ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΛΘΜΝΟΛΟΓΘΑ ΔΝΟΤΗΤΑ: ΥΗΜΕΘΑ ΣΟΤ ΝΕΡΟΤ ΟΝΟΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗ: ΘΕΡΟΘΕΟ ΖΑΥΑΡΘΑ ΤΜΗΜΑ: Σμήμα Διατείριζης Περιβάλλονηος & Φσζικών Πόρων ΑΓΡΘΝΘΟ

Transcript

1 ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΛΘΜΝΟΛΟΓΘΑ ΔΝΟΤΗΤΑ: ΥΗΜΕΘΑ ΣΟΤ ΝΕΡΟΤ ΟΝΟΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗ: ΘΕΡΟΘΕΟ ΖΑΥΑΡΘΑ ΤΜΗΜΑ: Σμήμα Διατείριζης Περιβάλλονηος & Φσζικών Πόρων ΑΓΡΘΝΘΟ

2 Άδειες Υρήζης Το παρόν εκπαιδεσηικό σλικό σπόκειηαι ζε άδειες τρήζης Creative Commons. Για εκπαιδεσηικό σλικό, όπως εικόνες, ποσ σπόκειηαι ζε άλλοσ ηύποσ άδειας τρήζης, η άδεια τρήζης αναθέρεηαι ρηηώς. 2

3 Υρημαηοδόηηζη Το παρόν εκπαιδεσηικό σλικό έτει αναπηστθεί ζηα πλαίζια ηοσ εκπαιδεσηικού έργοσ ηοσ διδάζκονηα. Το έργο «Ανοικηά Ακαδημαϊκά Μαθήμαηα ζηο Πανεπιζηήμιο Παηρών» έτει τρημαηοδοηήζει μόνο ηη αναδιαμόρθωζη ηοσ εκπαιδεσηικού σλικού. Το έργο σλοποιείηαι ζηο πλαίζιο ηοσ Δπιτειρηζιακού Προγράμμαηος «Δκπαίδεσζη και Για Βίοσ Μάθηζη» και ζσγτρημαηοδοηείηαι από ηην Δσρωπαϊκή Ένωζη (Δσρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόροσς. 3

4 ΛΘΜΝΟΛΟΓΘΑ ΘΕΡΟΘΕΟ ΖΑΥΑΡΘΑ Αναπληρωηής Καθηγηηής Περιβαλλονηικής Γεωλογίας και Τδαηικών Πόρων Θζηόηοπος:

5 Τν κέγεζνο θαη ε κνξθή ησλ ιηκλώλ Αλάπηπμε αθηώλ Βηόηνπνο Τδξόβηεο εγθαηαζηάζεηο Κεηαθίλεζε ύδαηνο Γπλαηόηεηα δηάβξσζεο Κπζηηθόηεηα γηα ηνπο αλζξώπνπο

6 Χεκεία λεξνύ: Αέξηα, Σεκαληηθά Ηόληα θαη Θξεπηηθέο Οπζίεο Αέξηα Ομπγόλν (O 2 ) Γηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2 ) Άδσην (N 2 ) Τδξόζεην (H 2 S) εκαληηθά ηόληα (αληόληα θαη θαηηόληα) Θξεπηηθέο νπζίεο (θώζθνξνο θαη άδσην)

7 Χεκεία ηνπ Νεξνύ: Αέξηα Πνηά είλαη από νηθνινγηθήο άπνςεο ηα ζεκαληηθόηεξα αέξηα; O 2 CO 2 N 2 H 2 S

8 Γηαιπηόηεηα Αεξίνπ Σν κέγηζην πνζό αεξίνπ πνπ κπνξεί λα δηαιπζεί ζην λεξό (θνξεζκόο 100%) θαζνξίδεηαη από ηε ζεξκνθξαζία, ηε δηαιπκέλε ηνληθή ζπγθέληξσζε θαη ηελ αλύςσζε κείσζε δηαιπηόηεηαο κε ηε ζεξκνθξαζία warm beer goes flat ε δηαιπηόηεηα κεηώλεηαη κε ην πςειόηεξν δηαιπκέλν ηνληηθό πεξηερόκελν (TDS, EC25, αιαηόηεηα ) «ν θνξεζκόο ηνπ DO είλαη κηθξόηεξνο ζην αικπξό λεξό από ην γιπθό λεξό» (γηα ηελ ίδηα ζεξκνθξαζία, ηα ζηεξεά "δηώρλνπλ" ηα αέξηα)

