Διαχείριση ποιότητας αέρα 2024-25 PDF

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση Περιβαλλοντικών Θεμάτων με Επιπτώσεις στην Υγεία» Διαχείριση ποιότητας αέρα εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος Δρ. Ε. Διαπού...

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση Περιβαλλοντικών Θεμάτων με Επιπτώσεις στην Υγεία» Διαχείριση ποιότητας αέρα εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος Δρ. Ε. Διαπούλη ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ» [email protected] Περιεχόμενα 1. Ατμοσφαιρική Ρύπανση 1.1 Εισαγωγή στην Ατμοσφαιρική Ρύπανση 1.2 Πηγές ατμοσφαιρικών ρύπων 1.3 Επιπτώσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης 1.4 Νομοθεσία – Οριακές τιμές 2. Διαχείριση ποιότητας άερα 2.1 Παρακολούθηση ποιότητας αέρα εξωτερικής ατμόσφαιρας 2.2 Επιμερισμός πηγών 2.3 Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων 2.4 Έκθεση πληθυσμού 2.5 Ανάπτυξη μέτρων για την προστασία της δημόσια υγείας «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 2 1.1. Ατμοσφαιρική ρύπανση Ατμοσφαιρική ρύπανση ορίζεται ως η παρουσία στην ατμόσφαιρα κάποιας ουσίας σε τέτοιες συγκεντρώσεις που να προκαλεί αρνητικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία, στα υλικά αγαθά και στο περιβάλλον. Οι επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης εξαρτώνται από:  τη συγκέντρωση του ρύπου / των ρύπων και  το χρόνο έκθεσης του ανθρώπου ή του περιβάλλοντος. Φυσικές διεργασίες (αλλαγή φάσης, διασπορά, μεταφορά, Πηγές Μίγμα εναπόθεση) εκπομπής ατμοσφαιρικών Χημικές αντιδράσεις ρύπων μεταξύ ρύπων «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 3 Κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι 1. Αέρια  Όζον (Ο3)  Οξείδια του αζώτου (ΝΟ, ΝΟ2)  Διοξείδιου του θείου (SO2)  Μονοξείδιο του άνθρακα (CO)  Πτητικοί υδρογονάνθρακες (VOCs) Η Ευρωπαϊκή Νομοθεσία έχει θέσει οριακές τιμές συγκέντρωσης για τους εξής αέριους ρύπους: O3, NO2, SO2, CO και βενζόλιο (C6H6) που ανήκει στου πτητικούς υδρογονάνθρακες (VOCs) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 4 Κύριοι ατμοσφαιρικοί ρύποι 2. Αιωρούμενα Σωματίδια (ΑΣ) Με τον όρο «αιωρούμενη σωματιδιακή ύλη» (particulate matter, PM) ή «αιωρούμενα σωματίδια» περιγράφουμε τα διεσπαρμένα στον αέρα, στερεά σωματίδια ή υγρά σταγονίδια, τα οποία έχουν μέγεθος συνήθως από 0.001 μm έως και μερικές εκατοντάδες μm. Ωστόσο τα σωματίδια με μέγεθος άνω των 50μm έχουν την τάση να καθιζάνουν πολύ εύκολα και επομένως δεν παραμένουν αιωρούμενα για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η Ευρωπαϊκή Νομοθεσία έχει θέσει οριακές τιμές συγκέντρωσης για τους εξής σωματιδιακούς ρύπους: ΑΣ10 και ΑΣ2,5 (δηλαδή ΑΣ με διάμετρο έως 10 και έως 2,5 μm) και συγκεκριμένα συστατικά των σωματιδίων: Μόλυβδο (Pb), Νικέλιο (Ni), Αρσενικό (As), Κάδμιο (Cd) και Βενζο(α)πυρένιο (BaP) που ανήκει στους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (PAHs) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 5 Αιωρούμενα σωματίδια Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούνται από ένα ετερογενές μίγμα ουσιών, που περιλαμβάνει σωματίδια/σταγονίδια με διαφορετικό μέγεθος, σχήμα και χημική σύσταση. Παραδείγματα διαφορετικών ειδών σωματιδίων που βρίσκονται στο συνολικό μίγμα των ΑΣ «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 6 Αιωρούμενα σωματίδια Δεδομένου ότι τα αιωρούμενα σωματίδια μπορεί να έχουν πολλά διαφορετικά σχήματα, για τον χαρακτηρισμό του μεγέθους τους χρησιμοποιούμε την έννοια της “ισοδύναμης διαμέτρου” του σωματιδίου, η οποία είναι δυνατόν να προσδιορισθεί:  Γεωμετρικά (με οπτική ή ηλεκτρονική μικροσκοπία)  Από την σκέδαση που προκαλεί στο φως  Από την ηλεκτρική τους ευκινησία  Από την ταχύτητα εναπόθεσης ή  Από την αεροδυναμική του συμπεριφορά. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 7 Αιωρούμενα σωματίδια Η αεροδυναμική διάμετρος ορίζεται ως «Η διάμετρος σφαίρας, πυκνότητας μονάδας (1 g/cm3), η οποία έχει την ίδια τελική ταχύτητα πτώσης στον αέρα με το υπό εξέταση σωματίδιο.» Από την αεροδυναμική διάμετρο εξαρτάται η μεταφορά του σωματιδίου από αέρια ρεύματα, η συλλογή στους δειγματολήπτες και η εναπόθεση μέσα στο ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα. Η διάμετρος των σωματιδίων συνήθως εκφράζεται σε: μm (10-6 m) ή nm (10-9 m) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 8 Αιωρούμενα σωματίδια Συνήθως μελετώνται δύο κατηγορίες μεγέθους των ΑΣ (για τις οποίες υπάρχουν και νομοθετημένες οριακές τιμές): τα ΑΣ10 (ή PM10, με διάμετρο έως 10 μm), τα οποία μπορούν να εισέλθουν στο ανώτερο αναπνευστικό μας σύστημα και τα ΑΣ2,5 (ή PM2.5, με διάμετρο έως 2,5 μm), τα οποία εισέρχονται και στο κατώτερο αναπνευστικό μας σύστημα, «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 9 Αιωρούμενα σωματίδια «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 10  Μονάδες μέτρησης ρύπανσης Η συγκέντρωση ενός ατμοσφαιρικού ρύπου στον αέρα ορίζεται ως η ποσότητα του ρύπου ανά όγκο αέρα. Τυπικές εκφράσεις συγκέντρωσης είναι:  Μάζα ρύπου ανά όγκο αέρα, όπως 1 kg = 103 g = 106 mg = mg/m3 ή μg/m3 ή ng/m3 109 μg = 1012 ng  Όγκος ρύπου ανά όγκο αέρα, όπως ppm (parts per million) ή ppb (parts per billion), δηλαδή 1 όγκος ρύπου ανά 106 (ppm) ή 109 (ppb) όγκους αέρα Η εκπομπή ενός ατμοσφαιρικού ρύπου στον αέρα ορίζεται ως η ποσότητα του ρύπου που εκπέμπεται στη μονάδα του χρόνου. Τυπική έκφραση της εκπομπής ρύπων είναι: tn/year «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 11  1.2. Πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης Οι ατμοσφαιρικοί ρύποι  Εκπέμπονται απευθείας στην ατμόσφαιρα από κάποια πηγή, ανθρωπογενή ή φυσική, και τότε ονομάζονται πρωτογενείς ή  Σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα μέσα από χημικές αντιδράσεις άλλων ρύπων, συχνά και υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας, και τότε ονομάζονται δευτερογενείς. Παραδείγματα πρωτογενών ρύπων είναι:  τα αέρια CO, NO, SO2 και  αρκετά συστατικά των ΑΣ, όπως εδαφικά συστατικά, το θαλάσσιο αερόλυμα και ο στοιχειακός άνθρακας Παραδείγματα δευτερογενών ρύπων είναι:  Το αέριο O3 και  αρκετά συστατικά των ΑΣ, τα θειικά και νιτρικά άλατα (κυρίως θειικό και νιτρικό αμμώνιο) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 12 1.2. Πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης Οι πηγές εκπομπής πρωτογενών ατμοσφαιρικών ρύπων μπορεί να είναι  Ανθρωπογενούς προέλευσης, όπως:  Βιομηχανικές δραστηριότητες  Μεταφορές (οδικές, θαλάσσιες και αέρος)  Θερμάνσεις κατοικιών  Γεωργία / κτηνοτροφία  Φυσικής προέλευσης, όπως:  Δασικές πυρκαγιές  Επαναιώρηση εδάφους ή/και μεταφοράς εδαφικής σκόνης  Θάλασσα  Ηφαίστεια «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 13 1.2. Πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 14 1.3. Επιπτώσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης Στον ανθρώπινο οργανισμό Ομάδες υψηλού κινδύνου: Ηλικιωμένοι Παιδιά Πάσχοντες από άσθμα και καρδιοαγγειακές ασθένειες «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 15 1.3. Επιπτώσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης Στον φυσικό και τεχνητό περιβάλλον Μείωση του ρυθμού Διάβρωση υλικών ανάπτυξης των φυτών Ελάττωση «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με ορατότητας επιπτώσεις στην Υγεία» 16 1.3. Επιπτώσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης “Observed warming is driven by emissions from human activities, with greenhouse gas warming partly masked by aerosol cooling.” «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 17 1.4. Ευρωπαϊκή νομοθεσία Οδηγία 2008/50/ΕΚ «για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και καθαρότερο αέρα για την Ευρώπη» Ρύπος Περίοδος μέσου όρου Οριακή τιμή συγκέντρωσης SO2 1 ώρα 350 μg/m3 (έως 24 επιτρεπτές υπερβάσεις ανά έτος) SO2 1 ημέρα 125 μg/m3 (έως 3 επιτρεπτές υπερβάσεις ανά έτος) ΝO2 1 ώρα 200 μg/m3 (έως 18 επιτρεπτές υπερβάσεις ανά έτος) ΝO2 1 έτος 40 μg/m3 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 18 1.4. Ευρωπαϊκή νομοθεσία Οδηγία 2008/50/ΕΚ «για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και καθαρότερο αέρα για την Ευρώπη» Ρύπος Περίοδος μέσου όρου Οριακή τιμή συγκέντρωσης CO Μέγιστος ημερήσιος μέσος 10 mg/m3 όρος 8ωρου σε ένα έτος Ο3 Μέγιστος ημερήσιος μέσος 120 μg/m3 όρος 8ωρου σε ένα έτος C6H6 1 έτος 5 μg/m3 ΑΣ10 1 ημέρα 50 μg/m3 (έως 35 επιτρεπτές υπερβάσεις ανά έτος) ΑΣ10 1 έτος 40 μg/m3 Pb στα ΑΣ10 1 έτος 0,5 μg/m3 ΑΣ2,5 1 έτος 25 μg/m3 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 19 1.4. Ευρωπαϊκή νομοθεσία Οδηγία 2004/107/ΕΚ «σχετικά με το αρσενικό, το κάδμιο, τον υδράργυρο, το νικέλιο και τους πολυκυκλικούς υδρογονάνθρακες στον ατμοσφαιρικό αέρα» Ρύπος Περίοδος μέσου όρου Οριακή τιμή συγκέντρωσης As στα ΑΣ10 1 έτος 6 ng/m3 Cd στα ΑΣ10 1 έτος 5 ng/m3 Ni στα ΑΣ10 1 έτος 20 ng/m3 BaP στα ΑΣ10 1 έτος 1 ng/m3 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 20  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή νομοθεσία, κάθε κράτος-μέλος της Ε.Ε. λειτουργεί δίκτυο σταθμών παρακολούθησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. 15 σταθμοί στην Αττική 31 σταθμοί στην περιφέρεια Εθνικό Δίκτυο Παρακολούθησης της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης (ΕΔΠΑΡ) στην Αττική «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση (Έκθεση θεμάτων περιβαλλοντικών ΥΠΕΝ, 2022) με επιπτώσεις στην Υγεία» 21  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Επιλέγονται περιοχές με διαφορετικά χαρακτηριστικά αστικοποίησης και κυκλοφοριακής πυκνότητας. Οι διαφορετικοί τύποι σταθμών του ΕΔΠΑΡ είναι:  Αστικός - Κυκλοφορίας  Αστικός - Υποβάθρου  Περιαστικός – Υποβάθρου  Περιαστικός – Βιομηχανικός  Υποβάθρου Εκτός Αττικής, λειτουργούν σταθμοί στις παρακάτω πόλεις:  Θεσσαλονίκη  Καβάλα  Πάτρα  Λαμία  Βόλος  Χαλκίδα  Λάρισα  Λειβαδιά  Ηράκλειο  Άμφισσα  Χανιά  Καρπενήσι  Ιωάννινα «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 22  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Στην ιστοσελίδα του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (https://ypen.gov.gr/) περιλαμβάνονται:  Δελτία ατμοσφαιρικής ρύπανσης «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 23  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Στην ιστοσελίδα του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (https://ypen.gov.gr/) περιλαμβάνονται:  Δελτία ατμοσφαιρικής ρύπανσης «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 24  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Στην ιστοσελίδα του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (https://ypen.gov.gr/) περιλαμβάνονται:  Δελτία ατμοσφαιρικής ρύπανσης «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 25  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Στην ιστοσελίδα του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (https://ypen.gov.gr/) περιλαμβάνονται:  Δελτία ατμοσφαιρικής ρύπανσης  Εκθέσεις των επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης (σε ετήσια βάση)  Χαρτογράφηση ατμοσφαιρικής ρύπανσης (εκπομπές & συγκεντρώσεις) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 26  2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Στην ιστοσελίδα του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (https://ypen.gov.gr/) περιλαμβάνονται:  Δελτία ατμοσφαιρικής ρύπανσης  Εκθέσεις των επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης (σε ετήσια βάση)  Χαρτογράφηση ατμοσφαιρικής ρύπανσης  Δεδομένα μετρήσεων ατμοσφαιρικής ρύπανσης (1984 – 2023)  Νομοθεσία  Πληροφορίες για την αιθαλομίχλη  Εθνικά Ανώτατα όρια Εκπομπών Ατμοσφαιρικών Ρύπων «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 27 2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Παράλληλα με το ΕΔΠΑΡ, λειτουργούν και ερευνητικοί σταθμοί μέτρησης, με στόχο την παρακολούθηση και άλλων ατμοσφαιρικών παραμέτρων, που δεν περιλαμβάνονται στη Νομοθεσία, αλλά παρουσιάζουν ενδιαφέρον για:  την καλύτερη κατανόηση των επιπτώσεων της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην ανθρώπινη υγεία ή/και στο περιβάλλον  την ποσοτικοποίηση της συνεισφοράς των πηγών εκπομπής στα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης  την καλύτερη κατανόηση των φυσικοχημικών διεργασιών κατά την παραμονή των ρύπων στην ατμόσφαιρα  την σε βάθος μελέτη πολύπλοκων ρύπων όπως τα ΑΣ, μέσω του χαρακτηρισμού πολλών διαφορετικών φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους (πχ κατανομή μεγέθους της συγκέντρωσης μάζας αλλά και του αριθμού, πλήρης χημικός χαρακτηρισμός, μέτρηση επιφάνειας σωματιδίων, οπτικές ιδιότητες όπως απορρόφηση και σκέδαση φωτός από τα σωματίδια) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 28 2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Λεπτομερής χημικός χαρακτηρισμός ΑΣ Κατανομή Μεγέθους (ΚΜ) της συγκέντρωσης μάζας των ΑΣ «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 29 2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Κατανομή Μεγέθους (ΚΜ) της συγκέντρωσης μάζας των ΑΣ ΚΜ του αριθμού των ΑΣ ΚΜ της επιφάνειας Κάθε παράμετρος μας των ΑΣ δίνει μια επιπλέον πληροφορία για το μίγμα των ΑΣ ΚΜ του όγκου των ΑΣ «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 30 2.1. Παρακολούθηση ποιότητας αέρα Οπτικές ιδιότητες ΑΣ  Επίδραση στην Κλιματική Αλλαγή «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 31 2.2. Επιμερισμός πηγών «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 32  2.2. Επιμερισμός πηγών  Οι ρύποι που εκπέμπονται από τις διαφορετικές πηγές, υφίστανται φυσικο-χημικές μεταβολές, και το νέο μίγμα ρύπων που δημιουργείται στην ατμόσφαιρα, καταλήγει στην περιοχή του «αποδέκτη». Μοντέλα χημικής μεταφοράς & Μοντέλα διασποράς Φυσικο-χημικές διεργασίες Μητρώα Μετεωρολογία εκπομπών Πηγές Αποδέκτης Μοντέλα αποδέκτη «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 33  2.2. Επιμερισμός πηγών  Ως «αποδέκτης» συνήθως λαμβάνεται μια περιοχή χαρακτηριστική της έκθεσης του πληθυσμού, όπου μας ενδιαφέρει να εκτιμήσουμε την ποιότητα άερα για την προστασία της δημόσιας υγείας και να σχεδιάσουμε, αν κρίνεται απαραίτητο, αποτελεσματικά μέτρα ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.  