χημική δραστικότητα των συστατικών κάθε φάσης. Πηγές εκπομπής Μηχανισμοί σχηματισμού Η παρουσία των σωματιδίων στην ατμόσφαιρα οφείλεται σε φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές εκπομπής. Σε παγκόσμια κλίμακα υπερτερούν οι εκπομπές από φυσικές πηγές (ωκεανοί, έδαφος, ηφαίστεια, φυσικές πυρκαγιές), σε τοπική, όμως, κλίμακα υπερτερούν οι ανθρωπογενείς εκπομπές (βιομηχανία, θέρμανση,

24 κυκλοφορία). Οι διεργασίες που προκαλούν την εκπομπή σωματιδίων είναι η καύση, η τριβή, η διάβρωση και ο κατακερματισμός των υλικών. Εκτός από τα εκπεμπόμενα πρωτογενή σωματίδια, στην ατμόσφαιρα σχηματίζονται και δευτερογενή σωματίδια σαν αποτέλεσμα διαφόρων αντιδράσεων. Οι μηχανισμοί που οδηγούν στον σχηματισμό δευτερογενών σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι, κυρίως, η πυρήνωση (nucleation) και η συμπύκνωση (condensation) υπέρκορων ατμών. Τα σωματίδια που σχηματίζονται κατ αυτό τον τρόπο, έχουν πολύ μικρό μέγεθος (η διάμετρος τους κυμαίνεται από 0,005 μέχρι 0,1μm). Τα σωματίδια αυτά συσσωματώνονται, στη συνέχεια, προς μεγαλύτερα σωματίδια με διάμετρο 0,1 2,5μm. Χημική σύσταση Ιδιότητες Η χημική σύσταση των αιωρούμενων σωματιδίων ποικίλλει σημαντικά και, γενικά, αντανακλά την πηγή από την οποία προέρχονται. Στην πραγματικότητα, όμως, η χημική σύσταση αλλοιώνεται από αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων μεταξύ τους, ή με αέρια συστατικά της ατμόσφαιρας. Γενικά, τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούνται από μια ανόργανη φάση (στερεό ανόργανο υλικό, υδατοδιαλυτά ανόργανα άλατα, στοιχειακός άνθρακας, κ.α.) και μία οργανική φάση (οργανικός άνθρακας). Η σχετική συνεισφορά οργανικού και ανόργανου υλικού στη συνολική μάζα των αιωρούμενων σωματιδίων εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως την προέλευση τους, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και το μέγεθος τους. Έτσι, σε ρυπασμένες αστικές περιοχές, τα μικρά σωματίδια μπορεί να περιέχουν μέχρι και 40% άνθρακα, ενώ τα μεγάλα είναι κυρίως ανόργανα (πυριτικά άλατα, εδαφικής προέλευσης ενώσεις του Al και του Ca, κ.α.). Τέλος, τα θαλάσσια αεροζόλ είναι υδατικά διαλύματα NaCl και (NH 4 ) 2 SO 4. Οι χημικές ιδιότητες των αιωρούμενων σωματιδίων ποικίλλουν ανάλογα με την σύσταση τους. Οι περισσότερες από τις φυσικές ιδιότητες των αιωρούμενων σωματιδίων (π.χ. όγκος, επιφάνεια, ταχύτητα πτώσης, διάχυση Brown, κ.α.) αποτελούν συνάρτηση του μεγέθους τους. Ταχύτητα πτώσης: Η ταχύτητα πτώσης των αιωρούμενων σωματιδίων περιγράφεται από τον νόμο του Stokes, ο οποίος ισχύει για σωματίδια με διάμετρο μεγαλύτερη από την ελεύθερη διαδρομή των αερίων. Σύμφωνα με το νόμο του Stokes, η οριακή ταχύτητα πτώσης των σωματιδίων στον αέρα είναι ανάλογη του τετραγώνου της ακτίνας τους:

25 ( d d ) g r U 2 2 ορ = (1.6) 9 n όπου g = επιτάχυνση της βαρύτητας d = πυκνότητα του σωματιδίου d = πυκνότητα του μέσου πτώσης (ατμόσφαιρα) n = συντελεστής ιξώδους του μέσου πτώσης r = ισοδύναμη αεροδυναμική ακτίνα του σωματιδίου Στο Σχήμα 1.2 δίνεται η ταχύτητα πτώσης των σωματιδίων διαφόρων διαμέτρων σε σταθερές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Παρατηρούμε ότι τα αιωρούμενα σωματίδια με διάμετρο 10μm έχουν σημαντική ταχύτητα πτώσης σε σταθερές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Τα σωματίδια αυτά αποτελούν ένα ξεχωριστό κλάσμα που ονομάζεται πίπτουσα σκόνη ή ξηρή απόθεση. Τα σωματίδια με διάμετρο < 10μm έχουν πολύ μικρή ταχύτητα πτώσης με αποτέλεσμα να παραμένουν εν αιωρήσει στην ατμόσφαιρα για μεγάλο χρονικό διάστημα.

26 Σχήμα 1.2. Ταχύτητα πτώσης αιωρούμενων σωματιδίων σε σχέση με τη διάμετρό τους (Σωματίδια σφαιρικά πυκνότητας 1g/cm 3. Ατμόσφαιρα ήρεμη, θερμοκρασία 0ºC, πίεση 760mmHg) Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Προσρόφηση: Η σωματιδιακή ύλη που αιωρείται στην ατμόσφαιρα έχει πολύ μεγάλη επιφάνεια ανά μονάδα μάζας, εξαιτίας του μικρού μεγέθους της πλειονότητας των σωματιδίων. Η επιφάνεια αυτή υπολογίζεται σε 10 6 m 2 /g σε σύγκριση με m 2 /g που έχει ο ενεργός άνθρακας. Τόσο μεγάλη επιφάνεια ευνοεί την προσρόφηση μορίων από την αέρια φάση, ιδιαίτερα για συστατικά με χαμηλή πτητικότητα. Γενικά, μία ουσία με τάση ατμών <0,1mmHg στους 25 ο C προσροφάται ισχυρά στα ατμοσφαιρικά σωματίδια. Αυτό σημαίνει ότι, και τα μέταλλα που εξατμίζονται από ηφαιστειακές ή βιολογικές διεργασίες καταλήγουν στα αεροζόλ. Επίσης, ημιπτητικές οργανικές ενώσεις (πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, οργανοχλωριωμένες ενώσεις, κ.α.) προσροφώνται σε μεγάλο βαθμό στα αιωρούμενα σωματίδια. Η προσρόφηση τοξικών ουσιών στα αιωρούμενα σωματίδια αυξάνει την επικινδυνότητά τους.

27 Οπτική συμπεριφορά. Τα αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας αποτελούν την κύρια αιτία μείωσης της ορατότητας σε πολλές περιοχές. Όταν το φως προσπίπτει στα σωματίδια, συμβαίνουν δύο διαφορετικά φαινόμενα: σκεδασμός, δηλαδή επανεκπομπή του φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις και απορρόφηση με μετατροπή της απορροφούμενης ενέργειας σε θερμότητα ή χημική ενέργεια. Ο σκεδασμός και η απορρόφηση φωτός από ένα εκφράζεται από το δείκτη διάθλασης. Στον Πίνακα 1.4 δίνεται ο δείκτης διάθλασης για διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας. Τόσο ο σκεδασμός, όσο και η απορρόφηση του φωτός είναι συνάρτηση της σύστασης, της συγκέντρωσης και του μεγέθους των σωματιδίων. Η μεγαλύτερη μείωση της ορατότητας οφείλεται στο σκεδασμό του φωτός από σωματίδια με μέγεθος στην περιοχή του ορατού φωτός ( nm). Πίνακας 1.4. Δείκτης διάθλασης για διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας (σε λ=0,589nm) Ατμοσφαιρικό υλικό Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Δείκτης διάθλασης Κενό 1,0 Υδρατμοί 1,00025 Αέρας 1,0003 Νερό 1,33 Πάγος 1,31 NaCl 1,55 SiO 2 1,55 (NH 2 ) 2 SO 4 1,53 Αιθάλη 1,96 Μηχανισμοί απομάκρυνσης Τα αιωρούμενα σωματίδια υπόκεινται σε ένα πλήθος διεργασιών στην ατμόσφαιρα (Σχήμα 1.3): Τα μικρά σωματίδια (d <0,1μm) υπόκεινται σε συγκρούσεις με μόρια αερίων. Η κίνηση αυτή ονομάζεται διάχυση Brown. H ταχύτητα διάχυσης αυτών των μικρών σωματιδίων είναι μεγάλη με αποτέλεσμα να συσσωματώνονται προς μεγαλύτερα σωματίδια. Η προσρόφηση συστατικών από την αέρια φάση και η χημική αντίδραση των σωματιδίων με ατμοσφαιρικά αέρια ή σωματίδια προκαλεί αλλοίωση της αρχικής

28 τους σύστασης. Η έκταση αυτής της ετερογενούς μετατροπής των σωματιδίων δεν είναι πλήρως γνωστή. Τα σωματίδια απομακρύνονται με ενσωμάτωσή τους στις σταγόνες της βροχής. Η διεργασία αυτή μπορεί να λάβει χώρα είτε κατά το σχηματισμό του σύννεφου της βροχής, είτε κατά την πτώση της βροχής. Πολύ μικρά σωματίδια, συνήθως υγροσκοπικά, π.χ. NaCl ή (NH 4 ) 2 SO 4, δρουν ως πυρήνες συμπύκνωσης των υδρατμών. Έτσι, βοηθούν στη δημιουργία σταγονιδίων σύννεφου. Τα σωματίδια αυτά (πυρήνες συμπύκνωσης σύννεφου, CCN) έχουν διάμετρο συνήθως 0,1-0,2 μm. Η προέλευση τους είναι φυσική ή ανθρωπογενής. Μετά το σχηματισμό τους, οι σταγόνες της βροχής καθώς πέφτουν στο έδαφος παρασύρουν σημαντικές ποσότητες ατμοσφαιρικών σωματιδίων. Εκτιμάται ότι 70-80% της μάζας των αεροζόλ, που βρίσκονται κάτω από το σύννεφο βροχής, απομακρύνεται με τον τρόπο αυτό. Τα σωματίδια απομακρύνονται από την ατμόσφαιρα με απόθεση μέσα από το οριακό στρώμα του αέρα στην επιφάνεια του εδάφους. Η ταχύτητα απόθεσης των σωματιδίων μπορεί να περιγραφεί με την ίδια εξίσωση που ισχύει για την ξηρή απόθεση των αερίων. Έτσι π.χ. η ταχύτητα απόθεσης των θειικών αεροζόλ είναι 0,1cm s -1. Σχήμα Διεργασίες στις οποίες υπόκεινται τα ατμοσφαιρικά σωματίδια Πηγή: Kouimtzi et al., 1998

29 2. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ 2.1. Γενικές αρχές Μετεωρολογίας Απαραίτητη προϋπόθεση για την κατανόηση των επομένων (διάχυση, μελέτη προτύπου Gauss, κλπ.) είναι η αναφορά σε διάφορα θέματα Μετεωρολογίας, όπως είναι η γενική κυκλοφορία, η κατακόρυφη σταθερότητα της ατμόσφαιρας-ευστάθεια και το επιφανειακό οριακό στρώμα Γενική Κυκλοφορία. Ως πηγή ενέργειας για την ατμόσφαιρα θεωρείται ο ήλιος. Η άνιση απορρόφηση αυτής της ενέργειας από την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα της γης οφείλεται στο σφαιρικό σχήμα της. Χωρίς τη μεταφορά θερμότητας μέσα από την ατμόσφαιρα και μέσα από τους ωκεανούς από τον Ισημερινό προς τους πόλους, οι θερμοκρασίες θα ήταν μερικές δεκάδες βαθμοί χαμηλότεροι στους πόλους και υψηλότεροι στον Ισημερινό. Είναι γεγονός λοιπόν, ότι υπάρχει μία ισχυρή μεταφορά θερμότητας προς τους πόλους, η οποία επιτυγχάνεται άμεσα με κάποιες κυψέλες, τις ονομαζόμενες κυψέλες Hadley, με τα κινούμενα υψηλά και χαμηλά βαρομετρικά συστήματα και με τις μεγάλες ατμοσφαιρικές διαταραχές (π.χ. τυφώνες). Οι άνεμοι του πάνω στρώματος επιδρούν σημαντικά στους ανέμους κοντά στην επιφάνεια της γης, όπου και εμφανίζονται τα περισσότερα προβλήματα διάχυσης. Γενικά, η ταχύτητα των ανέμων του πάνω στρώματος είναι ανάλογη της κλίσης της επιφάνειας σταθερής πίεσης. Η ατμοσφαιρική πίεση μεταβάλλεται τυπικά όχι περισσότερο από 5% στο επίπεδο της θάλασσας πάνω σ όλη την επιφάνεια της γης. Η θερμοκρασία όμως του αέρα μπορεί να είναι 300 Κ στον Ισημερινό και 240 Κ στους πόλους. Μετεωρολογικά δεδομένα συγκεντρώνονται από πολλούς σταθμούς πάνω στη γη και αποθηκεύονται στο Εθνικό Κέντρο Κλίματος της Αμερικής στην Εθνική και Ωκεανογραφική Διεύθυνση (ΝΟΟΑ) στο Asheville, N.C. Πολλές στατιστικές επεξεργασίες των ανεμολογικών στοιχείων (π.χ. ετήσια ανεμολογία, διανομή συχνοτήτων διεύθυνσης κα ταχύτητας ανέμου) έχουν ήδη δημοσιευθεί και μπορούν να ληφθούν από το Εθνικό Κέντρο Κλίματος των ΗΠΑ.

30 Κατακόρυφη Μεταβολή Θερμοκρασίας Ευστάθεια. Αδιαβατική Θερμοβαθμίδα. Αν ένα πακέτο ξηρού αέρα μετακινηθεί κατακόρυφα χωρίς συναλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον του (δηλ. αδιαβατικά) ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής γράφεται: c dt 1 0 = ρ dρ p, όπου c p είναι η ειδική θερμότητα του αέρα με σταθερή πίεση ( 10 K ) ergsg και Τ η θερμοκρασία του αέρα σε βαθμούς Kelvin. Αντικαθιστώντας από την υδροστατική εξίσωση παίρνουμε τη σχέση για την αδιαβατική θερμοβαθμίδα: o dt g 0.98 C = = dz ad c 100m p (2.1) Έτσι λοιπόν, παρατηρείται μία πτώση θερμοκρασίας του αέρα περίπου 1 ο C για κάθε 100 m αύξηση ύψους. Η δυναμική θερμοκρασία (θ) του αέρα είναι μία σημαντική παράμετρος που 1 ορίζεται από την πρώτη σχέση με την αντικατάσταση του από την ρ καταστατική εξίσωση και με ολοκλήρωση από την πίεση στο επίπεδο της 6 2 θάλασσας ( 10 / cm ) dynes στην πίεση στο δοσμένο υψόμετρο. R / c p dynes / cm θ = Τ, όπου ο λόγος R/c p είναι ίσος με 0,286. Μ άλλα ρ λόγια η δυναμική θερμοκρασία ενός πακέτου αέρα σε θερμοκρασία Τ και πίεση p είναι η θερμοκρασία που θα είχε το πακέτο αν εφέρετο αδιαβατικά από την 6 2 πίεση p στην πίεση των ( 10 dynes / cm ) dθ = dz dt dz + g c p. Προκύπτει ότι: και θ Τ + όπου z είναι το ύψος πάνω από το επίπεδο της θάλασσας. Η παράγωγος της δυναμικής θερμοκρασίας σε αδιαβατικές συνθήκες είναι ίση με μηδέν, g c p z

31 dθ = 0 dz Στην ατμόσφαιρα παρατηρείται ένα ευρύ φάσμα θερμοβαθμίδων, αλλά μία μέση τιμή στην τροπόσφαιρα στα κατώτερα 10km είναι 0,65 ο C/100m. Η τιμή αυτή αποτελεί μια ισορροπία μεταξύ διαδικασιών συναλλαγής θερμότητας με κατακόρυφη ανάμιξη και με ακτινοβολία. Όταν ο αέρας είναι κορεσμένος με υδρατμούς και ανυψώνεται κατακόρυφα, η αδιαβατική θερμοκρασία μειώνεται λιγότερο από ότι δίνει η Σχέση 2.1. Καθώς ο αέρας ψύχεται, η ικανότητά του να συγκρατεί υδρατμούς μειώνεται και ο υδρατμός συμπυκνώνεται. Η διεργασία εκλύει θερμότητα με ρυθμό 540cal ανά gr συμπυκνούμενου νερού (λανθάνουσα θερμότητα ατμοποίησης του ύδατος). Έτσι, μέρος της εσωτερικής ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε για τη διεργασία αυτή, αναλαμβάνεται από την λανθάνουσα θερμότητα που εκλύεται και η κλίση της υγρής αδιαβατικής θερμοκρασίας (dt/dz) m είναι: dt dz m = g c p L c p dm dz s (2.2) όπου m s είναι ο κορεσμένος λόγος μίξης (μάζα υδρατμού προς μάζα αέρα στον κορεσμό). Η κλίση της υγρής αδιαβατικής θερμοκρασίας είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας κυμαινόμενη από 0,9 ο C/100m περίπου για ψυχρά πολικά κλίματα, μέχρι 0,4 ο C/100m για ζεστά τροπικά κλίματα. Ο κορεσμένος λόγος μίξης νερού υδρατμών (m s ) είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. Για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 ο C προσεγγιστικά διπλασιάζεται. Ευστάθεια. Οι Μετεωρολόγοι διακρίνουν τρεις καταστάσεις του ατμοσφαιρικού επιφανειακού στρώματος: την ασταθή, την ουδέτερη και την ευσταθή. Οι καταστάσεις αυτές αναφέρονται στην αντίδραση ενός πακέτου αέρα που μετατοπίζεται αδιαβατικά κατά την κατακόρυφη διεύθυνση. Το Σχήμα 2.2 δείχνει διάφορες θερμοβαθμίδες περιβάλλοντος που χαρακτηρίζουν τις προηγούμενες καταστάσεις ευστάθειας. Σε κάθε παράδειγμα το πακέτο ξεκινάει από το ύψος που σημειώνεται με κύκλο στο σχήμα.

