ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΚΙΝΗΣΟΤ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ ΓΙΑ ΣΗ ΜΕΛΕΣΗ ΣΗ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΗ ΡΤΠΑΝΗ ΜΕ ΤΦΗΛΗ ΥΧΡΙΚΗ ΚΑΙ ΥΡΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΤΗ

Transcript

1 ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΚΙΝΗΣΟΤ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ ΓΙΑ ΣΗ ΜΕΛΕΣΗ ΣΗ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΗ ΡΤΠΑΝΗ ΜΕ ΤΦΗΛΗ ΥΧΡΙΚΗ ΚΑΙ ΥΡΟΝΙΚΗ ΑΝΑΛΤΗ Α. Γ. Καλαμπούνιας 1,2,3,*, Υ. ηαμάηης 1, Υ. Καληζονούδης 1,3,. Ν. Πανδής 1,3,4 1 Σκήκα Υεκηθώλ Μεραληθώλ, Παλεπηζηήκην Παηξώλ 2 Σκήκα Υεκείαο, Παλεπηζηήκην Ισαλλίλσλ 3 Ιλζηηηνύην Επηζηεκώλ Υεκηθήο Μεραληθήο / Ίδξπκα Σερλνινγίαο & Έξεπλαο, Πάηξα 4 Σκήκα Υεκηθώλ Μεραληθώλ, Carnegie Mellon University, Pittburgh, USA ΠΕΡΙΛΗΦΗ Η αηκνζθαηξηθή ξύπαλζε παξακέλεη έλα ζεκαληηθό πξόβιεκα γηα ηελ Ειιάδα, ηδηαίηεξα κεηά ηελ πξόζθαηε ζηξνθή ζε ξππνγόλνπο κεζόδνπο ζέξκαλζεο ιόγσ ηεο ζπλερηδόκελεο νηθνλνκηθήο θξίζεο. Πξνθεηκέλνπ λα θαιπθζεί ε επηηαθηηθή αλάγθε αλάπηπμεο πξόζζεησλ ηζρπξώλ θαη επέιηθησλ εξγαιείσλ γηα ηε κειέηε ηεο ξύπαλζεο, αλαπηύρζεθε από ηελ εξεπλεηηθή καο νκάδα έλα θηλεηό εξγαζηήξην κειέηεο ηεο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο. ηελ παξνύζα εξγαζία παξνπζηάδνπκε παξαδείγκαηα εθαξκνγώλ ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ θαζώο θαη ζηξαηεγηθέο ησλ κεηξήζεσλ. Οη ιακβαλόκελεο κεηξήζεηο κε βάζε ηηο δηαθνξεηηθέο κεζνδνινγίεο αμηνινγνύληαη γηα λα πξνζδηνξηζηεί ε ζπλεηζθνξά πνιιαπιώλ ξύπσλ πνπ πξνέξρνληαη από ηελ θπθινθνξία ησλ νρεκάησλ ζηνπο δξόλνπο θαη ζπλεηζθέξνπλ ζηνλ ηνπηθό εγθισβηζκό ησλ ξύπσλ κεηαμύ ησλ θηηξίσλ, θαηλόκελν γλσζηό σο street canyon effect, ελώ παξνπζηάδνληαη αληηπξνζσπεπηηθά απνηειέζκαηα από ηελ πόιε ηεο Πάηξαο. ΕΙΑΓΧΓΗ Οη πεξηζζόηεξεο κεηξήζεηο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο ζηε ρώξα καο αθνξνύλ ηε ζσκαηηδηαθή θαη αέξηα θάζε. Πξνέξρνληαη θπξίσο από έλα πεξηνξηζκέλν δίθηπν ζηαηηθώλ ζηαζκώλ κεηξήζεσλ, ιόγσ ηνπ πςεινύ θόζηνπο ηεο νξγαλνινγίαο θαη άιισλ ηερληθώλ δπζθνιηώλ, όπσο ε πξνζβαζηκόηεηα, ε παξνρή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζην ζεκείν, ε αζθάιεηα ηνπ εμνπιηζκνύ θ.ι.π. Σν απνηέιεζκα είλαη κηα ζεκαληηθά πεξηνξηζκέλε εηθόλα ηεο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο, ε νπνία ππνθέξεη από κεησκέλε αμηνπηζηία. Μηα ζηξαηεγηθή γηα λα μεπεξαζηνύλ νη παξαπάλσ πεξηνξηζκνί είλαη ε αλάπηπμε ελόο θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ, ην νπνίν ζα πξνζθέξεη κεηξήζεηο κε γξήγνξε ρξνληθή απόθξηζε θαη δπλαηόηεηα κέηξεζεο ζε θάζε γεσγξαθηθό ζεκείν επηηξέπνληαο ηε ιήςε «ζηηγκηνηύπσλ» ηνπ πεξηβάιινληνο. Κηλεηά εξγαζηήξηα έρνπλ αλαπηπρζεί κέζα ζε κηθξά βαλ, ηξέηιεξο, κηθξά θαη κεγάια θνξηεγά, κηθξά θαη κεγάια πινία, ηξέλα, κπαιόληα, αεξόζηαηα/δέπειηλ θαη επαλδξσκέλα ή κε αεξνπιάλα [1 θαη