Χαρακτηρισμός της ποιότητας του αέρα σε εσωτερικούς χώρους με χρήση μικροπεριβαλλοντικών μοντέλων.

Abstract

In modern society people spent most of their time indoors. Therefore ,it is important to examine the exposure to pollutants found in indoor environments. Indoor pollutants are directly emitted from indoor sources or penetrate in the indoor environment from outdoors. Particles constitute a significant atmospheric pollutant, associated with various health effects, ranging from cough to lung cancer, depending on their size and chemical composition. Particles can enter the human body mainly through the respiratory system. An alternative way to the interior of the human body is through their deposition on the food that is consumed by people. A comprehensive microenvironmental model has been developed in the current thesis. The model can be used to describe indoor particle dynamics and it can be applied to estimate both particle mass concentrations and particle number concentrations. The model has been validated with experimental data collected during intensive measurements campaigns in three European cities (Oslo, Prague and Milan) and also with experimental data from laboratory experiments under well known environmental conditions. The model was combined with an algorithm suitable for determining the characteristics of the particle’s size distribution spectra. Furthermore, it was used to estimate the time dependent particles and mass emission rates from the indoor sources and the contribution of the outdoor environment to the indoor particle concentration. The conjunction of the two modelling tools with experimental data provided a comprehensive methodology for simulating indoor particles physical characteristics and estimating emissions rates. This methodology can be used to evaluate indoor air quality and identify potential threats on human health. Finally, the model was applied in the indoor environment of an industrial detergent facility in order to estimate the danger to the industry’s personnel due to their exposure in the emitted particles during the detergent production phase.

Ο σύγχρονος άνθρωπος είναι αναγκασμένος να περνάει ένα μεγάλο μέρος του καθημερινού του χρόνου σε εσωτερικούς χώρους (σπίτι, γραφείο, αυτοκίνητο ή μέσα μαζικής μεταφοράς). Επομένως είναι σημαντικό να εξεταστεί η επιβάρυνση της υγείας του από ρύπους που εκπέμπονται ή εισέρχονται στο εσωτερικό περιβάλλον. Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούν ένα σημαντικό ατμοσφαιρικό ρυπαντή με ποικίλες επιδράσεις στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων. Τα αιωρούμενα σωματίδια μπορούν να εισέλθουν στον ανθρώπινο οργανισμό είτε μέσω της αναπνευστικής οδού, είτε μέσω της κατάπωσης τους από το στόμα (εναπόθεση στις τροφές) και να προκαλέσουν επιδράσεις στην υγεία από απλό βήχα μέχρι καρκίνο των πνευμόνων ανάλογα με το μέγεθος και τη χημική τους σύσταση. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής αναπτύχθηκε μικροπεριβαλλοντικό μοντέλο που περιγράφει τη δυναμική των αιωρούμενων σωματιδίων σε εσωτερικούς χώρους. Το μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί για την εκτίμηση της συγκέντρωσης μάζας ή αριθμού αιωρούμενων σωματιδίων. Το μοντέλο αξιολογήθηκε με πειραματικά δεδομένα από εσωτερικούς χώρους τριών Ευρωπαϊκών πόλεων και πειραματικά δεδομένα που ελήφθησαν στο εργαστήριο κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. Στη συνέχεια σε συνδυασμό με υπάρχων εργαλείο εύρεσης χαρακτηριστικών φασματικής κατανομής πραγματοποιήθηκε μια ολοκληρωμένη μελέτη των φυσικών χαρακτηριστικών των αιωρούμενων σωματιδίων (φασματική κατανομή μεγέθους, συγκέντρωση σωματιδίων ανάλογα με το μέγεθος). Επίσης πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός της ποσοτικής επίδρασης της εξωτερικής συγκέντρωσης και των εκπομπών από εσωτερικές πηγές στη συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων εσωτερικού χώρου. Επιπλέον υπολογίστηκαν χρονικά μεταβαλλόμενοι ρυθμοί εκπομπής από πηγές εσωτερικού χώρου και αναπτύχθηκε μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία για τη μελέτη της ποιότητας του αέρα μέσω συνδυασμού πειραματικών μετρήσεων και μοντελοποίησης των δεδομένων. Τέλος το μοντέλο εφαρμόστηκε για την εκτίμηση της επικινδυνότητας των εκπομπών σε χώρους χημικής βιομηχανίας.