| 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 αναλύθηκαν από το Εργαστήριο Χημικών Διεργασιών του Πανεπιστημίου Κρήτης. Στην παρούσα διατριβή, θα γίνει η παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τις αναλύσεις για τον προσδιορισμό των μεταλλικών στοιχείων. Στόχος αυτής της μελέτης, παράλληλα με τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων, είναι η χωρική και χρονική κατανομή τους, ο εντοπισμός των πηγών προέλευσης των μεταλλικών στοιχείων καθώς και των διεργασιών που διέπουν την παρουσία τους.
Τα δείγματα συλλέχθηκαν σε φίλτρα quartz, επί 24-ώρου βάσεως κατά τη διάρκεια ενός χρόνου (Ιανουάριος 2013 – Δεκέμβριος 2013), από τρεις διαφορετικές περιοχές της Κύπρου, οι οποίες αντιπροσωπεύουν διαφορετικά περιβάλλοντα. Πρόκειται για την Αγία Μαρίνα Ξυλιάτου, η οποία αποτελεί περιοχή υποβάθρου. Tη Λευκωσία η οποία αποτελεί αστική περιοχή, με το σταθμό να βρίσκεται στο κέντρο της πόλης, με μεγάλη κυκλοφοριακή κίνηση και 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.
Στην παρούσα εργασία, αναλύθηκαν τα εξής 13 μεταλλικά στοιχεία Αs, Cd, Pb, Ni, Cr, Ca, Fe, Cu, Al, Co, V, Mn και Zn, με την τεχνική της φασματομετρίας οπτικής εκπομπής επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-OES, Inductively coupled optical emission spectrometry) ύστερα από χώνευση των δειγμάτων με σύστημα φούρνου μικροκυμάτων σε προκαθορισμένο πρόγραμμα.
Η εποχικότητα της σωματιδιακής μάζας, όπως και οι συγκεντρώσεις των μετάλλων αποτελούν αποτέλεσμα συνδυασμού μετεωρολογικών συνθηκών, μεταφοράς σκόνης και άλλων φαινομένων μακράς εμβέλειας (long range transport), όπως επίσης και των πηγών εκπομπής και της έντασης αυτών των εκπομπών. Στο σταθμό της Λευκωσίας οι τιμές των συγκεντρώσεων της σωματιδιακής μάζας, ξεπερνούν κατά πολύ το όριο των 40μg m-3 που θεσπίστηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ενώ για τις άλλες 2 περιοχές Αγία Μαρίνα και Λεμεσό, τα επίπεδα της σωματιδιακής ύλης, είναι μέσα στα επιτρεπόμενα όρια της Ευρωπαϊκής Ένωσης (PM10P<40μg m-3). Από τα αποτελέσματα της διαφοράς της σωματιδιακής μάζας των δύο μεγάλων πόλεων και της περιοχής υποβάθρου (Αγία Μαρίνα), γίνεται εμφανής η σημαντική επίδραση των τοπικών πηγών. Η τοπική σωματιδιακή μάζα ανέρχεται μέχρι και το ποσοστό του 60% και 48% της ολικής μάζας για τη Λευκωσία και τη Λεμεσό αντίστοιχα.
Όπως παρατηρούμε από την εποχική διακύμανση της μάζας, οι τάσεις στη μεταβολή της μάζας είναι παρόμοιες και για τις τρεις περιοχές με εμφανώς αυξητικές τάσεις κατά τους χειμερινούς μήνες μέχρι και την άνοιξη. Τα μέγιστα κυρίως την άνοιξη, προκαλούνται από επεισόδια μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα προς την ανατολική Μεσόγειο. Η μεταφερόμενη σκόνη, επηρεάζει σχεδόν όλο το νησί και παρατηρείται και στους τρεις σταθμούς δειγματοληψίας, την ίδια χρονική στιγμή. Η επίδραση της σκόνης οφείλεται σε μεγάλο ποσοστό για τις υπερβάσεις των ορίων της ΕΕ και κυρίως για τη Λευκωσία. Θεωρώντας τη σκόνη που υπολογίζουμε για την Αγία Μαρίνα ως “περιοχική” σκόνη (regional), καταλήγουμε στην “τοπική” σκόνη για Λευκωσία και Λεμεσό. Έτσι λοιπόν, από τις ημερήσιες διακυμάνσεις της σκόνης, ξεχωρίζουν κάποια μέγιστα και για τις τρεις περιοχές που αντιπροσωπεύουν επεισόδια μεταφοράς σκόνης από την Αφρική ή τη Μέση Ανατολή, όπως επιβεβαίωσε και η μελέτη των ρετροπορειών των αερίων τους μαζών. Η τοπική σκόνη, η οποία περιλαμβάνει αποκλειστικά τοπικές επιδράσεις, όπως η σκόνη από το έδαφος και η κίνηση των οχημάτων που προκαλεί επαναιώρηση των σωματιδίων του εδάφους, φθάνει σε επίπεδα του 39% για Λευκωσία και 17% για Λεμεσό. Τα επίπεδα αυτά είναι πιο αυξημένα κατά τους χειμερινούς μήνες για τη Λευκωσία, λόγω της αυξημένης κίνησης, ενώ για τη Λεμεσό τα επίπεδα είναι συνήθως σταθερά.
