Διασπορά επικίνδυνων ρύπων μέσα σε κτίριο
Authors: Λαδιά Ευαγγελία 
Published: February 2024

Αντικείμενο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η εκτίμηση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα μετά από ένα χημικό περιστατικό, σε χώρους που οι χρήστες τους δεν είναι εξοικειωμένοι με την παρουσία χημικών παραγόντων και επομένως δεν είναι κατάλληλα προετοιμασμένοι να εφαρμόσουν μέτρα έκτακτης ανάγκης. Για το σκοπό αυτό, έγινε προσομοίωση της διασποράς αμμωνίας, χημικού παράγοντα ελαφρύτερου του ξηρού αέρα με χαμηλή τοξικότητα και φωσγενίου, χημικού παράγοντα βαρύτερου του ξηρού αέρα και ιδιαιτέρως τοξικού μέσα σε ένα τυπικό χώρο γραφείου και στην αίθουσα εκδηλώσεων «Γεώργιος Μυλωνάς», τον κύριο χώρο εκδηλώσεων του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Κάθε χημικός παράγοντας θεωρήθηκε πως απελευθερώνεται σε κάθε χώρο από πηγή που βρίσκεται στο κέντρο αυτού, στη θέση 1.00 m πάνω από το έδαφος (Above Ground Level –AGL). Η ποσότητα που χρησιμοποιήθηκε ήταν η μεγαλύτερη δυνατή που θα μπορούσε να μεταφερθεί στο χώρο από ένα και μόνο άτομο, το οποίο θα ήθελε να δημιουργήσει ένα χημικό περιστατικό χωρίς να γίνει αντιληπτό. Οι προσομοιώσεις έγιναν με τη βοήθεια λογισμικού Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής. Αρχικά δημιουργήθηκε για κάθε χώρο το τριδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο του πεδίου ροής του με χρήση εξωτερικού λογισμικού CAD, λαμβάνοντας υπόψιν τη δομή και τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες, τον εξοπλισμό, τις θέσεις των ανοιγμάτων, τις θέσεις συστημάτων εξαερισμού καθώς και κάθε άλλο στοιχείο που θα μπορούσε να λειτουργήσει σαν εμπόδιο στη ροή των χημικών παραγόντων. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε για κάθε πεδίο ροής μια σειρά από τριδιάστατα δομημένα πλέγματα και αφού έγινε έλεγχος ανεξαρτησίας της λύσης από το πλέγμα, επιλέχθηκε εκείνο που θα οδηγούσε σε αξιόπιστα αποτελέσματα με τη μικρότερη δυνατή απαίτηση σε υπολογιστικούς πόρους. Η διασπορά κάθε χημικού παράγοντα έγινε υπό την επίδραση της κυκλοφορίας του περιβάλλοντος αέρα, χωρίς να τεθούν σε λειτουργία τα διαθέσιμα συστήματα εξαερισμού. Η διασπορά κάθε χημικού παράγοντα σε κάθε χώρο παρατηρήθηκε για 30 λεπτά μετά την απελευθέρωσή του. Σκοπός ήταν η αξιολόγηση της συμβολής του φυσικού αερισμού στην αποσυμφόρηση του περιβάλλοντος αέρα από την παρουσία των χημικών παραγόντων και της αποκατάστασης της ποιότητας του εσωτερικού αέρα (Indoor Air Quality – IAQ), καθώς και η εκτίμηση της πιθανότητας δημιουργίας επικίνδυνων περιοχών, ιδιαίτερα κοντά στην ζώνη ανθρώπινης αναπνοής, όπου οι χρήστες των χώρων θα μπορούσαν να έχουν σοβαρές και πιθανώς μη αναστρέψιμες επιπτώσεις στην υγεία τους. Οι συγκεντρώσεις των χημικών παραγόντων, κυρίως στα επίπεδα αναπνοής, συγκρίθηκαν με τις οριακές τιμές IDLH (Immediately Dangerous for Life and Health) και AEGLs (Acute Exposure Guideline Levels) για καθένα από αυτούς. