Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά νερού τροφοδοσίας του ταμιευτήρα ΥΗΕ Ιλαρίωνα και επίδραση αυτών στην ποιότητα του νερού του

Transcript

1 Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά νερού τροφοδοσίας του ταμιευτήρα ΥΗΕ Ιλαρίωνα και επίδραση αυτών στην ποιότητα του νερού του Ε.Ι. Τρικοιλίδου Μηχανικός Περιβάλλοντος, Τμήμα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας Γ. Ι. Πεκρίδης Δρ. Χημικός Μηχανικός, Τμήμα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας Γ.Π. Σαμιώτης Μηχανικός Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης Τ.Ε., Τμήμα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας Ε.Ι. Αμανατίδου Δρ. Χημικός Μηχανικός, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Τμήμα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης, Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας Ι.Ι. Παπαδόπουλος Δρ. Γεωπόνος, Επίκ. Καθηγητής Τμήματος Φυτικής Παραγωγής, ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας Δ. Ε. Πρίμπα Αγρ. Τοπογράφος Μηχανικός στον Τομέα Υδροδυναμικού, Προμελετών, Αδειοδοτήσεων και Περιβάλλοντος (ΤΥΠΑΠ) της ΔΥΗΠ/ΔΕΗ Λέξεις Κλειδιά: Ταμιευτήρας, Διαχείριση Υδάτινων Ταμιευτήρων, Ποιότητα Υδάτων - Ταμιευτήρας ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα εργασία παρουσιάζει τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας μετρήσεων φυσικοχημικών παραμέτρων του νερού του ποταμού Αλιάκμονα που τροφοδοτεί το νέοσχηματιζόμενο ταμιευτήρα Ιλαρίωνα, με τη χρήση του πακέτου SPSS, για τις περιόδους , 2007, Λόγω έλλειψης πρόσφατων μετρήσεων, επιπλέον αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν το 2012 από το Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Χημείας & Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων του ΤΕΙ Δ. Μακεδονίας, σε συνεργασία με τη ΔΥΗΠ/ΔΕΗ Α.Ε.(ΤΥΠΑΠ). Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υδάτων τροφοδοσίας της λίμνης βρίσκονται σε γενικές γραμμές εντός των ορίων της κείμενης νομοθεσίας, ενώ η νέο-σχηματισμένη λίμνη παρουσιάζει αποκλίσεις ως προς το ΤΚΝ και το αμμωνιακό άζωτο, που οφείλονται στην πρόσφατη κάλυψη εκτάσεων με φυτικά υπολείμματα και στη μη σταθεροποίηση του υδατικού συστήματος. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι τεχνητοί ταμιευτήρες σχηματίζονται με κατασκευή φραγμάτων συνήθως στη ροή ποταμών αλλά και μικρότερων υδάτινων ρευμάτων. Χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της ροής των ποταμών έχοντας ως απώτερο στόχο την ύδρευση, άρδευση, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αναψυχή, προστασία από πλημμύρες, κ.ά. Η κατασκευή τους συνεπάγεται οικονομικό και περιβαλλοντικό τίμημα. Η ποιότητα των υδάτων των ταμιευτήρων εξαρτάται σημαντικά από τα οργανικά υλικά και το φορτίο των θρεπτικών συστατικών που προέρχονται από παραποτάμους {1}. Αυξημένες συγκεντρώσεις θρεπτικών συστατικών οδηγούν σε ανάπτυξη αλγών και φυτοπλαγκτόν, στο οποίο μπορεί να οφείλεται η ύπαρξη τοξινών, με αποτέλεσμα η χρήση του νερού για πόση να γίνεται αποτρεπτική λόγω του αυξημένο κόστους επεξεργασίας του {2}. Η εξέλιξη της ποιότητας των υδάτων ενός ταμιευτήρα είναι πολύ σημαντική και πρέπει να λαμβάνεται υπόψη, τόσο στο σχεδιασμό των φραγμάτων όσο και στη διαχείριση του νερού

2 τους{3}. Για το λόγο αυτό είναι αναγκαία η συνεχής παρακολούθηση και η αξιολόγηση της ποιότητας του νερού των ταμιευτήρων για τον εντοπισμό των πηγών ρύπανσης και την πρόληψη των επιπτώσεων αυτής στις διάφορες χρήσεις του νερού. Η τεχνητή λίμνη Ιλαρίωνα σχηματίστηκε από την κατασκευή υδροηλεκτρικού φράγματος στον ποταμό Αλιάκμονα, στη θέση Μονή Ιλαρίωνα και είναι ένα έργο πολλαπλής χρήσης (Εικόνα 1). Είναι η πρώτη από μία σειρά τεχνητών λιμνών που σχηματίστηκαν από την κατασκευή τεσσάρων υδροηλεκτρικών φραγμάτων και η τροφοδοσία της πραγματοποιείται από τον ποταμό Αλιάκμονα (4050 km 2 έκταση) και από τα ρέματα της λεκάνης απορροής της (έκταση 662,25 km 2 ) ενώ φυσική εκροή υπάρχει προς τη λεκάνη απορροής του Πολυφύτου. Ο ποταμός Αλιάκμονας έχει μήκος 310 χιλιόμετρα, πηγάζει από τους ορεινούς όγκους του όρους Γράμμου και όρους Βέρνον της Βορειοδυτικής Μακεδονίας