Μελέτη της επίδρασης των βιοκλιματικών παραμέτρων και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στη δημόσια υγεία στη νήσο Κρήτης: ο ρόλος της κλιματικής αλλαγής

Abstract

The object of this PhD thesis is to investigate the effect of bioclimatic conditions and air pollution on cardiovascular and respiratory diseases of residents on the island of Crete. Initially, an attempt is made to evaluate and analyze bio-climatic conditions of the island using thermal indices (PET and UTCI) based on the humans’ energy balance. As far as particulate matter and Saharan dust episodes are concerned, they were recorded by passive samplers and in the process, the concentrations (mg/m³) of total and anthropogenic particles with geometric diameters between 2.5mm and 80mm, were estimated using an automated optical microscope methodology, depicting the largest concentrations in Heraklion city, during episodes of Saharan dust transport. Furthermore, the mineral composition of Saharan dust was examined, by scanning electron microscopy (SEM), indicating the harmful minerals to human health. Besides, the relationships between bioclimatic conditions and cardiovascular and respiratory problems in Heraklion city were carried out, showing a significant correlation between cold and the increased frequency of daily hospital admissions and particularly the respiratory problems were intensified during spring period, which is associated with the appearance of Saharan dust episodes and Föhn winds, acting synergistically exacerbating the bioclimatic conditions. The impact of meteorological-biometeorological parameters and air pollution on cardiovascular and respiratory problems for residents of Heraklion city were evaluated qualitatively and quantitatively, using generalized additive models (GAM), indicating an increase in daily hospital cardiovascular and respiratory admissions by 1.8% and 4% respectively, with the decrease of temperature, radiant temperature (Tmrt) and bioclimatic indices and the increase of cloudiness. The relative humidity does not appear to affect the cardiovascular and respiratory admissions. Moreover, the increase in particle size from 2.5μm to 10μm lead to increased admissions of 10% for cardiovascular and 6.5% for respiratory admissions, on average. Finally, the generalized linear models (GLM), which emerged between the medical and climatological data, were applied in the future bioclimatic conditions (simulations of regional climate model RAMKO (KNMI) for SRES A1B) in order to assess the admissions in near future (2021-2050) and far future (2071-2100).

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η διερεύνηση της επίδρασης των καιρικών συνθηκών και της αέριας ρύπανσης στις καρδιοαγγειακές και αναπνευστικές παθήσεις των κατοίκων στο νησί της Κρήτης. Αρχικά γίνεται προσπάθεια να αξιολογηθούν και να αναλυθούν οι βιοκλιματικές συνθήκες του νησιού με τη χρήση θερμικών δεικτών (PET και UTCI) που βασίζονται στο ενεργειακό ισοζύγιο του ανθρώπου. Όσον αφορά τα αιωρούμενα σωματίδια (και τα επεισόδια μεταφοράς σκόνης Σαχάρας), αυτά καταγράφηκαν με σύστημα παθητικών δειγματοληπτών, και στη συνέχεια με αυτοματοποιημένο οπτικό μικροσκόπιο υπολογίσθηκαν οι συγκεντρώσεις (μg/m³) των ολικών και των ανθρωπογενών σωματιδίων με γεωμετρική διάμετρο από 2.5μm έως 80μm, εμφανίζοντας τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στην πόλη του Ηρακλείου κατά τη διάρκεια επεισοδίων μεταφοράς σκόνης Σαχάρας. Επιπλέον, προκειμένου να εξεταστεί η ανόργανη σύνθεση της σκόνης από τη Σαχάρα πραγματοποιήθηκε σάρωση με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου (SEM), αποδεικνύοντας τη μεταφορά επιβλαβούς για την ανθρώπινη υγεία ορυκτής σκόνης. Ακολούθως, έγινε προσπάθεια συσχέτισης των βιοκλιματικών συνθηκών της πόλης του Ηρακλείου με τα καρδιοαγγειακά και αναπνευστικά προβλήματα. Διαφαίνεται σημαντική συσχέτιση μεταξύ του ψύχους και της αυξημένης συχνότητας εισαγωγών, ενώ ιδιαίτερα τα αναπνευστικά προβλήματα εντείνονται κατά τη διάρκεια της άνοιξης, περίοδος που σχετίζεται με την εμφάνιση μεταφοράς σκόνης Σαχάρας και ανέμων Föhn, οι οποίοι δρουν συνεργιστικά επιδεινώνοντας τις βιοκλιματολογικές συνθήκες. Οι επιπτώσεις των μετεωρολογικών-βιομετεωρολογικών παραμέτρων και της αέριας ρύπανσης στα καρδιοαγγειακά και αναπνευστικά προβλήματα των κατοίκων του Ηρακλείου αξιολογούνται, ποιοτικά και ποσοτικά, με τη βοήθεια γενικευμένων προσθετικών μοντέλων (GAM), φανερώνοντας αύξηση των καρδιοαγγειακών και αναπνευστικών εισαγωγών κατά 1.8% και 4% αντίστοιχα, που συνδέονται με την πτώση της θερμοκρασίας, της Tmrt και των βιοκλιματικών δεικτών και την αύξηση της νέφωσης. Η σχετική υγρασία δεν φαίνεται να επιδρά στις καρδιοαγγειακές και αναπνευστικές εισαγωγές. Επιπλέον, αύξηση των σωματιδίων μεγέθους από 2.5-10μm οδηγούν σε αύξηση των εισαγωγών κατά μέσο όρο 10% στα καρδιοαγγειακά και 6.5% στα αναπνευστικά. Τέλος, εφαρμόστηκαν τα γενικευμένα γραμμικά μοντέλα (GLM), που πρόεκυψαν μεταξύ των ιατρικών και των κλιματολογικών δεδομένων, στις μελλοντικές βιοκλιματικές συνθήκες (προσομοιώσεις του περιοχικού κλιματικού μοντέλου RAMKO (KNMI) για το σενάριο εκπομπών θερμοκηπιακών αερίων Α1Β με σκοπό να εκτιμηθούν οι εισαγωγές στο κοντινό μέλλον (2021-2050) και μακρινό μέλλον (2071-2100).