ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΑΣ10 ΣΤΙΣ ΥΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΠΟΛΕΙΣ ΤΗΣ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ X. ιαµαντόπουλος 1, Σ. Γκάρας 1, Ι. Σκόρδας 1, Α. Τριανταφύλλου 1, Φ. Βοσνιάκος 2, Ν. Ζουµάκης 2 (1) Εργαστήριο Ατµοσφαιρικής Ρύπανσης και Περιβαλλοντικής Φυσικής Τµήµα Γεωτεχνολογίας και Περιβάλλοντος ΤΕΙ υτικής Μακεδονίας (2) Γενικό Τµήµα Θετικών Επιστηµών, ΑΤΕΙ Θεσ/νικης Tηλ. 2461068244, Fax. 2461041819 e-mail: atria@airlab.teikoz.gr ΠEΡΙΛΗΨΗ Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται µετρήσεις συγκεντρώσεων ΑΣ10 και µετεωρολογικών παραµέτρων που πραγµατοποιήθηκαν για χρονική περίοδο ενός έτους στις δύο µεγαλύτερες πόλεις της υτικής Μακεδονίας, την Κοζάνη και την Πτολεµαΐδα. ίνονται συνοπτικά στατιστικά στοιχεία για τις δύο θέσεις, γίνεται σύγκριση µε ισχύοντα όρια ποιότητας του αέρα και επιχειρείται συσχέτιση των συγκεντρώσεων ΑΣ10 στις πόλεις κατά τις ηµέρες «επεισοδίων» µε τις µετεωρολογικές παραµέτρους. PM10 CONCENTRATION IN THE TWO MOST POPULATED CITIES OF WESTERN MACEDONIA Ch. Diamantopoulos 1, S. Garas 1, J. Skordas 1, A.G. Triantafyllou 1, F. Vosniakos 2, N. Zoumakis 2, (1) Laboratory of Atmospheric Pollution and Environmental Physics Department of Geotechnology and Environment TEI of W. Macedonia (2) Department of Science, TEI of Thessaloniki Tel. 2461068244, Fax. 2461041819 e-mail: atria@airlab.teikoz.gr ABSTRACT In this work PM10 concentrations and meteorological parameters measurements are presented. These measurements have been carried out in Kozani and Ptolemais, the most densely populated cities of Western Macedonia, and are referred to one year s period. Based on the data analysis an attempt is made to provide useful information on the air quality levels considering the air quality standards. More over the episode days are selected and a correlation is attempted between the PM concentrations and the meteorological condition prevailing.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Είναι γνωστό ότι στη υτική Μακεδονία είναι συγκεντρωµένο από τα µέχρι τώρα γνωστά το µεγαλύτερο λιγνιτικό κοίτασµα της χώρας µας, από την εκµετάλλευση του οποίου παράγεται το µεγαλύτερο ποσοστό της παραγόµενης στη χώρας µας ηλεκτρικής ενέργειας. Η κύρια βιοµηχανική δραστηριότητα αναπτύσσεται στον άξονα Αµυνταίου - Πτολεµαΐδας - Κοζάνης, ενώ σχετικά πρόσφατα έχει επεκταθεί και βορειότερα, στην περιοχή της Φλώρινας. Η συνολική εγκατεστηµένη ισχύς ανέρχεται σε 4,5 GW περίπου. Από πλευράς περιβαλλοντικών επιπτώσεων στην ευρύτερη περιοχή πρέπει να συνυπολογιστεί και η λειτουργία ΑΗΣ στο κράτος των Σκοπίων, ισχύος 675 MW, ο οποίος είναι εγκατεστηµένος και λειτουργεί πολύ κοντά στα σύνορα µε τη Φλώρινα. Οι ΑΗΣ χρησιµοποιούν ως καύσιµο λιγνίτη που εξορύσσεται σε κοντινά λιγνιτωρυχεία και µεταφέρεται στους σταθµούς παραγωγής µε φορτηγά, βαγόνια και ταινίες µεταφοράς. Για την προστασία του περιβάλλοντος στην περιοχή η ΕΗ έλαβε κατά καιρούς αντιρρυπαντικά µέτρα. Αντικατέστησε σε αριθµό µονάδων τα παλιά ηλεκτροστατικά φίλτρα µε καινούργια απόδοσης 99.9% και εφάρµοσε τεχνικές ελέγχου της εκπεµπόµενης σκόνης από τα ορυχεία, όπως χρήση κλειστών ταινιόδροµων µεταφοράς λιγνίτη και τέφρας, κατάβρεξη των δρόµων, προοδευτική αποκατάσταση εξαντληµένων ορυχείων (από ενηµερωτικά φυλλάδια της επιχείρησης, συζητήσεις