«Μετρήσεις και μελέτη των επιπτώσεων του τροποσφαφικού όζοντος, σε φυτά πατάτας δείκτες στην περιοχή του Αντικάλαμου Μεσσηνίας»

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (ΤΕΙ) ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΘΕΚΑ Τ Ε I Κ Α Λ Α Μ Α Τ Α! ΤΜΗΜΑ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΜΑ: «Μετρήσεις και μελέτη των επιπτώσεων τυ τρπσφαφικύ όζντς, σε φυτά πατάτας δείκτες στην περιχή τυ Αντικάλαμυ Μεσσηνίας» Της σπυδάστριας: Τσαρμπύ Αθηνάς Καλαμάτα, Μάις 2011 ΣΤΕΓ(ΘΕΚΑ) Π.470

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (ΤΕΙ) ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΘΕΚΑ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΜΑ: «Μετρήσεις και μελέτη των επιπτώσεων τυ τρπσφαφικύ όζντς, σε φυτά πατάτας δείκτες στην περιχή τυ Αντικάλαμυ Μεσσηνίας» Της σπυδάστριας: Τσαρμπύ Αθηνάς Επιβλέπων καθηγητής: Κάρτσωνας Επαμεινώνδας Καλαμάτα, Μάις

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρύσα εργασία αφρά στις «Μετρήσεις και μελέτη των επιπτώσεων τυ τρπσφαιρικύ όζντς, σε φυτά πατάτας δείκτες στην περιχή τυ ΤΕΙ Ηβ^μάτας στν Αντικάλαμ Μεσσηνίας». Τ θέμα αυτό έχει θεωρητικό αλλά κυρίως και πρακτικό ενδιαφέρν, αφύ η χρήση και επίδραση τυ όζντς στα φυτά απτελεί μια πραγματικότητα στη σύγχρνη γεωργική πρακτική. Ασχλήθηκα με αυτό τ θέμα, για να μάθω πώς επιδρά τ όζν στα φυτά, γεγνός πυ παλαιότερα δεν γνωρίζαμε αφύ δεν είχαμε ασχληθεί και πειραματιστεί για τη σχέση όζντς και καλλιεργύμενων φυτών. Δηλαδή, παραβλέπαμε μέχρι τώρα τις ευεργετικές και επιβλαβείς επιδράσεις τυ όζντς πάνω στα φυτά. Η έρευνα συνήθως εξάγει χρήσιμα συμπεράσματα. Η εργασία χωρίζεται σε δύ μέρη. Τ μέρς πρώτ, πυ είναι τ θεωρητικό, είναι αφιερωμέν στυς ατμσφαιρικύς ρύπυς (πρωτγενείς-δευτεργενείς) και στ όζν, καθώς και την επίδρασή τυς στην ανάπτυξη των φυτών για τ Νμό Μεσσηνίας. Επιπλέν, γίνεται εκτίμηση της επίδρασης της υψηλής συγκεντρώσεως τυ όζντς στα φυτά. Στ δεύτερ πρακτικό μέρς περιγράφεται η διαδικασία τυ πειράματς, τ πώς έγινε, πυ περατώθηκε, τι υλικά και μέθδι χρησιμπιήθηκαν, πια απτελέσματα εξήχθαν. Αναφέρνται, επίσης και τα χρήσιμα συμπεράσματα από την εκτέλεση τυ πειράματς. Τσαρμπύ Αθηνά Καλαμάτα, Μάις

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τ I Κ Α Λ Α Μ Α Τ Α! ΤΜΗΜΑ ΕΚΔΟΣΕΟΝ 4 ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ ΜΕΡΟΣ I5 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΟΙ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ιστρική αναδρμή Κυριότερες πηγές ατμσφαιρικής ρύπανσης Πρωτγενείς - δευτεργενείς ρύπι Πρωτγενείς ρύπι Δευτεργενείς ρύπι Πηγές πρέλευσης Οι φωτχημικί ρύπι ΟΖΟΝ - Πώς δημιυργείται; - Πυ υπάρχει; Τ όζν ως χημικό στιχεί Τ όζν στην ατμόσφαιρα Τ στρατσφαιρικό όζν Τ τρπσφαιρικό όζν Μηχανισμός σχηματισμύ όζντς Επίδραση τυ όζντς στην ανάπτυξη φυτών και επιπτώσεις σε αυτά Τ όζν ως φυττξικός ρύπς Επίδραση όζντς στη φυσιλγική λειτυργία τυ φυτύ Τ πρόγραμμα ICP Vegetation Στόχι τυ πργράμματς ICP Vegetation Περίληψη των πρόσφατων απτελεσμάτων τυ ICP Vegetation Μελλντική εργασία για τ ICP Vegetation Φυτά βιδείκτες Βικαταγραφή όζντς ΟΙ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥΣ ΣΤΑ ΦΥΤΑ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΜΕΣΣΗΝΙΑΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΥΨΗΛΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΑ ΦΥΤΑ Μρφλγικές - Ανατμικές παρατηρήσεις 31 4

5 Φυσιλγικές παρατηρήσεις 32 ΜΕΡΟΣ 25 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Υλικά Φυτικό υλικό Υλικά υπστρώματς- Φυτδχεία - Λίπασμα Μέθδι Σπρά πατατόσπρυ - Ανάπτυξη φυτών Πειραματικό σχέδι Καταγραφή ανάπτυξης φυτών - Καταγραφή ζημιών από τ όζν Μετρήσεις συνλικής χλωρφύλλης Μετρήσεις τυ ρυθμύ φωτσύνθεσης και της στματικής αγωγιμότητας με LCI Portable Photosynthesis System Καταμέτρηση της συγκέντρωσης τυ όζντς στην ατμόσφαιρα Στατιστική ανάλυση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Μέτρηση Ρυθμύ Φωτσύνθεσης και της στματικής αγωγιμότητας στα φύλλα των φυτών της πατάτας Επίδραση της ημερμηνίας στ ρυθμό φωτσύνθεσης και στη στματική αγωγιμότητα των φύλλων ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ ΣΤΑ ΦΥΛΛΑ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΤΗΣ ΠΑΤΑΤΑΣ ME SPAD ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΕΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΟΖΟΝΤΟΣ ΜΟΡΦΟΛΟΕΙΚΗ ΚΑΤΑΕΡΑΦΗ ΖΗΜΙΑΣ ΣΤΑ ΦΥΛΛΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...48 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

6 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ 1.ΕΙΣ ΑΓΩΓΗ 1.1. ΟΙ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ Ιστρική αναδρμή Μέσω της χρνλγικής καταγραφής σημαντικών γεγνότων πυ σχετίζνται με την ατμσφαιρική ρύπανση και τα αίτια πρόκλησης αυτής, πρκύπτει τ συμπέρασμα ότι η αέρια ρύπανση δεν είναι φαινόμεν της σύγχρνης επχής, αλλά χρνλγείται από αρχαιτάτων χρόνων και η εξέλιξή της συνίσταται στη διαφρπίηση των πηγών πρέλευσης της ανάλγα με την ανθρώπινη δραστηριότητα. Πριν τη βιμηχανική επανάσταση, ι πηγές πυ συνδέθηκαν με την παραγωγή αέριας ρύπανσης ήταν ι βιμηχανίες επεξεργασίας δερμάτων ζώων και παραγωγής χαλκύ, σιδήρυ κ.α. Η βιμηχανική επανάσταση (18ς - 19ς αιώνας) πυ χαρακτηρίστηκε από τ επίτευγμα τυ ανθρώπυ να διαχειριστεί τν ατμό, όξυνε τ πρόβλημα της ατμσφαιρικής ρύπανσης λόγω της ευρείας χρήσης των ατμμηχανών πυ απαιτύσαν καύση άνθρακα σε μεγάλες πσότητες. Στις αρχές τυ 20υ αιώνα ι κύριες τεχνλγικές αλλαγές πυ επηρέασαν την ρύπανση τυ αέρα ήταν η αντικατάσταση των ατμμηχανών από ηλεκτρικές, η ηλεκτρδότηση των σιδηρδρόμων και η αντικατάσταση τυ άνθρακα από πετρέλαι ( ). Ακλύθησαν σβαρά επεισόδια ρύπανσης τυ αέρα εντείνντας τις ανάγκες για έρευνα. Στη Μεγάλη Βρετανία μια μεγάλη καταστρφή από ατμσφαιρική ρύπανση συνέβη στ Λνδίν τ Τ επεισόδι άρχισε στις 4 Δεκεμβρίυ και σε δύ μέρες η ρατότητα σε μερικές περιχές της πόλης, είχε μειωθεί στ ένα μόλις μέτρ. Εκτός από τν καπνό και την μίχλη σημειώθηκαν υψηλές τιμές από τ διξείδι τυ θείυ, πυ συνδέεται (όπως και καπνός) άμεσα με την καύση τυ λιγνίτη. Περίπυ θάνατι σε διάστημα τεσσάρων ημερών απδόθηκαν στην ισχυρή ατμσφαιρική ρύπανση πυ χαρακτήρας της (καπνός, μίχλη και διξείδι τυ θείυ) δήγησε στη δημιυργία τυ όρυ «αιθαλμίχλη τύπυ Λνδίνυ». Παρόμια περιστατικά πυ βίωσαν άλλες χώρες, στις μεγάλες πόλεις τυς τις επόμενες δύ δεκαετίες, είχαν ως απτέλεσμα τις πρώτες εθνικές νμθετήσεις και τη 6

7 δημιυργία μεγάλων ερευνητικών κέντρων ( ), πυ είχαν αντικείμεν τη μελέτη αυτών των πρβλημάτων. Στ τέλς τυ 20υ αιώνα η εμφάνιση όξινης βρχής, τυ φωτχημικύ νέφυς και των πρβλημάτων πυ δημιυργήθηκαν στις καλλιέργειες, έγιναν εθνικό θέμα στις Ηνωμένες Πλιτείες και στη Γερμανία, όπυ επενδύθηκαν εκατντάδες εκατμμύρια για έρευνα. Ακλύθησαν και ι υπόλιπες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Μεγάλα βήματα ήταν η αντικατάσταση των συμβατικών αυτκινήτων με καταλυτικά και η χρήση αμόλυβδης βενζίνης (Κηιρα, 1997) Κυριότερες πηγές ατμσφαιρικής ρύπανσης Οι σημαντικότερες πηγές ρύπανσης πυ πρέρχνται από την ανθρώπινη δραστηριότητα μπρύν να χωριστύν στις παρακάτω κατηγρίες ανάλγα με την πρέλευση των ρύπων : α) τα μέσα μεταφράς (αυτκίνητα, πλία, αερπλάνα) β) τη βιμηχανική δραστηριότητα γ) την παραγωγή ενέργειας (ηλεκτρισμύ) δ) την ικιακή δραστηριότητα (θέρμανση) ε) κάθε είδυς καύση πυ δεν περιλαμβάνεται στις παραπάνω κατηγρίες. Η σύσταση τυ ατμσφαιρικύ αέρα επηρεάζεται εκτός από τις κάθε είδυς καύσεις στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων και από τυς ρύπυς πυ πρέρχνται από την παραγωγική διαδικασία των βιμηχανικών εγκαταστάσεων. Οι σημαντικότερι ρύπι πρέρχνται από τις καύσεις και μάλιστα από τις ατελείς καύσεις (χωρίς την επαρκή παρυσία τυ ξυγόνυ) Πρωτγενείς - δευτεργενείς ρύπι Οι ατμσφαιρικί ρύπι, πυ μπρύν να βρεθύν είτε σε αέρια κατάσταση είτε σε μρφή αερμεταφερόμενών σωματιδίων, κατηγριπιύνται ως πρωτγενείς και δευτεργενείς. Οι πρωτγενείς εκπέμπνται απευθείας στην ατμόσφαιρα πρερχόμενι από φυσικές ή ανθρώπινες πηγές (802, ΝΟ2). Ανάλγα με τις φυσικές και χημικές τυς 7

8 ιδιότητες και τις μετεωρλγικές συνθήκες πυ επικρατύν τπικά, εθνικά και διεθνώς, μπρύν είτε να εναπθετηθύν σε επιφάνειες κντά στην πηγή πρέλευσής τυς είτε να μεταφερθύν έως και χιλιόμετρα μακριά, όπυ, κατά τη διάρκεια της μεταφράς αυτής, μπρύν να μετασχηματιστύν σε δευτεργενείς. Συνεπώς, ι δευτεργενείς ρύπι (Ο3, PAN, SO4) σχηματίζνται εμμέσως στην ατμόσφαιρα από αντιδράσεις των πρωτγενών ρύπων. Η διαδικασία αυτή εξαρτάται συχνά από τη διακύμανση της θερμκρασίας της ατμόσφαιρας και της ηλιακής ακτινβλίας. Όταν η ηλιακή ακτινβλία συμμετέχει στη δημιυργία των δευτεργενών ρύπων, τότε νμάζνται φωτχημικί ρύπι (Krupa, 1997) Πρωτγενείς ρύπι Πρωτγενείς ρύπι νμάζνται ι ρύπι πυ υπάρχυν στην ατμόσφαιρα στη μρφή πυ παράγνται από τις διάφρες πηγές τυς. Σε αυτή την κατηγρία ανήκυν τ 802, Η28, ΗΌ, ΗΡ, ΝΟχ, 02^4, 0 0, Ρό, αμίαντς, τα αλγόνα και διάφρες ενώσεις τυς. Εικόνα 1. Τξικότητα φθρίυ σε φύλλα αμπέλυ - Φωκίδα. 8

