VARIATION OF THE CONCENTRATIONS OF Ο 3, PM 10 AND SO 2, AT ΤΗΕ THRIASIO FIELD DURING THE PARTIAL SOLAR ECLIPSE

Transcript

1 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΤΟΥ Ο 3, ΤΩΝ PM ΚΑΙ ΤΟΥ SO ΣΤΟ ΘΡΙΑΣΙΟ ΠΕ ΙΟ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΜΕΡΙΚΗ ΕΚΛΕΙΨΗ ΗΛΙΟΥ ΤΗΣ Α. ΜΑΥΡΑΚΗΣ, Γ. ΘΕΟΧΑΡΑΤΟΣ, Σ. ΛΥΚΟΥ ΗΣ 3, Α. ΧΡΗΣΤΙ ΗΣ, Ε. ΒΕΡΟΥΤΗ 5, Ν. ΠΙΤΣΙΤΑΚΗΣ, Χ. ΤΣΑΝΤΙΛΑΣ 7 Φυσικός-Περιβαλλοντολόγος -Εκπαιδευτικός Εργαστήριο Μετεωρολογίας, Πανεπιστήµιο Αθηνών 3 Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιµης Ανάπτυξης Γραφείο Ελέγχου Ρύπανσης και Ποιότητας Περιβάλλοντος, Αναπτυξιακός Συνδέσµος ήµων και Κοινοτήτων Θριασίου Πεδίου 5 Γραφείο Περιβάλλοντος ήµου Ασπροπύργου Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία 7 Χηµικός-Περιβαλλοντολόγος ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της παρούσης εργασίας είναι η µελέτη της συµπεριφοράς ορισµένων ρυπαντών και συγκεκριµένα: των συγκεντρώσεων του όζοντος (O 3 ), των αιωρουµένων σωµατιδίων (PM ) και του διοξειδίου του θείου (SO ), στην ιδιαίτερα βεβαρυµένη από ρύπανση περιοχή του Θριασίου Πεδίου, κατά την διάρκεια της µερικής ηλιακής έκλειψης της Το φαινόµενο, άν και έλαβε χώρα κατά την ανατολή του Ήλιου, µας έδωσε την δυνατότητα να παρατηρήσουµε γιά µία ακόµη φορά τις επιδράσεις που έχει η απότοµη µείωση της ηλιακής ακτινοβολίας στη πορεία των ρυπαντών που επελέγησαν και συγκεκριµένα την άµεση επίδραση στο SO και τα PM, την χρονική υστέρηση της επίδρασης στο O 3 και την εξάρτηση της έντασης των επιπτώσεων από την απόσταση από τη θάλασσα. VARIATION OF THE CONCENTRATIONS OF Ο 3, PM AND SO, AT ΤΗΕ THRIASIO FIELD DURING THE PARTIAL SOLAR ECLIPSE A. MAVRAKIS, G. THEOHARATOS, S. LYKOUDIS 3, A. CHRISTIDES, E. VEROUTI 5, N. PITSITAKIS, H. TSANTILAS 7 Environmental Physicist High school teacher Laboratory of Meteorology, University of Athens 3 National Observatory of Athens, Institute for Environmental Research & Sustainable Development Bureau of Pollution Control and Environmental Quality of the Thriasion Pedion area 5 Bureau of Pollution Control, Municipality of Aspropyrgos Hellenic national Meteorological Service 7 Environmental Chemists ABSTRACT This study attempts to examine the effects of the partial solar eclipse of on the behaviour of selected air pollutants in the heavily polluted area of the Thriasio Field, namely the concentrations of sulphur dioxide (SO ), ozone (O 3 ) and suspended particulate (PM ). Even though the phenomenon occurred during sunrise, it provided the opportunity to observe once more the effect of abrupt changes of solar radiation levels on the selected pollutants, and more specifically the immediate effect on SO and PM along with the delayed effect on ozone, and finally the dependence, of the intensity of these effects, on the distance from the sea shore.