32 Σχήμα 2.2. Γράφημα ασταθούς, ουδέτερης και ευσταθούς διανομής θερμοκρασίας περιβάλλοντος και στοιχειώδες δέμα αέρα που κινείται αδιαβατικά προς τα πάνω Πηγή: Μπεργελές, 1992 Σ αυτό το ύψος η θερμοκρασία του πακέτου είναι η ίδια με αυτήν του περιβάλλοντός του. Αν κατά τη μετατόπιση το πακέτο βρεθεί σε περιβάλλον με πυκνότητα μεγαλύτερή του (ρ p <ρ e ή Τ p >T e ), τότε το πακέτο επιταχύνεται προς τα πάνω. Αν η πυκνότητα του πακέτου είναι ίδια με αυτήν του περιβάλλοντός του (Τ p =T e ), τότε το πακέτο συνεχίζει με την αρχική του ταχύτητα. Για το παράδειγμα του ασταθούς στρώματος, το πακέτο επιταχύνεται συνεχώς μακριά από το αρχικό του σημείο. Το παράδειγμα του ουδέτερου στρώματος δείχνει ότι η θερμοκρασία του πακέτου είναι πάντοτε η ίδια με αυτήν του περιβάλλοντός του και δεν ασκείται καμιά δύναμη πάνω του. Τα σχήματα πάνω από τη θερμοκρασιακή διανομή δείχνουν την αναλογία με το επίπεδο βαρύτητας για μία μπάλα στην κορυφή ενός λόφου (ασταθής), σε μία επίπεδη πεδιάδα (ουδέτερη) και σε μία κοιλάδα (ευσταθής). Είναι δυνατόν να τυποποιήσουμε αυτά τα κριτήρια ευστάθειας ως εξής: o - Ασταθής: ( T / z) < 0.98 C / m e 100 o - Ουδέτερη: ( Te / z) = 0.98 C / 100m o - Ευσταθής: ( T / z) > 0.98 C / m e 100 (συνθήκη αναστροφής)

33 Τυπικά το κριτήριο για αστάθεια ικανοποιείται μόνο στα πρώτα 100m περίπου από την επιφάνεια για μία ηλιόλουστη μέρα. Η ατμόσφαιρα είναι ουδέτερη μέρα ή νύχτα με αέρα και σύννεφα και είναι ευσταθής κοντά στην επιφάνεια την νύχτα ή οποιαδήποτε ώρα μέσα σε ένα ανυψωμένο στρώμα αναστροφής. Κατά τη διάρκεια συνθηκών ευστάθειας, ένα πακέτο αέρα μετατοπιζόμενο από ένα επίπεδο ισορροπίας, όπως στο Σχήμα 2.2, θα παλινδρομεί γύρω από το επίπεδο ισορροπίας με τη συχνότητα Brunt Vaisala n BV (radians/sec) n g = Te Te z o 0.98 C + 100m 1/ 2 g = Te θ z 1/ 2 e BV = s 1/ 2 (2.3) όπου θ είναι η δυναμική θερμοκρασία. Η παράμετρος ευστάθειας (s) παίζει σημαντικό ρόλο στον υπολογισμό της ανύψωσης του πλουμίου. Για τυπικές τιμές ευσταθούς θερμοβαθμίδας (0 ο C/100m και 2 ο C/100m) η περίοδος Brunt Vaisala (2π/ n BV ) είναι 355 sec και 200 sec αντίστοιχα. Η παράμετρος s μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ανάλογη προς το ρυθμό με τον οποίο η σταθερότητα εμποδίζει την παραγωγή τύρβης. Εξάλλου, η τύρβη δημιουργείται από μηχανικές διατμητικές δυνάμεις με ρυθμό ανάλογο του ( u / z) 2 (Ri):. Ο λόγος αυτών των δύο μηχανισμών καλείται αριθμός Richardson Ri = g T θ / z = ( u / z) 2 ( u / z) 2 s (2.4) Η παράμετρος σταθερότητας Ri μας δίνει περισσότερες πληροφορίες από την s για την κατάσταση της τύρβης στην ατμόσφαιρα, η οποία με τη σειρά της σχετίζεται άμεσα με τη διάχυση Το Πλανητικό Οριακό Στρώμα Η επιφάνεια της γης εξασκεί μια δύναμη αντίστασης στην κίνηση του αέρα της ατμόσφαιρας, η οποία επηρεάζει την ταχύτητα του ανέμου έως 1km ύψος. Οι

34 ημερήσιες μεταβολές στη θερμοκρασία και στο βαθμό ανάμιξης γίνονται επίσης αντιληπτές μέχρι την κορυφή αυτού του στρώματος, το οποίο καλείται πλανητικό οριακό στρώμα (PBL) ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΚΙΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Η Γενική Κυκλοφορία Η μεγάλης κλίμακας κίνηση της ατμόσφαιρας συμπεριλαμβάνει τους ανέμους, το σύνολο των οποίων είναι γνωστό ως γενική κυκλοφορία. Μεταξύ της ατμόσφαιρας, των υποκείμενων αυτής ωκεανών και της ξηράς λαμβάνει χώρα ανταλλαγή υγρασίας, ορμής και ενέργειας. Μία ελάχιστη ποσότητα μάζας και ορμής ανταλλάσσονται με το διάστημα αν και η ατμόσφαιρα απορροφά κατευθείαν ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας. Η συνολική ξηρή μάζα της ατμόσφαιρας, η οποία έχει υπολογιστεί σαν μέση ετήσια μάζα και βρέθηκε ότι ισούται με kg. Ακόμα κι αν η συνολική εισαγωγή και εξαγωγή της ακτινοβόλου ενέργειας προς και από τη Γη είναι ουσιαστικά σε ισορροπία, δεν βρίσκονται σε ισορροπία σε κάθε σημείο της Γης. Το ποσό της ενέργειας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης εξαρτάται, εν μέρει, από τη φύση της επιφάνειας (π.χ. ξηρά εναντίον θάλασσας) και από το βαθμό συννεφιάς, όπως και από το γεωγραφικό πλάτος του σημείου. Για παράδειγμα, σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από χαμηλές ηλιακές γωνίες, στις πολικές χώρες, το ίδιο ποσό ηλιακής ενέργειας που εκπέμπεται και στους τροπικούς, πρέπει να περάσει μέσω περισσότερων ατμοσφαιρικών στρωμάτων και να διασχίσει μεγαλύτερη επιφάνεια εδάφους. Η άνιση κατανομή της ενέργειας, η οποία προκύπτει από τις μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας στα διάφορα γεωγραφικά πλάτη και από τις διαφορές της απορροφητικότητας στην επιφάνειας της Γης, οδηγεί στις μεγάλης κλίμακας κινήσεις του αέρα της Γης. Ειδικότερα, η τάση για μεταφορά ενέργειας από τους τροπικούς προς τις πολικές περιοχές, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την άνιση ανακατανομή ενέργειας στη γη, είναι ο κύριος παράγοντας που καθορίζει τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Προκειμένου να απεικονίσουμε τη φύση της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας, μπορούμε να σκεφτούμε την ατμόσφαιρα πέρα από το κάθε ημισφαίριο σαν ρευστό που εσωκλείεται μέσα σε ένα μακρύ, ρηχό δοχείο, το οποίο θερμαίνεται στο ένα άκρο και ψυχραίνεται στο άλλο. Επειδή η οριζόντια διάσταση

35 του δοχείου είναι πολύ μεγαλύτερη από την κατακόρυφή του, η καμπυλότητα της Γης μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα και το δοχείο μπορεί να εκληφθεί ως ορθογώνιο. Εάν ένα τέτοιο δοχείο κατασκευαζόταν στο εργαστήριο και τα άκρα του θερμαίνονταν διαφορετικά από τον τρόπο που περιγράφηκε παραπάνω, θα παρατηρούσε κάποιος μία κυκλοφορία του ρευστού, η οποία θα αποτελείτο από μία ανοδική κίνηση κατά μήκος του θερμού τοίχου και μία καθοδική κίνηση κατά μήκος του ψυχρού τοίχου, ροή με κατεύθυνση από τη θερμή στην ψυχρή περιοχή στην κορυφή του κουτιού και ροή με αντίθετη κατεύθυνση κατά μήκος του κατώτερου σημείου του κουτιού. Στην ατμόσφαιρα, τότε, επικρατεί η τάση ο θερμός τροπικός αέρας να ανυψώνεται και ο ψυχρός πολικός αέρας να κατέρχεται, με τις ροές προς τους πόλους και προς τον ισημερινό να ολοκληρώνουν την κυκλοφορία. Παρόλα αυτά, η γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας δεν είναι τόσο εύκολο να περιγραφεί, όπως έγινε παραπάνω. Μία άλλη δύναμη προκύπτει εξαιτίας της κίνησης της Γης, η δύναμη Coriolis. Στην επιφάνεια της Γης ένα αντικείμενο που βρίσκεται στον ισημερινό έχει μεγαλύτερη εφαπτόμενη ταχύτητα από ένα άλλο που βρίσκεται στις εύκρατες ζώνες. Ο αέρας που κινείται νότια δεν μπορεί να αποκτήσει μία αυξημένη προς τα ανατολικά (η Γη περιστρέφεται από τη δύση στην ανατολή) εφαπτόμενη ταχύτητα καθώς κινείται προς το νότο, και έτσι, για έναν παρατηρητή που βρίσκεται στη Γη, ο αέρας φαίνεται να έχει αποκτήσει μία συνιστώσα ταχύτητας στη δυτική κατεύθυνση. Κατά συνέπεια, η κίνηση του αέρα προς το νότο στο Βόρειο Ημισφαίριο φαίνεται να επιβραδύνεται πίσω από τη γη. Επίσης, σε έναν παρατηρητή στη Γη φαίνεται ότι ο αέρας έχει επηρεαστεί από μία δύναμη στη δυτική κατεύθυνση. Αντίθετα, σε έναν παρατηρητή στο διάστημα, θα ήταν ξεκάθαρο ότι ο αέρας απλώς προσπαθεί να διατηρήσει μία ευθύγραμμη κίνηση, ενώ η Γη στρέφεται κάτω από αυτόν. Η τριβή μεταξύ του ανέμου και του εδάφους ελαττώνει αυτήν την επίδραση στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Όσο αφορά στην κίνηση του αέρα, η ατμόσφαιρα μπορεί να τμηθεί κατακόρυφα σε δύο στρώματα. Το στρώμα που εκτείνεται από το έδαφος μέχρι περίπου τα 1000m είναι το πλανητικό οριακό στρώμα (PBL), η ζώνη στην οποία η επίδραση της επιφάνειας γίνεται αισθητή και στην οποία η ταχύτητα του ανέμου και η κατεύθυνση καθορίζονται από οριζόντιες μεταβολές πίεσης, δυνάμεις συνάφειας, και δυνάμεις Coriolis. Πάνω από το πλανητικό οριακό στρώμα είναι το γεωστροφικό στρώμα, στο οποίο μόνο οι οριζόντιες μεταβολές πίεσης και οι δυνάμεις Coriolis επηρεάζουν τη ροή.

36 Για να προβλέψουμε το γενικό μοντέλο της μακροκλίμακας της αέριας κυκλοφορίας στη Γη, πρέπει να λάβουμε υπόψη την τάση για θερμή κυκλοφορία και την επίδραση των δυνάμεων Coriolis. Σε καθεμία πλευρά του ισημερινού υπάρχει μία θερμική κυκλοφορία, στην οποία θερμός τροπικός αέρας ανέρχεται και ψυχρός βόρειος αέρας ρέει προς τον ισημερινό. Η κυκλοφορία δεν εκτείνεται σ όλη την έκταση προς τους πόλους, επειδή η ψύξη λόγω της ακτινοβολίας της ανώτερης ροής προς το βορρά την αναγκάζει να υποχωρήσει σε περίπου 30 ο πλάτος Β και Ν. Η δύναμη Coriolis δρώντας σε αυτά τα κελιά οδηγεί σε ανατολικούς ανέμους, που ονομάζονται αληγείς άνεμοι (trade winds). Η ίδια περίπτωση συμβαίνει στις πολικές περιοχές, στις οποίες θερμός αέρας από τις εύκρατες ζώνες κινείται προς το βορρά στα ανώτερα επίπεδα, και τελικά ψύχεται από την ακτινοβολία και κατακάθεται στους πόλους. Το αποτέλεσμα είναι οι πολικοί ανατολικοί άνεμοι. Στις εύκρατες περιοχές, με γεωγραφικό πλάτος μεταξύ 40 ο και 55 ο, γίνονται αισθητές οι επιρροές των τροπικών και των πολικών περιοχών. Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό των εύκρατων περιοχών είναι τα μεγάλης κλίμακας μετεωρολογικά συστήματα. Οι επιφανειακοί άνεμοι στο Βόρειο Ημισφαίριο είναι δυτικοί λόγω της δύναμης Coriolis. Στα όρια μεταξύ της θερμής κυκλοφορίας στον ισημερινό, μεταξύ 30 ο και 55 ο Β και Ν γεωγραφικό πλάτος, υπάρχουν περιοχές νηνεμίας. Η παρατηρούμενη καθαρή κατακρήμνιση κοντά στον ισημερινό και στο πολικό μέτωπο, μπορεί να αποδοθεί στην ανύψωση υγρού αέρα, ο οποίος ψύχεται. Στο γεωγραφικό πλάτος 30 ο Β και Ν συμβαίνει μία δυνατή υποχώρηση ξηρού αέρα, απ τη στιγμή που ο αέρας χάνει την υγρασία του κατά την ανάβαση στην Ισημερινή ζώνη. Σαν αποτέλεσμα, η καθαρή εξάτμιση των ωκεανών συμβαίνει από τις 10 ο έως τις 40 ο Β και Ν πλάτος. Οι ακανόνιστες εδαφικές μάζες και οι επιφανειακές τους θερμοκρασίες τείνουν να διαταράξουν τα μοντέλα της ομαλής σφαιρικής κυκλοφορίας που περιγράφηκαν παραπάνω. Μία άλλη επιρροή που τείνει να διασπάσει τα σχέδια ζώνης είναι η δύναμη Coriolis. O αέρας που συγκλίνει στα χαμηλά επίπεδα προς περιοχές χαμηλής πίεσης, πρέπει επίσης να εκτελέσει μία κυκλική κίνηση λόγω της δύναμης Coriolis. Η επίδραση της τριβής στην επιφάνεια είναι να κατευθύνει τους ανέμους στα χαμηλά επίπεδα εν μέρει προς την περιοχή χαμηλής πίεσης, παράγοντας μία εσωτερική σπειροειδή κίνηση. Αυτή η στροβιλώδης κίνηση ονομάζεται κυκλώνας. Το κέντρο ενός κυκλώνα είναι συνήθως μία ανοδική στήλη θερμού αέρα. Ομοίως, μία χαμηλού επιπέδου ροή απόκλισης από μία περιοχή υψηλής πίεσης θα

37 έχει σπειροειδή προς τα έξω μορφή. Μία τέτοια περιοχή λέγεται αντικυκλώνας. Στο Βόρειο Ημισφαίριο η κίνηση ενός κυκλώνα είναι αντίθετη προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού (αριστερόστροφη) και αυτή ενός αντικυκλώνα, δεξιόστροφη. Οι διαστάσεις των συνηθισμένων κυκλώνων και αντικυκλώνων είναι από 100km έως 1000km. Οι περισσότεροι κυκλώνες και αντικυκλώνες δημιουργούνται σε ένα μέρος του κόσμου και μεταναστεύουν σε άλλο. Αυτοί δεν πρέπει να συγχέονται με τους ανεμοστρόβιλους ή τους τυφώνες, οι οποίοι παρόλο που αποτελούνται από τον ίδιο τύπο κίνησης αέρα, είναι μικρότερης κλίμακας. Ένα στοιχείο του φαινομένου κυκλώνα- αντικυκλώνα, το οποίο έχει ιδιαίτερη σημασία για τη ρύπανση του αέρα σε αρκετά σημεία του κόσμου, είναι ο ημιμόνιμος υποτροπικός αντικυκλώνας, περιοχές δηλαδή υψηλής πίεσης κεντροθετημένες πάνω από τους μεγαλύτερους ωκεανούς. Ονομάζονται ημιμόνιμοι, γιατί αλλάζουν θέση μόνο μερικώς το καλοκαίρι και το χειμώνα. Το χαρακτηριστικό στοιχείο του υποτροπικού αντικυκλώνα είναι ότι ο ψυχρός αέρας υποχωρεί προς τα πάνω, με αποτέλεσμα την υψηλή πίεση που παρατηρείται στο επίπεδο της θάλασσας, θερμαίνεται από τη συμπίεση καθώς κατέρχεται, προκαλώντας συχνά μια ανυψωμένη θερμοκρασιακή αναστροφή. Το στρώμα αναστροφής πλησιάζει γενικά κοντά στο έδαφος, καθώς η απόσταση από το κέντρο της υψηλής πίεσης αυξάνεται. Στην ανατολική πλευρά των υποτροπικών αντικυκλώνων η αναστροφή ενισχύεται από τη νότια ροή ψυχρού, ξηρού αέρα (υπενθυμίζεται ότι στο Βόρειο Ημισφαίριο η περιστροφή ενός αντικυκλώνα είναι δεξιόστροφη). Ειδικότερα σε παράκτιες περιοχές ο χαμηλού επιπέδου αέρας ψύχεται λόγω της επαφής του με τον ψυχρό ωκεανό κι αυτή είναι μία ανταλλαγή, η οποία τείνει να ενισχύει την αναστροφή. Απ τη στιγμή που ο ανυψωμένος αέρας, όπως και η κατευθυνόμενη νότια χαμηλού επιπέδου ροή, θερμαίνεται, υπάρχει λίγη κατακρήμνιση σε αυτές τις περιοχές. Έτσι στις δυτικές ακτές των ηπείρων είναι σύνηθες να επικρατούν ξηρές, όπως στις ερήμους συνθήκες, σαν τις ερήμους στη νότια Καλιφόρνια, τη Σαχάρα στη Βόρεια Αφρική, την έρημο στη δυτική Αυστραλία και τις παράκτιες πεδιάδες της Νότιας Αμερικής. Από την άλλη, στη δυτική πλευρά του ημιμόνιμου αντικυκλώνα, οι αναστροφές είναι λιγότερο συχνές και ο χαμηλού επιπέδου αέρας από τους τροπικούς είναι θερμός και υγρός. Καθώς ψύχεται στη διαδρομή του προς το βορά, η κατακρήμνιση είναι έντονη. Έτσι, οι ανατολικές ακτές των ηπείρων στους

