ιαχείριση των Εκποµπών των Θρεπτικών του Αξιού Ποταµού και Θερµαϊκού Κόλπου

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 337 ιαχείριση των Εκποµπών των Θρεπτικών του Αξιού Ποταµού και Θερµαϊκού Κόλπου Ν. Π. ΝΙΚΟΛΑΪ ΗΣ Α. ΚΑΡΑΓΕΩΡΓΗΣ Β. ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ Ν. ΣΚΟΥΛΙΚΙ ΗΣ Αναπλ. Καθηγητής, Π.Κ. Ερευνητής, ΕΛΚΕΘΕ Τεχν. Επιστ., ΕΛΚΕΘΕ Ερευνητής, ΕΛΚΕΘΕ Π. ΡΑΚΟΠΟΥΛΟΥ Χ. ΚΟΝΤΟΓΙΑΝΝΗΣ Κ. ΠΑΓΚΟΥ H. BEHRENDT Τεχν. Επιστ., ΕΛΚΕΘΕ Ερευνητής, ΕΛΚΕΘΕ Ερευνητής, ΕΛΚΕΘΕ Ερευνητής, IFEIF-Berlin Περίληψη Ο υπολογισµός των παροχών των θρεπτικών, η χωρική και χρονική απόκριση και η γνώση των βιογεωχηµικών µεταβολών στο παρελθόν, παρόν και µέλλον της λεκάνης απορροής του Αξιού ποταµού και ο ευτροφισµός της παράκτιας ζώνης του Θερµαϊκού κόλπου, έγιναν µε τη χρήση εναρµονισµένων µοντέλων. Το µαθηµατικό µοντέλο MONERIS ήταν το βασικό µοντέλο διαχείρισης λεκάνης απορροής για την προσοµοίωση των εκροών των θρεπτικών του ποταµού. Το µοντέλο MONERIS συνδυάστηκε µε το µοντέλο της παράκτιας ζώνης WASP 6. για να αξιολογήσει τη χωρική και χρονική απόκριση των φορτίων θρεπτικών του Αξιού και τις επιπτώσεις τους στην παράκτια ζώνη. Τα δύο µοντέλα χρησιµοποιήθηκαν σε συνδυασµό για την αξιολόγηση σεναρίων που θα οδηγήσουν στη βελτίωση της ποιότητας του νερού του κόλπου. Έγιναν προσοµοιώσεις σεναρίων για να δείξουµε την επίδραση των διαφόρων πρακτικών χρήσης γης στον ευτροφισµό της παράκτιας ζώνης. Abstract The estimation of nutrient fluxes, the determination of spatial and temporal response and the understanding of biogeochemical changes in the past, present and future in the Axios River catchment, and the eutrophication response in the coastal zone of Thermaikos Gulf, were accomplished by the use of harmonized models. The mathematical model MONERIS was the main watershed management model that modelled nutrient emissions in Axios River. MONERIS was integrated with the coastal zone model WASP 6. to assess the spatial and temporal response of Axios catchment to nutrient loads and to evaluate the impacts to the coastal zone. The model was used in combination with the watershed model to assess management scenarios to improve the water quality of the Gulf. Several scenarios were simulated to illustrate the significance of various land use practices to the eutrophication of the Gulf. