title: Προσδιορισμός συγκέντρωσης υδρογονανθράκων που εισέρχονται στη στήλη νερού κατά την κατακρήμνιση των απαερίων λόγω βροχής κατά την καύση αργού πετρελαίου στη θάλασσα
title: Determination of hydrocarbon concentration entering the water column due to rain under in situ burning conditions
Creators: name: Λαμπρου Φωτεινη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Στις μέρες μας παρά τις προσπάθειες που έχουν γίνει για την αντικατάσταση των συμβατικών πηγών ενέργειας από ανανεώσιμες, το πετρελαίο εξακολουθεί να αποτελεί μία από τις σημαντικότερες πηγές ενέργειας για την ανθρώπινη βιομηχανία. Η επικινδυνότητα των θαλάσσιων πετρελαιοκηλίδων για το θαλάσσιο οικοσύστημα λόγω της ανθρώπινης δραστηριότητας ή λόγω ατυχημάτων, αποτελεί ένα από τα μείζονα προβλήματα της θαλάσσιας ρύπανσης, γεγονός που αποδεικνύεται και από τα καταγραφέντα ατυχήματα όπως του Exxon Valdez στην Αλάσκα αλλά και το πιο πρόσφατο του Deepwater Horizon στον κόλπο του Μεξικού. Οι επιπτώσεις από τέτοιου είδους θαλάσσια ατυχήματα είναι εξαιρετικά καταστροφικές για το οικοσύστημα, οδηγούν σε θνησιμότητα μεγάλο αριθμό θαλάσσιων οργανισμών και προκαλούν σημαντική υποβάθμιση του περιβάλλοντος έχοντας και μακροπρόθεσμες επιπτώσεις. Επομένως χρήζει άμεσης αντιμετώπισης η αποκατάσταση και απορρύπανση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων από πετρελαιοκηλίδες.
Οι συμβατικές μέθοδοι απορρύπανσης πετρελαιοκηλίδων, όπως η φυσική απομάκρυνση σπάνια επιτυγχάνουν τον πλήρη καθαρισμό των πετρελαιοκηλίδων, ενώ τα χημικά διασκορπιστικά μπορεί να αποβούν τοξικά για την βιοποικιλότητα των θαλάσσιων οικοσυστημάτων. Επομένως αποτελεί επιτακτική ανάγκη να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικότεροι και πιο οικονομικοί μέθοδοι αντιμετώπισης των πετρελαιοκηλίδων.
Η τεχνική της in situ καύσης αποτελεί μια δύσκολα εφαρμόσιμη μέθοδο λόγω των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στα οικοσυστήματα, θαλάσσια ή χερσαία καθώς και της νομοθεσίας που έχει θεσπιστεί, η οποία απαγορεύει τη χρήση της σε ορισμένες χώρες. Παρ’ όλα αυτά, η μέθοδος της επιτόπιας καύσης (in situ burning) αποτελεί μια πολλά υποσχέμενη μέθοδο αντιμετώπισης για μεγάλες ποσότητες πετρελαιοκηλίδας, καθώς έχει την ικανότητα να απομακρύνει εώς και το 95% του πετρελαίου και αποτελεί μια οικονομική και όχι ιδιαίτερα περίπλοκη μέθοδο απόκρισης, η οποία έχει άμεσα αποτελέσματα ως προς την αντιμετώπιση του ελαίου.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκαν τα απαέρια που δημιουργούνται κατά την καύση πετρέλαιου στην θάλασσα και οι επιπτώσεις τους κατά την κατακρήμνιση τους από την βροχή. Έγινε προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των υδρογονανθράκων (κορεσμένων και αρωματικών) πριν, κατά τη διάρκεια και μέτα την καύση του πετρελαίου και πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων. Προσομοιώθηκε πειραματικά η καύση με τη βοήθεια μεσόκοσμων στο Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) στο Ηράκλειο Κρήτης, με την κωδική ονομασία “BurnImpact”, και στην συνέχεια τα δείγματα που συλλέχθηκαν επεξεργάστηκαν με εκχύλιση. Η ανίχνευση και ποσοτικοποίηση των υδρογονανθράκων πραγματοποιήθηκε με τη τεχνική της αέριας χρωματογραφίας και φασματοσκοπίας μάζας (GC/MS).