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Νωρίς το πρωί της 3ης Μαίου 3, η βόρεια Ευρώπη κυρίως και λιγότερο η περιοχή της χώρας µας, είχαν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν µια σηµαντική µερική ηλιακή έκλειψη. Στην Ισλανδία, τη Γροιλανδία, τις Νήσους Φερόες και στη βόρεια Σκωτία η έκλειψη ήταν

2 δακτυλοειδής. Η Νορβηγία πρόσφερε πιθανώς τον καλύτερο συνδυασµό µιας µεγάλης έκλειψης (-3%) και καλών καιρικών συνθηκών γιά την παρατήρησή της. Μια έκλειψη πρωινού µε % µε τον ήλιο στον ορίζοντα που καλύπτεται από το φεγγάρι, ήταν µια εντυπωσιακή και όµορφη θέα. Η ακτυλοειδής έκλειψη Ηλίου στην Ελλάδα, ξεκίνησε πρίν την ανατολή του ήλιου, στις 5π.µ. Η µέγιστη έκλειψη ήταν στις 8π.µ (µέχρι % ανάλογα µε την περιοχή) και ολοκληρώθηκε στις 57π.µ περίπου ( ). Το φαινόµενο µας έδωσε την δυνατότητα να εξετάσουµε γιά άλλη µιά φορά τις επιπτώσεις της µείωσης της ηλιακής ακτινοβολίας στις µετεωρολογικές παραµέτρους και στις συγκεντρώσεις αερίων ρύπων (Mariolopoulos et al., 77; Zerefos et al., ). Στην παρούσα εργασία θα περιοριστούµε στην περιγραφή των παρατηρήσεων που έγιναν, όσο χρόνο διήρκεσε το φαινόµενο.. Ε ΟΜΕΝΑ Για τον σκοπό αυτό χρησιµοποιήθηκαν τα µετεωρολογικά δεδοµένα από τους σταθµούς του Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (Α) της Πεντέλης και του Θησείου. Οι µετρήσεις έχουν συχνότητα ενός λεπτού και αφορούν την ολική ηλιακή ακτινοβολία, την ατµοσφαιρική πίεση, θερµοκρασία και σχετική υγρασία του αέρα, καθώς και διεύθυνση και ταχύτητα ανέµου. Τα δεδοµένα από τους σταθµούς µέτρησης µετεωρολογικών παραµέτρων και αερίων ρύπων του Θριασίου Πεδίου, προέρχονται από το ΓΕΡΠΠΕ και το Γραφείο Περιβάλλοντος του ήµου Ασπροπύργου (ΓΠ Α). Τα δεδοµένα από το ΓΕΡΠΠΕ, αφορούν µετρήσεις δεκαλέπτου, ενώ του ΓΠ Α, αφορούν ωριαίες µετρήσεις, χρησιµοποιήθηκαν επικουρικά και απεικονίζονται στα αντίστοιχα σχήµατα ως σηµεία.. Τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά των σταθµών που χρησιµοποιήθηκαν δίνονται στον Πίνακα. Πίνακας. Γεωγραφικά χαρακτηριστικά των σταθµών που χρησιµοποιήθηκαν. *AQ: air quality Απόσταση από την Ύψος Όνοµα (Κωδικός) Φορέας Είδος χρήσεων Είδος θάλασσα (m) (m) γής µετρήσεων Ελευσίνα (S) ΓΕΡΠΠΕ Αστική AQ+Meteo 3 Ε.