| Περίληψη |
Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ασχολήθηκε με ατμοσφαιρικά δείγματα ΡΜ10, από την περιοχή της Κύπρου, που συλλέχθηκαν από το Τμήμα Επιθεώρησης Εργασίας, του Υπουργείου Εργασίας και Κοινωνικών Ασφαλίσεων της Κύπρου και εστάλθηκαν στο Εργαστήριο Χημικών Διεργασιών του Πανεπιστημίου Κρήτης. Τα δείγματα προορίζονταν για αναλύσεις μεταλλικών στοιχείων, ιόντων, καθώς επίσης οργανικού και στοιχειακού άνθρακα, ώστε να προσδιοριστεί η χημική σύσταση των αιωρούμενων σωματιδίων. Στην παρούσα διατριβή, θα γίνει η παρουσιάση μόνο των αποτελεσμάτων από τις αναλύσεις για τον προσδιορισμό των ιόντων. Στόχος αυτής της μελέτης, παράλληλα με τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων, είναι ο εντοπισμός των πηγών προέλευσης των σωματιδίων και των ιόντων ειδικότερα στην ατμόσφαιρα της Κύπρου, των διεργασιών που διέπουν την παρουσία τους, καθώς και η χωρική και χρονική κατανομή τους. Με βάση τα αποτελέσματα που προκύπτουν, είμαστε σε θέση να εξετάσουμε την αξιοπιστία και την ακριβεία των αποτελεσμάτων μας, μέσω του κλεισίματος μάζας, όπου συγκρίνει τα αποτελέσματα των αναλύσεων μας με τη σωματιδιακή μάζα.
Τα δείγματα συλλέχθησαν σε φίλτρα quartz, επί 24-ώρου βάσεως κατά τη διάρκεια ενός χρόνου (Ιανουάριος 2011 – Δεκέμβριος 2011), από τρεις διαφορετικές περιοχές της Κύπρου και οι οποίες αντιπροσωπεύουν διαφορετικά περιβάλλοντα. Πρόκεται για την Αγία Μαρίνα Ξυλιάτου, η οποία αποτελεί περιοχή υποβάθρου, για τη Λευκωσία η οποία αποτελεί αστική περιοχή, με το σταθμό να βρίσκεται στο κέντρο της πόλης, με μεγάλη κυκλοφοριακή κίνηση και για τη Λεμεσό, μια προαστιακή κατοικημένη περιοχή στη νότια Κύπρο. Η επιλογή των περιοχών αυτών, έγινε με σκοπό να προσδιοριστούν όλοι οι παράγοντες που επηρεάζουν τις συγκεντρώσεις των διάφορων χημικών ειδών . Η ιοντική ανάλυση των δειγμάτων, περιλαμβάνει την ανάλυση για Cl-, Br-, NΟ3-, HPO4-, SO42- και C2O42- από τα ανιόντα και για Na+, NH4+, K+, Mg2+ και Ca2+ από τα κατιόντα.
Οι τιμές των συγκεντρώσεων της σωματιδιακής μάζας, όπως υπολογίστηκε με βάση τις ζυγίσεις των φίλτρων, πριν και μετά τη δειγματοληψία, ξεπερνούν κατά πολύ το όριο των 40μg m-3 που θεσπίστηκε από την Ευρωπαική Ένωση, για τη Λευκωσία και μόνο, καθώς για τη Λεμεσό ξεπερνιέται το ημερήσιο όριο των 50μg m-3 μόνο τέσσερις φορές το χρόνο, ενώ για την Αγία Μαρίνα οι συγκεντρώσεις της σωματιδιακής μάζας είναι κάτω από το επιτρεπτόμενο όριο.
Όπως ήταν αναμενόμενο, οι συγκεντρώσεις των ιόντων που μετρήθηκαν για την περιοχή της Λευκωσίας, είναι μεγαλύτερες από τις άλλες δύο περιοχές λόγω της θέσης του σταθμού, που βρίσκεται σε ένα πολυσύχναστο κυκλοφοριακό δρόμο στην καρδιά της πόλης, ενώ ακολουθούν η Λεμεσός και η Αγία Μαρίνα, μια περιοχή υποβάθρου, ελευθερωμένη από τυχόν ανθρωπογενείς και βιομηχανικές επιδράσεις. Στη Λευκωσία, ο μέσος όρος των συγκεντρώσεων κυμαίνεται από 0,01 εώς και 4.54μg m-3, το ίδιο στη Λεμεσό (0,01 - 4.54μg m-3), ενώ στην περιοχή της Αγίας Μαρίνας ο μέσος όρος μειώνεται για όλα τα ιοντικά σωματίδια και κυμαίνεται μεταξύ 0,00 και 3,61μg m-3. Τα SO42- και τα ιόντα Ca2+ συνεισφέρουν το μεγαλύτερο ποσοστό στην ιοντική μάζα.