9 Χεκεία Νεξνύ: Ο2 ~ 21% ηνπ αέξα Πνιύ δηαιπηό (DO) Ηδηαίηεξα αληηδξαζηηθό θαη δπλακηθή ζπγθέληξσζε Αλακηγλύεηαη ζηηο κεηαθνξέο κεηαβνιηθήο ελέξγεηαο (PPr & Rn) εκαληηθόο ξπζκηζηήο ηνπ κεηαβνιηζκνύ (νμηθνύ - αλνμηθνύ ) Αεξόβηνη νξγαληζκνί (ςάξηα) ελαληίνλ ησλ αλαεξόβησλ νξγαληζκώλ Σύπνη ςαξηώλ Σνισκνεηδή= πςειό DO Ζιηόςαξν, θππξίλνο, γαηόςαξν = ρακειό DO

10 Σεκαληηθέο Πεγέο: Ο2 Πεγέο Φσηνζύλζεζε (θπηνπιαγθηόλ, πεξίθπηνλ, καθξόθπηα) Αέξαο από ηελ αλάκημε αλέκνπ Δηζξνέο ηα ππόγεηα λεξά κπνξνύλ λα έρνπλ πςειόηεξν ή ρακειόηεξν DO Γηάρπζε (από ην επηιίκλην ζην ππνιίκλην θαη αληίζηξνθα )

11 Άκεζα έρεη επηπηώζεηο ζηε θπζηνινγία θαη ην βηόηνπν ςαξηώλ Έκκεζα έρεη επηπηώζεηο ζηα ςάξηα θαη άιινπο νξγαληζκνύο κέζσ ησλ ηνμηθώλ πξντόλησλ πνπ ζπλδένληαη κε ηελ αλνμία : H 2 S Ο2: Σεκαζία γηα ηνλ Άλζξσπν NH 4 + (κεηαηξέπεηαη ζε NH 4 OH θαη NH 3 πάλσ από ~ph 9) Έκκεζα έρεη επηπηώζεηο ζηελ εζσηεξηθή παξνρή λεξνύ H 2 S (γεύζε θαη νζκή) Γηαιπηνπνηεί ηνλ Fe Έκκεζα έρεη επηπηώζεηο ζηνπο ζηξνβίινπο δεμακελώλ Γηάβξσζε κέζσ H 2 S (αθόκε θαη αλνμείδσην ράιπβα) Κέζσ ηεο Ρ-απειεπζέξσζεο από ηα ηδήκαηα (πξνζξόθεζε κέζσ Fe)

12 Αέξηα: Ν2 ~ 78% ηνπ αέξα Οη ζπγθεληξώζεηο ζην λεξό ζπλήζσο θνξεζκέλεο επεηδή είλαη ζρεδόλ αδξαλέο Τπεξθνξεζκόο (> 100 %) κπνξεί λα εκθαληζηεί ζηα θξάγκαηα από πςειή αλαηαξαρή Κπνξεί λα είλαη ηνμηθό γηα ηα ςάξηα N 2 -βαθηήξηα θαη θπαλνβαθηήξηα (γαιαδνπξάζηλα «άιγε») ην κεηαηξέπνπλ ζε βην-δηαζέζηκε NH 4 + Σα εηεξνηξνθηθά βαθηεξίδηα αθαίξεζεο ηνπ αδώηνπ κεηαηξέπνπλ ην NO 3 - ζε N 2

13 Αληηδξάζεηο CΟ2 ζην λεξό <1% ελπδαηώλεηαη γηα λα δηακνξθώζεη ην αλζξαθηθό νμύ : CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Μεξηθά από ηα αλζξαθηθά νμέα ρσξίδνληαη ζε ηόληα δηηηαλζξαθηθώλ αιάησλ θαη πδξνγόλνπ πνπ κεηώλνπλ ην ph : H 2 CO 3 HCO -3 + H + Με ηελ αύμεζε ηνπ ph, ζε έλα ph 8,3 απμάλνληαη ηα δηηηαλζξαθηθά άιαηα ζε 100%. Πάλσ από απηό, κεηώλεηαη κε δηαρσξηζκό ζε αλζξαθηθό άιαο : HCO -3 CO H +

14 Αλόξγαλνο C: Σεκαληηθέο πεγέο θαη απώιεηεο Πεγέο: Αηκνζθαηξηθό CO 2 Αλαπλνή θαη άιιεο αεξόβηεο θαη αλαεξόβηεο ιεηηνπξγίεο απνζύλζεζεο ζην λεξό θαη ηα ηδήκαηα Τπόγεηα λεξά από ηα πξντόληα εδαθηθήο απνζύλζεζεο Τπόγεηα λεξά από εθαηζηεηαθή δηαξξνή Απώιεηεο: Κεηαηξνπέο ph πνπ εμαξηώληαη από ην δηηαλζξαθηθό άιαο θαη ην αλζξαθηθό άιαο Πηώζε CaCO 3 θαη MgCO 3 ζε πςειό ph Φσηνζύλζεζε