µε στελέχη της και προσωπικές διαπιστώσεις από επισκέψεις στους χώρους δραστηριοτήτων). Οι συγκεντρώσεις ΑΣ10 στον άξονα Αµυνταίου Πτολεµαΐδας Κοζάνης παρουσιάζουν ενδιαφέρον, αφενός στους οικισµούς που βρίσκονται κοντά στα ορυχεία, αφετέρου δε στις πόλεις Κοζάνη και Πτολεµαΐδα, τις µεγαλύτερες πληθυσµιακά πόλεις της υτικής Μακεδονίας, στις οποίες, όπως είναι φανερό η ποιότητα του αέρα προσδιορίζεται τελικά και από τη συµβολή των αστικών πηγών ρύπανσης τη ατµόσφαιρας. ιάφορες εργασίες έχουν πραγµατοποιηθεί κατά το παρελθόν στην περιοχή αναφορικά µε τα επίπεδα ΑΣ10, τα χηµικά και ορυκτολογικά χαρακτηριστικά τους, αλλά και τις συνθήκες διασποράς στην περιοχή [1,2,3,4,5,6,7,8]. Ωστόσο µετρήσεις ΑΣ10 στην πόλη της Πτολεµαΐδας είναι η πρώτη φορά που πραγµατοποιούνται, στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. Στην εργασία αυτή ειδικότερα παρουσιάζονται µετρήσεις συγκεντρώσεων ΑΣ10 και µετεωρολογικών παραµέτρων στις πόλεις της Πτολεµαΐδας και της Κοζάνης, που πραγµατοποιήθηκαν ταυτόχρονα από 23.07.2008 µέχρι 19.05.2009. Παρουσιάζονται τα συνοπτικά στατιστικά στοιχεία των µετρήσεων στις δύο θέσεις, γίνεται σύγκριση µε ισχύοντα όρια ποιότητας του αέρα και επιχειρείται συσχέτιση των συγκεντρώσεων ΑΣ10 µε τις µετεωρολογικές παραµέτρους επιφανείας. 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Η Κοζάνη είναι η µεγαλύτερη πόλη της περιφέρειας υτικής Μακεδονίας. Βρίσκεται 40 0 17 59.86 Β 21 0 47 12,48 A ανάµεσα στις οροσειρές του Βερµίου, του Μπούρινου και των Πιερίων, 15 χλµ βορειοδυτικά της λίµνης του Πολυφύτου, σε υψόµετρο 720 µέτρων από την επιφάνεια της θάλασσας. Απέχει 120 χλµ από τη Θεσσαλονίκη και 470 χλµ από την Αθήνα. Έχει 38.553 πληθυσµό (απογραφή 2001), όπως οι κάτοικοι που ουσιαστικά µένουν µόνιµα και δραστηριοποιούνται στην πόλη είναι πολύ περισσότεροι. Η Πτολεµαΐδα βρίσκεται 40 0 30 43,83 B και 21 0 40 46,86 Α και σε υψόµετρο 608 m από την επιφάνεια την θάλασσας. Απέχει περίπου 28 χιλιόµετρα βόρια από την Κοζάνη, και είναι η δεύτερη σε πληθυσµό πόλη της Περιφέρειας υτ. Μακεδονίας (28.942 κατ.).
Το κλίµα της περιοχής είναι ηπειρωτικό µεσογειακό. Χαρακτηρίζεται από χαµηλές θερµοκρασίες το χειµώνα και υψηλές το καλοκαίρι. Από δεδοµένα θερµοκρασίας µιας περιόδου 12 ετών (1983 1994) προκύπτει µέση θερµοκρασία για το χειµώνα 2.5 ο C µε µέγιστη µέση ηµερήσια θερµοκρασία 6.3 ο C και µέση ηµερήσια ελάχιστη -1.3 ο C. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού οι αντίστοιχες τιµές είναι 20.1, 28.5 και 13.5 o C αντίστοιχα. Οι κύριες πηγές ρύπανσης τις περιοχής είναι τα ατµοηλεκτρικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της.ε.η. καθώς και τα λιγνιτωρυχεία που έχουν αναπτυχθεί στην ευρύτερη περιοχή. Σε ότι δε αφορά τις πόλεις Κοζάνη και Πτολεµαΐδα πρέπει να συνυπολογιστεί η επιβάρυνση από την αστική δραστηριότητα των πόλεων αυτών. Στο σχήµα 1 δείχνεται τοπογραφικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής του άξονα Αµυνταίου Πτολεµαΐδας Κοζάνης. Σηµειώνονται οι µεγαλύτερες πόλεις καθώς και οι θέσεις των ΑΗΣ την ευρύτερη περιοχή. Σχήµα 1. Χάρτης της λεκάνης Αµυνταίου-Πτολεµαΐδας-Κοζάνης. Σηµειώνονται οι πόλεις Φλώρινα, Πτολεµαΐδα, Κοζάνη και οι θέσεις των ατµοηλεκτρικών σταθµών Στον πίνακα 1 δίνονται οι εκποµπές ΑΣ10 από τους ΑΗΣ που λειτουργούν στην περιοχή. Υπογραµµίζεται ότι δεν υπάρχει ποσοτικοποίηση των εκποµπών από τα ορυχεία.