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η διαχείριση ρυπαντικών φορτίων από λεκάνες απορροής και οι επιπτώσεις τους στην παράκτια ζώνη µπορεί να αξιολογηθεί µε τη χρήση ολοκληρωµένων µαθηµατικών µοντέλων. Υπάρχουν πολλά µοντέλα που προσοµοιώνουν την τύχη και µεταφορά του αζώτου και φωσφόρου σε διάφορες κλίµακες, από αγρόκτηµα µέχρι λεκάνη απορροής. Για παράδειγµα τα µοντέλα CREAMS [8], ANSWERS [1], HSPF [], LEACHM [17], AGNPS [18], CREAMS-NT [3], EPIC-WT [1], ANN-AGNPS [11], MONERIS [], SPARROW (SPAtially, References Regressions On Watershed) [17] and NTT [4, 1] έχουν χρησιµοποιηθεί για να αξιολογήσουν µη-σηµειακή ρύπανση από αγροτικές, κτηνοτροφικές και αστικές χρήσεις γης, όπως και για την αξιολόγηση βέλτιστων διαχειριστικών πρακτικών (best management practices - BMP). Η φύση των µοντέλων αυτών ποικίλει από τα φυσικά, κατανεµηµένα µοντέλα (απαιτούν πλήρη περιγραφή των διαδικασιών και µηχανισµών που ενεργούν στη λεκάνη απορροής και έχουν µεγάλες απαιτήσεις από δεδοµένα), σε ιδεατά (conceptual), κατανεµηµένα µοντέλα (οι χρήσεις γης στις υπολεκάνες θεωρούνται οµογενείς µε σταθερές παραµέτρους) σε µοντέλα εκποµπών (µε εµπειρικές εξισώσεις που υπολογίζουν τις εκποµπές φορτίων από κάθε χρήση γης). Η µελέτη αυτή έγινε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράµµατος EUROCAT που είχε σαν στόχο την εναρµονισµένη χρήση µοντέλων λεκάνης απορροής και παράκτιας ζώνης για τη βέλτιστη αξιολόγηση εναλλακτικών µεθόδων διαχείρισης των ρυπαντικών φορτίων.. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ.1. Θερµαϊκός Κόλπος Το θαλάσσιο τµήµα της περιοχής µελέτης είναι το Β τµήµα του Βόρειου Αιγαίου. Περιλαµβάνει τον όρµο και κόλπο της Θεσσαλονίκης και το Θερµαϊκό κόλπο (Σχήµα 1). Στην περιοχή εκβάλλουν οι ποταµοί Αξιός, Αλιάκµων, Λουδίας και Γαλλικός και η συνολική έκταση της λεκάνης απορροής είναι ~4. km. Οι κλίσεις του πυθµένα είναι γενικά οµαλές και τα βάθη δεν ξεπερνούν τα 6 m. Η επικρατούσα κυκλοφορία των θαλάσσιων µαζών είναι κυκλωνική και χαρακτηρίζεται από την είσοδο νερών του Αιγαίου µε υψηλή αλατότητα, τα οποία κινούνται προς το βορρά κατά µήκος της ανατολικής ακτής και στη συνέχεια στρέφονται προς τα

338 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων Σχήµα 1: Η περιοχή µελέτης, οι λεκάνες απορροής των κυρίων ποταµών και θέσεις σταθµών δειγµατοληψίας. δυτικά και κινούνται προς το νότο, ακολουθώντας τη δυτική ακτογραµµή [9]. Η περιοχή παρουσιάζει προβλήµατα ευτροφισµού εξαιτίας της αυξηµένης εισόδου θρεπτικών από τους ποταµούς, όπως επίσης και από αστικά και βιοµηχανικά απόβλητα της ευρύτερης περιοχής Θεσσαλονίκης []... Αξιός Ποταµός Η λεκάνη απορροής του ποταµού Αξιού (Βαρδάρη) είναι 4.437 km και ανήκει σε ποσοστό ~8% στην Πρώην Γιουγκοσλαβική ηµοκρατία της Μακεδονίας (ΠΓ Μ), στη Βουλγαρία και στην Ελλάδα. Ο Αξιός π. είναι ο κυριότερος τροφοδότης υδάτων και θρεπτικών του Θερµαϊκού κόλπου [6]. Η µέση ετήσια παροχή κατά την ετία 198- χαρακτηρίζεται από µια περίοδο συνεχούς µείωσης (198-1994), µια µικρή αύξηση (199-1996) και στη συνέχεια µείωση (Σχήµα ). Αντίθετα, η συγκέντρωση του νιτρικού αζώτου παρουσιάζει σταθερή αύξηση (Σχήµα 3).

