Καύση ξύλου στα τζάκια: Πόσο μπορούν να επιβαρύνουν την ποιότητα της ατμόσφαιρας;
5 Δεκεμβρίου 1952 και το Λονδίνο ασφυκτιά από την αιθαλομίχλη. Ο συνδυασμός των συνθηκών θερμοκρασιακής αναστροφής στην ατμόσφαιρα και των αυξημένων εκπομπών από την καύση χαμηλής ποιότητας άνθρακα για οικιακή θέρμανση οδήγησε σε ακραία επίπεδα αιωρούμενων σωματιδίων και διοξειδίου του θείου, προκαλώντας τον θάνατο 4.000 ανθρώπων, ενώ 100.000 περιστατικά καταγράφηκαν στα νοσοκομεία με σημαντικά αναπνευστικά προβλήματα.
Εβδομήντα χρόνια μετά, τα Χριστούγεννα του 2021 στην Ελλάδα, με τον πληθυσμό να ανάβει τα τζάκια τόσο για θέρμανση όσο και στο πλαίσιο των γιορτών, παρότι οι συνθήκες δεν προσεγγίζουν το Λονδίνο αλλά σίγουρα το θυμίζουν, παρατηρήθηκαν ωριαίες συγκεντρώσεις λεπτών σωματιδίων (σωματίδια με διάμετρο έως 2.5 μm, PM2.5) της τάξης των 150 μg m-3 σε Αχαρνές (149), Χαλάνδρι (193), Πάτρα (116), Αλεξανδρούπολη (136), και ακόμα υψηλότερες στα Ιωάννινα (239). Αξίζει να αναφερθεί ότι το θεσμοθετημένο ευρωπαϊκό όριο συγκέντρωσης για τα λεπτά σωματίδια (PM2.5) είναι 25 μg m-3 σε ετήσια βάση. Γίνεται λοιπόν σαφές ότι αν και ένα αναμμένο τζάκι προκαλεί αίσθημα θαλπωρής, παράλληλα εκπέμπει επιβλαβή αιωρούμενα σωματίδια. Έχει εκτιμηθεί από τους ειδικούς ότι η έκθεση του ελληνικού πληθυσμού σε PM2.5 ευθύνεται για 10-12.000 πρόωρους θανάτους ετησίως.
Σύμφωνα με μελέτες, ένα τζάκι εκλύει στην ατμόσφαιρα 30 φορές περισσότερους ρύπους απ’ ό,τι ένας καυστήρας πετρελαίου πολυκατοικίας 25 διαμερισμάτων, επομένως είναι σαφές ότι σε περιοχές όπου οι κάτοικοι καταφεύγουν στην συγκεκριμένη λύση για οικιακή θέρμανση, η ατμόσφαιρα επιβαρύνεται υπέρμετρα από επιβλαβείς ρύπους. Συγκεκριμένα, για την περίπτωση των Ιωαννίνων, όπου όπως είδαμε παρατηρήθηκαν οι υψηλότερες συγκεντρώσεις τα Χριστούγεννα του 2021, ο συνδυασμός της τοπογραφίας, των εκπομπών αλλά και των καιρικών συνθηκών, οδηγούν συχνά σε αποπνικτικές συνθήκες για τους πάνω από 100.000 κατοίκους της πόλης.
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Atmospheric Environment από την ερευνητική ομάδα Ατμοσφαιρικής Φυσικής και Χημείας (APCG) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Κρήτης, το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων και το Ινστιτούτο Επιστημών της Κύπρου, κρούει τον κώδωνα του κινδύνου για τις χειμερινές συνθήκες ποιότητας του αέρα στα Ιωάννινα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μιας μεγάλης πειραματικής καμπάνιας που πραγματοποιήθηκε στην πόλη κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου (Δεκέμβριος 2019 – Φεβρουάριος 2020), καταγράφηκαν μέγιστες ημερήσιες συγκεντρώσεις PM2.5 της τάξης των 120 μg m-3, με ωριαίες που άγγιζαν τα 300 μg m-3.
Κύριο συστατικό των σωματιδίων αερολύματος ήταν οι οργανικές ενώσεις (συνεισφορά 68%) με τις μέσες συγκεντρώσεις οργανικού άνθρακα να είναι τετραπλάσιες σε σχέση με τις αντίστοιχες χειμερινές της Αθήνας των 4 εκατομμυρίων κατοίκων (26,0 μg m-3 έναντι 6,2 μg m-3). Η μέση συνεισφορά της καύσης βιομάζας στον οργανικό άνθρακα στην ατμόσφαιρα της πόλης ανήλθε σε 92%, τιμή πρωτοφανής για την παγκόσμια βιβλιογραφία! Αξίζει να αναφερθεί ότι το ποσοστό μαύρου άνθρακα (Black Carbon) που προερχόταν από την καύση ξύλου/βιομάζας στα Ιωάννινα ήταν της τάξης του 80%, ενώ προηγούμενες μελέτες στην Αθήνα κατά τη χειμερινή περίοδο το περιόριζαν στο 28-35%, ενώ σε διεθνές επίπεδο δεν έχουν αναφερθεί ποσοστά μεγαλύτερα του 60%.