15 Χεκεία Νεξνύ Σεκαληηθά Ηόληα Ion balance for typical fresh water Anions Percent Cations Percent HCO Ca SO Mg C1-10 Na+ 15 SiO 2 < 1 K+ 4 εκείσζε: ζξεπηηθέο νπζίεο θπηώλ όπσο ην ληηξηθό άιαο, ην ακκώλην θαη ην θσζθνξηθό άιαο πνπ κπνξεί λα πξνθαιέζνπλ αλάπηπμε θπθηώλ θαη δηδαλίσλ ζπλήζσο εκθαλίδνληαη ζηα 10 s or 100 s κέξε-αλάδηζεθαηνκκύξην θαη καδί κε άιινπο νπζηαζηηθνύο κηθξνηξνθηθνύο νξγαληζκνύο ζπλήζσο αληηπξνζσπεύνπλ ην <1% ην πξαγκαηηθό πνζό θαηηόλησλ ή αληόλησλ παξόλησλ ζην λεξό

16 Σεκαληηθέο ηνληθέο ζπγθεληξώζεηο ηνπ γιπθνύ λεξνύ Anions mg/l Cations mg/l HCO Ca SO Mg Cl Na SiO 2 13 K NO 3 - ~1.0 Fe +3 ~0.7 Σύνολο = ~91.4 ανιόνηα + ~28.4 καηιόνηα = ~ 120 mg/l (TDS)

17 Θξεπηηθέο Οπζίεο - Φώζθνξνο Απαξαίηεηνο γηα ηελ αύμεζε θπηώλ πλήζσο ε πην πεξηνξηζηηθή ζξεπηηθή νπζία ζηηο ιίκλεο Πξνέξρεηαη από ηνλ αβηνηηθό θώζθνξν, αληίζεηα από ην άδσην Θακία αέξηα θάζε, αιιά δελ κπνξεί λα πξνέιζεη από ηελ αηκόζθαηξα σο ζθόλε Πξνζξνθάηαη ζην έδαθνο θπζηθά αθίλεην εθηόο αλ ην έδαθνο δηαβξώλεηαη ή εθαξκόδεηαη ζε απηό ππεξβνιηθό ιίπαζκα Θηλήζεηο θσζθόξνπ κε ηα ηδήκαηα

18 Θξεπηηθέο Οπζίεο - Φώζθνξνο Κε ηνμηθόο Σα άιγε έρνπλ θπζηθέο πξνζαξκνγέο γηα λα πξνζιάβνπλ ην θώζθνξν Τςειή ζπγγέλεηα (ρακειό k) Απνζεθεπηηθόηεηα Τςειή ιήςε Κνλαδηθή νμεηδναλαγσγηθή ηθαλόηεηα Ο θύθινο θσζθόξνπ ζπλδέεηαη ζηελά κε ηνλ θύθιν ζηδήξνπ (Fe)

19 Βαζηθέο Ηδηόηεηεο Φσζθόξνπ Θακία αληίδξαζε νμεηδναλαγσγήο ή αλαπλνήο κε άκεζε ζρέζε (νη νξγαληζκνί δελ παξάγνπλ ελέξγεηα από ηε ρεκεία Ρ ) PO 3 4 ηδηαίηεξα πξνζξνθεηηθέο έσο θαηηνληθέο πεξηνρέο (Al +3, Fe +3, Ca +2 ) πγθέληξσζε πνπ επεξεάδεηαη έληνλα από ηηο νμεηδναλαγσγηθέο αληηδξάζεηο ζηδήξνπ ηδεξνύρν (+2) δηαιπηή νπζία, εθηόο αλ αληηδξά κε ην ζνπιθίδην, πξνθαιώληαο FeS ζην ίδεκα

20 Δπίπεδα Φσζθόξνπ ζην Πεξηβάιινλ εκαληηθνί παξάγνληεο πνπ έρνπλ επηπηώζεηο ζηα επίπεδα, ηελ αλαθύθισζε θαη ηηο επηδξάζεηο θσζθόξνπ ζηελ πνηόηεηα λεξνύ πεξηιακβάλνπλ : Δδαθηθέο ηδηόηεηεο Υξήζε θαη δηαηάξαμε εδάθνπο Κεηαθνξά πνπ ζπλδέεηαη κε ηελ απνξξνή

