Ο ρόλος των μεγαλουπόλεων της Ανατολικής Μεσογείου στη χημική σύσταση του αερολύματος στην ατμόσφαιρα

Abstract

Main objective of the present work is to study the role of the megacities of the Eastern Mediterranean, on the chemical composition of atmospheric aerosol. Three different samplings were planned for the actualization of that objective.The first sampling in Athens took place at the National Centre for Scientific Research "Demokritus" site. PM 10 suspended particles were collected and the duration of the sampling was almost 35 years (1980-today). The samples were analyzed for ionic composition with the use of ion chromatography. The seasonal and temporal variation of the natural and anthropogenic aerosols were studied and in parallel, a comparison with satellite data of aerosol optical depth (AOD), was realized.The second onsite and online sampling, took place at the same aforementioned site. Its duration was nearly a month from early January to early February 2013. PM1 suspended particles were collected. A PILS-IC coupled system was used for the field analysis. Main objective was the study of the effect of biomass burning, due to the economic crisis, on the aerosol chemistry of the greater Athens area. Ionic (including biomass burning tracers) concentration was measured and then compared with the concentration of organic compounds data, provided by an ACSM (Aerosol Chemical Speciation Monitor). An intercomparison of the concentration levels of chemical species that were measured in common from the two analytical instruments, was also realized. Finally, ionic composition and organic and elemental carbon analysis were simultaneously carried out in three different sites, Istanbul, Finokalia and Imvros from April 2009 to February 2010. Objective of the samplings was the clarification of the effect of the two cities, mainly Istanbul, but also Athens, on the aerosol chemistry of the greater area. For the actualization of this objective, concentrations of natural and anthropogenic origin aerosols, from all three sampling sites were compared. Additionally, the results from the two urban and the two remote sites were separately compared. The comparison of the results from the two remote sites (Imvros, Finokalia) was the one that quantified the effect of the emissions of urban sites, on remote areas.

Αντικειμενικός στόχος της παρούσας μελέτης, είναι η διερεύνηση του ρόλου των μεγαλουπόλεων της Ανατολικής Μεσογείου στη χημική σύσταση του αερολύματος στην ατμόσφαιρα. Για την επίτευξη του στόχου πραγματοποιήθηκαν τρεις δειγματοληψίες.Η δειγματοληψία στην περιοχή της Αθήνας πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, αφορούσε αιωρούμενα σωματίδια ΡΜ10 και είχε διάρκεια 35 χρόνια, 1980-σήμερα. Στα δείγματα πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις ιοντικής σύστασης με χρήση ιοντικής χρωματογραφίας. Μελετήθηκε η εποχική και διαχρονική διακύμανση των αερολυμάτων φυσικής και ανθρωπογενούς προέλευσης, ενώ παράλληλα πραγματοποιήθηκε και σύγκριση με δορυφορικά δεδομένα οπτικού βάθους αερολυμάτων (AOD).Η δεύτερη δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε στην ίδια περιοχή και ήταν δειγματοληψία πεδίου. Είχε διάρκεια ενός μήνα, αρχές Ιανουαρίου αρχές Φεβρουαρίου 2013 και αφορούσε σωματίδια διαμέτρου PM1. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με σύζευξη PILS (particle into liquid sampler) με ιοντική χρωματογραφία. Στόχος της ήταν η μελέτη της επίδρασης της καύσης βιομάζας, λόγω οικονομικής κρίσης, στη χημεία του αερολύματος της ευρύτερης περιοχής της Αθήνας. Υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις ιόντων (συμπεριλαμβανομένων ιχνηθετών καύσης βιομάζας) και πραγματοποιήθηκε σύγκριση με μετρήσεις οργανικών ενώσεων από δεδομένα ACSM (Aerosol Chemical Speciation Monitor), καθώς και διασύγκριση δεδομένων συγκεντρώσεων για χημικά είδη που μετρούσαν από κοινού τα δύο όργανα.Τέλος, πραγματοποιήθηκαν ταυτόχρονες αναλύσεις ιοντικής σύστασης και οργανικού και στοιχειακού άνθρακα σε τρεις περιοχές, Κωνσταντινούπολη, Φινοκαλιά, Ίμβρο για το διάστημα Απρίλιος 2009-Φεβρουάριος 2010. Στόχος των δειγματοληψιών ήταν η αποσαφήνιση της επίδρασης της Κωνσταντινούπολης κατά κύριο λόγο, αλλά και της Αθήνας, στη χημεία του αερολύματος της ευρύτερης περιοχής. Για την επίτευξη του στόχου, πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις ξεχωριστά για τα ανθρωπογενή και φυσικά αερολύματα για όλες τις περιοχές δειγματοληψίας. Επίσης συγκρίθηκαν ξεχωριστά, τα αποτελέσματα από τις δύο αστικές και τις δύο απομακρυσμένες περιοχές. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο απομακρυσμένων περιοχών υποβάθρου (Ίμβρου, Φινοκαλιάς), ήταν αυτή που ποσοτικοποίησε την επίδραση των εκπομπών των αστικών κέντρων, στις εκτός ορίων πόλης περιοχές.