Παρατηρώντας τις συγκεντρώσεις για το Αl και στις 3 περιοχές δειγματοληψίας διαπιστώνουμε ότι οι συγκεντρώσεις κυμαίνονται στα ίδια επίπεδα και αυτό συμφωνεί με την πηγή προέλευσης του, που είναι το έδαφος. Από την άλλη τα μέταλλα Fe και Mn που έχουν ως κύρια πηγή τους το έδαφος παρουσιάζουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις σε Λευκωσία και Λεμεσό από την Αγία Μαρίνα. Αυτό συμβαίνει διότι τα μέταλλα αυτά έχουν διπλή φύση, δηλαδή έχουν και ανθρωπογενείς πηγές προέλευσης όπως η επαναιώρηση από το έδαφος λόγω της κίνησης των οχημάτων, γι αυτό το λόγο στην περιοχή υποβάθρου Αγία Μαρίνα είναι πιο χαμηλές οι συγκεντρώσεις αφού είναι περιοχή απαλλαγμένη από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Όσον αφορά τα μέταλλα Νi, V οι συγκεντρώσεις τους και στις 3 περιοχές κυμαίνονται στα ίδια επίπεδα και αυτό οφείλεται στο ότι θεωρούνται προϊόντα της καύσης πετρελαίου. Τέλος, ο Cu παρουσιάζει συγκεντρώσεις πολύ πιο υψηλές στην Λευκωσία απ’ ότι στις άλλες 2 περιοχές και αυτό οφείλεται στην πηγή προέλευσης του που είναι η κίνηση των οχημάτων, αναμενόμενο αφου η Λευκωσία είναι περιοχή με έντονη κυκλοφοριακή κίνηση.
Για να προσδιοριστεί η πηγή προέλευσης των μεταλλικών στοιχείων, χρησιμοποιήθηκε ο Συντελεστής Εμπλουτισμού (Enrichment Factor, EF). Και στις 3 περιοχές παρατηρούμε ότι τα στοιχεία Fe, Mn και Ca έχουν τιμή συντελεστή εμπλουτισμού ΕF κοντά στο 3 συνεπώς έχουν κατεξοχή εδαφική προέλευση. Στην περιοχή υποβάθρου το Cr, Pb, Zn, Ni, Cu και Cd είναι P>10 που υποδηλώνει τη σημαντική συμβολή των ανθρωπογενών πηγών. Στην περιοχή της Λευκωσίας το Cr, Νi και Pb οι τιμές είναι P<10 αλλά κοντά στο 10 άρα δεν είναι εξολοκλήρου ανθρωπογενούς προέλευσης. Όσο για το Zn, Cu και Cd είναι P>10 που υποδηλώνει τη σημαντική συμβολή των ανθρωπογενών πηγών. Και τέλος στην περιοχή της Λεμεσού το Cr, Pb, Ζn οι τιμές είναι P<10 αλλά κοντά στο 10 άρα δεν είναι εξολοκλήρου ανθρωπογενούς προέλευσης. Όσο για το Cu, Ni και το Cd είναι P>10 που υποδηλώνει τη σημαντική συμβολή των ανθρωπογενών πηγών.
Τέλος εφαρμόστηκε και μια πολύ-μεταβλητή στατιστική μέθοδος, που συσχετίζει τις συγκεντρώσεις των μετάλλων με διάφορους παράγοντες (PCA), βάση της οποίας καταλήξαμε πως το 2013 στην Αγία Μαρίνα είχαμε τις πηγές: έδαφος, θάλασσα, μεταφορά από μακρινές αποστάσεις, καύσεις ορυκτών καυσίμων, κυκλοφορία και επαναιώρηση σκόνης. Στη Λεμεσό: έδαφος, θάλασσα, καύσεις ορυκτών καυσίμων, μεταφορά από μακρινές αποστάσεις, επαναιώρηση σκόνης και δευτερογενείς διεργασίες. Tέλος, στην Λευκωσία: έδαφος, θάλασσα, κυκλοφορία, μεταφορά από μακρινές αποστάσεις, καύσεις ορυκτών καυσίμων και δευτερογενείς διεργασίες. Συμπερασματικά οι κύριες πηγές στην ατμόσφαιρα της Κύπρου, αποτελούν οι καύσεις ορυκτών καυσίμων (ανθρωπογενής επίδραση), η μεταφορά από μακρινές αποστάσεις, η θαλάσσια επίδραση και το έδαφος.
|
Αναζήτηση