Κ.Μάνδρας (S) ΓΕΡΠΠΕ Βαριά AQ+Meteo Παρ.Ασπρ/ργου (S7) ΓΕΡΠΠΕ Βαριά AQ+Meteo 3 8 Μαγούλα (S5) ΓΕΡΠΠΕ Αστική / AQ+Meteo Γερµανικά (S3) ΓΠ Α Αστική / AQ+Meteo 5 Γκοριτσά (S3) ΓΠ Α Αστική AQ 35 7 Θησείο (Α) Α Meteo 5 Παλ. Πεντέλη (Α) Α Meteo 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η πορεία της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας εµφάνισε µία σταθεροποίηση (Σχήµα ), τόσο στον σταθµό του Θησείου, όσο και στην Παλαιά Πεντέλη. Να υπενθυµίσουµε, ότι η έκλειψη συνέβει κατά την ανατολή του ήλιου, οπότε η ηλιακή ακτινοβολία σηµειώνει απότοµη άνοδο. Στο Σχήµα, βλέπουµε την πορεία της ατµοσφαιρικής πίεσης, όπου επίσης παρατηρούµε µία σταθεροποίηση της ατµοσφαιρικής πίεσης, τόσο στον σταθµό της Πεντέλης, όσο και του Θησείου. Η σταθεροποίηση αυτή διήρκεσε όσο και η ηλιακή έκλειψη. Σταθεροποίηση εµφάνισε και η θερµοκρασία του αέρα (Σχήµα 3), ενώ η σχετική υγρασία εµφάνισε κατακόρυφη άνοδο κατά -7% (Σχήµα ). Οι ίδιες παρατηρήσεις ισχύουν και γιά τις αντίστοιχες παραµέτρους στο Θριάσιο Πεδίο. Τέλος, η ταχύτητα του ανέµου, εµφάνισε κατακόρυφη κάµψη (Σχήµα 5). Έτσι στον σταθµό της Πεντέλης, η ταχύτητα του ανέµου έπεσε από τα m/sec στα -m/sec και σταθεροποιήθηκε στην τιµή αυτή καθόλη την διάρκεια της έκλειψης. Στον σταθµό του Θησείου, οι τιµές της ταχύτητας του ανέµου έπεσαν από τα - 8 -

3 -m/sec στα -3m/sec, µε την πτώση της ταχύτητας του ανέµου να διαρκεί λιγότερο. Στο Θριάσιο Πεδίο, οι ταχύτητες του ανέµου ήταν µικρότερες, παρουσίασαν όµως, ανάλογη συµπεριφορά σε όλη την διάρκεια της έκλειψης. Έτσι στην Ελευσίνα (S) η ταχύτητα του ανέµου έπεσε από τα. στα 3.3m/sec, στις Εργατικές Κατοικίες Μάνδρας (S) έπεσε από τα.5 στα.m/sec, στην Παραλία Ασπροπύργου (S7) από τα.3 στα.m/sec, στην Κοινότητα Μαγούλας (S5) από τα.5 στα.8m/sec και στα Γερµανικά Ασπροπύργου (S3) η ταχύτητα του ανέµου έπεσε κάτω από το m/sec. Τέλος, ο άνεµος έπνεε από βόρειες διευθύνσεις σε όλους τους σταθµούς (Σχήµα ) GlobalHor-Pen W.m GlobalHor-Th W.m P-Pen hpa P-Th hpa Σχήµα. Μεταβολή ( έως π.µ.) της ηλιακής ακτινοβολίας, στους σταθµούς του Α 75 Σχήµα. Μεταβολή της ατµοσφαιρικής πίεσης, στους σταθµούς του Α 3 AirTemp-Pen C AirTemp-Th C RH-Pen % RH-Th % Σχήµα 3. Μεταβολή της θερµοκρασίας του αέρα, στους σταθµούς του Α VectorWS-Pen m.s VectorWS-Th m.s Σχήµα. Μεταβολή της σχετικής υγρασίας του αέρα, στους σταθµούς του Α WD-Pen deg WD-Th deg Σχήµα 5. Μεταβολή της ταχύτητας του ανέµου, στους σταθµούς του Α Σχήµα. Μεταβολή της διεύθυνσης του ανέµου, στους σταθµούς του Α. ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ Η έκλειψη έλαβε χώρα κατά την ανατολή του ήλιου. Άν και συνέβει Σάββατο, υπάρχουν πολλές δραστηριότητες στο Θριάσιο Πεδίο, που δεν αναστέλλονται, αλλά συνεχίζονται - 8 -

