VOC source apportionment and emission inventory evaluation over the great Athens, comparison with other cities of the Mediterranean basin

Abstract

Παρά τις πρωτοβουλίες για τον περιορισμό και μείωση των ατμοσφαιρικών ρύπων, στη Μεσόγειο και τις πόλεις που την περιβάλλουν εξακολουθούν να καταγράφονται υπερβάσεις των προβλεπόμενων οριακών τιμών για την προστασία της υγείας. Παρόλα αυτά, οι μελέτες στα αστικά κέντρα της περιοχής για Πτητικούς Οργανικούς Υδρογονάνθρακες (Volatile Organic Compounds ή VOC), οι οποίοι είναι πρόδρομοι του τροποσφαιρικού όζοντος (Ο3) και των αερολυμάτων, είναι περιορισμένες, ενώ ορισμένες υποδεικνύουν αβεβαιότητες στις παρατηρήσεις που προκύπτουν από συγκρίσεις με βάσεις δεδομένων εκπομπών, σχετιζόμενες με τη συνεισφορά των πηγών εκπομπής και το χημικό τους αποτύπωμα. Συνεπώς, η Αθήνα αποτελεί ιδανική τοποθεσία για μετρήσεις των ενώσεων αυτών, λόγω της μη-καταγραφής των επιπέδων τους τα τελευταία 15 χρόνια (πλην ελάχιστων εξαιρέσεων), της συνεχούς υπέρβασης των ορίων του Ο3 και των αερολυμάτων, καθώς και της αύξησης των εκπομπών από μέχρι πρότινος ασθενείς πηγές ρύπων (π.χ. καύση ξύλου για οικιακή θέρμανση). Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μιας 17μηνης καμπάνιας ατμοσφαιρικών μετρήσεων πεδίου για μη-Μεθανικούς Υδρογονάνθρακες (non-Methane Hydrocarbons ή NMHCs) στην Αθήνα (Οκτώβριος 2015 - Φεβρουάριος 2017), στο πλαίσιο του διεθνούς προγράμματος ChArMEX (The Chemistry - Aerosol Mediterranean Experiment). Παράλληλα, εκπονήθηκαν δύο εντατικές περίοδοι εποχικών μετρήσεων (χειμώνα και καλοκαίρι) στον ίδιο σταθμό και επιπλέον, δύο εκστρατείες συλλογής δειγμάτων αέρα σε γνωστές πηγές ρύπανσης (σήραγγα και αστικός σταθμός μετρήσεων).Τα δεδομένα περισσότερων από 40 VOC με 2 έως 16 άτομα άνθρακα, που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της καμπάνιας, χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της ημερήσιας και εποχιακής διακύμανσης τους σε ετήσια βάση και των παραγόντων που την επηρεάζουν, ενώ τα επίπεδα C2 - C3 NMHCs στην Αθήνα παρουσιάζονται για πρώτη φορά. Η εποχικότητα παρουσιάζει σαφή διακύμανση, με μέγιστο το χειμώνα και ελάχιστο το καλοκαίρι για την πλειονότητα των ενώσεων, ενώ η ημερήσια διακύμανση επηρεάζεται από την ένταση των εκπομπών των πηγών, την ταχύτητα του ανέμου και το ύψος του στρώματος ανάμειξης. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων αυτών με παρόμοιες έρευνες σε άλλες πόλεις ανέδειξαν το ρόλο των πηγών στα παρατηρούμενα επίπεδα, όπου για την Αθήνα αυτή η επίδραση είναι πιο έντονη τον χειμώνα. Επιπρόσθετα, τα μονοτερπένια και το ισοπρένιο, γνωστές ενώσεις βιογενούς προέλευσης, παρουσίασαν μία μοναδική μεταβλητότητα επηρεασμένη από ανθρωπογενείς εκπομπές, η οποία δεν λαμβάνεται υπόψη κατά την εκτίμηση της ποιότητας του αέρα. Τέλος, η χρήση του στατιστικού μοντέλου Positive Matrix Factorization (PMF) επέτρεψε τον προσδιορισμό των κύριων πηγών NMHCs στην Αθήνα και την εκτίμηση της συνεισφοράς τους στα επίπεδα των συγκεντρώσεων. Από αυτές, οι εκπομπές από την κίνηση οχημάτων και την οικιακή θέρμανση επικρατούν, ενώ μια δεύτερη PMF προσομοίωση στα δεδομένα της εποχικής εντατικής περιόδου παρατήρησης επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα, δίνοντας επίσης πληροφορίες για πρόσθετες πηγές.