Emissions and atmospheric reactions of gas and particulate pollutants

Καθημερινά τεράστιες ποσότητες πτητικών οργανικών ενώσεων (volatile organic compounds ή VOCs) εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα, τόσο από ανθρωπογενείς όσο και από φυσικές πηγές. Οι ενώσεις αυτές αποτελούν το ‘καύσιμο’ για την ατμοσφαιρική φωτοχημεία επηρεάζοντας τοπικά, περιφερειακά αλλά και παγκόσμια την ποιότητα της ατμόσφαιρας. Ορισμένες από τις ενώσεις αυτές θεωρούνται επικίνδυνες για την ανθρώπινη υγεία ενώ, αρκετές επηρεάζουν το κλίμα, είτε λόγω της δράσης τους ως αέρια του θερμοκηπίου, είτε λόγω της ικανότητάς τους να σχηματίζουν σωματίδια (αεροζόλ) όταν οξειδώνονται. Γι’ αυτό, η μελέτη των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων των VOCs καθώς και η συσχέτισή τους με το οργανικό αεροζόλ της ατμόσφαιρας κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε ο χαρακτηρισμός των κυριότερων πηγών ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον Ελλαδικό χώρο όσο αφορά τις οργανικές πτητικές ενώσεις και το οργανικό αεροζόλ μέσω εργαστηριακών πειραμάτων αλλά και μετρήσεων σε Ελληνικές πόλεις. Συγκεκριμένα εξετάστηκαν τα χαρακτηριστικά των εκπομπών για τις παραπάνω ενώσεις από την καύση ελαιοκλάδων, την κίνηση των αυτοκινήτων, την καύση βιομάζας για οικιακή θέρμανση, την προετοιμασία φαγητού κ.α. Τα σημαντικότερα ευρήματα εστιάζονται στην αλλαγή που έχει συμβεί στην σχετική σημασία των διαφόρων πηγών οργανικών ρύπων. Η συνεισφορά των κλασικών πηγών όπως τα μέσα μεταφοράς έχει ελαττωθεί λόγω του ελέγχου των εκπομπών τους και άλλες πηγές όπως η καύση βιομάζας και η προετοιμασία φαγητού έχουν έλθει στο προσκήνιο.Η καύση ελαικλάδων είναι μια κοινά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την απόρριψή τους μετά το κλάδεμα των ελαιόδεντρων κατά τους χειμερινούς μήνες από τον Νοέμβριο ως τον Φεβρουάριο. Στην Ελλάδα υπολογίζεται ότι υπάρχουν 125 εκατομμύρια ελαιόδεντρα ενώ η ποσότητα των λεπτόκοκκων σωματιδίων που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα μέσα σε ένα διάστημα 3-4 μηνών εκτιμάται ότι αντιστοιχεί σε περίπου 6500 τόνους. Το ποσό αυτό είναι ιδιαίτερα υψηλό, ειδικά αν συγκριθεί με τις εκπομπές λεπτόκοκκων σωματιδίων (150 τόνοι τον χρόνο) από όλα τα επιβατικά αυτοκίνητα που υπάρχουν στην Ελλάδα. Στην παρούσα εργασία υπολογίστηκαν οι παράγοντες εκπομπής τόσο σε σωματίδια όσο και σε οργανικές πτητικές ενώσεις. Οι εκπομπές αυτές πρέπει να συμπεριληφθούν στις τράπεζες δεδομένων σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση στην Ευρώπη και στις αντίστοιχες ατμοσφαιρικές προσομοιώσεις. Το φάσμα μάζας του AMS για τα εργαστηριακά πειράματα ήταν παρόμοιο με αυτό που προέκυψε από την ανάλυση των δεδομένων από τις ατμοσφαιρικές μετρήσεις, κάτι που δείχνει την σημασία της καύσης ελαιοκλάδων στην ατμοσφαιρική ρύπανση της Ελλάδας για τους χειμερινούς μήνες.Η πρόσφατη οικονομική κρίση, είχε σαν συνέπεια την στροφή στην χρήση ξύλου για την οικιακή θέρμανση. Από τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στην Αθήνα κατά τον χειμώνα του 2013, ερευνήθηκαν οι εκπομπές τόσο σε σωματίδια όσο και σε VOCs. Αρωματικές οργανικές πτητικές ενώσεις, όπως το βενζόλιο, το τολουόλιο και τα ξυλόλια, εκπέμπονται από την καύση βιομάζας (30-50%) σε συγκρίσιμα ποσοστά σε σχέση με τις αντίστοιχες εκπομπές από την κίνηση των αυτοκινήτων (40-60%). Επιπλέον, πολλές ενώσεις βιογενούς προέλευσης, που έχουν συσχετιστεί με την παραγωγή σωματιδίων στην ατμόσφαιρα μέσω της οξείδωσής τους, όπως τα μονοτερπένια και το ισοπρένιο, κατά τους χειμερινούς μήνες παράγονται και από τη την καύση βιομάζας για την οικιακή θέρμανση στα αστικά κέντρα.Οι εκπομπές από το μαγείρεμα του φαγητού μπορούν να συνεισφέρουν μέχρι και 30% στο συνολικά μετρούμενο οργανικό αεροζόλ σε αστικές περιοχές. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η συνεισφορά σε οργανικό αεροζόλ αλλά και σε αέριους ρύπους από το ψήσιμο κρέατος. Μέσω πειραμάτων σε θάλαμο προσομοίωσης χαρακτηρίστηκε η σύσταση των εκπομπών από το ψήσιμο χοιρινού κρέατος στα κάρβουνα. Επιπλέον εξετάστηκε η οξείδωση των εκπομπών αυτών είτε με την χρήση ακτινοβολίας UV, είτε με την προσθήκη όζοντος. Από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε αστικά κέντρα τόσο κατά το καλοκαίρι, όσο και κατά το χειμώνα βρέθηκαν φάσματα μάζας τα οποία παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες με τα αντίστοιχα φάσματα των πειραμάτων προσομοίωσης. Το τελευταίο αποτελεί ένδειξη ότι το ψήσιμο του κρέατος αποτελεί σημαντική πηγή σε ατμοσφαιρικά σωματίδια για τις Ελληνικές πόλεις.