Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Ερευνών -ΕΠΕΡ- Ινστιτούτο Πυρηνικής Τεχνολογίας και Ακτινοπροστασίας Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστηµών «ηµόκριτος»

Transcript

1 Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Ερευνών -ΕΠΕΡ- Ινστιτούτο Πυρηνικής Τεχνολογίας και Ακτινοπροστασίας Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστηµών «ηµόκριτος» Προϊστάµενος: ρ.. Αθανάσιος Στούµπος, Ερευνητής A

2 Ερευνητικές ραστηριότητες Ανάπτυξη λογισµικού για την ανάλυση της ρύπανσης του περιβάλλοντος και εκπόνηση Περιβαλλοντικών µελετών, πλήρως εναρµονισµένων µε τη σχετική Ελληνική και Ευρωπαϊκή νοµοθεσία ατµοσφαιρικής διάχυσης αερίων ρύπων (φωτοχηµική ρύπανση, αδρανείς ρύποι, ραδιενεργοί ρύποι) πάνω από πολύπλοκες τοπογραφίες, σε αστικές και σε µεγαλύτερης κλίµακας περιοχές ( π.χ. λεκάνη της Μεσογείου, Βόρεια Θάλασσα κτλ.). ατµοσφαιρικής διάχυσης αερίων πυκνότερων του αέρα που προέρχονται από βιοµηχανικά ατυχήµατα, σε οποιεσδήποτε συνθήκες έκλυσης και τοπογραφίας (π.χ. τοξικά). ατµοσφαιρικής διάχυσης εύφλεκτων αερίων σε περιπτώσεις διάχυσης (ατυχήµατα) σε κλειστούς χώρους (τούνελ, γκαράζ), αστικούς δρόµους και υπαίθριους χώρους. επιφανειακής απορροής και διήθησης στο έδαφος υδατοδιαλυτών ραδιενεργών ρύπων.

3 Ερευνητικές ραστηριότητες Αναλύσεις & Εκτιµήσεις Περιβαλλοντικών Ρύπων και Παροχή Υπηρεσιών σε Εργα-στηριακές Μετρήσεις Ποιότητας Αέρα Προσδιορισµός αέριων οργανικών πτητικών ενώσεων (VOC) στην ατµόσφαιρα και σε εσωτερικούς χώρους. Προσδιορισµός και εκτίµηση δεικτών ατµοσφαιρικής ρύπανσης. Μετρήσεις αιωρουµένων σωµατιδίων PM10 και ΡΜ2,5 στα πλαίσια του CEN (TC264 Air Quality) ) και συσχέτισή τους µε άλλους δείκτες ατµοσφαιρικής ρύπανσης. Μετρήσεις Εκποµπών ολικών ή και επιλεγµένων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) σε καµιναέρια. Προσδιορισµός αέριων θειούχων ρύπων. Συνεχή καταγραφή µετεωρολογικών δεδοµένων. Βιογενείς εκποµπές. Περιβαλλοντική αναλυτική χηµεία. Προσδιορισµός βαρέων µετάλλων και ΠΑΥ σε αιωρούµενα σωµατίδια (αεροζόλ).

4 Ερευνητικές ραστηριότητες Συλλογή,, πιστοποίηση και διαχείριση µετεωρολογικών δεδοµένων οριζόντιας και κατακόρυφης ταχύτητας και διεύθυνσης ανέµου θερµοκρασίας και υγρασίας του ατµοσφαιρικού αέρα ισοζυγίου ακτινοβολίας υπεριώδους ακτινοβολίας βροχόπτωσης θερµοκρασίας εδάφους

5 Data Loggers Α) Συστηµατα Καταγραφης PC καρτα USB/PCI (π.χ.( USB /USB-6211) Hard disc για (back-up) Καταγραφή ανά λεπτό Β) Κεντρική µονάδα PC Data storage and handling SCADA Web interface Περιορισµένη πρόσβαση στα δεδοµένα

6 Data transfer GSM network Μηνιαίο κόστος WiFi Μικρό λειτουργικό κόστος Εύκολη και αποµακρυσµένη διαχείριση ΤΕ Κ Ν. Κοζάνης Wireless Broadband Network at 108Mbps