Ειδικότερα, η οργανική ένωση λεβογλυκοζάνη που σχετίζεται με την πυρόλυση της κυτταρίνης σε υψηλές θερμοκρασίες, οπότε αποτελεί ιχνηθέτη της καύσης βιομάζας, εμφάνισε τιμές πρωτοφανείς σε παγκόσμιο επίπεδο, με μέση τιμή τα 6 μg m-3, όταν αντίστοιχες τιμές σε επιβαρυμένες περιοχές που επηρεάζονται από καύση γεωργικών υπολειμμάτων σε μεγάλη κλίμακα, όπως η κοιλάδα του Γάγγη στην Ινδία, δεν ξεπερνούν τα 2,3 μg m-3, ενώ στην Αθήνα, οι αντίστοιχες χειμερινές τιμές κυμαίνονται περί του 1-1,5 μg m-3.
Είναι επίσης αξιοσημείωτη η πρωτοφανής σε παγκόσμιο επίπεδο συμβολή των οργανικών σωματιδίων από καύση βιομάζας στην απορρόφηση του ηλιακού φωτός, η οποία υπολογίστηκε στο 64% στο μήκος κύματος 370 nm (εγγύς υπεριώδες). Στην Αθήνα, κατά τη χειμερινή περίοδο και υπό συνθήκες νυχτερινής αιθαλομίχλης, η αντίστοιχη τιμή δεν υπερέβαινε το 40% (μέση χειμερινή τιμή στην Αθήνα: 28%). Η έντονη απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από ένα πυκνό στρώμα αερολυμάτων στην κατώτερη ατμόσφαιρα προκαλεί σημαντική θέρμανση και πλήθος άλλων μεταβολών σε φυσικο-χημικές διεργασίες, επιτείνοντας έτσι το φαινόμενο του θερμοκηπίου σε τοπική κλίμακα.
Όλες οι μετρήσεις υποδεικνύουν την οικιακή καύση ξύλου ως κύρια πηγή σωματιδιακής ρύπανσης κατά την διάρκεια των χειμερινών μηνών, ενώ η συσσώρευση ρύπων ευνοείται από συχνά επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες, όπως το χαμηλό ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα που εγκλωβίζει τους ρύπους κοντά στο έδαφος, και η απουσία βροχόπτωσης και ισχυρών ανέμων. Η Παμβώτιδα λίμνη και τα υψηλά ποσοστά σχετικής υγρασίας στο οροπέδιο των Ιωαννίνων παίζουν σημαντικό ρόλο σε ετερογενείς χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα μεταξύ οργανικών και ανόργανων ενώσεων που εκπέμπονται από την καύση ξύλου. Η υψηλή σχετική υγρασία ευνοεί περαιτέρω τη δημιουργία ομίχλης, ενώ συμβάλει και στην αυξημένη υδατοδιαλυτότητα των οργανικών αερολυμάτων που προέρχονται από καύση βιομάζας. Παράλληλα, αυξάνεται η επικινδυνότητα των σωματιδίων για την υγεία, καθώς απορροφώνται πλέον πιο εύκολα από τους ιστούς και μπορούν να εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος.
Πρόσθετες χημικές αναλύσεις έδειξαν αυξημένα επίπεδα ιόντων χλωρίου στην ατμόσφαιρα των Ιωαννίνων (3 με 4 φορές υψηλότερα σε σύγκριση με την Αθήνα), σχετιζόμενα άμεσα με συστατικά-ιχνηθέτες καύσης βιομάζας. Το γεγονός υποδηλώνει πιθανώς την εκτενή καύση ξύλου που έχει βαφτεί και υποστεί χημική επεξεργασία π.χ. έπιπλα, κλπ, όπως εξάλλου έχει παρατηρηθεί και στην Αθήνα από προηγούμενη μελέτη της ερευνητικής ομάδας. Οι σχετικές αυτές εκπομπές είναι ισχυρά τοξικές.
Η εικόνα είναι εντελώς διαφορετική κατά την διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών, όπου οι συνολικές συγκεντρώσεις λεπτών σωματιδίων (ΡΜ2.5) είναι 4-6 φορές χαμηλότερες σε σχέση με τον χειμώνα και σημαντικά μικρότερες σε σχέση με την Αθήνα, ο οργανικός άνθρακας 8-10 φορές χαμηλότερος, ο μαύρος άνθρακας που προέρχεται από καύση βιομάζας 30 φορές χαμηλότερος, ενώ ο δείκτης της καύσης βιομάζας (levoglucosan) μέχρι και 1100 φορές χαμηλότερος. Η παρατηρούμενη εποχική αντίθεση τονίζει ακόμα περισσότερο την επίδραση της οικιακής καύσης βιομάζας κατά τους χειμερινούς μήνες στις ορεινές πόλεις και υποδεικνύει ότι ο περιορισμός της είναι δυνατό να οδηγήσει σε αισθητή βελτίωση της τοπικής ποιότητας του αέρα.
Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύτηκαν στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Atmospheric Environment.
Στρώμα καπνού πάνω από την πόλη των Ιωαννίνων στις 25 Δεκεμβρίου 2021 (Φωτογραφία M. Desservettaz).
Σχετική Δημοσίευση
D.G. Kaskaoutis, G. Grivas, K. Oikonomou, P. Tavernaraki, K. Papoutsidaki, M. Tsagkaraki, I. Stavroulas, P. Zarmpas, D. Paraskevopoulou, A. Bougiatioti, E. Liakakou, M. Gavrouzou, U.C. Dumka, N. Hatzianastassiou, J. Sciare, E. Gerasopoulos, N. Mihalopoulos, 2022. Impacts of severe residential wood burning on atmospheric processing, water-soluble organic aerosol and light absorption, in an inland city of Southeastern Europe. Atmospheric Environment 280, 119139, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119139.
