ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΖΩΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΖΩΟΛΟΓΙΑΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΚΡΟΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΣΤΑΘΜΟ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΗΣ ΠΑΤΡΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΔΕΙΚΤΩΝ (BIOTEST) ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΟΝΤΑΛΗ ΜΑΤΙΝΑ Ειδικότητα: Διαχείριση Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων ΠΑΤΡΑ, Ιούλιος 2011

2 ΜΕΛΗ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ ΕΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΥΠΟΓΡΑΦΕΣ Τα μέλη της Τριμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Νταϊλιάνης Φραγκοπούλου Λυμπεράτος Στέφανος Αικατερίνη Γεράσιμος Νταϊλιάνης Στέφανος Ο Επιβλέπων Καθηγητής 2

3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ολοκλήρωση του μεταπτυχιακού κύκλου σπουδών, νιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω την κ. Ηλιοπούλου (καθηγήτρια του τμήματος Βιολογίας) για την ανάθεση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, καθώς και τον κ. Νταϊλιάνη Στέφανο (Λέκτορα του τμήματος Βιολογίας), για την συνεχή επιστημονική καθοδήγηση και ηθική στήριξή του κατά τη διάρκεια αυτής της εργασίας. Χωρίς αυτόν δεν θα ήταν δυνατή η διεκπεραίωση αυτής της εργασίας. Θέλω να ευχαριστήσω την Επίκουρο Καθηγήτρια του τμήματος Βιολογίας κα Φραγκοπούλου Αικατερίνη και τον Καθηγητή του τμήματος Χημικών Μηχανικών κ. Λυμπεράτο Γεράσιμο για την συμμετοχή τους στην επιτροπή, αλλά συγχρόνως και όλους τους άλλους καθηγητές, με τους οποίους παρακολούθησα μαθήματα, για την ευγένεια και τη διάθεσή τους να βοηθήσουν, όποτε το χρειάστηκα. Θέλω να ευχαριστήσω τους κ.κ. Σχοινά Στέφανο (Χημικό) και Σκληβανιώτη Μάρκο (Χημικό Μηχανικό) για τη βοήθεια που μου προσέφεραν τόσο στη συλλογή των δειγμάτων. Τέλος, με αισθήματα ευγνωμοσύνης, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους γονείς μου και την αδερφή μου, που τόσα χρόνια με στηρίζουν και μου συμπαραστέκονται σε όλες τις δυσκολίες Όπως θα ήθελα να ευχαριστήσω και τον κ. Κουτρουμπάνο Στυλιανό που χωρίς την συμπαράστασή του δεν θα κατάφερνα ό,τι έχω καταφέρει μέχρι σήμερα. 3

4 Πρόλογος Η συνεχής ανάπτυξη του ανθρώπου, μέσα σε στενά πλαίσια ανεξαρτησίας του από το περιβάλλον, έχει επιφέρει σημαντικές περιβαλλοντικές αλλοιώσεις οι οποίες θέτουν σε κίνδυνο την οικολογική ισορροπία του πλανήτη. Συγκεκριμένα, η αλόγιστη χρήση των υδάτινων πόρων, καθώς και η συνεχής επιβάρυνσή τους με ρυπογόνες ουσίες οδηγεί στην υποβάθμιση των επιφανειακών αλλά και υπόγειων υδάτων, γεγονός που καθιστά επιτακτική την ανάγκη παρακολούθησης της ποιότητάς τους. Η συνεχής προσπάθεια για την κάλυψη των αναγκών του σύγχρονου ανθρώπου έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή υγρών, στερεών και αέριων αποβλήτων τα οποία συνήθως διατίθενται σε ένα αποδέκτη-οικοσύστημα. Η ανεξέλεγκτη διάθεση των αποβλήτων σε οποιοδήποτε μορφής αποδέκτη, οδηγεί στην εμφάνιση σοβαρών προβλημάτων για την ευρύτερη περιοχή, επιβαρύνοντας έτσι τα φυσικά οικοσυστήματα και υποβαθμίζοντας ως επί το πλείστον το περιβάλλον. Κάποτε οι άνθρωποι δεν ανησυχούσαν για την απομάκρυνση των αποβλήτων επειδή θεωρούσαν ότι το νερό είχε την ικανότητα αλλά και την δυνατότητα να δέχεται μεγάλες ποσότητες αποβλήτων. Έτσι στις περισσότερες πρωτόγονες κοινωνίες άδειαζαν τα απορρίμματα σε ποτάμια και ρυάκια, αναθέτοντας στη φύση τη διάσπαση και την εξουδετέρωση του υψηλού οργανικού φορτίου των αποβλήτων (Επιστημονική και Τεχνολογική Εγκυκλοπαίδεια,1992). Με την ανάπτυξη όμως του βιοτικού επιπέδου και την ανάπτυξη μεγάλων αστικών περιοχών εμφανίστηκαν τα πρώτα προβλήματα, με αποτέλεσμα τα αστικά λύματα να αποτελούν στις μέρες μας ένα πρωταρχικής σημασίας δημόσιο πρόβλημα (Επιστημονική και Τεχνολογική Εγκυκλοπαίδεια,1992). Επομένως καθίσταται αναγκαία η αντιμετώπιση του προβλήματος σε τοπικό αρχικά επίπεδο με την αποδοτική επεξεργασία των αποβλήτων με χαμηλότερο κόστος σε ειδικά διαμορφωμένες εγκαταστάσεις ώστε να είναι εφικτή η τυχόν επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων αυτών αποβλήτων για οποιαδήποτε χρήση, καθώς και ο έλεγχος της τοξικότητας που μπορεί να επιφέρουν στους οργανισμούς του περιβάλλοντος. 4

5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 7 ABSTRACT... 8 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενικά περί υδάτινης ρύπανσης Υγρά απόβλητα και υδάτινο περιβάλλον Επεξεργασία υγρών αποβλήτων Νομός Αχαϊας (Δήμος Πατρέων) και Πατραϊκός κόλπος Νομοθεσία επεξεργασίας αστικών αποβλήτων και διάθεσης τελικών εκροών στο Δήμο Πατρέων Περιγραφή ΜΕΥΑ Δ. Πατρέων Βασικοί τομείς επεξεργασίας Στάδιο απολύμανσης με τη μέθοδο της χλωρίωσης Εκτίμηση των επιπτώσεων των υδάτινων εκροών Τεστ τοξικότητας Μη συμβατικά τεστ τοξικότητας Thamnotoxkit F (Thamnocephalus platyurus) Artoxkit M TM Artemia franciscana (προηγούμενη ονομασία Artemia salina) Phytotoxkit Στόχος μελέτης ΙΙ. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Περιοχή μελέτης/συλλογή δειγμάτων Μέτρηση φυσικοχημικών παραμέτρων Μέτρηση βαρέων μετάλλων Έλεγχοι/τεστ τοξικότητας Έλεγχος τοξικότητας με το μικροβιοτεστ Thamnotoxkit F Έλεγχος τοξικότητας με το μικροβιοτεστ Artoxkit M TM Έλεγχος τοξικότητας με το μικροβιοτεστ Phytotoxkit Προσδιορισμός μικροβιακού φορτίου Στατιστική ανάλυση αποτελεσμάτων ΙΙΙ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Αποτελέσματα Φυσικοχημικών Παραμέτρων Αποτελέσματα Βαρέων Μετάλλων