και εκβάλει στον Θερμαϊκό Κόλπο (Κεντρική Μακεδονία). Έχει μέση παροχή 80m 3 /sec, λεκάνη απορροής έκτασης km 2 που αποτελείται από αλουβιακές αποθέσεις, λίγους οφιόλιθους, γνεύσιους, σχιστόλιθους και αμφιβολίτες {4}. Η πρώτη λεπτομερής μελέτη των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του ποταμού Αλιάκμονα, υλοποιήθηκε την περίοδο {5} και ακολούθησαν η Zarfdjian με τους συνεργάτες της {6} οι οποίοι μελέτησαν τον πληθυσμό του ζωοπλαγκτόν στο ποτάμι και το βρήκαν όμοιο με αυτό των μικρών ποταμών ενώ οι εποχιακές διακυμάνσεις του ζωοπλαγκτόν εξαρτιόταν σημαντικά από το ph, το διαλυμένο οξυγόνο και τη συγκέντρωση του φωσφόρου. Σε άλλη μελέτη {7} εξετάστηκαν οι βιοτικές και φυσικοχημικές παράμετροι της ίδιας περιοχής μελέτης (Ιούλιος 1996 έως Μάρτιος 1997) και ταξινομήθηκε η ποιότητα του νερού σε «υψηλή» και «μέτρια» ενώ το Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών {8} (Σεπτέμβριος Οκτώβριος 2007) χαρακτήρισε την ποιότητα του νερού ως "υψηλή" και καθόρισε ως πιο πιθανή αιτία μελλοντικής υποβάθμισης της ποιότητάς του τα θρεπτικά συστατικά από γεωργικές και κτηνοτροφικές δραστηριότητες. Η παρούσα εργασία εξετάζει τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού τροφοδοσίας της νέοσχηματιζόμενης τεχνητής λίμνης Ιλαρίωνα στη Δυτική Μακεδονία, με σκοπό το συσχετισμό αυτών με την ποιότητα του νερού της λίμνης και επομένως με τη μελλοντική του χρήση για κάλυψη αναγκών άρδευσης και ύδρευσης. Σχήμα 1. Θέση του φράγματος Ιλαρίωνα και η περιοχή κατάκλυσης ταμιευτήρα Ιλαρίωνα.

3 2 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Για το συσχετισμό της ποιότητας του νερού τροφοδοσίας του ταμιευτήρα με την ποιότητα του νερού της λίμνης και τις μελλοντικές χρήσεις αυτού, πραγματοποιήθηκε στατιστική επεξεργασία των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του νερού του ποταμού κατά τη χρονική περίοδο {5} στις θέσεις δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα και Γέφυρα Γρεβενών και κατά τα έτη 2007 {8} & 2010 {9} στη θέση δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα. Επιπλέον αναλύσεις, για την επικαιροποίηση των στοιχείων, πραγματοποιήθηκαν κατά την περίοδο Οκτωβρίου - Δεκεμβρίου 2012 από το Διαπιστευμένο κατά ISO εργαστήριο Περιβαλλοντικής Χημείας και Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων, του Τμήματος Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης του Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας σε συνεργασία με τη ΔΥΗΠ/ΔΕΗ Α.Ε, Τομέας Υδροδυναμικού, Προμελετών, Αδειοδοτήσεων και Περιβάλλοντος (ΤΥΠΑΠ). 2.1 Επεξεργασία δεδομένων παλαιότερων μελετών Η επεξεργασία των δεδομένων ποιότητας νερού του ποταμού Αλιάκμονα χρονικά και χωρικά δίνει μία εικόνα της ποιότητας του νερού που τροφοδοτεί τον ταμιευτήρα και των πιθανών πιέσεων που μπορεί να δεχτεί μελλοντικά η σχηματιζόμενη λίμνη. Για την εκτίμηση των χρονικών και χωρικών μεταβολών της ποιότητας του νερού του ποταμού χρησιμοποιήθηκε το στατιστικό πακέτο SPSS Χρονική μεταβολή της ποιότητας, σε ετήσια κλίμακα με μηνιαίο βήμα στο σημείο δειγματοληψίας στη Μονή Ιλαρίωνα. Για την εκτίμηση της συγκεκριμένης μεταβολής χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία που αφορούσαν στα έτη {5} στο σημείο δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα. Κατά την επεξεργασία των στοιχείων ελέγχτηκε αρχικά η κανονική ή μη κατανομή των τιμών, εφαρμόζοντας το τεστ Sapiro- Wilk, ορίζοντας το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0,05 (ή διάστημα εμπιστοσύνης 95%). Στις περιπτώσεις που οι τιμές δεν ακολουθούσαν την κανονική κατανομή, έγινε έλεγχος και προσδιορισμός ακραίων τιμών με τη χρήση της δοκιμής Turkeys. Οι τιμές που τελικά κρίθηκαν ως ακραίες δεν συμπεριλήφθηκαν στους περαιτέρω υπολογισμούς, αλλά εξετάστηκαν ως μεμονωμένα περιστατικά Χρονική μεταβολή της ποιότητας, σε κλίμακα τριάντα ετών με βήμα δεκαετίας στο σημείο δειγματοληψίας στη Μονή Ιλαρίωνα. Για την εκτίμηση της στατιστικής διαφοράς μεταξύ των τιμών των δύο δεκαετιών {5} χρησιμοποιήθηκαν χρονοσειρές δεδομένων που αφορούσαν στην περίοδο αυτή καθώς και μεμονωμένες τιμές των ετών 2007 {8}, 2010 {9}. Η