Η εποχική διακύμανση της ιοντικής μάζας, ταυτίζεται σχεδόν με τη διακύμανση της σωματιδιακής μάζας, αφού τα μέγιστα και για τις δύο μάζες παρουσιάζονται την ίδια χρονική περίοδο, και για τις τρεις περιοχές. Οι διακυμάνσεις των ιόντων, μπορούν να μας βοηθήσουν να καταλήξουμε στις πηγές που επηρεάζουν τις συγκεντρώσεις τους τόσο σε τοπικό επίπεδο, όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο. Δηλαδή, μας βοηθούν να κατανοήσουμε και τις επιδράσεις που φθάνουν στην ανατολική Μεσόγειο από άλλες περιοχές με τις ρετροπορείες των αέριων μαζών, βάση του προγράμματος Noaa Hysplit Model.
Έτσι λοιπόν, οι αυξημένες συγκεντρώσεις που παρατηρούνται την περίοδο της άνοιξης και λιγότερο τους φθινοπωρινούς μήνες και για τις τρεις περιοχές πιθανώς να οφείλονται στην επίδραση των αέριων μαζών από την Αφρική και τη Μέση Ανατολή, που συνδέονται με επεισόδια μεταφοράς σκόνης. Οι συγκεντρώσεις ωστόσο για Λευκωσία και Λεμεσό είναι μεγαλύτερες, αφού εμπλουτίζονται και με άλλες τοπικές, ανθρωπογενείς πηγές. Θεωρώντας ότι η σκόνη που φθάνει στην Αγία Μαρίνα είναι περιοχική σκόνη, η συμμετοχή της φθάνει σε ένα ποσοστό του 42% στη συνολική μάζα, ενώ για Λευκωσία και Λεμεσό, η περιοχική σκόνη, μαζί με τις επιδράσεις τη τοπικής σκόνης ανέρχεται στο 60% και στο 44%, αντίστοιχα.
Ιδιαίτερη θέση στη σωματιδιακή μάζα κατέχουν και τα σωματίδια θαλάσσιας προέλευσης που αποτελούνται από τα ιόντα Na+, Cl-, Mg2+ ss-K+, ss-Ca2+ και ss-SO42-.
Η επίδραση είναι πιο σημαντική για το σταθμό στη Λεμεσό που είναι μια παραθαλάσσια περιοχή και η συνολική συνεισφορά στη σωματιδιακή μάζα φθάνει το 11%, ενώ για την Αγία Μαρίνα φθάνει το 10% και το 7% για τη Λευκωσία.
Διάφορες άλλες πηγές εκπομπής συζυτώνται στις ενότητες που ακολουθούν, καθώς και οι διεργασίες οι οποίες διέπουν αυτές τις εκπομπές. Για τη διακρίβωση αυτών των πηγών εκπομπής, πραγματοποιήθηκε συσχετισμός κατά Pearson μεταξύ των ιοντικών σωματιδίων, με επίπεδο σημαντικότητας 95%. Με βάση τα αποτελέσματα της μεθόδου αυτής, προέκυψαν κυρίως μέτριες συσχετίσεις μεταξύ των ιόντων και μερικές υψηλές συσχετίσεις κυρίως μεταξύ Cl- και Na+, που αποτελούν σωματίδια της θάλασσας. Παράλληλα, για τον έλεγχο αυτών των πηγών, εφαρμόστηκε και μια πολυ-μεταβλητή στατιστική μέθοδος, που συσχετίζει τις συγκεντρώσεις των ιόντων με διάφορους παράγοντες. Αναφέρομαι στη «Ανάλυση σε κύριες Συνιστώσες (Principal Componet Analysis – PCA)», που στηρίζεται στον καταμερισμό των μεταβλητών που αποτελούν τις συγκεντρώσεις των ιοντικών σωματιδίων. Βάση της μεθόδου αυτής, προσπαθήσαμε να καταλήξουμε στις στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των σωματιδίων και των παραγόντων και τελικά να προσδιορίσουμε τις πηγές αυτών. Κύριες πηγές στην ατμόσφαιρα της Κύπρου, αποτελούν οι καύσεις ορυκτών καυσίμων και βιομάζας (ανθρωπογενής επίδραση), η θαλάσσια επίδραση και το έδαφος.
|
Χημική σύσταση αιωρούμενων σωματιδίων στην Κύπρο