9 Διξείδι τυ θείυ (SO2) To SC>2 ελευθερώνεται με την καύση των γαιανθράκων και από τις χαρτβιμηχανίες. Υψηλές συγκεντρώσεις SO2 διαπιστώννται σε επιφανειακά στρώματα αέρς πυ σημαίνει ότι έχει αυξημένη δυνατότητα πρκλήσεως συμπτωμάτων ξείας τξικότητας στα φυτά. Απτελεί επίσης την πηγή της όξινης βρχής, η πία δημιυργείται, όταν τ SO2 ενώνεται με τις σταγόνες νερύ και παράγεται H2SO4. To SO2 εισέρχεται στ φύλλ μέσω των στματίων, με ένα πσστό 15% πυ μπρεί να εισέλθει κατευθείαν στ έλασμα τυ φύλλυ μέσω της εφυμενίδς. Όταν τ SO2 εισέλθει στ φύλλ μετατρέπεται στα τξικά ιόντα HSO3- και SO3- και εν συνεχεία στ μη τξικό ιόν SO4- Εάν ρυθμός συσσωρεύσεως των τξικών ιόντων είναι μεγαλύτερς από αυτόν της μετατρπής τυς στ μη τξικό ιόν, τότε αναπτύσσνται συμπτώματα τξικότητας στ φυτό. Τυπικά συμπτώματα στα φυτά είναι ι περιφερειακές νεκρώσεις των φύλλων και ι νεκρώσεις μεταξύ των νεκρώσεων. To SO2 απτελεί τξικό ρύπ με αθριστική δράση. Η ευαισθησία ενός φυτύ στ SO2 εξαρτάται κυρίως από τ βαθμό απρρφήσεώς τυ κατά τη διάρκεια αναπτύξεως τυ φυτύ και από τις εφαρμζόμενες καλλιεργητικές φρντίδες, καθότι τ θεί απτελεί βασικό στιχεί θρέψεως τυ φυτύ. Υδρφθόρι (HF) Τ φθόρι και τα φθριύχα άλατα παράγνται κατά την επεξεργασία πλλών ρυκτών, όπως βωξίτη, και από εργστάσια επεξεργασίας υάλυ και χημικών λιπασμάτων. Τα περισσότερα εδάφη περιέχυν ρισμένη πσότητα διαλυμένυ φθρίυ με απτέλεσμα τα περισσότερα φυτά να περιέχυν στ φύλλωμά τυς πσότητα φθρίυ μικρότερη των 10 ppm. To HF συγκεντρώνεται στυς φυτικύς ιστύς, κυρίως στην περιφέρεια των φύλλων (Εικόνα 1.). Όταν η συγκέντρωση φθάσει σε τξικά επίπεδα, παρατηρύνται νεκρώσεις των άκρων τυ ελάσματς. Πέραν όμως των επάκριων νεκρώσεων τ φθόρι πρκαλεί νεκρώσεις και στυς καρπύς δενδρωδών καλλιεργειών, όπως της ρδακινιάς, όπυ υπβαθμίζει την πιότητα των ρδάκινων λόγω πρόωρης ερυθριάσεως και γηράνσεως των ιστών πλησίν τυ κάλυκα. 9

10 Αιθυλένι (C2H4) Ελευθερώνεται κατά την καύση τυ φυσικύ αερίυ, πετρελαίυ, άνθρακα, από τις εξατμίσεις των αυτκινήτων και από πλλές χημικές βιμηχανίες. Απτελεί ρύπ μικρής και τπικής σημασίας. Συγκεντρώσεις γύρω στ 0,1 ppm πρκαλύν ανάσχεση της βλαστήσεως, επιναστεία και πρόωρη φυλλόπτωση. Ανώμαλη άνθηση και βυθισμένες μελανές νεκρωτικές κηλίδες σε καρπύς (π.χ. μήλα) είναι επίσης συμπτώματα τυ αιθυλενίυ Δευτεργενείς ρύπι Οι δευτεργενείς ρύπι σχηματίζνται κατά τη διάρκεια πλύπλκων χημικών αντιδράσεων μεταξύ των πρωτγενών ρύπων και άλλων ατμσφαιρικών συστατικών όπως των υδρατμών. Οι αντιδράσεις αυτές λαμβάνυν χώρα παρυσία φωτός, πότε δημιυργείται τ λεγόμεν φωτχημικό νέφς. Αυτό τ νέφς παρυσιάζεται κυρίως σε αστικές περιχές, όπυ η ηλιακή ακτινβλία είναι έντνη. Στ φωτχημικό νέφς έχυμε τη δημιυργία κυρίως των PAN και τυ όζντς. Όζν (03) Τ όζν είναι πλέν σημαντικός φυττξικός αέρις ρύπς. Παράγεται από τις μηχανές εσωτερικής καύσεως και από την αντίδραση τυ απελευθερύμενύ ΝΟ2 με τ 02 Επίσης παράγεται από τις αστραπές και άλλα φυσικά φαινόμενα. Ιδανικές συνθήκες για τ σχηματισμό όζντς είναι θερμκρασία πάνω από 32 C, άνεμι χαμηλής εντάσεως, έντνη ηλιακή ακτινβλία και μικρής διάρκειας βρχπτώσεις. Έτσι, υψηλές συγκεντρώσεις ατμσφαιρικύ όζντς παρατηρύνται συνήθως κατά τη διάρκεια των θερμών περιόδων, η πία συμπίπτει με την περίδ αναπτύξεως των φυτών. Ομίως, στις αγρτικές περιχές κατά τη διάρκεια των θερμών περιόδων, παρατηρύνται υψηλές συγκεντρώσεις όζντς σε χρνικά διαστήματα πυ τα φυτά εμφανίζυν υψηλύς ρυθμύς φωτσυνθέσεως. Τ όζν εισέρχεται στ φύλλ μέσω των στματίων κατά τη λειτυργία της φωτσυνθέσεως και της αναπνής. Αρχικά, ζημιώννται τα κύτταρα τυ μεσφύλλυ (ιστός πυ περιέχει χλωρπλάστες και είναι υπεύθυνς για τη φωτσύνθεση ή την 10

11 αφμίωση CO2). Επειδή η αρχική επίδραση τυ όζντς εστιάζεται στη φωτσυνθετική δραστηριότητα τυ φυτύ, υψηλές συγκεντρώσεις όζντς μπρεί να πρκαλέσυν συμπτώματα πυ σχετίζνται με τη διάσπαση της χλωρφύλλης, με την κατάρρευση των κυττάρων, την καταστρφή των κυττάρων τυ μεσφύλλυ και τυ δρυφρακτειδύς παρεγχύματς και την εμφάνιση συνήθως λευκωπών κηλίδων στην επάνω επιφάνεια τυ φύλλυ (Εικόνες 2.-3.). Τ ατμσφαιρικό όζν πρκαλεί χημικές διαφρπιήσεις στην εφυμενίδα τυ φύλλυ, ενώ η επαφή τυ με τυς εσωτερικύς ιστύς τυ φυτύ δηγεί σε βιλγικές και φυσιλγικές αλλαγές. Η ευαισθησία των φυτών τρππιείται από κάθε παράγντα πυ επηρεάζει τ άνιγμα των στματίων (φως, σχετική υγρασία, εδαφική υγρασία). Εκμεταλλευόμενι τ γεγνός της εμφανίσεως τυπικών συμπτωμάτων σε ρισμένα ευαίσθητα στ όζν είδη φυτών (π.χ. πικιλία Bel-W3 τυ καπνύ) τα χρησιμπιύμε ως βιλγικύς δείκτες για τν έλεγχ ρυπάνσεως της ατμόσφαιρας από τ όζν. Άριστς βιλγικός δείκτης για την ανίχνευση τυ όζντς στην Ελλάδα έχει απδειχθεί η πικιλία Λητώ τυ Trifolium alexandrinum. Συμπτώματα πυ πρκαλύνται από τ ατμσφαιρικό όζν στα φυτά αναφέρνται στν Πίνακα 1. 11

12 Πίνακας 1.: Συμπτώματα πυ πρκαλύνται από τ ατμσφαιρικό όζν στα φυτά. Είδς (ρυτύ Phaseolus vulgaris Συμπτώματα στα φύλλα Αργύρωση, χλώρωση, μεμνωμένες νεκρωτικές κηλίδες Cucurbita pepo Λευκά στίγματα Vitis vinifera Λευκές κηλίδες, πρόωρη φυλλόπτωση, νανισμός Ipomoea batatas Χλώρωση Allium cepa Λευκές κηλίδες, επάκρια ξήρανση των φύλλων Solanum tuberosum Φαιές κηλίδες, χλώρωση, αργύρωση Glycine max Ερυθρίαση, χλώρωση, ιώδη στίγματα Spinacia olerácea Λευκόφαιες κηλίδες Nicotiana tabacum Ασημόλευκες κηλίδες Citrulus communis Λευκόφαιες κηλίδες Prunus cerasus Ερυθρμέλανα στίγματα, ερυθρίαση και χλώρωση των φύλλων, πρόωρη φυλλόπτωση Pinus spp. Χλωρωτικές κηλίδες στις παλαιότερες βελόνες, επάκρια ξήρανση των βελνών Abies spp. Χλωρωτικές κηλίδες στις παλαιότερες βελόνες Εικόνα 3. Τξικότητα ατμσφαιρικών ρύπων σε συνδυασμό με ξηρασία σε δάσς ελάτης - Πάρνηθα, Αττική. Νιτρικό περξυακετύλι (ΡΑΝ, Ή3<Γ(0 )0 0 Ν02) Τ Νιτρικό περξυακετύλι απτελεί δευτεργενή ατμσφαιρικό ρύπ. Είναι πρϊόν απευθείας ενώσεως τυ ΝΟ2 με τις περξυακετυλικές ρίζες πυ παράγνται φωτχημικά από τυς άκαυστυς υδργνάνθρακες των καυσαερίων. Εμφανίζεται με τ όζν κατά τη διάρκεια των φωτχημικών επεισδίων. Παραμένυν στην ατμόσφαιρα και μεταφέρνται σε μακρινές απστάσεις στην ύπαιθρ, σε καλλιέργειες και φυσικά 12

13 ικσυστήματα. Χαρακτηριστικά συμπτώματα τξικότητς τυ PAN είναι η εμφάνιση κηλίδων λευκύ (αργύρωση) ή ρειχάλκινυ χρώματς στην κάτω επιφάνεια των φύλλων. Τ σύμπτωμα αυτό φείλεται στην απκόλληση της κάτω εφυμενίδας τυ φύλλυ και στην εισαγωγή στρώματς αέρς στν φυτικό ιστό. To PAN συσσωρεύεται στην κάτω επιφάνεια τυ φύλλυ στυς μεσκυττάριυς χώρυς τυ δρυφακτειδύς παρεγχύματς. Ο ακριβής μηχανισμός της πρκλήσεως τξικότητας δεν είναι πλήρως γνωστός, η συμβλή όμως τυ φωτός είναι αναγκαία πριν από, κατά τη διάρκεια και μετά την έκθεση των φυτών στν ατμσφαιρικό ρύπ. Η τξική δράση τυ PAN στα φυτά έχει εντπισθεί περισσότερ σε πώδη και λαχανικά παρά σε δένδρα και θάμνυς. Τ μαρύλι θεωρείται ως τ πλέν ευαίσθητ φυτικό είδς. Διξείδι και μνξείδι τυ αζώτυ (ΝΟχ) Τα ΝΟχ συνεισφέρυν στη δημιυργία της όξινης βρχής. To ΝΟ2 ελευθερώνεται από τις μηχανές εσωτερικής καύσεως και πρκαλεί απχρωματισμό των πράσινων ργάνων των φυτών, τα πία συνήθως απκτύν ρειχάλκιν χρώμα. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις η επίδρασή τυ αφρά στη μείωση της αναπτύξεως των φυτών. Συνπτικά στιχεία, αναφρικά με τη συμβλή των κυριότερων ρυπαντών της ατμόσφαιρας στην εκδήλωση τξικτήτων στα φυτά. Ι.Ι.3.3. Πηγές πρέλευσης Οι πηγές εκπμπής των αέριων ρύπων ταξινμύνται ανάλγα με τη φύση τυς σε σταθερές και κινητές. Οι σταθερές πηγές κατηγριπιύνται επιμέρυς ως: α) σημεί μεμνωμένυ γεγνότς (single event point), π.χ. διαρρή από ατύχημα, β) συνεχείς (continues point), π.χ. καπνδόχς πυ εκπέμπει ρύπυς, γ) τπικές (area), π.χ. μια μεγάλη πόλη, δ) εθνικές (regional), π.χ. συγκεντρωμένα αστικά κέντρα, ε) διεθνείς (continental), π.χ. πλλές ανεπτυγμένες χώρες πυ βρίσκνται κντά στην Ευρώπη. Ομίως και ι κινητές πηγές δίννται και ως πηγές γραμμής, όπως για παράδειγμα ένας αυτκινητόδρμς ή η γραμμή πυ αφήνει ένα αερσκάφς. Η κατάταξη των πηγών των πρωτγενών ρύπων ανάλγα με τη φύση τυς είναι: Α) Φυσικές, δηλαδή φυσικές δραστηριότητες (κεραυνός, μικρβιακές διαδικασίες εδάφυς, ξείδωση της αμμωνίας) ή γεω-βιγενετικές πηγές 13