Για να ποσοτικοποιήσουμε τη συνεισφορά κάθε πηγής στην περιοχή του αποδέκτη, μπορούμε να ακολουθήσουμε δύο προσεγγίσεις, βάσει:  των πηγών εκπομπής: Υπολογίζουμε τις ετήσεις εκπομπές για κάθε πηγή και τη χωρική κατανομή αυτών (μητρώα εκπομπών) και εφαρμόζουμε Μοντέλα Χημικής Μεταφοράς και Διασποράς για τον υπολογισμό των συγκεντρώσεων στην ατμόσφαιρα σε κάποια περιοχή αποδέκτη.  των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων: Εφαρμόζουμε Μοντέλα Αποδέκτη ώστε να «μοιράσουμε» τη συνολική συγκέντρωση του ρύπου που μετράμε στην περιοχή του αποδέκτη στις επιμέρους συγκεντρώσεις που οφείλονται στις διαφορετικές πηγές. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 34 2.2. Μοντέλα χημικής μεταφοράς - Διασποράς Προσομοίωση των περίπλοκων ατμοσφαιρικών διεργασιών Απαιτείται απλοποίηση των διεργασιών ώστε να αναπτυχθεί ένα σύστημα εξισώσεων που μπορεί να επιλυθεί υπολογιστικά. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 35 2.2. Μοντέλα αποδέκτη Η χημική σύσταση των ΑΣ μας οδηγεί στις πηγές τους Οργανικός και Εδαφικά Al2O3, Mg, Ti, στοιχειακός OC, EC συστατικά Fe, K, SiO2, άνθρακας CO32-, P, Ca NH4+, SO42-, Industry NO3- Na+, Cl-, Mg2+, Δευτερογενή SO42- ανόργανα συστατικά Θαλάσσιο αερόλυμα Ιχνοστοιχεία As, Ba, Bi, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Dy, Er, Ga, Gd, Ge, Hf, La, Li, Mn, Mo, Nd, Ni, Pb, Pr, Rb, Sb, Sc, Se, Sm, Sn, Sr, Ta, Th, Ti, Tl, U, V, W, Yb, Zn, Zr «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 36  2.2. Επιμερισμός πηγών Μοντέλα αποδέκτη Κλάσμα μάζας του j συστατικού στο χημικό Δεδομένα εισόδου Αποτέλεσμα μοντέλου προφίλ της πηγής k Συγκέντρωση του j συστατικού την i Συνεισφορά της πηγής k χρονική στιγμή την i χρονική στιγμή Υπάρχουν διάφοροι τύποι μοντέλων αποδέκτη. Σε κάποια μοντέλα το χημικό προφίλ της πηγής θεωρείται γνωστό, ενώ σε άλλα υπολογίζεται από το μοντέλο «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση Viana etπεριβαλλοντικών θεμάτων al. (2008) Journal με επιπτώσεις of Aerosol στην Υγεία» Science, 39(10), 827-849.37  2.2. Επιμερισμός πηγών Μοντέλα αποδέκτη Δεδομένα εισόδου Αποτέλεσμα μοντέλου Συγκεντρώσεις των διαφορετικών συστατικών των ΑΣ που μετρήθηκαν 3.0 OC EC Cl- NO3- SO4-- 2.5 Na+ NH4+ K+ Mg++ Ca++ 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 26/2 17/4 6/6 26/7 14/9 3/11 23/12 11/2 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 38 2.2. Επιμερισμός πηγών Μοντέλα αποδέκτη Δεδομένα εισόδου Αποτέλεσμα μοντέλου Χημικό προφίλ / «ταυτότητα» πηγής «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 39 2.2. Επιμερισμός πηγών Μοντέλα αποδέκτη Δεδομένα εισόδου Αποτέλεσμα μοντέλου Συγκέντρωση ΑΣ που εκπέμπεται / παράγεται από κάθε πηγή «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 40 2.2 Επιμερισμός πηγών F. Amato, et al. (2016) Atmos. Chem. Phys. 16(5): 3289-3309 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 41 2.2 Επιμερισμός πηγών Ο