7 Ερευνητικές ραστηριότητες Παροχή εξειδικευµένων συµβουλών σε δηµόσιους και ιδιωτικούς φορείς σε περιβαλλοντικά ζητήµατα Περιβαλλοντικές µελέτες σε εναρµόνιση µε την Κοινοτική Οδηγία 85/317/EEC και Οδηγία Seveso 82/501/EEC. Παροχή εξειδικευµένων συµβουλών σε συγκεκριµένα περιβαλλοντικά θέµατα. ιάθεση λογισµικού για εκτίµηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων και µελέτες ενεργειακών διεργασιών σε εναρµόνιση µε την Κοινοτική Οδηγία 85/317 EEC. Περιβαλλοντικές εφαρµογές Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών. Υπολογισµοί και ανάλυση ασφάλειας και κινδύνου σε περιπτώσεις εκλύσεων τοξικών ή και εύφλεκτων αερίων στη βιοµηχανία, σε γκαράζ,, κατά την µεταφορά αυτών σε τούνελ ή αστι-κούς δρόµους. Μετεωρολογικές µετρήσεις, εναρµόνιση µε DIN 43760B, Standards και Τεχνικές Οδηγίες Γερµανικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας.

8 Ερευνητικές ραστηριότητες Παροχή εξειδικευµένων συµβουλών σε δηµόσιους και ιδιωτικούς φορείς σε περιβαλλοντικά ζητήµατα Μετρήσεις αέριας ρύπανσης, εναρµόνιση µε ISO DIS-7996, EPA Designation EQQA Αναλύσεις αέριας ρύπανσης, σύµφωνα µε τις µεθόδους ΕΡΑ 8310, ΕΡΑ Τ0-1, ΕΡΑ Τ0-11 και ΕΡΑ ΤΟ-15. Μετρήσεις Εκποµπών, ολικών ή / και επιλεγµένων πτητικών οργανικών ν ενώσεων (VOC) σε καµιναέρια. Επί τόπου ανίχνευση τοξικών ενώσεων σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους. Μετρήσεις σωµατιδιακής ύλης (PM10, PM2.5). Χηµική ανάλυση αιωρουµένων σωµατιδίων για βαρέα µέταλλα και ΠΑΥ (Πολυαρωµατικοί υδρογονάνθρακες) και συσχέτισή τους µε τους άλλους δείκτες ατµοσφαιρικής ρύπανσης. Ε&Α σε θέµατα συνεισφοράς της βιογενούς συνιστώσας στο φαινόµενο του θερµοκηπίου και τη αστική ρύπανση για την διαµόρφωση πολιτικής σε αυτό τον τοµέα. Απογραφή ανθρωπογενών και βιογενών εκποµπών σε επίπεδο χώρας, πόλης, νοµού. Ασφάλεια ενεργειακών συστηµάτων υδρογόνου. Χαρακτηρισµός νανο-πορωδών υλικών (φίλτρα, µεµβράνες, άνθρακας, κεραµικά και δοµικά υλικά, γεω-υλικά κλπ). Προσοµοίωση ταµιευτήρων (υδρολογία, ανάκτηση υδρογονανθράκων).

9 Ερευνητικές ραστηριότητες Μεταφορά µάζας και θερµότητας σε πορώδη υλικά Αποθήκευση υδρογόνου σε στερεά υλικά µε εφαρµογές στη βιοµηχανία οχηµάτων. ιαδικασίες µεταφοράς ρύπων µεµβράνες διαχωρισµού αερίων). σε πορώδη υλικά (έδαφος, φίλτρα και Ανάκτηση υδρογονανθράκων (πετρελαίου) από υπόγειους ταµιευτήρες. Προσοµοίωση ταµιευτήρων πετρελαίου/αερίου. Χαρακτηρισµός δοµών που είναι πορώδεις. Πολυφασική µεταφορά σε πορώδη υλικά. Στοχαστική ανακατασκευή για διφασικά µέσα. Προσοµοίωση της ροής και διάχυσης σε ανακατασκευασµένα µέσα και ελεγχόµενα συστήµατα έκλυσης. Ελεγχόµενη αποδέσµευση δραστικών ουσιών και τη διαδερµική χορήγηση φαρµάκων

10 Μελέτη επιπτώσεων από την χρήση CO 2 και αερίων του θερµοκηπίου Καταγραφή πηγών CO 2 και ΑΦΘ Εφαρµογή µοντέλων διασποράς και επιπτώσεων (radiative( transfer models) Εκτίµηση δυναµικού πλανητικής θέρµανσης και κλιµατικών επιπτώσεων Προτάσεις αντιµετώπισης