6 3. Αποτελέσματα τοξικότητας με τα μικροβιοτεστ Thamnotoxkit F και Artoxkit M TM Αποτελέσματα τοξικότητας με το Phytotoxkit Αποτελέσματα μικροβιακής ανάλυσης ΙV. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Αποτελεσματικότητα απολύμανσης Μεταβολές φυσικοχημικών παραμέτρων και προσδιορισμός βαρέων μετάλλων στις τελικές εκροές πριν και μετά το στάδιο της απολύμανσης Τοξικές επιπτώσεις εκροών πριν και μετά το στάδιο της απολύμανσης σε οργανισμούς του γλυκού και αλμυρού νερού (μικροβιοτέστ Thamnotoxkit F και Artoxkit M TM ) Τοξικές επιπτώσεις εκροών πριν και μετά το στάδιο της απολύμανσης σε φυτικούς οργανισμούς (χρήση Phytotoxkit) V. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε εκτίμηση της τοξικότητας των τελικών εκροών πριν και μετά το στάδιο της απολύμανσης (με τη χρήση της μεθόδους της χλωρίωσης) από το σταθμό βιολογικής επεξεργασίας των αστικών αποβλήτων της Πάτρας με την χρήση βιοδεικτών (biotest). Η μελέτη των τοξικών επιπτώσεων αυτών των εκροών και από τα δύο στάδια πραγματοποιήθηκε σε οργανισμούς-βιοδείκτες τόσο των γλυκών όσο και αλμυρών υδάτων, όπως οι οργανισμοί Thamnocephalus platyurus και Artemia franciscana (με τη μορφή βιοτέστ Thamnotoxkit F και Artoxkit M TM αντίστοιχα), όσο και σε φυτικά είδη, όπως τα Sorghum saccharatum, Lepidum sativum και Sinapis alba (με τη μορφή Phytotoxkit). Επιπλέον έγινε ανίχνευση του μικροβιακού φορτίου πριν και μετά το στάδιο της χλωρίωσης, για την εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της μεθόδου απολύμανσης των εκροών, καθώς και χημική ανάλυσή τους. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, οι τελικές εκροές υγρών αποβλήτων που καταλήγουν στο στάδιο της απολύμανσης, με τη μέθοδο της χλωρίωσης παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις τόσο στις φυσικοχημικές παραμέτρους και στη συγκέντρωση βαρέων μετάλλων που μετρήθηκαν, όσο και στην τοξικότητα που μπορεί να επιφέρουν στους οργανισμούς που χρησιμοποιήθηκαν. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης έδειξαν την αποτελεσματικότητα της μεθόδου όσο αφορά τη μείωση του μικροβιακού φορτίου των τελικών εκροών. Αντίθετα, η μελέτη τοξικότητας των τελικών εκροών με τη χρήση οργανισμών τόσο του γλυκού όσο και του αλμυρού νερού (Thamnocephalus platyurus και Artemia franciscana αντίστοιχα), καθώς και σε φυτικούς οργανισμούς (Sorgum saccharatum, Sinapsis alba και Lepidum sativum) έδειξε σημαντικές εποχικές μεταβολές στην επαγωγή τοξικών φαινομένων. Συγκεκριμένα, οι εκροές (μετά το στάδιο της χλωρίωσης effluents) φαίνεται να είναι λιγότερο τοξικές για τους οργανισμούς του αλμυρού νερού, συγκριτικά με τις τοξικές επιπτώσεις που προκαλούν οι εκροές πριν το στάδιο της χλωρίωσης (influents). Αντίθετα, οι εκροές που προκύπτουν μετά το στάδιο της χλωρίωσης παρουσιάζουν μεγαλύτερη τοξικότητα σε οργανισμούς του γλυκού νερού, σε σχέση με τις επιπτώσεις που προκαλούν οι εκροές πριν το στάδιο της χλωρίωσης, ενώ παρατηρήθηκε σημαντική αναστολή της αυξητικής ικανότητας των ειδών Sorgum saccharatum και Sinapsis alba σε κάθε περίπτωση. Συμπερασματικά, από τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, φαίνεται η αποτελεσματικότητα της μεθόδου απολύμανσης των τελικών εκροών, όσο αφορά την απαλλαγή τους από μολυσματικούς παράγοντες, αλλά αναδεικνύονται τα προβλήματα τοξικότητας που μπορεί να επιφέρουν οι τελικές εκροές σε οργανισμούς των τελικών υδάτινων αποδεκτών (γλυκό και αλμυρό νερό), καθώς και η αναποτελεσματικότητα της χρήσης των τελικών εκροών σε δραστηριότητες όπως η άρδευση, λόγω της αναστολής που προκαλεί η χρήση τους σε φυτικούς οργανισμούς. 7

8 ABSTRACT In this study was estimated the toxicity of the final effluents before and after the stage of disinfection (using the method of chlorination) in the wastewater treatment plant of Patras using bioindicators (biotest).the study of the toxic effects of these effluents and of the two stages was performed on organisms bioindicators both in freshwater and salt water, such as Thamnocephalus platyurus and Artemia franciscana (in the form of biotest Thamnotoxkit F and Artoxkit M TM respectively) and on plant species such as Sorghum saccharatum, Lepidum sativum and Sinapis alba (in the form of Phytotoxkit). Moreover the treated effluents were tested for microbiological parameters before and after the stage of chlorination, to assess the effectiveness of the method of disinfection of effluents, and also a chemical analysis was performed. According to the results of this study, the final effluents of wastewater that end in the process of disinfection, with the method of chlorination, vary widely both in physicochemical parameters and heavy metals that were measured, and as well the toxicity that can cause to organisms used. The results of this study showed the effectiveness of the method as regards reducing the microbial load of the final effluents. Instead, the study of final effluents toxicity using organisms of both fresh and saltwater (Thamnocephalus platyurus and Artemia franciscana, respectively) and in plant organisms (Sorgum saccharatum, Sinapsis alba and Lepidum sativum) showed significant seasonal changes in the induction of toxic reactions. Specifically, the effluents (after-chlorination effluents) seem to be less toxic for organisms of salt water, compared with the toxic effects caused by effluents before the stage of chlorination (influents). However, the effluents after the stage of chlorination are toxic in freshwater organisms compared to the effects caused by effluents before the stage of chlorination, while there was significant inhibition of growth capacity of species Sorgum saccharatum, Sinapsis alba in each case. In conclusion, the results of this study show the effectiveness of the method of disinfection of final effluents, as regards the discharge from contaminants, but highlighted the problems of toxicity that the final effluents can cause to organisms in the final water receiver (fresh and salty water), and the inefficiency of using of final effluents in activities such as irrigation, due to the inhibition caused by their use in plant organisms. 8

9 Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. Γενικά περί υδάτινης ρύπανσης. Ως ρύπανση του περιβάλλοντος μπορεί να οριστεί η είσοδος κάθε ουσίας ή ενέργειας (θερμότητας, ήχου, ραδιενέργειας κ.α.) στο περιβάλλον με ρυθμό ταχύτερο από το ρυθμό αφομοίωσης ή/και απομάκρυνσής της, με άμεσες ή έμμεσες επιπτώσεις τόσο στην ισορροπία των οικοσυστημάτων, όσο και στη φυσιολογική ομοιόσταση των έμβιων οργανισμών. Οι ουσίες αυτές ονομάζονται ρύποι ή ρυπογόνες ουσίες. Οι ρύποι είναι γενικά ουσίες, στερεές, υγρές ή αέριες που εκπέμπονται από πηγές ανθρωπογενούς προέλευσης, ή προκύπτουν μετά από αλληλεπίδραση του ανθρώπου με το εκάστοτε οικοσύστημα. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές μπορεί να επιφέρουν άμεσες ή έμμεσες επιπτώσεις στην άνεση, ευεξία και υγεία τόσο του ανθρώπου, όσο και όλων των ζώντων οργανισμών (φυτικών και ζωικών) γενικότερα. Τις τελευταίες δεκαετίες έγινε αντιληπτό στην παγκόσμια κοινότητα η ανάγκη θέσπισης μέτρων για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων της ρύπανσης των υδάτινων οικοσυστημάτων. Οι παράγοντες που διαδραματίζουν τον κυριότερο ρόλο στην εξάπλωση της ρύπανσης σχετίζονται με την έντονη αστικοποίηση των παράκτιων περιοχών, τη βιομηχανική δραστηριότητα, τη χρήση του πετρελαίου ως τη βασική πηγή ενέργειας, την μεγάλη αύξηση των θαλάσσιων μεταφορών (κυρίως πετρελαιοειδών και χημικών ουσιών) και τη χρήση λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων. Επιπρόσθετα, η πληθυσμιακή έκρηξη και η υπερκατανάλωση που παρατηρείται κυρίως σε αναπτυσσόμενες χώρες τις τελευταίες δεκαετίες, φαίνεται να συντελούν στη διαιώνιση των προβλημάτων που σχετίζονται με το φαινόμενο της υδάτινης ρύπανσης. Η διοχέτευση οικιακών αποβλήτων σε δίκτυο υπονόμων, π.χ., ουρία, κόπρανα, σαπούνι και συνθετικά απορρυπαντικά, καθώς και βιομηχανικών αποβλήτων στο αποχετευτικό δίκτυο ή στα επιφανειακά νερά, αποτελούν 9

10 κύριες πηγές ρύπανσης των υδάτων, ενώ προκαλούν δυσμενείς επιπτώσεις στους οργανισμούς. Διάφορα βιομηχανικά απόβλητα, όπως βαρέα μέταλλα που προέρχονται από την εξόρυξη και χύτευση μεταλλευμάτων, χλωροφαινόλες και μυκητοκτόνα, τα οποία χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια επεξεργασίας χαρτοπολτού, εντομοκτόνα, τα οποία προέρχονται από εργοστάσια παραγωγής εντομοκτόνων σκωροκτόνων, καθώς και οργανικά χημικά που προέρχονται από χημικές βιομηχανίες, διοχετεύονται σε επιφανειακά νερά. Επίσης, διάφορα βιοκτόνα ψεκάζονται συχνά σε επιφανειακά νερά για τον πληθυσμιακό έλεγχο ασπόνδυλων και φυτών, ενώ φυτοκτόνα και εντομοκτόνα χρησιμοποιούνται για την καταπολέμηση ζιζανίων σε λίμνες και άλλες υδάτινες περιοχές και παρασίτων των ψαριών σε ιχθυοκαλλιέργειες. Επιπλέον, εισροή αέριων ρύπων σε επιφανειακά νερά μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω της καθίζησης σκόνης, της βροχής και του χιονιού, αλλά και μέσω της απόπλυσης χερσαίων ρυπογόνων ουσιών, π.χ., μέταλλα, παρασιτοκτόνα, εντομοκτόνα, οι οποίοι μέσω των ρεόντων υδάτων καταλήγουν σε υδάτινες δεξαμενές (λίμνες, ποτάμια, θάλασσες). Ιδιαίτερα στην περίπτωση των εκβολών των ποταμών, παρατηρείται σημαντική παρακράτηση στερεών σωματιδίων και θρεπτικών συστατικών, τα οποία υπό κατάλληλες συνθήκες προκαλούν τον ευτροφισμό των περιοχών αυτών. Σύμφωνα με στοιχεία της παγκόσμιας οργάνωσης UNEP για την κατάσταση του θαλάσσιου περιβάλλοντος (UNEP, 1990), οι κυριότερες πηγές ρύπανσης σχετίζονται με ανθρώπινες δραστηριότητες που πραγματοποιούνται στη ξηρά (land based discharges) και στην ατμόσφαιρα (atmospheric inputs), ενώ άλλες δραστηριότητες καταλαμβάνουν μικρότερα ποσοστά συμμετοχής στην ανάπτυξη του φαινομένου (Πίνακας 1). Ειδικότερα, οι ακτές είναι ευάλωτες στη ρύπανση, αφού τα απόβλητα απορρίπτονται άμεσα ή έμμεσα στα αβαθή νερά της παραλίας που παρουσιάζουν μικρή ανάμιξη. Σε τέτοιες περιοχές, δεν χρειάζονται μεγάλες ποσότητες για να δημιουργηθεί πρόβλημα στους υδάτινους αποδέκτες. 10