αλαθνξέο εληόο]. Οη πεξηζζόηεξεο θηλεηέο πιαηθόξκεο εκθαλίδνπλ πεξηνξηζκνύο ζρεηηθνύο κε ην ρώξν, ην ζπλνιηθό βάξνο ησλ νξγάλσλ θαη ηελ απαίηεζε ζε ελέξγεηα γηα ηελ ηξνθνδνζία ησλ κεραλεκάησλ. Είλαη απηνλόεην όηη απαηηείηαη θαηάιιεινο ζρεδηαζκόο ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ, ώζηε λα επηηεπρζεί ε κέγηζηε δπλαηή απόδνζε δεδνκέλσλ ησλ ηερληθώλ πεξηνξηζκώλ πνπ αλαθέξζεθαλ. εκαληηθή παξάκεηξνο πνπ πξέπεη λα ιεθζεί ππόςε είλαη θαη ην πςειό θόζηνο ησλ νξγάλσλ, ηα νπνία ζα απαηηεζνύλ γηα λα παξέρνπλ κεηξήζεηο πςειήο ρξνληθήο απόθξηζεο κε θαηάιιειεο πξνδηαγξαθέο βάξνπο θαη θαηαλάισζεο ελέξγεηαο. Πξέπεη λα γίλεη δηάθξηζε κεηαμύ ησλ «πξαγκαηηθώλ» θηλεηώλ εξγαζηεξίσλ όπνπ όιεο νη κεηξήζεηο γίλνληαη ελ-θηλήζεη θαη ησλ θηλεηώλ εξγαζηεξίσλ πνπ ρξεζηκεύνπλ κόλν γηα ηε κεηαθνξά νξγάλσλ θαη εγθαηάζηαζή ηνπο ζε πεξηνρέο ελδηαθέξνληνο (ειιείςεη ζηαηηθώλ ζηαζκώλ). ηελ πεξίπησζε απηή, νη θηλεηέο πιαηθόξκεο είλαη ζρεδηαζκέλεο κόλν γηα λα πξαγκαηνπνηνύλ ζηαηηθέο κεηξήζεηο [2]. ηελ παξνύζα εξγαζία παξνπζηάδεηαη ην θηλεηό εξγαζηήξην πνπ αλαπηύρζεθε από ηελ εξεπλεηηθή καο νκάδα γηα ηε ιήςε κεηξήζεσλ πςειήο ρσξηθήο θαη ρξνληθήο δηαθξηηηθήο ηθαλόηεηαο γηα ηε κειέηε ηεο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο θαη ηεο πνηόηεηαο ηνπ αέξα γεληθόηεξα. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΟΤ ΚΙΝΗΣΟΤ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ Σν θηλεηό εξγαζηήξην έρεη αλαπηπρζεί εληόο ελόο εκηθνξηεγνύ (Mercedes-Benz, model Sprinter) κε ην κέγηζην δπλαηό δηαζέζηκν πιάηνο θαη ύςνο ηεο κεηαθεξόκελεο πιαηθόξκαο. Ο θηλεηήξαο ηνπ εκηθνξηεγνύ θαηαλαιώλεη θαύζηκν diesel, ελώ ν ζρεδηαζκόο ηεο δεηγκαηνιεςίαο είλαη ηέηνηνο, ώζηε δελ επηηξέπεηαη ε αιιειεπίδξαζε ηεο εμάηκηζεο ηνπ απηνθηλήηνπ κε ηνπο δεηγκαηνιήπηεο. Έλαο ζπλδπαζκόο από UPSs, ζπζηνηρίεο κπαηαξηώλ θαη ελαιιάθηε επηηξέπεη ηελ ππνζηήξημε κε ηελ απαηηνύκελε ηζρύ όισλ ησλ δηαζέζηκσλ επηζηεκνληθώλ νξγάλσλ. Σν εζσηεξηθό ηνπ εξγαζηεξίνπ θιηκαηίδεηαη δηαξθώο εμαζθαιίδνληαο ηηο θαηάιιειεο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο γηα ηα όξγαλα θαη ηνπο ρεηξηζηέο. Σν θηλεηό εξγαζηήξην απαηηεί ηελ παξνπζία ηνπιάρηζηνλ ηξηώλ αηόκσλ: ηνλ νδεγό, ηνλ ζπλνδεγό θαη έλα ρεηξηζηή. Ο ζπλνδεγόο επηβιέπεη ην πιάλν ηεο

2 δηαδξνκήο θαη ελεκεξώλεη ηνλ νδεγό γηα ηε δηαδξνκή πνπ πξέπεη λα αθνινπζεζεί. Ο ηξίηνο επηβαίλσλ επηηεξεί ηελ άξηηα θαη νκαιή ιεηηνπξγία ησλ νξγάλσλ. Παξά ην όηη ην όρεκα αλήθεη ζηελ θαηεγνξία ησλ ειαθξώλ θνξηεγώλ, είλαη αξθεηά κηθξό θαη επέιεθην γηα λα κπνξεί λα θηλείηαη ζηνπο ζηελνύο δξόκνπο ησλ πόιεσλ, ελώ είλαη θαη αξθεηά γξήγνξν ώζηε λα κπνξεί λα αθνινπζεί ζπγθεθξηκέλα νρήκαηα, ηα νπνία ζα ραξαθηεξηζηνύλ σο θηλεηέο πεγέο ξύπαλζεο. Καηά ην ζρεδηαζκό θαη ηελ αλάπηπμε ηνπ εξγαζηεξίνπ έγηλε πξνζεθηηθή κειέηε ησλ ξνώλ ησλ δηαθόξσλ νξγάλσλ πνπ επξόθεηην λα ιάβνπλ δείγκα από ηελ ίδηα γξακκή δεηγκαηνιεςίαο. ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΕΝΣΟ ΣΟΤ ΚΙΝΗΣΟΤ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ Σα όξγαλα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζην θηλεηό εξγαζηήξην ρσξίδνληαη ζε ηξεηο κεγάιεο θαηεγνξίεο, (α) όξγαλα πνπ ραξαθηεξίδνπλ αεξνδόι (θαηαλνκή κεγέζνπο θαη αξηζκνύ), (β) όξγαλα πνπ ραξαθηεξίδνπλ ηελ αέξηα θάζε (ζπγθεληξώζεηο αεξίσλ) θαη (γ) όξγαλα πνπ κεηξνύλ ην καύξν άλζξαθα. Επηπιένλ, γεσγξαθηθέο πιεξνθνξίεο θαη ηαρύηεηα ηνπ νρήκαηνο παξέρνληαη από έλα GPS, ελώ ιακβάλνληαη πιεξνθνξίεο ζεξκνθξαζίαο, ζρεηηθήο πγξαζίαο, ηαρύηεηαο θαη θαηεύζπλζεο ηνπ αλέκνπ θαη ζπλνιηθήο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Σα όξηα ηεο δηαθξηηηθήο ηθαλόηεηαο θαζνξίδνληαη από ηηο δπλαηόηεηεο ηνπ θάζε νξγάλνπ θαηαζθεπαζηηθά θαζώο θαη από ηηο απαηηήζεηο ηνπ θάζε πεηξάκαηνο. Μηα video-camera ηνπνζεηεκέλε πίζσ από ην κπξνζηηλό ηδάκη ηνπ νρήκαηνο παξέρεη ιεπηνκεξή θαηαγξαθή ηεο δηαδξνκήο θαη ησλ πξνπνξεπόκελσλ νρεκάησλ. Γηα ην ραξαθηεξηζκό ηεο ζσκαηηδηαθήο θαη ηεο αέξηαο θάζεο ρξεζηκνπνηνύληαη έλα πιήζνο νξγάλσλ αλάινγα κε ηηο απαηηήζεηο ηεο εθαξκνγήο θαη παξνπζηάδνληαη ζπγθεληξσηηθά ζηνλ Πίλαθα 1. Πίνακας 1. Όξγαλα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη εληόο ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ. ωμαηιδιακή θάζη CPC (Condensation Particle Counter) SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer Spectrometer) TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) MAAP (Multi-Angle Absorption Photometer) AMS (Aerosol Mass Spectrometer) Nephelometer Αέρια θάζη PTR-MS (Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer) NO x monitor NH 3 monitor CO 2 monitor CO monitor SO 2 monitor O 3 monitor Μεηεωρολογία RH sensor Wind sensor Pyranometer Γεωγραθικά δεδομένα GPS/ηαρύηεηα νρήκαηνο Video-camera Πρόζθεηα όργανα Thermodenuder Diffusion dryer Calibrator Computers Tools ΣΡΑΣΗΓΙΚΕ ΜΕΣΡΗΕΧΝ ΜΕ ΣΟ ΚΙΝΗΣΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ Η ρξήζε ζύγρξνλσλ νξγάλσλ κε γξήγνξε απόθξηζε εληόο ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ επηηξέπεη ηελ αλάπηπμε ελόο κεγάινπ εύξνπο ζηξαηεγηθώλ κεηξήζεσλ γηα ηε κειέηε εθπνκπώλ εληόο θαη εθηόο αζηηθώλ, βηνκεραληθώλ θ.ι.π. πεξηνρώλ θαη ζεκάησλ πνηόηεηαο ηνπ αηκνζθαηξηθνύ αέξα γεληθόηεξα. Οη ζηξαηεγηθέο ρσξίδνληαη ζε ηξεηο κεγάιεο θαηεγνξίεο, (α) ηηο ζηαηηθέο κεηξήζεηο, (β) ηηο ελ-θηλήζεη κεηξήζεηο γηα ραξηνγξάθεζε ηεο ξύπαλζεο θαη (γ) ηε κέηξεζε ηεο ξύπαλζεο από θηλεηέο πεγέο, όπσο απηνθίλεηα, κεραλάθηα, ιεσθνξεία, θνξηεγά θ.ι.π. Σηαηικές μεηρήζεις: Σν θηλεηό εξγαζηήξην κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα ζπκπιεξώζεη ή/θαη λα ειέγμεη ηηο κεηξήζεηο πνπ έρνπλ πξνθύςεη από ζηαζεξνύο ζηαζκνύο κέηξεζεο ηεο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο. Μπνξεί ζπλεπώο λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηνλ ρσξηθό πξνζδηνξηζκό ζπζάλσλ (plumes), ηε ζπζρέηηζε δηαθόξσλ ξύπσλ θαη ηνλ πνζνηηθό πξνζδηνξηζκό ηεο επίδξαζεο ησλ ηνπηθώλ πεγώλ ζην γεληθόηεξν ππόβαζξν ξύπαλζεο ζπλαξηήζεη ηνπ ρξόλνπ γηα έλα ζπγθεθξηκέλν ηόπν. Επηπιένλ, δίλεη ηε δπλαηόηεηα λα ιεθζνύλ κεηξήζεηο ζε πεξηνρέο όπνπ δελ είλαη δπλαηό λα κειεηεζνύλ ιόγσ θπξίσο δπζθνιηώλ ζηελ πξόζβαζε ή/θαη άιισλ ηερληθώλ δπζθνιηώλ (π.