χρονοσειρά χωρίστηκε σε δύο δεκαετίες του και Αρχικά έγινε έλεγχος της κανονικής ή μη κατανομής των τιμών των δεδομένων και με βάση τα αποτελέσματα επιλέχτηκε για την αξιολόγηση της ομοιόμορφης ή μη χρονικής μεταβολής μεταξύ των δύο δεκαετιών η μη παραμετρική δοκιμασία Mann Whitney U-test, ορίζοντας το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0,05 (ή διάστημα εμπιστοσύνης 95%). Στη συνέχεια έγινε έλεγχος μεταβολής ανάμεσα στις χρονοσειρές και στις μεμονωμένες τιμές των ετών 2007, 2010 με τη χρήση της μη παραμετρικής δοκιμασίας Wilcoxon test, ορίζοντας το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας στο 0,05 (ή διάστημα εμπιστοσύνης 95%) Χωρική μεταβολή της ποιότητας μεταξύ σημείου δειγματοληψίας περιοχής Γρεβενών και σημείου δειγματοληψίας ποταμού Μονής Ιλαρίωνα με μηνιαίο βήμα. Για την εκτίμηση της μεταβολής αυτής χρησιμοποιήθηκαν βιβλιογραφικά δεδομένα {5, 8, 9} στο σημείο δειγματοληψίας Γέφυρα Γρεβενών (αντιπροσωπεύει το 75% της απορροής της συνολικής λεκάνης του ποταμού) και στο σημείο δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα, που είναι και το βαθύτερο σημείο του ταμιευτήρα. Μεταξύ των δύο αυτών σημείων δειγματοληψίας εκτιμήθηκε η ομοιόμορφη ή μη χρονική μεταβολή με τη χρήση της μη παραμετρικής δοκιμασίας

4 Mann Whitney U-test, και ορίστηκε το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας (p value) 0,05 ή 5% Εντοπισμός Βασικών Πιέσεων. Ο εντοπισμός των βασικών πιέσεων που δέχεται το σύστημα του ταμιευτήρα έγινε με τη συσχέτιση των τιμών των παραμέτρων ποιότητας μεταξύ τους, της περιόδου Για τη διερεύνηση της σημαντικής ή όχι συσχέτισης των παραμέτρων του ύδατος εφαρμόστηκε ο μη παραμετρικός συντελεστής συσχέτισης πράξεων Spearmann. 2.2 Δειγματοληψία και αναλύσεις Από την επεξεργασία και αξιολόγηση των στοιχείων των υπαρχουσών μελετών, σχετικά με την ποιότητα των υδάτων του ποταμού Αλιάκμονα, αναδείχτηκαν δύο σημαντικοί περιορισμοί (α) η έλλειψη στοιχείων όσον αφορά στους οργανικούς ρύπους που δέχεται ο ταμιευτήρας Ιλαρίωνα και (β) η έλλειψη χρονοσειράς δεδομένων για την τελευταία δεκαετία. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες και αναλύσεις κατά την περίοδο Οκτώβριος 2012 Δεκέμβριος Για τα αποτελέσματα των αναλύσεων της περιόδου αυτής, εφαρμόστηκε κατάλληλη στατιστική επεξεργασία ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τις χωρικές και χρονικές μεταβολές των παραμέτρων που μετρήθηκαν. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν 5 δειγματοληψίες σε 4 θέσεις και συλλέχθηκαν 30 δείγματα. Στον πίνακα 1 δίνονται οι ημερομηνίες και τα σημεία δειγματοληψίας καθώς και ο συνολικός αριθμός των δειγμάτων. Πίνακας 1. Ημερομηνίες δειγματοληψίας, σημεία δειγματοληψίας και συνολικός αριθμός των δειγμάτων Ημερομηνία Δειγματοληψίας 3/10/ /10/2012 7/11/ /11/ /12/2012 Περίοδος κατάκλυσης 1.Κατάντη φράγματος 2. Ανάντη φράγματος 3. Λογκάς Ελάτης 1. Κατάντη φράγματος 2. Ανάντη φράγματος 3. Λογκάς Ελάτης Σημεία δειγματοληψίας Περίοδος σχηματισμού 1.Κατάντη φράγματος 2. Ανάντη φράγματος 3. Λογκάς Ελάτης 1. Κατάντη φράγματος 2. Ανάντη φράγματος 3. Λογκάς Ελάτης 4. Καρπερό 1. Κατάντη φράγματος 2. Ανάντη φράγματος 3. Λογκάς Ελάτης 4. Καρπερό Αριθμός δειγμάτων 5 (2 δείγματα βάθους στο σημείο 2) 5 (2 δείγματα βάθους στο σημείο 2) 5 (2 δείγματα βάθους στο σημείο 2) 6 (2 δείγματα βάθους στο σημείο 2) 9 (5 δείγματα βάθους στο σημείο 2) Η συλλογή δειγμάτων έγινε σύμφωνα με το πρότυπο ISO {10}, ISO {11} και τις αντίστοιχες διαδικασίες του ISO {12}. Κατά την εκτέλεση των δειγματοληψιών μετρήθηκαν στο πεδίο η συγκέντρωση και ο κορεσμός του διαλυμένου οξυγόνου στα επιφανειακά δείγματα, (4500-O G, {13}), η θερμοκρασία (τόσο στα επιφανειακά και όσο και στα δείγματα βάθους) και το βάθος ταμιευτήρα. Οι αναλύσεις των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν στο Διαπιστευμένο κατά ISO εργαστήριο Περιβαλλοντικής Χημείας και Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων, του Τμήματος Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης του Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονία και περιελάμβαναν τις ακόλουθες παραμέτρους: ph (4500-Η + ), αγωγιμότητα (2510 Β), χημικώς