38 υποτροπικούς είναι θερμές και υγρές, όπως συμβαίνει στις ανατολικές ακτές της Νότιας Αμερικής και της Αφρικής. Μπορούμε έτσι να διακρίνουμε μία από τις αιτίες των προβλημάτων αέριας ρύπανσης που αντιμετωπίζει το Λος Άντζελες. Η τοποθεσία του στη δυτική ακτή της Βόρειας Αμερικής μέσα στην υποτροπική περιοχή και στην ανατολική πλευρά του Ειρηνικού αντικυκλώνα, αποτελεί μία από τις αιτίες λόγω των οποίων οι ανυψωμένες αναστροφές είναι συχνές και ισχυρές. Το χαμηλότερο στρώμα του αέρα (το θαλασσινό στρώμα) ψύχεται εξαιτίας της επαφής του με τον ωκεανό. Οι αέριοι ρύποι παγιδεύονται στο θαλασσινό στρώμα και παρεμποδίζεται η κατακόρυφη ανταλλαγή τους με τον ανωτέρου επιπέδου αέρα. Μία τέτοια κατάσταση μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα αέριας ρύπανσης. Η βάση μιας αναστροφής βρίσκεται τυπικά σε υψόμετρο περίπου 500m, με το στρώμα αναστροφής εκτείνεται άλλα 500m έως 1000m προς τα πάνω. Επιπρόσθετα, με τους ημιμόνιμους αντικυκλώνες υπάρχουν πολλοί μεταναστευτικοί κυκλώνες και αντικυκλώνες στις εύκρατες ζώνες. Οι κυκλώνες αυτοί, διαμορφωμένοι από τις αντιπαραθέσεις μεταξύ του αρκτικού και τροπικού αέρα, έχουν χρόνο ζωής μερικών εβδομάδων και συμπαρασύρωνται με τους δυτικούς ανέμους σε περίπου 800km day -1. Η κατακρήμνιση συχνά συνδέεται με τον ανοδικό αέρα πάνω από το χαμηλής πίεσης κέντρο ενός κυκλώνα. Έτσι, οι κυκλώνες συχνά συνοδεύονται από συννεφιασμένο ουρανό και άσχημο καιρό. Από την άλλη, οι αντικυκλώνες χαρακτηρίζονται από καθαρό ουρανό, ήρεμους ανέμους και καλό καιρό. Ο υπολογισμός των ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών απαιτεί τον καθορισμό της χρονικής περιόδου και της χωρικής έκτασης. Οι χρονικές περίοδοι που βασίζονται στην ηλιακή ισχύ συχνά χρησιμοποιούνται η ετήσια περίοδος και ο ημερήσιος κύκλος αποτελούν τα πιο προφανή παραδείγματα. Μεταξύ των ετήσιων και ημερήσιων χρονικών βαθμίδων παρατηρούνται μεταβολές σε συνοπτικές βαθμίδες, που σχετίζονται με τις κινήσεις των μετεωρολογικών συστημάτων, διάρκειας περίπου μίας εβδομάδας και εποχιακών βαθμίδων διάρκειας ενός μήνα ή δύο μηνών. Η ημιδιετής ταλάντωση (QBO) είναι μια αναστροφή της κατεύθυνσης των ανέμων στη στρατόσφαιρα, που λαμβάνει χώρα σε έναν κύκλο των 26 μηνών κατά προσέγγιση. Εμφανιζόμενο σε ένα χρονικό διάστημα αρκετών ετών, το φαινόμενο El Nino/ Southern Oscillation (ENSO) είναι μία διακύμανση της ατμοσφαιρικής μάζας κατά μήκος του Ειρηνικού Ωκεανού, που συνοδεύεται από μία επιρροή στην θερμοκρασία

39 της επιφάνειας του ωκεανού. Οι διακυμάνσεις του ENSO είναι αρκετά μεγάλες, ώστε να προκαλέσουν παγκόσμιες μεταβολές, συμπεριλαμβανομένων εκείνων της γενικής κυκλοφορίας. Εξαιτίας αυτών των διαχρονικών μεταβολών, η μέτρηση της μέσης κατάστασης της ατμόσφαιρας από δυναμική (όχι χημική) άποψη θα πρέπει να καλύπτει μια πολυετή περίοδο, σχεδόν μια δεκαετία. Για να αξιολογηθεί η δυναμικότητα των ιχνών των σχετικά μακρόβιων ατμοσφαιρικών ρύπων, οι μέσες ανταλλαγές μάζας μεταξύ του Βόρειου και Νότιου Ημισφαιρίου, και κάθετα, παρουσιάζονται μερικές φορές ως μεταφορές μεταξύ των καλά αναμεμειγμένων τμημάτων. Ο Prather και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ένα τρισδιάστατο χημικό μοντέλο ανίχνευσης για να μελετήσουν τις οριζόντιες και κατακόρυφες ανταλλαγές μέσα στα σημαντικότερα ατμοσφαιρικά τμήματα, αλλά και μεταξύ αυτών. Ενδοημισφαιρικές ανταλλαγές συμβαίνουν κυρίως στην ανώτερη τροπόσφαιρα. Η διασπορά του υλικού λαμβάνει χώρα ευκολότερα το καλοκαίρι από οριζόντιους ανέμους, ενώ το χειμώνα η κατακόρυφη μεταφορά τείνει να υπερισχύσει. Χαρακτηριστικοί χρόνοι για ανταλλαγές μεταξύ ατμοσφαιρικών τμημάτων δίνονται στον Πίνακα 2.1. Πίνακας 2.1. Χρόνοι ανταλλαγής μεταξύ ατμοσφαιρικών τμημάτων σε χρόνια Πηγή: Seinfeld et al., 1998 Εκτιμώντας ότι η χρονική διάρκεια για την ανάμειξη ενός είδους σε ολόκληρο το ημισφαίριο είναι 1 έως 2 μήνες, 1 έως 2 έτη απαιτούνται για την ανάμιξη ενός είδους στην χαμηλότερη ατμόσφαιρα ολόκληρης της γης. Ο σχετικά μεγάλης διάρκειας χρόνος για τη μείξη μεταξύ του Βόρειου και Νότιου Ημισφαιρίου προκύπτει από την παρουσία της ενδοτροπικής ζώνης σύγκλισης στον ισημερινό. Επειδή ο αέρας σε αυτήν την ζώνη ανυψώνεται, η περιοχή παρουσιάζει ιδιαίτερη νεφοκάλυψη, βροχή και καθόλου ισχυρούς βόρειους-νότιους ανέμους που θα έτειναν να αναμίξουν αέρια μεταξύ του Βόρειου και Νότιου Ημισφαιρίου.

40 Τροποσφαιρική Στρατοσφαιρική Μεταφορά Η μεταφορά των χημικών ειδών μεταξύ της στρατόσφαιρας και της τροπόσφαιρας είναι μια βασική διαδικασία στην ατμοσφαιρική χημεία. Για παράδειγμα, ανθρωπογενείς ρύποι που έχουν μεταφερθεί από την τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα καθίστανται υπαίτιοι για τη στρατοσφαιρική μείωση του όζοντος. Αντιθέτως, η καθοδική μεταφορά από τη στρατόσφαιρα αντιπροσωπεύει μια σημαντική πηγή όζοντος στην τροπόσφαιρα και αποτελεί το σημαντικότερο μηχανισμό αφαίρεσης για πολλά στρατοσφαιρικά είδη, συμπεριλαμβανομένων αυτών που σχετίζονται με τη μείωση του όζοντος. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το φαινόμενο που κυρίως διαχωρίζει την τροπόσφαιρα από τη στρατόσφαιρα είναι η ανισότητα στις χρονικές βαθμίδες κατακόρυφης ανάμειξης. Η κατακόρυφη μεταφορά του αέρα και των χημικών ειδών σ' όλο το βάθος της τροπόσφαιρας μπορεί να λάβει χώρα σε σύντομες χρονικές βαθμίδες, όπως μερικές ώρες, μέσω των ισχυρών ανοδικών ρευμάτων αέρα που σχετίζονται με το σχηματισμό πυκνών νεφών, ενώ η κατακόρυφη μεταφορά πάνω από ένα παρόμοιου εύρους γεωγραφικό πλάτος στη στρατόσφαιρα μπορεί να διαρκέσει μήνες έως και ένα έτος ή περισσότερο. Αναφέρθηκε παραπάνω ότι η τροπόσφαιρα και η στρατόσφαιρα κάποιες φορές θεωρούνται ως απομονωμένα τμήματα. Εντούτοις, η σχετικά μεγάλη χρονική βαθμίδα για την κατακόρυφη μεταφορά στη στρατόσφαιρα και η κατακόρυφη ανομοιογένεια στο χημικό περιβάλλον στη στρατόσφαιρα φανερώνει ότι η θεώρηση της στρατόσφαιρας ως ένα πλήρως αναμεμειγμένο σύστημα δεν είναι έγκυρη. Έτσι, η περιγραφή της ανταλλαγής μεταξύ στρατόσφαιρας και τροπόσφαιρας με ένα ρυθμό ενιαίας μαζικής μεταφοράς μεταξύ δύο συστημάτων, έχει περιορισμένη χρησιμότητα. Αυτό που παρουσιάζει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον είναι η περιγραφή του ρυθμού με τον οποίο τα τροποσφαιρικά είδη εισέρχονται στις και απομακρύνονται από τις περιοχές της στρατόσφαιρας. Εξετάζοντας τις δυναμικές απόψεις της ανταλλαγής μεταξύ στρατόσφαιρας και τροπόσφαιρας διαπιστώνεται ότι η μεταφορά διαμέσου της τροπόπαυσης συμβαίνει αμφίδρομα, καθώς εμφανίζονται μεγάλες εγκάρσιες μετατοπίσεις της τροπόπαυσης. Στους τροπικούς η υγρή κυκλοφορία μεταφέρει το υλικό κατακόρυφα. Η καθαρή ροή από την τροπική τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα είναι στην πραγματικότητα το αποτέλεσμα της προκαλούμενης από τα κύματα άντλησης από την υπερτροπική στρατόσφαιρα. Αυτή είναι η άντληση, η οποία αποτελεί και την

41 αιτία της σταθερής ανόδου του αέρα στην τροπική στρατόσφαιρα. Η κατώτερη περιοχή της στρατόσφαιρας είναι το μοναδικό κομμάτι της, το οποίο μπορεί να δεχθεί υλικό από την τροπόσφαιρα μέσω της κατά μήκους μεταφοράς μεταξύ των επιφανειών που έχουν σταθερή θερμοκρασία. Ο στρατοσφαιρικός αέρας πάνω από αυτήν την περιοχή δεν μπορεί να φτάσει την τροπόσφαιρα χωρίς πρώτα να κατέλθει με αργό ρυθμό. Η ανταλλαγή μεταξύ της κατώτερης περιοχής της στρατόσφαιρας και της τροπόσφαιρας μπορεί να είναι σημαντικά γρηγορότερη από αυτήν μεταξύ της στρατόσφαιρας πάνω από αυτήν την περιοχή και την κατώτερη περιοχή της στρατόσφαιρας. Η περισσότερη μεταφορά όζοντος από την κατώτατη στρατόσφαιρα στην τροπόσφαιρα πιστεύεται ότι σχετίζεται με γεγονότα αναδίπλωσης (folding) στην τροπόπαυση. Μακρόβια χημικά είδη με σχεδόν ομοιόμορφες τροποσφαιρικές αναλογίες μείξης, όπως είναι τα CH 4, N 2 O και οι χλωροφθωράνθρακες, παρατηρήθηκε ότι έχουν τις μεγαλύτερες στρατοσφαιρικές αναλογίες μίξης ακριβώς πάνω από την τροπική τροπόπαυση. Αυτές οι αναλογίες ανάμειξης εκτείνονται μέχρι την τροπική στρατόσφαιρα, αντανακλώντας πλούμια ανυψωμένου αέρα από υγρή μεταφορά στην τροπική τροπόσφαιρα. Θα περίμενε κανείς μία παρόμοια συμπεριφορά από τους υδρατμούς, αλλά η αναλογία μείξης των υδρατμών παρουσιάζει στην πραγματικότητα ένα ελάχιστο μέσα σε μερικά χιλιόμετρα της τροπικής τροπόπαυσης. Οι υδρατμοί απομακρύνονται λόγω ψύξης από τον αέρα, καθώς διαπερνούν τη χαμηλή θερμοκρασία της τροπόπαυσης, η αναλογία μείξης τους μειώνεται και φτάνει στο σημείο κορεσμού του πάγου (αυτός ο αέρας σταδιακά υγραίνεται καθώς ανέρχεται από την τροπόπαυση, σαν αποτέλεσμα της οξείδωσης του μεθανίου που λαμβάνει χώρα στη στρατόσφαιρα). Οι αναλογίες μείξης των υδρατμών του αέρα που εισέρχονται στην τροπική στρατόσφαιρα ποικίλουν εποχιακά σύμφωνα με τον ετήσιο κύκλο της θερμοκρασίας της τροπόπαυσης. Εφόσον η οριζόντια μεταφορά μεταξύ της τροπικής και της υπερτροπικής στρατόσφαιρας είναι σχετικά αργή, τα στρώματα του αέρα που μεταφέρονται προς τα πάνω μέσω της τροπικής τροπόπαυσης διατηρούν τους ιδιαίτερους υδρατμούς τους για πολλούς μήνες. Το αποτύπωμα των εποχιακά μεταβαλλόμενων αναλογιών μείξης κορεσμού της τροπικής τροπόπαυσης, παρατηρείται ως εναλλασσόμενα στρώματα χαμηλών και υψηλών αναλογίων μείξης υδρατμών, τα οποία διασπείρονται ανοδικά με την ταχύτητα της κυκλοφορίας μεγάλης κλίμακας. Το αποτύπωμα της ετησίως μεταβαλλόμενης αναλογίας μείξης που παράγεται από την ψύξη του νερού στην τροπόπαυση, παραμένει εμφανές μέχρι

42 και δύο χρόνια αργότερα, στη μέση της στρατόσφαιρας. Μελέτες έχουν δείξει, ότι οι ρυθμοί ανόδου ακριβώς πάνω από την τροπική τροπόπαυση είναι 0.2mm s -1 για το βόρειο καλοκαίρι έως 0.4mm s -1 για τον βόρειο χειμώνα. Ταυτόχρονες στο πεδίο (in situ) μετρήσεις του CO 2 και των υδρατμών στην κατώτερη στρατόσφαιρα, που πραγματοποιήθηκαν από το Νοέμβριο του 1992 και το Μάιο του 1993, για παράδειγμα, αναλύθηκαν ώστε να συμπεραίνεται ένας μέσος χρόνος μεταφοράς της τάξεως των 4 εώς 6 μηνών από την τροπική τροπόπαυση (~ 16km) σε ~18.5 έως 19km στα μέσα γεωγραφικά πλάτη. Από την στιγμή που διασχίζει την τροπόπαυση, χρειάζονται αρκετά χρόνια για ένα είδος ώστε να φτάσει στα ανώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας.