ρ. αδπλακία παξνρήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηα όξγαλα). Εν-κινήζει μεηρήζεις για ηον προζδιοριζμό ρύπανζης ζηοσς δρόμοσς μιας πόλης: Με ην θηλεηό εξγαζηήξην είλαη δπλαηή ε ηαπηόρξνλε θαηαγξαθή πνιιαπιώλ ξύπσλ ζε κηα ζπγθεθξηκέλε δηαδξνκή εληόο κηα αζηηθήο πεξηνρήο. ε πεξηπηώζεηο πςειήο θπθινθνξίαο νρεκάησλ, νη ζπγθεληξώζεηο ησλ ξύπσλ (π.ρ. ΝO x, CO, CO 2

3 θ.ι.π.) ραξαθηεξίδνληαη ζπνξαδηθά από απόηνκεο κεηαβνιέο ιόγσ ηνπ ζπζάλνπ από έλα όρεκα-θηλεηή ηνπηθή πεγή, ην νπνίν πξνπνξεύεηαη ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ. Οη απόηνκεο κεηαβνιέο ζηηο εθπνκπέο ζρεηίδνληαη κεηαμύ ηνπο θαη είλαη ραξαθηεξηζηηθέο εθνκπέο ξύπσλ από έλα θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαύζεο. Σν δηνμείδην ηνπ άλζξαθα είλαη ην θπξηόηεξν πξντόλ πνπ εθπέκπεηαη από ηηο εμαηκίζεηο ηέηνησλ νρεκάησλ θαη ζπλεπώο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο ραξαθηεξηζηηθό ίρλνο (tracer) γηα ηέηνηεο πεγέο. Έλα θηλεηό εξγαζηήξην κε νξγαλνινγία γξήγνξεο απόθξηζεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηε κειέηε ηνπηθώλ θηλεηώλ πεγώλ ζε νπνηνδήπνηε δξόκν κηαο πόιεο. Απηέο νη κειέηεο είλαη αληίζηνηρεο κε απηέο πνπ γίλνληαη κέζα ζε ηνύλει ( tunnel studies ) [2]. Υαξαθηεξηζηηθά απόηνκεο κεηαβνιέο ζηηο ζπγθεληξώζεηο ησλ ξύπσλ ιόγσ ηεο παξνπζίαο κηαο ή κεξηθώλ θηλεηώλ ηνπηθώλ πεγώλ αθξηβώο κπξνζηά από ην θηλεηό εξγαζηήξην θαίλνληαη ζην ρήκα 1. Οη κεηξήζεηο πνπ παξνπζηάδνληαη είλαη ελδεηθηηθέο θαη έρνπλ ιεθζεί ζηνπο δξόκνπο ηεο πόιεο ηεο Πάηξαο. 600 Concentration [ppm] * * CO 2 CO 11:36 11:39 11:42 11:45 11:48 11:51 Time [hours] χήμα 1. Υαξαθηεξηζηηθέο κεηαβνιέο ζηηο ζπγθεληξώζεηο ησλ ξύπσλ θαηά ηελ παξνπζία κηαο θηλεηήο πεγήο αθξηβώο κπξνζηά από ην θηλεηό εξγαζηήξην. Οη απόηνκεο κεηαβνιέο ζεκεηώλνληαη κε αζηεξίζθν. Από ηηο ζπγθεληξώζεηο ηνπ CO 2 θαη ελόο επηπιένλ ξύπνπ πνπ παξνπζηάδνληαη ζην ρήκα 1 θαη γλσξίδνληαο ηελ ζπγθέληξσζε άλζξαθα ζην θαύζηκν κπνξεί λα ππνινγηζζεί ε εθπνκπή ξύπνπ αλά θηιό θαπζίκνπ πνπ θαηαλαιώλεηαη. Όηαλ ν κεηξνύκελνο ζύζαλνο πξνέξρεηαη από κηα απνκνλσκέλε πεγή, ηόηε κπνξεί λα ραξαθηεξηζηεί πιήξσο έλα ζπγθεθξηκέλν όρεκα ή κηα θαηεγνξία νρεκάησλ, όπσο ζα πεξηγξαθζεί ζηελ επόκελε ελόηεηα. Εν-κινήζει μεηρήζεις για ηον προζδιοριζμό ρύπανζης από ζσγκεκριμένες κινηηές πηγές (mobile chase measurements) εκηίμηζη ζσνηελεζηών εκπομπών: Είλαη πξνθαλέο όηη αληίζηνηρε κειέηε κε ηελ πξνεγνύκελε κπνξεί λα γίλεη «θπλεγώληαο» κηα ζπγθεθξηκέλε θηλεηή πεγή όρεκα ή θαηεγνξία νρεκάησλ θαη θάησ από ζπγθεθξηκέλεο ζπλζήθεο θπθινθνξίαο ζην δξόκν (road operating parameters) ή/θαη επηηάρπλζεο ηνπ νρήκαηνο (idle to high load acceleration or uphill cruise). Απηνύ ηνπ είδνπο ε κειέηε είλαη γλσζηή σο chase mode. Θεσξώληαο όηη ηα CO, CO 2, BC (καύξνο άλζξαθαο) θαη HC (πδξνγνλάλζξαθεο) είλαη ηα βαζηθά πξντόληα πνπ πεξηέρνπλ άλζξαθα, ηόηε κπνξεί λα ππνινγηζηεί ν παξάγνληαο εθπνκπήο (Emission Factor, EF) κε βάζε ηελ εμίζσζε [3, 4]:

