Οι οργανικές ενώσεις σε σωματιδιακή φάση, στα αερολύματα της ατμόσφαιρας, ασκούν σημαντική επίδραση στην ανθρώπινη υγεία, στις ατμοσφαιρικές χημικές αντιδράσεις και στις κλιματικές αλλαγές. Τα σημαντικά προβλήματα που επιφέρουν στην καρδιο-αναπνευστική λειτουργία των οργανισμών και η σύνδεσή τους με πλήθος άλλες ασθένειες καθιστούν πιο ορατές τις συνέπειες της επιβάρυνσης που δέχεται η ατμόσφαιρα. Παράλληλα η κατανομή των ενώσεων αυτών μεταξύ αέριας και σωματιδιακής φάσης είναι αυτή που καθορίζει το μετέπειτα "γίγνεσθαι" των ενώσεων αυτών στο περιβάλλον, διότι οι ατμοσφαιρικές αντιδράσεις καθώς και οι διαδικασίες μεταφοράς και εναπόθεσης είναι διαφορετικές για τις δύο φάσεις των ημιπτητικών ενώσεων. Θέμα της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της oργανικής σύστασης σωματιδίων ΡΜ2,5 στην ατμόσφαιρα αστικών περιοχών. Η μελέτη αυτή αποσκοπεί στην ορθή και ακριβής εκτίμηση των συγκεντρώσεων των οργανικών ενώσεων στη σωματιδιακή φάση και ταυτόχρονα στην κατανόηση της συνεισφοράς των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στις εκπομπές των ενώσεων αυτών. Η επιλογή της συγκεκριμένης διαμέτρου σωματιδίων έγινε με δεδομένο ότι από πολλές επιδημιολογικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθέι τα τελευταία χρόνια έχει διαπιστωθεί μια καθαρή συσχέτιση των ρυθμών θνησιμότητας (από καρδιαναπνευστικές παθήσεις) και των συγκεντρώσεων των σωματιδίων ΡΜ2,5. Επιπλέον στα σωματίδια αυτά βρίσκονται σε μεγάλο ποσοστό, καρκινογόνες και μεταλλαξιογόνες ενώσεις (όπως ΠΑΥ και Ο-ΠΑΥ), δεδομένα που έχουν στρέψει το ενδιαφέρον του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (WHO) και της υπηρεσίας προστασίας περιβάλλοντος (EPA) προς τη μελέτη αυτής της διαμέτρου (< 2,5 μm) σωματιδίων. Ως περιοχές δειγματοληψίας επιλέχθησαν οι πόλεις Σαντιάγο και Τεμούκο της Χιλής. Πρόκειται για πόλεις οι οποίες τα τελευταία χρόνια έχουν αποκτήσει τεράστιο πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης, εξαιτίας του ταχύτατου πολλαπλασιασμού του πληθυσμού, της εντεινόμενης βιομηχανικής δραστηριότητας, του υπέρμετρα αυξανόμενου αριθμού των μηχανοκίνητων οχημάτων και ιδίως του τεράστιου αριθμού των πετρελαιοκίνητων λεωφορείων (12.000 λεωφορεία diesel στο Σαντιάγο), καθώς και των γεωγραφικών τους ιδιαιτεροτήτων. Προκειμένου να γίνει ακριβής εκτίμηση της σύστασης της οργανικής σωματιδιακής φάσης αλλά και των πηγών προέλευσης, αυτό που προέχει είναι η ελαχιστοποίηση στο βέλτιστο δυνατό των σφαλμάτων κατά τη δειγματοληψία. Μέχρι σήμερα, όλες οι κλασσικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί, παρουσιάζουν σοβαρά σφάλματα κατά τη δειγματοληψία, τα οποία οδηγούν στην υπερεκτίμηση ή την υποεκτίμηση της σωματιδιακής φάσης των ενώσεων αυτών και συνεπώς και στον λάθος προσδιορισμό των πηγών προέλευσης. Ο δειγματοληπτικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται στην παρούσα μελέτη επιτρέπει την αποφυγή τόσο των προβλημάτων που οδηγούν στην υποεκτίμηση κάποιων ενώσεων σωματιδιακής φάσης (απώλειες λόγω εξάτμισης των ενώσεων κατά τη δειγματοληψία), όσο και των προβλημάτων που οδηγούν στην υπερεκτίμηση άλλων οργανικών ενώσεων σωματιδιακής φάσης. Επιπρόσθετα επιδιώκεται να προσδιοριστεί με ακρίβεια το σφάλμα που υπάρχει στις κλασσικές δειγματοληψίες εξαιτίας των απωλειών λόγω εξάτμισης των ενώσεων, το οποίο επιφέρει αξιοσημείωτες αλλαγές στην ορθότητα των αποτελεσμάτων.
(EL)
The particulate organic compounds, of the atmospheric aerosols, play an important role on human health, in atmospheric chemistry and climate. The substantial problems that are caused to the human respiratory tract by these organic particles, and their connection with many other diseases (cancer and mutations), make more visible their harmful effects. Furthermore the gas-particle distribution of the organic aerosols constituents is the factor that controls their "fate" in the environment, because the atmospheric reactions and the atmospheric processes (transport and deposition), are different for the two phases of the semi-volatile compounds. The subject of the present research is to study the organic composition of the particulate matter PM2,5, at urban sites. The specific aims of the study were (i) the accurate and correct (reliable) assessment of the concentrations of organic compounds PM2,5 (in particulate phase), (ii) the identification of the contribution of anthropogenic activities at the emissions of these organic particles in the environment (iii) the estimation of the artifact that presents at classical studies because of the volatilization losses of some organic compounds (from the particulate phase), which leads to a wrong assessment of the emission sources. The selection of the diameter of the particles that we studied (<2,5 μm), is based on the fact that recently epidemiological studies have shown a strong correlation between increased mortality rates (from ischemic heart disease, respiratory tract diseases) and PM2,5 concentration. Moreover the carcinogenic and mutagenic organic particles (PAH's, O-PAH's) have generally much smaller diameter than 2,5 μm. These data have direct the attention of the World Health Organism (WHO) and the Environmental Protection Agency (EPA) to the study of PM2,5 particles. The sampling areas were two cities in Chile (S.America): Santiago and Temuco. In these two cities the problem of atmospheric pollution have become substantial at the late years. This is associated with a growing economy, a very rapid increase of the population, intense industrial activities, an excessive increase of automobiles vehicles and mostly with the emissions of the sizable diesel powered bus fleet (12000 buses at Santiago) operating in these cities, and also their geographic location. In order to make an accurate assessment of the organic composition of the particulate matter and also a correct estimation of the sources, we have to minimize the sampling artifacts. Until now, all the classic studies that have been done, have remarkable sampling artifacts, which lead either to underestimation or to overestimation of the concentrations of particulate phase and furthermore to a wrong estimation of the emission sources. The sampler of the present study, consist of a diffusion denuder to remove gas phase organics prior to particle collection, a Teflon filter, and a PUF cartridge downstream of the filter. This sampler allow us to avoid the sampling artifact that leads to underestimation of the concentrations of some compounds in particulate phase (losses of the more volatile compounds due to the high pressure drop across the collecting filter) and also avoid the sampling artifact that leads to overestimation of the concentrations of some compounds in particulate phase. Furthermore reaction of organic compounds such us PAHs with ozone to form O-PAHs doesn't happen.
(EN)