11 Πίνακας 1. Πηγές θαλάσσιας ρύπανσης και ποσοστό συμμετοχής τους. (Διεθνές θαλάσσιο περιβαλλοντικό δίκαιο. Αλεξόπουλος, 2004). Πηγή % συμμετοχή Απορροές και απόβλητα από την ξηρά 44 Εκπομπές ατμοσφαιρικών ρύπων 33 Ναυτιλιακές δραστηριότητες 12 Εξορύξεις υποθαλάσσιων κοιτασμάτων 1 πετρελαίου Απορρίψεις ποντίσεις 10 ΣΥΝΟΛΟ Υγρά απόβλητα και υδάτινο περιβάλλον. Το υδάτινο περιβάλλον μπορεί να δεχτεί απόβλητα με την προϋπόθεση ότι η ποσότητά τους είναι μέσα στα όρια ανοχής της εκάστοτε περιοχής. Στην αντίθετη περίπτωση, δημιουργούνται σοβαρά προβλήματα τα οποία μπορεί να έχουν αντίκτυπο ακόμη και στην υγεία του ανθρώπου. Τα υγρά απόβλητα περιέχουν οργανικά συστατικά, τα οποία χρησιμοποιούνται ως «τροφή» από τους μικροοργανισμούς. Η ποσότητα του οξυγόνου είναι καθοριστικής σημασίας για το περιβάλλον, μιας και μείωση του διαθέσιμου διαλυμένου οξυγόνου στα νερά, λόγω κατανάλωσής του από τους μικροοργανισμούς, μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές αλλαγές του οικοσυστήματος, οι οποίες στην περίπτωση των υδάτινων οικοσυστημάτων, μπορεί να οδηγήσουν με τη σειρά τους σε ευτροφικά φαινόμενα και κατ επέκταση σε μαζικό θάνατο υδρόβιων οργανισμών, όπως τα ψάρια. Εκτός από τη μείωση του διαλυμένου οξυγόνου που είναι η κύρια επίπτωση της διοχέτευσης οργανικών ουσιών στο περιβάλλον άλλα προβλήματα είναι η δημιουργία επιφανειακού αντιαισθητικού στρώματος από λιπίδια ενδεικτικού της ρύπανσης που παράλληλα δυσκολεύει τη μεταφορά του οξυγόνου και του ηλιακού φωτός στο φορέα και ο άμεσος θάνατος των οργανισμών από τις τοξικές ουσίες. Ο εμπλουτισμός των νερών με θρεπτικά άλατα υπεύθυνα για την πρωτογενή παραγωγή από φυσικές διαδικασίες ή ανθρωπογενείς επιδράσεις 11

12 ονομάζεται φυσικός ή τεχνικός ευτροφισμός αντίστοιχα. Ο ευτροφισμός επιφέρει μεταβολές οι οποίες αφορούν αλλαγές στη σύνθεση και την αφθονία της μακροφυτικής βλάστησης και οδηγούν πολλές φορές στην επικράτηση ορισμένων ανθεκτικών ειδών. Από οικολογική άποψη η αύξηση των μακρόφυτων έχει μεγάλη σημασία γιατί εμποδίζουν το φως να φτάσει στα βαθύτερα στρώματα, ενώ καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες οξυγόνου κατά την αποικοδόμηση τους. Αυτό οδηγεί σε αναερόβιες αποικοδομητικές διαδικασίες, έκλυση τοξικών αερίων (μεθάνιο, υδρόθεια κ.τλ.) και δημιουργία ανοξικών καταστάσεων. Σε μερικές περιπτώσεις τα φαινόμενα αυτά προκαλούν μαζικό θάνατο των ψαριών. Θα πρέπει να τονιστεί ότι ο ευτροφισμός δεν είναι ένα είδος ρύπανσης, αλλά η συνέπεια της ρύπανσης. Οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται για να προσδιοριστεί ο ευτροφισμός είναι συνήθως τα θρεπτικά συστατικά, η χλωροφύλλη α και το διαλυμένο οξυγόνο που περιέχονται στην υδάτινη στήλη. Η ποσότητα της χλωροφύλλης στο θαλασσινό νερό χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της βιομάζας του φυτοπλαγκτού. Γενικά, στις παράκτιες περιοχές οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης κυμαίνονται μεταξύ 2-6 μgl -1 ενώ σε παράκτια νερά στα οποία απαλλάσσονται ανεπεξέργαστα λύματα οι τιμές των συγκεντρώσεων ξεπερνούν τα 20 μg l -1 (Κουϊμτζής και συν,1998). Όπως είναι γνωστό τα νιτρικά, φωσφορικά και άλλα ιόντα αποτελούν απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη των φυτών. Επίσης, οι υδρόβιοι οργανισμοί χρειάζονται μια σειρά από απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται το άζωτο και ο φωσφόρος για την κάλυψη των δομικών και λειτουργικών τους αναγκών. Το άζωτο και ο φωσφόρος βρίσκονται στο θαλασσινό νερό σε χαμηλές συγκεντρώσεις και προέρχονται κυρίως από την αποσάθρωση των πετρωμάτων και την αποσύνθεση της οργανικής ύλης. Η εισαγωγή τους όμως σε υπερβολικές ποσότητες, μέσω της διοχέτευσης λυμάτων μπορεί να δημιουργήσει σοβαρά προβλήματα στη δομή του εκάστοτε υδάτινου αποδέκτη. Συγκεκριμένα, το άζωτο και ο φωσφόρος περιέχονται σε μεγάλες συγκεντρώσεις στα αστικά απόβλητα. Το άζωτο εμφανίζεται με την μορφή του οργανικού αζώτου (πρωτεΐνες, ουρία, αμινοξέα), του αμμωνιακού αζώτου (αμμωνιακά άλατα ή αμμωνία), νιτρικών και νιτρωδών ιόντων, ενώ ο 12

13 φωσφόρος με τη μορφή του ανόργανου φωσφόρου, ως ορθοφωσφορικά (PO -3 4, HPO -3 4, H 2 PO -1 4 ) και πολυφωσφορικά (π. χ P 3 O -5 10, P 2 O -4 7 ), ενώ απαντά και σε οργανική του μορφή σε μικρότερες ποσότητες. Συχνά ο φωσφόρος είναι καθοριστικός παράγοντας του φαινόμενου του ευτροφισμού. Από άποψη επίδρασης στο περιβάλλον η διοχέτευση αποβλήτων που περιέχουν αμμωνιακό άζωτο σε ένα υδάτινο φορέα δημιουργεί απαίτηση οξυγόνου για την οξείδωση του σε νιτρικά και νιτρώδη. Επίσης, η αμμωνία είναι τοξική στα ψάρια, ενώ τα νιτρικά χρησιμοποιούνται από τα φύκια και διάφορα υδρόβια φυτά για την ανάπτυξή τους. Επίσης, στην μάζα των αποβλήτων βρίσκονται αιωρούμενα (αιωρούμενα στερεά, Suspended solids SS ) ή διαλυμένα (διαλυμένα στερεά, Dissolved Solids DS ), τα ολικά στερεά συστατικά (total solids TS) και αποτελούνται από οργανικά στερεά και ανόργανα στερεά. Από άποψη ρύπανσης του υδάτινου αποδέκτη μεγάλη σημασία έχουν τα SS, γιατί κατά την διοχέτευση των αποβλήτων σε ένα υδάτινο φορέα συσσωρεύονται στον πυθμένα, δημιουργώντας στρώμα λάσπης και ανεπιθύμητες αναερόβιες συνθήκες για το οικοσύστημα του φορέα. Τέλος θα πρέπει να σημειωθεί ότι στα αστικά λύματα περιέχονται και παθογόνοι οργανισμοί. Επειδή βρίσκονται στους υδάτινους αποδέκτες σε μικρές συγκεντρώσεις και σε μεγάλη ποικιλία ειδών, η ανίχνευση τους είναι πρακτικά αδύνατη. Έτσι, αντί για προσδιορισμό κάθε είδους παθογόνων μικροοργανισμών γίνεται ο προσδιορισμός ενδεικτικών μικροοργανισμών, όπως το κολοβακτηρίδιο Escherichia coli, που η παρουσία του στο νερό σχετίζεται με την πιθανή επιμόλυνσή του. Όταν στις βιολογικές μεταβολές του θαλάσσιου νερού περιλαμβάνεται και η παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών, τότε η αλλοίωση χαρακτηρίζεται ως μόλυνση. Ωστόσο το θαλάσσιο περιβάλλον χαρακτηρίζεται από μια ικανότητα «αυτοκαθαρισμού» ειδικότερα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, κατά τη διάρκεια των οποίων η έντονη ακτινοβολία και οι υψηλές θερμοκρασίες αυξάνουν την αντι-μικροβιακή δράση των αλμυρών υδάτων (Μαρκαντωνάτος,1990). 13