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 339 Παροχή (m 3 /sec) N-NO 3 (mg/l) 4 3 Σχήµα : ιάγραµµα Box-Whisker της διακύµανσης της παροχής του ποταµού Αξιού στο σταθµό της Αξιούπολης για το διάστηµα 198- [7]. Η συνεχής γραµµή διέρχεται από το γεωµετρικό µέσο (median) των µηνιαίων µετρήσεων, οι κάθετες ράβδοι αντιπροσωπεύουν τα τεταρτηµόρια -7% και οι οριζόντιες γραµµές τις ετήσιες ελάχιστες και µέγιστες τιµές. 6 4 198 1981 198 1983 1984 198 1986 1987 1988 1989 199 1991 199 1993 1994 199 1996 1997 1998 1999 198 1981 198 1983 1984 198 1986 1987 1988 1989 199 1991 199 1993 1994 1996 1997 1998 1999 Σχήµα 3: ιάγραµµα Box-Whisker της διακύµανσης του νιτρικού αζώτου στο σταθµό της Αξιούπολης για το διάστηµα 198- [7]. Για επεξηγήσεις βλέπε Σχήµα..3. Πηγές αζώτου και φωσφόρου Ο ποταµός Αξιός είναι ένας από τους πλέον επιβαρηµένους ποταµούς του Ελληνικού χώρου, ιδιαίτερα ως προς το φωσφόρο [16]. Οι κύριες πηγές των θρεπτικών είναι η γεωργία και τα αστικά απόβλητα. Αξίζει να σηµειωθεί ότι στην ΠΓ Μ δεν υπάρχουν ακόµα εγκατεστηµένες µονάδες βιολογικού καθαρισµού αστικών λυµάτων, αν και υπάρχει πολιτική πρόθεση για την επίλυση του προβλήµατος. Ειδικά για το φωσφόρο, το εργοστάσιο παραγωγής λιπασµάτων στο Βέλες (Σταθµός Τ-1; Σχήµα 1), αποτελεί µια σηµαντική σηµειακή πηγή ρύπανσης [7]. Τα υπολείµµατα της κατεργασίας των φωσφοριτών (προέλευσης Μαρόκου) σε κάποιο ποσοστό διαχέονται στον Αξιό, προκαλώντας σηµαντική αύξηση των συγκεντρώσεων φωσφόρου στο νερό (ολικός φωσφόρος µέχρι και 16 mg/l). Αντίθετα, στο Ελληνικό τµήµα του ποταµού δεν υπάρχουν σηµαντικές πηγές ρύπανσης, σε ότι αφορά τα θρεπτικά. Η εντατική γεωργία και η χρήση λιπασµάτων είναι η σηµαντικότερη πηγή προσφοράς θρεπτικών, όµως κατά την τελευταία 1ετία υπάρχει σαφής τάση µείωσης της χρήσης λιπασµάτων. Πρόσφατες εκτιµήσεις [7] υπολογίζουν το συνολικό φορτίο αζώτου και φωσφόρου που καταλήγουν στο Θερµαϊκό κόλπο από τον Αξιό ποταµό στους. και 1.9 t/yr, αντίστοιχα. 3. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Για την εκτίµηση των εκποµπών των θρεπτικών από τη λεκάνη απορροής του ποταµού Αξιού και τις επιπτώσεις των στη παράκτια ζώνη του Θερµαϊκού κόλπου χρησιµοποιήθηκαν σε σειρά τα µοντέλα MONERIS και WASP. Υδρολογικά, µετεωρολογικά και ποιοτικά δεδοµένα και χρονοσειρές χρησιµοποιήθηκαν για τη βαθµονόµηση των µοντέλων. Τα δύο µοντέλα χρησιµοποιήθηκαν (µετά τη βαθµονόµηση) για την προσοµοίωση διαχειριστικών σεναρίων και αξιολόγηση των επιπτώσεων στο Θερµαϊκό κόλπο. 3.1. Περιγραφή µοντέλου λεκάνης απορροής Το µοντέλο MONERIS (MOdelling Nutrient Emissions in RIver Systems) είναι ένα µοντέλο λεκάνης απορροής που µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την εκτίµηση των εκποµπών των θρεπτικών από τις λεκάνες απορροής στην παράκτια ζώνη. Το µοντέλο χρειάζεται υδρολογικά, µετεωρολογικά, γεωχηµικά και ποιοτικά δεδοµένα που αφορούν την λεκάνη απορροής, όπως και ένα γεωγραφικό σύστηµα πληροφοριών, το οποίο περιλαµβάνει ψηφιακούς χάρτες και εκτενή στατιστικά στοιχεία []. Η εκτίµηση των εκποµπών γίνεται µέσω της επίλυσης εµπειρικών εξισώσεων κάτω από µόνιµες συνθήκες. Τα µονοπάτια εισροής θρεπτικών στον ποταµό είναι τα εξής []: Φορτία από σηµειακές πηγές (υγρά απόβλητα από οικισµούς και βιοµηχανίες), απευθείας εισροή µέσω ατµοσφαιρικής εναπόθεσης, εισροή θρεπτικών από επιφανειακή απορροή, εισροή από το υπόγειο νερό, εισροή θρεπτικών µέσω υπο-επιφανειακής απορροής. 3.. Περιγραφή µοντέλου παράκτιας ζώνης Το µοντέλο που χρησιµοποιήθηκε για την προσοµοίωση της παράκτιας ζώνης είναι το WASP 6. (Water Quality Analysis Simulation Program) [].