επιμερισμός πηγών απαντάει σε δύο βασικά ερωτήματα της Διαχείρισης της Ποιότητας Αέρα:  Ποιες είναι οι κύριες πηγές ρύπων (πρωτογενείς και δευτερογενείς) στην περιοχή του αποδέκτη;  Σε ποια/ποιες πηγές πρέπει να δοθεί προτεραιότητα όσον αφορά στα μέτρα ελέγχου (ανάλογα με τη συνεισφορά κάθε πηγής στα επίπεδα συγκέντρωσης των ρύπων); «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 42 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων  Οι αστικοί πληθυσμοί περνούν μεγάλο μέρος της ημέρας (80 – 90%) σε εσωτερικά μικρο-περιβάλλοντα: Ιδιωτικές κατοικίες Γραφεία Δημόσια ιδρύματα (σχολεία, νοσοκομεία) Χώρους διασκέδασης Μέσα μεταφοράς  Ο «κλειστός» χαρακτήρας των εσωτερικών χώρων ευνοεί την συσσώρευση ρύπων, ειδικά στην περίπτωση εσωτερικής παραγωγής τους.  Παρόλ’αυτά, δεν υφίστανται πρότυπα ποιότητας για εσωτερικούς χώρους. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 43  2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Health Canada – Exposure Guidelines for Residential Indoor Air Quality Ρύπος Χρόνος αναφοράς Οριακή τιμή Έτος αναθεώρησης Φορμαλδεΰδη 8 ώρες 50 µg/m3 (40 ppb) 2006 1 ώρα 123 µg/m3 (100 ppb) 2006 Μονοξείδιο του 24 ώρες 11,5 mg/m3 (10 ppm) 2010 άνθρακα (CO) 1 ώρα 28,6 mg/m3 (25 ppm) 2010 Διοξείδιο του 24 ώρες 100 µg/m3 (0,05 ppm) 1987 αζώτου (NO2) 1 ώρα 480 µg/m3 (0,25 ppm) 1987 Όζον (Ο3) 8 ώρες 40 µg/m3 (20 ppb) 2010 PM2,5 24 ώρες 40 µg/m3 1987 1 ώρα 100 µg/m3 1987 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 44 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων WHO indoor air quality guidelines «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 45 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων  Οι εσωτερικές συγκεντρώσεις ατμοσφαιρικών ρύπων είναι δυνατόν να οφείλονται:  στην παραγωγή ρύπων στο εσωτερικό των χώρων και  στη διείσδυση ρύπων της εξωτερικής ατμόσφαιρας στους εσωτερικούς χώρους.  Τα αέρια διεισδύουν πιο εύκολα μέσα στους χώρους. Αντίθετα, ένα μέρος μόνο των ΑΣ της εξωτερικής ατμόσφαιρας καταφέρνει να διεισδύσει στο εσωτερικό, λόγω εναπόθεσής στις διάφορες χαραμάδες του κελύφους του κτιρίου. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 46 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Τυπικοί μηχανισμοί παραγωγής, μεταφοράς και μετατροπής ρύπων σε εσωτερικό χώρο «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 47 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Τυπικοί μηχανισμοί παραγωγής, μεταφοράς και μετατροπής ρύπων σε εσωτερικό χώρο  Οι ρύποι της εξωτερικής ατμόσφαιρας εισέρχονται στους εσωτερικούς χώρους και οι ρύποι των εσωτερικών χώρων (είτε έχουν παραχθεί εσωτερικά είτε έχουν αρχικά προέλθει από έξω) εξέρχονται από τους εσωτερικούς χώρους μέσω των ανοιγμάτων (πόρτες/παράθυρα) των χώρων αλλά και των χαραμάδων στο κέλυφος των κτιρίων.  Κατά την παραμονή τους στους εσωτερικούς χώρους οι ρύποι μπορεί να υποστούν διάφορες μεταβολές (πχ αλλαγή φάσης ή χημικές αντιδράσεις με άλλους ρύπους, συσσωμάτωση, εναπόθεση στο έδαφος ή σε άλλες επιφάνειες και επαναιώρηση, στην περίπτωση των σωματιδίων). «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 48 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων  Οι δραστηριότητες που πραγματοποιούνται σε εσωτερικούς χώρους μπορεί να οδηγήσουν στην εκπομπή αέριων και σωματιδιακών ρύπων.  