Ατμοσφαιρική Ρύπανση (ΕΕΕ423)

Ελένη Αθανασοπούλου

Περιγραφή

Το περιεχόμενο του συγκεκριμένου μαθήματος σχεδιάστηκε ώστε να καλύπτει ποικίλα θέματα που σχετίζονται με την Ρύπανση της Ατμόσφαιρας. Αρχικά, δίδονται στοιχεία σχετικά με την ιστορία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και έρευνας διεθνώς και στην Ελλάδα. Στη συνέχεια, συζητώνται και αναλύονται οι πηγές εκπομπής των αέριων και σωματιδιακών ρύπων, οι ατμοσφαιρικές χημικές ενώσεις και οι μηχανισμοί δημιουργίας και εξέλιξής των αέριων και σωματιδιακών ρύπων. Επιπλέον θέματα που ανάλυσης περιλαμβάνουν: την ατμοσφαιρική διάχυση και διασπορά της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τους μηχανισμούς απομάκρυνσης της ρύπανσης από την ατμόσφαιρα, την αλληλεπίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με τη μετεωρολογία και την σχετιζόμενη κλιματική αλλαγή, τις μεθόδους και τεχνικές καταγραφής της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τις αριθμητικές μεθόδους (μοντέλα) προσομοίωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και την επίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην υγεία.

CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή

Ενότητες

Το μάθημα αυτό χωρίζεται σε δύο υποενότητες:

Ιστορικά επιστημονικά στοιχεία: Ορισμοί βασικών εννοιών, Ανακάλυψη ατμοσφαιρικών στοιχείων και ενώσεων, Εξέλιξη της ατμόσφαιρας.

Η πορεία της επιστήμης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: η εξέλιξη της μελέτης της ρύπανσης της Ατμόσφαιρας,  Θέματα επιστημονικού ενδιαφέροντος και αιχμής σε παγκόσμιο επίπεδο, η θέση των Ελλήνων ερευνητών και Ιδρυμάτων στο ερευνητικό αντικείμενο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Το μάθημα στοχεύει να εισάγει τους φοιτητές στην Επιστήμη της Ρύπανσης της Ατμόσφαιρας και να ενισχύσει τις προσδοκίες και τα κίνητρά τους τόσο για τα επόμενα μαθήματα, όσο και για τη μελλοντική τους ενασχόληση με το αντικείμενο.

Το μάθημα αυτό χωρίζεται σε δύο υποενότητες:

Ατμοσφαιρικοί ρύποι και πηγές ρύπανσης: Διακριτοποίηση των ατμοσφαιρικών ρύπων σύμφωνα με τη φάση τους (αέριοι, σωματίδια), την χημική τους σύσταση (ανόργανα, οργανικά κλπ συστατικά) και τις ιδιότητές τους, κατανέμοντας τις πηγές τους

Δημιουργία ατμοσφαιρικής ρύπανσης: διεργασίες δημιουργίας των ατμοσφαιρικών ρύπων.

Ο κύκλος μαθημάτων 2-4 στοχεύει αφενός στη γνώση των βασικών εννοιών και διεργασιών που σχετίζονται με την ύπαρξη της ρύπανσης στην ατμόσφαιρα και αφετέρου στην ικανότητα εκτίμησης των συγκεντρώσεων αέριας ρύπανσης μέσω αριθμητικής προσέγγισης των ατμοσφαιρικών διεργασιών.

Στο μάθημα αυτό δίδονται στοιχεία μετεωρολογίας, άμεσα συνδεδεμένα με την ατμοσφαιρική ρύπανση και στη συνέχεια περιγράφεται η ατμοσφαιρική μεταφορά, η τυρβώδης διάχυση, η ατμοσφαιρική χημεία, φυσικο-χημικοί μετασχηματισμοί αέριων ρύπων και οι διεργασίες απομάκρυνσης των ρύπων από την ατμόσφαιρα. Εξηγείται πως οι μεταβολές της αέριας ρύπανσης που περιγράφονται, ενσωματώνονται σε και επιλύονται από αριθμητικές εξισώσεις.

Το μάθημα αυτό αποτελεί άσκηση των φοιτητών στην επίλυση εξισώσεων που περιγράφουν αριθμητικά τις διεργασίες μετασχηματισμού της ρύπανσης στην ατμόσφαιρα. Στο πέρας του μαθήματος, οι φοιτητές θα έχουν υπολογίσει την συγκέντρωση αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα μέσω απλουστευμένης μορφής της εξίσωσης της συνέχειας, σε πραγματικές μετεωρολογικές συνθήκες και καταστάσεις αέριας ρύπανσης.

Το μάθημα αυτό χωρίζεται σε δύο υποενότητες:

Άμεση επίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο κλίμα: ηλιακή ακτινοβολία, απορρόφηση, σκέδαση, διάδοση της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα, οπτικές ιδιότητες ατμοσφαιρικών ρύπων, φαινόμενο θερμοκηπίου, ισοζύγιο ακτινοβολιών και ατμοσφαιρική ρύπανση, κλιματική αλλαγή

Έμμεση επίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο κλίμα: νέφη, πυρήνες συμπύκνωσης

Το μάθημα στοχεύει στο να αντιληφθούν οι φοιτητές τη σύνδεση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με κλιματικές παραμέτρους και την κλιματική αλλαγή.