43 3. ΔΙΑΧΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ Στο χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ανάμεσα στην εκπομπή και την απομάκρυνση των ρύπων από την ατμόσφαιρα, εκτός από τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φυσικοχημικό μετασχηματισμό των ρύπων ή την απόθεσή τους, λαμβάνουν χώρα και φαινόμενα μεταφοράς. Η μεταφορά ρύπων με τις κινήσεις των αερίων μαζών ονομάζεται διασπορά, ενώ η αραίωση των ρύπων σε μία αέρια μάζα χαρακτηρίζεται ως διάχυση. Αν και οι δύο όροι συχνά συγχέονται, είναι ορθότερο να γίνεται διάκριση μεταξύ τους. Με βάση την παραπάνω διάκριση, η ανάλυση της διασποράς ρύπων στην ατμόσφαιρα προϋποθέτει την περιγραφή της ατμοσφαιρικής ροής στην υπό εξέταση περιοχή. Και αυτό, επειδή η διάχυση των ρύπων διαφέρει ανάλογα με το είδος της ροής. Σε μία ομοιόμορφη στρωτή ροή, επικρατεί η μοριακή διάχυση εξαιτίας της κίνησης των αέριων συστατικών με σκοπό τη μείωση της ανομοιογένειας των συγκεντρώσεών τους. Ομοιόμορφες στρωτές ροές λαμβάνουν χώρα στην ελεύθερη ατμόσφαιρα, όπου οι τριβές είναι αμελητέες. Αντίθετα, στο ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα (Σχήμα 3.1) οι τριβές παίζουν σημαντικότερο ρόλο. Η φύση των τριβών στο ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με το φαινόμενο της τύρβης (δηλαδή στροβιλισμούς που προκαλούνται από μηχανικά, αλλά κυρίως από θερμικά αίτια). Σχήμα 3.1. Ελεύθερη ατμόσφαιρα και οριακό στρώμα Πηγή: Kouimtzi et al., 1998

44 Έτσι, στο ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα έχουμε κατά κύριο λόγο τυρβώδη διάχυση, η οποία είναι κατά πολλές τάξεις μεγέθους εντονότερη από τη μοριακή. Το ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα δεν είναι σταθερό, αλλά παρουσιάζει χρονικές διακυμάνσεις ανάλογα με τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας επιφάνειας. Γενικά, η ατμόσφαιρα είναι ένα δυναμικό σύστημα, στο οποίο ακόμα και σε περιπτώσεις που θεωρείται ότι έχουμε άπνοια, ο αέρας βρίσκεται σε διαρκή κίνηση. Οι παράγοντες που δημιουργούν και διαμορφώνουν όλες αυτές τις κινήσεις είναι: η ηλιακή ενέργεια που προσλαμβάνει η ατμόσφαιρα και η επιφάνεια του εδάφους η ανομοιογένεια του ανάγλυφου του εδάφους και η περιστροφική κίνηση της γης γύρω από τον άξονά της ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ Τα φαινόμενα μεταφοράς και φυσικοχημικού μετασχηματισμού των ρύπων στην ατμόσφαιρα μπορούν να αναλυθούν με την εφαρμογή κατάλληλων υπολογιστικών μεθόδων, κυρίως μαθηματικών μοντέλων. Με τα μαθηματικά μοντέλα επιχειρείται προσομοίωση των φυσικοχημικών μηχανισμών που διέπουν τη διασπορά και το μετασχηματισμό των ρύπων στην ατμόσφαιρα. Για το σκοπό αυτό επιλύονται συστήματα μαθηματικών εξισώσεων, η μορφή των οποίων εξαρτάται από το είδος και την έκταση των φαινομένων που επιδιώκεται να προσομοιωθούν. Ένα μαθηματικό μοντέλο προσφέρεται και για πρόγνωση (πρόβλεψη) των επιπέδων ρύπανσης, εφόσον έχει προηγουμένως αποδειχθεί η αξιοπιστία του. Ειδικότερα, τα μαθηματικά μοντέλα που περιγράφουν τα φαινόμενα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα ονομάζονται μοντέλα διασποράς (dispersion models). Ένα μοντέλο διασποράς περιγράφει τη διάχυση των ρύπων στην ατμόσφαιρα μιας περιοχής σε συνδυασμό με τα ατμοσφαιρικά ροϊκά πεδία που επικρατούν στην υπό εξέταση περιοχή. Η βάση για τις περισσότερες μαθηματικές περιγραφές της ατμοσφαιρικής διάχυσης είναι η εξίσωση της θεωρίας Κ, η οποία υπολογίζει τη συγκέντρωση μιας ουσίας ως συνάρτηση του χώρου και του χρόνου, λαμβάνοντας υπόψη τη μέση ροή ανέμου και την ατμοσφαιρική τύρβη. Η εξίσωση αυτή δίνεται παρακάτω: C t = x x C x ( uc) + K (3.1)

45 όπου C: η συγκέντρωση της διαχεόμενης ουσίας u: η ταχύτητα του ανέμου κατά τη διεύθυνση x Κ: συντελεστής γνωστός ως τυρβώδης διαχυτότητα ή διαχυτότητα eddy x: απόσταση από την πηγή εκπομπής t: χρόνος Ο πρώτος όρος του δεξιού σκέλους της εξίσωσης αντιπροσωπεύει τη μεταφορά εξαιτίας του ανέμου. Ο δεύτερος όρος αντιπροσωπεύει την τυρβώδη διάχυση. Η πιο απλή μέθοδος επίλυσης της βασικής εξίσωσης διάχυσης είναι η μέθοδος Gauss. Κάνοντας ορισμένες παραδοχές (π.χ. ότι η ταχύτητα του ανέμου και η διαχυτότητα παραμένουν σταθερές σε όλο το μήκος διασποράς, ότι η διάχυση κατά τη διεύθυνση x είναι αμελητέα σε σύγκριση με τη ροή της ουσίας κατά την ίδια διεύθυνση, ότι τα χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας είναι σταθερά σ όλο το μήκος της διασποράς, ότι το υλικό που διαχέεται είναι σταθερό αέριο ή αιώρημα σωματιδίων με διάμετρο μικρότερη των 20μm, κλπ.), η μέθοδος Gauss υπολογίζει τη συγκέντρωση για κανονική κατανομή στο οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο από τη σχέση: C ( x, y, z ) 2 2 = Q y z exp 2 2πuσ yσ z σ y σ z (3.2) όπου C: η συγκέντρωση του ρύπου σε σημείο με συντεταγμένες x, y, z Q: ο ρυθμός εκπομπής του ρύπου από την πηγή u: η ταχύτητα του ανέμου κατά τη διεύθυνση x σ y, σ z : συντελεστές διασποράς κατά τις διευθύνσεις y και z, αντίστοιχα (ισούνται με τις τυπικές αποκλίσεις της κατανομής Gauss στο οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο) x: οριζόντια απόσταση από την πηγή κατά τη διεύθυνση του ανέμου y: οριζόντια απόσταση από την πηγή κάθετα στη διεύθυνση του ανέμου z: κατακόρυφη απόσταση από την πηγή.

46 Το Σχήμα 3.2 δείχνει τη χαρακτηριστική οριζόντια διασπορά ενός κανονικού θυσάνου αερολυμάτων κατά την κίνησή του κατάντι της πηγής. Σχήμα 3.2. Οριζόντια διασπορά ενός κανονικού θυσάνου αερολυμάτων (Gaussian plume) κατά την κίνησή του κατάντι της πηγής. Η συγκέντρωση δίνεται στον κατακόρυφο άξονα ως συνάρτηση των x και y για ορισμένη τιμή z. Πηγή: Kouimtzi et al., 1998 Παρακάτω γίνεται μία εκτενής αναφορά για το μοντέλο Gauss και τον τρόπο υπολογισμού των παραμέτρων, τις οποίες εμπεριέχει ΒΑΣΗ ΚΑΙ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΤΕΛΑ GAUSS Θεωρητικό υπόβαθρο Τα μοντέλα διάχυσης Gauss χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των επιπτώσεων απ τις υπάρχουσες και προτεινόμενες πηγές αέριας ρύπανσης σε τοπική και αστική ποιότητα αέρα, ιδιαίτερα για ρυθμιστικές εφαρμογές. Η ιστορία των μοντέλων διάχυσης Gauss ξεκινάει το 1920, όπου εμφανίστηκαν βασικοί δείκτες μεταφοράς και στατιστικές θεωρίες διάχυσης. Νωρίτερα, κατανομές θερμοκρασίας σε συγκεκριμένα προβλήματα μετάδοσης θερμότητας φάνηκαν να είναι Γκαουσιανές, όπως ήταν και οι κατανομές συγκέντρωσης σε προβλήματα μοριακής διάχυσης. Στις αρχές της

47 δεκαετίας του 1920 βρέθηκαν οι λύσεις για την εξίσωση μέσης διάχυσης, όσο αφορά στη διασπορά καπνού σε στροβιλώδη ατμόσφαιρα, με διαχύσεις σταθερού στροβιλισμού για διαφορετικές διαμορφώσεις πηγής. Οι λύσεις αυτές φανέρωσαν κατανομές Gauss σε θυσάνους καπνού από σημειακή πηγή. Συγκεντρώσεις διαχύσεων Gauss προήλθαν από πλούμια σημειακών και γραμμικών πηγών, κάτω από ασφαλείς απλοποιημένες παραδοχές. Παρόλο που οι συγκεκριμένες λύσεις δεν συμπεριλήφθηκαν στις τυπικές φόρμες Gauss, με τη χρήση των σ, σ, προβλέφθηκε η αρχική θεωρητική βάση γι αυτό που είναι γνωστό σαν μοντέλα διάχυσης Gauss. Μία πιο δυνατή θεωρητική βάση προβλέφθηκε αργότερα από στατιστικές θεωρίες και μοντέλα τυχαίας κίνησης σωματιδιακής διάχυσης σε ομογενείς στροβιλώδεις ροές. Το θεωρητικό υπόβαθρο για τα μοντέλα διάχυσης Gauss περιορίζεται σε ιδανικές ομοιόμορφες ροές με ομογενή στροβιλισμό. Για σημειακές και γραμμικές πηγές απαιτείται επίσης η μέση ταχύτητα του ανέμου να είναι μεγαλύτερη απ τις τυπικές αποκλίσεις των διακυμάνσεων της στροβιλώδους ταχύτητας, έτσι ώστε η αντίθετη στο ρεύμα ή η επιμηκής διάχυση να μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα. Οι μέσοι άνεμοι και η στροβίλωση που εμπλέκονται στην ατμόσφαιρα και συγκεκριμένα στο πλανητικό οριακό στρώμα (PBL), σπάνια ικανοποιούν τις παραπάνω απλοποιημένες παραδοχές της θεωρίας. Συχνά, υπάρχουν περιπτώσεις όπου συναντώνται δυνατοί άνεμοι ή ασθενείς άνεμοι και ανομοιογένειες στο στροβιλισμό, οι οποίες κάνουν τη θεωρητική βάση του μοντέλου διάχυσης Gauss μη έγκυρη. x y Άλλες αιτιολογήσεις Η βασική αιτιολόγηση για τη χρήση των μοντέλων διάχυσης Gauss σε ρυθμιστικές εφαρμογές προέρχεται από την αξιολόγηση και εγκυρότητά τους, ενάντια στα πειραματικά δεδομένα της διάχυσης. Τα περισσότερα δεδομένα που χρησιμοποιούνται γι αυτόν το σκοπό και εισάγονται στα μοντέλα Gauss είναι, παρόλα αυτά, περιορισμένα σε κοντινό πεδίο ή σε μέγιστες συγκεντρώσεις σε επίπεδο εδάφους (g.l.c.) καθώς και μετεωρολογικές παράμετροι και παράμετροι πηγών. Άλλοι λόγοι για τη χρησιμοποίηση των μοντέλων διάχυσης Gauss σε ρυθμιστικές εφαρμογές δίνονται παρακάτω: 1. Είναι αναλυτικά και εννοιολογικά ελκυστικά 2. Συμφωνούν με την τυχαία φύση του στροβιλισμού

48 3. Είναι υπολογιστικά φθηνότερα στη χρήση 4. Έχουν αποκτήσει ένα επίσημο κύρος σε θεσμικές κατευθυντήριες γραμμές (USEPA, 1986, 1996) ΠΛΟΥΜΙΟ GAUSS ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΛΑ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΘΥΣΑΝΟΥ Το μοντέλο πλουμίου Gauss O ακρογωνιαίος λίθος των περισσότερων υπολογισμών διάχυσης σε ρυθμιστικές εφαρμογές είναι ο μαθηματικός τύπος πλουμίου Gauss για σημειακή πηγή σε ομοιόμορφη ροή με ομογενή στροβιλισμό (εξίσωση 3.2). Η εξίσωση 3.2 μπορεί να εξαχθεί απλά από την υπόθεση των κατανομών των συγκεντρώσεων Gauss στις y και z κατευθύνσεις σε κάθε αντιπροσωπευτικό δείγμα στο πλούμιο κατάντι της πηγής και από την εξίσωση διατήρησης της μάζας. Από τη στιγμή που οι περισσότερες σημειακές πηγές ρύπανσης της ατμόσφαιρας είναι τοποθετημένες στην επιφάνεια της γης ή δίπλα από αυτήν (π.χ. εξαεριστήρες, βαλβίδες, καπνοδόχοι-καμινάδες), είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η παρουσία της εδαφικής επιφάνειας. Θεωρώντας μια τελείως αντανακλώμενη επιφάνεια σαν την πιο συντηρητική οριακή κατάσταση, συμπλήρωμα μιας πηγής είδωλο δίδεται ο ακόλουθος μαθηματικός τύπος Gauss για μία επιφάνεια ή ανυψωμένη έκλυση: c ( x, y, z; H ) 2 Q y exp 2πu σ yσ z 2σ y exp 2 ( z H ) ( z + H ) = 2 2 2σ 2 2 z σ z + exp 2 (3.3) Όπου Η είναι το ενεργό ύψος της έκλυσης πάνω από το έδαφος. Σημειώνεται ότι η εξίσωση 3.3 ικανοποιεί την εξίσωση της διατήρησης της μάζας. Η εξίσωση 3.3 μπορεί να θεωρηθεί σαν προϊόν τεσσάρων παραγόντων: 1. Ο ρυθμός εκπομπής Q, ο οποίος δείχνει ότι η συγκέντρωση σε κάθε σημείο είναι άμεσα ανάλογη με το ρυθμό εκπομπής ή με τη δύναμη της πηγής. 2. Ο παράγοντας αντίστροφου μέσου ανέμου 1 / u, ο οποίος δείχνει ότι οι συγκεντρώσεις είναι αντιστρόφως ανάλογες με τη μέση ταχύτητα του ανέμου. 3. Ο παράγοντας διάχυσης εγκάρσιου ανέμου F y ο οποίος δείχνει ότι κατά μήκος του άξονα y, η συγκέντρωση είναι κανονικά κατανεμημένη, με τη μέγιστη τιμή στην

49 κεντρική γραμμή πλουμίου, που είναι αντιστρόφως ανάλογη με την παράμετρο εγκάρσιας διάχυσης σ y. 4. O παράγοντας κατακόρυφης διάχυσης F z, ο οποίος δείχνει ότι στην κατακόρυφη διεύθυνση (άξονας z), η κατανομή συγκέντρωσης δίνεται απ το άθροισμα των κατανομών Gauss σύμφωνα με αληθινές πηγές και πηγές είδωλα, και η συγκέντρωση είναι αντιστρόφως ανάλογη με την παράμετρο κατακόρυφης διάχυσης σ z. Στα πλαίσια των παραπάνω παραγόντων, η εξίσωση 3.3 μπορεί εύκολα να εκφραστεί ως Q c ( x, y, z; H ) = F y Fz (3.4) u Λεπτομερώς, η συγκέντρωση στο επίπεδο του εδάφους (g.l.c.) κατά μήκος της κεντρικής γραμμής πλουμίου δίνεται από c o Q ( x; H ) = exp 2 πuσ yσ z 2σ z H 2 (3.5) που είναι ο βασικός μαθηματικός τύπος πλουμίου Gauss για υπολογισμό των (g.l.c.) σύμφωνα με την επιφάνεια (H=0) και των ανυψωμένων πηγών και τέλος, προσδιορίζει την ανώτατη g.l.c. ( c o max ) και την τοποθεσία της (x max ) κατάντι της πηγής. Με τη χρήση της εξίσωσης 3.3 μπορεί επίσης να προσδιοριστεί ο εγκάρσιος άνεμος, που σχετίζεται με τη συγκέντρωση της κεντρικής γραμμής του πλουμίου. Πολλές υποθέσεις και προσεγγίσεις συμπεριλαμβάνονται στο μοντέλο πλουμίου Gauss. Κάποιες απ τις σημαντικές υποθέσεις είναι: 1. Συνεχής εκπομπή από την πηγή με ένα σταθερό ρυθμό, τουλάχιστον για χρονική διάρκεια ίση με ή μεγαλύτερη από τη χρονική διάρκεια μεταφοράς στην τοποθεσία που μας ενδιαφέρει. Ο μαθηματικός τύπος διάχυσης πλουμίου θεωρεί ότι οι ελεύθεροι και δειγματικοί χρόνοι είναι συγκρινόμενοι με την διάρκεια μεταφοράς έως τον δέκτη, έτσι ώστε το υλικό να εξαπλώνεται με τη μορφή σταθερού πλουμίου μεταξύ της πηγής και του πιο απομακρυσμένου δέκτη.