4 EF P [ CO2 ] C CO 2 [ P] [ CO] C CO [ BC] όπνπ Δ[Ρ]=[Ρ]-[Ρ 0 ] θαη Ρ = CO, CO 2 θαη BC. Ο δείθηεο 0 αθνξά ηελ ηηκή ππνβάζξνπ (γξακκήο βάζεο). Ο παξάγνληαο εθπνκπήο ηνπ ξύπνπ Ρ εθθξαζκέλνο ζε γξακκάξηα εθπεκπόκελνπ ξύπνπ αλά θηιό θαπζίκνπ πνπ θαηαλαιώλεηαη (g/kg). Δ[Ρ] είλαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ ξύπνπ Ρ πάλσ από ηε γξακκή βάζεο, i είλαη ηα αληίζηνηρα κνξηαθά βάξε θαη w C είλαη ην θιάζκα ηνπ άλζξαθα ζην θαύζηκν. Θεσξώληαο ηα CO θαη CO 2 ζαλ ηα βαζηθόηεξα πξντόληα ηεο θαύζεο, ελδεηθηηθά αλαθέξεηαη όηη πξνθύπηνπλ νη ηηκέο EF CO =53 g/kg fuel θαη EF CO =47 g/kg fuel γηα βελδηλνθίλεηα απηνθίλεηα θαη ιεσθνξεία πνπ θαηαλαιώλνπλ diesel, αληίζηνηρα. ην ρήκα 1 νη αζηεξίζθνη ππνδειώλνπλ απόηνκεο κεηαβνιέο ζηηο ζπγθεληξώζεηο πνπ νθείινληαη ζε ζπγθεθξηκέλα κεραλάθηα-scooters κε δίρξνλνπο θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαύζεο. Από ην ζύλνιν ησλ κεηξήζεώλ καο, πξνέθπςε ην ζπκπέξαζκα όηη νη θηλεηήξεο απηνύ ηνπ ηύπνπ ξππαίλνπλ πεξηζζόηεξν από νπνηαδήπνηε άιιε θαηεγνξία νρεκάησλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ κεγάισλ θνξηεγώλ θαη ησλ αζηηθώλ ιεσθνξείσλ. Εν-κινήζει μεηρήζεις για ταρακηηριζμό και ποζοηικοποίηζη ηης ρύπανζης μια εσρείας περιοτής: ην ρήκα 2 παξνπζηάδεηαη ε δηαδξνκή πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ην θηλεηό εξγαζηήξην. Έγηλαλ κεηξήζεηο ηόζν ζην θέληξν ηεο Πάηξαο, όζν θαη ζε έλα πξνάζηην, ην Ρίν, πνπ απέρεη πεξίπνπ 12 km από ην θέληξν ηεο πόιεο. C BC w C (1) χήμα 2. Η δηαλπζήζα δηαδξνκή εληόο θαη πεξηκεηξηθά ηεο Πάηξαο. Από ηηο κεηξήζεηο απηέο είλαη δπλαηή ε εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ γηα ηα επίπεδα ηνπ ππνβάζξνπ θαη ησλ κέζσλ ηηκώλ ησλ ξύπσλ θαη ν ραξαθηεξηζκόο πηζαλώλ ηδηαίηεξσλ ηνπηθώλ πεγώλ, όπσο π.ρ. ε ύπαξμε κηαο βηνκεραληθήο κνλάδαο, ελόο ειαηνηξηβείνπ θ.ι.π. Μπνξνύλ ζπλεπώο λα εμαρζνύλ ζπκπεξάζκαηα γηα ηελ επίδξαζε ηεο έθζεζεο ηεο πεξηνρήο ζηε ξύπαλζε. Επηπιένλ, ε ραξηνγξάθεζε ησλ νμεηδσκέλσλ θαη δεπηεξνγελώλ ξύπσλ πνπ πξνέξρνληαη από θσηνρεκηθέο δηεξγαζίεο βνεζά ζηελ θαιύηεξε αλάιπζε ησλ θσηνρεκηθώλ δεδνκέλσλ θαη ζηε βειηίσζε ησλ ζρεηηθώλ ζεσξεηηθώλ κνληέισλ [5]. Εν-κινήζει μεηρήζεις για ηη ταρηογράθηζη ηοσ σποβάθροσ ηης ρύπανζης μιας πόλης: ην ρήκα 3 παξνπζηάδεηαη ε ραξηνγξάθεζε ηνπ ξύπνπ CO γηα ην θέληξν θαη ηηο γεηηνληέο ηεο Πάηξαο. Η πεξηνρή πνπ κεηξήζεθε έρεη ρσξηζηεί λνεηά ζε ηξία κπινθ. Σν πξώην κπινθ πεξηθιείεηαη από ηηο νδνύο Παπαθιέζζα- Καλαθάξε-Γνύλαξε-Όζσλνο Ακαιίαο, ην δεύηεξν κπινθ από ηηο νδνύο Εξκνύ-Καλαθάξε-Κνινθνηξώλε- Όζσλνο Ακαιίαο θαη ην ηξίην κπινθ από ηηο νδνύο Καξόινπ-Κνξίλζνπ-Αγίαο νθίαο-όζσλνο Ακαιίαο, όπσο θαίλεηαη θαη ζην ράξηε ηνπ ρήκαηνο 1. Ο ζρεδηαζκόο είλαη ηέηνηνο πνπ επηηξέπεη ηε δηάθξηζε ζε πεξηνρέο πςειήο, κέζεο θαη ρακειήο ξύπαλζεο. Σν κεζαίν κπινθ εκθαλίδεη ηα πςειόηεξα επίπεδα ξύπαλζεο ζε CO, όπσο θαίλεηαη από ηε ρξσκαηηθή θιίκαθα ηνπ ρήκαηνο 1. Σν δεύηεξν κπινθ εκθαλίδεη κεζαία ξύπαλζε, ελώ ην ηξίην κπινθ εκθαλίδεη ηα κηθξόηεξα επίπεδα ξύπαλζεο ζρεηηθά κε άιια δύν κπινθ. Σν ππόβαζξν ηεο ξύπαλζεο κηα πόιεο κπνξεί λα εθηηκεζεί κε ηα ίδηα πεηξακαηηθά εξγαιεία, αιιά κε θαηάιιειν ζρεδηαζκό ηνπ πεηξάκαηνο. Θα πξέπεη δειαδή λα πξνγξακκαηηζηεί ρσξηθά θαη ρξνληθά ε

5 δεηγκαηνιεςία, πξνθεηκέλνπ νη κεηξήζεηο λα κελ επεξεάδνληαη από ηελ παξνπζία κηαο πεγήο ε νπνία ζα βξεζεί ζηηγκηαία ζε θάπνην ζεκείν, όπσο π.ρ. έλα απηνθίλεην. Παξάιιεια, έρεη αλαπηπρζεί πιήζνο ζεσξεηηθώλ κνληέισλ πνπ εθηηκνύλ ην ππόβαζξν κηαο πεξηνρήο θαζώο θαη ην δηαρσξηζκό ηεο ζπλεηζθνξάο θηλεηώλ ηνπηθώλ πεγώλ ζε απηό [6-8]. χήμα 3. Οη ζπγθεληξώζεηο ηνπ κνλνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα γηα ηελ πόιε ηεο Πάηξαο. Η ηξίηε δηάζηαζε αλαπαξηζηά ρξσκαηηθά ηα επίπεδα ηνπ ξύπνπ. Πξνθεηκέλνπ λα αλαιπζνύλ ηα απνηειέζκαηα πξέπεη πξνεγνπκέλσο λα γίλεη αμηνιόγεζε θάπνησλ άιισλ παξακέηξσλ, όπσο π.ρ. ησλ κεηεσξνινγηθώλ παξακέηξσλ, ηεο ζηηγκηαίαο ηαρύηεηαο ηνπ νρήκαηνο, θ.ι.π. ην ρήκα 4a παξνπζηάδεηαη ε ηζρύο ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Σα απνηειέζκαηα είλαη ελδεηθηηθά κηαο εκέξαο κε ρακειή λέθσζε. ην ρήκα 4b παξνπζηάδεηαη θαη ην αηνιηθό δπλακηθό γηα ηηο ώξεο ησλ κεηξήζεσλ. Σν ζρεηηθό δηάγξακκα δείρλεη ηελ θαηεύζπλζε θαη ηελ ηαρύηεηα ηνπ αλέκνπ κέζσ ηεο ρξσκαηηθήο θιίκαθαο. Πξόθεηηαη ινηπόλ γηα κία κέξα κε αξθεηά ηζρπξνύο λνηηνδπηηθνύο αλέκνπο. Η θνξά ησλ αλέκσλ ηε ζπγθεθξηκέλε εκέξα θαίλεηαη όηη επεξεάδεη ηδηαίηεξα ην παξαιηαθό κέησπν ηεο πόιεο θαη ελδερνκέλσο απηόο είλαη ν ιόγνο ησλ ρακειώλ ζπγθεληξώζεσλ ηνπ CO (ρήκα 3) ζην ηκήκα ηεο παξαιηαθήο νδνύ πνπ είλαη θνληά ζην θέληξν. Μηα άιιε παξάκεηξνο πνπ πξέπεη λα ιεθζεί ππόςε πξνθεηκέλνπ λα ιακβάλνληαη αμηόπηζηεο κεηξήζεηο, είλαη ε αεξνδπλακηθή ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ θαηά ηελ θίλεζή ηνπ. Όηαλ ε ζηηγκηαία ηαρύηεηα μεπεξλά ην όξην ησλ 40 km/hr, ηόηε ππάξρεη αιιειεπίδξαζε ηνπ αέξα ιόγσ ηεο θίλεζεο ηνπ νρήκαηνο/θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ κε ηνπο ξύπνπο πνπ ζπιιέγνληαη από ηνπο ζσιήλεο δεηγκαηνιεςίαο. Γηα λα απνθύγνπκε ηέηνηα πξνβιήκαηα πεξηνξίδνπκε ηελ ηαρύηεηα ηνπ νρήκαηνο θάησ από ην όξην ησλ 40 km/hr αθόκα θαη ζε δξόκνπο ρσξίο θπθινθνξηαθό θνξηίν. ην ρήκα 4c παξνπζηάδεηαη ε ζηηγκηαία ηαρύηεηα ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ, όπσο κεηξάηαη από ην GPS. Φαίλεηαη όηη θαηά ηε δηάξθεηα ησλ κεηξήζεσλ ε ηαρύηεηα είλαη θάησ από ην ζπγθεθξηκέλν όξην.