Η υπάρχουσα βιβλιογραφία για το συγκεκριμένο αντικείμενο, τα απαέρια και τον καπνό (soot) της in situ καύσης είναι εξαιρετικά ελλιπής, καθώς σε όλα τα ατυχήματα εξετάζονται κυρίως τα υπολείμματα που προκύπτουν από την καύση και όχι ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος του καπνού. Επομένως, η αναλύση του χρήζει ιδιαίτερης σημασίας καθώς κάποιες ουσίες μπορεί να αποβούν τοξικές και καρκινογόνες για τους οργανισμούς.
Σύμφωνα με τα  αποτελέσματα παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις αρωματικών ενώσεων στους μεσόκοσμους των Soot, αμέσως μετά την πραγμάτωση της καύσης καθώς και στις επόμενες μέρες της δειγματοληψίας, ενώ παρατηρήθηκαν χαμηλές τιμές για τις συγκεντρώσεις των κορεσμένων ενώσεων συγκριτικά με αυτές των μεσόκοσμων ελέγχου. Παρότι οι συγκεντρώσεις που καταγράφηκαν εμφανίζονται σε ppt, δηλαδή σε χαμηλή τάξη μεγέθους, το soot χαρακτηρίζεται μέτριας τοξικότητας και επηρεάζει τη ζωή των θαλάσσιων οργανισμών.
Καταληκτικά, η αντιμετώπιση των πετρελαιοκηλίδων με επιτόπια καύση  χρήζει ιδιαίτερης προσοχής αν αναλογιστούμε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από ατυχήματα όπως το Deepwater horizon στον κόλπο του Μεξικό και είναι απαραίτητος ο συνεχής έλεγχος των απαερίων που απελευθερώνονται και η περαιτέρω ανάλυση της χημικης τους σύστασης, καθώς μπορεί να αποβούν τοξικά για το θαλάσσιο οικοσύστημα.

description: In spite of the efforts made to replace conventional renewable energy sources, oil is still one of the most important sources of energy for human industry. The risk of marine oil spills for the marine ecosystem due to human activity or accidents is one of the major problems of marine pollution, as evidenced by the reported accidents such as Exxon Valdez in Alaska and the most recent Deepwater Horizon in bay of Mexico. The effects of such marine accidents are extremely destructive to the ecosystem, lead to the mortality of a large number of marine organisms and lead to significant environmental degradation with long-term effects. Therefore, remediation and decontamination of marine ecosystems by oil spills is urgently needed. 
Conventional oil spill clean-up methods, such as natural removal, rarely achieve complete oil spill purifying, while chemical dispersants can become toxic to the biodiversity of marine ecosystems. It is therefore imperative to use more efficient and cost-effective methods of dealing with oil spills. 
In situ burning is a method which is difficult to apply due to environmental impacts on ecosystems, water or land, as well as the legislation that has been enacted, which prohibits its use in some countries. Nevertheless, in situ burning is a very promising method of dealing with large quantities of oil spill as it has the ability to remove up to 95% of oil and is an economical and not very complex response method, which has immediate effects on the treatment of the oil. 
In this thesis we examined the waste gas generated during in situ burning of oil spill at sea and its impact on precipitation. The concentrations of hydrocarbons (saturates and aromatics) were determined before, during and after oil burning and a comparison of the results was made. Experimental firing was done using the mesocosmos at the Hellenic Center for Marine Research (HCMR) in Heraklion, Crete, under the code name "BurnImpact", and then the samples collected were processed by extraction. The detection and quantification of hydrocarbons was performed by gas chromatography and mass spectrometry (GC / MS) techniques. 
The existing literature on the specific object, the flue gas and the soot of in-situ burning is extremely incomplete, as all the accidents are mainly concerned with residues resulting from combustion and not with the environmental impact of soot. Therefore, its analysis is of particular importance as some substances may be toxic and carcinogenic for organisms. 
According to the results, increased concentrations of aromatic compounds are observed in the soot mesocosms immediately after the burning process as well as in the subsequent days of sampling, while low values for the concentrations of saturated compounds were observed compared to those of the control mesocosms. Although the concentrations recorded appear in ppt, soot is characterized as moderate toxic and affects the life of marine organisms.
Ultimately, tackling oil spills with in-situ burning deserves particular attention considering the environmental impact of accidents such as the Deepwater horizon in the Bay of Mexico, and it is necessary to continually control the releases released and further analyze their chemical composition as they may be toxic for the marine ecosystem.