11 Υποδοµή Λογισµικό Εφαρµογές GIS προσοµοίωση τοπογραφίας και προσοµοίωση δοµηµένης τοπογραφίας προγνωστική και διαγνωστική προσοµοίωση µετεωρολογικών παραµέτρων (ADREA-Ι, ADREA-diagnostic diagnostic,, MM5) ατµοσφαιρική διασπορά ρύπων αδρανών, πυκνότερων του αέρα, διφασικών, ραδιενεργών (DIPCOT (DIPCOT,, ADREA-HF, ADREA- dispersion) ατµοσφαιρική διασπορά φωτοχηµικών ρύπων (Urban( Airshed Model-UAM, C-MAQ) C προσοµοίωση ροής σε πορώδη υλικά και εδάφη, πρόβλεψη σχετικών ιδιοτήτων ανάπτυξη του Ευρωπαϊκού συστήµατος υποβοήθησης λήψης αποφάσεων σε περιπτώσεις πυρηνικών ατυχηµάτων RODOS.

12 Υποδοµή Μετρήσεις Κινητή µονάδα µέτρησης ατµοσφαιρικών ρύπων και µετεωρολογικών παραµέτρων, Μετεωρολογικό ιστό 84 m τεσσάρων µετρητικών επιπέδων. Το ΕΠΕΡ διαθέτει ένα πλήρως εξοπλισµένο εργαστήριο για µετρήσεις οργανικών ρύπων, µε αυτόµατους δειγµατολήπτες και όργανα αναλυτικής χηµείας υψηλής ακρίβειας όπως GC/FID και GC/MS εφοδιασµένα µε θερµοεκροφητή,, HPLC και GC/FPD. Πιο συγκεκριµένα, η εργαστηριακή υποδοµή αποτελείται από τα εξής: Αέριος χρωµατογράφος τύπου Varian Star 3400, µε ανιχνευτή φασµατογράφο µά-ζας Αέριος χρωµατογράφος τύπου Hewlett-Packard Series 5900, µε ανιχνευτή FID. Αέριος χρωµατογράφος τύπου Varian Star 3400, µε ανιχνευτή FPD. Φορητός αέριος χρωµατογράφος PE PHOTOVAC µε ανιχνευτή PID Σύστηµα υγρής χρωµατογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC) Waters,, µε ανιχνευτή UV και φθορισµού Σύστηµα θερµοεκρόφησης CHROMPACK. Σύστηµα θερµοεκρόφησης CDS- CAM.

13 Υποδοµή Μετρήσεις Αναλυτικούς ζυγούς (2), µε 4 και 6 δεκαδικά ψηφία Αντλίες χαµηλής ροής ( ml/min min) Αντλίες ηλεκτρονικές χαµηλής ροής ( L/min min) Αντλία υψηλής πίεσης Hi Volume (TSP-particles particles) Αντλία µέσης ροής µε κεφαλές ΡΜ2,5 και ΡΜ10 Αντλίες υψηλής ροής για συλλογή TST και PAH Βαθµονοµητής αντλίας Gilibrator-2 Σύστηµα ακριβείας FLOWTEST TCR TECORA για µέτρηση ταχύτητας καυσαερίων, παροχής και υπολογισµό των ισοκινητικών συνθηκών δειγµατοληψίας σε καπναγωγούς /καµινάδες Ασκούς δειγµατοληψίας (Tedlar( bag) Ειδικά κλιµατιζόµενο χώρο (weighing( room) Αυτόµατους αναλυτές για ΝΟ, ΝΟ2, και SO2

14 Υποδοµή

15 Τι πρέπει να συνδυάζει ένα σύστηµα περιβαλλοντικής διαχείρισης

16 Στατική πληροφορία GIS Πηγές εκποµπής Μετεωρολογικές Προγνώσεις MM5 Απογραφή εκποµπών 1x1 km 2 εδοµένα Πραγµατικού χρόνου Προγνώσεις αέριας ρύπανσης CMAQ / HYSPLIT

17 Στατική πληροφορία Αναλυτικό σετ δεδοµένων που θα περιέχει όλη την απαραίτητη πληροφορία. Τοπογραφία Γεωγραφικά χαρακτηριστικά Πληθυσµιακή κατανοµή Χρήσεις γης Καλλιέργειες Οδικό δίκτυο Οικονοµικά χαρακτηριστικά ανά κατηγορία GIS σύστηµα

18 Απογραφή εκποµπών Θέσπιση περιβαλλοντικών προτεραιοτήτων, και καταγραφή των παραγόντων που είναι υπεύθυνοι Καταγραφή ουσιωδών στόχων και περιορισµών Εργαλείο για να εκτιµηθούν περιβαλλοντικές συνέπειες και αποτελέσµατα στρατηγικών και µέτρων Αποτίµηση περιβαλλοντικού κόστους και κερδών από διαφορετικές πολιτικές Παρακολούθηση επιπέδων ρύπανσης και των ρυπαινόντων Παρακολούθηση αποτελεσµάτων εφαρµοζόµενων πολιτικών για να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσµατα τους.

