Συσχέτιση των χημικών ιδιοτήτων με οπτικές και κλιματικές παραμέτρους των αιωρούμενων σωματιδίων στην ευρύτερη περιοχή των Αθηνών
Authors: Παρασκευοπούλου Δέσποινα 
Published: September 2021

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση των συσχετισμών μεταξύ της χημικής σύστασης και των φυσικό-οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων, προκειμένου να κατανοηθεί ο κλιματικός τους ρόλος σε μία μεγαλούπολη στην ευρύτερη περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Ως εκ τούτου, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των μαζών, του στοιχειακού άνθρακα, οργανικού άνθρακα, των ιόντων και των μετάλλων (επιλεκτικά), στα δείγματα που συλλέχθηκαν σε 2 σταθμούς της Αθήνας (αστικό και περιαστικό). Σε εποχική βάση, ο EC εκπέμπεται από κυρίαρχες περιοχικές πηγές (53±12% του EC) ενώ, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, επισημαίνεται η σημαντικότητα των τοπικών πηγών (71±8% του EC). Ο OC φθάνει στο 79±4% του ολικού άνθρακα, και η εκτιμώμενη σωματιδιακή οργανική ύλη (ΡΟΜ) αποτελεί το 24±6% των συλλεχθέντων λεπτών αερολυμάτων. Η υπολογισμένη μέση συγκέντρωση του υδατοδιαλυτού οργανικού άνθρακα (WSOC) είναι 1.5±0.9 μg m-3 και ο εκτιμώμενος λόγος WSOC/OC είναι 63±7%, αντανακλώντας την παρουσία «γερασμένων» αερολυμάτων στην τοποθεσία. Η λεπτομερής ανάλυση του ιοντικού κλάσματος μάζας δείχνει ότι τα θειικά μη-θαλάσσιας προέλευσης (nss-SO4-2) αποτελούν τα κύρια συστατικά ενώ, τα νιτρικά (NO3-) και αμμώνια (NH4+) συνεισφέρουν σε μικρότερο ποσοστό. Το ισοζύγιο χημικής μάζας δικαιολογεί, κατά μέσο όρο, το 96±11% και το 82±10% της μετρούμενης μάζας των αερολυμάτων, κατά την διάρκεια των επεισοδίων σκόνης και απουσία σκόνης, αντίστοιχα. Στη συνολική σωματιδιακή μάζα των ΡΜ2.5 συνεισφέρουν, κατά κύριο λόγο, η οργανική σωματιδιακή ύλη και η ιοντική μάζα (ΙΜ) ενώ, ακολουθεί η σκόνη και το νερό. Η χρήση μοντέλου PMF οδήγησε στην ταυτοποίηση έξι πηγών αερολυμάτων, με σειρά φθίνουσας συνεισφοράς: δευτερογενής φωτοχημεία, έδαφος, χρήση ορυκτών καυσίμων, κυκλοφορία αυτοκινήτων, καύση βιομάζας και θαλάσσιο άλας. Επιπλέον, στον αστικό σταθμό, η σχετική συνεισφορά των τοπικών EC, IM και POM είναι 52-56% το χειμώνα, σε αντίθεση με τη θερμότερη περίοδο του χρόνου, οπότε μόνο το 11% των EC, IM και POM είναι τοπικό. Η μέση τιμή του συντελεστή σκέδασης είναι 30.1±3.9 Μm-1 ενώ, ο μέσος όρος για το συντελεστή απορρόφησης προέκυψε 5.2±1.4 Μm-1. Ο συντελεστής σκέδασης επηρεάζεται σημαντικά από τα λεπτά σωματίδια και από τα περιεχόμενα σε αυτά θειικά ιόντα, ενώ ο συντελεστής απορρόφησης εξαρτάται, κυρίως, από την συγκέντρωση του EC στα λεπτά σωματίδια. Η μέση τιμή της ανακλαστικότητας μεμονωμένης σκέδασης (SSA) εκτιμάται ότι είναι 0.87±0.11. Οι ημερήσιες τιμές του συντελεστή σκέδασης που έχει μετρηθεί από το νεφελόμετρο και αυτού που έχει ανακτηθεί, σύμφωνα με τη χημεία, σε συνθήκες περιβάλλοντος και σε ξηρές συνθήκες, παρουσιάζουν καλή συσχέτιση μεταξύ τους ενώ, φαίνεται ότι η εποχική μεταβλητότητα του συντελεστή σκέδασης μπορεί να αναπαραχθεί ικανοποιητικά μέσω της χημικής σύστασης των αερολυμάτων. Υπολογίζεται ότι η σχετική συνεισφορά της πρόσληψης νερού στον ανακτώμενο συντελεστή σκέδασης συνεισφέρει κατά μέσο όρο 46±13%. Τέλος, μελετάται η επίδραση της σκόνης στην απορρόφηση της ακτινοβολίας και η συνεισφορά της βρέθηκε ίση με 13% για το συνολικό μελετώμενο χρονικό διάστημα.