Πίνακας 1. Εκποµπές ΑΣ10 από τους ΑΗΣ που λειτουργούν στη υτική Μακεδονία (τόνοι ανά έτος, Πηγή : ΕΗ/ ΠΠ, e-prtr) ΑΗΣ/ ΕΤΟΣ 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Αγ. 26.506 15.390 10.020 6.260 569 ηµητρίου Καρδιάς 6.880 6,083 6.660 5.800 Πτολεµαΐδας 3620 5.400 3410 9.980 7.170 Αµυνταίου 581 1.060 Μελίτης 112 112 3. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Ε ΟΜΕΝΑ Οι µετρήσεις ΑΣ10 που παρουσιάζονται πραγµατοποιήθηκαν µε δύο αναλυτές ΑΣ10 του Εργαστηρίου Ατµοσφαιρικής Ρύπανσης και Περιβαλλοντικής Φυσικής του ΤΕΙ υτικής Μακεδονίας που εγκαταστάθηκαν για το σκοπό αυτό σε επιλεγµένες θέσεις. Ειδικότερα χρησιµοποιήθηκαν ο αναλυτές MP 101MC του οίκου Environnement και Thermo Adersen FH 62-IR. Η λειτουργία τους στηρίζεται στην αρχή της απορρόφησης β ακτινοβολίας [10]. Για τα ανεµολογικά δεδοµένα χρησιµοποιήθηκαν οι µετρήσεις από το σταθµό στο δώµα του Τ.Ε.Ι.. Μακεδονίας, σε απόσταση 2 km περίπου βόρεια της Κοζάνης, αισθητήρας διεύθυνσης και ταχύτητας ανέµου τύπου ΟGAWA SEIKI Co, και του κινητού σταθµού του ΕΑΡ-ΠΕΦΥ, που εγκαταστάθηκε για το σκοπό αυτό στην Πτολεµαΐδα, αισθητήρας διεύθυνσης και ταχύτητας ανέµου τύπου LASTEM), στην νότια είσοδο της πόλης. Τα δεδοµένα καλύπτουν την περίοδο από 23/7/2008 µέχρι 6/4/2009. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Τα ανεµολογικά χαρακτηριστικά στις δύο θέσεις κατά την περίοδο µέτρησης παρουσιάζονται στα σχήµατα 2α, β. 2 α. 2β. Σχήµα 2. Ροδόγραµµα ανέµου σταθµού ΤΕΙ Μ ((2α) και Πτολεµαΐδας (2β.) την περίοδο 23/7/2008 ως 6/4/2009
Ειδικότερα το σχήµα 2α δείχνει το ροδόγραµµα ανέµου από µετρήσεις του πλησιέστερου στην πόλη της Κοζάνης µετεωρολογικού σταθµού, που είναι εγκατεστηµένος στο δώµα του ΤΕΙ Μ. Μεγαλύτερα ποσοστά ανέµων είναι ΒΑ τοµέα, καθώς νότιου τοµέα µικρότερης έντασης. Χαρακτηριστικό στοιχείο είναι η τοπική επίδραση του σταθµού λόγω του ανάγλυφου της περιοχής. Στο σταθµό της Πτολεµαΐδας κυριαρχούν άνεµοι κατά τον άξονα W E, ενώ είναι χαρακτηριστικό το µεγάλο ποσοστό άπνοιας. Στο σχήµα 3 δείχνονται γραφικά τα συνοπτικά στατιστικά στοιχεία των τιµών των συγκεντρώσεων ΑΣ10 στις δύο θέσεις µέτρησης την περίοδο αναφοράς, καθώς και ο αριθµός των υπερβάσεων της οριακής τιµής της µέσης ηµερήσιας συγκεντρώσεις που ορίζεται από την ευρωπαϊκή οδηγία 50/2008. Όπως προκύπτει από το σχήµα, παρατηρείται υπέρβαση του ορίου και στις δύο θέσεις µέτρησης, χωρίς πολύ µεγάλη διαφορά των αντίστοιχων τιµών στις δύο περιοχές. Συγκεκριµένα, στην Κοζάνη, διαπιστώθηκαν 78 περιπτώσεις υπερβάσεων του ηµερήσιου ορίου (50 µg/m 3, επιτρεπτός αριθµός υπερβάσεων 35 ανά έτος) ενώ η µέση ετήσια συγκέντρωση ΑΣ10 για την περίοδο µέτρησης (27/7/2008 ως 29/5/2009 ) υπολογίστηκε ίση µε 44 µg/m 3, µε ετήσιο επιτρεπτό όριο την τιµή 40 µg/m 3. Αντίστοιχα στην περίπτωση της Πτολεµαΐδας παρατηρήθηκαν 90 υπερβάσεις της οριακής τιµής των 50 µg/m 3, µε µέση συγκέντρωση περιόδου τα 47 µg/m 3. Σηµειώνεται ότι οι παραπάνω τιµές είναι µικρότερες από τις περισσότερο επιβαρηµένες θέσεις των πόλεων των Αθηνών και Θεσσαλονίκης, στα ίδια περίπου επίπεδα µε άλλες µεσαίου µεγέθους ελληνικές πόλεις [10,11,12,13] Σχήµα 3.