ΚΑΘΑΡΣΗ, ΜΗΧΑΝΙΚΗ

ποιότητα του αέρα (:air quality)
Αφότου επινοήθηκε η "εστία" για τις ενδοοικιακές ανάγκες, ο άνθρωπος εκτίθεται σε επιμερισμένη ύλη (αιωρούμενα σωματίδια, προϊόντα καύσεως) και ρύπους με τη μορφή του καπνού. Η πρώτες ανακοινώσεις, αναφορικά με τη ρύθπανση του αστικού περιβάλοντος σνάγεται πίσω στη ρωμαϊκή εποχή. Εντούτοις, επανειλημμένα επεισόδια ρυπάνσεως, μεγάλης κλίμακας έχουν βιώσει οι άνθρωποι μετά την εκβιομηχάνιση των κοινωνιών τους και τις κατασκευαστικές διεργασίες, και τη συσσώρευση των ανθρώπων σε μεγάλες πόλεις. Τόσο η εκβιομηχάνιση, όσο και η ασυφιλία επέτειναν την κατανάλωση  ορυκτών καυσίμων για παραγωγή έρεγειας.
Τα προβλήματα που προκαλεί η ρύπανση της ατμόσφαιρας είναι ποικίλα, οσμή, επιδείνωση της ορατότητας (ξηρή ή υγρή καπνομίχλη), βλαπιτκές επιδράσεις στη βλάστηση και τα κτίρια, δυσμενείς επιδράσεις στην υγεία και, σε μεγαλύτερη κλίμακα, η όξινη βροχή, η υπερπαραγωγή και η τροποποίηση της ισορροπίας της ακτινοβολίας της γης. Τα επεισόδια ατμοσφαιρικής ρυπάνσεως συνοδεύονται, συνήθως, από ένα πολύπλοκο και εξαρτώμενο από τοπικούς παράγοντες μίγμα από αέρια και στερεά, επιμερισμένη ύλη (: σωματίδια) Έχουν επισημανθεί δύο, μάλλον τυπικές μορφές ρυπάνσεως της ατμόσφαιρας: η ρύπανση τύπου London και τύπου Los Angeles. Ο τύπος London smog (:smoke+fog) αναφέρεται σ΄εναν τύπο ρυπάνσεως στον οποίον εμπεριέχονται SO2 και αδρά σωματίδια (ΡΜ) (δηλαδή αιωρούμενη στάκτη), αντιπροσωπευτικής για μια περίοδο βιομηχανοποιήσεως όπου η μη ρυθμισμένη κάυση κάρβουνου διαδραμάτιζε κεντρικό ρόλο γαι την παραγωγή θερμάνσεως κι ενέργειας (ηλεκτρισμού, κίνηση, παραγωγή ατμού). Στο Λονδίνο, η απουσία συστηματικού ελέγχου των εκπομπών μέχρι τα της δεκαετίας 1950, εξέθετε την πόλη σε αλλεπάλληλα επεισόδια ρυπάνσεως, που έτειναν να συμβαίνουν κατά τη διάρκεια των ψυχρών μηνών του χρόνου, όταν συνέπιπταν επεισόδια ομίχλης και ατμοσφαιρικής αναστροφής. Μόνο μετά το γνωστό επεισόδιο του Δεκεμβρίου του 1952 που προκάλεσε περίπου 4000 πρόωρους θανάτους, αναθεωρήθηκε η σχετική νομοθεσία με την οποία αντικαταστάθηκε η καύση καρβουνου με φυσικό αέριο, ως καύσιμη ύλη. Ενώ το smog του Λονδίνου ήταν επεισόδια κατά τους χειμερινούς μήνες, το smog του Los Angeles, αντίθετα, συνδέεται με υψηλές συγκεντρώσεις όζοντος (Ο3) κai οργανικά ΡΜ σε υψηλές θερμοκρασίες. Image result for Los Angeles air pollution
εικόνα 1.
