Το ανόργανο κλάσμα των αιωρούμενων σωματιδίων στην Αθήνα και η ταυτοποίηση των πηγών του

Abstract

The present study investigates the air pollution caused by airborne particles in the centre of Athens, Greece. The great scientific interest on airborne particles, or aerosols, is due to the numerous toxicological and epidemiological studies which have clearly demonstrated that aerosol pollution constitutes a potential hazard to citizens. Across the USA and EU, the number of deaths related to population exposure to high aerosol concentrations is estimated to range within tens to hundreds of thousands on an annual basis. As an atmospheric pollutant, airborne particles have been the subject of exhaustive research due to the vast variation in their physicochemical properties, which are dependent on their sources and production mechanisms. The scientific interest focuses particularly on the finer particle fractions, particularly the inhalable PM₁₀ and the respirable PM₂․₅. Despite the important number of studies carried out throughout the last decades, our knowledge on the aerosol pollution of Athens remains limited. Most studies have focused on a small number of pollutants, for sparse sampling periods and small sample sizes, while very few of them referred to the very centre of the city. These studies, in their entirety, as well as the governmental monitoring network have entailed aerosol sampling carried out at levels relatively high above ground. As a result, a detailed and systematic understanding of the aerosol pollution in the centre of the city, and particularly within the pedestrians’ “breathing zone” is still missing. The current study aims at determining the “fingerprint” of the aerosol pollution in the centre of Athens, by investigating the chemical composition of the inorganic fraction of aerosols. Moreover, this is attempted for sampling points within the pedestrians’ “breathing zone”, in order to provide knowledge of the pollution levels to which thousands of citizens are exposed on a daily basis. The spatial and seasonal variation of concentrations is examined both near the ground and on roof levels. Comparisons with older studies in Athens and other urban centres with similar characteristics area also attempted. Based on combined experimental data from independent sampling methods, the mean, bulk density of the PM₁₀ is estimated. Lastly, an advanced multivariate statistics method is implemented for the apportionment of inorganic aerosol mass to its major sources.

Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στη διερεύνηση της αέριας ρύπανσης που προκαλείται από αιωρούμενα σωματίδια στο κέντρο της πόλης των Αθηνών. Το μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον για τα αιωρούμενα σωματίδια οφείλεται στη διαπιστωμένη συσχέτισή τους, τόσο επιδημιολογικά όσο και τοξικολογικά, με σοβαρές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Συγκεκριμένα, υπολογίζονται σε αρκετές δεκάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες ετησίως οι θάνατοι που σχετίζονται με την έκθεση σε αυξημένα επίπεδα σωματιδιακής ρύπανσης στις ΗΠΑ και την ΕΕ. Ως ρύπος, τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούν αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας λόγω της ποικιλίας που εμφανίζουν οι χημικές και φυσικές τους ιδιότητες, αμφότερες συναρτήσεις των πηγών και των μηχανισμών σχηματισμού τους. Το επιστημονικό ενδιαφέρον επικεντρώνεται στα κλάσματα των λεπτότερων σωματιδίων και συγκεκριμένα τα εισπνεύσιμα PM₁₀, που μπορούν να φτάσουν έως και βαθιά εντός του ανθρώπινου αναπνευστικού συστήματος μέχρι και τους πνεύμονες και τα αναπνεύσιμα PM₂․₅ που μπορούν να εναποτεθούν στις κυψελίδες των πνευμόνων. Παρά το σημαντικό αριθμό σχετικών ερευνών που έχουν διενεργηθεί τις τελευταίες δεκαετίες, οι γνώσεις μας πάνω στην σωματιδιακή ρύπανση της Αθήνας εξακολουθούν να εμφανίζουν σοβαρές ελλείψεις. Οι περισσότερες μελέτες μέχρι σήμερα έχουν επικεντρωθεί σε ορισμένους μόνο ρύπους, για αραιές περιόδους δειγματοληψίας και με περιορισμένο αριθμό δειγμάτων, ενώ ελάχιστες είχαν ως σημείο αναφοράς το κέντρο της πόλης. Στο σύνολό τους, δε, οι εν λόγω μελέτες καθώς και η καθημερινή παρακολούθηση των επιπέδων ρύπανσης έχουν λάβει και λαμβάνουν χώρα σε σημεία δειγματοληψίας που βρίσκονται σε σημαντικό ύψος, έως και δεκάδων μέτρων, από το επίπεδο του εδάφους. Συνεπώς, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειμμα συστηματικής και λεπτομερούς γνώσης για τη σωματιδιακή ρύπανση στο κέντρο της πόλης και ιδιαίτερα στη «ζώνη εισπνοής» των πεζών. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στην λεπτομερή διερεύνηση της χημικής σύστασης του ανόργανου κλάσματος των αιωρουμένων σωματιδίων στο κέντρο της πόλης των Αθηνών, σε μια απόπειρα να προσδιοριστεί ένα είδος «δαχτυλικού αποτυπώματος» της σωματιδιακής ρύπανσης. Επιπλέον, επιδιώκεται να γίνει αυτό και εντός της «ζώνης εισπνοής» των πεζών, καταδεικνύοντας τα επίπεδα και τη σύσταση των σωματιδιακών συγκεντρώσεων στις οποίες εκτίθεται καθημερινά μεγάλος αριθμός πολιτών. Ταυτόχρονα, πραγματοποιούνται συγκρίσεις των συγκεντρώσεων και της χημικής σύστασης κοντά στο έδαφος και στην οροφή κτιρίου. Πραγματοποιούνται συγκρίσεις με παλαιότερες μελέτες στην Αθήνα καθώς και με αντίστοιχες μελέτες σε άλλα αστικά περιβάλλοντα διεθνώς και διερευνάται η εξέλιξη της ρύπανσης τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ενώ εξετάζεται η εποχική διακύμανση των συγκεντρώσεων των επιμέρους χημικών παραγόντων. Επιπλέον, προσδιορίζεται προσεγγιστικά η μέση ολική πυκνότητα των PM₁₀. Τέλος, εφαρμόζεται προχωρημένη μέθοδος πολυμεταβλητής στατιστικής ανάλυσης για την ταυτοποίηση των κύριων πηγών που συνεισφέρουν στη μάζα του ανόργανου κλάσματος των αιωρούμενων σωματιδίων στο κέντρο της πόλης.