Διερεύνηση των επιπτώσεων της ποιότητας του αέρα στον εσωτερικό χώρο κτιρίου μητροπολιτικών περιοχών που χρησιμοποιούν ευπαθείς πληθυσμιακές ομάδες

Abstract

In the context of this thesis, experimental results from a typical school building in Athens, equipped partly with a green roof system are investigated. Environmental monitoring took place in six classrooms located both under the concrete and the green roof sectors as well as in the immediate external environment during the warm and cold periods of a school year. Daily measurements of pollutants CO2, TVOC (Total Volatile Organic Compound), PM1, PM2.5, PM10 and airborne fungi were performed in selected classrooms. Moreover, levels of temperature (T), relative humidity (RH) and different ventilation rates were examined, in order to assess the indoor environmental conditions.The results highlight that during summer, the green roof reduces temperature in a classroom on the top floor, in comparison with the respective classroom under the concrete roof and that relative humidity remained relatively stable for both classrooms. Amid winter, a reverse behavior occurs only for temperature. However, percentages of thermal discomfort remained relatively high for all classrooms during all experimental period. Moreover, air exchange rates (AER) were calculated by using the CO2 as a tracer gas (decay method) within all classrooms. The results demonstrated insufficient ventilation for all experimental sights.Concentrations of all investigated air pollutants found to be elevated during class hours and significantly affected by activities of pupils and seasonality. However, the different type of roof did not seem to affect significantly the results of indoor air quality regime. Indoor coarse particles (PM10) tend to correlate with specific genera of airborne fungi. In addition, source apportionment of PM10 demonstrated that vechicle exhausts (ambient environment) and resuspension (indoors) found to be the main sources of emission.This thesis is innovative as it consists the first environmental experiment referring to different types of roof on the same educational building, which is accomplished in Greece.

