ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

TMHMA ΧΗΜΕΙΑΣ

Υποψήφιος Διδάκτωρ

Παρασκευοπούλου Δέσποινα

Τίτλος Διδακτορικής Διατριβής

Συσχέτιση χημικών ιδιοτήτων με οπτικές και κλιματικές παραμέτρους των αιωρούμενων σωματιδίων στην ευρύτερη περιοχή των Αθηνών.

Επιβλέποντες

Επιβλέπων Καθηγητής : Μιχαλόπουλος Νικόλαος

Μέλη Επιτροπής :

(1) Μιχαλόπουλος Νικόλαος

(2) Γερασόπουλος Ευάγγελος

(3) Κανακίδου Μαρία

Στοιχεία Διατριβής

Έναρξη Διδακτορικής Έρευνας : 01/09/2010

Ημερομηνία Υποστήριξης Διδακτορικής Διατριβής: 18/11/2014

Εγκεκριμένος Π/Υ: 45.000

Περίληψη

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση των συσχετισμών μεταξύ της χημικής σύστασης και των φυσικό-οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων, προκειμένου να κατανοηθεί ο κλιματικός τους ρόλος σε μία μεγαλούπολη στην ευρύτερη περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Ως εκ τούτου, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των μαζών, του στοιχειακού άνθρακα, οργανικού άνθρακα, των ιόντων και των μετάλλων (επιλεκτικά), στα δείγματα που συλλέχθηκαν σε 2 σταθμούς της Αθήνας (αστικό και περιαστικό). Σε εποχική βάση, ο EC εκπέμπεται από κυρίαρχες περιοχικές πηγές (53±12% του EC) ενώ, κατά τη διάρκεια του χειμώνα, επισημαίνεται η σημαντικότητα των τοπικών πηγών (71±8% του EC). Ο OC φθάνει στο 79±4% του ολικού άνθρακα, και η εκτιμώμενη σωματιδιακή οργανική ύλη (ΡΟΜ) αποτελεί το 24±6% των συλλεχθέντων λεπτών αερολυμάτων. Η υπολογισμένη μέση συγκέντρωση του υδατοδιαλυτού οργανικού άνθρακα (WSOC) είναι 1.5±0.9 μg m-3 και ο εκτιμώμενος λόγος WSOC/OC είναι 63±7%, αντανακλώντας την παρουσία «γερασμένων» αερολυμάτων στην τοποθεσία. Η λεπτομερής ανάλυση του ιοντικού κλάσματος μάζας δείχνει ότι τα θειικά μη θαλάσσιας προέλευσης (nss-SO4-2) αποτελούν τα κύρια συστατικά ενώ, τα νιτρικά(NO3-) και αμμώνια (NH4+) συνεισφέρουν σε μικρότερο ποσοστό. Το ισοζύγιο χημικής μάζας δικαιολογεί, κατά μέσο όρο, το 96±11% και το 82±10% της μετρούμενης μάζας των αερολυμάτων, κατά την διάρκεια των επεισοδίων σκόνης και απουσία σκόνης, αντίστοιχα. Στη συνολική σωματιδιακή μάζα των ΡΜ2.5 συνεισφέρουν, κατά κύριο λόγο, η οργανική σωματιδιακή ύλη και η ιοντική μάζα (ΙΜ) ενώ, ακολουθεί η σκόνη και το νερό. Η χρήση μοντέλου PMF οδήγησε στην ταυτοποίηση έξι πηγών αερολυμάτων, με σειρά φθίνουσας συνεισφοράς: δευτερογενής φωτοχημεία, έδαφος, χρήση ορυκτών καυσίμων, κυκλοφορία αυτοκινήτων, καύση βιομάζας και θαλάσσιο άλας. Επιπλέον, στον αστικό σταθμό, η σχετική συνεισφορά των τοπικών EC, IM και POM είναι 52-56% το χειμώνα, σε αντίθεση με τη θερμότερη περίοδο του χρόνου, οπότε μόνο το 11% των EC, IM και POM είναι τοπικό. Η μέση τιμή του συντελεστή σκέδασης είναι 30.1±3.9 Μm-1 ενώ, ο μέσος όρος για το συντελεστή απορρόφησης προέκυψε 5.2±1.4 Μm-1. Ο συντελεστής σκέδασης επηρεάζεται σημαντικά από τα λεπτά σωματίδια και από τα περιεχόμενα σε αυτά θειικά ιόντα, ενώ ο συντελεστής απορρόφησης εξαρτάται, κυρίως, από την συγκέντρωση του EC στα λεπτά σωματίδια. Η μέση τιμή της ανακλαστικότητας μεμονωμένης σκέδασης (SSA) εκτιμάται ότι είναι 0.87±0.11. Οι ημερήσιες τιμές του συντελεστή σκέδασης που έχει μετρηθεί από το νεφελόμετρο και αυτού που έχει ανακτηθεί, σύμφωνα με τη χημεία, σε συνθήκες περιβάλλοντος και σε ξηρές συνθήκες, παρουσιάζουν καλή συσχέτιση μεταξύ τους ενώ, φαίνεται ότι η εποχική μεταβλητότητα του συντελεστή σκέδασης μπορεί να αναπαραχθεί ικανοποιητικά μέσω της χημικής σύστασης των αερολυμάτων. Υπολογίζεται ότι η σχετική συνεισφορά της πρόσληψης νερού στον ανακτώμενο συντελεστή σκέδασης συνεισφέρει κατά μέσο όρο 46±13%. Τέλος, μελετάται η επίδραση της σκόνης στην απορρόφηση της ακτινοβολίας και η συνεισφορά της βρέθηκε ίση με 13% για το συνολικό μελετώμενο χρονικό διάστημα.