34 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων ηµιουργήθηκε τη δεκαετία του 197 για λογαριασµό του Υπουργείου Περιβάλλοντος των Ηνωµένων Πολιτειών. Από τότε µέχρι σήµερα έχει χρησιµοποιηθεί µε επιτυχία σε πολλά υδατικά οικοσυστήµατα, µε κυριότερα αυτά των Great Lakes και των εκβολών των ποταµών Potomac, James, Delaware, Deep εξοµοιώνοντας τη ρύπανση λόγω ευτροφισµού, PCB, πτητικών οργανικών και βαρέων µετάλλων []. Το ευρύ φάσµα εφαρµογών αντανακλά την ευελιξία του µοντέλου, που µαζί µε την απλότητα στη χρήση, αποτελούν τους δύο κύριους λόγους της επιλογής του. Το µοντέλο έχει δύο υποπρογράµµατα, το DYNHYD και το WASP []. Το πρώτο είναι το υδροδυναµικό µοντέλο που προσοµοιώνει την κίνηση του νερού και το δεύτερο είναι το µοντέλο ποιότητας του νερού, αφού περιγράφει την κίνηση και την τύχη των ρυπαντών στο νερό και στο ίζηµα. Το WASP προσοµοιώνει δύο βασικές κατηγορίες ρύπανσης: τη συµβατική ρύπανση (διαλυµένο οξυγόνο, βιοχηµικά απαιτούµενο οξυγόνο, θρεπτικά και ευτροφισµό) και την τοξική ρύπανση (οργανικά χηµικά, και βαρέα µέταλλα). Τα δύο υποµοντέλα ονοµάζονται EUTRO και TOXI και βασίζονται στη διατήρηση της µάζας. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Προσοµοίωση λεκάνης απορροής Η βαθµονόµηση του µοντέλου MONERIS έγινε µεταβάλλοντας τις τιµές των παραµέτρων του µοντέλου όταν τα δεδοµένα πεδίου δικαιολογούσαν τέτοιες αλλαγές [13]. Για παράδειγµα, αλλαγές έγιναν στο ατµοσφαιρικό φορτίο του φωσφόρου (,99 kg/ha-yr) καθώς και στο συντελεστή του αστικού φορτίου από την ΠΓ Μ (3 g/ca-day) λόγω της χρήσης απορρυπαντικών µε φωσφόρο. Στα υπόγεια νερά έγιναν επιπλέον αλλαγές όπως στο µοντέλου φωσφόρου αργίλου που βασίστηκε σε εδαφικές αναλύσεις που έγιναν στη λεκάνη απορροής του Αχελώου. Ο µοναδικός άγνωστος στα δεδοµένα του µοντέλου ήταν τα ρυπαντικά φορτία από το εργοστάσιο λιπασµάτων του Βέλες. Η αριστοποίηση της βαθµονόµησης έγινε µε τον υπολογισµό αυτών των φορτίων Ν και Ρ. Το µοντέλο βαθµονοµήθηκε µε δεδοµένα 199- και επικυρώθηκε µε δεδοµένα 199-1994. Το Σχήµα 4 παρουσιάζεται µία σύγκριση µεταξύ προσοµοιωµένων και µετρηµένων εκποµπών αζώτου και φωσφόρου από τη λεκάνη απορροής. Το ολικό λάθος για το άζωτο και φωσφόρο ήταν 16%. Συνολικά 8% των υπολογισµένων φορτίων από κάθε υπολεκάνη ήταν µέσα στο 3% του λάθους. Οι εκποµπές του ολικού αζώτου υπολογίστηκαν σε 1643 t/yr. Το 4.3% των εκποµπών µπήκε στο ποτάµι µέσω του υπόγειου νερού, το 9.3% από τα αστικά συστήµατα, το 11.9% από σηµειακές πηγές, 8.8% από διάβρωση του χώµατος, 3.% από επίγειες απορροές και 1.% από την ατµόσφαιρα (κατευθείαν στο ποτάµι). Παράλληλα, οι εκποµπές του ολικού φωσφόρου ήταν 864 t/yr. Το 1.7% των εκποµπών µπήκε στο ποτάµι µέσω του υπόγειου νερού, το 19.7% από τα αστικά συστήµατα, το 63.