title: Μελέτη συγκεντρώσεων αερίων ρύπων για το έτος 2023 στον σταθμό ατμοσφαιρικής ρύπανσης των Χανίων και επίδραση αυτών στην ανθρώπινη υγεία
title: Study of pollutant concentrations for the year 2023 at the air pollution station of Chania and their effect on human health
Creators: name: Ξενου Καλλιοπη-Χαρα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τις συγκεντρώσεις αέριων ρύπων στον σταθμό ατμοσφαιρικής ρύπανσης των Χανίων κατά το έτος 2023 και αξιολογεί την επίδραση τους στην ανθρώπινη υγεία. Οι ρύποι που μελετήθηκαν περιλαμβάνουν τα αιωρούμενα σωματίδια PM10 και PM2.5, το όζον (O3), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), το διοξείδιο του αζώτου (NO2), τα οξείδια αζώτου (NOX) και το διοξείδιο του θείου (SO2). Οι συγκεντρώσεις των ρύπων καταγράφηκαν σε πραγματικό χρόνο με ειδικά όργανα υψηλής ακριβείας, διασφαλίζοντας την αξιοπιστία των δεδομένων. Για την αναγνώριση των επεισοδίων μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα, χρησιμοποιήθηκαν το μοντέλο HYSPLIT και δορυφορικές εικόνες από τη NASA, καθώς η αφρικανική σκόνη συμβάλλει σημαντικά στην αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων.
Η ανάλυση των συγκεντρώσεων των ρύπων έδειξε ότι τα PM10 είχαν μέση ετήσια συγκέντρωση 32,8 μg/m3 και ξεπέρασαν το ημερήσιο όριο της Ευρωπαϊκής Ένωσης (50 μg/m3) σε 26 ημέρες και το ημερήσιο όριο του Παγκοσμίου Οργανισμού Υγείας (45 μg/m3) σε 51 ημέρες. Σημαντική συσχέτιση μεταξύ των PM10 και PM2.5 παρατηρήθηκε την άνοιξη και το καλοκαίρι, γεγονός που υποδηλώνει κοινές πηγές εκπομπής κατά τους θερμούς μήνες. Ακόμη, καταγράφηκαν συνολικά 43 ημέρες με επεισόδια μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα, με την πλειονότητα αυτών (72,1%) να συμβαίνουν τον χειμώνα και το φθινόπωρο. Όσον αφορά το O3, σημειώθηκαν 62 υπερβάσεις του ορίου, κυρίως το καλοκαίρι, όταν οι φωτοχημικές αντιδράσεις ενισχύουν τις συγκεντρώσεις του, λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίσης, το O3 παρουσίασε αρνητική συσχέτιση με τους υπόλοιπους ρύπους και εμφάνισε υψηλότερες συγκεντρώσεις κατά τη διάρκεια της ημέρας σε σχέση με τη νύχτα. Αντίθετα, όλοι οι άλλοι ρύποι είχαν υψηλές συγκεντρώσεις το φθινόπωρο και τον χειμώνα και χαμηλότερες την άνοιξη και το καλοκαίρι.
Επιπλέον, η ανάλυση των σχέσεων μεταξύ των ρύπων αποκάλυψε υψηλή συσχέτιση μεταξύ CO και NOX (R2 = 0,89), γεγονός που υποδηλώνει κοινή προέλευση από ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως η κυκλοφορία των οχημάτων. Κατά τους χειμερινούς μήνες, οι συγκεντρώσεις PM10, PM2.5, CO, NO2, ΝΟ και NOX ήταν αυξημένες λόγω της οικιακής θέρμανσης, ενώ σημειώθηκε γενική αύξηση όλων των ρύπων (πλην O3) τις πρωινές ώρες εξαιτίας της κυκλοφοριακής αιχμής. Αντίθετα, το SO2 παρουσίασε σταθερή κατανομή συγκεντρώσεων καθ΄ όλη τη διάρκεια της ημέρας. Όσον αφορά τη συσχέτιση των ρύπων με τη θερμοκρασία, συσχετίστηκε θετικά μόνο το O3, λόγω της εξάρτησής του από την ηλιακή ακτινοβολία, ενώ για τους υπόλοιπους ρύπους παρατηρήθηκε αρνητική συσχέτιση.
Τέλος, υπολογίστηκε ο δείκτης επικινδυνότητας (Hazard Index) για τους ρύπους PM10, PM2.5, O3 και NO2, προκειμένου να εκτιμηθεί ο κίνδυνος χρόνιας έκθεσης των ανθρώπων σε αυτούς τους ρύπους. Ο υπολογισμός πραγματοποιήθηκε για δύο διαφορετικούς ωριαίους ρυθμούς εισπνοής (1,5 m3/h και 3 m3/h) και έδειξε διπλάσιο δείκτη επικινδυνότητας για τη μεγαλύτερη τιμή ρυθμού εισπνοής. Οι υψηλότεροι δείκτες για κάθε ρύπο παρατηρήθηκαν τις ημέρες με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις.
description: The present thesis examines the concentrations of air pollutants at the air pollution station of Chania in 2023 and assesses their impact on human health. The pollutants studied include particulate matter PM10 and PM2.5, ozone (O3), carbon monoxide (CO), nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), nitrogen oxides (NOX) and sulfur dioxide (SO2). The concentrations of pollutant concentrations were recorded in real-time with special high-precision instruments,
ensuring the reliability of the data. The HYSPLIT model and satellite images from NASA were used to identify dust transport episodes from the Sahara desert, as African dust is a major contributor to the increase in suspended particulate matter.
Analysis of pollutant concentrations showed that PM10 had an annual average concentration of 32,8 μg/m3 and exceeded the EU daily limit (50 μg/m3) on 26 days and the World Health Organisation daily limit (45 μg/m3) on 51 days. A significant correlation between PM10 and PM2.5 was observed in spring and summer, suggesting common emission sources during the warm months. Furthermore, a total of 43 days with Saharan dust transport episodes were
recorded, with the majority (72.1%) occurring in winter and autumn. For O3, 62 exceedances of the limit value were recorded, mainly in summer, when photochemical reactions enhance concentrations due to solar radiation. O3 was also negatively correlated with other pollutants and showed higher concentrations during the day than at night. In contrast, all other pollutants had higher concentrations in autumn and winter and lower concentrations in spring and summer.
Furthermore, the analysis of the relationships between pollutants revealed a high correlation between CO and NOX (R2 = 0,89), suggesting a common origin from anthropogenic activities such as vehicle traffic. During the winter months, concentrations of PM10, PM2.5, CO, NO2, NO and NOX were elevated due to domestic heating, while there was a general increase in all pollutants (except O3) in the morning hours due to peak traffic. In contrast, SO2 showed a stable concentration distribution throughout the day. As regards the correlation of pollutants with temperature, only O3 was positively correlated, due to its dependence on solar radiation, while a negative correlation was observed for the other pollutants.
Finally, the Hazard Index for the pollutants PM10, PM2.5, O3 and NO2 was calculated in order to assess the risk of chronic human exposure to these pollutants. The calculation was performed for two different hourly inhalation rates (1,5 m3/h και 3 m3/h) and showed double the Hazard Index for the higher inhalation rate value. The highest indices for each pollutant were observed
on the days with the highest concentrations.