14 ατμσφαιρικύ μεθανίυ ( Η4), τ πί είναι σε μεγάλ βαθμό υπεύθυν για τ φαινόμεν τυ θερμκηπίυ. Β) Τεχνητές (Ανθρωπγενείς), θεωρύνται κυρίως τα μεταφρικά μέσα, ι βιμηχανίες, τα χημικά πυ χρησιμπιύνται στη γεωργία και τα αέρια (802, Ν 0Χ) πυ απελευθερώννται από τη καύση της βιμάζας. Οι δευτεργενείς ρύπι παράγνται στην ατμόσφαιρα μέσω αντιδράσεων πυ περιγράφνται ως μγενείς (αέρια σε αέρια φάση) ή ετεργενείς (αέρια φάση σε σωματίδια είτε υγρά είτε στερεά). Ο σημαντικότερς δευτεργενής αέρις ρύπς στην επιφάνεια της Γης είναι τ Ο3, τ πί παράγεται κυρίως από την ανθρώπινη δραστηριότητα (π.χ. καυσαέρια των μέσων μεταφράς) και δεν πρέπει να συγχέεται με τ φυσικό και ευεργετικό στρώμα όζντς της στρατόσφαιρας. Οταν υπάρχυν άνεμι πρερχόμενι από τα αστικά κέντρα, ι συγκεντρώσεις όζντς συχνά φτάνυν σε υψηλά επίπεδα κατά τη διάρκεια των καλκαιρινών μηνών στις πραστιακές και αγρτικές περιχές. Στην σύγχρνη επχή, ι άνθρωπι πυ ζυν στην ύπαιθρ και υπθέτυν ότι αναπνέυν καθαρό και φρέσκ αέρα, μπρεί στην πραγματικότητα να υπόκεινται σε περισσότερη ρύπανση όζντς απ ότι ι άνθρωπι της πόλης. Είναι όμως σημαντικό να σημειωθεί ότι ι κάτικι της πόλης μπρεί να υφίστανται υψηλές συγκεντρώσεις πρωτγενών αέριων ρύπων (Κηιρε, 1997) Οι φωτχημικί ρύπι Είναι διεθνώς γνωστό ότι πλλί αέριι ρύπι έχυν δυσμενείς επιπτώσεις στα φυτά με απτελέσματα άμεσα (ξεία τξικότητα και καταστρφή ιστών) ή έμμεσα (χρόνια τξικότητα με πρόωρη γήρανση, μείωση της απόδσης, αύξηση ευπάθειας σε ασθένειες, εχθρύς και σταδιακή νέκρωση). Σήμερα, ι φωτχημικί ρύπι (και κυρίως τ τρπσφαιρικό όζν) θεωρύνται ι πλέν επικίνδυνι αέριι ρύπι για τα φυτά. Παράγνται δευτεργενώς από τα καυσαέρια κινητήρων εσωτερικής καύσης (κυρίως χήματα) υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινβλίας, όπως ότι έχει πραναφερθεί. Η επικινδυνότητα των φωτχημικών ρύπων για τα φυτά φείλεται στις εξής ιδιότητες : 14

15 Α. Έχυν ισχυρή φυττξική δράση. Β. Δεν απδμύνται σε καθαρή ατμόσφαιρα. Γ. Μεταφέρνται σε μεγάλες απστάσεις σε πραστιακές ζώνες και ευρύτερα στην ύπαιθρ (τ όζν ανήκει στυς διασυνριακύς ρύπυς σύμφωνα με τη Σύμβαση της Γενεύης για την Διασυνριακή Αέρια Ρύπανση τυ Ο.Η.Ε.). Επιπλέν τυ όζντς, ένας δευτεργενής φωτχημικός ρύπς είναι τ PAN (Peroxy-Acetyl Nitrate) πυ γενικά παρατηρείται σε μικρότερες συγκεντρώσεις απ ότι τ όζν, αλλά σε σημαντικές συγκεντρώσεις μπρεί να είναι τξικό για τα φυτά (Krupa, 1997). 15

16 1.2. ΟΖΟΝ - Πώς δημιυργείται; - Πύ υπάρχει; Τ όζν ως χημικό στιχεί Τ καθαρό όζν είναι μια αλλτρπική μρφή τυ Ο2 συντιθέμενη από τρία άτμα (Ο3). Σε θερμκρασία δωματίυ τ αέρι έχει ανιχτό μπλε χρώμα. Υγρπιείται κάτω από τυς -112 C. Τ υγρπιημέν όζν έχει σκύρ μπλε χρώμα και είναι επακίνδυν εκρηκτικό. Σε μία αναλγία αραίωσης των 100 ppb έχει χαρακτηριστική σμή, γι αυτό και η νμασία τυ πρέρχεται από την ελληνική λέξη όζω πυ σημαίνει μυρίζω. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις είναι πλύ δηλητηριώδες και πρκαλεί λύση τυ βλεννγόνυ υμένα. Είναι δε περίπυ 50 φρές πι διαλυτό στ νερό απ ότι τ ξυγόν. Τ όζν είναι από τα πι ισχυρά ξειδωτικά, αντιδρά ραγδαία με διάφρα μερικώς ακόρεστα ργανικά συστατικά και καταστρέφει τα ελαστμερή. Λόγω της ιδιότητάς τυ ως ξειδωτικό μέσ, τ όζν χρησιμπιείται σε περιρισμένες συγκεντρώσεις ως απλυμαντικό για τ νερό και τν αέρα, λευκαντικό κεριών και υφαντών. Οι φυσικές ιδιότητες τυ όζντς φαίννται συγκεντρωτικά στ Πίνακα 2. ΠΙΝΑΚΑΣ 2 «Φυσικές ιδιότητες όζντς» Μριακό Βάρς 48 Σημεί Τήξεως -192,7 C Σημεί Βρασμύ -111,9 C Πυκνότητα αερίυ (0 (2, 760ιηΓη 2,144 g/1 Πυκνότητα υγρύ ( (2, 760ιηπι Ημ) 1,614 g/ml Διαλυτότητα στ νερό (0 <2, 760τηηι 49 ml /100 ml νερύ Θερμχωρητικότητα (0 Θ) 9,1 cal / g mol C Πηγή: Krupa, 1977, Σαϊτάνη, Τ όζν στην ατμόσφαιρα Τ όζν είναι ένα φυσικό συστατικό της ατμόσφαιρας στην πία η συγκέντρωσή τυ διαφρπιείται ανάλγα με τ υψόμετρ, την επχή τυ έτυς και την περιχή. Η συγκέντρωσή τυ στην επιφάνεια της γης επηρεάζεται από την ύπαρξη 16

17 και την ένταση των ανθρώπινων δραστηριτήτων. Σε αστικές και πραστιακές περιχές, ι τυπικές καλκαιρινές μέγιστες ημερήσιες τιμές κυμαίννται από ppb, για τις περιχές της υπαίθρυ από ppb, ενώ σε απμακρυσμένες θαλάσσιες περιχές και σε απόμακρα τρπικά δάση ι τιμές αυτές κυμαίννται από ppb (Krupa, 1997). Τ όζν στην ατμόσφαιρα παρυσιάζεται σε δύ στρώματα. Αρχικά σχηματίζεται στη στρατόσφαιρα καθώς η ηλιακή ακτινβλία αλληλεπιδρά με τ ξυγόν. Παράλληλα εντπίζεται και στην τρπόσφαιρα, ως ένας σημαντικός φωτχημικός ρύπς. Για τ διαχωρισμό αυτό χρησιμπιύμε τις έννιες τρπσφαιρικό και στρατσφαιρικό όζν αντίστιχα. Ι.2.2.Ι. Τ στρατσφαιρικό όζν Τ στρατσφαιρικό όζν παρά τη χημικά υψηλή δραστηριότητά τυ, διαδραματίζει έναν εξαιρετικά σημαντικό ρόλ στην υπστήριξη της επίγειας ζωής. Περίπυ τ 90% τυ ατμσφαιρικύ στρώματς όζντς βρίσκεται στη στρατόσφαιρα όπυ, κατά τν Chapman (1930), παράγεται από τη φωτλυτική διάσπαση των μρίων τυ ξυγόνυ από την υπεριώδη ακτινβλία πυ εισέρχεται στη στρατόσφαιρα σε μήκη κύματς μικρότερα από 242 nm (Ri). Τ ατμικό ξυγόν τ πί σχηματίζεται, αντιδρά με τ μριακό ξυγόν πρς σχηματισμό τυ όζντς (Εικόνα 4.) παρυσία ενός τρίτυ σώματς, τ πί μπρεί να είναι Ν2 ή Ο2 (R2). Τ όζν μπρεί πάλι να διασπαστεί φωτλυτικά και να δώσει ατμικό και ξανά μριακό ξυγόν (R3, R4). 17

18 Οι χημικές αντιδράσεις πυ εξηγύν τα παραπάνω είναι: Rl : Ο2 + hn X<242nm -» R2 : O (+M) -> 0 3 (+M) R3 : O3 + hn λ<31 Onm -> O + O2 R4 : O + O3 > 2O2 Αυτές ι αντιδράσεις είναι σημαντικές για τη διατήρηση της ισόρρπης παρυσίας όζντς στη στρατόσφαιρα. Απτέλεσμα των φωτχημικών αυτών αντιδράσεων είναι η απρρόφηση μεγάλυ μέρυς της υπεριώδυς ακτινβλίας, η πία αν έφτανε στη γη θα απέβαινε καταστρφική για τη ζωή στν πλανήτη. Παρ όλα αυτά, έρευνες δείχνυν την ύπαρξη σημαντικών επιπρόσθετων αντιδράσεων αέριας φάσης, στις πίες ξείδια τυ υδργόνυ, ξείδια τυ αζώτυ και αλγόνα παίζυν καταλυτικό ρόλ στη διάσπαση τυ όζντς (Hampson, 1964, Crutzen, 1970, Jonston, 1971, Molina και Rowland, 1974). Επίσης απδείχθηκε ότι ετεργενείς αντιδράσεις στην επιφάνεια παγκρυστάλλων μπρύν επίσης να παίξυν σημαντικό ρόλ στην καταλυτική διάσπαση τυ όζντς από τ χλώρι. Αυτές ι αντιδράσεις θεωρύνται υπεύθυνες για την τρύπα τυ όζντς (Solomon, 1988). 18

19 Τ τρπσφαιρικό όζν Τ τρπσφαιρικό όζν είναι ένας δευτεργενής ρύπς με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά πυ σχετίζνται τόσ με τις πηγές όσ και με τν τρόπ σχηματισμύ τυ στις περιχές της τρπόσφαιρας. Η αυξημένη συγκέντρωση τυ όζντς συνδέεται με τις ανθρωπγενείς εκπμπές πρόδρμων στιχείων όπως ξείδια τυ αζώτυ, πτητικά ργανικά συστατικά (Volatile Organic Compounds) (VOC), μνξείδι τυ άνθρακα (CO) και μεθάνι (CH4) (Σαϊτάνης, 1998). Ο σχηματισμός τυ φωτχημικύ όζντς στην τρπόσφαιρα πρκύπτει από την αρχική ξείδωση των μεταβλητών ργανικών συνθέσεων (VOC) από τ ηλιακό φως και υπό την παρυσία νιτρικών ξειδίων ΝΟχ (=ΝΟ και ΝΟ2). Οι συχνότητες και ι μηχανισμί ξείδωσης των VOC γενικά είναι γνωστά και πστικπιύνται μέσω εργαστηριακών μελετών, παρ όλ πυ παραμένυν σημαντικές αβεβαιότητες σχετικά με συγκεκριμένες τάξεις των VOC (Fowier et al, 1997). Απυσία ξειδίων τυ αζώτυ άλλες φωτχημικές διαδικασίες όπως η φωτόλυση, δηγύν στη βραδεία διάσπαση τυ όζντς. Όταν ι συγκεντρώσεις είναι χαμηλές, όπως στις απμακρυσμένες περιχές της υπαίθρυ, ρυθμός παραγωγής όζντς εξαρτάται περισσότερ από τις συγκεντρώσεις των ΝΟχ. Ωστόσ στις μεγάλες πόλεις με έντνα πρβλήματα στην κυκλφρία των αυτκινήτων η παρυσία των ΝΟχ είναι πάντα επαρκής και σχηματισμός όζντς εξαρτάται περισσότερ από τις συγκεντρώσεις των VOC (Chameides et al, 1992) Παρότι υπάρχυν ακόμα ασάφειες στις φωτχημικές διαδικασίες της τρπόσφαιρας, έχει πλέν τεκμηριωθεί ότι τ όζν μπρεί να σχηματιστεί φωτχημικά τόσ σε περιχές με ρύπανση όσ και σε περιχές χωρίς ρύπανση και ότι ι ίδιι μηχανισμί είναι υπεύθυνι για τ σχηματισμό τυ και στυς δύ τύπυς περιχών (Calvert et al, 1972, Seinfeld, 1989). Ι Μηχανισμός σχηματισμύ όζντς Με την επίδραση της ηλιακής ακτινβλίας γίνεται φωτόλυση τυ ΝΟ2 πρς σχηματισμό τυ Ο3 και ΝΟ, τα πία επίσης αντιδρύν μεταξύ τυς πρς επανασχηματισμό τυ ΝΟ2. Επιτυγχάνεται έτσι μια κατάσταση ισρρπίας, στην πία η συγκέντρωση όζντς παραμένει αμετάβλητη (Σαϊτάνης, 1998). Η χημεία μετατρπής 19

20 ξειδωμένων νιτρικών ενώσεων είναι σαφώς ρισμένη και εξηγεί τ σχηματισμό μιας σειράς ανόργανων και ργανικών ενώσεων, ι πίες έχυν τ ρόλ της πηγής για ΝΟχ και υδργόνων πυ περιέχυν ελεύθερες ρίζες. Κατά τη διάρκεια της νύχτας η νιτρική ρίζα (ΝΟ3) παίζει κυρίαρχ ρόλ στη χημεία των ξειδωμένων νιτρικών ενώσεων (ΡινίεΓ βί αΐ, 1997). Για να υπάρξει καθαρή παραγωγή, απαιτύνται ρίζες ικανές να αντιδρύν με τ ΝΟ και να τ μετατρέπυν σε ΝΟ2 χωρίς την κατανάλωση Ο3. Τέτιες ρίζες πρκύπτυν από μια φωτχημική διαδικασία η πία αρχικά παράγει ρίζες -ΟΗ. Στα ανώτερα στρώματα της τρπόσφαιρας, η αρχική παραγωγή των -ΟΗ συμβαίνει με τη φωτόλυση τυ όζντς και αντίδραση με υδρατμύς ενώ σε τρπόσφαιρα πυ υπάρχει ρύπανση, η παραγωγή τυ όζντς συμβαίνει με τη φωτόλυση αλδεΰδων ή νιτρωδών. Τα -ΟΗ πυ δημιυργύνται αντιδρύν με 0 0 ή με μεθάνι και δίνυν υπερξυρίζες (ΗΟ2) ή με άλλυς πλην μεθανίυ υδργνάνθρακες και δίνυν επίσης υπερξυρίζες (ΙΙΟ2, ΗΟ2). Οι υπερξυρίζες είναι πλύ δραστικές και αντιδρύν με τ ΝΟ και τ μετατρέπυν σε ΝΟ2 χωρίς τη δαπάνη Ο3. Έτσι απμένυν λιγότερα μόρια ΝΟ να αντιδράσυν με τα μόρια τυ Ο3, επιτρέπντας την καθαρή αύξηση της συγκέντρωσης τυ όζντς (Σαϊτάνης, 1998). Παρότι τ Ο3 είναι ένας ρύπς πυ σχηματίζεται τπικά, τόσ η μεταφρά των ρύπων από τις αστικές περιχές, όσ και η μεταφρά τυ από την ελεύθερη τρπόσφαιρα ή τη στρατόσφαιρα ή ακόμα και επιτόπις σχηματισμός τυ μπρύν να αυξήσυν σημαντικά τη συγκέντρωσή τυ στις αγρτικές και απμακρυσμένες περιχές (Σαϊτάνης, 1998). 20