% από σηµειακές πηγές, 1.8% από διάβρωση του χώµατος, 1.9% από επίγειες απορροές και.4% από την ατµόσφαιρα. παρατηρούµενο φορτίο DIN [t/yr] παρατηρούµενο φορτίο TP [t/yr ] Άζωτο (υδραυλικό φορτίο) υπολογισµένο φορτίο DIN [t/yr] Φωσφόρος (specific runoff) υπολογισµένο φορτίο TP [t/yr] Σχήµα 4: Αποτελέσµατα Βαθµονόµησης Σύγκριση φορτίων διαλυτού ανόργανου αζώτου και ολικού φωσφόρου 4..Προσοµοίωση παράκτιας ζώνης Η βαθµονόµηση του µοντέλου WASP έγινε σε δύο στάδια. Πρώτον βαθµονοµήθηκε η κυκλοφορία του Θερµαϊκού κόλπου µέσω της προσοµοίωσης της αλατότητας και δεύτερον ο κύκλος του Ν και Ρ καθώς και της χλωροφύλλης. Η περιοχή µελέτης χωρίστηκε σε 1 Τµήµατα (διαµερίσµατα). Τα τµήµατα µε µονό αριθµό αντιπροσωπεύουν τα επιφανειακά διαµερίσµατα και αυτά µε ζυγό αριθµό τα διαµερίσµατα κάτω από τα επιφανειακά και πλησίον στον πυθµένα. Τα Σχήµατα και 6 παρουσιάζουν τις προσοµοιωµένες συγκεντρώσεις αλατότητας, αζώτου, φωσφόρου και χλωροφύλλης και τα συγκρίνουν µε τους µέσους όρους και την τυπική απόκλιση των τιµών πεδίου για κάθε Τµήµα που προσοµοιώθηκε [14]. Σχετικά µε την βαθµονόµηση της αλατότητας, µόλις το 1. % των προβλεπόµενων τιµών είναι εκτός των ορίων της τυπικής απόκλισης. Το υπόλοιπο 87.% βρίσκεται µέσα σε ένα µέσο εύρος ±. µονάδων. Επίσης, το µοντέλο συµφωνεί µε τη βιβλιογραφία που αναφέρεται στην καταστροφή της θερµικής στρωµάτωσης που πραγµατοποιείται από τα

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 341 τέλη του καλοκαιριού µέχρι της αρχές της άνοιξης. Αυτή η ανάµειξη φαίνεται ξεκάθαρα, ιδιαίτερα στα γραµµικής συσχέτισης ήταν µεταξύ 61 to 7%. Γενικά το µοντέλο µπόρεσε να προσοµοιώσει πολύ καλά την 39 38 Αλατότητα 37 36 3 34 33 3 4 6 7 Τµήµα 1 Τµήµα 39 38 8 9 11 1 Νιτρικό-Ν Ιούλιος 1997 8 µg/l 6 4 1 3 4 6 7 8 9 11 1 Τµήµα Μήνας 1 Τµήµα 3 Τµήµα 4 4 3 Φωσφορικός-Ρ Ιούλιος 1997 Αλατότητα 37 36 µg/l 3 34 3 4 6 7 8 9 11 1 1 1 3 4 6 7 8 9 11 1 Τµήµα Μήνας Χλωροφύλλη-α Ιούλιος 1997 39 38 1 Αλατότητα 37 36 3 34 33 3 31 3 4 6 7 8 9 11 1 Μήνας Τµήµα 7 Τµήµα 8 1 µg/l 1 3 4 6 7 8 9 11 1 Τµήµα Σχήµα 6: Σύγκριση προσοµοιωµένων συγκεντρώσεων νιτρικού- Ν, φωσφορικού-ρ και χλωροφύλλης (τετράγωνα) και µετρήσεων πεδίου (µέσος όρος και τυπική απόκλιση). Σχήµα : Σύγκριση προσοµοιωµένων συγκεντρώσεων αλατότητας (psu) και µετρήσεων πεδίου (µέσος όρος και τυπική απόκλιση). διαµερίσµατα που δεν εκβάλουν ποταµοί. Η Ρίζα του Μέσου Τετραγωνικού Σφάλµατος (Root Mean Square Error) ήταν. psu και η γραµµική συσχέτιση µεταξύ των προβλεπόµενων και των τιµών πεδίου R =.97. Τα κριτήρια της βαθµονόµησης των θρεπτικών και της χλωροφύλλης βασίστηκαν στην ελαχιστοποίηση των RMSE και R µεταξύ των αποτελεσµάτων του µοντέλου και των µετρήσεων του πεδίου. Το µέσο σφάλµα της χλωροφύλλης ήταν.8 µg/l, των νιτρικών 7 µg-n/l, και των φωσφορικών 4 µg-p/l. Οι συντελεστές κυκλοφορία του Θερµαϊκού κόλπου καθώς και την µεταβλητότητα των θρεπτικών και χλωροφύλλης σε όλη τη διάρκεια της προσοµοίωσης (18 µήνες). 