Επιπτώσεις της καύσης βιομάζας και ξύλου στην ποιότητα αέρα: Μετρήσεις και προσομοιώσεις

1. Επιπτώσεις της καύσης βιομάζας και ξύλου στην ποιότητα αέρα:Μετρήσεις και προσομοιώσεις Ν. Μουσιόπουλος Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, ΑΠΘ

2. Περίγραμμα παρουσίασης • Το πρόβλημα των ανεξέλεγκτων καύσεων • Εκπομπές σωματιδίων • Επιβαρυντικοί παράγοντες • Μετρήσεις αιωρούμενων σωματιδίων στη Θεσσαλονίκη • Επιλεγμένες θέσεις μετρήσεων • Μηνιαίοι μέσοι όροι • Ημερήσια διακύμανση • Εκτίμηση συγκεντρώσεων με χρήση μοντέλων • Το Σύστημα Διαχείρισης Ποιότητας Αέρα • Σενάρια εκπομπών • Εκτιμήσεις προσαυξήσεων συγκεντρώσεων • Συμπεράσματα

3. Το πρόβληματων ανεξέλεγκτων καύσεων Αύξηση χρήσης βιομάζας ξυλείας για θέρμανση Πτώση ζήτησης πετρελαίου λόγω αύξησης του Ε.Φ.Κ. Δυσμενής οικονομική συγκυρία Καταγραφή ιδιαίτερα υψηλών συγκεντρώσεων ρύπων 29/03/2013

4. Το πρόβληματων ανεξέλεγκτων καύσεων – εκπομπές σωματιδίων • Ισχυρές πηγές εκπομπής λεπτόκοκκων σωματιδίων • Τα εκπεμπόμενα σωματίδια επιβαρύνουν τον ήδη βεβαρημένο από εκπομπές κυκλοφορίας αστικό αέρα • Οι εκπομπές εντείνονται κατά τις κρύες περιόδους, οι αντίστοιχες μετεωρολογικές συνθήκες ευνοούν τη συσσώρευση ρύπων • Επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία • Καρδιοαναπνευστικά προβλήματα • Αύξηση θνησιμότητας/μείωση προσδόκιμου βίου • Καρκίνος των πνευμόνων • Συστηματική φλεγμονή και οξειδωτικό στρες

5. Το πρόβληματων ανεξέλεγκτων καύσεων – εκπομπές σωματιδίων Περισσότερο από 90% των πρωτογενών εκπομπών σωματιδίων από καύσεις σε τζάκια-σόμπες αφορούν το λεπτόκοκκο κλάσμα PM2.5

6. Το πρόβληματων ανεξέλεγκτων καύσεων – επιβαρυντικοί παράγοντες • Χρήση μη πιστοποιημένων συστημάτων καύσης • Συστήματα παλαιάς τεχνολογίας • Ανεπαρκής συντήρηση • Ανεξέλεγκτη χρήση ακατάλληλων καυσίμων • Ανεπάρκεια ελέγχων ποιότητας καυσίμων από τους αρμόδιους φορείς • Ανεπαρκής ενημέρωση ή αδιαφορία του καταναλωτή

7. Ποσοτικοποίηση της συνεισφοράς των καύσεων στα επίπεδααστικών συγκεντρώσεων PM • Διεξαγωγή πολύμηνων μετρήσεων πεδίου σε θέσεις αστικού υποβάθρου για τις συγκεντρώσεις διαφορετικών κλασμάτων PM, διαμέτρου ως 10, 2.5 και 1.0 μm. • Εξέταση σεναρίων: βασικής κατάσταση (καύσεις πετρελαίου) και υποκατάστασης καυσίμου (καύσεις ξύλων και παραγώγων) • Εκτίμηση του βαθμού υποκατάστασης και γεωγραφικής κατανομής των εκπομπών με χρήση συστήματος GIS • Εισαγωγή σεναρίων εκπομπών στη γραφική διεπαφή του Συστήματος Διαχείρισης Ποιότητας Αέρα (ΣΔΠΑ) που έχει αναπτυχθεί στο ΕΜΘΠΜ. • Εκτέλεση μοντέλου διασποράς και χημικού μετασχηματισμού για αποτίμηση της επιβάρυνσης στις ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις με διαφορετικά σενάρια εκπομπών

8. Μετρητικό όργανο DustTrak 8520 για τη μέτρηση και καταγραφή των αιωρούμενων σωματιδίων PM2.5. Η περιοχή χαρακτηρίζεται ως αστική. Η πλειονότητα των κτιρίων της περιοχής είναι κατοικίες ενώ παρατηρείται αυξημένος κυκλοφοριακός φόρτος. Μετρήσεις αστικού υποβάθρου – περιοχή Πυλαίας Δρ. Χρίστος Βλαχοκώστας, Σάββας Νικολαΐδης

9. Μετρήσεις αστικού υποβάθρου – περιοχή Τριανδρίας Μετρητικό όργανο Aeroqual AQM 60. Aeroqual AQM 60. Ενότητες αισθητήρων αέριων ρύπων (CO, NO2, NOx, O3, PM2.5, PM10 ) και μετεωρολογικών δεδομένων. Περιοχή με χρήσεις κατοικίας, χωρίς σημαντικό κυκλοφοριακό φόρτο. Δρ. Χρίστος Βλαχοκώστας, Αναστάσιος Τσαϊρέλης

10. Μετρήσεις αστικού υποβάθρου – Μηνιαίοι μέσοι όροι Σταθμός Πυλαίας

11. Μετρήσεις αστικού υποβάθρου – Μηνιαίοι μέσοι όροι Σταθμοί Πυλαίας, Τριανδρίας

12. Μετρήσεις αστικού υποβάθρου – Μέση ημερήσια διακύμανση • Σημαντική αύξηση (πάνω από 3 φορές) στις συγκεντρώσεις PM2.5κατά τη διάρκεια του ψυχρότερου μήνα. • Ισχυρό μέγιστο κατά τις απογευματινές και βραδινές ώρες.