Αρχικά, εντοπίστηκε στην Καλιφόρνια, τη δεκαετία του 1950, και υπήρξε, αρχικά, σύγχυση αναφορικά με την προέλευση των επεισοδίων εκείνων, που κάλυπτε την ευρύτερη περιοχή του Los Angeles. Κατά την επόμενη δεκαετία, 1960, εντοπίσηκε ότι τα αυτοκίνητα ήταν η βασική πηγή της ρυπάνσεως κυρίως μέσω τoυ ΝΟ2, των αερίων και επιμερισμένων υδρογονανθράκων  στις εξατμίσεις τους. Τα οξείδια του αζώτου αντιδρούν φωτοχημικά υπό την επήρεια του ηλιακού φωτός, με τους ανθρωπογενείς και βογενείς υδρογονάνθρακες παράγοντας, έτσι, μεγάλα ποσά όζοντος στην επιφάενια της γης, καθώς επίσης και σημαντικά ποσά οργανικών ΡΜ, παρέχοντας στην ατμόσφαιρα ένα φαιό χρώμα. Λόγω της πολύπλοκης φύσεως των χημικών αντιδράσεων που ευθύνονται για τα επεισόδια ρυπάνσεως, smog, στο Los Angeles, έχουν αντιμετωπιστεί δυσχέρειες λεπτομερών μετρήσεων και στην πραγματικότητα, η μείωση των ΝΟx στις εξταμίσεις των οχημάτων μπορεί, αντίθετα, να συνεπάγονται αύξηση, αντι μειώσεως του όζοντος. Σήμερα, μεγάλα προβλήματα ρυπάνσεως αναφύονται σε μεγαλουπόλεις στην Κίνα, την νοτιοανατολική Ασία, και την Ινδία, ενώ προβλήματα ρυπάνσεως ενισχυόμενα από τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες καταγράφονται σε πόλεις όπως το ΜΕχικό, Σαντιάγκο, Σαο Παόλο και Καρμαντού, και άλλες πόλεις και περιοχές (λεκανοπέδιο Αττικής) που περιβηάλλονται από βουνά, που εμποδίζουν τη διασπορά των ρύπων. Παρά τις βελτιώσεις των τεχνολογιών, για την κάθαρση των εξταμίσεων των οχημάτων (:καταλύτες) προβλέπεται ότι τα προβλήματα ατμοσφαιρικής ρυπάνσεως θα επιδεινωθούν σε παγκόσμιο επίπεδο, ανάλογα με την ιοκονομική ανάπτυξη των ερχόμενων δεκαετιών.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΑΕΡΟΣΟΛΩΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. $$$Ακόμη και ένα ολόκληρη η ανθρωπογενής παραγωγή ρύπων μπορούσε να περιοριστεί, οι συγκεντρώσεις του περιβάλλοντος ΡΜ δεν θα μηδενίοζοντο, λόγω της φυσικής τους παραγωγής. που συνεχίζουν να διατηρούν σημαντικές συγκεντρώσεις αεροσόλης στην ατμόσφαιρα, ακόμη και ατις πλέον απομακρυσμένες περιοχές. Αποτελεί συνηθισμένη πρακτική, η διάκριση των ρύπων, ανάλογα με το μηχανισμό της παραγωγής τους. Ως 'πρωτοπαγενείς ρύποι, πρωτογενή ΡΜ' ορίζονται εκείνα τα ΡΜ που εκλύονται απ΄ευθείας από φυσικές πηγές, όπως η θάλασσα, και η σκόνη των ερήμων. Αντίθετα, ως 'δευτερογενείς ρύπους' ορίζουμε αεκείνοι που εκλύονται στην ατμόσφαιρα από την πυρηνοποίηση, συμπύκνωση ή μετάπτωση σε υγρά φάση από την αέριο των πρωτογενών υλών, όπως τα επιμερισμένα θειικά, και η δευτερογενής οργανική αεροσόλη (: secondary organic aerosol, SOA). Στους  ωκεανούς, που αποτελούν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας της γης, εκλύονται ΡΜ με διάφορους τρόπους, όπως από τη σχάση φυσαλίδων επί της επιφανείας τους, μια δράση που ρυθμίζεται από τα κύματα κι έτσι εξαρτάται από τους πνεόντες ανέμους. Η μεγαλύτερη διάμετρό τους είναι >1μm και απαρτίζονται από ιόντα που εμπεριέχονται στο θαλασσινό νερό, κυρίως χλώριο και Νa. Σημειώνεται ότι τα θαλασσινά αεροσόλς μπορεί να εισφέρουν στη διαμόρφωση της συνολικής μάζας ΡΜ10, στις παραθαλάσσιες περιοχές. Επίσης, μπορεί να απράγονται διμεθυλσουλφίδια από το πλαγκτόν, που υφίστανται ατμοσφαιρική οξείδωση προς σουλφονικό μεθάνιο, και επακόλουθη πυρηνοποίηση και συμπύκνωση σε ατμοσφαρικά ΡΜ. Οι εξελίξεις αυτές είναι μέρος του δειικού κύκλου, κατά τον οποίον παράγονται νανοσωματίδια στην αρχή, και, ακολούθως, σχηματίζουν μεγαλύτερα σωματίδια (0.1-1 m) εντός ημερών ή εβδομάδων. Παρομοίως, πτητικά σύνθετα ιωδίνης που απελευεθερώνονται από τον θαλάσσιο βιόκοσμο, ιδίως από τα μακροφύκια, και έχει δειχτεί ότι εμποουτίζουν την παραλιακή ατμόσφαιρα. Οι υποθέσεις επί της πιθανής εμπλοκής των θαλασσινών οργανικών υλών στο σχηματισμό πρωτεγενών αεριοσολών είναι, ήδη, υπό διερεύνιση.