21 Φώζθνξνο Δμσηεξηθέο Πεγέο Κε εκεηαθέο Πεγέο Γεσξγηθέο θαιιηέξγεηεο Αηκνζθαηξηθή απόζεζε εκεηαθέο Πεγέο Τγξά Απόβιεηα Βηνκεραληθέο απαιιαγέο

22 Φώζθνξνο Με Σεκεηαθέο Πεγέο Θαιιηέξγεηεο Έληνλα ζπλδεδεκέλνο κε ηε δηάβξσζε (δηαρείξηζε ρξήζεο εδάθνπο ) Απνξξνή (αζηηθή) Γεσξγηθή απνξξνή Δπηηόπηα εζσηεξηθά ιύκαηα (απνηπρεκέλα ζεπηηθά ζπζηήκαηα) Τγεηνλνκηθή δηήζεζε ππνλόκσλ (απνρεηεπηηθά δίθηπα) Αηκνζθαηξηθή απόζεζε Πξνθύπηεη από ηε ζθόλε, εδαθνινγηθά κόξηα, πδξόβηα πνπιηά

23 Φώζθνξνο Σεκεηαθέο Πεγέο Τγξά Απόβιεηα Γεκνηηθή αληηκεηώπηζε πγξώλ απνβιήησλ Βηνκεραληθά απόβιεηα

24 Φώζθνξνο Δζσηεξηθέο Πεγέο Ζ αλάκημε ησλ αλνμηθώλ θαηώηαησλ πδάησλ κε ηα πςειά επίπεδα θσζθνξηθνύ άιαηνο είλαη πνιύ ζπρλή ζηηο νμεηδναλαγσγηθέο αληηδξάζεηο ζηδήξνπ O 2 > 1 mg/l Αδηάιπηε (+3) κνξθή αιάησλ πνπ ηδεκαηνπνηεί θαη θαζηδάλεη, πξνζξνθώληαο PO 4-3 O 2 < 1 mg/l (αλνμηθό ) ηόλ πνπ ειαηηώλεηαη ζε δηαιπηό ζηδεξνύρν ηόλ ( Fe+2) πνπ επηηξέπεη ζηα ηδήκαηα θσζθνξηθνύ άιαηνο λα δηαζθνξπηζηνύλ επάλσ ζην λεξό Ζ αλάκημε αέξα (ζύειιεο) κπνξεί λα επαλεηζαγάγεη λεξό κε πςειό πνζνζηό Ρ ζηελ επηθάλεηα, πξνθαιώληαο ηηο αλζίζεηο θπθώλ

25 Άδσην βαζηθέο ηδηόηεηεο Σν άδσην είλαη ζρεηηθά ιηγνζηό ζε κεξηθέο πδξνινγηθέο ιεθάλεο θαη επνκέλσο κπνξεί λα είλαη κηα πεξηνξηζκέλε ζξεπηηθή νπζία γηα ηα πδξόβηα ζπζηήκαηα Οπζηαζηηθή ζξεπηηθή νπζία (π.ρ., ακηλνμέα, λνπθιετληθά νμέα, πξσηετ'λεο, ρισξνθύιιε ) Γηαθνξέο από ην θώζθνξν Κε γεσινγηθή πξνέιεπζε Αληίζεηα από ην θώζθνξν, ππάξρεη πνιιέο θαηαζηάζεηο νμείδσζεο

26 Άδσην βηνινγηθά δηαζέζηκεο κνξθέο N 2 ζεκαληηθή πεγή, αιιά ρξεζηκνπνηείηαη κόλν από κεξηθά είδε Κπιε πξάζηλα θύθε (θπαλνβαθηήξηα) θαη αλαεξόβηα βαθηήξηα Ληηξηθό άιαο (NO 3- ) θαη ακκσλία (NH 4 +) ζεκαληηθέο κνξθέο "ζπλδπαζκέλνπ" αδώηνπ γηα ηε ιήςε απν θπηά Δπίζεο απνθαιείηαη δηαιπκέλν αλόξγαλν άδσην (DIN) πλνιηθό άδσην (TN) πεξηιακβάλεη : DIN + δηαιπκέλν νξγαληθό άδσην (DON) + κνξηαθό άδσην