50 Κοντινότερη εξάπλωση θα έχει ως αποτέλεσμα έναν επιμήκη θύσανο με πεδίο συγκέντρωσης εξαρτώμενο του χρόνου. 2. Ροή σταθερής κατάστασης και σταθερές μετεωρολογικές συνθήκες, τουλάχιστον κατά τη διάρκεια της μεταφοράς από την πηγή στον πιο απομακρυσμένο δέκτη. Αυτή η υπόθεση μπορεί να μην είναι έγκυρη κατά τη διάρκεια ταχέως μεταβαλλόμενων μετεωρολογικών συνθηκών, καθώς και κατά τη διάρκεια των πρωινών και απογευματινών περιόδων μετάβασης. 3. Διατήρηση της μάζας στο πλούμιο. Η εξίσωση συνέχειας που ικανοποιείται από το μαθηματικό τύπο πλουμίου Gauss 3.3, είναι η μαθηματική έκφραση της κατάστασης κατά την οποία ο ρυθμός ροής μάζας διαμέσου οποιασδήποτε τομής του πλουμίου είναι ίσος με το ρυθμό εκπομπής της πηγής. Αυτό σημαίνει ότι κανένα απ τα υλικά δεν αφαιρείται μέσω χημικής αντίδρασης, βαρυτικής απόθεσης ή απόθεσης στην επιφάνεια. Όλα τα υλικά που προσεγγίζουν την επιφάνεια μέσω στροβιλώδους διάχυσης αντανακλώνται πίσω και καμία ποσότητα αυτών δεν απορροφάται εκεί. 4. Γκαουσιανές ή αντανακλώμενες κατανομές Gauss μέσης συγκέντρωσης σε πλάγιες και κατακόρυφες διευθύνσεις σε κάθε τοποθεσία κατάντι του πλουμίου. Η υπόθεση της κατανομής Gauss στην κατακόρυφη διεύθυνση είναι μερικώς αμφισβητήσιμη, αλλά δεν εμφανίζεται να επιδρά δυσμενώς στα μοντέλα που υπολογίζουν συγκεντρώσεις στο επίπεδο του εδάφους. 5. Σταθερή μέση μεταφορά ανέμου σε οριζόντιο (x-y) επίπεδο. Αυτό συνεπάγεται οριζόντια ομογενή ροή, αλλά η υπόθεση καθίσταται μη έγκυρη πάνω από σύνθετο έδαφος. 6. Δεν έχουμε δυνατό άνεμο στον κατακόρυφο άξονα. Αυτή η υπόθεση εμπεριέχεται στη σταθερή μέση ταχύτητα μεταφοράς u στον τύπο πλουμίου Gauss. Πρακτικά, η u θεωρείται συχνά ως η ταχύτητα του ανέμου σε ύψος 10m για κοντινές στο έδαφος πηγές (Η<10m) και ως η ταχύτητα του ανέμου στο ύψος της ενεργούς απελευθέρωσης για ανυψωμένες πηγές. Η διακύμανση της ταχύτητας του ανέμου με το ύψος μπορεί επίσης να ληφθεί υπόψη υπολογίζοντας ακριβέστερα την ταχύτητα μεταφοράς, αλλά αυτό προϋποθέτει τη γνώση της κατανομής της κατακόρυφης συγκέντρωσης στο πλούμιο για κάθε τοποθεσία δέκτη. Η διακύμανση της κατεύθυνσης του ανέμου με το ύψος θεωρείται αμελητέα, παρόλο που η επίδρασή της στο διασκορπισμό πλάγιου πλούμιου και στο πεδίο

51 συγκέντρωσης μπορεί να ληφθεί υπόψη θεωρητικά μέσω της κατάλληλης παραμετροποίησης του σ y. 7. Αρκετά δυνατοί άνεμοι ώστε να προκαλούν αμελητέα τυρβώδη διάχυση στην κατεύθυνση της ροής σε σύγκριση με τη μέση μεταφορά. Αυτή η υπόθεση, επίσης γνωστή ως προσέγγιση ισχνού πλουμίου, που είναι αφανής στο μοντέλο πλουμίου Gauss, γενικά γίνεται ανέγκυρη πολύ κοντά στην πηγή, όπου το υλικό διαχέεται ανάντι της πηγής λόγω των διακυμάνσεων της διαμήκους ταχύτητας. Επιπρόσθετα, καθώς απομακρυνόμαστε από την πηγή η υπόθεση καθίσταται μη έγκυρη, αφού ο μέσος άνεμος γίνεται αδύναμος και εξαφανίζεται ολοκληρωτικά (π.χ. κάτω από εντελώς σταθερές καταστάσεις και καταστάσεις ελεύθερης μεταφοράς). Συμπληρωματικές υποθέσεις εισάγονται στον προσδιορισμό των μετεωρολογικών παραμέτρων και των παραμέτρων διασποράς στο μοντέλο πλουμίου Gauss Το μοντέλο θυσάνου Gauss H υπόθεση των κατανομών συγκέντρωσης Gauss σε όλες τις κατευθύνσεις στο μέσο εκπεμπόμενο νέφος και η εξίσωση της διατήρησης της μάζας οδηγεί στον μαθηματικό τύπο θυσάνου Gauss για σημειακή πηγή c ( x, y, z, t) = Q ( ) ip x y z exp 3 / π σ xσ yσ z σ x σ y σ z (3.6) στον οποίο σ x,σ y και σ z είναι οι παράμετροι διάχυσης θυσάνου, οι οποίοι γενικά διαφέρουν από τις παραμέτρους διασποράς πλουμίου. Από στιγμιαία σημειακή πηγή κοντά σε μία αντανακλώμενη επιφάνεια, ο παραπάνω τύπος τροποποιείται σε c ( x, y, z, t; H ) exp = ( 2π ) 2 ( z H ) ( z + H ) 2σ 2 z 3 / 2 Qip x exp 2 σ xσ yσ z 2σ x + exp 2σ 2 z y 2σ 2 y (3.7)

52 ο οποίος μπορεί επίσης να θεωρηθεί σαν προϊόν τεσσάρων παραγόντων o παράγοντας πηγής και oι διαμήκεις, πλάγιοι και κατακόρυφοι παράγοντες διάχυσης. Ειδικότερα, η g.l.c. ακριβώς κάτω από το κέντρο του θυσάνου δίνεται από c o ( t, H ) 2Q exp H 2 = ip 2 ( ) 3 / 2 2π σ xσ yσ z 2σ z (3.8) Οι περισσότερες από τις υποθέσεις που συμπεριλαμβάνονται στο μοντέλο πλουμίου Gauss περιλαμβάνονται και στο μοντέλο θυσάνου. Οι μόνες εξαιρέσεις, είναι οι απαιτήσεις για σταθερή εκπομπή και δυνατούς ανέμους όσον αφορά στο πρώτο. To μοντέλο θυσάνου Gauss μπορεί να προβλέψει μόνο το μέσο περίγραμμα του εκπεμπόμενου νέφους και το πεδίο συγκέντρωσης συναρτήσει του χρόνου, αλλά όχι για κάθε περίπτωση θυσάνου ή νέφους. Το τελευταίο σενάριο παρουσιάζει μεγαλύτερο και άμεσο ενδιαφέρον για κάθε τυχαία εκπομπή επικίνδυνου υλικού ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΔΙΑΧΥΣΗΣ Παλαιότερα πειράματα διάχυσης έγιναν με σκοπό την επαλήθευση συγκεκριμένων θεωριών και μοντέλων διάχυσης και για την εμπειρική εκτίμηση των παραμέτρων διάχυσης ή διασποράς. Παρακάτω δίνονται μόνο συνοπτικές περιγραφές μερικών κλασικών πειραμάτων διάχυσης, που περιλαμβάνουν συνεχείς και στιγμιαίες ή σχεδόν στιγμιαίες πηγές Κλασικά Πειράματα Διάχυσης Στις δεκαετίες των 50 και 60 πραγματοποιήθηκαν πειράματα διασποράς πλουμίου συνεχούς πηγής. Από αυτά, μερικά από τα περισσότερο γνωστά πειράματα αναφέρονται συνοπτικά. Συνεχείς κοντά στην επιφάνεια εκλύσεις. Πιθανώς, τα περισσότερο γνωστά πειράματα διασποράς πλουμίου που περιλαμβάνουν εκλύσεις κοντά στην επιφάνεια, διεξήχθησαν από ουδέτερους ανοδικής κίνησης παθητικούς ανιχνευτές κατά τη διάρκεια του Προγράμματος Prairie Grass στο O neill της Nebraska το Αυτό ήταν ένα περιεκτικό πρόγραμμα πεδίου που αφορούσε στο

53 στροβιλισμό και τη διάχυση στο ατμοσφαιρικό επιφανειακό στρώμα πάνω από ένα μεγάλο επίπεδο πεδίο. Περίπου εβδομήντα (70) συνεχόμενες εκλύσεις SO 2 διάρκειας 10 λεπτών πραγματοποιήθηκαν σε ύψος 0.5m πάνω από την επιφάνεια του εδάφους (χλόη). Οι συγκεντρώσεις 1.5m πάνω από το έδαφος μετρήθηκαν κατά μήκος ημικυκλικών τόξων σε διάφορες αποστάσεις μεταξύ 50m και 800m από την πηγή. Επιπλέον, οι κατακόρυφες κατανομές συγκέντρωσης μετρήθηκαν από έξι πύργους 20m που τοποθετήθηκαν κατά μήκος ενός τόξου των 100m. Παρόμοια πειράματα έγιναν σε πολύ τραχύτερη και ανώμαλου εδάφους περιοχή στο Round Hill της Μασαχουσέτης. Άλλη μία σειρά 66 πειραμάτων διάχυσης έλαβαν χώρα κάτω από το Πρόγραμμα Green Glow στο Hanford της Washington. Σ αυτά τα πειράματα, ο ανιχνευτής φθορισμού θειούχου ψευδαργύρου απελεύθερωθηκε στο 1.5m πάνω απ το έδαφος και μετρήθηκαν οι συγκεντρώσεις σε τόξα μεταξύ 200m και 25.6km από την πηγή. Μετρήθηκαν επίσης οι κατακόρυφες συγκεντρώσεις μέχρι το ύψος των 62m σε έναν αριθμό πύργων των 62m. Η περιοχή πειράματος ήταν αρκετά επίπεδη με ήπιες κλίσεις και καλυμμένη με φυτά (φασκομηλιές) με ύψος 1-2m. Ο ανιχνευτής θειούχου ψευδάργυρου, με νερό σαν μεταφορέα, απελευθερώθηκε συνεχόμενα για μία περίοδο των 30 λεπτών μέσω δύο γεννητριών ομίχλης. Tα φθορίζοντα σωματίδια συγκεντρώθηκαν σε φίλτρα. Συνεχείς Ανυψωμένες Εκλύσεις. Διάχυση πλουμίου από συνεχείς ανυψωμένες εκλύσεις είναι ιδιαίτερου ενδιαφέροντος σε πρακτικές εφαρμογές, διότι πολλές αληθινές εκπομπές από βιομηχανικές πηγές είναι ανυψωμένες, όχι μόνο εξαιτίας φυσικού σωρού ή ύψους καμινάδας, αλλά σύμφωνα και με τις επιδράσεις της ορμής και της τάσης ανύψωσης της έκλυσης. Αποτελεσματικά ύψη έκλυσης παρουσιάζουν έυρος από δεκάδες μέτρα έως αρκετές εκατοντάδες μέτρα. Η διασπορά υλικού από τέτοιες πηγές λαμβάνει χώρα κυρίως στα μεσαία και ανώτερα επίπεδα του πλανητικού οριακού στρώματος (PBL), και ο μεγαλύτερος αντίκτυπος στο επίπεδο του εδάφους εμφανίζεται σε μικρή απόσταση κατάντι της πηγής. Κάποια από τα παλαιότερα πειράματα ατμοσφαιρικής διάχυσης έγιναν από τον British Chemical Defense Experimental Station στο Porton της Αγγλίας. Αυτά στόχευαν στον προσδιορισμό της διασποράς του πλάγιου πλουμίου συναρτήσει της ατμοσφαιρικής σταθερότητας και της κατάντι απόστασης από την πηγή. Επίσης μελετήθηκε η διασπορά σπορίων Lycopodium, τα οποία απελευθερώθηκαν στα

54 150m πάνω από το έδαφος, για να ελεγχθούν οι στατιστικές σχέσεις που προβλέφθηκαν θεωρητικά μεταξύ του στροβιλισμού και της διάχυσης. Ο Εθνικός Σταθμός Δοκιμής Αντιδραστήρων στο Idaho Falls πραγματοποίησε μία σειρά πειραμάτων διάχυσης κατά τη διάρκεια ασταθών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Ένας φθορίζον ανιχνευτής απελευθερώθηκε στα 46m πάνω από το έδαφος και οι μέσες συγκεντρώσεις μετρήθηκαν κατά μήκος έξι τόξων από επιφανειακούς ανιχνευτές με εύρος από 150m μέχρι 1800m από το σημείο έκλυσης. Οι μετρήσεις μέσου ανέμου και στροβιλισμού έγιναν επίσης σε αρκετά επίπεδα ενός πύργου των 46m. Οι διασπορές πλάγιου και κατακόρυφου πλουμίου, σ y και σ z, βρέθηκαν να είναι σχετικώς ανάλογες προς τις τυπικές αποκλίσεις των διακυμάνσεων της κατεύθυνσης του ανέμου, σ θ και σ φ αντίστοιχα. Οι μετρήσεις διάχυσης σε ανυψωμένα πλούμια από μία φθορίζουσα χρωστική ουσία κατά τη διάρκεια ποικίλων συνθηκών αναστροφής έγιναν στο Hanford της Washington. Mία εκτενής σειρά πειραμάτων διασποράς πλουμίου από ανυψωμένες πηγές, πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια μιας περιόδου 15 χρόνων στο Brookhaven National Laboratory (BNL). Η περιοχή του πειράματος μπορεί να χαρακτηριστεί ως σχετικά επίπεδη και τραχιά, με μια μικτή χρήση εδάφους που προκύπτει από ανεπτυγμένες περιοχές, ανοιχτά πεδία και δένδρα. Οι μετρήσεις διάχυσης έγιναν χρησιμοποιώντας αρκετούς διαφορετικούς ανιχνευτές, που απελευθερώθηκαν από το ύψος των 108m πάνω από το έδαφος, ενώ οι μέσοι άνεμοι και οι θερμοκρασίες μετρήθηκαν σε διαφορετικά επίπεδα ενός μετεωρολογικού πύργου των 130m και οι διακυμάνσεις της κατεύθυνσης του ανέμου καταγράφηκαν στο ύψος έκλυσης. Κάποια από τα παλιότερα πειράματα διάχυσης στο BNL που χρησιμοποιούν ομίχλη πετρελαίου ως ανιχνευτή, έγιναν κατά τη διάρκεια πρωινών ασταθών συνθηκών, όταν το πλούμιο μπορούσε εύκολα να διαχυθεί στο έδαφος για επιφανειακή δειγματοληψία. Πραγματοποιήθηκε επίσης δειγματοληψία από αεροσκάφη στο ανυψωμένο πλούμιο, το οποίο απελευθερώθηκε από τον αντιδραστήρα του Brookhaven κατά τη διάρκεια σταθερών συνθηκών. Το 1971 στο Tennessee Valley Authority (TVA) μετρήθηκαν οι κατανομές συγκέντρωσης του SO 2 και οι σχετικές μετεωρολογικές παράμετροι για έναν αριθμό πλουμίων από εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές είναι πιθανώς οι πρώτες μετρήσεις διασποράς, που περιλαμβάνουν μεγάλα ανυψωμένα πλούμια από βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Η δειγματοληψία έγινε από ειδικά οργανωμένα ελικόπτερα, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για να λάβουν πλάγιες και κατακόρυφες

55 διατομές δια μέσου των πλουμίων σε ποικίλες αποστάσεις από τους σωρούς. Τα ύψη των σωρών κυμαίνονταν από 75m μέχρι 250m, οι αποστάσεις δειγματοληψίας από 0.8km έως 32km και ο χρόνος δειγματοληψίας από 2min έως 5min ήταν περιορισμένος λόγω του χρόνου που χρειάστηκε το ελικόπτερο να περάσει διαμέσου του πλουμίου. Ο δείκτης θερμοκρασίας στο ύψος του πλουμίου χρησιμοποιήθηκε σαν μέτρο της ατμοσφαιρικής σταθερότητας. Σχεδόν στιγμιαίες εκλύσεις. Έχουν πραγματοποιηθεί λίγα πειράματα διάχυσης θυσάνου, που περιλαμβάνουν στιγμιαίες και σχεδόν στιγμιαίες εκλύσεις. Εξαιτίας της δυσκολίας στην ταυτόχρονη μέτρηση στιγμιαίων συγκεντρώσεων σε έναν ικανοποιητικό αριθμό σημείων σε θύσανο που επεκτείνεται, οι παρατηρήσεις της διάχυσης του θυσάνου βασίζονται κυρίως σε οπτικές ή φωτογραφικές μεθόδους. Μόνο μερικές από τις εκτενείς σειρές παρατηρήσεων της διάχυσης θυσάνου αναφέρονται παρακάτω. Έχουν αναφερθεί παρατηρήσεις που αφορούν σε καπνό προερχόμενο από θυσάνους στη στρατόσφαιρα, χρησιμοποιώντας φιαλίδια τετραχλωριδίου του τιτανίου και νερού, τα οποία τοποθετήθηκαν σε μπαλόνια και τελικά εξερράγησαν σε προκαθορισμένα ύψη μεταξύ 7km και 19km. Οι θύσανοι καπνού που προέκυψαν παρατηρήθηκαν με φωτό-θεοδόλιχους, των οποίων οι καταγραφές έδωσαν τις θέσεις και τα ορατά μεγέθη των θυσάνων σε ποικίλους χρόνους διάχυσης με μέγιστο τα 11 λεπτά. Ομοίως, έχουν αναφερθεί οι φωτογραφικές παρατηρήσεις των θυσάνων καπνού που απελευθερώθηκαν σε ένα ύψος των 100m πάνω από την επιφάνεια του νερού. Οι θύσανοι παρήχθησαν με την έκρηξη μικρών βομβών πυρίτιδας, οι οποίες μεταφέρθηκαν προς τα άνω από δεσμευμένες αεροβολίδες (tethered balloons). Οι θέσεις και τα μεγέθη από θυσάνους καπνού σε διαστήματα 1s καθορίστηκαν με τη χρήση φωτογραφιών. Άλλες δύο σειρές πειραμάτων διάχυσης θυσάνου πραγματοποιήθηκαν το Στην πρώτη σειρά, συγκεντρώσεις σπορίων Lycopodium απελευθερώθηκαν κοντά στο έδαφος και έγιναν μετρήσεις συγκέντρωσης συλλέγοντας δείγματα των σπορίων σε τόξα εγκάρσιου ανέμου για διαφορετικές αποστάσεις έως τα 300m. Ταυτόχρονες μετρήσεις ταχύτητας και κατευθύνσεων ανέμου στο ύψος των 2m έγιναν επίσης σε τέσσερις διαφορετικές θέσεις στην κατεύθυνση του εγκάρσιου ανέμου. Στη δεύτερη σειρά πειραμάτων διάχυσης μέσου εύρους, μία ομάδα σωματιδίων θείου - ψευδαργύρου - καδμίου απελευθερώθηκε από ένα αεροσκάφος