Πρέπει να τονισθεί ότι τα σωματίδια εσωτερικής και εξωτερικής προέλευσης, καθώς διαφέρουν στο είδος πηγών, παρουσιάζουν και διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες (πχ κατανομή μεγέθους, χημική σύσταση), και επομένως είναι πολύ πιθανόν να διαφέρουν και όσον αφορά τις βιολογικές τους ιδιότητες (επιπτώσεις στην υγεία). «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 49  2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων  Διεργασίες καύσης (για Εσωτερικές πηγές ρύπανσης θέρμανση ή προετοιμασία φαγητού)  ΚΑΠΝΙΣΜΑ  Υλικά κατασκευής και επίπλωσης χώρων  Χρήση προϊόντων σε μορφή αερολύματος (σπρέι) ή χημικών (π.χ. προϊόντων καθαρισμού)  Χρήση μηχανημάτων (π.χ. Φωτοτυπικών / εκτυπωτών)  Βακτήρια, Μούχλα  Παρουσία ανθρώπων / ζώων  Κινητικότητα μέσα στους χώρους / επαναιώρηση σωματιδίων «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 50  2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Κάπνισμα Το κάπνισμα έχει αναγνωρισθεί ως η βασική εσωτερική πηγή ρύπανσης, και ιδιαίτερα για τα λεπτόκοκκα σωματίδια (σύνηθες εύρος μεγέθους: 0,1 – 1,5 μm) Mainstream smoke Sidestream smoke Παράμετρος Ρυθμός εκπομπής / τσιγάρο Βιβλιογραφία TSP 25,8 mg Hoegg, 1972 PM10 22 mg Ozkaynak et al., 1996 PM2,5 14 mg Ozkaynak et al., 1996 Αριθμός σωματιδίων 3,5 · 1012 σωματίδια Hoegg, 1972 Για όγκο Το κάπνισμε 1 τσιγάρου προκαλεί δωματίου = αύξηση της συγκέντρωσης των 30 m3 ΑΣ10 κατά ~ 730 μg/m3 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 51 51  2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων 800 700 Μετρήσεις σε εσωτερικούς 600 χώρους κατά τη διάρκεια επεισοδίων καπνίσματος PM10 (μg/m3 ) 500 ΑΣ10 400 300 200 100 0 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 200 180 160 140 ΑΣ2,5 PM2.5 (μg/m3 ) 120 100 80 60 40 20 0 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 52 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Άλλες καθημερινές δραστηριότητες Μαγείρεμα Παράμετρος Ρυθμός εκπομπής / λεπτό Αναφορά PM10 4,0 mg Ozkaynak et al., 1996 PM2,5 1,7 mg Ozkaynak et al., 1996 Καθημερινή συντήρηση χώρων (εργασίες καθαρισμού, χρήση καθαριστικών προϊόντων) Παρουσία και η κινητικότητα ατόμων (κυρίως μέσω επαναιώρησης) Λειτουργία εξοπλισμού γραφείου «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 53  2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Άλλες καθημερινές δραστηριότητες Μετρήσεις σε σχολεία 80 Όζον 70 PM2,5 Μετρήσεις Συγκέντρωση (μg m-3 ) 60 σε φωτοτυπικό / 50 εκτυπωτικό 40 30 κέντρο 20 10 0 «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση 0:00 περιβαλλοντικών 4:00 θεμάτων 8:00 12:00 16:00 με επιπτώσεις 20:00 0:00 4:00 8:00 στην 12:00 Υγεία» 54 16:00 20:00 54 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Οι εσωτερικές συγκεντρώσεις ρύπων εξωτερικής προέλευσης εξαρτώνται κυρίως από:  τις διεργασίες διασποράς της ρύπανσης στο εξωτερικό των κτιρίων  τον αερισμό και την αεροπερατότητα των κτιρίων  τις φυσικο-χημικές ιδιότητες των ρύπων  τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες Οι παράμετροι που καθορίζουν την διείσδυση των ρύπων στους εσωτερικούς χώρους και την μετέπειτα πορεία τους είναι:  ο ρυθμός εξαερισμού του υπό μελέτη χώρου (α) [hr-1],  η ικανότητα διείσδυσης των σωματιδίων (P) (αδιάστατο μέγεθος)  ο ρυθμός εναπόθεσης των σωματιδίων (k) [hr-1] «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 55 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Ρυθμός εξαερισμού (α) Ορίζεται ως ο λόγος του όγκου του εξωτερικού αέρα που