Συνοπτικά στατιστικά στοιχεία ΑΣ10 για τις δύο θέσεις µέτρησης Στο σχήµα 4 παρουσιάζονται οι υπερβάσεις της µέσης ηµερήσιας οριακής τιµής των 50 µg/m 3 στις δύο θέσεις µέτρησης ανά µήνα. Όπως φαίνεται στο γράφηµα ο µεγαλύτερος αριθµός υπερβάσεων παρατηρήθηκε και στις δυο περιοχές κατά το µήνα Αύγουστο. Προκειµένου να γίνει πρώτη εκτίµηση των συνθηκών κατά τις ηµέρες των υπερβάσεων της µέσης ηµερήσιας οριακής τιµής των 50 µg/m 3 (επεισοδίων), κατασκευάστηκαν, αφού πρώτα αφαιρέθηκαν οι περιπτώσεις άπνοιας, τα ροδογράµµατα ρύπανσης στις δύο θέσεις κατά τις ηµέρες αυτές και δείχνονται στα σχήµατα 6α και 6β για την Κοζάνη και την Πτολεµαΐδα αντίστοιχα.
Σχήµα 4. Μηνιαία µεταβολή του αριθµού υπερβάσεων στις δύο θέσεις κατά την περίοδο των µετρήσεων. Στην Κοζάνη (σχήµα 6α), κατά τις ηµέρες των υπερβάσεων επικρατούν κατά το µεγαλύτερο ποσοστό ΒΑ. Αντίθετα στην περίπτωση της Πτολεµαΐδας (σχήµα 6β), οι µεγαλύτερες τιµές των ΑΣ10 σηµειώνονται κατά την ανέµων από Α διευθύνσεις. Χαρακτηριστικό στην περίπτωση είναι ότι το µεγαλύτερο ποσοστό (87%) των υπερβάσεων παρατηρείται κατά τη διάρκεια ηµερών που επικρατεί άπνοια. Η αντίστοιχη τιµή για την περίπτωση της Κοζάνης είναι 41%. 0 0 315 <=25 >25-50 >50-75 >75-100 >100 45 315 <=25 >25-50 >50-75 >75-100 >100 45 270 90 270 90 0% 10% 20% 30% 40% 0% 10% 20% 30% 40% 225 135 225 135 180 180 6α 6β Σχήµα. 6. Ροδογράµµατα ρύπανσης τις ηµέρες των υπερβάσεων (α) στην Κοζάνη, (β) στην Πτολεµαΐδας, την περίοδο των µετρήσεων. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Παρουσιάστηκαν µετρήσεις ανέµου καθώς και συγκεντρώσεων ΑΣ10 περιόδου 10 µηνών που πραγµατοποιήθηκαν στην πόλη της Κοζάνης και για πρώτη φορά στην Πτολεµαΐδα. Στην Κοζάνη υπολογίστηκαν 78 περιπτώσεις υπερβάσεων του ηµερήσιου ορίου των 50 µg/m 3, στην Πτολεµαΐδα την ίδια περίοδο 90 περιπτώσεις. Η µέση τιµή της περιόδου
των µετρήσεων στην Κοζάνη υπολογίστηκε σε 44 µg/m 3, στην Πτολεµαΐδα 47 µg/m 3. Οι τιµές αυτές είναι χαµηλότερες από τις περισσότερο επιβαρηµένες θέσεις στις πόλεις Αθηνών και Θεσσαλονίκης, στα ίδια περίπου επίπεδα µε άλλες µεσαίου µεγέθους ελληνικές πόλεις. Στην περίπτωση της Κοζάνης οι υπερβάσεις συνδυάζονται µε ανέµους κατά το µεγαλύτερο ποσοστό ΒΑ, στην περίπτωση της Πτολεµαΐδας κατά πολύ µεγάλο ποσοστό µε άπνοια, και στη συνέχεια Α ανέµους. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Triantafyllou, A., Kassomenos P., Kallos G., 1999: On the degradation of air quality due to SO2 and PM10 in Eordea Basin, GREECE, Meteorologische Zeitschrift, N. F. 8, 60-70 2. Triantafyllou A.G., Kassomenos P., 2002, «Aspects of atmospheric flow and pollutants dispersion in a mountainous basin», the Science of the Total Environment 297, pg.85-103. 3. Triantafyllou A.G., 2003 : «Levels and Trend of Suspended Particles Around Large Lignite Power Stations», Environmental Monitoring and Assessment 89: 15-34. 4. Petaloti C, Triantafyllou A, Kouimtzis T, Samara C, 2006. Trace elements in atmospheric particulate matter over a coal burning power production area of western Macedonia, Greece, CHEMOSPHERE 65 (11): 2233-2243. 5. A.G. Triantafyllou, S. Garas, S. Zoras, V. Evagelopoulos and A. Asvesta, 2007, Particulate matter concentrations and elemental analysis in four cities of Northwestern Greece, Fresenius Environmental Bulletin, Vol 16, No 5, 508-516. 6. Iordanidis A., Buckman J., Triantafyllou AG., Asvesta A, 2008. ESEM/EDX characterisation of airborne particles from an industrial area of northern Greece Environmental Geochemistry and Health., 30:391 405. 7. Evagelopoulos V, Triantafyllou A.G., Albanis T.A., Zoras S., Garas S., Asvesta A. and C. Diamantopoulos, 2009. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in fine and coarse particles Proceedings of the 11th international conference on environmental Science and Technology, Chania, Crete, Greece, 3-5 September 2009.(B-230: B-237). 8. Τριανταφύλλου, Α.Γ., Γκάρας Σ., ιαµαντόπουλος, Χ., Ιορδανίδης Α., Ασβεστά Α., Κρέστου Α., 2011, «ΑΣ10 στην πόλη της Κοζάνης: ιαχρονική µεταβολή συγκεντρώσεων, µορφολογικά, ορυκτολογικά και χηµικά χαρακτηριστικά», 4 ο Περιβαλλοντικό Συνέδριο Μακεδονίας, Θεσσαλονίκη. 9. Τριανταφύλλου Α., 2004: Ατµοσφαιρική Ρύπανση Ατµοσφαιρικό Οριακό Στρώµα. Σύγχρονες Τεχνικές Μέτρησης. Σελ.256 10. Chaloulakou, D., P. Kassomenos, N. Spyrellis, P. Demokritou, P. Koutrakis, (2003) Measurements of PM10 and PM2.5 particle concentrations in Athens, Greece Atmos. Environ., Vol. 37, pp. 649 660. 11. Papagiannopoulos Ν., Petrakakis M., Kelesis A., Tzoumaka P., 2009, Long term variation of atmospheric pollution in Thessaloniki, Greece during the last 20 years, International Workshop on RISK ASSESSMENT AND HUMAN EXPOSURE TO HAZARDOUS MATERIALS, organized by School of Medicine, Aristotle University of Thessaloniki, GREECE, Thessalοniki, 21 24 October 2009. 12. Larissi I., Koukouletsos K., Moustris K., Antoniou A., Paliatsos A., 2010, Pm10 concentration levels in the greater Athens area, Greece, Fresenious Environmental Bulletin 19-No.2, pp.226-231. 13. Papanastasiou D., Melas D., 2010, Application of PM10 s Statistical Distribution to Air Quality Management A Case Study in Central Greece, Water Air Soil Pollution (2010) 207:115 122