Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
Καθ. Κωνσταντίνος Χέλμης (Επιβ), Αν. Καθ. Ελένη Φλόκα, Ερευν. Α' Κωνσταντίνος Ελευθεριάδης
Περίληψη:
Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη νέων τεχνικών για
τον χαρακτηρισμό των φυσικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων (ΑΣ). H
επιφάνεια των ΑΣ είναι μια παράμετρος με ιδιαίτερη σημασία όσον αφορά τη μελέτη
των επιδράσεων της σωματιδιακής ρύπανσης στην ποιότητα του αέρα, την
αλληλεπίδραση των σωματιδίων με το ατμοσφαιρικό περιβάλλον, καθώς και την
διερεύνηση των επιπτώσεων που επιφέρει η έκθεση στους συγκεκριμένους ρύπους
στην ανθρώπινη υγεία. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η επιφάνεια Fuchs των
ΑΣ, η οποία αντιπροσωπεύει την επιφάνεια των σωματιδίων που είναι διαθέσιμη για
αλληλεπιδράσεις και παίζει καθοριστικό ρόλο στο μηχανισμό της διάχυσης των
σωματιδίων καθώς και στις αντιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων και των αερίων
ενώσεων που τα περιβάλλουν. Στηριζόμενοι στην αρχή λειτουργίας του
επιφανειόμετρου, αναπτύχθηκε μια νέα μεθοδολογία(Επιφανειόμετρο Διαδοχικών
Σταδίων, CEPI) για τη μέτρηση σε πραγματικό χρόνο της κατανομής της επιφάνειάς
Fuchs των ΑΣ ως προς το μέγεθός τους (αεροδυναμική διάμετρος), με τρόπο άμεσο,
χωρίς να απαιτούνται υποθέσεις σχετικά με τη μορφή των σωματιδίων. Παράλληλα,
αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία μέτρησης της ενεργού πυκνότητας των ΑΣ, η οποία
είναι ενδεικτική της χημικής σύστασης και της μορφολογίας των ΑΣ και παίζει
σημαντικό ρόλο στην δυναμική τους. Για την επιβεβαίωση των ανωτέρω μεθοδολογιών
και την παραμετροποίηση των συνθηκών λειτουργίας του CEPI, πραγματοποιήθηκαν
μια σειρά πειραμάτων με μονομεγέθη και πολυμεγέθη αερολύματα γνωστών ιδιοτήτων
κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. Στη συνέχεια, οι παραπάνω τεχνικές εφαρμόστηκαν
για τον χαρακτηρισμό των φυσικών ιδιοτήτων και των μορφολογικών χαρακτηριστικών
(π.χ. παράγοντας σχήματος, μορφοκλασματική διάσταση) των μορφοκλασματικών
(φράκταλ) σωματιδίων άνθρακα, που παρήχθησαν μέσω μιας πηγής ιονισμού εκκένωσης
σπινθήρα αλλά και για τον χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων των σωματιδίων του
ατμοσφαιρικού αερολύματος. Για την μελέτη των ιδιοτήτων του ατμοσφαιρικού
αερολύματος πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες στο σταθμό αστικού υποβάθρου DEM—
GAW/ACTRIS, που είναι εγκατεστημένος στο χώρο του ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ. Οι
παράμετροι του ατμοσφαιρικού αερολύματος που μελετήθηκαν είναι η κατανομή
μεγέθους της επιφάνειας
Fuchs και της συγκέντρωσης του αριθμού των ΑΣ, η συγκέντρωση μάζας του
στοιχειακού (EC) και οργανικού άνθρακα (OC) και η ενεργός πυκνότητα των ΑΣ.
Μελετήθηκαν οι ημερήσιοι κύκλοι των παραπάνω παραμέτρων, καθώς και η επίδραση
βασικών μετεωρολογικών παραμέτρων και της τοπικής ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας,
στη διαμόρφωση των παρατηρούμενων διακυμάνσεων στις συγκεντρώσεις των ΑΣ. Tα
αποτελέσματα της παρούσας διατριβής έχουν ιδιαίτερο επιστημονικό ενδιαφέρον, με
σημαντικές προοπτικές περαιτέρω έρευνας και καλύπτουν μεγάλο εύρος εφαρμογών,
τόσο στη επιστήμη και τεχνολογία των αερολυμάτων όσο και στη ποιότητα του
ατμοσφαιρικού αέρα και τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην ανθρώπινη
υγεία.
Λέξεις-κλειδιά:
Επιφανειόμετρο Διαδοχικών Σταδίων, Επιφάνεια Fuchs αιωρούμενων σωματιδίων, Κατανομή μεγέθους αιωρούμενων σωματιδίων, Μορφοκλασματικά (Φράκταλ) νανοσωματίδια άνθρακα, Ενεργή πυκνότητα, EC και OC ατμοσφαιρικού αερολύματος