21 1.3. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΦΥΤΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΕ ΑΥΤΑ Τ όζν ως φυττξικός ρύπς Η φυττξικότητα τυ όζντς απτελεί αντικείμεν μελέτης στα πλαίσια των μη παρασιτικών ασθενειών. Η ένταση και τ είδς των συμπτωμάτων εξαρτώνται από πλλύς παράγντες και διαφέρυν μεταξύ των ειδών αλλά και των πικιλιών. Μεταξύ των επιπτώσεων τυ όζντς στα φυτά αναφέρνται νεκρωτικές χλωρωτικές κηλίδες στα φύλλα, μείωση της φωτσυνθετικής λειτυργίας, μείωση της αγωγιμότητας των στματίων κ.α. (Λέκκας, 2003). Πρϋπόθεση για την εμφάνιση τξικότητας στα φυτά είναι τα κύτταρά τυς να έρθυν σε επαφή με τξικές υσίες. Υπάρχυν τρεις δυνατί τρόπι μέσω των πίων υσίες μπρύν να εισέλθυν των φυτών, αυτί είναι: πρόσληψη από τ έδαφς μέσω των ριζών, επιδερμική διείσδυση και πρόσληψη μέσω των στμάτων. Δεδμένυ ότι η πρόσληψη τυ όζντς από τ έδαφς είναι αμελητέα (^ΙιεΓ Η.3. εί αΐ, 1992), κύρις τρόπς εισόδυ τυ στ φυτό είναι τα στμάτια και ελάχιστα μέσω της επιδερμίδας. Η συνεχώς αυξανόμενη συγκέντρωση τυ όζντς, κυρίως στ Βόρει ημισφαίρι τυ πλανήτη μας, ώθησε τυς επιστήμνες να πρβύν σε ερευνητικές δραστηριότητες για την ανίχνευση των επιπέδων τυ και τη διερεύνηση της επίδρασής τυ σε πλλά είδη φυτών, με έμφαση στα καλλιεργύμενα Επίδραση όζντς στη φυσιλγική λειτυργία τυ φυτύ Σε κυτταρικό επίπεδ, τ όζν και άλλι αέριι ρύπι πρκαλύν ένα μεγάλ αριθμό επιπτώσεων, πυ περιλαμβάνυν αλλαγές στη διαπερατότητα των μεμβρανών, τρππιήσεις στις φωτσυνθετικές αντιδράσεις, τρππιήσεις στ μεταβλισμό των υδατανθράκων και τυ αζώτυ, καθώς και επιπτώσεις σε δευτεργενείς μεταβλισμύς (.^ ε τ Η.Τ εί αΐ, 1992). Ο κύρις τρόπς εισόδυ τυ όζντς εντός των φυτών είναι μέσα από τα στόματα. Τα στμάτια είναι πόρι της επιδερμίδας, ι πίι ελέγχνται από την παρυσία δύ καταφρακτικών κυττάρων. Η λειτυργία ανίγματς και κλεισίματς τυ 21

22 στματικύ πόρυ βασίζεται στην μεταβλή τυ σχήματς, τυ όγκυ και τυ ανμιόμρφυ πάχυς τυ κυτταρικύ τιχώματς των καταφρακτικών κυττάρων λόγω μεταβλής της πίεσης. To Ο3 κατά την πρεία εισόδυ τυ στα φυτά, έρχεται σε επαφή με την εφυμενίδα και τα στμάτια των φύλλων, αντιδρά με τα συστατικά της εφυμενίδας πρκαλώντας καταστρφή της επιφάνειάς της και πρκαλεί απώλεια Κ* στα καταφρακτικά κύτταρα, με απτέλεσμα την απώλεια σπαργής τυς. Έτσι, τα στμάτια κλείνυν παρεμπδίζντας την περαιτέρω είσδ τυ Ο3 στα φυτά. Ο μηχανισμός μεταφράς τυ όζντς μεταξύ τυ ανώτερυ εξωτερικύ επιφανειακύ στρώματς τυ ελάσματς και τυ εσωτερικύ στρώματς τυ φυλλικύ ιστύ, γίνεται μέσω μριακής διάσπασης (Karenlampi and Skarby, 1996). To O3 περνώντας από τα στμάτια εισέρχεται στν υπστμάτι μεσκυττάρι χώρ και διαλύεται στ νερό πυ περιέχεται στ χώρ αυτό. Εκεί παρατηρείται η απδόμησή τυ εξαιτίας της αντίδρασής τυ με τ νερό, δίνντας «δραστικές ρίζες ξυγόνυ», ι πίες μπρύν να ξειδώσυν πλλύς κυτταρικύς μεταβλίτες και να επιδράσυν σε συστατικά των μεμβρανών, όπως είναι ι μάδες -SH, τα αμινξέα και τα ακόρεστα λιπαρά ξέα (Heath, 1975). Οι ελεύθερες ρίζες μπρύν να αντιδράσυν με ένζυμα, μερικά εκ των πίων σχετίζνται με τη φωτσύνθεση και άλλες μεταβλικές διεργασίες (Bennett, 1984). To Ο3 δεν αντιδρά με τ κυτταρικό τίχωμα (τ πί είναι αδρανές), περνώντας όμως στ πλασμάλημμα είναι ενεργό να αντιδράσει με τα συστατικά τυ κυτπλάσματς και των μεμβρανών τυ. Πι γρήγρα πρσβάλλνται ι διπλές μεμβράνες τυ ενδπλασματικύ δικτύυ, αλλά πι έντνα ι χλωρπλάστες (Ledbetter et al, 1959). Οι θυλακειδείς μεμβράνες των χλωρπλαστών είναι εξαιρετικά ευαίσθητες κυρίως λόγω των -SH μάδων. Στις θυλακειδείς μεμβράνες ενεργύν ένζυμα, τα πία διευκλύνυν τις αντιδράσεις της φωτσυνθετικής λειτυργίας. Είναι πρφανές ότι πιαδήπτε μεταβλή αυτών των μεμβρανών θα έχει δυσμενείς επιδράσεις στη φωτσύνθεση. Η απόδση των φυτών πυ εκτίθενται στ Ο3 μπρεί να μειώνεται λόγω τυ κλεισίματς των στματίων ή λόγω βλαβών τυ φωτσυνθετικύ μηχανισμύ. Πλλές μελέτες έχυν δείξει ότι η έκθεση των φυτών στ Ο3 πρκαλεί αρχικά τυλάχιστν μερικό κλείσιμ των στματίων (Aben et al, 1990, Gillespie and Winner, 1989), παρόλ πυ υπάρχυν αναφρές ότι η φωτσυνθετική διαδικασία είναι αυτή πυ επηρεάζεται πρώτα (Farage et al., 1991). 22

23 Οι περισσότερες εργασίες πυ ασχλήθηκαν με τις επιπτώσεις τυ Ο3 στα φυτά τόσ σε συνθήκες υπαίθρυ όσ και εργαστηρίυ δήγησαν στ συμπέρασμα ότι η αγωγιμότητα των στματίων μειώνεται εξαιτίας τυ Ο3 (Yunus and Yqbal, 1996). Πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχυν και άλλες κυτπλασματικές υσίες πυ πρσβάλλνται από τ Ο3 όπως ι πρωτεΐνες, τα ργανικά ξέα, ι υδατάνθρακες και τα μιτχόνδρια με τις μεμβράνες τυς αλλά σε μικρότερ βαθμό σε σχέση με τυς χλωρπλάστες. Παρακάτω παρυσιάζνται βήμα πρς βήμα ι φυσιλγικές και βιχημικές διαδικασίες πυ επηρεάζνται από αέριυς ρύπυς: 1. Αρχή της αφμίωσης: Φωτσυνθετικός βαθμός, άνιγμα στμάτων, ανάπτυξη φύλλων και γήρανση, παρεμπόδιση φωτός. 2. Διαμερισμός αφμίωσης: Πσστό βλαστών - ριζών, εξειδικευμένες φυλλικές περιχές, πσστό βάρυς φύλλων, πσστό φλιώματς (sapwood). 3. Αναπνή: Διατήρηση και ανάπτυξη. 4. Νέκρωση ιστών: Απώλεια φύλλων (φυλλόρρια) και ριζίδιων, πρόωρη γήρανση και abscission, (απκπή) μετατρπή φλιώματς σε εντεριώνη (sapwood to heartwood). 5. Μετατρπή της αφμίωσης στ φυτικό ιστό: Πσστό φυλλικής επιφάνειας, άδικό μήκς ριζών κλπ (Jaker H.J. και συν., 1992). Η επίδραση τυ όζντς μπρεί να είναι χρόνια ή άμεση. (Karenlampi and Skarby, 1996). Η άμεση πρκαλείται από μικρής διάρκειας επεισόδια και συνήθως αναφέρνται συμπτώματα φύλλων (Sagar, Krupa, 1997). Βραχυχρόνια ανταπόκριση στ στρες μπρεί να είναι ήπια έως και θανατηφόρα. Συνεχές -ήπιας μρφής- στρες μπρεί να δηγήσει σε αλλαγές στην αγωγιμότητα των φυτών (π.χ. αλλαγές στη συμπεριφρά των στμάτων) ή σε τρππίηση της απτξίνωσής τυς ή της δυνατότητας απκατάστασης. Χρόνια ή μακράς διάρκειας έκθεση, σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις ρύπων διακπτόμενες από σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις ρύπων, μπρεί να συνδεύεται από εμφανή συμπτώματα αλλά και όχι (Πίνακας 2.1). Οι αντιδράσεις τυ φυτύ επίσης μπρεί να είναι ήπιες ή θανατηφόρες αλλά συνήθως έχυν ως απτέλεσμα μείωση παραγωγής, γνιμότητας και διατάραξη ικλγικών και γενετικών πληρφριών (Karenlampi and Skarby, 1996). 23

24 Τ πρόγραμμα ICP Vegatation Από τη δεκαετία τυ 1950 εμφανίστηκαν ι πρώτες ανακινώσας παρατηρήσεων φυττξικών επιδράσεων τυ Ο3. Τ 1959, μετά από ένα χρόν έρευνας για τν πρσδιρισμό τυ αιτίυ των επνμαζόμενων «κηλίδων καιρύ» στα καπνά, ανακινώθηκε ότι αυτές πρκαλύνταν από υψηλές συγκεντρώσεις όζντς. Έκττε, πλήθς μελετών σε παγκόσμια κλίμακα έχυν καταδείξα τις αρνητικές επιδράσας τυ Ο3 σε αρκετά καλλιεργύμενα και αυτφυή είδη. Πρς τ τέλς της δεκαετίας τυ 80, μέσα στα πλαίσια ειδικύ διεθνύς πργράμματς (ICP Vegetation, UN-NECE, Convention on Long-range Transboundary Air Pollution), πυ ασχλείται με τις συνέπειες της ατμσφαιρικής ρύπανσης στη φυσική βλάστηση και τις καλλιέργειες, έγιναν πρσπάθειες για την ανάπτυξη της επιστήμης πυ σχετίζεται με την πστικπίηση των ζημιών (σε καλλιέργειες) από τ όζν και άλλυς ρύπυς. Αυτή την περίδ συμμετέχυν στ πρόγραμμα τυ ICP Vegetation επιστήμνες από 28 χώρες, όπως π.χ. Αυστρία, Βέλγι, Βυλγαρία, Τσεχία, Δανία, Εσθνία, Νήσι Φαρόι, Φινλανδία, Γαλλία, Γερμανία, Ουγγαρία, Ιταλία, Λετνία, Λιθυανία, ι Κάτω Χώρες, η Νρβηγία, Πλωνία, Πρτγαλία, Ρυμανία, πρώην Σβιετική Ένωση, Σερβία, Σλβακία, Σλβενία, Ισπανία, Συηδία, Ελβετία, Αγγλία, Ουκρανία και Η.Π.Α. Η χώρα μας συμμετέχει στ πρόγραμμα από τ 1988 (Βελισσαρίυ, πρσωπική επικινωνία), με πειραματικό σημεί τ Μπενάκα Φυτπαθλγικό Ινστιτύτ στην Κηφισιά, ενώ από τ 2000 στ πρόγραμμα εντάσσεται και τ Τ.Ε.Ι. Καλαμάτας. Τ πρόγραμμα συντνίζεται από τ Κέντρ Οικλγίας και Υδρλγίας τυ Μπανγκόρ (UK). Επιπλέν, επιτρπή εμπαργνωμόνων από τ Βέλγι, την Ισπανία και την Ελβετία παρέχυν συμβυλές και βήθεια στν πρόεδρ τυ ICP Vegetation με τη συμμετχή τυς στην ργανωτική επιτρπή. Οι συμμετέχντες συναντιόνται κάθε έτς σε μια συνεδρίαση (Task Force Meeting) τυ Working Group για να συζητήσυν τα νεότερα απτελέσματα και τη μελλντική ανάπτυξη τυ πργράμματς. Τα τελευταία χρόνια, η συνεδρίαση της μάδας εργασίας έχει φιλξενηθεί από τ Βέλγι (2001), τη Γερμανία (2002), τη Σλβενία (2003) και την Ελλάδα (2004). 24