5 απαιτούμενο οξυγόνο (COD) (5220 COD-C), ολικό οργανικό άζωτο (ΤΚΝ) (4500-Νorg C), ολικό αμμωνιακό άζωτο (4500-ΝH 4 + F), νιτρώδες άζωτο (4500-ΝΟ2 Β), νιτρικό άζωτο (4500-ΝΟ 3 - Β), αλκαλικότητα (2320-B), αιωρούμενα στερεά (2540-TSS D), θολερότητα (2130-B), χρώμα (2120- Β). Εφαρμόστηκαν πρότυπες μέθοδοι ανάλυσης {13} με τη χρήση διακριβωμένων συσκευών και ογκομετρικού εξοπλισμού και οι κανόνες εσωτερικού ελέγχου ποιότητας του εργαστηρίου Στατιστική Επεξεργασία Αποτελεσμάτων αναλύσεων Για την εκτίμηση των χρονικών και χωρικών μεταβολών της ποιότητας του νερού του ποταμού κατά το 2012 χρησιμοποιήθηκε το στατιστικό πακέτο SPSS και εξετάστηκαν οι συσχετίσεις: - Έλεγχος της ομοιόμορφης ή μη χωρικής και χρονικής μεταβολής των παραμέτρων ελέγχου του ύδατος στα σημεία δειγματοληψίας που επιλέχτηκαν την περίοδο μελέτης. Με τον έλεγχο αυτό εξετάσθηκε κατά πόσο υπήρξαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στα διάφορα σημεία δειγματοληψίας του ταμιευτήρα αλλά και ανάμεσα στα διάφορα στάδια της ταμίευσης. - Έλεγχος της ομοιόμορφης ή μη χρονικής μεταβολής των παραμέτρων ελέγχου του ύδατος στο σημείο δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα για την περίοδο της μελέτης και για τις δεκαετίες και Με τον έλεγχο αυτό έγινε προσπάθεια να διερευνηθεί εάν στο το αρχικό αυτό στάδιο, η ταμίευση προκάλεσε στατιστικά σημαντικές διαφοροποιήσεις στην ποιότητα των υδάτων. Για τους παραπάνω ελέγχους εφαρμόστηκε η μη παραμετρική δοκιμασία Kruskal Wallis. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε σε ποιες χρονικές περιόδους ή θέσεις δειγματοληψίας αντιστοιχούν οι περιπτώσεις σημαντικής χωρικής ή χρονικής διαφοράς με την εφαρμογή της μη παραμετρικής δοκιμασίας Mann Whitney. Και για τα δύο test ως επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε το 0,05 ή 5%. 3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Σύμφωνα με τη στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων και τη σύγκριση των τιμών των παραμέτρων με τα όρια της κείμενης νομοθεσίας 2006/44/ΕΚ ποιότητα γλυκών υδάτων που έχουν ανάγκη προστασίας ή βελτίωσης για τη διατήρηση της ζωής των ιχθύων και 79/869/ΕΟΚ επιφανειακά ύδατα που προορίζονται για την παραγωγή πόσιμου νερού, οι μέσες τιμές των παραμέτρων ποιότητας των υδάτων του ποταμού Αλιάκμονα και επομένως των υδάτων τροφοδοσίας της λίμνης, όλων των ίδιων μηνών της περιόδου , βρίσκονται εντός των ορίων της κείμενης νομοθεσίας. Στο διάγραμμα 1 δίνονται μέσες τιμές όλων των ίδιων μηνών της περιόδου , οι στατιστικά ακραίες τιμές που παρατηρήθηκαν και τα όρια της κείμενης νομοθεσίας. Δεν παρατηρήθηκαν ακραίες τιμές στις παραμέτρους της αγωγιμότητας και του διαλυμένου οξυγόνου, παρατηρήθηκαν ακραίες τιμές σε ποσοστό μικρότερο του 5% του συνόλου των μετρήσεων στις παραμέτρους της θερμοκρασίας, του νιτρικού αζώτου και της αλκαλικότητας, οι οποίες δεν ξεπερνούσαν τα όρια της οδηγίας 79/869/ΕΟΚ. Παρατηρήθηκαν στατιστικά ακραίες τιμές, σε ποσοστό 5% επί του συνόλου των μετρήσεων στην παράμετρο του ph, από τις οποίες μόνο μία υπερέβαινε οριακά το όριο της νομοθεσίας παραγωγής πόσιμου νερού όχι όμως το όριο διαβίωσης ιχθύων.ως προς την παράμετρο του νιτρώδους αζώτου το σύνολο των στατιστικά ακραίων τιμών (ποσοστό 5,7% επί του συνόλου) ξεπερνούσε τα ανώτατα επιτρεπτά όρια της νομοθεσίας για τη διαβίωση των ιχθύων. Επίσης, το σύνολο των ακραίων τιμών της παραμέτρου του αμμωνιακού αζώτου (ποσοστό 13% επί του συνόλου) ξεπερνούσαν τα ανώτατα επιτρεπτά όρια της νομοθεσίας για τη διαβίωση των σαλμονειδών και την παραγωγή πόσιμου ύδατος. Οι ακραίες τιμές του νιτρώδους αζώτου, με βάση τα μετεωρολογικά στοιχεία και τα στοιχεία παροχών και προέλευσης των υδάτων, συνδέονται κυρίως με την τροφοδοσία από τον κύριο ρου του ποταμού Αλιάκμονα, ο οποίος είναι ιδιαίτερα επιβαρημένος με τους αντίστοιχους ρύπους, χωρίς όμως να αποκλείονται και σημειακές τυχαίες πηγές ρύπανσης. Η παρουσία νιτρωδών ιόντων σημαίνει σχετικά πρόσφατη

6 Διάγραμμα 1. Μέσες τιμές των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών όλων των ίδιων μηνών της περιόδου του νερού του ποταμού Αλιάκμονα.