Λέξεις κλειδιά

αιωρούμενα σωματίδια, Αθήνα

Παραδοτέα - Δημοσιεύσεις

1.“FOUR-YEAR MONITORING OF PM2.5 AND PM10 FRACTIONS OF PARTICULATE MATTER AND IONIC COMPOSITION IN ATHENS, GREECE”, D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, P. Zarmpas , E. Gerasopoulos , and N. Mihalopoulos. 8th International Conference on Air Quality - Science and Application, Athens, 19-23 March 2012.

2. “Optical properties of aerosols over Athens, Greece, and their relation with chemical composition”, Paraskevopoulou D., Gerasopoulos E., Liakakou E., Gratsea M., Zarmpas P., Theodosi C., Mihalopoulos N. 11th International Conference on Meteorology, Climatology and Atmospheric Physics. COMECAP 2012, Athens 30 May - 1 June 2012.

3. D. Paraskevopoulou, E. Gerasopoulos, E. Liakakou, M. Gratsea, P. Zarmpas, C. Theodosi, and N. Mihalopoulos “Optical properties of aerosols over Athens, Greece, and their relation with chemical composition”, Springer Atmospheric Sciences, Advances in Meteorology, Climatology and Atmospheric Physics, Vol. 2, p.1159-1164, doi: 10.1007/978-3-642-29172-2.

4.  Συμμετοχή σε συνέδριο:

“Evaluation of aerosol OC / BC estimations derived from AERONET data, using in-situ ground measurements.”, D. Paraskevopoulou, S. Kazadzis, N. Mihalopoulos, A. Arola, K. Eleftheriadis, C. Theodosi, A. Bougiatioti, E. Diapouli and E. Gerasopoulos. European Aerosol Conference 2012, Granada, 2-7 September 2012.

5. Συμμετοχή σε συνέδριο:

“Correlation of chemical properties with optical and climatic parameters of particulate matter in the area of Athens”, D. Paraskevopoulou, P. Zarmpas, E. Liakakou, E. Gerasopoulos and N. Mihalopoulos. Conference of Heracleitus II. Iraklio 4-5 December 2012.

6. Συμμετοχή σε διεθνές συνέδριο: Oral Presentation: D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, E. Gerasopoulos and N. Mihalopoulos "Long-term variability of element and organic carbon in aerosols over Athens, Greece". European Aerosol Conference 2013, 1 - 6/9/2013, Prague, Czech Republic "

7. Oral presentation: D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, C. Theodosi, P. Zarmpas, E. Gerasopoulos and N. Mihalopoulos. "Chemical mass closure of atmospheric aerosol collected over Athens, Greece", 12th International Conference on Meteorology, Climatology and Atmospheric Physics. COMECAP 2014, 28¬31/05/2014, Heraklion, Greece.

8. Poster presentation: D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, C. Theodosi, E. Gerasopoulos and N. Mihalopoulos. "Long-term measurement of aerosol chemical composition in Athens, Greece." European Geosciences Union General Assembly 2014, 27/4-2/52014, Vienna, Austria, Accepted.

9. Paraskevopoulou, D., Liakakou, E., Gerasopoulos, E., Theodosi, C., and Mihalopoulos, N.: Long term characterization of organic and elemental carbon in the PM2.5 fraction: the case of Athens, Greece, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 14, 17161-17196, doi:10.5194/acpd-14-17161-2014, 2014.

10. Sources of atmospheric aerosol from long term observations (5 years) in Athens, Greece. D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, C. Theodosi, E. Gerasopoulos and N. Mihalopoulos. iCACGP/IGAC-2014 Conference, 22-26 September 2014, Natal, Brazil. (Abstract Book: Page 40, P.2.68)

11. Sources of atmospheric aerosol from long-term measurements (5 years) of chemical composition in Athens, Greece. D. Paraskevopoulou, E. Liakakou, E. Gerasopoulos, N. Mihalopoulos. 2015, Science of The Total Environment, 527–528, 165-178, doi:10.1016/j.scitotenv.2015.04.022