25 To ICP Vegetation είναι ένα από τα πλλά πργράμματα διεθνύς συνεργασίας (ICPs) και συνεδριάσεων πυ ερευνύν τα απτελέσματα των ρύπων στα ύδατα, υλικά, δάση, ικσυστήματα, υγεία, και πυ χαρτγραφύν τα απτελέσματά τυς στην περιχή της Ευρώπης. Η διεθνής συνεργασία, για να ελέγξει τη ρύπανση, ενισχύεται από τη Συνθήκη LRTAP (διασυνριακή ατμσφαιρική ρύπανση μεγάλυ εύρυς). Τα πρωτόκλλά τυ δεσμεύυν τις χώρες στη μείωση των εκπμπών των ρύπων μέχρι κάπια συγκεκριμένα έτη πυ έχυν τεθεί ως στόχι. Ι.3.3.Ι. Στόχι τυ πργράμματς ICP Vegetation Οι στόχι τυ ICP Vegetation είναι ι ακόλυθι έξι: 1. Να εκτελέσει συντνισμένα πειράματα και να καθόρισα τα απτελέσματα της ρύπανσης όζντς σπς καλλιέργειες και στη φυσική βλάστηση στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. 2. Να αναπτύξει μηχανγραφημένα πρότυπα για την πστικπίηση και την ερμηνεία της επιρρής παραγόντων, όπως ι κλιματλγικές συνθήκες και τα επίπεδα άλλων ρύπων στην ανταπόκριση διαφρετικών φυπκών αδών στ όζν. 3. Σε συνεργασία με άλλες μάδες πυ εργάζνται στ πλαίσι της Συνθήκης, να χρησιμπιήσυν αυτά τα πρότυπα για να αναπτύξυν τυς χάρτες πυ παρυσιάζυν πς περιχές όπυ ι καλλιέργειες διατρέχυν κίνδυν από τη ρύπανση όζντς στην Ευρώπη. 4. Να αναπτύξει μια ικνμική αξιλόγηση των απωλειών, πυ πρκαλύνται από τ όζν, στις καλλιέργαες. 5. Να εκτελέσει τις βιβλιγραφικές επισκπήσεις και τα παράματα για να παρέχει πς πληρφρίες για την ευαισθησία φυπκών ειδών στ όζν. 6. Να εκτελέσει πς βιβλιγραφικές επισκπήσεις και τα παράματα για τη συσσώρευση ατμσφαιρικής εναπόθεσης των βαρέων μετάλλων σε επιλεγμένες πικιλίες φυτών, συμπεριλαμβανμένων και των βρύων. 25

26 Vegetation Ι Περίληψη των πρόσφατων απτελεσμάτων τυ ICP Τα πι πρόσφατα περιβαλλντλγικά απτελέσματα τυ συγκεκριμένυ πργράμματς είναι τα εξής εφτά: 1. Τα περιβαλλντικά επίπεδα όζντς μειώνυν σημαντικά τη βιμάζα των ευαίσθητων ειδών, όπως τ τριφύλλι, σε διάφρυς τόπυς στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. 2. Τα κρίσιμα επίπεδα όζντς, πυ έχυν συνέπειες στην παραγωγή, ξεπερνιύνται συχνά σε περισσότερες - από τα τρία τέταρτα - περιχές τυ ICP Vegetation. 3. Η θερμκρασία, η υγρασία, και άλλι ρύπι επηρεάζυν σημανπκά την ανταπόκριση τυ τριφυλλιύ στ περιβαλλντικό όζν. 4. Οι καλλιέργειες σε τόπυς πυ έχυν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις όζντς μπρεί να μην λάβυν τις υψηλότερες δόσεις όζντς λόγω τυ ότι τα απτελέσματα τρππιύνται ανάλγα με τις κλιματικές συνθήκες και τη στματική αγωγιμότητα. 5. Τα περιβαλλντικά επεισόδια όζντς έχυν πλήξει τις καλλιέργειες τριφυλλιύ τυλάχιστν μια φρά σε κάθε πειραματικό χώρ από τότε πυ ξεκίνησαν τα πειράματα (τ 1994), και κάθε έτς πλήττνται στ 90% των περιχών. 6. Διάφρες σημαντικές καλλιέργειες όπως σίτς, αραβόσιτς, η πατάτα και η σόγια μπρύν να εμφανίσυν συμπτώματα όζντς όταν αναπτύσσνται σε εμπρικές καλλιέργειες. 7. Συμπτώματα όζντς έχυν ανιχνευθεί επίσης σε είδη φυσικής βλάστησης μετά από περιβαλλντικά επεισόδια. ( Ι Μελλντική εργασία για τ ICP Vegetation 1. Αξιλόγηση των κρίσιμων επιπέδων όζντς για καλλιέργαες και φυσική βλάστηση. 26

27 2. Πρτάσεις συστάσεων για την περαιτέρω ανάπτυξη της πρσέγγισης κρίσιμων επιπέδων, για αξιλόγηση τυ κινδύνυ όζντς για τη βλάστηση στις διαφρετικές κλι ματλγικές συνθήκες. 3. Περαιτέρω ανταλλαγή των στιχείων όσν αφρά στις επιπτώσεις τυ όζντς στη φυσική βλάστηση, και η ανάπτυξη των πρτύπων για να πρσδιριστεί η ευαισθησία στ όζν. 4. Νέα πειράματα για την έρευνα των απτελεσμάτων τυ περιβαλλντικύ όζντς στη φυσική βλάστηση. 5. Περαιτέρω ανάπτυξη των πρτύπων ρής-επίδρασης για διάφρες καλλιέργειες και χρήση τυς για τη χαρτγράφηση των απτελεσμάτων όζντς πέρα από την περιχή της UNECE για την Ευρώπη. 6. Μια ικνμική αξιλόγηση των απωλειών των συγκμιδών πυ πρκαλύνται από τ όζν. 7. Περαιτέρω έλεγχς της απόθεσης βαρέων μετάλλων στα φυτά τριφυλλιύ. 8. Έλεγχς της απόθεσης βαρέων μετάλλων στα βρύα ( Ι Φυτά βιδείκτες Οι μελέτες πυ ασχλύνται με την επίδραση τυ ρύπυ Ο3 στα φυτά αντιμετωπίζυν τ πρόβλημα με δύ διαφρετικές πρσεγγίσας. Στην πρώτη, καταγράφεται η συγκέντρωση τυ Ο3 με την χρήση ειδικών ργάνων και εκτιμώνται ι πιθανές επιδράσεις τυ στα φυτά, με βάση μια γνωστή σχέση μεταξύ έκθεσης των φυτών στ Ο3 και των επιπτώσεών τυ στα φυτά. Η δεύτερη πρσέγγιση αφρά στη χρήση φυτών βιδακτών τυ Ο3 (βικαταγραφή όζντς) (Λέκκας Δ., 2003). Ως βιλγικί δείκτες (ή βιδείκτες) χαρακτηρίζνται ζωντανί ργανισμί (ή φυσιλγικί μηχανισμί) πυ παρυσιάζυν ευαισθησία σε συγκεκριμένες επιβλαβείς υσίες και εκδηλώνυν χαρακτηριστικές μεταβλές όταν εκτεθύν σε αυτές (Βελισσαρίυ Δ., 1992). Φυτά βιδείκτες πυ εκδηλώνυν κάπια ρατή αντίδραση στ όζν μπρεί να είναι κάπι είδς δένδρυ, είδη ξυλωδών ή και μη ξυλωδών θάμνων. Τ κύρι 27

28 χαρακτηριστικό αυτών των ειδών είναι ότι εμφανίζυν διακριτά συμπτώματα στα φύλλα τυς πυ μπρύν εύκλα να διαγνωσθύν (παθγνωμνικά). Πλλές φρές τα συμπτώματα τυ όζντς στα φυτά αυτά εμφανίζνται μετά τ τέλς της περιόδυ έκθεσης. Έτσι συμπεραίνυμε ότι ι χημικές αντιδράσας πυ δηγύν στην καταπόνηση των φύλλων συνεχίζυν να δρυν και μετά τ τέλς της περιόδυ έκθεσης στν αέρι ρύπ ( ^ ε τ Η.Τ βί αί, 1992). Είναι γενικά απδεκτό ότι η στματική πρόσληψη τυ όζντς είναι πραπαιτύμενη για τη δημιυργία τξικτήτων στ φυτό. Παρόλα αυτά, σε πλλά πειράματα, έχει βρεθεί ότι τα φυτά διαφρπιύνται όσν αφρά στην ευαισθησία τυς στ όζν χωρίς να σημειώννται ανάλγες διαφρές στη στματική τυς αγωγιμότητα. Επιπλέν, υπάρχυν ακόμα αβεβαιότητες σχετικά με τ ρόλ τυ αιθυλενίυ στν καθρισμό της ευαισθησίας τυ φυτύ, είναι όμως πιθανόν να συμβάλλει ή να είναι παράγντας πυ καθόριζα πότε ένα φυτό είναι ευαίσθητ στ όζν. Αυτή η υπόθεση στηρίζεται στ γεγνός ότι τ αιθυλένι επιδρά στη ρύθμιση των αντιξαδωτικών αντιδράσεων τυ φυτύ (ώλετ Η.Τ βί αί., 1992) Βικαταγραφή όζντς Τα φυτά βιδείκτες χρησιμπιύνται σε πλλές βιλγικές εφαρμγές, αλλά αδικότερα στν τμέα της ρύπανσης είναι πλύτιμα εργαλεία. Με τη βήθαά τυς μπρύμε να ανιχνεύσυμε την παρυσία ενός ρύπυ και να υπλγίσυμε την έντασή τυ σε μια η περισσότερες περιχές χωρίς μεγάλη δαπάνη (Velissariou D and Kyriazi A., 1996). Η βικαταγραφή επιτυγχάνεται εύκλα εάν εγκατασταθεί ένα ευρύ δίκτυ σταθμών με φυτά βιδείκτες. Ανά καθρισμένα χρνικά διαστήματα γίνεται αξιλόγηση της έντασης και της σβαρότητας των συμπτωμάτων πυ εμφανίζνται στα φύλλα των ευαίσθητων φυτών. Τα στιχεία πυ πρκύπτυν χρησιμπιύνται για τη χρνική καταγραφή των αλλαγών στην πιότητα τυ αέρα και για τν καθρισμό της επίπτωσης τυ όζντς στην υγεία των φυτών. Η χρήση ενός τέτιυ δικτύυ χρειάζεται για την τεκμηρίωση και τη χαρτγράφηση τυ φαινμένυ σε εθνικό επίπεδ, δεδμένυ ότι τ μέγεθς των 28

29 ζημιών εξαρτάται από την ευαισθησία τυ φυτικύ είδυς, τ μικρκλίμα και τ τπγραφικό της περιχής, καθώς και από την περιχή (Βελισσαρίυ Δ., 1992), ( Ένα παράδαγμα βικαταγραφής όζντς μέσω της χρήσης φυτών βιδεικτών στην Ελλάδα απτελεί τ παρακάτω πείραμα: Τ καλκαίρι τυ 1997 έγιναν συστηματικές μετρήσεις και βικαταγραφές όζντς στν κύρι όγκ τυ δρυμύ της Πάρνηθας μέσα στ δασός της ελάτης πρκειμένυ να απτιμηθύν τα επίπεδα αυτύ τυ φυττξικύ αέριυ ρύπυ. Οι μετρήσας έδειξαν υψηλές συγκεντρώσεις όζντς πυ υπερέβαιναν σημαντικά τα Κρίσιμα Επίπεδα για την Ευρώπη και τα φυτά δείκτες (καπνός Bel-W3) "κατέγραψαν ισχυρή παρυσία όζντς σε όλη την έκταση τυ δρυμύ (Velissariou D., Skretis L. 2001). Ο καπνός Bel-W3 είναι από τις πλέν διαδεδμένες πικιλίες καπνύ πυ χρησιμπιείται ευρέως για τη βικαταγραφή τυ όζντς ενώ εξίσυ σημαντική πικιλία θεωρείται τ τριφύλλι (Trifolium subterraneum cv Geraldton and T.repens cv Regai). Τ χαρακτηριστικό αυτής της πικιλίας, πυ την κάνα ιδιαίτερα χρήσιμη, είναι ότι έχα δύ βιότυπυς (NC-S και NC-R), γεγνός πυ μας επιτρέπει να κάνυμε συγκρίσας. Ο ένας βιότυπς έχα χαρακτηριστική ευαισθησία στις αυξημένες συγκεντρώσας ατμσφαιρικύ όζντς (ευαίσθητς βιότυπς) ενώ άλλς παρυσιάζα ανθεκτικότητα έναντι τυ φωτχημικύ ρύπυ (ανθεκτικός βιότυπς). Πάντα όμως επιζητείται εντπισμός νέων φυτικών αδών ευαίσθητων σε συγκεκριμένυς ρύπυς πυ να είναι γρήγρης ανάπτυξης, πρσαρμσμένα στ περιβάλλν πυ χρησιμπιύνται, να είναι εύκλη η απόκτηση τυ σπόρυ και γενετικά επιλεγμένα και σταθερά. Ένα τέτι είδς πρέκυψε από μια σειρά δκιμών ευαισθησίας στ όζν πυ έγινε τ με Ελληνικές πικιλίες πυ έγιναν στη χώρα μας και χρησιμπιύνταν στη γεωργική πράξη. Πρόκειται για τ Αλεξανδρινό τριφύλλι (Trifolium alexandrinum L.) πικιλία Λητώ, η πία κρίθηκε κατάλληλη για βιλγικός δείκτης όζντς και πρτάθηκε να χρησιμπιείται στ πρόγραμμα ICP Végétation (Velissariou D and Kyriazi A., 1996). 29