6 Sunlight [W/m 2 ] (a) mean (b) WNW W WSW NW NNW N NNE NE ENE E ESE >= :33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 Time [hours] (c) SW SSW S SSE SE Van velocity [Km/hr] mean 0 10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 Time [hours] χήμα 4. (a) Η ηζρύο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο αλά επηθάλεηα γηα ηηο ώξεο ησλ κεηξήζεσλ. (b) Η ηαρύηεηα θαη ε δηεύζπλζε ηνπ αλέκνπ γηα ηηο ώξεο ησλ κεηξήζεσλ. (c) Η ζηηγκηαία ηαρύηεηα ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ θαηά ηε δηάξθεηα ησλ κεηξήζεσλ. Η θόθθηλε γξακκή αληηζηνηρεί ζηε κέζε ηαρύηεηα ηνπ νρήκαηνο. ην ρήκα 5 παξνπζηάδεηαη ε θαηαλνκή ηνπ πιήζνπο ησλ ζσκαηηδίσλ, ηεο ζπγθέληξσζεο κάδαο ησλ ζσκαηηδίσλ θαη ηα επίπεδα ησλ CO θαη CO 2 ιίγν κεηά ην πξσί θαζώο θαη ζε ώξεο αηρκήο γηα ηελ πόιε ηεο Πάηξαο. Φαίλεηαη όηη ην πιήζνο ησλ ζσκαηηδίσλ απμάλεηαη πξνο ην κεζεκέξη. εκαληηθέο αιιαγέο δελ παξαηεξνύληαη γηα ηηο ζπγθεληξώζεηο ησλ αεξίσλ πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ησλ σξώλ αηρκήο. Έλα ελδηαθέξνλ εξώηεκα, ην νπνίν ζα κπνξνύζε λα πξνθύςεη από ηηο κεηξήζεηο ησλ ξύπσλ CO θαη CO 2 ηνπ ρήκαηνο 5c είλαη εάλ πξνέξρνληαη από ηελ ίδηα πεγή. Πξνθεηκέλνπ λα απαληεζεί απηό ην εξώηεκα ειέρζεθε αλ ππάξρεη ζπζρέηηζε κεηάμύ ησλ δύν θαη ζε πνην βαζκό. ην ρήκα 6 παξνπζηάδεηαη ε ζπζρέηηζε (correlation) κεηαμύ ησλ δύν ζεηξώλ κεηξήζεσλ, νη νπνίεο κεηξήζεθαλ ηαπηόρξνλα ζε θάζε ζεκείν ηεο πόιεο πνπ πέξαζε ην θηλεηό εξγαζηήξην. Η θόθθηλε έιιεηςε ζην ρήκα 6 πεξηθιείεη ζεκεία, ηα νπνία εκθαλίδνπλ ζπζρέηηζε κεγαιύηεξε από 95%. Από ην δηάγξακκα ζπζρέηηζεο πξνθύπηεη ην ζπκπέξαζκα όηη νη δύν κεηξνύκελνη ξύπνη πξνέξρνληαη από ηελ ίδηα πεγή. Εθόζνλ αλαθεξόκαζηε ζε κεηξήζεηο CO θαη CO 2 ζε δξόκνπο πςειήο θπθινθνξίαο, ε πεγή είλαη νη θηλεηήξεο εζσηεξηθήο θαύζεο πνπ θαηαλαιώλνπλ ακόιπβδε βελδίλε. Πξνζεθηηθή παξαηήξεζε ηνπ video κε ηε δηαδξνκή πνπ αθνινπζήζεθε κέζα ζηελ πόιε πξνέθπςε όηη ε ζπληξηπηηθή πιεηνςεθία ησλ νρεκάησλ πνπ θπθινθνξνύλ ζηνπο δξόκνπο ηεο Πάηξαο είλαη βελδηλνθίλεηα απηνθίλεηα.

7 Number [#/cm 3 ] 9.0x x x (a) Mass [μg/m 3 ] (b) Concentration [ppm] (c) CO 2 CO 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 Time [hours] χήμα 5. Καηαλνκή αξηζκνύ ζσκαηηδίσλ (a), κάδαο ζσκαηηδίσλ (b) θαη ζπγθεληξώζεηο CO θαη CO 2 γηα ηε δηαδξνκή πνπ αθνινπζήζεθε κε ην θηλεηό εξγαζηήξην εληόο ηεο Πάηξαο. 8 7 CO [ppm] exprerimental data 95% confidence eclipse CO 2 [ppm] χήμα 6. Δηάγξακκα ζπζρέηηζεο κεηαμύ ησλ ξύπσλ CO θαη CO 2. Η θόθθηλε έιιεηςε πεξηθιείεη κεηξήζεηο κε ζπζρέηηζε κεγαιύηεξε από 95%. ΚΙΝΗΣΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ: ΠΡΟΚΛΗΕΙ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΣΙΚΕ Παξνπζηάζηεθαλ παξαδείγκαηα κεηξήζεσλ ελ-θηλήζεη ρξεζηκνπνηώληαο νξγαλνινγία πςειήο ρξνληθήο απόθξηζεο παξέρνληαο ρξήζηκα θαη ζε κεξηθέο πεξηπηώζεηο κνλαδηθά δεδνκέλα γηα ηηο θαηαλνκέο ησλ ξύπσλ ζηελ αηκόζθαηξα. Παξ όια απηά, παξακέλνπλ αθόκα κεξηθέο πξνθιήζεηο πνπ πξέπεη λα ππεξληθεζνύλ γηα επηηπρή ιεηηνπξγία ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ.