4 ολόκληρο το ώρο, όλες τις µέρες της εβδοµάδος. Αυτό έχει σαν συνέπεια να σηµειώνεται σηµαντική άνοδο των πρωτογενών ρύπων, µε αποτέλεσµα η παρατήρηση της εξέλιξης των συγκεντρώσεων τους να είναι πιό δυσχερής. Έτσι επιλέξαµε (Mavrakis et al., a, b) να εξετάσουµε την µεταβολή (δεκάλεπτη) των συγκεντρώσεων του ρύπου (DC), ως εξής: DC = (C i C i ) (δηλ. η συγκέντρωση του ρύπου την χρονική στιγµή i µείον την συγκέντρωση την στιγµή i) Κατόπιν έγινε απεικόνιση των αντίστοιχων αποτελεσµάτων γιά τις 5:5, :5 και την στιγµή µε την µεγαλύτερη ή µικρότερη µεταβολή... ιοξείδιο του Θείου Το διοξείδιο του θείου SO, εµφάνισε γιά µικρό χρονικό διάστηµα µία σταθεροποίηση των συγκεντρώσεων του, σε όλους τους σταθµούς (Σχήµατα 7 και 8). Μία έξαρση των συγκεντρώσεών του είχαµε από τις έως τις 3π.µ περίπου. Ακολούθως ο ρύπος εµφάνισε ανοδική πορεία. Μικρότερη διακύµανση της µεταβολής των συγκεντρώσεων, εµφάνισαν οι σταθµοί που βρίσκονται εγγύτερα στην θάλασσα και µεγαλύτερη ο πιό αποµακρυσµένος. Οι συγκεντρώσεις του ρύπου κυµάνθηκαν σε υψηλότερα επίπεδα στην Μαγούλα και σε χαµηλά επίπεδα, στις θέσεις: Ελευσίνα, Εργατικές Κατοικίες Μάνδρας και στην Παραλία Ασπροπύργου (αµφότερες οι περιοχές βρίσκονται σε άµεση γειτνίαση µε τις αντίστοιχες βιοµηχανικές περιοχές). Στα Σχήµατα έως και δίνονται οι χωρικές κατανοµές της µεταβολής των συγκεντρώσεων του ρύπου τις επιλεγµένες χρονικές στιγµές. 7 SO-Elf SO-Mnd SO-PA SO-Mg SO-EA EL MAG EKM PA : : : 5: 5: 5: : : : 7: 7: 7: 8: 8: 8: : : : :.5 SO-5:5 SO-: SO-: SO-: SO-:3 SO-: SO-:5 Σχήµα 7. Ηµερήσια µεταβολή του SO, στους σταθµούς του Θριασίου Πεδίου Σχήµα 8. Μεταβολή του DSO, στους σταθµούς του Θριασίου (55 έως 5π.µ.) S S5 S.5 5 S S5 S.5 5 S S5 S.5 3 S3 () S S7.5 3 S3 () S S7.5 3 S3 () S S Σχήµα. DSO -55π.µ. Σχήµα. DSO -3π.µ. Σχήµα. DSO -5π.µ... Αιωρούµενα σωµατίδια PM Τα αιωρούµενα σωµατίδια PM, µετρήθηκαν στους σταθµούς της Παραλίας Ασπροπύργου (S7) και στις Εργατικές Κατοικίες Μάνδρας (S) (µετρήσεις δεκαλέπτου) και στους σταθµούς των Γερµανικών Ασπροπύργου (S3) και της Γκοριτσάς Ασπροπύργου (S3) (ωριαίες µετρήσεις). Επίσης από την περιοχή της Παραλίας Ασπροπύργου (EA), υπήρχαν διαθέσιµα ωριαία δεδοµένα Ολικά Αιωρούµενων Σωµατιδίων (TSP) (Σχήµα 3). Γιά τους - 8 -