19 Κύριες πηγές ρύπανσης Ανθρωπογενείς Σηµειακές Χωρικές Κινητές εντός δρόµου εκτός δρόµου Βιογενείς Residential area GS GS Agriculture

20 Κύριες πηγές ρύπανσης Εργοστάσια παραγωγής ενέργειας ιυλιστήρια Εργοστάσια Οικίες Οχήµατα Άνθρωποι και ζώα Ορυχεία Γραφεία και δηµόσια κτήρια Βλάστηση ίκτυα διανοµής Λιπάσµατα

21 Απογραφή εκποµπών Καταγραφή εκποµπών σύµφωνα µε πηγή γεωγραφικά χαρακτηριστικά χρονική περίοδο Ρύπος Ο 3 VOC, NO x, CO PM direct PM, NOx, SO 2, VOC τοξικά HAPs Όξινη βροχή NOx, SO 2 Ορατότητα everything

22 Απογραφή εκποµπών Bottom up µεθοδολογία Βήµα 1: Συλλογή δεδοµένων Συλλογή δεδοµένων από τοπικές αρχές Θέση, τύπος δραστηριότητας, ικανότητα παραγωγής, τύπος καυσίµου κλπ. Εθνική Στατιστική Υπηρεσία (ΕΣΥΕ) Οδικό δίκτυο (Εγνατία εθνικό και επαρχιακό) Βήµα 2: Συντελεστές εκποµπής CORINAIR EPA COPERT

23 Απογραφή εκποµπών Βήµα 3: Παραγωγή βάσης δεδοµένων µε ωριαία στοιχεία Χωρική ανάλυση 1x1 km 2 ή άλλο Χρήση µετεωρολογικών προγνώσεων Sparse Matrix Operator Kernel Emissions (SMOKE) Απαιτούµενα δεδοµένα που χρησιµοποιούνται από µοντέλα αέριας ρύπανσης και θα υπολογίζεται κάθε µέρα.

24 Παράδειγµα Ετήσια κατανάλωση (tonnes fuel/year) και συντελεστές εκποµπής (in grams SO2 emitted/tonne fuel consumed), ή Μετρούµενες εκποµπές SO2 (in grams per hour) και αριθµός ωρών λειτουργίας τον χρόνο.

25

26 Συνολικές Συνολικές εκποµπές Αττικής εκποµπές Αττικής (1996) (1996) Σύνολο Σύνολο Λιµάνια Λιµάνια Αεροδρόµια Αεροδρόµια Θέρµανσ Θέρµανσ η Βιοµηχανί Βιοµηχανί α Οχήµατα Οχήµατα PM PM CO CO 2 CO CO NO NO x SO SO 2 Source Source

27

28

29 Οperational system GAA

30 Μετεωρολογικές προγνώσεις µοντέλο MM5 - Version (final) PEN STATE University Αρχικά δεδοµένα από το παγκόσµιο µοντέλο NCEP-GFS Επιχειρησιακή πρόγνωση σε ηµερήσια βάση µε χρονικό ορίζοντα 48 ώρες

31 Εισαγωγή δεδοµένων τοπογραφίας Εισαγωγή δεδοµένων από παγκόσµιο µετεωρολογικό µοντέλο (εδώ το GFS από το NCEP) Επιφανειακές µετρήσεις (optional) Κύριο πρόγραµµα

32 Domains εργασίας Και τα 4 domains τρέχουν ταυτόχρονα µε εµφώλευση km resolution

33 Περιοχή εργασίας

34 Output

35 Output

36 CMAQ Community Modeling and Analysis System (CMAS) Version 4.4 Εγκατεστηµένο σε «δοκιµαστική» περίοδο CB4 ενώ ήδη είναι διαθέσιµη η εξέλιξη του (CB( CB5)