Ευρύτερες είναι οι ηπειρωτικές πηγές ατμοσφαιρικών σωματιδίων. Σε ξηρές περιοχές, η επαναραίωση από τον αέρα, υλικών του εδάφους που παράγονται κατά τις ανεμοθύελες, μπορεί να είναι ηοι σημαντικότερες πηγές μικροσωματιδίων. Μεταφέρονται στην τροπόσφαιρα απ΄όπου μετάγονται στην Ευρώπη και Νότια Αμερική, προκαλώντας μείωση της ορατότητας ακόμη και σε ημέρες χωρίς σύννεφα. Ο εμπλουτισμός μεταλικής σκόνης που συνύθως αναγνωρίοζνται από το σχήμα των σωματιδίων, ακανόνιστο, κρυσταλλικό, και αναλυτικά από την παρουσία υλικών από την επιφάνεια της γης, όπως το πυρίτιο, το τιτάνιο και άλλα σπάνια γήινα στοιχεία. Στις φυσικές πηγές ανθρακούχων και θειικών αεροσολών συγκαταλέγονται στις υφαιστειακές εκπομπές ή, ακόμη και, στα δραματικότερα επεισόδια των ηφαιστειακών εκρήξεων, κατά τις οποίες απελευθερώνονται τεράστια ποσά αιωρούμενης κάπνας, στην στρατόσφαιρα από την οποία στρώματα αεροσόλης διασπείρονται καθ΄όλη την έκταση της γης.
Τέλος, οι πυρκαγιές των δασών, κατά τις οποίες εκλύονται στοιχειώδη και οργανικά σωματίδια άνθρακος, αποτελούν άλλη πηγή φυσικής πρωτογενούς αεροσόλης. Δυσμενείς επιδράσεις μετά εισπνοή καπνού, πάντως, αναμένονται μόνο στις παρακείμενες περιοχές της φωτιάς, επειδή η διάλυση στην ατμόσφαιρα μειώνει τις συγκεντρώσεις σχετικά σύντομα, ανάλογα με την ταχύτητα του πνέοντος ανέμου. Σημαντικές δευτερογενείς πηγές ρυπάνσεως στις διάφορες Ηπείρους περιλαμβάνουν το σχηματισμό ανόργανων αεροσολών που περιέχουν άζωτο, ειδικότερα αμμώνιο και νιτρικά και δευτερογενείς αεροσόλες από βιογενείς πρόδρομες ενώσεις όπως το ισοπρένιο και τα τερπένια, των οποίων ο ρυθμός σχηματισμού τους σχετίζεται ειδικότερα με τις θερμές εποχές στις δασικές περιοχές.
Με όρους επιδράσεων στην υγεία, οι γνώσεις μας αναφορικά με τις πρωτογενείς και δευτερογενείς αεροσόλες, είνια, πάντως, περιορισμένες. Οι ιονικές ίνες, καθώς επίσης, και τα διαλυτά συγκρίματα οργανικών ενώσεων (OC), είναι ευδιάλυτα στο νερό και, επομένως, αποβάλλονται εύκολα από τον οργανισμό. Εκτός και εάν συνδέονται με  υψηλή οξύτητα, οι επιδράσεις στην υγεία των συστατικών αυτών των αεροσολών φαίνεται ότι είναι περιορισμένου ενδιαφέροντος.        .    

ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΑΕΡΟΣΟΛΩΝ Η επίδραση από την ανθρώπινη δραστηριότητα έχει, ήδη, επιφέρει κρίσιμες μεταβολές στη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Οι πλέον αξιοσημείωτες μεταβολές αφορούν στη γενική ποιότητα του αέρος και την ορατότητα, σε τοπική προς περιοχική κλίμακα, ενώ οι επιδράσεις στην υγεία, η οξειδωτική ικανότητα της ατμόσφαιρας και η ακτινική ισρροπία της υδρογείου είναι πολύπλοκη και λιγότερο πρόδηλη(&). Αντίθετα με τις φυσικές πηγές ρυπάνσεως, μπορεί να είναι ασύμφορο για την κοινότητα να θέτει τις πηγές εκπομπής ΡΜ υπό έλεγχο, εάν διαπιστώνονται μειονεξίες στην κοινότητα. Η ρύπανση με διαμερισμένη ύλη (: σωματίδια) εκπορεύεται από διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες, ιδιαίτερα εκείνες που βασίζονται σε καύσεις ορυκτών καυσίμων, όπως τα μεταλλεία χάλυβα, παραγωγής κωκ και ηλεκτρικής ενέργειας και, επίσης, από τους αποτεφρωτήρες απορριμμάτων, την οικιακή θέρμανση και την οδική και εναέρια κυκλοφορία. Πρόσθετη ρύπανση εκπορεύεται από τις καύσεις στις ενδοοικιακές εστίες θερμάνσεως, ενώ στις πεδιάδες, η καύση ξύλων μπορεί να είναι η σημαντικότερη πηγή ΡΜ. Σπουδαία ανθρωπογενής πηγή ρύπων, επίσης, είναι η αποψίλωση των δασών με καύση κσι πρέπει να επισημανθεί ότι το μικροπεριβάλλον της ενδοοικιακής θέρμανσης, της κίνησης των οχημάτων και οι μαζικές μεταφορές μπορεί να απολήξουν σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις σωματιδίων, λόγω ανεπαρκούς εξαερισμού. Οι αεροσόλες που προέχονται από καύσεις απαρτίζονται, κατ΄επικράτηση, από ανθρακούχα υλικά, στα οποία συμπεριλαμβάνεται ατομικός άνθρακας, EC, και OC, μερικά από τα οποία ευρίσκονται υπό μορφή τοξινών, όπως οι πολυκυκλικοί, αρωματικοί υδρογονάνθρακες, ΡΑΗ, και οι πολυχλωριωμένες διφαινύλες. Τα σωματίδια από καύσεις είναι σχετικά αδιάλυτα κι έτσι, παριστούν πρόκληση για τους αμυντικούς μηχανισμούς στον ανθρώπινο πνεύμονα. Το μέγεθος των σωματιδίων στις απότοκες ανθρωπογενών καύσεων αεροσόλες κυμαίνεται από >1 μm για τον καπνό και την αιωρούμενη στάκτη, μέχρι τις εκπομπές από μηχανές diesel (20-200nm), μέχρι μεγέθους νανοσωματιδίων (<50 nm) για τα θειικά και οργανικά κατάλειπα των καύσεων. Αξιοσημείωτες τοπικές πηγές αδρών σωματιδίων είναι μέσω ανθρωπογενών χρήσεων και της συμβολής του πνεόντος ανέμου αποτελούν οι γεωργικές αεροσόλες και τα ανοικτά ορυχεία. Στις δευτερογενείς εκπομπές σωματιδίων από ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως οι νιτρικές αεροσόλες από γεωργικές δραστηριότητες και εκτροφεία ζώων, όπως και θειούχες αεροσόλες από τη σταδιακή οξείδωση του διοξειδίου του θείου και των SOA.
Οι περισσότερες δυσμενείς επιδράσεις εξ ανθρωπογενών δραστηριοτήτων εμφανίζουν εβδομαδιαίες και διημερήσιες διακυμάνσεις των συγκεντρώσεών τους. Στις αστικές περιοχές, η συνολική μάζα σωματιδίων, ο αριθμός τους, η κατά μέγεθος κατανομή
τους ακολοθούν ένα ημερήσια κύκλο, ανάλογο με τις εργάσιμες ώρες και την κυκλοφορική αιχμή.
εικόνα 2. ηλεκτρονικά σπινθηρογραφήματα σωματιδίων σε αστικές περιοχές.

Οι κύκλοι αυτοί τροποποιούντια από μετερολογικές επιδράσεις, την ατμοσφαιρική σταθερότητα, που ευθύνονται για τις συνθήκες διασποράς που επικρατούν. Είναι πιθανότερο να καταγράφονται επίμονα επεισόδια ρυπάνσεως, κατά τους χειμερινούς μήνες, στις μεγαλουπόλεις του βόρειου ημισφαιρίου, επειδή οι καύσεις αυξάνονται, για τις ανάγκες θερμάνσεως και οι  συνθήκες ατμοσφαιρικής αναστροφής είναι συχνότερες. Επιπλέον, οι μετεορολογικές επιδράσεις ευθύνον&tau