56 που πετούσε σε τροχιά εγκάρσιου ανέμου και μία συσκευή συνδεδεμένη στο καλώδιο της δεσμευμένης αεροβολίδας χρησιμοποιήθηκε για τη δειγματοληψία συγκεντρώσεων των σωματιδίων μέσα στο νέφος. Οι μετρήσεις της ταχύτητας του ανέμου και οι διακυμάνσεις της κατακόρυφης κατεύθυνσης του ανέμου έγιναν από όργανα συνδεδεμένα στο καλώδιο. Ο κατ' εκτίμηση ρυθμός ανάπτυξης της ομάδας των σωματιδίων βρέθηκε να συσχετίζεται με την ένταση του στροβιλισμού. Ένα πρόγραμμα ατμοσφαιρικής διάχυσης, που ονομάστηκε Project Sand Storm οδήγησε σε 43 πειράματα διάχυσης σε ασταθείς ατμοσφαιρικές συνθήκες στην Edwards Air Force Base στην Καλιφόρνια. Πυραυλοκινητήρες σταθερού καυσίμου, οι οποίες περιελάμβαναν γνωστές ποσότητες βηρυλλίου, κάηκαν για μικρά χρονικά διαστήματα που ποικίλουν από 2s έως 8s και παρήχθησαν θύσανοι με αρχικές ορατές διαμέτρους των 15m έως 45m. Ο ανιχνευτής συλλέχθηκε σε φίλτρα τοποθετημένα κατά μήκος κυκλικών τόξων περίπου στο σημείο καύσης, εκτεινόμενος μέχρι τα 2400m. Χρησιμοποιήθηκαν φωτοθεοδόλιχοι για να αποκτηθούν πληροφορίες για την οπτική εμφάνιση και τις διαστάσεις των θυσάνων. Τα μετεωρολογικά δεδομένα (μέσοι άνεμοι, στροβιλισμός και θερμοκρασίες) αποκτήθηκαν από έναν πύργο 60m που ήταν τοποθετημένος 60m ανάντι του σημείου έκλυσης. Το 1964 έγινε μία εκτεταμένη σειρά παρατηρήσεων της διάχυσης πολύ μικρών τμημάτων πλουμίου, εκλυόμενα από ανυψωμένες πηγές κατά τη διάρκεια σχεδόν ουδέτερων και σταθερών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Αυτές οι δοκιμές διεξήχθησαν σε μία παράκτια και σε μία εσωτερική περιοχή στη Στοκχόλμη της Σουηδίας. Πλούμια ομίχλης πετρελαίου παρήχθησαν σε μία περίοδο των 30s και απελευθερώθηκαν σε ύψη που ποικίλουν από 24m έως 87m πάνω από την επιφάνεια. Χρησιμοποιήθηκαν φωτογραφίες από τμήματα πλουμίου για τον υπολογισμό οριζόντιων και κατακόρυφων διασπορών. Πειράματα Διάχυσης Ειδικής Περίπτωσης. Πειράματα διάχυσης που πραγματοποιήθηκαν νωρίτερα με συγκεκριμένο σκοπό τον εμπειρικό υπολογισμό των παραμέτρων διάχυσης για χρήση στο πλούμιο Gauss και τα μοντέλα διάχυσης θυσάνου, περιορίστηκαν σε απλούστερα εδάφη (επίπεδο με ομοιόμορφη τραχύτητα και θερμικά χαρακτηριστικά) και μετεωρολογικές συνθήκες (σταθερή και ομογενής ροή).

57 Στην πράξη, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη διασπορά του υλικού στην ατμόσφαιρα γύρω από μία ποικιλία σύνθετου εδάφους και συνθηκών ροής. Η χρήση των μοντέλων διάχυσης Gauss μπορεί δύσκολα να δικαιολογηθεί κάτω από τέτοια σύνθετα εδάφη και συνθήκες ροής. Τα πειράματα διάχυσης ειδικής περίπτωσης έχουν πραγματοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση των διαδικασιών διασποράς και για τον έλεγχο και τη νομιμοποίηση περισσότερο εκλεπτυσμένων μοντέλων διασποράς ΜΕΛΕΤΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΜΠΕΙΡΙΚΗΣ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ Ένας αριθμός παλαιότερων πειραμάτων διάχυσης πραγματοποιήθηκε με το συγκεκριμένο σκοπό της εκτίμησης των παραμέτρων διάχυσης του πλουμίου ή του θυσάνου για χρήση στα απλούστερα μοντέλα Gauss. Οι περισσότερες από αυτές τις μελέτες παραμετροποίησης διασποράς βασίζονται σε πειράματα διάχυσης συνεχούς πηγής και πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο στα μοντέλα διασποράς πλουμίου. Οι παράμετροι διασποράς πλουμίου υπολογίστηκαν είτε από φωτογραφικές παρατηρήσεις πλουμίων μέσου χρόνου, που έγιναν ορατές από καπνό ή χρωματισμό, είτε από μετρήσεις της μέσης συγκέντρωσης του ανιχνευτή σε πλούμια συνεχούς πηγής σε διάφορες αποστάσεις από την πηγή. Από τη μετρημένη κατανομή συγκέντρωσης σε πλάγια κατεύθυνση, μπορούμε κατευθείαν να προσδιορίσουμε το σ y, τη μέση συγκέντρωση πλουμίου και την ολοκληρωμένη συγκέντρωση εγκάρσιου ανέμου. Μετρήσεις της κατανομής μέσης συγκέντρωσης στην κατακόρυφο είναι σπάνια διαθέσιμες για κατευθείαν προσδιορισμό του σ z. Αλλά τα σ y και σ z μπορούν να υπολογιστούν έμμεσα από τους μαθηματικούς τύπους πλουμίου Gauss, με την προϋπόθεση ότι η δύναμη της πηγής και η ενεργός ταχύτητα της μεταφοράς δια μέσου του πλουμίου είναι γνωστές. Σε απλούστερες μελέτες διασποράς, τα σ y και σ z εκφράζονται ως συναρτήσεις της απόστασης από την πηγή και κάποιας παραμέτρου ή τύπου σταθερότητας ή στροβιλισμού, αντίστοιχα. Οι λεγόμενες καμπύλες διασποράς είναι αποτύπωση των σ y και σ z έναντι του x σε λογαριθμική κλίμακα. Εναλλακτικά, αναλυτικές εκφράσεις σε μορφή εκθετικών νόμων είναι επίσης διαθέσιμες για χρήση στα μοντέλα διασποράς Gauss.

58 Η Μελέτη Pasquill Gifford (P-G) Αυτή είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη παραμετροποίηση διασποράς ή μελέτη τύπου σίγμα. Προτάθηκε αρχικά σαν σύστημα του Βρετανικού Μετεωρολογικού Γραφείου το 1958 και δημοσιεύθηκε αργότερα από τον Pasquill το Δοκιμαστικοί υπολογισμοί της διασποράς του γωνιώδους πλάγιου πλουμίου θ p και του ύψους της κατακόρυφης διασποράς z p παρουσιάστηκαν σαν συναρτήσεις της απόστασης από την πηγή κοντά στη επιφάνεια για 6 κατηγορίες ευρείας σταθερότητας (προσδιοριζόμενες σαν κλάσεις σταθερότητας του Pasquill Α-F). Η κατάλληλη κλάση σταθερότητας μπορεί να επιλεχθεί, όπως αναφέρεται στον Πίνακα 3.1, χρησιμοποιώντας την συνήθως διαθέσιμη πληροφορία για την ταχύτητα του ανέμου στα 10m, παρουσία νεφοκάλυψης και τη δύναμη της ηλιακής ακτινοβολίας. Η ηλιακή ακτινοβολία ταξινομείται σε δυνατή, μεσαία και χαμηλή και η ταξινόμηση αυτή χρησιμοποιείται στις σύγχρονες εφαρμογές. Πίνακας 3.1. Μετεωρολογικές Συνθήκες καθορισμού κατηγοριών Ευστάθειας κατά Pasquill A: εξαιρετικά ασταθής, Β: ενδιάμεσα ασταθής, C: ελαφρά ασταθής, D: ουδέτερη +, Ε: Ενδιάμεσα ασταθής + Εφαρμόσιμες για βαρειά νέφωση, νύχτα ή μέρα ++ Ορίζεται ώς το τμήμα εκείνο του ουρανού πάνω από τον τοπικό ορίζοντα που καλύπτεται από σύννεφα Πηγή: Μπεργελές, 1992 Προτείνοντας τις καμπύλες και τους πίνακες της διασποράς πλουμίου, ο Pasquill χρησιμοποίησε τον θεωρητικό οδηγό που ήταν διαθέσιμος τότε καθώς επίσης και υπολογισμούς διασποράς από το Πρόγραμμα Prairie Grass και τα πειράματα διάχυσης του British Chemical Defense Experimental Station. Σ αυτά τα πειράματα, μη ανυψωμένοι παθητικοί ανιχνευτές απελευθερώθηκαν κοντά στην επιφάνεια και οι μετρήσεις των συγκεντρώσεων περιορίστηκαν σε σχετικά μικρές αποστάσεις (<1km) από την πηγή. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκαν προκαταρκτικές

ΑΝΘΡΑΚΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Συνολική ποσότητα άνθρακα στην ατμόσφαιρα: 700 x 10 9 tn

ΑΝΘΡΑΚΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Συνολική ποσότητα άνθρακα στην ατμόσφαιρα: 700 x 10 9 tn ΑΝΘΡΑΚΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ CO 2, CO, CH 4, NMHC Συνολική ποσότητα άνθρακα στην ατμόσφαιρα: 700 x 10 9 tn Διοξείδιο του άνθρακα CO 2 : Άχρωμο και άοσμο αέριο Πηγές: Καύσεις Παραγωγή τσιμέντου Βιολογικές διαδικασίες

Διαβάστε περισσότερα

ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ !Unexpected End of Formula l ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Παραδεισανός Αδάμ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή εκπονήθηκε το ακαδημαϊκό έτος 2003 2004 στο μάθημα «Το πείραμα στη

Διαβάστε περισσότερα

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Γενικά περί ατµόσφαιρας

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Γενικά περί ατµόσφαιρας ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Γενικά περί ατµόσφαιρας Τι είναι η ατµόσφαιρα; Ένα λεπτό στρώµα αέρα που περιβάλει τη γη Η ατµόσφαιρα είναι το αποτέλεσµα των διαχρονικών φυσικών, χηµικών και βιολογικών αλληλεπιδράσεων του

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Ενότητα: Φυσική Ατμοσφαιρικού Περιβάλλοντος -2 Δημήτρης Μελάς Καθηγητής ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠAΝΣΗ Ορισμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Ατμοσφαιρική ρύπανση ονομάζεται

Διαβάστε περισσότερα

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών Για κάθε αέριο υπάρχουν μηχανισμοί παραγωγής και καταστροφής Ρυθμός μεταβολής ενός αερίου = ρυθμός παραγωγής ρυθμός καταστροφής Όταν: ρυθμός παραγωγής = ρυθμός καταστροφής

Διαβάστε περισσότερα

Μείγμα διαφόρων σωματιδίων σε αιώρηση

Μείγμα διαφόρων σωματιδίων σε αιώρηση ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Μείγμα διαφόρων σωματιδίων σε αιώρηση Τα σωματίδια στην ατμόσφαιρα διαφέρουν από τα αέρια. 1. Ένα αέριο αποτελείται από ξεχωριστά άτομα ή μόρια τα οποία είναι διαχωρισμένα ενώ ένα

Διαβάστε περισσότερα

Το φαινόμενου του θερμοκηπίου. 3/12/2009 Δρ. Ελένη Γουμενάκη

Το φαινόμενου του θερμοκηπίου. 3/12/2009 Δρ. Ελένη Γουμενάκη Το φαινόμενου του θερμοκηπίου Μέση θερμοκρασία σε παγκόσμια κλίμακα Ατμόσφαιρα ονομάζεται το αέριο τμήμα του πλανήτη, το οποίο τον περιβάλλει και τον ακολουθεί στο σύνολο των κινήσεών του Τα αέρια της

Διαβάστε περισσότερα

ΓΓ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 2ο: Υδρογονάνθρακες Πετρέλαιο Προϊόντα από υδρογονάνθρακες Αιθανόλη - Ζυμώσεις

ΓΓ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 2ο: Υδρογονάνθρακες Πετρέλαιο Προϊόντα από υδρογονάνθρακες Αιθανόλη - Ζυμώσεις ΓΓ/Μ2 05-06 ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ Τεύχος 2ο: Υδρογονάνθρακες Πετρέλαιο Προϊόντα από υδρογονάνθρακες Αιθανόλη - Ζυμώσεις 140 ΧΗΜΕΙΑ: Υδρογονάνθρακες- Πετρέλαιο - Προιόντα από υδρογονάνθρακες - Αιθανόλη

Διαβάστε περισσότερα

Περιγραφή/Ορολογία Αίτια. Συνέπειες. Λύσεις. Το φωτοχημικό νέφος

Περιγραφή/Ορολογία Αίτια. Συνέπειες. Λύσεις. Το φωτοχημικό νέφος Π.Αρφάνης για ΕΠΑΛ ΑΡΓΥΡΟΥΠΟΛΗΣ 2011 Περιγραφή/Ορολογία Αίτια. Συνέπειες. Λύσεις. Το φωτοχημικό νέφος Γενικές γνώσεις. Ορολογία Τι είναι η Ατμοσφαιρική Ρύπανση; Είναι η ποιοτική και ποσοτική αλλοίωση της

Διαβάστε περισσότερα

Η ατμόσφαιρα και η δομή της

Η ατμόσφαιρα και η δομή της 1 Η ατμόσφαιρα και η δομή της Ατμόσφαιρα λέγεται το αεριώδες στρώμα που περιβάλλει τη γη και το οποίο την ακολουθεί στο σύνολο των κινήσεών της. 1.1 Έκταση της ατμόσφαιρας της γης Το ύψος στο οποίο φθάνει

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου.

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Ζαΐμης Γεώργιος Κλάδος της Υδρολογίας. Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Η απόκτηση βασικών γνώσεων της ατμόσφαιρας και των μετεωρολογικών παραμέτρων που διαμορφώνουν το

Διαβάστε περισσότερα

Ατμόσφαιρα. Αυτό τo αεριώδες περίβλημα, αποτέλεσε την πρώτη ατμόσφαιρα της γης.

Ατμόσφαιρα. Αυτό τo αεριώδες περίβλημα, αποτέλεσε την πρώτη ατμόσφαιρα της γης. Ατμόσφαιρα Η γη, όπως και ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα, αναπτύχθηκε μέσα από ένα τεράστιο σύννεφο σκόνης και αερίων, πριν από 4,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Τότε η γη, περικλειόταν από ένα αεριώδες περίβλημα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 1. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Ατμόσφαιρα είναι το αεριώδες περίβλημα

Διαβάστε περισσότερα

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ 2. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ 2. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Τμήμα Χημικών Μηχανικών Ιωάννα Δ. Αναστασοπούλου Βασιλική Δρίτσα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 2. ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Διαβάστε περισσότερα

Όξινη βροχή. Όξινη ονομάζεται η βροχή η οποία έχει ph μικρότερο από 5.6.