27 Άδσην Γεληθέο Ηδηόηεηεο Απαξαίηεην γηα ηελ αύμεζε ησλ θπηώλ Όρη ηδηαίηεξα πεξηνξηζηηθό αιιά κπνξεί λα είλαη ζε : Ηδηαίηεξα εκπινπηηζκέλεο ιίκλεο Παιηέο, κε παξαγσγηθέο ιίκλεο πνπ βξίζθνληαη ζηηο πδξνινγηθέο ιεθάλεο κε ηα θησρά ζε άδσην εδάθε Δζηνπάξεο, αλνηθηνύο σθεαλνύο Κέξνο ηεο εηζαγσγήο από ηελ αηκόζθαηξα Θαύζε NO 2, ιίπαζκα

28 Άδσην Γεληθέο Ηδηόηεηεο Θηλεηό ππό κνξθή ληηξηθνύ άιαηνο (δηαιπηνύ), αθνινπζεί ηε ξνή ηνπ λεξνύ Ζ ακκσλία (NH 4+ ) πξνζξνθάηαη ζηα κόξηα ηνπ εδάθνπο Σα κπιε πξάζηλα άιγε κπνξνύλ λα πξνζιάβνπλ ην άδσην (Λ 2 ) από ηελ αηκόζθαηξα Σν άδσην έρεη πνιιέο νμεηδναλαγσγηθέο κνξθέο θαη πεξηιακβάλεηαη ζε πνιινύο βαθηεξηαθνύο κεηαζρεκαηηζκνύο

29 Αηκνζθαηξηθή απόζεζε Τγξή θαη μεξή απόζεζε (NO 3- θαη NH 4+ ) Αέξηα θαύζεο (θπηά παξαγσγήο ελέξγεηαο, εμάηκηζε νρεκάησλ, όμηλε βξνρή), ζθόλε, ιηπάζκαηα Ρεύκαηα θαη ππόγεηα λεξά (ζπλήζσο NO 3- ) Ιύκαηα (NO 3- θαη NH 4+ ) Γεσξγηθή απνξξνή (NO 3- θαη NH 4+ ) Αλαγέλλεζε από ηα πδξόβηα ηδήκαηα θαη ην ππνιίκλην (NH 4+ ) Άδσην Πεγέο

30 Άδσην Πνιιέο Ομεηδσκέλεο Μνξθέο Αληίζεηα από ηνλ Ρ ππάξρνπλ πνιιέο νμεηδσκέλεο κνξθέο Οη νξγαληζκνί έρνπλ εμειηρζεί γηα λα ρξεζηκνπνηήζνπλ απηήλ ηελ νμείδσζε - κείσζε γηα ηνλ ελεξγεηαθό κεηαβνιηζκό θαη ηε βηνζύλζεζε NH + 4 N 2 N 2 O NO 2 NO - 2 NO - 3

31 Σεκείσκα Ηζηνξηθνύ Δθδόζεσλ Έξγνπ Σν παξόλ έξγν απνηειεί ηελ 1 ε Σεκείσκα Αλαθνξάο έθδνζε. Copyright Παλεπηζηήκην Παηξώλ, Ηεξόζενο Εαραξίαο, Ηεξόζενο Εαραξίαο. «ΛΗΜΝΟΛΟΓΗΑ». Έθδνζε: 1.0. Αγξίλην Γηαζέζηκν από ηε δηθηπαθή δηεύζπλζε: Σεκείσκα Αδεηνδόηεζεο Σν παξόλ πιηθό δηαηίζεηαη κε ηνπο όξνπο ηεο άδεηαο ρξήζεο Creative Commons Αλαθνξά Γεκηνπξγνύ, Απαγόξεπζε Δκπνξηθήο Υξήζεο θαη Όρη Παξάγσγα Έξγα. Δμαηξνύληαη ηα απηνηειή έξγα ηξίησλ π.ρ. θσηνγξαθίεο, δηαγξάκκαηα θ.ι.π., ηα νπνία εκπεξηέρνληαη ζε απηό θαη ηα νπνία αλαθέξνληαη καδί κε ηνπο όξνπο ρξήζεο ηνπο ζην «εκείσκα Υξήζεο Έξγσλ Σξίησλ». Τν Έξγν απηό θάλεη ρξήζε ησλ αθόινπζσλ έξγσλ: Δηθόλα 1: «Τν πιηθό ηεο παξνπζίαζεο πξνέξρεηαη από ηηο παλεπηζηεκηαθέο παξαδόζεηο ηνπ θαζεγεηή Η. Εαραξία. Οη εηθόλεο, ζηηο νπνίεο δελ ππάξρεη αλαθνξά, απνηεινύλ δεκηνπξγία ηνπ δηδάζθνληα».