Characterization of indoor aerosol particles
Authors: Τριντάντε-Μέντες Λουίς-Ριχάρντο 
Published: September 2021

Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούν σημαντικό μέρος της γήινης ατμόσφαιρας. Ωστόσο, η αστικοποίηση του ανθρώπινου πληθυσμού και οι ανθρωπογενείς εκπομπές οδηγούν στην έκθεση των ανθρώπων σε ποσότητες αιωρούμενων σωματιδίων που υπερβαίνουν τα ασφαλή για την ανθρώπινη υγεία όρια. Εκτεταμένες μελέτες έχουν διεξαχθεί προκειμένου να προσδιοριστούν τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά των αιωρούμενων σωματιδίων του εξωτερικού ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος. Ωστόσο, οι άνθρωποι περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας σε εσωτερικούς χώρους, όπου τα αιωρούμενα σωματίδια διαφέρουν σημαντικά ως προς τη συγκέντρωσή τους, το μέγεθός τους και τη χημική τους σύσταση σε σχέση με εκείνα του εξωτερικού περιβάλλοντος. Τα λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα σωματίδια κυριαρχούν στη συγκέντρωση μάζας των αερολυμάτων, ενώ τα υπέρλεπτα σωματίδια κυριαρχούν στην συγκέντρωση του αριθμού. Η χημική σύσταση των υπέρλεπτων σωματιδίων είναι δύσκολο να προσδιοριστεί, διότι οι περισσότερες από τις διαθέσιμες μεθόδους προσδιορισμού της σύστασης των αιωρούμενων σωματιδίων βασίζονται στη μάζα τους, και επομένως απαιτείται μεγάλο χρονικό διάστημα δειγματοληψιών προκειμένου να συλλεχθεί αρκετή μάζα υπέρλεπτων σωματιδίων για περαιτέρω ανάλυση. Ιδιότητες όπως η πτητικότητα και η υγροσκοπικότητα χρησιμοποιούνται προκείμενου με έμμεσο τρόπο να εκτιμηθεί η σύσταση των υπέρλεπτων σωματιδίων, καθώς και η κατάσταση ανάμειξής τους. Στα πλαίσια υλοποίησης της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αναπτύχθηκε και χαρακτηρίστηκε λεπτομερώς η λειτουργίας ενός δίδυμου αναλυτή πτητικότητας (VTDMA). Στην συνέχεια εφαρμόστηκε α) για τη μελέτη των ιδιοτήτων του ατμοσφαιρικού αερολύματος αστικού υποβάθρου και των ιδιοτήτων των σωματιδίων του εσωτερικού περιβάλλοντος μέσα από καμπάνιες δειγματοληψίας που πραγματοποιήθηκαν σε μία αστική κατοικία, β) για τον χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων των σωματιδίων στους χώρους του ΜΕΤΡΟ της Αθήνας και γ) για τη μελέτη των ιδιοτήτων των σωματιδίων που εκπέμπονται από 3D εκτυπωτές. Οι συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων στο εσωτερικό της κατοικίας καθορίζονταν κυρίως από τις συγκεντρώσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος, εκτός από τη περίπτωση όπου οικιακές δραστηριότητες (εσωτερικές πηγές) λαμβάνουν χώρα όπως το μαγείρεμα, η χρήση τζακιού κτλ. Οι συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων καθώς και η πτητικότητά τους παρουσίασαν σημαντική εποχιακή διακύμανση. Η μελέτη της πτητικότητας των σωματιδίων υποδεικνύει ότι τα σωματίδια του εσωτερικού περιβάλλοντος χαρακτηρίζονται ως εξωτερικώς αναμεμειγμένα, ενώ τα σωματίδια του εξωτερικού περιβάλλοντος γίνονται λιγότερο πτητικά καθώς εισέρχονται στο εσωτερικό περιβάλλον. Το εσωτερικό περιβάλλον του ΜΕΤΡΟ χαρακτηρίστηκε από υψηλές συγκεντρώσεις μάζας των σωματιδιακών κλασμάτων PM10 και PM2.5 , με τον Σίδηρο να αποτελεί το κυρίαρχο χημικό στοιχείο, προερχόμενο κυρίως από πηγές που σχετίζονται με τη λειτουργία των τρένων (π.χ. μηχανικές φθορές, διεργασίες τριβής στις επιφάνειες μεταξύ των τροχών και των φρένων των συρμών και των σιδηροτροχιών). Οι συγκεντρώσεις των σωματιδιακών κλασμάτων εντός του τρένου ήταν υψηλότερες σε σχέση με εκείνες στις πλατφόρμες των σταθμών, εξαιτίας της διείσδυσης σωματιδίων από τα τούνελ από τα οποία διέρχονται οι συρμοί κατά τη διάρκεια της κίνησής τους στο εσωτερικό των τρένων. Επιπλέον, η καμπυλότητα των σιδηροτροχιών φάνηκε να επηρεάζει το ποσό των αιωρούμενων σωματιδίων που παράγονται. Οι χρήστες των 3D εκτυπωτών δύναται να εκτεθούν σε υψηλές συγκεντρώσεις νανοσωματιδίων, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας των εκτυπωτών και των υλικών που χρησιμοποιούνται για την εκτύπωση. Τα σωματίδια που εκπέμπονται από τους εκτυπωτές χαρακτηρίζονται ως εσωτερικώς αναμεμειγμένα και προέρχονται από την επανασυμπύκνωση των χαμηλής πτητικότητας συστατικών που εκπέμπονται κατά τη διεργασία εξώθησης. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη συγκεκριμένη διατριβή μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για περαιτέρω μελέτες και να συνδυαστούν με μοντέλα δοσιμετρίας καθώς και με τοξικολογικές μελέτες. Η μελέτη των ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων στις εγκαταστάσεις του ΜΕΤΡΟ, καθώς και εκείνων που εκπέμπονται από τους 3D εκτυπωτές, είχε σαν αποτέλεσμα την διατύπωσης προτάσεων σε σχέση με μέτρα για τη μείωση της έκθεσης των ανθρώπων στα αιωρούμενα σωματίδια και την υιοθέτηση από τους ενδιαφερόμενους φορείς κατάλληλων στρατηγικών μείωσης και περιορισμού των αιωρούμενων σωματιδίων.