Μελέτη του γίγνεσθαι των πολυχλωριωμένων διφαινυλίων στην ατμόσφαιρα της ανατολικής Μεσογείου

Abstract

A highly sensitive and selective method was developed for the qualitative and quantitative determination of polychlorinated biphenyls in environmental samples. This method was based on the use of gas chromatography tandem mass spectrometry (GCMS/MS). The concentration of PCBs that was determined in the atmosphere of Finokalia (northeastern Crete, Greece) was much lower than the corresponding concentrations measured in other sites around the world. The lack of seasonal variation for the atmospheric concentration of individual PCB congeners and the shallow slopes obtained from the Clausius-Clapeyron plots indicated that Finokalia is far away from significant sources of PCBs and that long-range transport will be the main factor controlling theatmospheric levels of PCBs in this area. In addition, it was supported that the terrestrial ecosystems and urban centers of western Europe and western Russia continue to comprise a source of PCBs due to secondary recycling/volatilization from earth’s surface. Significant amounts of PCBs may volatilize from these areas and due to long-range transport will periodically influence the atmospheric levels of PCBs in eastern Mediterranean. The dry deposition flux of PCBs measured in the area of Finokalia was much lower than the corresponding fluxes determined in other sites around the world. The wet deposition flux of PCBs at Finokalia was approximately four times higher than the flux due to dry deposition in the same area, while it was similar with the wet deposition fluxes measured in other sites around Europe. The diurnal cycle of PCBs in the atmosphere of Finokalia was characterized by a significant decline in the atmospheric concentration during the day. This behavior is in contrast to what has been observed in previous studies that took place near to PCBs sources. The characteristic decrease in the atmospheric concentration of PCBs during daytime was attributed to the destruction of these compounds by hydroxyl radicals. This is the first study where field measurements confirm that the reaction of PCBs with OH radicals will be a significant loss process of PCBs in the atmosphere. A mass balance study was conducted for the area of eastern Mediterranean Sea. It was calculated that approximately 130 Kg of PCBs exist in the atmosphere above eastern Mediterranean Sea. The 97% of this amount exists in the gas phase, while only 3% exists onto suspended particles of the atmosphere. It was estimated that about 2 tons of PCBs are deposited each year onto the total surface of eastern Mediterranean Sea, due to the dry and wet deposition of gaseous and particulate PCBs of the atmosphere. It was estimated that about 4 tons of PCBs will be destroyed each year in the atmosphere of Eastern Mediterranean, mainly due to the reaction with the hydroxyl radicals. Assuming steady state conditions for the mass balance of PCBs, it was estimated that about 6 tons of PCBs should be transported each year into the atmosphere of eastern Mediterranean due to the movement of air masses.

Κατά τη διάρκεια αυτής της διατριβής, αναπτύχθηκε μια ιδιαίτερα ευαίσθητη και επιλεκτική μέθοδος για την ανάλυση των πολυχλωριωμένων διφαινυλίων (PCBs), η οποία βασίστηκε στην χρήση της αέριας χρωματογραφίας-διπλής φασματογραφίας μάζας. Η ατμοσφαιρική συγκέντρωση των PCBs, η οποία προσδιορίστηκε στην περιοχή της Φινοκαλιάς (βορειοανατολική Κρήτη, Ελλάδα), ήταν πολύ χαμηλότερη σε σχέση με τις συγκεντρώσεις που έχουν μετρηθεί σε άλλες περιοχές του πλανήτη. Υποστηρίχτηκε ότι η περιοχή της Φινοκαλιάς βρίσκεται μακριά από πηγές εκπομπής PCBs και ότι η παρουσία αυτών των ενώσεων στην ατμόσφαιρα της ανατολικής Μεσογείου θα οφείλεται κυρίως στη μεταφορά από μακρινές αποστάσεις. Η ροή ξηρής εναπόθεσης των PCBs στην περιοχή της Φινοκαλιάς ήταν αρκετά χαμηλότερη σε σχέση με τις αντίστοιχες ροές που έχουν προσδιοριστεί σε άλλα σημεία του πλανήτη. Περαιτέρω, η ροή υγρής εναπόθεσης των PCBs ήταν κατά μέσο όρο τέσσερις φορές υψηλότερη σε σχέση με την αντίστοιχη ροή ξηρής εναπόθεσης. Για πρώτη φορά επιβεβαιώθηκε με μετρήσεις πεδίου, ότι η αντίδραση με τις ρίζες υδροξυλίου θα αποτελεί μια ιδιαίτερα σημαντική διεργασία για την απομάκρυνση των PCBs από την ατμόσφαιρα. Υπολογίστηκε ότι στην ατμόσφαιρα της ανατολικής Μεσογείου θα αιωρούνται περίπου 130 κιλά PCBs. Κάθε χρόνο, περίπου 2 τόνοι PCBs εναποθέτονται συνολικά στα επιφανειακά ύδατα της ανατολικής Μεσογείου, λόγω των διεργασιών της υγρής και ξηρής εναπόθεσης των αερίων και σωματιδιακών PCBs. Εκτιμήθηκε ότι περίπου 4 τόνοι PCBs θα καταστρέφονται κάθε χρόνο στην ατμόσφαιρα της ανατολικής Μεσογείου, κυρίως λόγω της αντίδρασης με τις ρίζες υδροξυλίου. Θεωρώντας ότι το ισοζύγιο μάζας των PCBs είναι σταθερής κατάστασης, εκτιμήθηκε ότι περίπου 6 τόνοι PCBs θα πρέπει να μεταφέρονται κάθε χρόνο προς την ατμόσφαιρα της ανατολικής Μεσογείου λόγω της κίνησης των αερίων μαζών.