Ισοζύγιο Μάζας Και Εντοπισμός Κύριων Πηγών Προέλευσης Για Τα Λεπτομερή Ατμοσφαιρικά Σωματίδια ΑΣ2.5 Στην Ατμόσφαιρα Της Αθήνας

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε συστηματική παρακολούθηση των συγκεντρώσεων και της χημικής σύστασης των PM2.5 κατά τη διάρκεια μίας περιόδου 3 ετών (από Φεβρουάριο 2010 έως Απρίλιο 2013) σε αστική περιοχή, στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου. Συλλέχθηκαν δύο τύποι 24-ωρων ατμοσφαιρικών δειγμάτων PM2.5: 271 δείγματα σε φίλτρα τεφλόν (PTFE) και 116 δείγματα σε φίλτρα χαλαζία (Quartz). Προσδιορίστηκαν ημερήσιες συγκεντρώσεις των PM2.5 και για τους δύο τύπους δειγμάτων. Στα φίλτρα PTFE προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις ολικού θείου, χαρακτηριστικών στοιχείων εδαφικού υλικού (Αl, Si, Fe, Ca, Κ, Mg, Ti), ιχνημετάλλων (Zn, Pb, Cu, Ni, V, Cr, Mn) και υδατοδιαλυτών ιόντων (Cl-, ΝΟ3-, SO42-, Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+). Στα φίλτρα Quartz προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις οργανικού (OC) και στοιχειακού άνθρακα (EC) καθώς και των υδατοδιαλυτών ιόντων.Η μελέτη της χρονικής μεταβλητότητας των χημικών ειδών που προσδιορίστηκαν, έδειξε ότι οι συγκεντρώσεις στο σημείο αποδέκτη επηρεάζονται έντονα από τοπικά αερολύματα και αερολύματα που μεταφέρονται από μεγάλες αποστάσεις. Τα μέγιστα των συγκεντρώσεων των θειικών συνδέονται με αέριες μάζες που προέρχονται από βόρειες διευθύνσεις, ενώ τα μέγιστα των συγκεντρώσεων των στοιχείων του εδαφικού υλικού συνδέονται με αέριες μάζες που προέρχονται από τη βορειοδυτική Αφρική.Τα αποτελέσματα από τον υπολογισμό του ισοζυγίου μάζας έδειξαν ότι SΙΑ και OM συμβάλλουν στη μάζα των PM2.5 σχεδόν ισόποσα: 30–36% και 30% αντίστοιχα. Η συνεισφορά των ΕC, SS και MIN στη μάζα των PM2.5 είναι 5, 4 και 3%, αντίστοιχα. Η σκόνη συνεισφέρει 3-5% της μάζας των PM2.5 απουσία επεισοδίων μεταφοράς σκόνης, ενώ φτάνει σε πολύ μεγαλύτερο ποσοστό σε περίπτωση εκδήλωσης επεισοδίων μεταφοράς σκόνης. Οι παραπάνω συνεισφορές δικαιολογούν τουλάχιστον το 80% της μάζας των PM2.5. Ο καταμερισμός των πηγών εκπομπής των σωματιδίων (source apportionment) πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της Θετικής Παραγοντικής Ανάλυσης (PMF). Από το συνδυασμό των αποτελεσμάτων της PMF και από τις δύο χρονοσειρές, προέκυψαν έξι παράγοντες: (1) SO42-, NH4+, OC (βιομηχανικές πηγές, δευτερογενώς παραγόμενο αερόλυμα, συμβολή περιφερειακών πηγών), (2) EC, OC, K και ιχνημέταλλα (κυκλοφορία οχημάτων και καύση βιομάζας, κινητές και σταθερές πηγές τοπικής προέλευσης), (3) Ca, EC, OC και ιχνημέταλλα (επαναιώρηση της σκόνης των δρόμων και σκόνη από κατασκευαστικά έργα-αστική σκόνη-αντιπροσωπεύοντας τις εξατμίσεις οχημάτων), (4) δευτερογενής σχηματισμός νιτρικών (κυκλοφορία οχημάτων), (5) Na, Cl (θαλάσσιο αερόλυμα) και (6) Si, Al, Ti, Ca, Fe (μεταφορά σκόνης από τη Σαχάρα).Η χωρική κατανομή των περιοχών-πηγών των PM2.5 που επηρεάζουν την ατμόσφαιρα του λεκανοπεδίου προσδιορίστηκε με την εισαγωγή των πειραματικών αποτελεσμάτων (συγκεντρώσεων και σύστασης) στον αλγόριθμο Concentration Weighted Trajectory (CWT). Για τα θειικά, αμμωνιακά και οργανικό άνθρακα, μια σημαντική περιφερειακή συνεισφορά στη μάζα των PM2.5 αποδίδεται σε εισροές αερίων μαζών από Βορρά (κυρίως Βουλγαρία). Τα μέγιστα των συγκεντρώσεων των στοιχείων του εδαφικού υλικού οφείλονται στην εισροή σκόνης από τη Σαχάρα και συνδέονται σχεδόν αποκλειστικά με αέριες μάζες από νότιες/ νοτιοδυτικές διευθύνσεις (Αλγερία, Τυνησία και Λιβύη).