37 CMAQ Σκοπός: Να µοντελοποιεί πολύπλοκες εκποµπές και συνδυασµούς πηγών. Να µοντελοποιεί πολύπλοκες ατµοσφαιρικές διεργασίες που µεταφέρουν και µετασχηµατίζουν αέριους ρύπους σε ένα δυναµικό περιβάλλον. Να µοντελοποιεί την εναπόθεση αερίων ρύπων και των precursors σε αστικό ή και περιφερειακό περιβάλλον. ουλεύοντας µε διαφορετικές χρονικές κλίµακες (από λεπτά σε µέρες και εβδοµάδες). Το CMAQ χρησιµοποιεί την ανάπτυξη «µίας ατµόσφαιρας» για να προσοµοιώσει τα χαρακτηριστικά όζοντος, αιωρούµενων σωµατιδίων, οµίχλης

38 CMAQ Εκποµπές Κύριο πρόγραµµα Αρχικές Συνθήκες Οριακές Συνθήκες Συντελεστές φωτόλυσης Μετεωρολογία

39 Παράδειγµα υτική Μακεδονία 22 Ιανουαρίου 2006 Βόρειοι άνεµοι Θερµοκρασία κοντά στο µηδέν

40 Παράδειγµα υτική Μακεδονία 22 Ιανουαρίου 2006 SO2 snapshots lowest vertical layer

41 Παράδειγµα υτική Μακεδονία 22 Ιανουαρίου 2006 PM10 snapshots lowest vertical layer

42 ΠΠΚ Μ: «Συν-ενέργεια» ράση Α1: ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΚΟΖΑΝΗΣ/ ΠΤΟΛΕΜΑΙ ΑΣ/ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ/ ΦΛΩΡΙΝΑΣ

43 Φορείς Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας, Εργαστήριο Τεχνολογίας Περιβάλλοντος ΕΗ Α.Ε., Γ Παραγωγής ΕΚΕΦΕ «ΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Ερευνών

44 Σκοπός Πρότυπο σύστηµα περιβαλλοντικής διαχείρισης µε σκοπό την συνεχή παρακολούθηση και πρόγνωση της ποιότητας του αέρα στην ευρύτερη περιοχή λειτουργίας των σταθµών την υποβοήθηση αποφάσεων σχετικά µε την χάραξη στρατηγικών λειτουργίας ΑΗΣ για τον κατά το δυνατό περιορισµό των υπερβάσεων των επιτρεπτών ορίων αέριας ρύπανσης.

45 ίκτυο µέτρησης υτικής Μακεδονίας

46 Θέσεις σταθµών

47 Εκτίµηση πηγών αέριας ρύπανσης

48 Μέχρι στιγµής Εκτιµήσεις εκποµπών από Οδικό δίκτυο Κεντρική θέρµανση Βιογενείς εκποµπές Καταγραφή βιοµηχανιών Σταθµός BITOLA

49 Οδικό δίκτυο

50 Κεντρική θέρµανση

51 Βιογενείς

52 Λειτουργίες Συστηµα υποβοήθησης αποφάσεων - DSS Παρακολούθηση ποιότητας αέρα σε πραγµατικό χρόνο Πρόβλεψη ποιότητας αέρα µε µοντέλα υψηλής ανάλυσης και στατιστικά εργαλεία Ανάλυση σεναρίων και εκτίµηση επικινδυνότητας σε µελλοντικο χρόνο και καθηµερινή βάση Υποβοήθηση αποφάσεων για τις βέλτιστες αντιρρυπαντικές τεχνολογίες σε πραγµατικό χρόνο και µακροπρόθεσµα

53 Web based Συστηµα υποβοήθησης αποφάσεων - DSS Περιορισµένη πρόσβαση 1. Πρόγνωση ποιότητας αέρα µε δεδοµένο σενάριο 2. Ο χρήστης θα δίνει εκποµπές ανά σταθµό / ώρα ή φορτίο µε προκαθορισµένους συντελεστές εκποµπής. Πρόγνωση ρύπανσης και επικινδυνότητας 3. Μακροπρόθεσµα Αντιρρυπαντική τεχνολογία Νέα µονάδα / ορυχείο

54 Σύστηµα περιβαλλοντικής διαχείρισης Στατική πληροφορία GIS Πηγές εκποµπής Μετεωρολογικές προγνώσεις Απογραφή εκποµπών εδοµένα πραγµατικού χρόνου Προγνώσεις αέριας ρύπανσης Προτάσεις παρέµβασης στη λειτουργία ΑΗΣ Εξέταση εναλλακτικών σεναρίων

55 Σύστηµα πρόγνωσης αέριας ρύπανσης