title: Μελέτη των χαρακτηριστικών των ατμοσφαιρικών αιωρούμενων σωματιδίων και εναπόθεσή τους στο ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα στην περιοχή Ακρωτηρίου
title: Study of the aerosol characteristics and their deposition in the human respiratory tract at the Acrotiri region
Creators: name: Μαλακαση Μαρια-Γαβριελα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Τα χαρακτηριστικά και η συμπεριφορά των ατμοσφαιρικών αιωρούμενων σωματιδίων, τόσο στο εξωτερικό όσο και στο εσωτερικό περιβάλλον μελετώνται ευρέως καθώς επιδρούν στην υγεία του ανθρώπου και οι επιπτώσεις τους, μακροπρόθεσμα ή βραχυπρόθεσμα, είναι σημαντικές. Σκοπό της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αποτελεί η διερεύνηση της επίδρασης των αιωρούμενων σωματιδίων, με αεροδυναμική διάμετρο έως 10 μm,  σε έναν άνθρωπο που εκτίθεται σε εξωτερικό περιβάλλον, καθώς και η μελέτη της δόσης που εναποτίθεται στο αναπνευστικό του σύστημα και κατά πώς μεταβάλλεται ανάλογα με την δραστηριότητα στην οποία υποβάλλεται. 
Πραγματοποιήθηκαν πειραματικές δειγματοληψίες, όπου μετρήθηκε η συγκέντρωση των αιωρούμενων σωματιδίων PM10 στο σταθμό του Ακρωτηρίου (Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά), για χρονικό διάστημα τριών μηνών. Με χρήση του μοντέλου ExDoM2, υπολογίστηκε η εναποτιθέμενη δόση που εισέρχεται στις περιοχές του ανθρώπινου αναπνευστικού συστήματος με διαφορετικές συνθήκες έκθεσης για τρεις μήνες. 
Με ανάλυση που πραγματοποιήθηκε για τα αποτελέσματα, προέκυψε ότι οι ημερήσιες συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων ξεκινούν από 6 μg/m3 και φτάνουν μέχρι 45 μg/m3, γεγονός που θέτει τις τιμές εντός ευρωπαϊκών νομοθετικών ορίων (50 μg/m3) για PM10. Η συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων PM2,5 που καταγράφηκε, ξεκινά από 6 μg/m3 έως 17μg/m3, τιμές χαμηλότερες των νομοθετικών ορίων (25 μg/m3) για PM2,5  Όσον αφορά τις ωριαίες συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων, ο Ιούλιος σημειώνει τις υψηλότερες τιμές, με συγκέντρωση 32 μg/m3, ακολουθεί ο Μάιος που σημειώνει σχεδόν 20 μg/m3, ενώ ο Ιούνιος εμφανίζεται με υψηλότερη συγκέντρωση 16 μg/m3. 
Παράλληλα, υπολογίστηκε η ωριαία συνολική εναποτιθέμενη δόση στο αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου με την βοήθεια του μοντέλου ExDoM2, αλλά και ο ρυθμός δόσης για κάθε περιοχή του και για διάφορες κατηγορίες σωματικής άσκησης. Οι κατηγορίες αυτές είναι η έντονη άσκηση, η ελαφριάς μορφής άσκηση, η περίπτωση που ο άνθρωπος κάθεται, δηλαδή δεν ασκείται, και ο ύπνος. Η έντονη άσκηση εμφανίζει τις υψηλότερες τιμές δόσης και για τους τρεις μήνες, καθώς ο άνθρωπος εισπνέει συχνότερα από κάθε άλλης μορφής δραστηριότητα. Χαρακτηριστικά, η εναποτιθέμενη δόση, παρουσιάστηκε υψηλότερη στις εκτός θώρακα περιοχές του αναπνευστικού συστήματος σε σύγκριση με τις θωρακικές περιοχές. 
Τέλος, ένα σενάριο που ακολουθήθηκε για διαφορετικές συνθήκες εξωτερικού περιβάλλοντος, αφορά τα φαινόμενα αφρικανικής σκόνης στα οποία εκτίθεται ο άνθρωπος που μελετάται, εκτελώντας ελαφριάς μορφής σωματική άσκηση. Στην περίπτωση αυτή, παρατηρήθηκε ότι η τιμή της δόσης αιωρούμενων σωματιδίων ξεπερνά τα 60 μg/h, ενώ η συνολική δόση που εναποτίθεται στον οργανισμό σε επεισόδια αφρικανικής σκόνης ξεπερνά τα 1200 μg σε χρονικό διάστημα μίας ημέρας. Το γεγονός αυτό, αποδεικνύει ότι η σκόνη η οποία προέρχεται από την έρημο της Αφρικής και μεταφέρεται μέσω του ανέμου, επιδρά σημαντικά στην δημόσια υγεία καθώς προσκολλώνται σε αυτή και άλλα αιωρούμενα σωματίδια τα οποία προκαλούν σοβαρότερα αναπνευστικά προβλήματα.

description: The characteristics and the behavior of atmospheric particles, that penetrate into the human respiratory tract from different sources, indoor and outdoor, have been studied because their consequences in human health are very harmful. The main purpose of the present thesis is to study the impact of PM10 particles and the associated deposited dose into the human respiratory tract with variable levels of activity. Outdoor measurements of PM10 during a three months sampling campaign took place at Akrotiri station (Technical University of Crete, Chania). PM10 concentrations were used as input data to estimate the deposited dose to the respiratory tract by using a dosimetry model (ExDoM2).
The analysis of the results showed that daily concentrations of particulate matter ranged between 6 μg/m3 to 45 μg/m3. In addition, hourly concentrations of particulate matter PM10 were up to 32 μg/m3 for July, 16 μg/m3 for June and 20 μg/m3 for May. The concentrations of particulate matters with a maximum aerodynamic diameter 2,5 μm, were about 6 μg/m3 to 17 μg/m3. The activity of the exposed human affects the dose that deposited in the human respiratory tract. Simulations, showed that as the exercise gets harder, the deposited dose increases because the exposed human inhales more particles than in any other activity. 
A significant source of PM10 concentrations was Sahara dust events during the studied period. In this situation, the concentrations of particulate matter exceeded the European limits of PM10 which is 50 μg/m3. The particulate matter penetrates into human upper respiratory tract so the deposited dose was higher there.