Biomass burning tracers in the atmosphere
Authors: Τσιόδρα Ειρήνη-Ζαχαρούλα 
Published: July 2023

Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ) είναι οργανικά ημι-πτητικά μόρια με περισσότερους από 2 αρωματικούς δακτυλίους στην δομή τους που προέρχονται από διαδικασίες ατελούς καύσης, κυρίως ανθρωπογενούς προέλευσης. Η παρουσία τους στην ατμόσφαιρα έχει σημαντικό ρόλο λόγω των επιπτώσεών τους στην ανθρώπινη υγεία. Οι ΠΑΥ και τα οξυγονωμένα παράγωγά τους (OΠΑΥ) σχετίζονται με επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία σχετιζόμενες και μη με τον καρκίνο, καθιστώντας την παρακολούθησή τους απαραίτητη για την αξιολόγηση της ποιότητας του αέρα ειδικά σε κατοικημένες περιοχές. Οι ΠΑΥ και οι OΠΑΥ συνδέονται με τις εκπομπές καύσης βιομάζας. Η αυξανόμενη τάση της χρήσης της καύσης βιομάζας για οικιακή θέρμανση κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες και η αυξημένη επικράτηση των πυρκαγιών επηρεάζει την ποιότητα του αέρα των πόλεων σε όλο τον κόσμο. Κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης, τα επίπεδα ΠΑΥ και OΠΑΥ μελετήθηκαν στο αστικό περιβάλλον της Αθήνας, σε ετήσιες καμπάνιες μετρήσεων, προκειμένου να χαρακτηριστεί η εποχικότητα, οι πηγές και το ρίσκο καρκινογένεσης από αυτές. Τα επίπεδα των μετρούμενων ΠΑΥ και ΟΠΑΥ μελετήθηκαν ταυτόχρονα με άλλους ιχνηθέτες που βρίσκονται στα αιωρούμενα σωματίδια και μέσω της ανάλυσης Positive Matrix Factorization προσδιορίστηκαν οι πηγές τους. Η καύση βιομάζας και οι πηγές που σχετίζονται με την κυκλοφορία, όπως η βενζίνη και η καύση πετρελαίου/ντίζελ, βρέθηκε ότι συμβάλλουν σημαντικά στις συγκεντρώσεις ΠΑΥ και OΠΑΥ (καύση βιομάζας: 44% & 69% σε ΠΑΥ και OΠΑΥ, κίνηση αυτοκινήτων: 53% & 25% σε ΠΑΥ και OΠΑΥ, αντίστοιχα) ενώ περιορισμένος ρόλος δίνεται σε μη τοπικές πηγές. Όσον αφορά την τοξικότητά τους, αποδείχθηκε ότι ο κίνδυνος καρκινογένεσης είναι αρκετά αυξημένος και ένα σημαντικό ποσοστό του σχετίζεται με την καύση βιομάζας. Κατά τη διάρκεια της δειγματοληπτικής περιόδου, εξετάστηκαν ορισμένες περιπτωσιολογικές μελέτες, μία από τις οποίες ήταν τα χειμερινά επεισόδια έντονης ρύπανσης (IPEs). Κατά τις χειμερινές περιόδους ορισμένες ημέρες με χαμηλή ταχύτητα ανέμου, απουσία βροχοπτώσεων και υψηλά επίπεδα μαύρου άνθρακα (BC), η συγκέντρωση των ΠΑΥ και των OΠΑΥ ήταν σημαντικά υψηλότερη σε σύγκριση με τα μη IPE συμβάντα (συντελεστής 10). Αυτά τα IPE εντοπίστηκαν και στις τέσσερις χειμερινές περιόδους που εξετάστηκαν (2016-2017, 2017-2018, 2018-2019, 2020-2021). Μια άλλη μελέτη περίπτωσης επικεντρώνεται στα έτη 2020-2021 όταν οι περιορισμοί στην κυκλοφορία για τον περιορισμό της εξάπλωσης του COVID-19, μείωσαν τα επίπεδα των ΠΑΥ και των OΠΑΥ. Τέλος, μια τρίτη περίπτωση αναφέρεται σε ένα επεισόδιο δασικής πυρκαγιάς που καταγράφηκε τον Μάιο του 2021 σε δασική περιοχή κοντά στην Αθήνα και αποτελεί παράδειγμα του πώς ένα φαινόμενο, οι δασικές πυρκαγιές, που τείνει να έχει αυξημένη συχνότητα παγκοσμίως λόγω της κλιματικής αλλαγής, επηρεάζει την ποιότητα του αέρα του γειτονικού αστικού κέντρου.Η σημασία των εκπομπών καύσης βιομάζας ως πηγή ΠΑΥ και OΠΑΥ οδήγησε στην περαιτέρω διερεύνηση αυτού του παράγοντα μέσω μιας σειράς πειραμάτων στον θάλαμο ατμοσφαιρικής προσομοίωσης του ΙΤΕ-ΙΕΧΜΗ. Καύσιμα όπως κορμοί από ξύλο ελιάς και πέλετ ξύλου κάηκαν με χρήση παραδοσιακής ξυλόσομπας και σόμπας πέλετ και μελετήθηκε λεπτομερώς ο καπνός που εκπέμπεται. Οι φρέσκες εκπομπές στη συνέχεια οξειδώθηκαν μέσω δύο διαφορετικών μεθόδων για τον χαρακτηρισμό της ημερήσιας και νυχτερινής γήρανσης. Επιπλέον, μελετήθηκε η πηγή καύσης σε συνθήκες flaming & smoldering και μετρήθηκαν τα προφίλ ΠΑΥ, OΠΑΥ σε κάθε περίπτωση. Επιπλέον, εξετάστηκε η επίδραση της σχετικής υγρασίας στο εσωτερικό του θαλάμου προσομοίωσης δείχνοντας ότι επηρεάζει έντονα τα επίπεδα ΠΑΥ και OΠΑΥ μειώνοντάς τα 6 και 17 φορές, αντίστοιχα. Οι διαγνωστικοί λόγοι των ΠΑΥ υπολογίστηκαν για τις φρέσκες και γηρασμένες εκπομπές και έδειξαν τον μετασχηματισμό των λόγων μέσω της γήρανσης και, τέλος, εκτιμήθηκε το πιθανό ρίσκο καρκινογένεσης των δύο καυσίμων και των διαφορετικών συνθηκών υγρασίας. Οι εκπομπές από την καύση ξύλου παρουσιάζουν 23 και 4 φορές υψηλότερο κίνδυνο καρκινογένεσης για τους ΠΑΥ και τους OΠΑΥ αντίστοιχα, σε σύγκριση με τις εκπομπές καύσης pellet.