7 ρύπανση με ιόντα αζώτου στην ανηγμένη μορφή τους (αμμωνία), τα οποία οξειδώθηκαν σε νιτρώδη και η παρουσία αμμωνιακών ιόντων σημαίνει πρόσφατη ρύπανση που προκαλεί κατανάλωση οξυγόνου κατά το μετασχηματισμό τους σε νιτρώδη ιόντα και δημιουργεί τοξικές συνθήκες για την υδρόβια ζωή. Από την εκτίμηση της χρονικής μεταβολής της ποιότητας σε κλίμακα τριάντα ετών, με βήμα δεκαετίας, διαφαίνονται οι αλλαγές της ποιότητας των υδάτων του ποταμού Αλιάκμονα σε βάθος χρόνου. Οι διαφορετικές δεκαετίες συνεπάγονται και αλλαγές τόσο στην ποσότητα όσο και στο είδος των πιέσεων που δέχεται το ποτάμι. Η στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων έδειξε ότι η πλειοψηφία των παραμέτρων παρουσίασαν στατιστικά σημαντική χρονική μεταβολή μεταξύ των περισσότερων χρονικών περιόδων που εξετάστηκαν. Η ποιότητα των υδάτων υποβαθμίστηκε από το 1980 έως το 1999 (εκτός της παραμέτρου του αμμωνιακού αζώτου) και παρουσίασε βελτίωση μετά από το Παρ όλα αυτά, λόγω έλλειψης χρονοσειρών δεδομένων ποιότητας των υδάτων για τη δεκαετία 2000-έως σήμερα, δεν μπορούν να γίνουν ασφαλείς προβλέψεις ως προς την τάση υποβάθμισης ή όχι των υδάτων μελλοντικά. Από τη χωρική μεταβολή μεταξύ του σημείου δειγματοληψίας Γέφυρα Γρεβενών και του σημείου δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα, με μηνιαίο βήμα, διαφαίνεται η πιθανή ύπαρξη μεταφερόμενης ρύπανσης, στην περιοχή σχηματισμού του ταμιευτήρα από άλλες υπολεκάνες και η ύπαρξη σημαντικών πηγών ρύπανσης στην ίδια τη λεκάνη του Ιλαρίωνα. Εντοπίστηκαν διαφοροποιήσεις στα δύο σημεία δειγματοληψίας ανάμεσα στις παραμέτρους της αγωγιμότητας (Man-Whitney U-test: p<0.05), της αλκαλικότητας (Man-Whitney U-test: p<0.01) και του νιτρικού αζώτου (Man-Whitney U-test: p<0.05), με τις τιμές της αγωγιμότητας και τις αλκαλικότητας να είναι υψηλότερες στη θέση δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα και του νιτρικού αζώτου στη Γέφυρα Γρεβενών. Η αύξηση της αγωγιμότητας και της αλκαλικότητας στο σημείο δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα οφείλεται στα ύδατα του Ποταμού Βενέτικου λόγω γεωλογικών σχηματισμών. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου στη θέση δειγματοληψίας Γέφυρα Γρεβενών, δηλαδή στον κύριο ρου του Αλιάκμονα, οφείλονται πιθανόν στα λιπάσματα που χρησιμοποιούνται στις καλλιέργειες στη λεκάνη Γρεβενών. Όσον αφορά στην προέλευση των ρύπων, η αρνητική συσχέτιση ανάμεσα στη θερμοκρασία και στο νιτρικό άζωτο (r=-0.357, p<0.01, n=180), υποδεικνύει εποχικότητα στη μεταβολή της συγκέντρωσης του νιτρικού αζώτου. Δηλαδή κατά τους θερινούς μήνες κατά τους οποίους οι απορροές είναι μικρές, παρατηρείται μείωση του νιτρικού αζώτου ενώ τους χειμερινούς μήνες που υπάρχουν αυξημένες απορροές, παρατηρείται αύξηση της συγκέντρωσης του νιτρικού αζώτου. Η θετική συσχέτιση ανάμεσα στον ολικό φώσφορο και στο νιτρικό άζωτο (r=0.273, p<0.01, n=168) υποδεικνύει ότι αυτές οι δύο παράμετροι έχουν την ίδια προέλευση. Ο συνδυασμός των δύο παραμέτρων συναντάται κυρίως στα λιπάσματα αλλά και στα αστικά και κτηνοτροφικά απόβλητα. Η συσχέτιση του νιτρικού αζώτου με τη θερμοκρασία, άρα και με τις εποχιακές μεταβολές της απορροής καθώς και η συσχέτιση του ολικού φωσφόρου με το νιτρικό άζωτο οδηγεί σε βάσιμες πιθανότητες προέλευσης αυτών από λιπάσματα μέσω επιφανειακής απορροής. Επιπλέον, η μη συσχέτιση του νιτρικού αζώτου με το αμμωνιακό άζωτο και τα νιτρώδη ιόντα ενισχύει αυτό το συμπέρασμα. Δηλαδή, εάν το αμμωνιακό άζωτο προέρχονταν από λιπάσματα θα συσχετίζονταν τουλάχιστον με το νιτρικό άζωτο. Επίσης, εάν τόσο το νιτρικό άζωτο όσο και ο ολικός φώσφορος και το αμμωνιακό άζωτο προέρχονταν κατά κύριο λόγο από τα αστικά υγρά απόβλητα ή ανάλογου φορτίου ρύπων βιομηχανικής δραστηριότητας, θα εμφανιζόταν συσχέτιση του αμμωνιακού αζώτου με τον ολικό φώσφορο τουλάχιστον. Όμως λόγω έλλειψης στοιχείων για τις οργανικές ενώσεις και οι άλλες πηγές δεν μπορούν να αποκλειστούν. Ιδιαίτερη σημασία έχει και η θετική συσχέτιση της αλκαλικότητας με την αγωγιμότητα(r=0.636, p<0.01, n=200), που υποδεικνύει ότι η πιθανή αύξηση της αλκαλικότητας οφείλεται κυρίως σε ανθρακικά και όξινα ανθρακικά ιόντα, που σημαίνει ότι τα ύδατα εμπλουτίζονται από τα ασβεστολιθικά πετρώματα της περιοχής σε αυξημένο ποσοστό και πιθανώς από τις λατομικές δραστηριότητες που υπάρχουν στην περιοχή. Η θετική συσχέτιση ανάμεσα στο αμμωνιακό άζωτο

