Για τον προσδιορισμό και την πρόβλεψη των περιβαλλοντικών και κλιματικών επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών αερολυμάτων αλλά και την κατανόηση των εμπλεκόμενων διεργασιών, είναι αναγκαία η προσομοίωση της χημικής τους σύστασης στην ατμόσφαιρα. Στόχος της παρούσας εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της δυνατότητας προσομοίωσης και επομένως της εξήγησης των παρατηρήσεων των αερολυμάτων πολλών συστατικών και της διακύμανσής τους στην περιοχή της Φινοκαλιάς Λασιθίου Κρήτης (35033΄N, 25067΄Ε)με τη βοήθεια αριθμητικών μοντέλων προσομοίωσης. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε ένα λεπτομερές μοντέλο πρόβλεψης της χημικής σύστασης, της κατάστασης των φάσεων και της συμπεριφοράς των ανόργανων ατμοσφαιρικών αερολυμάτων με βάση την υπόθεση θερμοδυναμικής ισορροπίας μεταξύ των συστατικών των διαφόρων φάσεων, χωρίς προσεγγίσεις για την επίτευξη υπολογιστικής αποτελεσματικότητας. Το μοντέλο αυτό (GFEMN), για τον υπολογισμό της κατανομής των στοιχείων μεταξύ διαφόρων μορφών και φάσεων, ελαχιστοποιεί τη συνολική ελεύθερη ενέργεια Gibbs του υπό μελέτη συστήματος (Gibbs Free Energy Minimization approach) χρησιμοποιώντας εφαρμοσμένες θερμοδυναμικές παραμέτρους (ελεύθερη ενέργεια Gibbs, G, ενθαλπία, Η, θερμοχωρητικότητα υπό σταθερή πίεση, cp) και το μοντέλο Clegg et al. (1998) για τον υπολογισμό των συντελεστών ενεργότητας. Αποδείχτηκε ότι στα μικρά σωματίδια επικρατεί η θερμοδυναμική ισορροπία και για το λόγο αυτό και προσομοιώνονται ικανοποιητικά από το θερμοδυναμικό μοντέλο. Αντιθέτως, στα μεγάλα σωματίδια επικρατεί η δυναμική και όχι η θερμοδυναμική ισορροπία. Για το λόγο αυτό η χημική σύσταση των μεγάλων σωματιδίων δεν προσομοιώνεται επακριβώς από το GFEMN. Οι αποκλίσεις της προσομοίωσης της χημικής σύστασης του συνόλου των σωματιδίων με βάση τη θερμοδυναμική ισορροπία οφείλεται στην αποτυχία της προσομοίωσης των μεγάλων σωματιδίων. Η εφαρμογή ενός υβριδικού μοντέλου, που θα εφαρμόζει θερμοδυναμική ισορροπία στα μικρά σωματίδια και δυναμική ισορροπία στα μεγάλα σωματίδια, αναμένεται να βελτιώσει κατά πολύ την προσέγγιση της χημικής σύστασης και της κατανομής των συστατικών μεταξύ αέριας και σωματιδιακής φάσης στην περιοχή.
(EL)
Aerosols are known to have a significant role in the atmosphere, having adverse impacts on human health and directly affecting air quality, visibility and climate change. To better understand such processes, accurate methods in predicting atmospheric aerosol composition are essential. One of the most challenging tasks for the available models is the prediction of the partitioning of the volatile inorganic aerosol components (ammonia, nitric acid, water etc.) between the gas and aerosol phases. GFEMN, a thermodynamic model, relying on adjusted thermodynamic parameters of solid salts and a state of the art activity coefficient model, directly minimizes the Gibbs free energy (according to thermodynamic principles) given temperature, relative humidity and the total (gas plus aerosol) ammonia, nitric acid, sulfate, sodium and hydrochloric acid concentrations. Predictions of GFEMN are compared against measurements conducted at Finokalia in Crete (35033΄N, 25067΄Ε) during the Mediterranean Intensive Oxidant Study (MINOS), performed in the summer of 2001. The results showed that the equilibrium assumption introduces errors in the calculation of the coarse mode. Investigating the possible sources of the observed discrepancies, it appears that a dynamic instead of an equilibrium approach is more suitable for these particles. Also, the inclusion of crustal species is important in modeling the size distribution of coarse inorganic aerosols when the concentrations of theses species is high. A hybrid approach that will utilize equilibrium assumptions for the fine aerosol modes and the dynamic approach for the coarse aerosol mode, is expected to improve the approach of the chemical constitution and the distribution of components between the gas and aerosol phase.
(EN)