Όξινη βροχή. Όξινη ονομάζεται η βροχή η οποία έχει ph μικρότερο από 5.6. Όξινη βροχή Οξύτητα είναι η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε μια ουσία όπως αυτή ορίζεται από τον αρνητικό λογάριθμο της συγκέντρωσης των ιόντων του υδρογόνου (ph). Το καθαρό νερό έχει ουδέτερο ph ίσο με

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ. Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ. Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες,

Διαβάστε περισσότερα

Δρ. Σταύρος Καραθανάσης

Δρ. Σταύρος Καραθανάσης Δρ. Σταύρος Καραθανάσης Γενικές Έννοιες Φωτοχημείας Ο σχηματισμός του όζοντος και γενικότερα της δευτερογενούς ρύπανσης στην ατμόσφαιρα των αστικών περιοχών είναι αποτέλεσμα φωτοχημικών διεργασιών. Όταν

Διαβάστε περισσότερα

Διασπορά ατμοσφαιρικών ρύπων

Διασπορά ατμοσφαιρικών ρύπων Διασπορά ατμοσφαιρικών ρύπων Καθηγητής Δημοσθένης A. Σαρηγιάννης Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μηχανικής Τμήμα Χημικών Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Βασικές ατμοσφαιρικές

Διαβάστε περισσότερα

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Aτµόσφαιρα της Γης - Η σύνθεση της ατµόσφαιρας Προέλευση του Οξυγόνου - Προέλευση του Οξυγόνου ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Aτµόσφαιρα της Γης Ατµόσφαιρα είναι η αεριώδης µάζα η οποία περιβάλλει

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων

Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων Αλμπάνη Βάλια Καραμήτρου Ασημίνα Π.Π.Σ.Π.Α. Υπεύθυνος Καθηγητής: Δημήτριος Μανωλάς Αθήνα 2013 1 Πίνακας περιεχομένων ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ...2 Εξαντλούμενοι φυσικοί

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 1 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

Διαβάστε περισσότερα

Lasers και Εφαρµογές τους στη Βιοϊατρική και το Περιβάλλον» ο ΜΕΡΟΣ. Lasers και Εφαρµογές τους στο Περιβάλλον» 9 ο Εξάµηνο

Lasers και Εφαρµογές τους στη Βιοϊατρική και το Περιβάλλον» ο ΜΕΡΟΣ. Lasers και Εφαρµογές τους στο Περιβάλλον» 9 ο Εξάµηνο ΣΕΜΦΕ Ε.Μ.Πολυτεχνείο Lasers και Εφαρµογές τους στη Βιοϊατρική και το Περιβάλλον» 2003-2004 2 ο ΜΕΡΟΣ Lasers και Εφαρµογές τους στο Περιβάλλον» 9 ο Εξάµηνο ιδάσκων: Α. Παπαγιάννης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. οµή και

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ

ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ Οποιαδήποτε αλλοίωση της φυσιολογικής σύστασης του αέρα που μπορεί να έχει βλαβερές επιπτώσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΚΛΙΜΑΤΙΚH ΑΛΛΑΓH Μέρος Α : Αίτια

ΚΛΙΜΑΤΙΚH ΑΛΛΑΓH Μέρος Α : Αίτια ΚΛΙΜΑΤΙΚH ΑΛΛΑΓH Μέρος Α : Αίτια Με τον όρο κλιματική αλλαγή αναφερόμαστε στις μεταβολές των μετεωρολογικών συνθηκών σε παγκόσμια κλίμακα που οφείλονται σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Η κλιματική αλλαγή

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1. Lasers και Εφαρμογές τους στο Περιβάλλον. Αλέξανδρος Δ. Παπαγιάννης

Κεφάλαιο 1. Lasers και Εφαρμογές τους στο Περιβάλλον. Αλέξανδρος Δ. Παπαγιάννης Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Lasers και Εφαρμογές τους στο Περιβάλλον Κεφάλαιο 1 Αλέξανδρος Δ. Παπαγιάννης Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειτα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Περιγραφή, πηγές εκπομπής, επιπτώσεις, πρότυπα ποιότητας αέρα

ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Περιγραφή, πηγές εκπομπής, επιπτώσεις, πρότυπα ποιότητας αέρα ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ Περιγραφή, πηγές εκπομπής, επιπτώσεις, πρότυπα ποιότητας αέρα Μ. Γκίνη, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος» Αθήνα, 18 Φεβρουαρίου 2016 1 Συνοπτικά... Ατμοσφαιρική ρύπανση (αέριοι / σωματιδιακοί

Διαβάστε περισσότερα

4.1 Εισαγωγή. Μετεωρολογικός κλωβός

4.1 Εισαγωγή. Μετεωρολογικός κλωβός 4 Θερμοκρασία 4.1 Εισαγωγή Η θερμοκρασία αποτελεί ένα μέτρο της θερμικής κατάστασης ενός σώματος, δηλ. η θερμοκρασία εκφράζει το πόσο ψυχρό ή θερμό είναι το σώμα. Η θερμοκρασία του αέρα μετράται διεθνώς

Διαβάστε περισσότερα

Πηγή: ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ : ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΤΟΥ ΧΛΩΡΙΟΥ, ΘΕΟΔΩΡΑΤΟΥ ΑΓΓΕΛΙΚΗ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ, ΜΥΤΙΛΗΝΗ 2005

Πηγή: ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ : ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΤΟΥ ΧΛΩΡΙΟΥ, ΘΕΟΔΩΡΑΤΟΥ ΑΓΓΕΛΙΚΗ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ, ΜΥΤΙΛΗΝΗ 2005 Πηγή: ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ : ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΤΟΥ ΧΛΩΡΙΟΥ, ΘΕΟΔΩΡΑΤΟΥ ΑΓΓΕΛΙΚΗ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ, ΜΥΤΙΛΗΝΗ 2005 ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι προχωρημένες τεχνικές

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 16. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ \ ΜΕ ΤΟΝ ΑΕΡΑ Η ατμοσφαιρική ρύπανση, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, και η τρύπα του όζοντος. Η ρύπανση του αέρα

Μάθημα 16. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ \ ΜΕ ΤΟΝ ΑΕΡΑ Η ατμοσφαιρική ρύπανση, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, και η τρύπα του όζοντος. Η ρύπανση του αέρα Μάθημα 16 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ \ ΜΕ ΤΟΝ ΑΕΡΑ Η ατμοσφαιρική ρύπανση, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, και η τρύπα του όζοντος Στο μάθημα αυτό θα αναφερθούμε στην ατμοσφαιρική ρύπανση και στις συνέπειές της. Επιπλέον,

Διαβάστε περισσότερα

Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα

Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Οι κατακόρυφες κινήσεις των αερίων μαζών επηρεάζουν τόσο τον καιρό όσο και τις διαδικασίας ανάμειξης που είναι ιδιαίτερα σημαντικές στη μελέτη της αέριας

Διαβάστε περισσότερα

η βελτίωση της ποιότητας του αέρα στα κράτη µέλη της ΕΕ και, ως εκ τούτου, η ενεργός προστασία των πολιτών έναντι των κινδύνων για την υγεία που

η βελτίωση της ποιότητας του αέρα στα κράτη µέλη της ΕΕ και, ως εκ τούτου, η ενεργός προστασία των πολιτών έναντι των κινδύνων για την υγεία που Τεχνολογίες ελέγχου των εκποµπών των Συµβατικών Ατµοηλεκτρικών Σταθµών (ΣΑΗΣ) µε καύσιµο άνθρακα ρ. Αντώνιος Τουρλιδάκης Τµ. Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας Τύποι εκποµπών που εκλύονται

Διαβάστε περισσότερα

2 ο Κεφάλαιο: Πετρέλαιο - Υδρογονάνθρακες

2 ο Κεφάλαιο: Πετρέλαιο - Υδρογονάνθρακες 2 ο Κεφάλαιο: Πετρέλαιο - Υδρογονάνθρακες Δημήτρης Παπαδόπουλος, χημικός Βύρωνας, 2015 Καύσιμα - καύση Τα καύσιμα είναι υλικά που, όταν καίγονται, αποδίδουν σημαντικά και εκμεταλλεύσιμα ποσά θερμότητας.

Διαβάστε περισσότερα

Ευστάθεια αστάθεια στην ατμόσφαιρα Αναστροφή θερμοκρασίας - μελέτη των αναστροφών, τα είδη τους και η ταξινόμηση τους

Ευστάθεια αστάθεια στην ατμόσφαιρα Αναστροφή θερμοκρασίας - μελέτη των αναστροφών, τα είδη τους και η ταξινόμηση τους Ευστάθεια αστάθεια στην ατμόσφαιρα Αναστροφή θερμοκρασίας - μελέτη των αναστροφών, τα είδη τους και η ταξινόμηση τους 1 Η αδιαβατική θερμοβαθμίδα dt dz. g c p d ξηρή ατμόσφαιρα Γ d ξηρή αδιαβατική θερμοβαθμίδα

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ

ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ Παράμετροι που επηρεάζουν την τυρβώδη ροή, την ταχύτητα και την διεύθυνση του ανέμου Η τριβή με το έδαφος Η κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα Η τοπογραφία και η

Διαβάστε περισσότερα

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ατμοσφαιρική Ρύπανση Ατμοσφαιρική Ρύπανση Τι είναι ατμοσφαιρική ρύπανση; Ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η εισαγωγή στον αέρα χημικών, αιωρούμενων στερεών ή οργανισμών που προκαλούν προβλήματα υγείας στους ανθρώπους ή σε άλλους

Διαβάστε περισσότερα

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΛΕΠΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΥΡΗΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΛΕΠΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΥΡΗΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΛΕΠΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΥΡΗΝΟΓΕΝΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Δ. Ι. Πατουλιάς, Σ. N. Πανδής Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, 26500 Πάτρα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Οργανικές ενώσεις Οργανική Χημεία είναι ο κλάδος της Χημείας που ασχολείται με τις ενώσεις του άνθρακα (C). Οργανικές ενώσεις ονομάζονται οι χημικές ενώσεις που

Διαβάστε περισσότερα

Θερμική νησίδα», το πρόβλημα στις αστικές περιοχές. Παρουσίαση από την Έψιλον-Έψιλον Α.Ε.

Θερμική νησίδα», το πρόβλημα στις αστικές περιοχές. Παρουσίαση από την Έψιλον-Έψιλον Α.Ε. Θερμική νησίδα», το πρόβλημα στις αστικές περιοχές. Παρουσίαση από την Έψιλον-Έψιλον Α.Ε. Η ένταση της Θερμικής νησίδας στον κόσμο είναι πολύ υψηλή Ένταση της θερμικής νησίδας κυμαίνεται μεταξύ 1-10 o

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ 1. Εισαγωγή. Η ενέργεια, όπως είναι γνωστό από τη φυσική, διαδίδεται με τρεις τρόπους: Α) δι' αγωγής Β) δια μεταφοράς Γ) δι'ακτινοβολίας Ο τελευταίος τρόπος διάδοσης

Διαβάστε περισσότερα

ΡΥΠΑΝΣΗ. Ρύπανση : η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα ( ρύπο ) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς ΡΥΠΟΙ

ΡΥΠΑΝΣΗ. Ρύπανση : η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα ( ρύπο ) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς ΡΥΠΟΙ ΡΥΠΑΝΣΗ Ρύπανση : η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα ( ρύπο ) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς ΡΥΠΟΙ χημικές ουσίες μορφές ενέργειας ακτινοβολίες ήχοι θερμότητα ΕΠΙΚΥΝΔΥΝΟΤΗΤΑ

Διαβάστε περισσότερα

39th International Physics Olympiad - Hanoi - Vietnam Theoretical Problem No. 3

39th International Physics Olympiad - Hanoi - Vietnam Theoretical Problem No. 3 ΑΛΛΑΓΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΜΕ ΤΟ ΥΨΟΣ, ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ KAI ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΟΥ ΑΕΡΑ Στην κατακόρυφη κίνηση του αέρα οφείλονται πολλές ατμοσφαιρικές διαδικασίες, όπως ο σχηματισμός των νεφών και

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου»

Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου» Εργασία στο μάθημα «Οικολογία για μηχανικούς» Θέμα: «Το φαινόμενο του θερμοκηπίου» Επιβλέπουσα καθηγήτρια: κ.τρισεύγενη Γιαννακοπούλου Ονοματεπώνυμο: Πάσχος Απόστολος Α.Μ.: 7515 Εξάμηνο: 1 ο Το φαινόμενο

Διαβάστε περισσότερα

Ανάρτηση σημειώσεων.

Ανάρτηση σημειώσεων. Ανάρτηση σημειώσεων http://www.chemeng.ntua.gr/the_course/environmental_science Θέματα εργασιών Επίδραση της αέρια ρύπανσης στα φυτά και στις καλλιέργειες Επίδραση της αέριας ρύπανσης στα μνημεία Ρύπανση

Διαβάστε περισσότερα

Οι κλιματικές ζώνες διακρίνονται:

Οι κλιματικές ζώνες διακρίνονται: Οι κλιματικές ζώνες διακρίνονται: την τροπική ζώνη, που περιλαμβάνει τις περιοχές γύρω από τον Ισημερινό. Το κλίμα σε αυτές τις περιοχές είναι θερμό και υγρό, η θερμοκρασία είναι συνήθως πάνω από 20 βαθμούς

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 Προσδιορισµός του ύψους του οραικού στρώµατος µε τη διάταξη lidar. Μπαλής

Διαβάστε περισσότερα

Τα Αίτια Των Κλιματικών Αλλαγών

Τα Αίτια Των Κλιματικών Αλλαγών Τα Αίτια Των Κλιματικών Αλλαγών Το Φαινόμενο του θερμοκηπίου Η τρύπα του όζοντος Η μόλυνση της ατμόσφαιρας Η μόλυνση του νερού Η μόλυνση του εδάφους Όξινη βροχή Ρύπανση του περιβάλλοντος Ραδιενεργός ρύπανση

Διαβάστε περισσότερα

Ν + O ΝO+N Μηχανισµός Zel'dovich Ν + O ΝO+O ΝO+H N + OH 4CO + 2ΗΟ + 4ΝΟ 5Ο 6ΗΟ + 4ΝΟ 4HCN + 7ΗΟ 4ΝΗ + CN + H O HCN + OH

Ν + O ΝO+N Μηχανισµός Zel'dovich Ν + O ΝO+O ΝO+H N + OH 4CO + 2ΗΟ + 4ΝΟ 5Ο 6ΗΟ + 4ΝΟ 4HCN + 7ΗΟ 4ΝΗ + CN + H O HCN + OH Τεχνολογίες ελέγχου των εκποµπών των Συµβατικών Ατµοηλεκτρικών Σταθµών (ΣΑΗΣ) µε καύσιµο άνθρακα ρ. Ανανίας Τοµπουλίδης Τµ. Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας Εκποµπές NO Χ που παράγονται

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΥΣΑΕΡΙΑ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Ενεργειακό πρόβληµα Τεράστιες απαιτήσεις σε ενέργεια µε αµφίβολη µακροπρόθεσµη επάρκεια ενεργειακών πόρων Μικρή απόδοση των σηµερινών µέσων αξιοποίησης της ενέργειας (π.χ.

Διαβάστε περισσότερα

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ατμοσφαιρική Ρύπανση ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 7: Ισοζύγιο ενέργειας στο έδαφος Μουσιόπουλος Νικόλαος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ορισμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ορισμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ορισμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Ατμοσφαιρική ρύπανση ονομάζεται η παρουσία στην ατμόσφαιρα ρύπων, δηλαδή κάθε είδους ουσιών, θορύβου ή ακτινοβολίας σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια

Διαβάστε περισσότερα

είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος (αέρα, νερού, εδάφους) με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς.

είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος (αέρα, νερού, εδάφους) με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς. ΡΥΠΑΝΣΗ είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος ρβ ς (αέρα, νερού, εδάφους) με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς. ΡΥΠΑΝΣΗ Κατηγορίες ρύπων: χημικές ουσίες μορφές ενέργειας

Διαβάστε περισσότερα

1. Σύντοµα Ιστορικά Στοιχεία

1. Σύντοµα Ιστορικά Στοιχεία ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ηµήτρη Μελά Τµήµα Φυσικής Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης 1. Σύντοµα Ιστορικά Στοιχεία Η περιβαλλοντική ρύπανση δεν είναι νέο φαινόµενο. Ένας από τους λόγους που ανάγκαζαν τις

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ (πραγματική ατμόσφαιρα)

ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ (πραγματική ατμόσφαιρα) ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ (πραγματική ατμόσφαιρα) Υδροστατική εξίσωση: ( ρ = Nm) dp( ) = ρ( ) g( ) d N( ) m( ) g( ) d () Εξίσωση τελείων αερίων: p( ) = kn( ) T( ) (2) dp () + (2) ( )

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ενότητα 10: Ρύποι από τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Χατζηαθανασίου Βασίλειος, Καδή

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. + SO 4 Βάσεις είναι οι ενώσεις που όταν διαλύονται σε νερό δίνουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ). NaOH Na

ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. + SO 4 Βάσεις είναι οι ενώσεις που όταν διαλύονται σε νερό δίνουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ - ). NaOH Na ΧΗΜΕΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΟΞΕΩΝ Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών. Αντιδρούν με μέταλλα και παράγουν αέριο υδρογόνο (δες απλή αντικατάσταση) Αντιδρούν με ανθρακικά άλατα και παράγουν αέριο CO2. Έχουν όξινη

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντική μηχανική

Περιβαλλοντική μηχανική Περιβαλλοντική μηχανική 2 Εισαγωγή στην Περιβαλλοντική μηχανική Enve-Lab Enve-Lab, 2015 1 Environmental Μεγάλης κλίμακας περιβαλλοντικά προβλήματα Παγκόσμια κλιματική αλλαγή Όξινη βροχή Μείωση στρατοσφαιρικού

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης 1 Ισόθερμες καμπύλες τον Ιανουάριο 1 Κλιματικές ζώνες Τα διάφορα μήκη κύματος της θερμικής ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

Αθανάσιος Κωστούλας Πνευμονολόγος-Φυματιολόγος

Αθανάσιος Κωστούλας Πνευμονολόγος-Φυματιολόγος Αθανάσιος Κωστούλας Πνευμονολόγος-Φυματιολόγος Η παρουσία στην ατμόσφαιρα αερίων ή σωματιδίων σε συγκεντρώσεις οι οποίες προξενούν βλάβες τόσο στο φυσικό περιβάλλον όσο και στους ζωντανούς οργανισμούς

Διαβάστε περισσότερα

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Ενότητα 10: Ξενοβιοτικά και Ρύποι, 2ΔΩ Τμήμα: Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής Διδάσκοντες: Γεώργιος Καραμπουρνιώτης Γεώργιος Λιακόπουλος Μαθησιακοί Στόχοι Ορισμός και κατηγορίες

Διαβάστε περισσότερα

Όπως έγινε κατανοητό, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, στις φυσικές του διαστάσεις, δεν είναι επιβλαβές, αντίθετα είναι ζωτικής σημασίας για τη

Όπως έγινε κατανοητό, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, στις φυσικές του διαστάσεις, δεν είναι επιβλαβές, αντίθετα είναι ζωτικής σημασίας για τη 2.12 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Δεχόμενοι σχεδόν καθημερινά ένα καταιγισμό συγκεχυμένων πληροφοριών, πολλοί από μας έχουν ταυτίσει το φαινόμενο του θερμοκηπίου με την κλιματική αλλαγή. Όπως θα εξηγήσουμε

Διαβάστε περισσότερα

Ενεργό Ύψος Εκποµπής. Επίδραση. Ανύψωση. του θυσάνου Θερµική. Ανύψωση. ανύψωση θυσάνου σε συνθήκες αστάθειας ή ουδέτερης στρωµάτωσης.