8 και το νιτρώδες άζωτο (r=0.229, p<0.01, n=164) ήταν αναμενόμενη, καθώς η οξείδωση του αμμωνιακού αζώτου σε νιτρώδες άζωτο είναι μία γρήγορη διεργασία. Αναμενόμενη ήταν και η αρνητική συσχέτιση ανάμεσα στο νιτρώδες άζωτο και το διαλυμένο οξυγόνο (r= 0.230, p<0.01, n=164), απαραίτητο για την περαιτέρω μετατροπή των νιτρώδους αζώτου σε νιτρικό. Κατά την περίοδο μελέτης, πραγματοποιήθηκαν 5 δειγματοληψίες σε συνολικά 4 διαφορετικές θέσεις. Στα διαγράμματα 2, 3, 4 και 5 δίνεται η χωρική και χρονική μεταβολή των φυσικοχημικών παραμέτρων κατά την περίοδο μελέτης στον ταμιευτήρα Ιλαρίωνα. Αποκλίσεις από τα όρια της κείμενης νομοθεσίας παρατηρήθηκαν στις τιμές του ΤΚΝ στη θέση δειγματοληψίας «Ελάτη» από 7/11/2012 έως 17/12/2012 και στη θέση «Μονή Ιλαρίωνα» από 25/11/2012 έως 17/12/2012. Δεν είναι ξεκάθαρο αν αυτή η οργανικής μορφής ρύπανση προέρχεται από απόβλητα (αστικά και κτηνοτροφικά) ή από την αποσύνθεση της βιομάζας στην κατακλυζόμενη περιοχή. Από παρατηρήσεις κατά τις επισκέψεις στην περιοχή μελέτης εντοπίστηκε μεγάλος αριθμός διάσπαρτων κτηνοτροφικών μονάδων στις περιοχές των οικισμών Φρουρίου και Ελάτης, ενώ ο μικροβιολογικός έλεγχος έδειξε ότι τα επίπεδα των βακτηριδίων υπερβαίνουν το όριο κολύμβησης της κείμενης νομοθεσίας (Ολικά Κολοβακτηρίδια > 1000). Διάγραμμα 2. Χωρική και χρονική μεταβολή ΤΚΝ, COD, αμωνιακού αζώτου και νιτρώδους αζώτου κατά την περίοδο μελέτης στον ταμιευτήρα Ιλαρίωνα. Το σύνολο των τιμών αμμωνιακού αζώτου βρισκόταν κάτω από το όριο των 0,16mgN/L (όριο Κυπρινιδών), με εξαίρεση την τιμή στη θέση Ελάτη κατά τη δειγματοληψία στις 17/12/2012. Στη συγκεκριμένη θέση παρατηρήθηκε σταδιακή αύξηση από τις 25/11/2012, δηλαδή κατά την περίοδο κατάκλυσης, κατ αναλογία με τις παραμέτρους COD και TKN. Αξιοσημείωτη είναι και η

9 αύξηση που παρατηρήθηκε (πάνω από το όριο των Σαλμονιδών αλλά κάτω από το όριο των Κυπρινιδών) κατά τη δειγματοληψία στις 24/10/2012. Η μεταβολή αυτή παρατηρήθηκε ομοιόμορφα σε όλες τις περιοχές δειγματοληψίας. Επιπλέον, οι τιμές των συγκεντρώσεων του νιτρώδους αζώτου στη θέση Μονή Ιλαρίωνα την περίοδο 03/10/ /10/2012 και στη θέση Ελάτη την περίοδο 25/11/ /12/2012 ήταν εκτός του θεσμοθετημένου ορίου των 0,009 mg ΝΟ 2 - -N/L (όριο διαβίωσης κυπρινιδών). Οι τιμές του χρώματος σε όλες τις θέσεις δειγματοληψίας εμφανίζονταν χαμηλές και κάτω του θεσμοθετημένου ορίου των 10Hz, την περίοδο 03/10/2012 έως 07/11/2012. Όμως από τις 25/11/2012 έως 17/12/2012 (περίοδος μεγάλης κατάκλυσης), παρατηρήθηκε αύξηση των τιμών της παραμέτρου, υπερβαίνοντας ή πλησιάζοντας οριακά τα θεσμοθετημένα όρια. Μεγαλύτερη τιμή παρατηρήθηκε στη θέση Καρπερό στις 17/12/2012. Οι τιμές της θολερότητας κατά την περίοδο της μεγάλης κατάκλυσης (μετά την 25 η /11/2012) υπερέβαιναν το θεσμοθετημένο όριο των 4 NTU. Η αυξημένη θολερότητα στην έξοδο του Ταμιευτήρα είναι παροδική και οφείλεται τόσο στη μη διαμορφωμένη κοίτη όσο και στην ανατάραξη του νερού που προκαλείται από το σωλήνα εξόδου που εξασφαλίζει την ελάχιστη οικολογική παροχή έως την πλήρωση του Ταμιευτήρα. Αντιθέτως η συγκέντρωση των αιωρούμενων στερεών ήταν χαμηλή σε όλες τις θέσεις δειγματοληψίας και πολύ κάτω από το όριο των 25mg/L. Συμπεραίνεται λοιπόν, ότι η απότομη αύξηση της θολερότητας και του χρώματος που παρατηρήθηκε σε όλα τα σημεία δειγματοληψίας δεν οφείλεται στα αιωρούμενα στερεά, αλλά στη διάλυση ενώσεων στο νερό κατά την κατάκλυση επιπλέον περιοχών με φυτική βλάστηση (χλωροφύλλης, χρωστικών ουσιών κ.ά.). Διάγραμμα 3. Χωρική και χρονική μεταβολή α) χρώματος, β) θολερότητας, γ) αιωρούμενων στερεών κατά την περίοδο μελέτης στον ταμιευτήρα Ιλαρίωνα.

