Climate Detectives Projects 2022-2023

Project topic: Air pollution

Project title: Acid rain in and outside the urban centre.

Team: Fryganiotis Researchers

Εκπαιδευτήρια Φρυγανιώτη   Πολίχνη   Greece   2 Student’s age: 14-15 years old

Research question

How is acid rain perceived in our everyday life? Is it affected by the population density of a place?
Πώς γίνεται αντιληπτή η όξινη βροχή στην καθημερινότητά μας; Επηρεάζεται από την πληθυσμιακή πυκνότητα ενός τόπου;

Summary of the project
Arduino MICS-6814 Gas sensor

Our research focused on the measurement of air pollutants in the atmosphere of both the urban center and Filyros, a small town 11km outside Thessaloniki, using the Arduino MICS-6814 Gas Sensor in order to study how population density can affect the atmosphere of the area and how it can contribute to the occurrence of acid rain. Specifically, using this sensor we measured the concentration of nitrogen dioxide NO2, carbon monoxide CO and ammonia NH3 of the atmosphere in the center of Thessaloniki and in Filiro at the same time and for the same period of time, after the occurrence of heavy rainfall. At the same time, we used the data provided by the EO Browser in order to obtain information on the concentration of sulphur dioxide SO2, nitrogen dioxide NO2 and carbon monoxide CO in the wider area of Thessaloniki for the period of time (13/02-13/03) when heavy rainfall was observed. Also, we were able to use the space maps of SO2 sulfur dioxide concentration in the atmosphere from the E.M.Y., the respective meteorological stations, E.S.A. and NOAA before a rainfall in order to see the correlation of population density and acid rain. We then collected rainwater samples from Filiro, where fewer people per square metre live than in the centre of Thessaloniki, and from the urban centre over a 15-day period, measured their pH and compared them for acidity. In addition, we measured soil ph from the two areas before and after heavy rainfall, observing how it is affected by the acid rain effect.

Η έρευνά μας επικεντρώθηκε στην μέτρηση των αέριων ρύπων της ατμόσφαιρας τόσο του αστικού κέντρου, όσο και του Φιλύρου, μιας κωμόπολης 11km έξω από την Θεσσαλονίκη, με την χρήση του αισθητήρα Arduino MICS-6814 Gas Sensor προκειμένου να μελετήσουμε με ποιον τρόπο η πληθυσμιακή πυκνότητα μπορεί να επηρεάσει την ατμόσφαιρα της περιοχής αλλά και πως αυτή μπορεί να συμβάλει στην εμφάνιση της όξινης βροχής. Συγκεκριμένα, με την χρήση του συγκεκριμένου αισθητήρα μετρήσαμε την συγκέντρωση του διοξειδίου του αζώτου NO2, του μονοξειδίου του άνθρακα CO και της αμμωνίας NH3 της ατμόσφαιρας στο κέντρο της Θεσσαλονίκης αλλά και στο Φίλυρο την ίδια χρονική περίοδο και για το ίδιο χρονικό διάστημα, μετά την εμφάνιση έντονης βροχόπτωσης. Παράλληλα, χρησιμοποιήσαμε τα δεδομένα πως μας παρείχε το EO Browser προκειμένου να αντλήσουμε πληροφορίες σχετικά με την συγκέντρωση διοξειδίου του θείου SO2, διοξειδίου του αζώτου NO2 και μονοξειδίου του άνθρακα CO στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης για το χρονικό διάστημα (13/02-13/03) όπου παρατηρήθηκαν έντονες βροχοπτώσεις. Επίσης, είμασταν σε θέση να χρησιμοποιήσουμε τους διαστημικούς χάρτες συγκέντρωσης διοξειδίου του θείου SO2 στην ατμόσφαιρα από την Ε.Μ.Υ., στους αντίστοιχους μετεωρολογικούς σταθμούς, την E.S.A. και την NOAA πριν από μια βροχόπτωση προκειμένου να δούμε την συσχέτιση της πληθυσμιακής πυκνότητας και της όξινης βροχής. Έπειτα, συλλέξαμε δείγματα του βρόχιμου νερού από το Φίλυρο, όπου κατοικούν λιγότεροι άνθρωποι ανά τετραγωνικό σε σχέση με το κέντρο της Θεσσαλονίκης, και από το αστικό κέντρο για ένα χρονικό διάστημα 15 ημερών, μετρήσαμε το ph τους και τα συγκρίναμε ως προς την οξύτητα. Επιπλέον, μετρήσαμε το ph του εδάφους από τις δύο περιοχές πριν και μετά την έντονη βροχόπτωση παρατηρώντας πως επηρεάζεται από το φαινόμενο της όξινης βροχής.

Main results and Conclusions
Measurements with the sensor

Through our experiments we confirmed our hypothesis that the concentration of sulphur dioxide in air and rain is influenced by the population density of the area, as we observed from the weather stations of E.M.Y. and the space maps of E.S.A. and NOOA that the concentration of sulphur dioxide was indeed higher in the centre of Thessaloniki than in Filyros due to the population density. At the same time, with the Arduino sensor we used we could see that the values of the gases (NO2, CO, NH3) that cause acid rain were higher in the center of Thessaloniki than those of Filyros. In particular, the concentration of nitrogen dioxide NO2 in the atmosphere was 14% higher in the urban centre than in the suburb, carbon monoxide CO by 17% and ammonia NH3 by 12%. The average pH of the rainwater collected from Filiro for the 15-day period was 5.1 while that collected from the centre of Thessaloniki was 4.7. Finally, the pH of the soil in the urban centre according to the measurements we made was lower than that in Filiro. Thus, through all the experimental procedures that we conducted and from the data collected from the maps we concluded that population density becomes a factor that can catalyze the occurrence of acid rain.