14 2. Επεξεργασία υγρών αποβλήτων Τα απόβλητα διακρίνονται α) σε αστικά απόβλητα που προέρχονται από σπίτια, γραφεία, σχολεία, νοσοκομεία, ξενοδοχεία κτλ. β) σε βιομηχανικά απόβλητα, τα οποία διοχετεύονται από τις βιομηχανίες και τις βιοτεχνίες στο αποχετευτικό σύστημα χωρίς επεξεργασία ή μετά από μερική επεξεργασία, γ) επιφανειακά νερά απορροής, τα νερά της βροχής μαζί με τα προϊόντα έκπλυσης των δρόμων τα οποία καταλήγουν στο αποχετευτικό σύστημα και δ) σε νερά που εισρέουν στο αποχετευτικό σύστημα λόγω της μη απόλυτης στεγανότητάς του και που προέρχονται από τον υδροφόρο ορίζοντα μαζί με τα νερά επιφανειακής απορροής (Donald R.Rowe & Isam Mohammed Abdel-Magid, 1995). Τα οικιακά (ΥΑ) προέρχονται, κυρίως, από τη χρήση του νερού ύδρευσης και έτσι η ημερήσια παροχή τους είναι δυνατόν να βασισθεί στις μετρήσεις της κατανάλωσης του νερού. Η ποσότητα των παραγόμενων οικιακών αποβλήτων ανά άτομο διαφέρει τόσο μεταξύ των χωρών όσο και μεταξύ περιοχών της ίδιας χώρας, Έτσι λοιπόν, έχουν διαπιστωθεί μικρές παροχές των 150 l/pd για αγροτικές περιοχές της Ελλάδας, της Ιταλίας κ.α., καθώς και 500 l/pd για αστικές περιοχές σε ΗΠΑ, Καναδά, Ιαπωνία (Λέκκας, 2001). Τα βιομηχανικά απόβλητα απορρίπτονται από κτίρια και χώρους που χρησιμοποιούνται για οποιαδήποτε εμπορική ή βιομηχανική δραστηριότητα και τα οποία δεν είναι οικιακά λύματα ή όμβρια ύδατα. Για την αποφυγή των δυσμενών επιπτώσεων που φέρει η απόρριψη των ανεπεξέργαστων αποβλήτων στο φυσικό περιβάλλον, αλλά και για την όσο τον δυνατόν αποτελεσματική επαναχρησιμοποίηση αυτών με στόχο την αειφόρο ανάπτυξη κάθε περιοχής, κρίνεται απαραίτητη η επεξεργασία αυτών ώστε η ποιότητά τους να επέλθει σε επίπεδα ακίνδυνα και βάσει των προδιαγραφών που ορίζονται για την ασφαλή διάθεση στους φυσικούς αποδέκτες. Μέθοδοι απομάκρυνσης των λυμάτων υπήρχαν από τα αρχαία χρόνια κυρίως στους ανεπτυγμένους πολιτισμούς. Υπόνομοι βρέθηκαν σε ερείπια προϊστορικών πόλεων όπως η Κρήτη, και η Συρία. Υπόνομοι οι οποίοι 14

15 εξυπηρετούσαν την απομάκρυνση της βροχής στην Αρχαία Ρώμη λειτουργούν ακόμα και σήμερα. Κατά τον Μεσαίωνα άρχιζαν να χτίζονται οργανωμένα συστήματα αποχέτευσης τα οποία βελτίωσαν την ποιότητα ζωής. Τον 20 ο αιώνα πολλές πόλεις και βιομηχανίες κατάλαβαν ότι η απομάκρυνση των λυμάτων απευθείας σε ποταμιά και λίμνες προκαλούσε πολλά προβλήματα υγείας, όπως χολέρα. Αυτό οδήγησε στην κατασκευή Μονάδων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων (ΜΕΥΑ). Σύμφωνα με το βαθμό επεξεργασίας που παρέχεται από τις διάφορες ΜΕΥΑ, μπορούν να καταταχθούν σε πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια επεξεργασία. Ως πρωτοβάθμια επεξεργασία θεωρείται το στάδιο στο οποίο πραγματοποιείται η αφαίρεση αιωρούμενων στερεών με εφαρμογή πρωτοβάθμιας καθίζησης, ενώ ως δευτεροβάθμια επεξεργασία σημειώνεται κάθε βιολογική επεξεργασία. Σε αυτό το στάδιο περιλαμβάνεται τόσο η διαδικασία της απολύμανσης των λυμάτων, κατά την οποία χρησιμοποιείται κυρίως η μέθοδος της χλωρίωσης. Τριτοβάθμια επεξεργασία έχουμε όταν λαμβάνει χώρα η διεργασία της απομάκρυνσης αζώτου φωσφόρου (βιολογική - χημική) καθώς και των παθογόνων μικροοργανισμών (υπεριώδης ακτινοβολία, αμμόφιλτρα κ.α.). Βάσει του βαθμού βιολογικής επεξεργασίας, οι μονάδες, μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις βασικές κατηγορίες: στα συστήματα αιωρούμενης βιομάζας (ενεργός ιλύς), στα συστήματα προσκολλημένης βιομάζας και στα φυσικά συστήματα. Τα συστήματα ενεργού ιλύος αποτελούν την συντριπτική πλειοψηφία των ΜΕΥΑ με την μορφή του παρατεταμένου αερισμού (Metcalf & Eddy, 2003). 3. Νομός Αχαϊας (Δήμος Πατρέων) και Πατραϊκός κόλπος. Ο Νομός Αχαΐας βρίσκεται στη βορειοδυτική Πελοπόννησο. Έχει έκταση τετραγωνικά χιλιόμετρα, πληθυσμό κατοίκους (2001) και αποτελεί τη βασική πύλη σύνδεσης της Ελλάδας με τις υπόλοιπες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, μέσω του λιμανιού της Πάτρας. Αποτελείται από τις επαρχίες Πατρών, Αιγιάλειας και Καλαβρύτων και διαιρείται σε 21 Δήμους και 2 Κοινότητες. 15

16 Ο Πατραϊκός Κόλπος βρίσκεται στην Δυτική Ελλάδα μεταξύ της Στερεάς Ελλάδας και Πελοποννήσου. Είναι ένας σχετικά αβαθής θαλάσσιος κόλπος που συνδέει τον βαθύ Κορινθιακό Κόλπο με το Ιόνιο Πέλαγος. Το δέλτα του ποταμού Εύηνου και η λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου βρίσκονται στη βορειοανατολική πλευρά του Κόλπου. Ο ποταμός Αχελώος εκβάλει επίσης στην βορειοανατολική πλευρά και οι χείμαρροι Πύρος και Γλαύκος εκβάλουν στη νότια πλευρά του Κόλπου. Ο Αχελώος και ο Εύηνος είναι οι πιο σημαντικές πτυχές όσον αφορά την τροφοδοσία γλυκού νερού στον Κόλπο. Οι ποσότητες γλυκού νερού που παρέχονται από τον Πύρο και τον Γλαύκο είναι σημαντικά μικρότερες. Το πολεοδομικό συγκρότημα της Πάτρας βρίσκεται στην ανατολική πλευρά του Κόλπου. Εικόνα 1. Πατραϊκός Κόλπος και πόλη της Πάτρας (πηγή: Το μέγιστο μήκος του Κόλπου σε διεύθυνση ανατολής δύσης είναι περίπου 33 χιλιόμετρα και το μέγιστο εύρος του περίπου 22 χιλιόμετρα. Η επιφάνειά του εκτιμάται στα 400 τετραγωνικά χιλιόμετρα και ο όγκος του σε 45 κυβικά χιλιόμετρα. Το νερό του Πατραϊκού Κόλπου είναι μίγμα των νερών του Κορινθιακού Κόλπου και του Ιονίου και επηρεάζεται από τις εκβολές των ποταμών. Η νοτιοδυτική πλευρά του Κόλπου επηρεάζεται από τα νερά του 16