Στα πλαίσια της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής μελετήθηκαν πειραματικά οι περιβαλλοντικές συνθήκες εντός του 2ου Δημοτικού σχολείου Νέας Σμύρνης κατά την περίοδο Οκτωβρίου 2016 - Ιουνίου 2017. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου κτιριακού συγκροτήματος είναι ότι ένα μέρος της οροφής του καλύπτεται από φυτά (πράσινη οροφή), ενώ το υπόλοιπο είναι συμβατικό και ακολουθεί τις βασικές προδιαγραφές που ακολουθούντο την εποχή της οικοδόμησής του.Πραγματοποιήθηκαν εξειδικευμένες πειραματικές μετρήσεις καλύπτοντας όλο το κτιριακό συγκρότημα όπως και τις τοπικές μετεωρολογικές συνθήκες. Ο πειραματικός εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε στόχευε σε μετρήσεις σχετικές με τις θερμικές συνθήκες και την ποιότητα του αέρα στους εσωτερικούς και άμεσους εξωτερικούς χώρους του σχολείου, τόσο στο συμβατικό όσο και στο φυτοκαλυμμένο κομμάτι του συγκροτήματος. Επιπροσθέτως, μελετήθηκαν οι συνθήκες αερισμού των αιθουσών.Συνοπτικά τα αποτελέσματα της πραγματοποιηθείσας εργασίας μπορούν να αποτυπωθούν ως εξής:Πρώτον, τις θερμικές συνθήκες που διαμορφώνει η προσθήκη πράσινης οροφής σε ένα μέρος του σχολικού συγκροτήματος. Το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στην αποτύπωση των διαφορών ως προς τα επίπεδα θερμοκρασίας (T) και σχετικής υγρασίας (RH) μεταξύ των αιθουσών που βρίσκονται υπό την επίδραση της φυτοκαλυμένης ταράτσας και των αντίστοιχων κάτω από την συμβατική οροφή από τσιμέντο. Η διαφοροποίηση αυτή παρουσιάζει έντονες αυξομειώσεις κατά τη διάρκεια του έτους, με τις αλλαγές των εποχών.Δεύτερον, τα επίπεδα της εσωτερικής αέριας ρύπανσης με την οποία έρχονται σε επαφή οι μαθητές και το εκπαιδευτικό προσωπικό κατά τη διάρκεια μίας σχολικής χρονιάς. Συγκεκριμένα, παρακολουθούνται συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα (CO2), πτητικών οργανικών ενώσεων (TVOC) και αιωρούμενων σωματιδίων αεροδυναμικών διαμέτρων από 1 έως 10 μm (PM1, PM2.5, PM10). Εξετάζεται η ενδεχόμενη υπέρβαση των ορίων έκθεσης για τους συγκεκριμένους ρυπαντές με βάση τα θεσμοθετημένα όρια που ισχύουν για το εξωτερικό περιβάλλον, οι ανθρωπογενείς ή φυσικοί παράγοντες επιρροής στις συγκεντρώσεις τους όπως επίσης και οι διαφορετικές επιπτώσεις του καθενός από αυτούς στον ανθρώπινο οργανισμό. Επιπλέον, διερευνάται ο επαρκής ή όχι αερισμός των αιθουσών. Το ποσοστό επάρκειας καθώς και ο τύπος αερισμού (φυσικός – μηχανικός) αποτελούν βασικές παραμέτρους επιρροής στην ποιότητα του αέρα οποιουδήποτε κλειστού χώρου.Τρίτον, τη διερεύνηση των πιθανών συσχετίσεων μεταξύ των φυσικοχημικών παραμέτρων και της κατανομής των αερομεταφερόμενων μυκήτων.Τέταρτον, τον προσδιορισμό του είδους των μετρούμενων χονδρόκοκκων αιωρούμενων σωματιδίων. Συγκεκριμένα, για τα αιωρούμενα σωματίδια PM10 διεξήχθησαν εκτεταμένες χημικές αναλύσεις, βάσει Ευρωπαϊκών προτύπων, ως προς οργανικό-στοιχειακό άνθρακα, ιόντα, μέταλλα και ιχνοστοιχεία, με στόχο την ταυτοποίηση της χημικής τους συστάσεως και τον καθορισμό των κύριων πηγών εκπομπής τους.Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε παραχωρήθηκε από το διαπιστευμένο Εργαστήριο Μέτρησης Ποιότητας Αέρα Εσωτερικού Περιβάλλοντος του Φυσικού τμήματος. Για τις χημικές αναλύσεις των φίλτρων αιωρουμένων σωματιδίων ως προς οργανικό – στοιχειακό άνθρακα, υδατοδιαλυτά ανιόντα και μέταλλα, χρησιμοποιήθηκαν οι εργαστηριακές εγκαταστάσεις του Ερευνητικού Ινστιτούτου ‘’ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος’’ όπως και του τομέα Χημείας Περιβάλλοντος του ΕΚΠΑ. Παράλληλα πραγματοποιήθηκε μελέτη σχετικά με την ποιοτική και ποσοτική κατανομή των αερομεταφερόμενων μυκήτων ύστερα από συνεργασία με το Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ. Τα αποτελέσματα έχουν συσχετισθεί με φυσικοχημικές παραμέτρους της παρούσας διατριβής.Τα πειράματα στο σύνολο τους, παρουσιάζουν πρωτοτυπία καθώς συνδυάζουν για πρώτη φορά σε εσωτερικούς χώρους με πράσινη οροφή, μετρήσεις που περιλαμβάνουν τη φυσική του κτιρίου, την ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον και την παρουσία αερομεταφερόμενων μυκήτων. Επίσης, επιχειρήθηκε ο προσδιορισμός της έκθεσης μιας ευπαθούς πληθυσμιακής ομάδας όπως είναι τα παιδιά αλλά και του προσωπικού που εργάζεται στο σχολικό συγκρότημα, σε εσωτερικές και άμεσες εξωτερικές συγκεντρώσεις αέριων ρύπων καθώς και η κατανόηση των παραμέτρων που καθορίζουν τα επίπεδα των συγκεντρώσεων αυτών (εποχικότητα, ανθρώπινη δραστηριότητα και μετεωρολογία). Επιπροσθέτως, από άποψη ενεργειακής αναβάθμισης του κτιρίου ενδιαφέρον παρουσιάζει η εξέταση της επιρροής της πράσινης οροφής στις εσωτερικές συνθήκες θερμικής άνεσης των αιθουσών διδασκαλίας του σχολικού συγκροτήματος.