10 Στην πλειοψηφία των παραμέτρων παρατηρήθηκε ομοιόμορφη χωρική κατανομή με εξαίρεση ορισμένες παραμέτρους. Το διαλυμένο οξυγόνο στη θέση δειγματοληψίας Μονή Ιλαρίωνα παρουσίασε τις χαμηλότερες τιμές κορεσμού καθ όλη τη διάρκεια μελέτης, σε σύγκριση με τα υπόλοιπα σημεία δειγματοληψίας (Mann-Whitney U-test: p<0,05). Ιδιαίτερα χαμηλή ήταν η τιμή της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου σε αυτή τη θέση κατά το μήνα Οκτώβριο 2012, που συμπίπτει με μικρή ταμίευση νερού και μικρό ρυθμό ανανέωσης (ξηρασία). Διάγραμμα 4. Χωρική και χρονική μεταβολή διαλυμένου οξυγόνου κατά την περίοδο μελέτης στον ταμιευτήρα Ιλαρίωνα. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι μετά την πλήρωση του ταμιευτήρα Ιλαρίωνα, πιθανόν να δημιουργηθούν συνθήκες έλλειψης οξυγόνου, ειδικά στα σημεία που υπάρχει μικρός βαθμός ανατάραξης. Επίσης αξιοσημείωτη είναι και η πτώση των επιπέδων κορεσμού του Διαλυμένου Οξυγόνου στο σημείο δειγματοληψίας Ελάτης από τις 07/11/2012, περίοδο που ξεκίνησε η κατάκλυση της συγκεκριμένης περιοχής και η μετατροπή της από ποτάμι σε ταμιευτήρα. Οι τιμές της αλκαλικότητας στις θέσεις Καρπερό και Ελάτη ήταν υψηλότερες (πιο κοντά στις εκβολές του Βενέτικου Ποταμού), ενώ η θέση δειγματοληψίας Έξοδος παρουσίασε σημαντικά χαμηλότερες τιμές καθ όλη την περίοδο μελέτης. Η παράμετρος του νιτρώδους αζώτου στη θέση Μονή Ιλαρίωνας ανάντη του φράγματος ήταν αυξημένη σε σχέση με τη θέση Έξοδος, κατάντη του φράγματος ιδιαίτερα την περίοδο 03/10/ /10/2012 (Mann-Whitney U-test: p<0,01) και του νιτρικού αζώτου στη θέση δειγματοληψίας Έξοδος (κατάντη φράγματος) που ήταν αυξημένη σε σχέση με το σημείο Μονή Ιλαρίωνα, (Mann-Whitney U-test: p<0,01) κατά την περίοδο 03/10/2012 με 07/11/2012. Συγκριτικά, μεταξύ της περιόδου εκπόνησης της μελέτης (2012) και των τιμών της περιόδου , για τους ίδιους μήνες, στη θέση Μονή Ιλαρίωνα, όλες οι παράμετροι παρουσίασαν στατιστικά σημαντική χρονική διαφοροποίηση εκτός από τις παραμέτρους της θερμοκρασίας και του ph. Υψηλότερες τιμές παρουσίασαν η αγωγιμότητα (Kruskal-Wallis ANOVA: H= 29,35, df=2, p<0,01), η αλκαλικότητα (Kruskal- Wallis ANOVA: H= 47,96, df=2, p<0,01), το αμμωνιακό άζωτο (Kruskal-Wallis ANOVA: H= 10,65, df=2, p<0,01) και το νιτρώδες άζωτο (Kruskal-Wallis ANOVA: H= 34,23, df=2, p<0,001). Χαμηλότερες τιμές παρουσίασαν το διαλυμένο οξυγόνο (Kruskal-Wallis ANOVA: H= 64,255, df=2, p<0,001) και το νιτρικό άζωτο (Kruskal-Wallis ANOVA: H= 39,74, df=2, p<0,001).

11 Διάγραμμα 5. Χωρική και χρονική μεταβολή ph, αλκαλικότητας, αγωγιμότητας και νιτρικού αζώτου κατά την περίοδο μελέτης στον ταμιευτήρα Ιλαρίωνα. 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η θέση του ταμιευτήρα, οι υπάρχουσες υδρογεωλογικές συνθήκες, ο κατάλληλος σχεδιασμός των εκροών του φράγματος και η σωστή διαχείριση της βιομάζας της περιοχής κατάκλυσης αποτελούν σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα και την ποσότητα του αποθηκευόμενου νερού. Ως προς τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά, οι μέσες μηνιαίες τιμές ( , 2005, 2007, 2012) όλων των παραμέτρων ποιότητας των υδάτων του ποταμού Αλιάκμονα και επομένως η ποιότητα των υδάτων τροφοδοσίας της λίμνης, βρίσκονται σε γενικές γραμμές εντός των ορίων της κείμενης νομοθεσίας. Οι παράμετροι του νιτρώδους και αμμωνιακού αζώτου, εμφανίζουν το σύνολο των ακραίων τιμών τους (ποσοστό 5,7% και 13% αντίστοιχα) να υπερβαίνει τα ανώτατα επιτρεπτά όρια της νομοθεσίας και αποτελούν την κυριότερη πηγή ρύπανσης του νέου ταμιευτήρα καθώς και μελλοντική απειλή δημιουργίας ευτροφικών συνθηκών και τοξικότητας των ψαριών. Οι παράμετροι αυτοί αποτελούν την κυριότερη πηγή ρύπανσης του νέου ταμιευτήρα μελλοντικά, καθώς θα αυξηθούν οι αρδευόμενες εκτάσεις και πιθανόν τα αζωτούχα θρεπτικά συστατικά στον κύριο ρου του Αλιάκμονα (Γρεβενίτης) και στον ταμιευτήρα.