17 Ιονίου που για τα ανώτερα στρώματα φαίνεται ότι εισέρχονται από την δυτική είσοδο κατά μήκος της νότιας ακτής του Κόλπου ενώ για τα στρώματα κοντά στον πυθμένα επικρατεί η αντίθετη κατεύθυνση κυκλοφορίας. Η ανατολική πλευρά επηρεάζεται από τα νερά του Κορινθιακού στα ανώτερα στρώματα. Αυτή η επίδραση επεκτείνεται προς το βαθύτερο τμήμα του Κόλπου, επηρεάζεται από δυο υδάτινες μάζες. Σε αυτό το τμήμα η σύνθεση της υδάτινης στήλης είναι σχεδόν κατά 50% νερά του Κορινθιακού και κατά 50% νερά του Ιονίου στα ανώτερα επιφανειακά στρώματα. Κάτω από την ανώτερη επιφάνεια τα χαρακτηριστικά του νερού δεν διαφέρουν πολύ από αυτά του Κορινθιακού. Τα βαθιά νερά της κεντρικής λεκάνης είναι σχεδόν ομογενή και πυκνά και φαίνονται απομονωμένα στη λεκάνη. 3.1 Νομοθεσία επεξεργασίας αστικών αποβλήτων και διάθεσης τελικών εκροών στο Δήμο Πατρέων. Με την Ε2/οικ.6464/ Απόφαση της Νομαρχίας Αχαΐας η θαλάσσια περιοχή του Πατραϊκού κόλπου στη θέση Κόκκινος Μύλος Ν.Δ. άκρο Δ. Πατρέων (Έναρξη Λειτουργίας: Οκτώβριος 2001) ορίστηκε σαν αποδέκτης των επεξεργασμένων λυμάτων του Δήμου Πατρέων. Η ποιότητα της τελικής εκροής σε συμφωνία με την σχετική Οδηγία 91/271/ΕΟΚ της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την επεξεργασία των αστικών αποβλήτων, θα πρέπει να έχει κατ' ελάχιστο τα χαρακτηριστικά που φαίνονται στον Πίνακα 2. Ένα μέρος της τελικής εκροής των λυμάτων, παροχής 200 m 3 /h χρησιμοποιείται για την κάλυψη των απαιτήσεων της μονάδας σε βιομηχανικό νερό, πλύση εσχαρισμάτων, άμμου, κλπ., καθώς και για την άρδευση του περιβάλλοντος χώρου της εγκατάστασης. Το νερό αυτό έχει υψηλά ποιοτικά χαρακτηριστικά, BOD και SS < 5 mg/l και κολοβακτηρίδια < 10/100 ml. Τα επεξεργασμένα απόβλητα διατίθενται στη θάλασσα μέσω υποθαλάσσιου αγωγού HDPE διαμέτρου 1000 mm που επιτυγχάνει μέση αρχική αραίωση 100 για τις δυσμενέστερες συνθήκες (Πίνακας 3). 17

18 Πίνακας 2. Τιμές τελικών εκροών ΜΕΥΑ σύμφωνα με την οδηγία 91/271/ΕΟΚ της Ε.Ε. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Είδος λυμάτων Αστικά Ισοδύναμος πληθυσμός Μέγιστη ημερήσια παροχή m 3 /d Μέση ημερήσια παροχή m 3 /d Παροχή αιχμής 800 l/s Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Εισόδου m 3 /h 1.500m 3 /h 2.880m 3 /h Βιοδ. Οργανικό φορτίο BOD 5 Ολικό Οργανικό φορτίο COD Στερεά (S.S.) Ολικό Άζωτο Φώσφορος Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Εξόδου Βιοδ. Οργανικό φορτίο BOD 5 Ολικό Οργανικό φορτίο COD Στερεά (S.S.) Ολικό Άζωτο Φωσφόρος Βαθμός καθαρισμού BOD kg/d 325 mg/l kg/d 400 mg/l kg/d 400 mg/l kg/d 65 mg/l 468 kg/d 13 mg/l 900 kg/d 25 mg/l kg/d 125 mg/l kg/d 30 mg/l 540 kg/d 15 mg/l 360 kg/d 10 mg/l > 92,3% Πίνακας 3. Χαρακτηριστικά υποθαλάσσιου αγωγού. ΜΕΣΟ ΒΑΘΟΣ ΕΚΒΟΛΗΣ ΜΗΚΟΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΑΓΩΓΟΥ ΕΝΕΡΓΟ ΜΗΚΟΣ ΔΙΑΧΥΤΗΡΑ ΟΛΙΚΟ ΜΗΚΟΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΑΓΩΓΟΥ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΔΙΑΧΥΤΗΡΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΤΟΜΙΩΝ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΣΤΟΜΙΩΝ 32.5 m 905 m 68 m 973 m HDPE m 4 m 18

19 3.2 Περιγραφή ΜΕΥΑ Δ. Πατρέων Βασικοί τομείς επεξεργασίας. Η Μονάδα Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων (ΜΕΥΑ) του Δ. Πατρέων περιλαμβάνει ένα κεντρικό αγωγό που μεταφέρει τα λύματα της πόλης, καθώς και μονάδα αρχικής άντλησης των λυμάτων, η οποία χρησιμοποιείται για την ανύψωση των λυμάτων από το φρεάτιο άφιξης του κεντρικού αποχετευτικού αγωγού της Πάτρας σε στάθμη τέτοια ώστε να είναι δυνατή η ροή των λυμάτων με βαρύτητα μέσα από τις μονάδες επεξεργασίας μέχρι το φρεάτιο φόρτισης του υποθαλάσσιου αγωγού. Η μονάδα περιλαμβάνει αντλιοστάσιο, το οποίο αποτελείται από 5 φυγοκεντρικές αντλίες κατάλληλες για άντληση λυμάτων. Η δυναμικότητα κάθε αντλίας υπολογίζεται σε 800 m 3 /h και ο έλεγχος της λειτουργίας τους γίνεται μέσω αυτόνομων ρυθμιστών, έτσι ώστε η τροφοδοσία της εγκατάστασης να είναι ομαλή και ανάλογη της παροχής εισόδου. Για τη μέτρηση της παροχής εισόδου χρησιμοποιείται ανοικτό κανάλι Venturi και συσκευή με υπερήχους για τη μέτρηση της στάθμης του υγρού σε αυτό. Στο τέλος του καναλιού υπάρχει ηλεκτροκίνητη υπερχειλιστική διάταξη που επιτρέπει μέρος ή το σύνολο της παροχής να οδηγηθεί μέσω ενός δεύτερου καναλιού μέτρησης παροχής στη βιολογική βαθμίδα παρακάμπτοντας την πρωτοβάθμια καθίζηση. Αυτό γίνεται όταν παρατηρούνται αραιά λύματα φτωχά σε οργανική τροφή. Η επεξεργασία των λυμάτων πραγματοποιείται με τη μέθοδο του παρατεταμένου αερισμού των επεξεργασμένων λυμάτων (EXTENDED AERATION ACTIVATED SLUDGE) με σταθεροποίηση της βιολογικής ιλύος, βιολογική νιτροποίηση και απονιτροποίηση για απομάκρυνση του αζώτου και βιολογική αποφωσφόρωση για απομάκρυνση του φωσφόρου. Πρωτοβάθμια καθίζηση προηγείται της βιολογικής βαθμίδας για την μείωση του οργανικού φορτίου και των ενεργειακών αναγκών αερισμού. Ο τομέας της προ-επεξεργασίας των λυμάτων αποσκοπεί στην αφαίρεση των φερτών υλικών, (όπως σκουπίδια κ.α.), της άμμου, καθώς και των επιπλεόντων υλικών (λίπη, έλαια κλπ.) ώστε να προστατευθούν οι μονάδες επεξεργασίας που ακολουθούν (καθίζηση, αερισμός, χώνευση). Το στάδιο της προ-επεξεργασίας αποτελείται α) από την μονάδα χονδρο- 19

20 εσχάρωσης, β) το αντλιοστάσιο ανύψωσης λυμάτων, γ) τη μονάδα λεπτής εσχάρωσης, δ) τη μονάδα εξάμμωσης, ε) τον μετρητή παροχής εισόδου και στ) τη μονάδα Πρωτοβάθμιας καθίζησης. Η μονάδα εσχάρωσης είναι τοποθετημένη εξ ολοκλήρου μέσα σε κλειστό κτίριο. Αποτελείται από δυο (2) αυτοκαθαριζόμενες «λεπτές» σχάρες με διάκενα μεταξύ των ράβδων 10 mm και κανάλι παράκαμψης της μονάδας εσχάρωσης, εξοπλισμένο με απλή σχάρα 20 mm. Η συλλογή και αποκομιδή των εσχαρισμάτων γίνεται με μεταφορική ταινία για να οδηγηθούν στη συνέχεια σε συμπιεστή εσχαρισμάτων που τα συμπιέζει και τα αποθέτει σε ειδικούς κάδους συλλογής. Σε τακτά χρονικά διαστήματα τα εσχαρίσματα μεταφέρονται στο ΧΥΤΑ. Από το έργο εσχάρωσης τα λύματα οδηγούνται στον εξαμμωτή όπου γίνεται απομάκρυνση της άμμου και αφαίρεση των λιπών και των αφρών. Η μονάδα εξάμμωσης είναι αεριζόμενου τύπου. Ο αερισμός επιτυγχάνεται με διάχυση πεπιεσμένου αέρα και εξασφαλίζει αφενός μεν τον καλύτερο διαχωρισμό της άμμου και των λιπών-οργανικών από τα λύματα, αφετέρου δε τον προ-αερισμό των λυμάτων και την μερική απομάκρυνση των οσμών. Η εξάμμωση περιλαμβάνει δυο παράλληλες διώρυγες ειδικής τραπεζοειδούς διατομής και παλινδρομική γέφυρα με ξέστρο που κατά τις δυο διαδρομές του, δηλαδή κατά τη φορά της ροής και αντίθετα, σαρώνει εναλλάξ την άμμο από τον πυθμένα και τα λίπη από την επιφάνεια. Η άμμος οδηγείται από το ξέστρο σε χοάνες απ' όπου αντλείται με υποβρύχια αντλία σε ειδικά σιλό, αφυδατώνεται και μέσω ηλεκτροκίνητου μηχανισμού εκκένωσης, απορρίπτεται σε κάδους για μικρό χρονικό διάστημα μέχρι την τελική διάθεση στο ΧΥΤΑ. Τα λίπη συγκεντρώνονται αρχικά σε δυο φρεάτια στο κατάντη άκρο των δυο διωρύγων. Εκεί με ειδικά βιολογικά πρόσθετα διασπώνται, διαλυτοποιούνται και επιστρέφουν στο αντλιοστάσιο στραγγιδίων. Όλες οι επιμέρους μονάδες (σχάρες, εξαμμωτές, αγωγοί κλπ.) μπορούν να απομονωθούν με ηλεκτροκίνητα ή αφαιρετά θυροφράγματα για επισκευή. Από τον εξαμμωτή τα λύματα οδηγούνται στον μετρητή παροχής. Στη συνέχεια τα λύματα οδηγούνται στο φρεάτιο διανομής από όπου κατανέμονται εξίσου στις λειτουργούσες δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης. Σε περίπτωση ηθελημένης παράκαμψης της βιολογικής βαθμίδας τα λύματα 20