εισέρχεται μέσα στον χώρο ανά ώρα, προς τον ενεργό όγκο του χώρου. Εξαρτάται από τρεις βασικούς παράγοντες:  Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του κτιρίου (τεχνική και ποιότητα της κατασκευής, αεροπερατότητα του κελύφους, διάταξη των χωρισμάτων)  Τις μετεωρολογικές συνθήκες  Τις εσωτερικές συνθήκες και συνήθειες των ενοίκων (αριθμός και ηλικίες των παιδιών / κατοικίδιων ζώων, φυσικός ή μηχανικός αερισμός). «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 56 2.3 Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Ικανότητα διείσδυσης (P) Ορίζεται ως το κλάσμα του ρύπου της εξωτερικής ατμόσφαιρας που εισέρχεται, μέσω χαραμάδων και σχισμών του κτιρίου, σε εσωτερικό χώρο. Για την περίπτωση των αερίων θεωρείται ότι P = 1. Για τα ΑΣ, η τιμή του P εξαρτάται από:  το μέγεθος των σωματιδίων Ικανότητα διείσδυσης  τον αριθμό και τη γεωμετρία των χαραμάδων του κτιρίου  την ταχύτητα του αέρα που εισέρχεται μέσα από αυτές, η οποία με τη σειρά της είναι συνάρτηση Διάμετρος (μm) του ρυθμού εξαερισμού (α) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 57 2.3 Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Ρυθμός εναπόθεσης (k) Ο ρυθμός εναπόθεσης αφορά στα ΑΣ και εξαρτάται από:  το μέγεθος, το σχήμα και την Ρυθμός εναπόθεσης πυκνότητα των σωματιδίων,  την εσωτερική ταχύτητα ροής του αέρα,  την ποσότητα και ποιότητα της επίπλωσης και των επιφανειών της,  τον εσωτερικό λόγο Διάμετρος (μm) επιφάνειας προς όγκο, την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του αέρα και των επιφανειών στον εσωτερικό χώρο και τις συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας που επικρατούν στον χώρο. «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 58 2.3. Ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων Σχεδιασμός πρωτοκόλλου μέτρησης σε εσωτερικό χώρο  Επιλογή χώρου / χώρων (συνήθως κατοικίες, χώροι εργασίας, σχολεία)  Επιλογή διαστήματος μέτρησης ανάλογα με το χρόνο παραμονής (24ωρη, 8ωρη για χώρους εργασίας, κλπ)  Επιλογή αντιπροσωπευτικού δείγματος ατόμων για χαρακτηρισμό της έκθεσης του πληθυσμού  Καταγραφή των συμβάντων / συνθηκών στους υπό μελέτη χώρους (ημερολόγιο δραστηριοτήτων) «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 59 2.4. Εκτίμηση έκθεσης πληθυσμού  Ο προσδιορισμός της προσωπικής έκθεσης του ατόμου και συνολικά της έκθεσης του πληθυσμού μπορεί να γίνει:  Μέσω προσωπικών μετρήσεων σε επιλεγμένο αντιπροσωπευτικό δείγμα ατόμων (με χρήση προσωπικών δειγματοληπτών)  Έμμεσα, αθροίζοντας την έκθεση του ατόμου σε κάθε μικροπεριβάλλον στο οποίο κινειται μέσα σε μια περίοδο αναφοράς (πχ ένα 24ωρο): Εxposure: Επίπεδο έκθεσης Ci: Συγκέντρωση στο μικροπεριβάλλον i Τ: Χρονική περίοδος αναφοράς Δti: Χρόνος παραμονής στο μικροπεριβάλλον i «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 60 2.5. Ανάπτυξη μέτρων για την προστασία της δημόσια υγείας Έλεγχος εξωτερικών πηγών ρύπανσης (βάσει και της ποσοτικοποιημένης συνεισφοράς τους στα επίπεδα συγκέντρωσης των κύριων ρύπων) Λήψη έκτακτων μέτρων ανάλογα με τις μετεωρολογικές και άλλες συνθήκες (πχ μειωμένη διασπορά ρύπανσης λόγω μετεωρολογίας, επεισόδια μεταφοράς Αφρικανικής σκόνης) Ενημέρωση / εκπαίδευση του κοινού ώστε να προωθηθούν «ασφαλείς» και περιβαλλοντικά φιλικές πρακτικές στην καθημερινή ζωή των πολιτών «Περιβάλλον και Υγεία. Διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων με επιπτώσεις στην Υγεία» 61