30 1.4. ΟΙ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥΣ ΣΤΑ ΦΥΤΑ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΜΕΣΣΗΝΙΑΣ. Παρόμια συμπτώματα με αυτά τυ δασικύ ικσυστήματς της Πάρνηθας, διαπιστώθηκαν στ δασικό ικσύστημα τυ Βρειδυτικύ Ταϋγέτυ, είχαμε δηλαδή την παρυσία εξασθενημένων δένδρων και ιδιαίτερα ελάτης και την εμφάνιση πλλών ξερών δένδρων (Εικ. 5). Δημιυργήθηκε η υπψία, ότι η ζημιά φείλεται όπως και στην Πάρνηθα σε υπερβλική παρυσία όζντς. Η υπερβλική παρυσία αυτή τυ όζντς αλλά και άλλων ρύπων πρωτγενύς παραγωγής πυ να εξασθενύν τ ικσύστημα συνδέεται με τη λειτυργία τυ εργστασίυ παραγωγής ηλεκτρικής ενεργείας της Μεγαλόπλης μιας και είναι σημαντικότερς παράγντας παραγωγής ρύπων στην περιχή (Εικ. 6). Άλλωστε παρατηρώντας από τ δασικό ικσύστημα στ Βόρει τμήμα τυ Ταϋγέτυ, τ εργστάσι είναι φανερή η σημαντική παραγωγή ρύπων από αυτό καθώς και η γειτνίαση τυ με τ δασικό ικσύστημα (Εικ. 7). Είναι επίσης εμφανής και η μεγάλη διασπρά των ρύπων πυ παράγνται (Εικ. 8). Εικόνα 5. Εμφανή συμπτώματα υπβάθμισης τυ δασικύ ικσυστήματς τυ ΒΔ Ταΰγετυ. 30

31 Εικόνα 6. Άπψη τυ εργστασίυ παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της Μεγαλόπλης από τν Βόρει Ταΰγετ. Εικόνα 7. Μεγάλη παραγωγή ρύπων εργστασίυ παραγωγής ηλεκτρικής ενεργείας της Μεγαλόπλης Αρχικά 31

32 Εικόνα 8. Διασπρά των ρύπων εργστασίυ παραγωγής ηλεκτρικής ενεργείας της Μεγαλόπλης. Εικόνα 9. Συμπτώματα από έκθεση σε υπερβλική παρυσία όζντς (αριστερά φυτό με έντνα τα συμπτώματα της πρσβλής και δεξιά υγιές φυτό). Διερευνήθηκε λιπόν η παρυσία όζντς στην περιχή αυτή για να διαπιστωθεί ό λόγς της υπβάθμισης τυ δάσυς. Αρχικά εκτιμήθηκε η παρυσία τυ ρύπυ στην περιχή, με τη χρήση φυτών καπνύ της πικιλίας Bel W3 πυ όπως αναφέρθηκε ( ) είναι από τις πλέν διαδεδμένες πικιλίες καπνύ πυ χρησιμπιείται ευρέως για τη βικαταγραφή τυ όζντς. Τπθετηθήκαν λιπόν φυτάρια της πικιλίας αυτής σε διάφρες τπθεσίες τυ Βόρειυ Ταϋγέτυ. Μετά από 32

33 14 ημέρες τα φυτάρια τυ καπνύ είχαν σβαρές αλλιώσεις στ φύλλωμά τυς, απτέλεσμα πυ υπδεικνύει την αυξημένη παρυσία όζντς στην περιχή (Εικ. 9). Πσστό (%) ζημιωμένης φυλλικής επιφάνειας από όζν σε φυτά δείκτες (καπνός Bel W3). Μ.Ο. τεσσάρων περιόδων έκθεσης (9/6-16/9/05) Θ1,Θ2,Θ3=Βόρειες τπθεσίες Θ4,Θ5,Θ6=Νότιες Σγιίιια 1. Πσστό (%) της ζημιωμένης φυλλικής επιφάνειας σε φυτά δείκτες καπνύ Bel W3. Τ έτς 2005 τπθετήθηκαν σε έξι τπθεσίες τυ όρυς Ταΰγετς (3 στ βόρει μέρς και τρεις στ νότι μέρς) φυτά καπνύ (Bel W3) σε τέσσερις περιόδυς έκθεσης και για όλη τη διάρκεια της καλκαιρινής περιόδυ (9/6/ /9/2005) όπυ και παρατηρείται έξαρση της συγκέντρωσης τυ ρύπυ. Εκτιμήθηκαν τ πσστό (%) της ζημιωμένης φυλλικής επιφάνειας και υπλγίσθηκε μέσς όρς στις τέσσερις περιόδυς. Όπως φαίνεται και από τ Σχήμα 1, στις βόρειες τπθεσίες παρατηρήθηκε σημαντικά μεγαλύτερη ζημιωμένη φυλλική επιφάνεια σε σύγκριση με τις νότιες. Σε δύ μάλιστα από τις βόρειες τπθεσίες τ πσστό της ζημιωμένης φυλλικής επιφάνειας έφτασε και τ 50 % της συνλικής επιφάνειας τυ φύλλυ. Παράλληλα στις ίδιες έξι τπθεσίες τυ δάσυς τυ Ταϋγέτυ τπθετηθήκαν δειγματλήπτες όζντς (Εικ. 10) σε ειδικά στέγαστρα πάνω στα δένδρα και μέσα στ δάσς, ώστε απευθείας να καταμετρηθεί η συγκέντρωση τυ όζντς στην περιχή. Όπως φαίνεται και από τ Σχήμα 2 υψηλότερς μέσς όρς της αθριστικής 33

34 συγκέντρωσης τυ όζντς (σε μμ/τπ3) παρατηρήθηκε στις 3 βόρειες τπθεσίες σε σύγκριση πάντα με τις νότιες. Εικόνα 10. Δειγματλήπτες 03 τπθετημένι σε έλατα σε ειδικά στέγαστρα. Παράλληλα με τυς δειγματλήπτες τυ όζντς μετρήθηκε και ι συγκεντρώσεις χλωρφύλλης π+ό σε βελόνες δένδρων ελάτης από ανωτέρω τρεις βόρειες και τρεις νότιες θέσεις τυ Ταϋγέτυ. Οι βελόνες συλλέχτηκαν από έλατα με εμφανή καταπόνηση και χωρίς εμφανή καταπόνηση. Οι βελόνες από έλατα με εμφανή τα σημάδια καταπόνησης από τ βόρει μέρς τυ Ταϋγέτυ είχαν σημαντικά χαμηλότερη συγκέντρωση χλωρφύλλης από έλατα με εμφανή σημάδια καταπόνησης από τ νότι τμήμα τυ Ταϋγέτυ. Αντίθετα όταν ι βελόνες πρήλθαν από δένδρα χωρίς καταπόνηση δεν παρατηρήθηκαν διαφρές στη συγκέντρωση της χλωρφύλλης ανάμεσα στις δύ περιχές μελέτης (Σχήμα 3). 34

35 Μέσι Ορι αθριστικής συγκέντρωσης Οζντς έξι περιχών τυ Τ αϋγέτυ Μετρήσεις από 9/6/05 έως 29/9/05 (13εβδμάδες) Σνιίμα 2. Μέσς όρς αθριστικής συγκέντρωσης Ο3 σε έξι περιχές τυ Ταϋγέτυ Σγιίμα 3. Συγκεντρώσεις χλωρφύλλης α+ό σε βελόνες ελάτης σε τρεις βόρειες και τρεις νότιες θέσεις τυ Ταϋγέτυ από έλατα με εμφανή καταπόνηση και χωρίς εμφανή καταπόνηση 35

36 Στη συνέχεια τις επόμενες χρνιές στ αγρόκτημα τυ εργαστηρίυ φυσιλγίας πραγματπιήθηκαν αντίστιχα πειράματα χρησιμπιώντας ως φυτά δείκτες τριφύλλια από δύ διαφρετικές πικιλίες (NC-S & NC-R), όπυ (NC-S & NC-R) αντίστιχα μια ευαίσθητη και μια ανθεκτική πικιλία τριφυλλιύ στ όζν. Τέλς τα τελευταία έτη τ πείραμα πραγματπιείται σύμφωνα και με τα πειραματικό πρωτόκλλ τυ πργράμματς ICP Vegetation με δύ γντύπυς φασλιύ (έναν ευαίσθητ και μια ανθεκτικό) ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΥΨΗΛΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΑ ΦΥΤΑ Μρφλγικές - Ανατμικές παρατηρήσεις Η ζημιά πυ πρκαλεί η αυξημένη επίδραση τυ όζντς στα φυτά, μπρεί να εκτιμηθεί τόσ μελετώντας μακρσκπικά τις αλλιώσεις στα φύλλα και στυς βλαστύς αυτών, όσ και μικρσκπικά μελετώντας διαφρπιήσας στην ανατμία των ανωτέρω ργάνων. Μρφλγικές παράμετρι πυ μπρύν να εκτιμηθύν είναι: α) Φύλλα: καστανός μεταχρωματισμός τυ ελάσματς των φύλλων, σύμπτωμα χαρακτηριστικό της τξικότητας τυ όζντς. β) Βλαστύς: πιθανί ανάλγι μεταχρωματισμί σε πράσινυς βλαστύς γ) Διαφρπιήσας στην ανάπτυξη των φυτών, ι Krause and Höckel, 1995, μέτρησαν διαφρές στην ανάπτυξη και τη διάμετρ βλαστών τυ είδυς Fagus sylvatica μετά από έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσας όζντς. 36

37 Φυσιλγικές παρατηρήσεις Φυσιλγικές μετρήσας και παρατηρήσεις ι πίες μπρύν να μας δείξυν την καταπόνηση των φυτών από όζν είναι: η μέτρηση της φωτσυνθετικής λειτυργίας των φύλλων,, η μέτρηση τυ ρυθμύ φωτσύνθεσης, η μέτρηση της στματικής αγωγιμότητας, η μέτρηση τυ ρυθμύ διαπνής των φύλλων, και η μέτρηση της χλωρφύλλης των φύλλων. 37

38 ΜΕΡΟΣ 2s ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 2.1. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Υλικά Φυτικό υλικό Χρησιμπιήθηκαν φυτά πατάτας πικιλίας Spounda {Solanum tuberosum). Σε παλαιότερες παρατηρήσεις τόσ σε φυτά πατάτας στν πειραματικό χώρ τυ εργαστηρίυ Φυσιλγίας φυτών, όσ και στην ευρύτερη περιχή της Μεσσηνίας (όταν έχυμε θερινή καλλιέργεια πατάτας) εμφανίσθηκαν συμπτώματα στα φύλλα χαρακτηριστικά της καταπόνησης από υπερβλική συγκέντρωση όζντς Υλικά υπστρώματς - Φυτδχεία- Λίπασμα Τα υλικά πυ χρησιμπιήθηκαν για τ εδαφικό υπόστρωμα ήταν: α) τύρφη β) περλίτης γ) υπόστρωμα _ Τα φυτά αναπτύχθηκαν σε φυτδχεία λευκύ χρώματς για μείωση της ηλιακής ακτινβλίας, όγκυ 20 It (Εικ. 11). Επίσης τα φυτδχεία με τα φυτά σύμφωνα και με τις απαιτήσεις τυ πρωτκόλλυ ICP Vegetation τπθετηθήκαν μακριά από κτίρια και δρόμυς, ενώ η φυσική βλάστηση γύρω από τα φυτδχεία κρατιόταν σε χαμηλό ύψς (γινόταν κπή τυ ζιζανιτάπητα και όχι χημική καταπλέμηση των ζιζανίων). Για την λίπανση των φυτών χρησιμπιήθηκε σύνθετ λίπασμα Complesal combo supra ( MgO+B+Fe+Zn) τ πί είναι αργής απδέσμευσης σύμφωνα πάντα με τις απαιτήσεις τυ πρωτκόλλυ τυ ICP Vegetation. 38

39 Μέθδι Η καλλιέργεια της πατάτας πικιλίας Spounda πραγματπιήθηκε την εαρινθερινή περίδ όπυ και η παρυσία τυ όζντς σε παλαιότερες χρνιές είχε παρατηρηθεί αυξημένη ( ). 2.Ι.2.Ι. Σπρά πατατόσπρυ - Ανάπτυξη φυτών Τεμάχια κνδύλων πατάτας αφύ κόπηκαν και παρέμεινα σε θάλαμ ελεγχμένων συνθηκών για σλκηρα'γωγηση και ενεργπίηση των φθαλμών, φυτεύτηκαν απευθείας στα φυτδχεία (Εικ. 11). Μετά από ημέρες, εμφανίστηκαν τα φυτάρια της πατάτας. Τα φυτά πτίζνταν καθημερινά στις τ πρωί ώστε τα φύλλα να είναι σε σπαργή όταν πραγματπιύνταν η πρωινή μέτρηση. Επίσης ανά 20 ημέρες πραγματπιύνταν λίπανση των φυτών με Complesal combo supra ( MgO+B+Fe+Zn). Εικόνα 11. Εγκατάσταση φυτείας με τις πατάτες (φαίννται στα δεξιά της εικόνας). 39