21 από το φρεάτιο διανομής μπορούν να παροχετευτούν προς το φρεάτιο φόρτισης του υποθαλάσσιου αγωγού μέσω παρακαμπτηρίου αγωγού (BY PASS). Η μονάδα πρωτοβάθμιας καθίζησης (Εικόνα 2) επιτυγχάνει την απομάκρυνση μέρους των σωματιδίων από τα λύματα μειώνοντας έτσι το συνολικό οργανικό φορτίο των λυμάτων (BOD 5 ) κατά 25-30% και των αιωρούμενων στερεών κατά 60%. Η μονάδα αποτελείται από 3 κυκλικές δεξαμενές διαμέτρου 21 m εξοπλισμένες με περιστρεφόμενη γέφυρα. Από τη γέφυρα αναρτάται το ξέστρο σάρωσης της ιλύος προς τον κεντρικό κώνο συλλογής του πυθμένα. Η πρωτοβάθμια ιλύς απομακρύνεται περιοδικά με κοχλιωτές αντλίες και οδηγείται στους αναερόβιους χωνευτές είτε απ ευθείας αν η συγκέντρωση των στερεών είναι επαρκής είτε σε σύστημα μηχανικής πάχυνσης όπου υφίσταται μια περαιτέρω συμπύκνωση. Οι αντλίες πρωτοβάθμιας ιλύος είναι εγκατεστημένες μέσα σε υπόγειο τούνελ. Εικόνα 2. Μονάδας Πρωτοβάθμιας Καθίζησης (πηγή: Τα λύματα που υπερχειλίζουν οδηγούνται στις δεξαμενές βιολογικής επεξεργασίας. Οι δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι εφοδιασμένες με παρακαμπτήρια διάταξη προκειμένου να τροφοδοτούνται οι δεξαμενές αερισμού με λύματα "πλήρους φορτίου" όταν παρατηρείται έλλειψη άνθρακα για την διαδικασία της αφαίρεσης αζώτου. Η μονάδα βιολογικής επεξεργασίας (Εικόνα 3) περιλαμβάνει 3 παράλληλες γραμμές επεξεργασίας με αναερόβιες δεξαμενές βιολογικής αποφωσφόρωσης και δεξαμενές αερισμού-νιτροποίησης και 21

22 απονιτροποίησης. Ο τομέας Βιολογικής επεξεργασίας αποτελείται από α) το Φρεάτιο Διανομής πριν τις Δεξαμενές Βιολογικής Επεξεργασίας, β) τις δεξαμενές Βιολογικής Αποφωσφόρωσης, γ) τις Δεξαμενές Αερισμού, δ) τις Δεξαμενές Τελικής Καθίζησης και ε) το Αντλιοστάσιο Ανακυκλοφορίας και Απομάκρυνσης Περίσσειας Ιλύος. Στη βιολογική μονάδα επιτυγχάνεται η βιοαποδόμηση του οργανικού φορτίου, η οξείδωση του οργανικού και αμμωνιακού αζώτου σε νιτρικά (νιτροποίηση), η απελευθέρωση του αζώτου των νιτρικών στην ατμόσφαιρα με τη μορφή του στοιχειακού αζώτου (απονιτροποίηση) και η δέσμευση φωσφόρου στη βιομάζα. Η δεξαμενή αποφωσφόρωσης περιλαμβάνει ένα φρεάτιο υποδοχής της ιλύος ανακυκλοφορίας, όγκου 400 m 3, ό,που σε αναερόβιες συνθήκες γίνεται πλήρης απομάκρυνση των νιτρικών που πιθανόν να περιέχει η ιλύς. Από το φρεάτιο αυτό η ιλύς υπερχειλίζει και ενώνεται με τα φρέσκα λύματα που εισέρχονται από το κανάλι διανομής. Η δεξαμενή όγκου 1200 m 3 εξαναγκάζει τα λύματα σε μαιανδρική διαδρομή κατά την οποία υφίστανται ανάδευση για να αποφευχθεί η καθίζηση της βιομάζας. Στη φάση αυτή τα φωσφοροβακτήρια «ωριμάζουν» ώστε στην επόμενη αερόβια φάση επεξεργασίας να δεσμεύσουν το διαλυμένο φώσφορο. Εικόνα 3. Μονάδα Βιολογικής Επεξεργασίας (πηγή: Στην δεξαμενή αερισμού τα λύματα υφίστανται συνδυασμένη βιολογική αερόβια και αναερόβια επεξεργασία για την αποικοδόμηση και αδρανοποίηση των οργανικών υλών καθώς και αζωτούχων και φωσφορούχων ρυπαντικών 22

23 τους φορτίων με ταυτόχρονη σταθεροποίηση της ιλύος. Τα λύματα ακολούθως οδηγούνται στις δεξαμενές τελικής καθίζησης όπου καθιζάνει η βιομάζα. Το μεγαλύτερο μέρος της βιομάζας επανακυκλοφορεί προς τις δεξαμενές αερισμού για την διατήρηση σταθερού ποσοστού ενεργού ιλύος, μέσω του αντλιοστασίου ανακυκλοφορίας ιλύος, ενώ τα διαυγασμένα υγρά υπερχειλίζουν και οδηγούνται στην μονάδα απολύμανσης στην οποία χρησιμοποιείται διάλυμα διοξειδίου του χλωρίου για την καταστροφή των παθογόνων οργανισμών. Στις δεξαμενές τελικής καθίζησης (Εικόνα 4) γίνεται ο διαχωρισμός της ενεργού ιλύος από τα επεξεργασμένα λύματα. Υπάρχουν 3 δεξαμενές διαμέτρου 40 m. Τα επεξεργασμένα λύματα υπερχειλίζουν από περιφερειακούς οδοντωτούς υπερχειλιστές σε κανάλι συλλογής και από εκεί οδεύουν προς τη δεξαμενή χλωρίωσης. Εικόνα 4. Δεξαμενές Τελικής καθίζησης (πηγή: Το αντλιοστάσιο επανακυκλοφορίας αποτελείται από 6 αντλίες δυναμικότητας 450 m 3 /h για την ανακυκλοφορία ιλύος προς την βιολογική επεξεργασία και 2 αντλίες ελικοειδούς ρότορα (mono pumps) για την απαγωγή της περίσσειας ιλύος που παράγεται στη βιολογική μονάδα. 23

24 3.2.1 Στάδιο απολύμανσης με τη μέθοδο της χλωρίωσης Η μονάδα απολύμανσης αποσκοπεί στη μείωση των παθογόνων μικροοργανισμών που περιέχονται στα λύματα σε λιγότερο από 500 cfu/100 ml που είναι το όριο που καθορίζουν οι εγκεκριμένοι Περιβαλλοντικοί Όροι. Το στάδιο της απολύμανσης (Εικόνα 5) των επεξεργασμένων λυμάτων/τελικών εκροών περιλαμβάνει α) την εγκατάσταση μετρητή παροχής εξόδου, β) δεξαμενή απολύμανσης, γ) συγκρότημα προσθήκης απολυμαντικού μέσου και δ) μονάδα διύλισης για παραγωγή βιομηχανικού νερού. Εικόνα 5. Μονάδα Απολύμανσης (πηγή: Η διάταξη μέτρησης της παροχής περιλαμβάνει ανοικτή διώρυγα Venturi και συσκευή με υπερήχους. Η μέτρηση της παροχής στη θέση αυτή είναι απαραίτητη για την ρύθμιση της δόσης του απολυμαντικού αναλογικά με την παροχή των λυμάτων. Το αυτόματο σύστημα προσθήκης απολυμαντικού περιλαμβάνει αυτόματη ρύθμιση της δόσης αναλογικά προς την παροχή. Το σύστημα είναι εγκατεστημένο σε χωριστή αίθουσα του κτιρίου απολύμανσης με τον τοπικό ηλεκτρολογικό πίνακα και τους αυτοματισμούς. Ως απολυμαντικό χρησιμοποιείται το ClO 2 (NaClO 2 και HCl για την παρασκευή του απολυμαντικού ClO 2 ). 24