12 Η αυξημένη συγκέντρωση του νιτρικού αζώτου είναι εποχιακή και λόγω της θετικής συσχέτισης την παράμετρο του ολικού φωσφόρου, η πιθανότερη πηγή προέλευσης αυτών στο νερό, μέσω επιφανειακής απορροής, είναι η χρήση λιπασμάτων στις αγροτικές δραστηριότητες, χωρίς να αποκλείονται. και άλλες πηγές. Ο ποταμός Βενέτικος συμβάλλει στην αύξηση της αγωγιμότητας και της αλκαλικότητας του ταμιευτήρα. Η αλκαλικότητα (ιόντα υδροξυλίου, όξινα-ανθρακικά και ανθρακικά ιόντα) συμβάλει στη διαμόρφωση της τιμής του ph του συστήματος που με τη σειρά του επηρεάζει την παραγωγή CH 4 και CO 2 από βιολογικές διεργασίες. Υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων παρατηρήθηκε σταδιακά από το 1980 έως το 1999 χωρίς όμως σημαντικές αποκλείσεις από τα όρια της κείμενης νομοθεσίας. Από τις δειγματοληψίες που πραγματοποιήθηκαν το 2012 στον υπό δημιουργία ταμιευτήρα διαφαίνεται ότι το υδατικό σύστημα του νέου ταμιευτήρα δεν έχει ακόμα σταθεροποιηθεί. Οι μεταβολές του όγκου του νερού και η σταδιακή κάλυψη εκτάσεων με φυτικά υπολείμματα, επηρεάζουν την ποιότητα του νερού με σημαντικές χωρικές διαφοροποιήσεις, ενώ πολλές φορές παρατηρούνται και υπερβάσεις κάποιων παραμέτρων από την κείμενη νομοθεσία. Οι παράμετροι που επηρεάζονται περισσότερο είναι το ολικό οργανικό άζωτο (ΤΚΝ), το αμμωνιακό και το νιτρώδες άζωτο, το χρώμα και η θολερότητα. Κρίνεται σκόπιμη η παρακολούθησή τους έτσι ώστε να διευκρινιστεί αν οι αυξημένες τιμές που παρουσιάζουν αποτελούν ένα παροδικό φαινόμενο που οφείλεται στην κατάκλυση. Η παρακολούθηση ιδιαίτερα του χρώματος και της θολερότητας είναι πολύ σημαντική διότι επηρεάζονται άμεσα από τα φυτικά υπολείμματα που υπάρχουν στην περιοχή ενώ επηρεάζουν τα επίπεδα του διαλυμένου οξυγόνου και υποβοηθούν στη δημιουργία ανοξικών ζωνών. ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. Marcé, R., Moreno-Ostos, E., López, P., Armengol, J., The role of allochthonous inputs of dissolved organic carbon on the hypolimnetic oxygen content of reservoirs. Ecosystems 11, Larson, S., Reliably safe. American Scientist 96 (1), Marcé, R., Moreno-Ostos E., Ma García-Barcina J., Armengol J Tailoring dam structures to water quality predictions in new reservoir projects: Assisting decision-making using numerical modeling. Journal of Environmental Management Bornovas, J. & Rondogianni-Tsiambau, Geological map of Greece. Scale 1: IGME. Greece 5. Υπουργείο Γεωργίας «Ποιοτικά χαρακτηριστικά άνω ρου Αλιάκμονα» 6. Zarfdjian M.H., Michaloudi E.,. Bobori D., Mourelatos S Zooplankton abundance in the Aliakmon River, Greece. Belg. J. Zool., 130 (supplement 1): Skoulikidis N.Th., Gritzalis K., Kouvarda Th Hydrochemical and ecological quality assessment of a Mediterranean River system. Global Nest: the Int. J. Vol 4, No 1, pp Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών Ινστιτούτο Εσωτερικών Υδάτων «Μελέτη της Ιχθυοπάνίδας & προτάσεις για τη διατήρησή της στην περιοχή κατασκευής του Υ/Η έργου Ιλαρίωνα.» Έργο: ΕΤΜΕ Ιλαρίωνα, Τελική Έκθεση 9. Μέργου Φωτεινή Ελένη Επίδραση των φραγμάτων στην Οικολογική Συνέχεια (Continuum) των ποταμών. Μεταπτυχιακή Εργασία. Α.Π.Θ. 10. International Standard, ISO : Water Quality Sampling Guidance on sampling from lakes, natural and man-made. Switzerland. ISO copyright office. 11. International Standard, ISO : Water Quality Sampling Guidance on sampling of rivers and streams. Switzerland. ISO copyright office. 12. Ευρωπαϊκό Πρότυπο ISO 17025: 2000: Γενικές απαιτήσεις για την ικανότητα των εργαστηρίων δοκιμών και διακριβώσεων. Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Α.Ε. 13. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater APHA, 21 st Edition.