13. Σύστημα Διαχείρισης Ποιότητας Αέρα στη Θεσσαλονίκη (1/2) • Αναπτύχθηκε από το Εργαστήριό μας και εγκαταστάθηκε, μεταξύ των άλλων, στον ΟΡΘΕ (Οργανισμός Ρυθμιστικού Σχεδίου και Προστασίας Περιβάλλοντος Θεσσαλονίκης), για την εκτίμηση ποιότητας αέρα στην Ευρύτερη Περιοχή Θεσ/νίκης. • Βασικές Λειτουργίες: • Εκτίμηση της ποιότητας αέρα σε πραγματικό χρόνο • Πρόβλεψη 24ώρου. • Διεξαγωγή υπολογισμών σεναρίων • Τα αποτελέσματα των υπολογισμών γίνονται διαθέσιμα στο κοινό μέσω της ιστοσελίδας του ΟΡΘΕ.

14. Σύστημα Διαχείρισης Ποιότητας Αέρα στη Θεσσαλονίκη (2/2) • Δυνατότητα διεξαγωγής υπολογισμών σεναρίων ποιότητας αέρα βασισμένων σε σενάρια εκπομπών που δημιουργήθηκαν μέσω της χρήσης κατάλληλου λογισμικού • Η περιοχή υπολογισμού των σεναρίων επιλέγεται από το χρήστη μέσω γραφικής διεπαφής • Τα αποτελέσματα των υπολογισμών γίνονται διαθέσιμα υπό μορφή χαρτών, χρονοσειρών και στατιστικών δεικτών

15. Υπόβαθρο εκπομπών: από τη βάση δεδομένων που χρησιμοποιείται στο ΣΔΠΑ σε επιχειρησιακή βάση Εισαγωγή σεναρίων με χρήση της γραφικής διεπαφής που έχει αναπτυχθεί στο ΕΜΘΠΜ. Υπολογισμοί διασποράς βάσει δύο σεναρίων: Βασικής κατάστασης (προ του 2011) Υποκατάστασης πετρελαίου θέρμανσης από καύσεις βιομάζας στο 70% των οικιακών εγκαταστάσεων Υπολογισμοί διασποράς – σενάρια εκπομπών

16. Υπολογισμοί διασποράς – Ημερήσια διακύμανση συγκεντρώσεων Σύγκριση αποτελεσμάτων μοντέλου-μετρήσεων για δύο χειμερινές ημέρες με δυσμενείς μετεωρολογικές συνθήκες 21/1/2013 11/1/2013

17. Υπολογισμοί διασποράς – Μέσες συγκεντρώσεις PM10 Υποκατάσταση 70% από Καύσεις βιομάζας Βασική κατάσταση • Αύξηση >50% στις μέσες συγκεντρώσεις PM10 κατά τη διάρκεια μιας ολιγοήμερης χειμερινής περιόδου με δυσμενή μετεωρολογία • Μετατόπιση μεγίστου από τα δυτικά προς το κέντρο και ανατολικά

18. Υπολογισμοί διασποράς – Μεταβολές στα PM10 & PM2.5 PM2.5 PM10 • Οι χάρτες μεταβολής μέσων συγκεντρώσεων (υποκατάσταση καυσίμου) – (βασική κατάσταση) δείχνουν μετατόπιση του μεγίστου προς τα ανατολικά • Το 75% της αύξησης αφορά το λεπτόκοκκο κλάσμα (PM2.5)

19. Συμπεράσματα • Η καύση βιομάζας και ξύλου οδηγεί σε ραγδαία αύξηση της μέσης μηνιαίας συγκέντρωσης των λεπτών σωματιδίων τους χειμερινούς μήνες (Νοέμβριος 2012 – Ιανουάριος 2013). • Προκύπτει επίσης έντονη (μέχρι και 75%) αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων τις απογευματινές και βραδινές ώρες (17:00-24:00) της χειμερινής περιόδου. • Με βάση τις προσομοιώσεις, το σενάριο υποκατάστασης 70% συνεπάγεται αυξήσεις των συγκεντρώσεων PM κατά 50%. • Η σύγκριση υπολογισμών με μετρήσεις αποδεικνύει εκ νέου την αξιοπιστία του συστήματος διαχείρισης ποιότητας αέρα.

20. Ευχαριστίες • Θερμές ευχαριστίες στους συνεργάτες • Χρίστο Βλαχοκώστα • Αλεξία Μιχαηλίδου • Γιώργο Μπανιά • Γιάννη Ντούρο • Γιώργο Τσέγα • για τη συνεισφορά τους στην παρούσα ερευνητική δράση. • Βλ. και http://aix.meng.auth.gr