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων έδειξαν πως στην περίπτωση της αμμωνίας, η ποσότητα που απελευθερώθηκε δεν είναι ικανή να δημιουργήσει ένα σοβαρό χημικό περιστατικό σε κανένα από τους δύο χώρους. Στους δύο χώρους δημιουργούνται κυρίως περιοχές χαμηλής επικινδυνότητας, όπου οι χρήστες μπορούν να αισθανθούν ήπια ενόχληση του αναπνευστικού, κυρίως 10 λεπτά μετά την απελευθέρωσή του χημικού παράγοντα. Η κατάσταση είναι σαφώς πιο επιβαρυμένη στον χώρο γραφείου, που για χρόνο έκθεσης 10 λεπτών οι περιοχές αυτές καταλαμβάνουν σημαντικό μέρος της επιφάνειας των επιπέδων αναπνοής. Στην αίθουσα εκδηλώσεων οι περιοχές χαμηλής επικινδυνότητας περιορίζονται κοντά στη θέση της πηγής, ενώ στο μεγαλύτερο μέρος της, οι χρήστες της είναι πιθανό να μην αντιληφθούν καθόλου την παρουσία της αμμωνίας. Σε κανένα από τους δύο χώρους δεν δημιουργούνται συνθήκες έκτακτης ανάγκης και επομένως οι χρήστες δεν κινδυνεύουν από σοβαρές, μη αναστρέψιμες επιπτώσεις στην υγεία τους ή θάνατο. Τα έπιπλα και ο εξοπλισμός των χώρων δεν φαίνεται να παίζουν ρόλο στην διασπορά του χημικού παράγοντα σε καμία από τις δύο περιπτώσεις. Ο φυσικός αερισμός κρίνεται αποτελεσματικός για την αποσυμφόρηση του περιβάλλοντος αέρα και την αποκατάσταση της IAQ και δεν θεωρείται απαραίτητη η συμβολή τεχνητού αερισμού.Στην περίπτωση του φωσγενίου η ποσότητα που απελευθερώθηκε, αν και σημαντικά μικρότερη από εκείνη της αμμωνίας, είναι ικανή να δημιουργήσει σοβαρό χημικό περιστατικό και στους δύο εξεταζόμενους χώρους, αφού δημιουργούνται περιοχές όπου οι συγκεντρώσεις του φωσγενίου έχουν πιθανώς αδρανοποιητική ή και θανατηφόρα δράση. Η κατάσταση είναι σαφώς πιο επιβαρυμένη στο χώρο γραφείου, που οι περιοχές αυτές για χρόνο έκθεσης 10 λεπτών καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας των επιπέδων αναπνοής και παραμένει εξαιρετικά σοβαρή 30 λεπτά μετά την απελευθέρωσή του. Στην αίθουσα εκδηλώσεων, η κατάσταση είναι πιο επικίνδυνη για χρόνο έκθεσης 10 λεπτά, που δημιουργούνται περιοχές που το νέφος φωσγενίου έχει αδρανοποιητική δράση, ενώ δεν εντοπίζονται αξιοσημείωτου μεγέθους περιοχές όπου η συγκέντρωση του νέφους έχει θανατηφόρα δράση. Η επίπλωση και ο εξοπλισμός των δύο χώρων που βρίσκονται κοντά στο έδαφος, φαίνεται να παίζουν ρόλο στη διασπορά του χημικού παράγοντα, εμποδίζοντάς τον να κινηθεί προς κατωφέρειες, με αποτέλεσμα νέφη επικίνδυνων συγκεντρώσεων να εντοπίζονται κοντά στην ζώνη αναπνοής. Ο φυσικός αερισμός κρίνεται μη αποτελεσματικός στην αποσυμφόρηση του περιβάλλοντος αέρα και την αποκατάσταση της IAQ και στους δύο χώρους και θεωρείται απαραίτητη η συμβολή και του τεχνητού αερισμού.