40 Πειραματικό σχέδι Τ πειραματικό σχέδι τυ πρωτκόλλυ τυ ICP Vegetation πρβλέπει την εγκατάσταση δχείων με φασόλια των δύ διαφρετικές πικιλίες (S και R) στν πειραματικό χώρ, πρς έκθεσή τυς στην ατμόσφαιρα της περιχής ώστε να διαπιστωθεί παρυσία τυ τρπσφαιρικύ όζντς. Οι μισί εκ των βιότυπων φασλιύ έχυν χαρακτηριστική ευαισθησία στις αυξημένες συγκεντρώσας ατμσφαιρικύ όζντς (sensitive biotypes), ενώ τα υπόλιπα μισά φυτά παρυσιάζυν ανθεκτικότητα έναντι τυ συγκεκριμένυ ρύπυ (resistant biotypes). Ταυτόχρνα με τα φασόλια όπως αναφέρθηκε χρησιμπιήθηκαν και φυτά πατάτας της πικιλίας Spounda. Για την εγκατάσταση τυ πειράματς επιλέχθηκε υπαίθρις χώρς στ Τ.Ε.Ι. Καλαμάτας στν Αντικάλαμ Μεσσηνίας. Η χωρθέτηση έγινε σύμφωνα με τ πρωτόκλλ μέσα στα πλαίσια για τα πειράματα τυ ICP Vegetation, σε απόσταση μεγαλύτερη από 200 m από κεντρικύς δρόμυς και 50 m από κτίρια. Ο χώρς ισπεδώθηκε με την βήθαα εκσκαφέα και καθαρίστηκε από ζιζάνια. Τπθετήθηκαν πλάκες (καθαρισμένες από εδαφικά υπλείμματα) ανά 0,5m, ως υπόβαθρ των φυτδχείων (πυ θα φέρυν τα φασόλια) έτσι ώστε να απτραπεί η απευθείας επαφή τυς με τ έδαφς, να μη χαθεί η υγρασία τυς και να μην μεταδίδνται ασθένειες και μλύσματα. Τ αρδευτικό σύστημα πυ εγκαταστάθηκε ήταν ένα δίκτυ αυτόματυ πτίσματς (με ρυθμιζόμενυς σταλάκτες), τ πί αργότερα στηρίχθηκε πάνω στα φυτδχεία. Σύμφωνα με τ πειραματικό σχέδι χρησιμπιήθηκαν 60 δχεία λευκύ χρώματς, περιεκτικότητας 15 It με διάμετρ επιφάνειας 30 cm κατά πρσέγγιση. Αυτό τ μέγεθς των δχείων χρειάζεται επειδή για την απρόσκπτη ανάπτυξη η των φυτών της πατάτας. Επίσης, τ συγκεκριμέν είδς δχείων των 15 λίτρων επιτρέπει 3-5 μήνες ανάπτυξης δίχως υπστύλωση ενώ τ λευκό χρώμα μειώνει την υπερθέρμανσή τυς. Τα δχεία απλυμάνθηκαν και ως υπόστρωμα χρησιμπιήθηκε μίγμα κμπόστα-περλίτηφυτόχωμα σε αναλγία 1 :1:1. Η εγκατάσταση των φυτδχείων στν πειραματικό χώρ έγινε διαδχικά σε 6 σειρές των 10 δχείων (Πίνακας 3), τα φυτδχεία τπθετήθηκαν τ ένα δίπλα στ άλλ σε απόσταση lm μεταξύ τυς. 40

41 Πίνακας 3 : Δ ιά τα ξη φ υτ δ χείω ν σ τν π ειρ α μ α τικό χώ ρ όζν 2.Ι.2.3. Καταγραφή ανάπτυξης φυτών - Καταγραφή ζημιών από τ Μετά από 10 ημέρες από την σπρά τυ πατατόσπρυ αναδύθηκαν στη επιφάνεια τυ χώματς τυ φυτδχείυ τα νεαρά φυτά πατάτας. Λίγες ημέρες μετά τ φύτρωμα και μέχρι και τ τέλς της πειραματικής διαδικασίας ι πατάτες εμφάνισαν μεγάλες πρσβλές από περνόσπρ πυ μείωσε και την ταχύτητα ανάπτυξης τυς. 2.Ι.2.4. Μετρήσεις συνλικής χλωρφύλλης των φύλλων Με τ όργαν Spad M inolta μετρήθηκε η συνλική χλωρφύλλη των φύλλων. Τ ανωτέρω όργαν είναι ένας φρητός μετρητής της περιεκτικότητας των 41

42 φύλλων σε χλωρφύλλη, πυ πραγματπιεί τη μέτρηση της χλωρφύλλης χωρίς να πρκαλεί ζημιά στα φυτά. Μετρήθηκε λιπόν η συνλική χλωρφύλλη των φύλλων σε διάφρα στάδια ανάπτυξης των φυτών τόσ από τν ανθεκτικό όσ και από τν ευαίσθητ γνότυπ. Οι μετρήσεις πραγματπιήθηκαν σε μνάδες 8ΡΑϋ. 2.Ι.2.5. Μετρήσεις τυ ρυθμύ φωτσύνθεσης και της στματικής αγωγιμότητας με LCI Portable Photosynthesis System Με τ όργαν L C I Portable Photosynthesis System μετρήθηκαν ρυθμός φωτσύνθεσης (Photosynthetic Rate Α) καθώς επίσης και η στματική αγωγιμότητα των φύλλων (stomatal conductance gs ). Ρυθμός φωτσύνθεσης (A) -2 -ι Ο ρυθμός φωτσύνθεσης μετριέται σε Α (μτηΐ m s ) είναι ρυθμός ανταλλαγής C 02 στ θάλαμ τυ φύλλυ και υπλγίζεται από τν τύπ A=us Ac όπυ us η συνλική ρή αέρα για κάθε m φυλλικής επιφάνειας, mol m s και Ac η διαφρά της συγκέντρωσης τυ C02 concentration through chamber, dilution corrected Αντίστιχα η στματική αγωγιμότητα συμβλίζεται ως (gs), και μετριέται σε -2 -ι mol m s 2 -ι σε, m s mol υπλγίζεται δε από τν τύπ gs =l/rs όπυ rs είναι η στματική αντίσταση στην εξάτμιση τυ νερύ και υπλγίζεται 2.Ι.2.6. Καταμέτρηση της συγκέντρωσης τυ όζντς στην ατμόσφαιρα Παράλληλα με τις ανωτέρω μετρήσεις πυ πραγματπιήθηκαν στα φυτά των δύ πικιλιών φασλιύ, καταγράφνταν και η συγκέντρωσης τυ όζντς στ χώρ 42

43 πυ είχαν τπθετηθεί τα φυτά, με τη βήθεια ενός μετρητή όζντς (DASIBI RS). Ο συγκεκριμένς μετρητής ήταν εγκατεστημένς στ πειραματικό χώρ τυ εργαστηρίυ Φυσιλγίας τυ Τ.Ε.Ι. Καλαμάτας εντός της περιχής εκτέλεσης τυ παράματς. Ο μετρητής αυτός λειτυργεί ως εξής: ατμσφαιρικός αέρας εισάγεται στ μετρητή μέσω ενός σωλήνα και μετρητής καταγράφει με τη βήθαα αδικών φίλτρων τη συγκέντρωση όζντς της ατμόσφαιρας. Ο ανωτέρω μετρητής είναι πργραμματισμένς ανάλγα με τις ανάγκες τυ παράματς να καταγράφα τη μέση ωριαία συγκέντρωση όζντς της ατμόσφαιρας. Τα δεδμένα τυ μετρητή, με τη μρφή αρχείυ, απθηκεύνταν σε μηνιαία βάση σε έναν υπλγιστή, πίς ήταν συνδεδεμένς με τ μετρητή. Στη συνέχαα υπλγίσθηκε μέσς όρς για κάθε ημέρα και παρυσιάζεται στν πίνακα. Οι μετρήσας για τις συγκεντρώσας τυ όζντς εκφράζνται σε ppb/h (δηλαδή σε μέρη στ εκατμμύρι ανά ώρα). Ο μετρητής κατέγραφε συνεχώς τη συγκέντρωση τυ όζντς από τις αρχές Ιυλίυ τυ 2009 μέχρι και τ τέλς Οκτωβρίυ τυ ίδιυ έτυς. Τα δεδμένα παρυσιάζνται τόσ ανά συνλική μηνιαία συγκέντρωση (αθρίστηκαν μέσς όρς όζντς Στατιστική ανάλυση Η στατιστική ανάλυση των παραματικών μετρήσεων πραγματπιήθηκε με τ πρόγραμμα STATGRAPHICS, Η σημαντικότητα των απτελεσμάτων ελέγχθηκε με ανάλυση της διασπράς (Analysis of Variance). Η σύγκριση των μέσων έγινε με τη μέθδ της ελάχιστης σημαντικής διαφράς σε επίπεδ σημαντικότητας Ρ < 0.05 ή Ρ < Σχεδιάστηκε, μνπαραγντικό πέιραμα, και εφαρμόστηκε τ Εντελώς Τυχαιπιημέν Σχέδι. Στην παράθεση των απτελεσμάτων ι μέσι πυ ακλυθύνται από διαφρετικά γράμματα της λατινικής αλφαβήτυ διαφέρυν στατιστικά σημαντικά. Ο αριθμός των επαναλήψεων πυ χρησιμπιήθηκαν ήταν 14 (η=14). 43

44 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΥΘΜΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΑ ΦΥΛΛΑ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΤΗΣ ΠΑΤΑΤΑΣ Επίδραση της ημερμηνίας στ ρυθμό φωτσύνθεσης και στη στματική αγωγιμότητα των φύλλων Μετρήθηκαν ρυθμός φωτσύνθεσης και η στματική αγωγιμότητα των φυτών της πατάτας σε διαδχικές ημερμηνίες από την φύτευση τυ πατατόσπρυ και την έκπτυξη των φυταρίων, με σκπό να διερευνηθεί η μείωση των φυσιλγικών λειτυργιών των φυτών ως απτέλεσμα της καταπόνησης από την αυξημένη συγκέντρωση όζντς. Παρατηρήθηκε μια σταδιακή μείωση τυ ρυθμύ φωτσύνθεσης των φυταρίων με με την πάρδ της καλλιέργαας. Δηλαδή καθώς πρχωρύσε η περίδς καλλιέργαας λόγω της καταπόνησης των φυτών της πατάτας από την αυξημένη συγκέντρωσης τυ όζντς μειώθηκε σημαντικά ρυθμός της φωτσύνθεσης. Αντίθετα η στματική αγωγιμότητα των φυταρίων δεν παρυσίασε στατιστικά σημαντικά μεταβλές (Πίνακας 4). Φάνηκε όμως ελαφρά αυξημένη καθώς πρχωρύσε η καλλιέργεια. ΠΙΝΑΚΑΣ 4. Επίδραση της ημερμηνίας (ημέρες από την ημέρα φυτρώματς) στ ρυθμό φωτσύνθεσης καθώς και στη στματική αγωγιμότητα φυτών πατάτας. Γ νότυπς Ρυθμός φωτσύνθεσης Στματική αγωγιμότητα 7/5/ a /5/ ab /5/ b 0.23 Ανάλυση της διασπράς Γ νότυπς * NS Οι μέσι των επεμβάσεων διαχωρίζνται με τ Student s test σε,ρ=0.05. *,**: σημαντικά σε Ρ=0.05, P=0.01, αντίστιχα, NS: μη σημαντικά σε Ρ=

45 3.2. ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ ΣΤΑ ΦΥΛΛΑ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΤΗΣ ΠΑΤΑΤΑΣ ME SPAD Στ δεύτερ μισό της καλλιέργειας μετρήθηκε η συνλική χλωρφύλλη των φύλλων τόσ σε όλα τα φυτά της πατάτας πυ είχαν απμείνει. Οι μετρήσεις της συνλικής χλωρφύλλης πραγματπιηθήκαν σε 2 ημερμηνίες στις 2 και 14 Ιυλίυ όπυ η συγκέντρωση τυ όζντς είχε φτάσει στα υψηλότερα επίπεδα (Σχήμα 4/) και τα φυτά είχαν δεχθεί τη μέγιστη καταπόνηση. Η συνλική χλωρφύλλη των φύλων στα φυτά της πατάτας την 13 Ιυλίυ τυ 2009 ήταν σημαντικά χαμηλότερη από αυτήν την 2 Ιυλίυ Στα φυτά της πατάτας λιπόν λόγω της αυξημένης καταπόνησης από την συνεχόμενη υπερβλική συγκέντρωση τυ όζντς πρκλήθηκαν σημαντική μείωση της συνλικής χλωρφύλλης των φύλλων τυς, η μείωση της,χλωρφύλλης συνδέεται άμεσα με την αυξημένη καταστρφή τυ ελάσματς των φύλλων. ΠΙΝΑΚΑΣ 7. Επίδραση τυ στη συνλική χλωρφύλλη των φύλλων (μέτρηση σε μνάδες δρπά) φυτών πατάτας. Οι μετρήσεις αφρύν την τελευταία περίδ της καλλιέργειας. Γ νότυπς SPAD ,45 a ,16 b Ανάλυση της όιασπράς Γ νότυπς * Οι μέσι των επεμβάσεων διαχωρίζνται με τ Student s test σε Ρ=0.05. *,**: σημαντικά σε Ρ=0.05, Ρ=0.01, αντίστιχα, NS: μη σημαντικά σε Ρ=0.05. Καθώς πρχωρύσε ημερλγιακά καλλιέργεια των φυτών εντείννταν και η ζημιά στα φύλλα των φυτών της πατάτας, πότε πρλήθκε και η μείωση της χλωρφύλλης των φύλλων. 45

46 3.3. ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΟΖΟΝΤΟΣ Όπως αναφέρθηκε και στην παράγραφ η συγκέντρωση τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ εργαστηρίυ φυσιλγίας φυτών τυ ΤΕΙ Καλαμάτας μετρήθηκε με τη βήθεια ενός μετρητή όζντς (ϋαδιβι ). Στ σχήμα 1 παρυσιάζεται η ημερήσια διακύμανση της συνλικής συγκέντρωσης τυ όζντς για τ μήνα Μάι. Η συνλική συγκέντρωση τυ όζντς για τυς μήνες Ιύλι, Αύγυστ, Σεπτέμβρι και Οκτώβρι τυ έτυς 2009 ήταν ρρό/1ι. Στ σχήμα 1 φαίνεται πως διακυμάνθηκε η συνλική συγκέντρωση τυ όζντς για κάθε μήνα. Σύμφωνα πάντα με τ σχήμα 1, η υψηλότερη συγκέντρωσης όζντς στη θερινή περίδ (πότε και παρατηρείται έξαρση τυ ρύπυ) παρατηρήθηκε τ μήνα Ιύλι (έφθασε τα ρρή/ή) και έφθινε σταδιακά τυς μήνες Αύγυστ (8831 ρρύ/ιι), Σεπτέμβρι (3600 ρρό/ιι) και Οκτώβρι (2553 ρρό/ΐι). Σύνλ ρ ρ ό / ή ι ί Γ ανά αναγραφόμεν μήνα / Γ X ΊΓ Α Μ ^ Ιύλις Αύγυστς Σεπτέμβρις Οκτώβρις Σγήμα 4. Συνλική συγκέντρωση όζντς ανά μήνα στην περιχή τυ Αντικάλαμυ Μεσσηνίας 46

47 - τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Ιύλι. Μ I ΟΝ - ρρ' «-* 03 Ρ ρ Ρ < -3 ~ί * Η Ό 8 Η ιτν θ' < Η ιγ> ΡΗ?4 σ> "Ό Ρ ρ ΡΗ* θ' 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6 :00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 ^ 10:00:00 ^ 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 "Ο

48 Σγήμα 5. Ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Ιύλι.

