Χρονική διακύμανση αιωρούμενων σωματιδίων σε πόλεις-λιμάνια της Ευρώπης με διαφορετικά κλιματολογικά και πληθυσμιακά χαρακτηριστικά – υπολογισμός εισπνεόμενης συγκέντρωσης σε ενεργές ομάδες πληθυσμού

Καραγιαννοπούλου, Ευστρατία

Temporal variation of suspended particulate matter in European port cities with different climatic and population characteristics – calculation of inhaled concentration in active population groups

Διπλωματική εργασία

Author

Καραγιαννοπούλου, Ευστρατία

Date

2023-07-17

Advisor

MOUSTRIS, KONSTANTINOS
Tsitsis, Christos

Διπλωματική εργασία (4.563Mb)

Keywords

Ατμοσφαιρική ρύπανση ; Πόλεις – λιμάνια ; Αιωρούμενα σωματίδια ; Εισπνεόμενη δόση ; PurpleAir ; Αισθητήρες χαμηλού κόστους

Abstract

Στη συγκεκριμένη Διπλωματική εργασία, έγινε μελέτη της χρονικής διακύμανσης των αιωρούμενων σωματιδίων σε τρία μεγάλα ευρωπαϊκά λιμάνια. Επιλέχθηκαν οι πόλεις-λιμάνια του Αμβούργου στην Γερμανία, του Άρχους στην Δανία και της Λισαβόνας στην Πορτογαλία που βρίσκονται στην κεντρική, την βόρεια και τη νότια μεριά της Ευρώπης αντίστοιχα. Κάθε μία από τις επιλεγμένες πόλεις χαρακτηρίζεται από διαφορετικά κλιματικά και πληθυσμιακά δεδομένα, διαφορετική κουλτούρα, πολιτισμό, ήθη, έθιμα και καθημερινότητα, επομένως η μελέτη της διαμόρφωσης της ποιότητας της ατμόσφαιρας αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Η χρονοσειρά αναφοράς ήταν από το έτος 2019 έως και το έτος 2022 και τα δεδομένα αντλήθηκαν από τη βάση δεδομένων ατμοσφαιρικής ρύπανσης του δικτύου “PurpleAir”. Πιο συγκεκριμένα, τα δεδομένα που αντλήθηκαν για κάθε πόλη-λιμάνι αφορούσαν μετρήσεις των αιωρούμενων σωματιδίων σύστασης ΡΜ1.0, ΡΜ2.5 και ΡΜ10.0. Οι μετρήσεις αυτές επεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν με τον κατάλληλο τρόπο ώστε να προσδιοριστεί στην κάθε περιοχή έρευνας, για όλους τους ρύπους και για το σύνολο της χρονοσειράς αναφοράς (2019-2022) η συνολική διακύμανση, η μέση μηνιαία διακύμανση, η μέση ημερήσια διακύμανση, η μέση ωριαία διακύμανση και το πλήθος του αριθμού υπερβάσεων των οριακών τιμών των ρύπων. Ταυτόχρονα έγινε και ένας βασικός υπολογισμός της εισπνεόμενης μάζας ΡΜ2.5 για διαφορετικές πληθυσμιακές ομάδες. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα για τις μέσες 24ώρες συγκεντρώσεις ΡΜ2.5 και οι τιμές του ρυθμού αερισμού-αναπνοών για τις ενεργές ηλικιακές ομάδες αντρών και γυναικών, οι οποίες δίνονται από την βιβλιογραφία. Οι ηλικιακές ομάδες που επιλέχθηκαν ως περισσότερο ενεργές στο λιμάνι και στην ευρύτερη περιοχή είναι κοινές και για άντρες και για γυναίκες και είναι οι ομάδες (i) από 21 έως 31 ετών, (ii) από 31 έως 41 ετών, (iii) από 41 έως 51 ετών και (iv) από 51 έως 61 ετών. Υπολογίστηκε και η δόση πρόσληψης ανά 8ωρο. Η μελέτη που πραγματοποιήθηκε για τις ανάγκες της Διπλωματικής εργασίας είχε ως στόχο να διερευνήσει τόσο τις τάσεις των αιωρούμενων σωματιδίων όσο και το ποσό εισπνεόμενης δόσης ΡΜ2.5 που ενδέχεται να προσβάλλει την ανθρώπινη υγεία, σε μεγάλα ευρωπαϊκά λιμάνια και τις ευρύτερες περιοχές τους με έντονη εμπορική δραστηριότητα και κινητικότητα, και να προτείνει παραπέρα μέτρα και δράσεις που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ποιότητα του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος σε τέτοιες περιπτώσεις.

Abstract

In this thesis, the temporal variation of particulate matter in three major European ports was studied. The selected port cities were Hamburg in Germany, Aarhus in Denmark and Lisbon in Portugal located in the central, northern and southern parts of Europe respectively. Each of the selected cities is characterised by different climatic and population conditions, different culture, customs, traditions and daily life, so the study of the formation of air quality is of particular interest. The reference time series was from 2019 to 2022 and the data were extracted from the air pollution database of the "PurpleAir" network. Specifically, the data extracted for each port city involved measurements of particulate matter PM1.0, PM2.5 and PM10.0. These measurements were processed and analysed in an appropriate manner to determine in each study area, for all pollutants and for the entire reference time series (2019-2022), the total variation, the average monthly variation, the diurnal variation, the average hourly variation and the number of exceedances of the pollutant’s limit values. At the same time, a basic calculation of the inhaled PM2.5 mass was performed for different population groups. For this purpose, data regarding the 24-hour mean PM2.5 concentrations and mean inhalation rates values for active age groups of men and women were used. The age groups selected as most active in the port and the surrounding area are the same for both men and women and are as follows (i) 21 to 31 years old, (ii) 31 to 41 years old, (iii) 41 to 51 years old, and (iv) 51 to 61 years old. The intake dose per 8-hour period was also calculated. The study carried out for the purposes of the Diploma thesis aimed to investigate both the trends in particulate matter and the amount of PM2.5 inhaled dose likely to affect human health in major European ports and their wider areas of intense commercial activity and mobility, and to propose further measures and actions that could improve the quality of the air environment in such situations.