25 Γενικά, το ιδανικό απολυμαντικό θα πρέπει να είναι τοξικό στους μικροοργανισμούς σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, αλλά δεν θα πρέπει να επηρεάζει τους ανώτερους οργανισμούς. Θα πρέπει να απορροφάται από τα κύτταρα, όχι όμως από το οργανικό υλικό, ενώ παράλληλα θα πρέπει να είναι διεισδυτικό στα συσσωματώματα και στις κυτταρικές επιφάνειες. Η διαθεσιμότητα του απολυμαντικού θα πρέπει να είναι εύκολη και το κόστος του χαμηλό, ενώ δεν θα πρέπει να είναι διαβρωτικό, για να μην καταστρέφεται ο μηχανολογικός εξοπλισμός. Σημαντικό παράγοντα αποτελεί η ασφάλειά του κατά τη μεταφορά και τη χρήση του, ενώ θα πρέπει να είναι και διαλυτό στο νερό. Η δράση των απολυμαντικών επηρεάζεται από το χρόνο επαφής, τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωσή τους. Όσο μεγαλύτερες είναι οι τιμές των προηγούμενων παραμέτρων, τόσο μεγαλύτερη είναι και η θανάτωση των μικροοργανισμών. Το είδος των μικροοργανισμών και η φύση των αποβλήτων, ασκούν και αυτά επιρροή στην απολυμαντική δράση. Οι μικροοργανισμοί όσο μικρότεροι είναι σε ηλικία, τόσο περισσότερο ευαίσθητοι είναι αυτοί στο απολυμαντικό. Η ύπαρξη οργανικών ενώσεων, αιωρούμενων σωματιδίων και λοιπών ουσιών στα υπό επεξεργασία απόβλητα δημιουργούν προβλήματα στη δράση των απολυμαντικών. Κατά την απολύμανση των επεξεργασμένων αποβλήτων, η συγκέντρωση του χλωρίου, αρχικά οξειδώνει το οργανικό υλικό, το δισθενή σίδηρο Fe +2, το μαγγάνιο Mn +2, εν συνεχεία οδηγεί στο σχηματισμό και την καταστροφή των χλωραμινών, ενώ στο τέλος παρατηρείται η αύξηση του ελεύθερου διαθέσιμου χλωρίου. Η χημική σύσταση των επεξεργασμένων αποβλήτων επηρεάζει την ποσότητα του χλωρίου που θα προστεθεί. Η ύπαρξη χουμικών ουσιών δημιουργεί χλωριωμένες οργανικές ενώσεις, οι οποίες δεν είναι δραστικές για απολύμανση. Τα λίπη και τα έλαια καταναλώνουν το χλώριο, ενώ τα νιτρικά δημιουργούν παραπροϊόντα χλωρίωσης. Τέλος, ο σίδηρος και το μαγγάνιο, οξειδώνονται με το χλώριο. Για να υπολογιστεί η ποσότητα του χλωρίου που καταναλώνεται, απαιτούνται εργαστηριακά πειράματα για τα συγκεκριμένα απόβλητα ή βιβλιογραφικά δεδομένα (Προβατάς, 2002). 25

26 Επίσης, η ποσότητα χλωρίου, που προστίθεται, επηρεάζεται και από τη συγκέντρωση των επεξεργασμένων αποβλήτων σε αιωρούμενα στερεά. Η απόδοση της απολύμανσης εξαρτάται από το υπολειμματικό χλώριο (C R ) και από το χρόνο επαφής (θ). Ο υπολογισμός του υπολειμματικού χλωρίου δίνεται από τη σχέση: Όπου: N = επιθυμητή συγκέντρωση παθογόνων στην έξοδο δεξαμενής Ν 0 = συγκέντρωση παθογόνων στα εισερχόμενα λύματα C R = υπολειμματικό χλώριο στην έξοδο δεξαμενής t = χρόνος παραμονής στη δεξαμενή απολύμανσης b = σταθερά = 3-4 n = σταθερά = 2,8 Κατά το σχεδιασμό της δεξαμενής χλωρίωσης υπολογίζεται χρόνος παραμονής min και σχέση μήκους/πλάτος μεταξύ 20/1 έως 40/1. Η ροή, που επιλέγεται, είναι εμβολοειδής, για την ομοιόμορφη κατανομή του απολυμαντικού, ενώ για εξοικονόμηση χώρου, κρίνεται απαραίτητη η χρήση καναλιών. Η ύπαρξη βυθισμένων διαφραγμάτων στη δεξαμενή χλωρίωσης βοηθά στην εξομάλυνση της ροής. Πολλές φορές, στη διαδικασία απολύμανσης επεξεργασμένων αποβλήτων δημιουργούνται παραπροϊόντα του χλωρίου. Ο σχηματισμός των παραπροϊόντων ευνοείται από την ύπαρξη πρόδρομων οργανικών ενώσεων, που δεν έχουν αποδομηθεί, την ελεύθερη συγκέντρωση Cl - και τη συγκέντρωση Br -, φαινόμενα τα οποία ευνοούνται από την αύξηση της τιμής του pη (Προβατάς, 2002). Μετά την απολύμανση τα λύματα οδηγούνται στο φρεάτιο φόρτισης του υποθαλάσσιου αγωγού και διατίθενται στη θάλασσα. Η πλεονάζουσα βιολογική ιλύς παροχετεύεται καθημερινώς μέσω του Αντλιοστασίου 26

27 Περίσσειας προς πάχυνση και αναερόβια χώνευση. Το σύνολο της σταθεροποιημένης, μετά την χώνευση, ιλύος υφίσταται αφυδάτωση και στη συνέχεια μεταφέρεται για τελική διάθεση στο ΧΥΤΑ του Δήμου Πατρέων. Τα υγρά στραγγίσεως της αφυδάτωσης επιστρέφουν με βαρύτητα σε ενδιάμεσο αντλιοστάσιο και από εκεί στην έξοδο του καναλιού μέτρησης της παροχής. Ολόκληρο το σύστημα επεξεργασίας ως προς την λειτουργία και τις μετρήσεις ελέγχεται κεντρικά από πλήρες ολοκληρωμένο σύστημα αυτοματισμού. Υπάρχει εγκατάσταση υποσταθμού για την λειτουργία της εγκατάστασης υπό μέση τάση ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και ηλεκτροπαραγωγό ζεύγους σαν σύστημα εφεδρείας. Λειτουργούν δύο συστήματος απόσμησης για τον καθαρισμό του αέρα των κτιρίων του τομέα προεπεξεργασίας και του τομέα επεξεργασίας ιλύος όπου εκλύονται οσμές. Με τη μονάδα παραγωγής βιομηχανικού νερού επιτυγχάνεται εξοικονόμηση νερού για τη λειτουργία και την άρδευση της εγκατάστασης. Η επιλογή αυτή είναι "οικολογικά σωστή" διότι επιτυγχάνει εξοικονόμηση νερού και άμβλυνση των δυνητικών επιπτώσεων στο περιβάλλον. Η μονάδα περιλαμβάνει φίλτρο βαρύτητας από χαλαζιακή άμμο που τροφοδοτείται από δυο αντλίες αντίστοιχης δυναμικότητας, αντλίες και αεροσυμπιεστές έκπλυσης, ένα πιεστικό συγκρότημα για την τροφοδοσία του βιομηχανικού νερού στα σημεία κατανάλωσης (σχάρες, δίκτυο άρδευσης, κλπ.) και δεξαμενή αποθήκευσης, όγκου 50 m 3. Η έξοδος των επεξεργασμένων λυμάτων πραγματοποιείται α) μέσω φρεατίου φόρτισης του υποθαλάσσιου αγωγού διάθεσης, β) κατάλληλου αντλιοστασίου πλύσης του αγωγού διάθεσης και γ) συστήματος παράκαμψης ασφαλείας ( 4. Εκτίμηση των επιπτώσεων των υδάτινων εκροών Τεστ τοξικότητας. Η βιομηχανική επανάσταση και η επακόλουθη απελευθέρωση στη βιόσφαιρα τεχνητών χημικών ουσιών οδήγησε στην ανάπτυξη ενός ιδιαίτερα ενδιαφέροντος κλάδου, της οικοτοξικολογίας. Η υδατική οικοτοξικολογία 27