5 σταθµούς S7 και S, η µεταβολή των συγκεντρώσεων δίνεται στο Σχήµα. Παρατηρούµε µία σηµαντική και ολιγόλεπτη άνοδο της µεταβολής των συγκεντρώσεων κατά την στιγµή της Μέγιστης Φάσης Της Έκλειψης (ΜΦΕ). Ανάλογη παρατήρηση είχε γίνει και κατά την διάρκεια της ηλιακής έκλειψης της -8, (Μαυράκης κ.ά., ) Στα Σχήµατα έως και 7, δίνονται οι χωρικές κατανοµές των µεταβολών των PM, στο Θριάσιο Πεδίο τις αντίστοιχες χρονικές στιγµές. Η µεταβολή αυτή, να καταδεικνύει και την προέλευση του ρύπου (πρωτογενής). PM-EKM PM-PA PM-Ge 35 EKM 8 7 PM-Gk TSP-EA 3 5 PA : : : 5: 5: 5: : : : 7: 7: 7: 8: 8: 8: : : : : - -5 PM-5:5 PM-: PM-: PM-: PM-:3 PM-: PM-:5 Σχήµα 3. Ηµερήσια µεταβολή των PM- TSP, στους σταθµούς του Θριασίου Σχήµα. Μεταβολή του DPM, στους σταθµούς του Θριασίου (55 έως 5π.µ.) S S5 3 S S5 3 S S5 3 5 S 5 S 5 S 3 S3 () S S7 3 S3 () S S7 3 S3 () S S Σχήµα. DPM-55π.µ. Σχήµα. DPM-π.µ. Σχήµα 7. DPM-5π.µ.. 3. Όζον Ο δευτερογενής αυτός ρύπος, εµφανίζει χρονική υστέρηση στην αντίδρασή του, στην µείωση της ηλιακής ακτινοβολίας, (Mariolopoulos et al.,77; Zerefos et al.,; Μαυράκης κ.ά., ; Mavrakis et al., a). Οι συγκεντρώσεις του όζοντος σε όλους τους σταθµούς κυµάνθηκαν σε υψηλά επίπεδα, άνω των µgr/m 3 (Σχήµα 8). Οι µεγαλύτερες συγκεντρώσεις καταγράφηκαν στην Κοινότητα της Μαγούλας. Η µεταβολή των συγκεντρώσεων DO 3 (Σχήµα ), ήταν µεγαλύτερη στους σταθµούς που βρίσκονται πιό κοντά στην θάλασσα και µικρότερη στους υπόλοιπους. Η µείωση εκδηλώθηκε λεπτά µετά την ΜΦΕ, η δε σταθεροποίηση της µεταβολής των συγκεντρώσεων του διήρκεσε έως την λήξη του φαινοµένου. Στα Σχήµατα έως και, δίνονται οι χωρικές κατανοµές των µεταβολών του όζοντος DO 3, γιά επιλεγµένες χρονικές στιγµές. Τα αποτελέσµατα που προκύπτουν, είναι σε συµφωνία και µε παλαιότερες παρατηρήσεις. (Mavrakis et al.. a)

6 8 EL EKM MAG PA : : : 5: 5: 5: : : : 7: 7: O3-Elf O3-Mgl O3-Mnd O3-PA O3-Ge O3-EA 7: 8: 8: 8: : : : : O3-5:5 O3-: O3-: O3-: O3-:3 O3-: O3-:5 Σχήµα 8. Ηµερήσια µεταβολή του O 3, στους σταθµούς του Θριασίου Πεδίου Σχήµα. Μεταβολή του DO 3, στους σταθµούς του Θριασίου (55 έως 5π.µ) S S5 8 S S5 8 S S5 5 S 5 S 5 S 8 3 S3 () S S7 3 S3 () S S7 3 S3 () S S Σχήµα. DO 3-55π.µ. Σχήµα. DO 3 -π.µ. Σχήµα. DO 3-5π.µ. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από το σύνολο των παρατηρήσεων που έγιναν, προκύπτουν τα ακόλουθα συµπεράσµατα:. Η µείωση της ηλιακής ακτινοβολίας έχει άµεσες επιπτώσεις, τόσο στις µετεωρολογικές παραµέτρους όσο και στην πορεία των συγκεντρώσεων των αερίων ρύπων.. Οι µετεωρολογικές παράµετροι που επηρεάστηκαν από την πρωινή δακτυλοειδή ηλιακή έκλειψη, ήταν η σχετική υγρασία του αέρα (αυξήθηκε), η ταχύτητα του ανέµου (µειώθηκε) και η ατµοσφαιρική πιέση (σταθεροποιήθηκε). Σταθεροποίηση εµφάνισαν και οι λοιπές µετεωρολογικές παράµετροι. 3. Οι συγκεντρώσεις και οι µεταβολές των συγκεντρώσεων των πρωτογενών αερίων ρύπων, είτε σταθεροποιήθηκαν, είτε αυξήθηκαν κατά την ΜΦΕ. Το δε όζον (δευτερογενής), εµφάνισε µείωση, µε χρονική υστέρηση ως προς την ΜΦΕ.. Από τις παρατηρήσεις προκύπτει σχέση µεταξύ του χρόνου αντίδρασης του ρύπου στη µείωση της ηλιακής ακτινοβολίας και της απόστασης του σταθµού από την θάλασσα, σε συµφωνία και µε παλαιότερες ανακοινώσεις και εργασίες, (Ahrens et al., ; Mavrakis et al., a, b). ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Μαυράκης, Α., Γ. Θεοχαράτος, Α. Χρηστίδης,. Ασηµακόπουλος, : Μεταβολή Μετεωρολογικών Παραµέτρων και Συγκεντρώσεων Αερίων Ρύπων στο Θριάσιο Πεδίο κατά την Έκλειψη Ηλίου της ης Αυγούστου. Πρακτικά 5 ου Πανελληνίου Συνεδρίου Μετεωρολογίας - Κλιµατολογίας και Φυσικής της Ατµόσφαιρας, pp Ahrens, D., Μ. Iziomon, L. Jaeger, A. Matzarakis, H. Mayer, : Impacts of the Solar Eclipse of August, on routinely recorded meteorological and air quality data in South-West Germany, Meteorologische Zeitschrift,, 3, pp -3. Mariolopoulos, E., C. Zerefos, A. Bloutsos, C. Repapis, 77: Ozone and Temperature Balloon Measurements during the Annular Solar Eclipse of April 7. Proceedings of the Academy of Athens, 5, pp

7 Mavrakis, A., G. Theoharatos, S. Lykoudis, (a): Ultraviolet Radiation and Surface Ozone Variation During the Solar Eclipse of Aug., Over Attica, Greece. Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium, II, pp 7 Mavrakis, A., S. Lykoudis, G. Theoharatos, (b): Air Temperature and Selected Air Pollutants Variation During the Partial Solar Eclipse of Aug., Over the Greater Attica Area, Greece. Proceedings of the th International Conference on Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution - Air Pollution XII, pp Zerefos, C. S., S. D. Balis, P. Zanis, C. Meleti, A. F. Bais, K. Tourpali, D. Melas, I. Ziomas, E. Galani, K. Kourtidis, A. Papayannis, Z. Gogosheva, : Changes in Surface UV Solar Irradiance and Ozone over the Balkans during the Eclipse of August,. Adv. Space Res., 7,, pp