Ενεργό Ύψος Εκποµπής. Επίδραση. Ανύψωση. του θυσάνου Θερµική. Ανύψωση. ανύψωση θυσάνου σε συνθήκες αστάθειας ή ουδέτερης στρωµάτωσης. Ενεργό Ύψος Εκποµπής Επίδραση κτιρίου και κατώρευµα καµινάδας Ανύψωση του θυσάνου Θερµική ανύψωση θυσάνου σε συνθήκες αστάθειας ή ουδέτερης στρωµάτωσης Θερµική ανύψωση θυσάνου σε συνθήκες ευστάθειας Ανύψωση

Διαβάστε περισσότερα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα Μάθημα 6 6.1. SOS: Τι ονομάζεται διάλυμα, Διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέρων καθαρών ουσιών. Παράδειγμα: Ο ατμοσφαιρικός αέρας

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΥΣΗ και ΚΑΥΣΙΜΑ

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΥΣΗ και ΚΑΥΣΙΜΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΥΣΗ και ΚΑΥΣΙΜΑ Καύση ονομάζεται η αντίδραση μιας οργανικής ή ανόργανης ουσίας με το Ο 2, κατά την οποία εκλύεται θερμότητα στο περιβάλλον και παράγεται φως. Είδη καύσης Α.

Διαβάστε περισσότερα

Πληροφορίες σχετικές με το μάθημα

Πληροφορίες σχετικές με το μάθημα Πληροφορίες σχετικές με το μάθημα Διδάσκοντες: Αλκιβιάδης Μπάης, Καθηγητής Δημήτρης Μπαλής, Επίκ. Καθηγητής Γραφείο: 2 ος όρ. ανατολική πτέρυγα Γραφείο: Δώμα ΣΘΕ. Είσοδος από τον 4 ο όροφο δυτική πτέρυγα

Διαβάστε περισσότερα

Ανθεκτικότητα Υλικών και Περιβάλλον

Ανθεκτικότητα Υλικών και Περιβάλλον Ανθεκτικότητα Υλικών και Περιβάλλον Ν. Μ. Μπάρκουλα, Επίκουρη Καθηγήτρια, Δρ. Μηχ/γος Μηχανικός 1 Τι είναι: Περίγραμμα Μαθήματος Επιλογής Μάθημα Επιλογής στο 9ο Εξάμηνο του ΤΜΕΥ Με τι ασχολείται: Με την

Διαβάστε περισσότερα

Διεργασίες Αερίων Αποβλήτων. Η ύλη περιλαμβάνει βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων

Διεργασίες Αερίων Αποβλήτων. Η ύλη περιλαμβάνει βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων Διεργασίες Αερίων Αποβλήτων Η ύλη περιλαμβάνει βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων Σε αδρές γραμμές η ύλη Βασικές γνώσεις πάνω στους ατμοσφαιρικούς ρύπους Διατάξεις συλλογής (αιωρούμενων)

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Με τον όρο ακτινοβολία

Διαβάστε περισσότερα

2.2. A) Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους και την ονοµασία όλων των άκυκλων ισοµερών που έχουν µοριακό τύπο C 3 H 6 O.

2.2. A) Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους και την ονοµασία όλων των άκυκλων ισοµερών που έχουν µοριακό τύπο C 3 H 6 O. Θέµα 2 Ο / 16504.pdf 2.1. Α) Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν ως σωστές ή ως λανθασµένες: α) Οι χηµικές ενώσεις CΗ 3 CH 2 OH και CH 3 OCH 3 είναι ισοµερείς. β) Η ποιότητα της βενζίνης ως καυσίµου

Διαβάστε περισσότερα

Μέλη Ομάδας: Κοντόπουλος Φάνης Λούβης Γιάννης Λυμπεροπούλου Ηλιάννα Παπαζώτος Βασίλης Φωστιέρης Νικόλας

Μέλη Ομάδας: Κοντόπουλος Φάνης Λούβης Γιάννης Λυμπεροπούλου Ηλιάννα Παπαζώτος Βασίλης Φωστιέρης Νικόλας Α Αρσάκειο Γενικό Λύκειο Ψυχικού Ερευνητική εργασία Β τετραμήνου Θέμα: Το νερό στη φύση-εξοικονόμηση νερού-προστασία υδάτινων πόρων Μέλη Ομάδας: Κοντόπουλος Φάνης Λούβης Γιάννης Λυμπεροπούλου Ηλιάννα Παπαζώτος

Διαβάστε περισσότερα

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά Ε ΑΦΟΣ Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Έδαφος Το έδαφος σχηµατίζεται από τα προϊόντα της αποσάθρωσης των πετρωµάτων του υποβάθρου (µητρικό πέτρωµα) ή των πετρωµάτων τω γειτονικών

Διαβάστε περισσότερα

Ειδικά θέµατα Ατµοσφαιρικοί. Μηχανισµοί Αποµάκρυνσης Ρύπων Χηµικοί Βαρυτική. Αβεβαιότητας των Μοντέλων Θυσάνου του Gauss. Πηγές

Ειδικά θέµατα Ατµοσφαιρικοί. Μηχανισµοί Αποµάκρυνσης Ρύπων Χηµικοί Βαρυτική. Αβεβαιότητας των Μοντέλων Θυσάνου του Gauss. Πηγές Ειδικά θέµατα Ατµοσφαιρικοί Μηχανισµοί Αποµάκρυνσης Ρύπων Χηµικοί µετασχηµατισµοί Βαρυτική καθίζηση σωµατιδίων Ξηρή εναπόθεση Υγρή εναπόθεση Πηγές Αβεβαιότητας των Μοντέλων Θυσάνου του Gauss Ατµοσφαιρικοί

Διαβάστε περισσότερα

Νέφη. Κατηγοροποίηση και Ονοματολογία

Νέφη. Κατηγοροποίηση και Ονοματολογία Κεφ. 4 Νέφη. Κατηγοροποίηση και Ονοματολογία 3 κύριες κατηγορίες 1) Cirrus. Νέφη κρυσταλλων πάγου, λεπτής υφής, μεγάλου ύψους 2) Stratus. Νέφη σταγόνων ύδατος στρωματικής δομής κατ ύψος 3) Cumulus. Λευκά

Διαβάστε περισσότερα

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ):

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μιχάλης Βραχνάκης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΙ Θεσσαλίας ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6 ΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Η ΓΗ ΚΑΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΥΣΙΜΑ-ΚΑΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

ΚΑΥΣΙΜΑ-ΚΑΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΚΑΥΣΙΜΑ-ΚΑΥΣΗ Τα καύσιμα είναι υλικά που, όταν καίγονται, αποδίδουν σημαντικά και εκμεταλλεύσιμα ποσά θερμότητας. Τα καύσιμα που παίρνουμε έτοιμα από τη φύση λέγονται φυσικά, ενώ αυτά που παρασκευάζουμε

Διαβάστε περισσότερα

Δυναμική Πληθυσμών και Οικοσυστημάτων

Δυναμική Πληθυσμών και Οικοσυστημάτων Δυναμική Πληθυσμών και Οικοσυστημάτων Πληθυσμός Ομάδα ατόμων του ιδίου είδους που συνυπάρχουν χρονικά και τοπικά Πληθυσμιακή Πυκνότητα Απόλυτη Οικολογική Αριθμός ατόμων σε μια ευρεία μονάδα χώρου Αριθμός

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ. 1. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αποτελεί πρωτογενή ρύπο; α. το DDT β. το νιτρικό υπεροξυακετύλιο γ. το όζον δ.

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ. 1. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αποτελεί πρωτογενή ρύπο; α. το DDT β. το νιτρικό υπεροξυακετύλιο γ. το όζον δ. 1 ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ 1. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αποτελεί πρωτογενή ρύπο; α. το DDT β. το νιτρικό υπεροξυακετύλιο γ. το όζον δ. το βενζοπυρένιο 2. Τα οξείδια του αζώτου: α. αντιδρούν με το οξυγόνο

Διαβάστε περισσότερα

Χαράλαμπος Φείδας Αν. Καθηγητής. Τομέας Μετεωρολογίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ.

Χαράλαμπος Φείδας Αν. Καθηγητής. Τομέας Μετεωρολογίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. Χαράλαμπος Φείδας Αν. Καθηγητής Τομέας Μετεωρολογίας & Κλιματολογίας, Τμήμα Γεωλογίας Α.Π.Θ. 1 η εικόνα της γης από δορυφόρο (Explorer 6) 14 Αυγούστου 1959 Νέφωση στην περιοχή του Ειρηνικού Ωκεανού 3.1

Διαβάστε περισσότερα

Σχολική Μονάδα: 2 ο ΤΕΕ Σταυρούπολης 2 ο ΣΕΚ Σταυρούπολης Λαγκαδά 197, Θέµα Προγράµµατος: Στόχος Προγράµµατος

Σχολική Μονάδα: 2 ο ΤΕΕ Σταυρούπολης 2 ο ΣΕΚ Σταυρούπολης Λαγκαδά 197, Θέµα Προγράµµατος: Στόχος Προγράµµατος ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ Σχολική Μονάδα: 2 ο ΤΕΕ Σταυρούπολης 2 ο ΣΕΚ Σταυρούπολης Λαγκαδά 197, 564 30 Παιδαγωγική Οµάδα Προγράµµατος: Γιαννουλάκης Θεολόγος Τεχνολόγος Τροφίµων (ΠΕ 18) Σπανοµήτσιος

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία Περιβαλλοντικών Μετρήσεων

Τεχνολογία Περιβαλλοντικών Μετρήσεων ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Τεχνολογία Περιβαλλοντικών Μετρήσεων Ενότητα #8: Η Ατμόσφαιρα της Γης-Το Ατμοσφαιρικό Οριακό Στρώμα Δρ Κ.Π. Μουστρής Τμήμα Μηχανολόγων

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον

Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον Απαρχές Σύμπαντος Ύλη - Ενέργεια E = mc 2 Θεμελιώδεις καταστάσεις ύλης Στερεά Υγρή Αέριος Χημικές μορφές ύλης Χημικά στοιχεία Χημικές ενώσεις Χημικά στοιχεία 92 στη

Διαβάστε περισσότερα

Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή

Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή Φυσικά μεγέθη: Ονομάζονται τα μετρήσιμα μεγέθη που χρησιμοποιούμε για την περιγραφή ενός φυσικού φαινομένου. Τέτοια μεγέθη είναι το μήκος, το εμβαδόν, ο όγκος,

Διαβάστε περισσότερα

Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία. Κατακρημνίσματα

Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία. Κατακρημνίσματα Ζαΐμης Γεώργιος Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία Κατακρημνίσματα ΝΕΡΟ - Τρεις μορφές Υγρασία στην Ατμόσφαιρα Εξάτμιση και Διαπνοή Ελλάδα που περισσότερες βροχοπτώσεις και γιατί; Υγρασία

Διαβάστε περισσότερα

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής

Ανόργανη Χημεία. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 12 η : Υδατική ισορροπία Οξέα & βάσεις Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Οι Έννοιες Οξύ Βάση: Η Θεωρία Brønsted - Lowry 2 Σύμφωνα

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 Ο Α. Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις:

ΘΕΜΑ 1 Ο Α. Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 Ο Α. Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις: 1. Μία αλεπού και ένα τσακάλι που ζουν σε ένα οικοσύστημα ανήκουν: Α. Στον ίδιο πληθυσμό Β. Στην

Διαβάστε περισσότερα

panagiotisathanasopoulos.gr

panagiotisathanasopoulos.gr Χημική Ισορροπία 61 Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών 62 Τι ονομάζεται κλειστό χημικό σύστημα; Παναγιώτης Αθανασόπουλος Κλειστό ονομάζεται το

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 6: Το Φαινόμενο της Όξινης Βροχής

Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 6: Το Φαινόμενο της Όξινης Βροχής Περιβαλλοντικά Συστήματα Ενότητα 6: Το Φαινόμενο της Όξινης Βροχής Χαραλαμπίδης Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Κάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή

Κάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή 6 Θερμοδυναμική του ατμοσφαιρικού αέρα 6. Θερμοδυναμικό μ σύστημα Κάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή (πραγματική ή φανταστική) επιφάνεια. Ανοικτό σύστημα: Αν από την οριακή αυτή επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΕΙΑ Α ΤΑΞΗ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΧΗΜΕΙΑ Α ΤΑΞΗ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ Α ΤΑΞΗ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 1.3. «Δομικά σωματίδια της ύλης Δομή του ατόμου Ατομικός αριθμός Μαζικός αριθμός Ισότοπα» Παρατήρηση: Από τον πίνακα 1.4: Μάζα και φορτίο

Διαβάστε περισσότερα

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ. Εισαγωγή στη Φυσική της Ατμόσφαιρας: Ασκήσεις Α. Μπάης

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ. Εισαγωγή στη Φυσική της Ατμόσφαιρας: Ασκήσεις Α. Μπάης ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ 1. Να υπολογιστούν η ειδική σταθερά R d για τον ξηρό αέρα και R v για τους υδρατμούς. 2. Να υπολογιστεί η μάζα του ξηρού αέρα που καταλαμβάνει ένα δωμάτιο διαστάσεων 3x5x4 m αν η πίεση

Διαβάστε περισσότερα

Σύνοψη και Ερωτήσεις 5ου Μαθήματος

Σύνοψη και Ερωτήσεις 5ου Μαθήματος Σύνοψη και Ερωτήσεις 5ου Μαθήματος - ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΕΡΟΥ Ιδιότητα Θερμοχωρητικότητα Θερμική Αγωγιμότητα Λανθάνουσα Θερμότητα εξάτμισης Λανθάνουσα Θερμότητα Τήξης Διαλυτική Ικανότητα Επιφανειακή Τάση Φυσική

Διαβάστε περισσότερα

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ατμοσφαιρική Ρύπανση ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 4: Θερμοδυναμική της Ατμόσφαιρας Μουσιόπουλος Νικόλαος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

Διαχείριση Αέριας Ρύπανσης

Διαχείριση Αέριας Ρύπανσης Πρόγραμμα Επιμόρφωσης Αποφοίτων: Περιβαλλοντική Διαχείριση - Σύγχρονα Εργαλεία Διαχείριση Αέριας Ρύπανσης Νίκος Παπαμανώλης Καθηγητής Αρχιτεκτονικής Τεχνολογίας Πολυτεχνείο Κρήτης npapama@arch.tuc.gr H

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ Κ Kάνιγγος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΟΛΛΙΝΤΖΑ 10, (5ος όροφ. Τηλ: 210-3300296-7. www.kollintzas.gr OΙΚΟΛΟΓΙΑ 1. Όσο το ποσό της ενέργειας: α) μειώνεται προς τα ανώτερα

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική Περιβάλλοντος

Φυσική Περιβάλλοντος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Φυσική Περιβάλλοντος Το γενικό πρόβλημα της αέριας ρύπανσης Διδάσκοντες: Καθηγητής Π. Κασσωμένος, Λέκτορας Ν. Μπάκας Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Πιλοτική Μελέτη. Ατμοσφαιρικής. Ρύπανσης στον Δήμο της Ελευσίνας. Εργαστήριο Μελέτης. Ατμοσφαιρικής. Ρύπανσης

Πιλοτική Μελέτη. Ατμοσφαιρικής. Ρύπανσης στον Δήμο της Ελευσίνας. Εργαστήριο Μελέτης. Ατμοσφαιρικής. Ρύπανσης Πιλοτική Μελέτη Εργαστήριο Μελέτης Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης στον Δήμο της Ελευσίνας Πανδής Σπύρος Καλτσονούδης Χρήστος Φλώρου Καλλιόπη Σταθμοί Μετρήσεων Δημοτικό parking 2012-2013

Διαβάστε περισσότερα

Καύση. Χημεία Β Λυκείου

Καύση. Χημεία Β Λυκείου Καύση Χημεία Β Λυκείου Καύση μιας ουσίας (ανόργανης ή οργανικής) είναι η αντίδραση αυτής με Ο, όταν συνοδεύεται από παραγωγή φωτός και θερμότητας (εξώθερμη αντίδραση). Καύσιμα ονομάζονται τα υλικά που

Διαβάστε περισσότερα

III. ΧΗΜΕΙΑ. Β τάξης ημερήσιου Γενικού Λυκείου

III. ΧΗΜΕΙΑ. Β τάξης ημερήσιου Γενικού Λυκείου III. ΧΗΜΕΙΑ Β τάξης ημερήσιου Γενικού Λυκείου Θα διδαχθεί το βιβλίο «XHMEIA» της Α τάξης Γενικού Λυκείου των Λιοδάκη Σ., Γάκη Δ., Θεοδωρόπουλου Δ., Θεοδωρόπουλου Π. και Κάλλη Α. Θα διδαχθεί το βιβλίο «XHMEIA»

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΚΛΟΙ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Η ύλη που υπάρχει διαθέσιμη στη βιόσφαιρα είναι περιορισμένη. Ενώσεις και στοιχεία όπως:

ΚΥΚΛΟΙ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Η ύλη που υπάρχει διαθέσιμη στη βιόσφαιρα είναι περιορισμένη. Ενώσεις και στοιχεία όπως: ΚΥΚΛΟΙ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Η ύλη που υπάρχει διαθέσιμη στη βιόσφαιρα είναι περιορισμένη. Ενώσεις και στοιχεία όπως: Το νερό (Η 2 Ο) Το οξυγόνο (Ο 2 ) Ο άνθρακας (C) Το άζωτο (N 2 ) Το θείο (S) Οφώσφορος(P) κυκλοφορούν

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΣΤ 30 ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΤΕΣΤ 30 ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΕΣΤ 30 ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΧΗΜΕΙΑΣ ο αριθμός Avogadro, N A, L = 6,022 10 23 mol -1 η σταθερά Faraday, F = 96 487 C mol -1 σταθερά αερίων R = 8,314 510 (70) J K -1 mol -1 = 0,082 L atm mol -1 K -1 μοριακός

Διαβάστε περισσότερα

ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ. Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004

ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ. Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004 ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004 Oρισµός φλόγας Ογεωµετρικός τόπος στον οποίο λαµβάνει χώρα το µεγαλύτερο ενεργειακό µέρος της χηµικής µετατροπής

Διαβάστε περισσότερα