Εκτίμηση της αέριας και σωματιδιακής ρύπανσης στην καμπίνα των επιβατών αυτοκινήτου
Authors: Μαργαρίτης Δημήτριος 
Published: November 2021

Η διατριβή ασχολήθηκε με τη μέτρηση των συγκεντρώσεων των αέριων ρύπων CO, NO, NO2, SO2, O3, που παράγονται κατά μεγάλο ποσοστό από τον τομέα των μεταφορών. Επιπρόσθετα, έγιναν μετρήσεις του αριθμού μικροσωματιδίων κατ΄ όγκο και διαχωρισμός κατά μέγεθος για διαστάσεις PM0.3-0.5, PM0.3-1.0, PM1.0-2.5 και PM2.5-10. Ταυτόχρονα με τα παραπάνω, οι τιμές περιβαλλοντικών παραμέτρων, εντός και εκτός της καμπίνας, καταγράφονταν σε όλη τη διάρκεια των μετρήσεων, όπως και πληροφορίες για τη λειτουργία και την κίνηση του οχήματος που μετείχε στις μετρήσεις. Κύριοι στόχοι της μελέτης ήταν ο προσδιορισμός του λόγου Ιn/Οut των πέντε αέριων ρύπων για διαφορετικά σενάρια αερισμού και η διερεύνηση της πιθανής συσχέτισης των περιβαλλοντικών παραμέτρων και εκείνων του οχήματος με τη μεταβολή των συγκεντρώσεων ανά ρύπο εντός της καμπίνας. Για τη μέτρηση των αέριων ρύπων, χρησιμοποιήθηκαν δύο συσκευές (εντός κι εκτός του οχήματος) ηλεκτροχημικών αισθητήρων μεγάλης ακρίβειας. Για τη βαθμονόμησή τους διερευνήθηκαν τρεις προσεγγίσεις, συγκεκριμένα της Απλής και Πολλαπλής Γραμμικής Παλινδρόμησης και του αλγορίθμου Τυχαίου Δάσους. Οι συσκευές ακολούθησαν γενικά το μοτίβο της χρονοσειράς του σταθμού αναφοράς του Δήμου Θεσσαλονίκης στη μέση ανάλυση των 10 λεπτών. Ωστόσο, η απόδοσή τους ήταν χαμηλότερη, όσον αφορά τις τιμές αναφοράς, ως προς το μέσο σφάλμα και τη συνολική απόκλιση. Η βαθμονόμηση βελτίωσε σημαντικά τη συμφωνία μεταξύ των μετρήσεων των συσκευών και της συσκευής αναφοράς. Για τη βαθμονόμηση των συσκευών επιλέχθηκε τελικά η χρήση της Απλής Γραμμικής Παλινδρόμησης, ως βασικής μεθόδου βαθμονόμησης. Οι μετρήσεις πεδίου διεξήχθησαν στην πόλη της Θεσσαλονίκης. Οι περισσότερες διαδρομές επιλέχθησαν μέσα στην κατοικημένη περιοχή, όπου έχουν παρατηρηθεί οι υψηλότερες συγκεντρώσεις των ρύπων. Υπήρχαν τέσσερα βασικά σενάρια που επαναλαμβάνονταν τις περισσότερες φορές. Η επιλογή αυτών των σεναρίων βασίστηκε στη βιβλιογραφία: κλειστά παράθυρα, μισάνοιχτα παράθυρα, κλειστά παράθυρα με τον εξαερισμό ενεργοποιημένο στη μεσαία σκάλα και κλειστά παράθυρα με τον εξαερισμό ενεργοποιημένο στη μεσαία σκάλα και ανακύκλωση αέρα. Τα αποτελέσματα που αναφέρονται στον λόγο της συγκέντρωσης των αέριων ρύπων καταδεικνύουν μια υψηλότερη συγκέντρωση των ρύπων NO, SO2 και CO, στο εσωτερικό της καμπίνας σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον, για το σύνολο των σεναρίων αερισμού. Από την άλλη, φαίνεται ότι η συγκέντρωση των αερίων NO2 και O3 είναι χαμηλότερη στο εσωτερικό της καμπίνας του οχήματος σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον. Το σενάριο αερισμού παρατηρείται να έχει μια σημαντική επίδραση στο λόγο των συγκεντρώσεων εντός κι εκτός της καμπίνας. Αναφορικά με τα μικροσωματίδια, το μοτίβο της μεταβολής των συγκεντρώσεων των σωματιδίων των διαφόρων διαμέτρων με το σενάριο αερισμού φαίνεται να είναι όμοιο μεταξύ των οχημάτων. Για τα σωματίδια μικρότερης διαμέτρου, οι συγκεντρώσεις αυξάνουν καθώς μεταβαίνουμε από το σενάριο κλειστά παράθυρα με τον εξαερισμό ενεργοποιημένο στη μεσαία σκάλα και ανακύκλωση αέρα προς το σενάριο των ημιανοικτών παραθύρων. Ο τύπος οχήματος φαίνεται να επηρεάζει τη συγκέντρωση των σωματιδίων, κάθε διαμέτρου, στο εσωτερικό της καμπίνας. Η διερευνητική προσπάθεια πρόβλεψης της συγκέντρωσης ενός αέριου ρύπου στην καμπίνα είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία γραμμικών μοντέλων πολλαπλής παλινδρόμησης. Ανάλογα με τον ρύπο και το σενάριο αερισμού, οι τιμές του προσαρμοσμένου συντελεστή προσδιορισμού (adjusted R2) κυμαίνονταν από 54% έως 70%.