Αρχικά, θα γίνει συζήτηση με τους φοιτητές σχετικά με την εργασία που έφεραν σε πέρας στο προηγούμενο μάθημα. Στο τέλος του μαθήματος θα πραγματοποιηθεί συζήτηση με σκοπό την ανάληψη θέματος σχετικού με την ατμοσφαιρική ρύπανση, με σκοπό την διερεύνησή και παρουσίασή του από τους φοιτητές στην τάξη, σε προγραμματισμένο επόμενο μάθημα.

Αριθμητικές μέθοδοι προσομοίωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τύποι και παραδείγματα μοντέλων διασποράς, διάχυσης, ατμοσφαιρικής χημείας κλπ, χωρικές κλίμακες μοντέλων, δεδομένα εισόδου (μετεωρολογία, βάσεις εκπομπών ρύπανσης, τοπογραφία, αρχικές και οριακές συνθήκες), δεδομένα εξόδου, παραδείγματα εφαρμογών.

Ο κύκλος μαθημάτων 6-7 στοχεύει αφενός στη γνώση των τρόπων αριθμητικής προσέγγισης των διεργασιών που σχετίζονται άμεσα και έμμεσα με την ατμοσφαιρική ρύπανση, αφετέρου στην πρακτική άσκηση των φοιτητών σε επιλεγμένα και ευρέως χρησιμοποιούμενα αριθμητικά εργαλεία υπολογισμού και οπτικοποίησης των συγκεντρώσεων των ρύπων στην ατμόσφαιρα.

Το μάθημα αυτό αποτελεί άσκηση των φοιτητών στη χρήση επιλεγμένων μοντέλων/αλγορίθμων παραμετροποίησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και σε επιλεγμένο εργαλείο χωρικής απεικόνισης των αποτελεσμάτων του μοντέλου.

Το μάθημα αυτό παρουσιάζει και αναλύει τις μεθόδους, τεχνικές και οργανολογία καταγραφής της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: στατικοί σταθμοί εδάφους (δίκτυα, σταθμοί, όργανα, αρχές λειτουργίας), τηλεπισκόπηση (από δορυφόρους & όργανα εδάφους), κινητοί σταθμοί εδάφους & καθ? ύψος (μεταφορικά μέσα, ατομικοί αισθητήρες, ραδιοβολήσεις, παρατηρητήρια πολιτών), εργαστήριο χημικών αναλύσεων, αερο-σήραγγες.

Ο κύκλος μαθημάτων 9-10 στοχεύει στην εξοικείωση των φοιτητών με τους τρόπους καταγραφής και επεξεργασίας της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από όργανα, μεθοδολογίες και πειραματικές εκστρατείες.

Το μάθημα αυτό αποτελεί άσκηση των φοιτητών στην επεξεργασία πειραματικών δεδομένων (μετρήσεων) ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Κατά το μάθημα αυτό, οι φοιτητές -σε ομάδες 3 ατόμων- θα παρουσιάσουν τα αποτελέσματα της έρευνάς τους στα θέματα που έχουν ήδη επιλέξει.

Η διαδικασία θα προσομοιώνει αυτήν ενός επιστημονικού συνεδρίου (προσφώνηση παρουσιάσεων, διάρκεια παρουσίασης, ερωτήσεις κλπ).

Στο τέλος του μαθήματος, θα υλοποιηθεί συζήτηση και την (αυτό-)αξιολόγηση της εισήγησης της κάθε ομάδας.

Το μάθημα στοχεύει στην περαιτέρω εμβάθυνση  των φοιτητών σε θέματα που άπτονται της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, στην εκπαίδευση παρουσίασης ερευνητικών αποτελεσμάτων, στην αλληλεπίδραση επιστημόνων σε ερευνητικά θέματα και στην αξιολόγηση του τρόπου μετάδοσης της γνώσης.

Το μάθημα αυτό χωρίζεται σε δύο υποενότητες:

Επίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον ανθρώπινο οργανισμό:  περιγραφή διεργασιών, επιπτώσεις στο περιβάλλον και στην υγεία, δείκτες ποιότητας αέρα, ρύπανση εσωτερικών χώρων, βιομηχανικά ατυχήματα και φυσικές καταστροφές, μέθοδος αξιολόγησης κινδύνων, πολιτικές προστασίας

Διερεύνηση επιπέδων ορίων ρυπαντών: συζήτηση σχετικά με τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τους αρμόδιους Φορείς και Αρχές, διερεύνηση από τους φοιτητές στο διαδίκτυο, σχετικά με όρια επιπέδων συγκεκριμένων ρύπων σε Ελλάδα, Ευρώπη και άλλες χώρες και ηπείρους, συζήτηση αποτελεσμάτων.

Το μάθημα στοχεύει στην κτήση ολοκληρωμένης εικόνας από τους φοιτητές σε θέματα πολιτικών προστασίας του πληθυσμού από την ατμοσφαιρική ρύπανση.

Το μάθημα αυτό χωρίζεται σε δύο υποενότητες:

Μεθοδολογία διάχυσης αποτελεσμάτων: στόχοι και μέθοδοι ερευνητικής εργασίας, δομή και περιεχόμενα εργασίας σε επιστημονικό περιοδικό, δομή και περιεχόμενα διπλωματικής εργασίας

Πρακτική άσκηση: Κατασκευή πρότυπου άρθρου/διπλωματικής εργασίας και συζήτηση αξιολόγησης του αποτελέσματος

Το μάθημα στοχεύει στην προετοιμασία των φοιτητών για γραπτή παρουσίαση ερευνητικών αποτελεσμάτων σε θέματα που άπτονται της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Ημερολόγιο