Μέσα από τα πειράματα που διεξάγαμε επιβεβαιώσαμε την υπόθεσή μας, ότι η συγκέντρωση του διοξειδίου του θείου στον αέρα και στην βροχή επηρεάζεται από την πληθυσμιακή πυκνότητα της περιοχής, καθώς παρατηρήσαμε από τους μετεωρολογικούς σταθμούς της Ε.Μ.Υ. και τους διαστημικούς χάρτες της E.S.A. και της NOOA ότι πράγματι η συγκέντρωση του διοξειδίου του θείου ήταν μεγαλύτερη στο κέντρο της Θεσσαλονίκης από αυτή του Φιλύρου εξαιτίας της πληθυσμιακής πυκνότητας. Παράλληλα, με τον αισθητήρα Arduino που χρησιμοποιήσαμε διακρίναμε ότι οι τιμές των αερίων (NO2, CO, NH3) που προκαλούν την όξινη βροχή ήταν μεγαλύτερες στο κέντρο της Θεσσαλονίκης από αυτές του Φιλύρου. Συγκεκριμένα, η συγκέντρωση του διοξειδίου του αζώτου NO2 στην ατμόσφαιρα ήταν κατά 14% μεγαλύτερη στο αστικό κέντρο από αυτή του προαστίου, του μονοξειδίου του άνθρακα CO κατά 17% ενώ της αμμωνίας NH3 κατά 12%. Ο μέσος όρος του ph του βρόχιμου νερού που συλλέξαμε από το Φίλυρο για το χρονικό διάστημα 15 ημερών ήταν 5,1 ενώ αυτό που συλλέξαμε από το κέντρο της Θεσσαλονίκης ήταν 4,7. Τέλος, το ph του εδάφους στο αστικό κέντρο σύμφωνα με τις μετρήσεις που κάναμε ήταν μικρότερο από αυτό στο Φίλυρο. Έτσι, μέσα από όλες τις πειραματικές διαδικασίες που διεξάγαμε αλλά και από τα δεδομένα που συλλέξαμε από τους χάρτες καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η πληθυσμιακή πυκνότητα καθίσταται ένας παράγοντας που μπορεί να συμβάλει καταλυτικά στην εμφάνιση της όξινης βροχής.

What’s Next? Actions to make a difference and help lessen the problem
Tree planting in Asvestochori

Observing the negative effects of the concentration of air pollutants in the atmosphere, which is largely responsible for acid rain, we realized as a group that we should take action to reduce this important phenomenon. Thus, our goal was through simple daily lifestyle changes to mitigate the occurrence of this problem. In particular, we propose the use of catalysts in cars, as they convert some of the most dangerous components of exhaust gases that cause air pollution into less harmful and harmless gases. Also, the use of SCR, an advanced emission control technology system, could be a catalyst in our efforts to reduce the problem, as it reduces emissions of nitrogen oxides by breaking them down so that only nitrogen and water in the form of water vapour are released into the atmosphere. Furthermore, the purchase of energy-efficient cars and greater use of public transport are two ways of improving the atmosphere. Finally, planting trees and increasing vegetation along city streets becomes an action that will also have a positive impact on improving the air we breathe!

Παρατηρώντας τις αρνητικές συνέπειες της συγκέντρωσης αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα, η οποία προκαλεί σε μεγάλο βαθμό την όξινη βροχή, αντιληφθήκαμε ως ομάδα ότι θα έπρεπε να αναλάβουμε δράση προκειμένου αυτό τόσο σημαντικό φαινόμενο να ελαττωθεί. Έτσι, ο στόχος μας ήταν μέσα από απλές καθημερινές αλλαγές στον τρόπο ζωής των ανθρώπων να επιτευχθεί η άμβλυνση εμφάνισης αυτού του προβλήματος. Συγκεκριμένα, προτείνουμε την χρήση καταλυτών στα αυτοκίνητα, καθώς μετατρέπει μερικά από τα πιο επικίνδυνα συστατικά των καυσαερίων που προκαλούν την ατμοσφαιρική ρύπανση σε λιγότερα βλαβερά και ακίνδυνα αέρια. Επίσης, η χρήση του SCR, ενός προηγμένου συστήματος τεχνολογίας ελέγχου εκπομπών, θα μπορούσε να συμβάλει καταλυτικά στην προσπάθειά μας για μείωση του προβλήματος, καθώς ελαττώνει τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου διασπώντας τα με αποτέλεσμα στην ατμόσφαιρα να βγαίνει μόνο άζωτο και νερό στην μορφή υδρατμών. Ακόμα, η αγορά ενεργειακά αποδοτικών αυτοκινήτων αλλά και μεγαλύτερη χρήση των Μέσων Μαζικής Μεταφοράς αποτελούν δύο τρόπους που οδηγούν στην βελτίωση της ατμόσφαιρας. Τέλος, η δενδροφύτευση και η αύξηση της βλάστησης κατά μήκος των δρόμων της πόλης καθίσταται μια ενέργεια που και αυτή θα έχει θετικές συνέπειες στην βελτίωση της ατμόσφαιρας που αναπνέουμε!

Project poster:

Download project poster PDF

This project was automatically translated into English.
Projects are created by the teams and they take the full responsibility of the shared data.
← All projects