49 Στη συνέχεια εξετάστηκε η ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς κατά τη διάρκεια ενός ακσιτετραώρυ, δηλαδή αθριστήκαν ι μέσες ωριαίες συγκεντρώσεις τυ όζντς ανά ώρα και για τις 31 ημέρες τυ κάθε μήνα ώστε να διαπιστωθεί σε πια στιγμή της ημέρας παρατηρήθηκε η μεγαλύτερη συγκέντρωση τυ ρύπυ. Για τ μήνα Ιύλι παρατηρήθηκε υψηλότερη συγκέντρωση όζντς τις απγευματινές ώρες ( ), ενώ η χαμηλότερη συγκέντρωση όζντς παρατηρήθηκε από τις μέχρι και τις τ πρωί (Σχήματα 5 και 6). Σε μια κυκλική πρεία μέσα στ εικσιτετράωρ βλέπυμε την συγκέντρωση τυ όζντς να βρίσκεται σε χαμηλά επίπεδα τις πρωινές ώρες, στη συνέχεια να αυξάνει ραγδαία μέχρι και την δύση τυ ηλίυ και στη συνέχεια να μειώνεται σιγά σιγά μέχρι τ ελάχιστ πρωινό της επίπεδ (Σχήματα 5 και 6). Για τ μήνα Αύγυστ η υψηλότερη συγκέντρωση όζντς παρατηρήθηκε νωρίτερα τις απγευματινές ώρες από μέχρι και τις (Σχήματα 7 και 8) γεγνός πυ πιθανόν να φείλεται και στη μείωση της διάρκειας της ημέρας (φωτπεριόδυ) πυ έχυμε κατά τ μήνα αυτό, ή και λόγω των κλιματικών συνθηκών (διάρκεια και ένταση ηλιφάνειας) ι πίες διατελύν σημανπκότατ ρόλ στ σχηματισμό τυ όζντς. Τν μήνα Αύγυστ επίσης καταγράφηκαν χαμηλότερες τιμές όζντς σε σύγκριση με τν Ιύλι. Τ σύνλ των ρρό/ΐι για τν μήνα Ιύλι ήταν 11994, τν μήνα Αύγυστ έπεσε στα 8831 ρρό/ΐι. Για τ μήνα Σεπτέμβρι στη συνέχαα η ωριαία συγκέντρωση τυ όζντς ήταν σταθερή και δεν μεταβλήθηκε στη διάρκεια τυ ακσιτετραώρυ και ήταν περίπυ 150 ρρό/1ι (Σχήμα 9 και 10). Τν μήνα Σεπτέμβρι και λόγω κυρίως των κλιματικών συνθηκών η λική συγκέντρωση τυ όζντς παρέμανε χαμηλή και δεν μεταβάλλνταν σημαντικά στη διάρκαα τυ ακσιτετραώρυ (Σχήμα 9 και 10). Η τιμή μάλιστα πυ είχε ήταν η κατώτερη ανά ωριαία πάντα συγκέντρωση πυ είχε η διακύμανση τυ ακσιτετραώρυ κατά τυς μήνες Αύγυστ και Ιύλι (Σχήματα 5, 6, 7, 8, 9 και 10). 48

50 Ο ΟΝ σ Ν ' ΙΟ Ο Ο 1 ^ - σ > ΟΝ Τ Τ Τ " ~ 'Γ _ ιη (Ο Γ ^ - ά > ΟΝ Ο Ν Ο Ν Τ- ΟΝ ΓΟ ΟΝ Σχήμα 7. Ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Αύγυστ. Σχήμα 8. Ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Αύγυστ. 49

51 (-^ιερήσια διακύμανση της μέσης ωριαίας συγκένηραχτης όζντς ! Σαρά1 Φ <$>,^δ3...φ φ _Φ Φ Φ Φ Φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ Φ Φ φ> φ> φ^.φ φ φ,φ φ 'Φ ' φν Φ Φ φν φ' φν φ^ ςδν φ^ φτ Λ φν φ φ *5- Φ 0/ Ί>- ^ <5 «θ' Λ!' φ ςρ ^ \ Φ <1? <5 κφ φ η^ γ ϊ ^ μ ημέρας Σγιιιια 9.. Ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Σεπτέμβρι. Ημερήσια διακύμανση της μέσης ωραίας συγκέντρωσης όζντς ό ετο ΣαράΙ Γ* -Φ φ «Φ^Φ,Φ ώφ -Φ βφ,φ -Φ ΛΦ -Φ -Φ -Φ -φ -Φ ^ - Φ - Φ Φ φ Λ Λ ^ κφ ηφ Φ Φ ^Φ %Φ ^,Φ Ορα Ημέρας Σγόιια 10. Ωριαία διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς στ πειραματικό χώρ τυ ΤΕΙ Καλαμάτας τ μήνα Σεπτέμβρι. 50

52 34. ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΖΗΜΙΑΣ ΣΤΑ ΦΥΛΛΑ Τα φυτά της πατάτας παρυσίασαν και αυτά χαρακτηριστικά συμπτώματα από την υπερβλική συγκέντρωση όζντς στα φύλλα των τυς όμια με αυτά πυ φαίννται στις εικόνες (Εικ. 13,15,16). Επίσης είχαν αυξημένη ευπάθεια σε περνόσπρ πυ πιθανόν να φείλεται στη ζημιά όζν. Εικόνα 12. φύλλ πατάτας με πρσβλή από όζν (πηγή Διαδίκτυ 1). 51

53 Εικόνα 13. φύλλ πατάτας με πρσβλή από όζν (πηγή Διαδίκτυ 2). Εικόνα 14. φύλλ πατάτας με πρσβλή από όζν (πηγή Διαδίκτυ 2). 52

54 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στ πείραμα πυ πραγματπιήθηκε εξετάστηκε η συμπεριφρά φυτών πατάτας σε υψηλές συγκεντρώσεις όζντς. Εξετάστηκε ρυθμός φωτσύνθεσης των φυτών, η στματική αγωγιμότητα, η συνλική χλωρφύλλη των φύλλων με τ όργαν SPAD 502 της Minolta και επίσης μετρήθηκε η συγκέντρωση τυ όζντς στην περιχή. Η αύξηση της καταπόνησης από τ όζν στα φυτά της πατάτας πρκάλεσε πτώση τυ ρυθμύ φωτσύνθεσης, και μείωση της συνλικής χλωρφύλλης των φύλλων, φυσιλγικί παράγντες πυ δείχνυν την μείωση της εύρωστης ανάπτυξης των φυτών. Η σταδιακή πτώση της μειωμένης ανάπτυξης των φυτών, χρνικά ταυτίζεται τόσ με την υπερβλική συγκέντρωση όζντς τν Ιύλι και με την σταδιακή αύξηση καθώς πρχωρά η θερινή περίδς. Επίσης είναι ενδεικτικό για τ μέγεθς της συγκέντρωσης τυ όζντς στην περιχή τυ ΤΕΙ Καλαμάτας (δηλαδή στν Αντικάλαμ Μεσσηνίας), ότι τα επιτρεπτά από την Ευρωπαϊκή Ένωση όρια για την συνλική συγκέντρωση όζντς κατά τη θερινή περίδ, ώστε να έχυμε απρόσκπτη ανάπτυξη των φυτών, είναι τα 3000 ppb/h. Οι κλιματικές λιπόν συνθήκες της περιχής όπως η έντνη ηλιφάνεια, ι υψηλές θερμκρασίες και ι επικρατύντες άνεμι, φαίνεται να ευνύν τ σχηματισμό αλλά και την παραμνή μεγάλων συγκεντρώσεων όζντς σε αυτήν. Τ πρόβλημα της υψηλής συγκέντρωσης όζντς δεν είναι τόσ η καλλιέργαα της πατάτας αφύ η συγκεκριμένη καλλιέργαα στη περιχή της Μεσσηνίας πραγματπιείται συνήθως τ χειμώνα και την άνιξη πότε και απφεύγνται ι τξικότητες, αλά κυρίως για τν ανθρώπιν πληθυσμό αλλά και τη πανίδα και τη χλωρίδα της περιχής. Σίγυρα η συγκέντρωση αυτή τυ όζντς είναι ένα σημαντικό πρόβλημα, τ πί όμως θέλει περαιτέρω έρευνα για να αναδαχτύν ασφαλή συμπεράσματα. Ενδιαφέρν επίσης στιχεί πυ πρέκυψε είναι η ημερήσια διακύμανση της συγκέντρωσης τυ όζντς πυ δείχνα και τν τρόπ σχηματισμύ τυ. Βλέπυμε λιπόν ότι ι υψηλότερες συγκεντρώσας τυ καταγράφνται τις απγευματινές ώρες και η ελάχιστη πσότητα τυ τις πρώτες πρωινές ώρες, τα ανωτέρω γεγνότα δείχνυν την εξάρτηση τυ σχηματισμύ τυ από την έντνη μεσημεριανή ηλιφάναα της 53

55 περιχής. Τ μήνα Σεπτέμβρι και Οκτώβρι στη συνέχεια πυ χαμηλώνυν ι θερμκρασίες και η ηλιφάνεια ι συνλικές συγκεντρώσεις τυ όζντς μικραίνυν και η μέση ωριαία τιμή είναι σταθερή. Καταλήγντας σίγυρα ι συγκεντρώσεις τυ όζντς πυ καταμετρήθηκαν και ι ζημιές πυ πρκλήθηκαν στα φυτά πρέπει να μας πρβληματίσυν, αλλά επίσης είναι αναγκαία η περαιτέρω έρευνα τόσ στη συνλική συγκέντρωση τυ όζντς στη θερινή σεζόν, όσ και στην τξικότητα τυς για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. 54

56 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ξένη βιβλιγραφία Buse A., Mills G., Harmens H., Boker P., Hayes F., Williams P., Emberson L., Cinderby S., Ashmore M., Temmerman L. and the participants of the ICP Vegetation, Air pollution and Vegetation, annual report 2002/2003. CEH, Great Britain. Calvert J.G., Demerjian K. and McQuigg R.D, Photolysis of phormaldehyde as a hydrojen atom source in the lower atmposphere.science 175: Clameides W.L., Fehsefel F., Rodger M.O., Cardelino C., Martinez J., Parrish D., Lonneman W.L., Lawson D.R., Rasmussen R.A., Zimmerman P., Greenderg J., Middelton P. and Wang T., 1992.Ozone precursor relationships in the ambient atmosphere. Journal of Geophysical Research 97: Chapman S., A theory of atmospheric ozone. Mem. Roy. Meteorol.Soc.3: Crutzen P.J.I., 1979.The influence of nitrogen oxide on the atmospheric ozone content. Q.J.R.Metereorol. Soc. 96: Experimental Protocol. Yield response and ozone injury on Phaseolus vulgaris, ICP Vegetation, Hampson J., Photochemical behavior of ozone layer. Tech. Note, Can. Armarmant Res.Dev.Estab. TN 1627/64. Valcartier, Canada Jaker HJ, M Unsworth, L De Temmerman and P. Mathy, (Eds), Effects of Air Pollution on Agricultural crops in Europe. The Air Pollution Research Report 46 Results of the European Open - Top chambers Project. Commission of The European Communities. Johnston H.S., 1971.Reduction of stratospheric ozone by nitrogen oxide catalysts from supersonic transport exhaust. Science 17: Karenlampi Lauri and Lena Skarby, (Eds), Critical levels for ozone in Europe: testing and finalizing the concepts. UN-ECE convention on Long-Rage transport Transboury and Air pollution workshop report.kuopio, Finland, April, 1996 Runeckles V.C. and Chevone B.I., Crop responses to ozone.in: surface level ozone exposures and their effects of vegetation edited by Allen S.Lefohn. Lewis publishers, INC, pp:

57 Sagar V.Krupa, Air pollution, People, and plants. By the American Phytopathological Society, St Paul, Minesota, U.S.A. Seinfeld J.,1989 Urban air pollution: state of science. Science 243: Solomon S., 1998 The mystery of the Antartic ozone hole. Revs.Geophys.26: Velissariou D and Kyriazi A., A Greek clover variety-biological indicator for ozone toxicity (Abstract) Phytopathol. Mediterr. 1996, 35, pp Velissariou D., Establishment of the Critical Levels of ozone in Europe and its effects on crop plants, forests and natural vegetation. (Abstract) Phytopathol. Mediterr :338p Velissariou D., Skretis L., 2001.Phytotoxic ozone concentrations in the fir forest of the Pamis National Park(Abstract) Phytopathol. Mediterr.2001,40:83p Yunus M and M.Yqbal, Plant response to air pollution. ISBN Ελληνική βιβλιγραφία Βελισσαρίυ Δ., Αέριι φωτχημικί ρύπι- όζν: Φυττξικί ρύπι της πόλης πυ απειλύν καλλιέργαες και φυσική βλάστηση. Εισήγηση στ 6 Πανελλήνι Φυτπαθλγικό Συνέδρι, Περιλήψεις Ανακινώσεων, σελ , 6-8 Οκτωβρίυ 1992, Πάτρα και Εεωργία Ανάπτυξη 6 (23),Νε-Δεκ, 1992, σελ Λέκκας Δ., Επιδράσεις φυτπρστατευτικών πρϊόντων στη φυττξική δράση τυ όζντς. Μεταπτυχιακή μελέτη. Εεωπνικό Πανεπιστήμι Αθηνών, σελ 152 Διαδίκτυ Διαδίκτυ 1. Ρ Διαδίκτυ 2. 1ιΐίρ:/ΑννΛν.ζη6Ϊηΐυι ν θγ /εγθρ5/ΐηάεχ.ρ1ιρ?ρμη=ειτι content&view=article&id =41&Ιΐ6ΐηΐά=49 56