28 καθιερώθηκε επισήμως το 1970 και χρησιμοποιείται για την πληρέστερη κατανόηση των οξείων και χρόνιων επιπτώσεων μιας ουσίας στους υδρόβιους οργανισμούς (Blaise, 2000). Η ρύπανση του περιβάλλοντος από χημικές ουσίες αποτελεί κίνδυνο για κάθε μορφή ζωής. Οι επιπτώσεις των χημικών ουσιών ομαδοποιούνται σε δύο γενικές κατηγορίες, α) στις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία (τοξικότητα στον άνθρωπο) και β) στις επιπτώσεις στους οργανισμούς των υδρόβιων και εδαφικών οικοσυστημάτων (οικοτοξικολογία). Η ομαδοποίηση αυτή θεωρείται καθαρά θεωρητική διότι οι επιπτώσεις στο οικοσύστημα επιδρούν έμμεσα ή άμεσα και στον άνθρωπο (Aouama et al., 2000). Στην περίπτωση της απόρριψης ουσιών στο περιβάλλον, ο έλεγχος πρέπει να γίνεται όχι μόνο με χημικές μεθόδους, οι οποίες περιγράφουν την αιτία του προβλήματος, αλλά και με βιολογικές, που ερμηνεύουν την επίπτωση. Η εκτίμηση κινδύνου ενός ρυπογόνου παράγοντα επιτυγχάνεται με δεδομένα από τις δύο προαναφερθείσες μεθόδους (Sánchez-Meza et al., 2007), διότι τα επιτρεπτά όρια των συγκεκριμένων χημικών συστατικών δεν μπορούν να διασφαλίσουν την απουσία της αρνητικής επίπτωσης μιας εκροής σε ένα υδάτινο οικοσύστημα (Blinova, 2000). Εκτός αυτού, η αποκλειστική χρήση των φυσικοχημικών μεθόδων χαρακτηρίζεται ως ελλειπής, μιας και οι τοξικές επιπτώσεις μιας ουσίας μπορεί να προκαλούνται σε συγκεντρώσεις κάτω από τα ανιχνεύσιμα όρια, ενώ οι συνεργητικές, πρόσθετες ή ανταγωνιστικές δράσεις δεν ανιχνεύονται με χημικό τρόπο (Canna Michaelidou et al., 2000). Έχει εκτιμηθεί από την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (US EPA) ότι το 80 90% των υδάτινων ρύπων δεν μπορούν να ανιχνευτούν αποκλειστικά και μόνο με χημικές μεθόδους. Η εκτίμηση της επίπτωσης ενός σύνθετου μείγματος, όπως είναι τα υγρά απόβλητα εξαρτάται από τη συνδυασμένη δράση των χημικών ενώσεων που αναλύονται, αλλά και από την ύπαρξη αυτών που δεν αναλύονται ή ανιχνεύονται (Picado et al., 2008). Για το λόγο αυτό, μία κοινή στρατηγική που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό των πιθανών επιπτώσεων και τοξικολογικών καταστάσεων από την έκθεση σε μία εκροή, ή/και σε μία χημική ουσία, είναι η χρήση βιοδεικτών (Şişman et al., 2008). Ο έλεγχος τοξικότητας 28

29 με οργανισμούς αναφέρεται ως οικοτοξικολογική εκτίμηση και μπορεί να έχει μικρή χρονική διάρκεια (τεστ οξείας τοξικότητας) ή να εκτείνονται ώστε να περιλαμβάνουν μέρος του κύκλου ζωής ενός οργανισμού (τεστ χρόνιας τοξικότητας). Τα τελικά σημεία των συγκεκριμένων ελέγχων προσδιορίζονται μέσω της εκτίμησης των τιμών LC 50 (Συγκέντρωση Θνησιμότητας) ή EC 50 (Συγκέντρωση Επίδρασης), οι οποίες εκφράζουν τη συγκέντρωση εκείνη στην οποία επέρχεται θάνατος ή επίδραση (ακινητοποίηση ή άλλη επίπτωση εκτός από τη θνησιμότητα) στο 50% των οργανισμών που εκτίθενται στην ουσία / ρύπο. Επιπλέον, προκύπτουν συμπεράσματα από την καταγραφή μεταβολών στη συμπεριφορά του οργανισμού, αλλά και η συγκέντρωση στην οποία δεν παρατηρείται κάποια επίπτωση (ΝΟΕC Μη Παρατηρούμενη Συγκέντρωση Επίδρασης), η οποία θεωρητικά αντιστοιχεί στην τιμή LC 10. Οι βιοέλεγχοι (bioassays) θεωρούνται καθιερωμένες μέθοδοι για την εκτίμηση της τοξικότητας σύνθετων μειγμάτων, όπως είναι τα απόβλητα βιομηχανικών μονάδων (Sánchez-Meza et al., 2007) και προσφέρουν σημαντικά δεδομένα ως προς την ποιότητα μιας εκροής (Petala et al., 2006). Από ερευνητές προτείνεται ο συνδυασμός ειδών από διαφορετικά τροφικά επίπεδα για να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια κατά την εφαρμογή των τεστ αλλά και για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων (Blinova, 2000; Kungolos et al., 2009). Βέβαια, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη το είδος της ουσίας που εξετάζεται, ο χρόνος έκθεσης αλλά και ο οργανισμός στον οποίο πραγματοποιείται το τεστ γιατί η ευαισθησία των ειδών εμφανίζει μεγάλες διακυμάνσεις (Fochtman et al., 2000). Γενικά, οι έλεγχοι τοξικότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία για τη γρήγορη εκτίμηση και παρακολούθηση προβληματικών τμημάτων υδάτινων οικοσυστημάτων, όπως είναι η σημειακή ρύπανση ενός ποταμού, έτσι ώστε να εντοπίζονται οι μεταβολές της οικολογικής κατάστασης σε πρωταρχικό στάδιο (Blinova, 2000; Petala et al., 2006). Ειδικά για το υδάτινο οικοσύστημα, και σύμφωνα με τα διεθνή πρωτόκολλα, οι πιο διαδεδομένοι και αναγνωρισμένοι από την επιστημονική κοινότητα οργανισμοί του γλυκού νερού είναι τα άλγη, τα καρκινοειδή και τα ψάρια (Neilson et al., 1990; Gallo et al. 1995). Μεταξύ των οργανισμών αυτών, οι ιχθύες 29

30 κυριαρχούν, κυρίως λόγω του ότι το υδάτινο περιβάλλον είναι βασικός υποδοχέας πολλών χημικών και ρυπογόνων ουσιών. Επί πρόσθετα, το ιδιαίτερο ενδιαφέρον της χρήσης των ιχθύων έγκειται στο ότι κατέχουν βασικό ρόλο στην τροφική αλυσίδα, αποτελούν τροφή για τον άνθρωπο, έχουν ψυχαγωγικό ρόλο και οι μαζικοί θάνατοι είναι εμφανείς και προκαλούν ανησυχία στο κοινό (Lammer et al., 2009). Εκτός των ιχθύων, όπως αναφέρθηκε, διάφοροι οργανισμοί από διαφορετικά τροφικά επίπεδα χρησιμοποιούνται για την πραγματοποίηση ελέγχων τοξικότητας (Janssen et al., 2000), με κυρίαρχα τα ασπόνδυλα. Τα τεστ οξείας και χρόνιας τοξικότητας με τη χρήση κλαδοκεραιωτών αποτελούν τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα και είναι αποδεκτά από διεθνείς οργανισμούς, όπως US EPA, OECD, ISO. Τα είδη που χρησιμοποιούνται ευρέως για το γλυκό νερό ανήκουν στην οικογένεια των τροχόζωων (Brachionus rubens, B. calyciflorus), στα ανόστρακα (Thamnocephalus platyurus, Streptocephalus proboscideus), στα κλαδοκεραιωτά (Daphnia magna, D. pulex, Ceriodaphnia dubia). Επί πρόσθετα, ευρέως διαδεδομένα είναι και κάποια είδη του αλμυρού νερού και ιδιαίτερα τα καρκινοειδή Artemia franciscana (προηγούμενη ονομασία Artemia salina) και Mysidopsis bahia. Έτσι λοιπόν για την αξιολόγηση δυνητικά επικίνδυνων ουσιών για το περιβάλλον, οι οικοτοξικολογικές δοκιμές θα πρέπει να περιλαμβάνουν οργανισμούς διαφόρων τροφικών επιπέδων, που αντιπροσωπεύουν τόσο τα χερσαία όσο και τα υδάτινα οικοσυστήματα (Cheung et al 1997; Garcia- Lorenzo et al. 2009). Αυτό οδήγησε και στην ανάπτυξη και εφαρμογή μικροβιοτέστ με φυτά. Παρόλο που τα φυτά είναι ένα ουσιαστικό μέρος ενός ισορροπημένου οικοσυστήματος, η χρήση τους για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών κινδύνων συναντάται μόνο κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Οι βιοέλεγχοι φυτοτοξικότητας με ανώτερα φυτά, με βάση τη βλάστηση των σπόρων και την επιμήκυνση της ρίζας, έχουν διεξαχθεί σε ποικίλα χερσαία και υδρόβια είδη φυτών (Wang 1991; Hosetti & Mohan 1999). Μέχρι τώρα, δεδομένα σχετικά με μελέτες φυτοτοξικότητας έχουν χρησιμοποιηθεί στην αξιολόγηση της τοξικότητας διαφόρων ουσιών, όπως χημικών ουσιών (Günter & Pestemer 1990), βιομηχανικών και αστικών υγρών αποβλήτων, επικίνδυνων αποβλήτων, στραγγισμάτων (Vasseur et al. 1998; Wang & 30