8 Οη βαζηθόηεξεο πξνθιήζεηο αθνξνύλ ζηε βειηίσζε ησλ νξγάλσλ ζηνλ ηνκέα ηεο ρξνληθήο απόθξηζεο, ζηε ιήςε θαη απνζήθεπζε ησλ δεδνκέλσλ ηνπο (data logging) θαη ζηνλ επαλαζρεδηαζκό ηνπο, ώζηε λα αληέρνπλ ζηνπο θξαδαζκνύο πνπ ππάξρνπλ θαηά ηελ θίλεζε ηνπ νρήκαηνο πνπ θέξεη ηνλ εμνπιηζκό ζην δξόκν. Δελ είλαη θαζόινπ απηνλόεην όηη ν ίδηνο εμνπιηζκόο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε έλα ζηαηηθό εξγαζηήξην, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί απηνύζηνο ζε έλα θηλεηό εξγαζηήξην. εκαληηθέο πξνθιήζεηο αθόκα απνηεινύλ ε δηαρείξεζε ηνπ ζεξκηθνύ θνξηίνπ πνπ εθπέκπεη ην ζπλερώο απμαλόκελν πιήζνο νξγάλσλ εληόο ηνπ θηλεηνύ εξγαζηεξίνπ, ην νπνίν πξέπεη λα αληηκεησπηζηεί ηδηαίηεξα ηηο ζεξκέο κέξεο ηνπ θαινθαηξηνύ γηα λα απνθεπρζεί ππεξζέξκαλζε ησλ νξγάλσλ. ε πεξηπηώζεηο όπνπ ρξεηάδεηαη πεξαηηέξσ παξνρή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, ηόηε ρξεζηκνπνηείηαη επηπξόζζεηα κηα ειεθηξηθή γελλήηξηα. Πξέπεη όκσο λα εμαζθαιίδεηαη όηη ε εμάηκηζε ηεο γελλήηξηαο είλαη ηνπνζεηεκέλε ζε ηέηνηα ζέζε πνπ δελ επεξεάδεη ηηο κεηξήζεηο θαη όηη ε θνξά ηνπ αλέκνπ θαη ε θνξά θίλεζεο ηνπ νρήκαηνο είλαη αληίξξνπεο. Οη ξνέο ησλ αεξίσλ πνπ θαηαιήγνπλ ζηα όξγαλα πξέπεη λα ειέγρνληαη θαη λα βαζκνλνκνύληαη ηαθηηθά ζύκθσλα κε ηηο πξνδηαγξαθέο ησλ νξγάλσλ, ελώ νη όπνηεο απώιεηεο πξέπεη λα ειαρηζηνπνηνύληαη θαη λα ζπλππνινγίδνληαη ζηηο κεηξήζεηο. Οξηζκέλεο από ηηο πξνθιήζεηο πνπ αλαθέξζεθαλ παξαπάλσ αθνξνύλ ηόζν ηα θηλεηά εξγαζηήξηα, όζν θαη ηνπο ζηαζεξνύο ζηαζκνύο κέηξεζεο ηεο ξύπαλζεο. Παξ όια απηά είλαη ζαθέο όηη ηα όξγαλα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζε κεηξήζεηο ελ-θηλήζεη θαηαπνλνύληαη ζεκαληηθά θαη νη απαηηήζεηο ειέγρνπ θαη βαζκνλόκεζεο είλαη απμεκέλεο γηα ιήςε αμηόπηζησλ κεηξήζεσλ. Οη κεηξήζεηο κε θηλεηά εξγαζηήξηα πνπ θέξνπλ εμνπιηζκό ηειεπηαίαο ηερλνινγίαο είλαη πξσηνπόξεο ζηε κειέηε ηεο θσηνρεκείαο, ηεο πνηόηεηαο ηνπ αέξα, ηεο ιεπηήο ζσκαηηδηαθήο θάζεο, ηνμηθώλ αεξίσλ, αεξίσλ ζεξκνθεπίνπ, θ.ι.π. Η ρξήζε επέιηθησλ εξγαζηεξίσλ κε όξγαλα γξήγνξεο απόθξηζεο είλαη ζεκαληηθά εξγαιεία γηα ην ζρεδηαζκό θαη ηελ αλάπηπμε ησλ κεγαινππόιεσλ, νη νπνίεο έσο ηώξα έρνπλ ζηεξηρζεί κόλν ζε ζηαζεξνύο ζηαζκνύο ειέγρνπ ηεο ξύπαλζεο. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1]. Kolb C.E., Herndon S.C., McManus J.B., Shorter J.H., Zahniser M.S., Nelson D.D., Jayne J.T., Canagaratna M.R. and Worsnop D.R., Environ. Sci. Technol. 38:5694 (2004). [2]. Chirico R., Prevot A.S.H., DeCarlo P.F., Heringa M.F., Richter R., Weingartner E. and Baltensperger U., Atmospheric Environment 45:2182 (2011). [3]. Tang U.W. and Wang Z., J. Air & Waste Manage. Assoc. 56:1532 (2006). [4]. Wang W., Westerdahl D., Chen L. C., Wu Y., Hao J., Pan X., Guo X. and Zhang K. M., Atmospheric Environment 43:4535 (2009). [5]. Bukowiecki N., Dommen J., Prevot A.S.H., Richter R., Weingartner E.and Baltensperger U., Atmospheric Environment 36:5569 (2002). [6]. Zwack L.M., Hanna S.R., Spengler J.D., Levy J.I., Atmospheric Environment 45:4822 (2011). [7]. Choi W., He M., Barbesant V., Kozawa K.H., Mara S., Winer A.M., Paulson S.E., Atmospheric Environment 62:318 (2012). [8]. Choi W., Hu S., He M., Barbesant V., Kozawa K.H., Mara S., Winer A.M., Paulson S.E., Atmospheric Environment 80:310 (2013).