4.3. ιαχειριστικά σενάρια Μετά τη βαθµονόµηση των δύο µοντέλων, δηµιουργήθηκαν πολλά διαχειριστικά σενάρια τόσο για τη λεκάνη απορροής [13] όσο και για την παράκτια ζώνη [14]. Σε ότι αφορά στη λεκάνη απορροής, τα κυριότερα σενάρια παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Ο πίνακας παρουσιάζει τα φορτία της παρούσας κατάστασης 199- και κάνει πρόβλεψη για το θεωρώντας ότι θα υπάρχει πολιτική σταθερότητα στη FYROM. Πολιτική

34 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων σταθερότητα µεταφράζεται ως αύξηση της αγροτικής παραγωγής µε διπλασιασµό του πλεονάζοντος-ν στο έδαφος (4 kg/ha-yr). Το ίδιο διάστηµα θεωρούµε ότι στην ελληνική πλευρά το πλεονάζον-ν θα µειωθεί στα kg/ha-yr. Επίσης θεωρήθηκε ότι κάτω από συνθήκες πολιτικής σταθερότητας µέχρι το θα παρθούν µέτρα που θα περιορίσουν την ρύπανση από το εργοστάσιο στο Βέλες κατά %. Τέλος θεωρήθηκε ότι µέχρι το θα έχουν κατασκευαστεί εργοστάσια επεξεργασίας λυµάτων για όλα τα αστικά κέντρα. Τα αστικά κέντρα µε πληθυσµό µεγαλύτερο των ανθρώπων θα έχουν βαθµό καθαρισµού., µεγαλύτερο των,.6 και η πόλη των Σκοπίων,76. Μετά τον υπολογισµό των φορτίων για το, 7 διαχειριστικά σενάρια αξιολογήθηκαν. Τα δύο πρώτα έχουν να κάνουν µε µείωση των ρυπαντικών φορτίων από το εργοστάσιο λιπασµάτων στο Βέλες κατά % και 9%. Το τρίτο σενάριο έχει να κάνει µε την χρήση απορρυπαντικών χωρίς φώσφορο (µείωση του αστικού φορτίου από 3 σε 1.8 g/inhabitant-day). Το τέταρτο σενάριο ήταν να γίνεται καθαρισµός των αστικών λυµάτων σύµφωνα µε την Ευρωπαϊκή νοµοθεσία. Τα αστικά κέντρα µε πληθυσµό µεγαλύτερο των ανθρώπων θα έχουν βαθµό καθαρισµού.8, µεγαλύτερο των,.9 και η πόλη των Σκοπίων.9. Το πέµπτο ήταν η µείωση του πλεονάζοντος αζώτου (που σηµαίνει µείωση των λιπασµάτων). Το έκτο µείωση της διάβρωσης µε καλλίτερες αγροτικές πρακτικές και τέλος όλα τα παραπάνω σενάρια µαζί. Η αποτελεσµατικότητα των σεναρίων φαίνεται στον Πίνακα 1. Μείωση του φωσφόρου µπορεί να επιτευχθεί αποτελεσµατικά µε την διαχείριση των λυµάτων του εργοστασίου του Βέλες και την αποµάκρυνση του P από τα απορρυπαντικά. Από την άλλη πλευρά η µείωση των φορτίων του αζώτου απαιτεί ποιο πολύπλευρη διαχείριση και συντονισµό διαχειριστικών σεναρίων. Πίνακας 1: Αποτελέσµατα διαχειριστικών σεναρίων λεκάνης απορροής Μειώσεις στα φορτία TP, DIN and TN. ιαχειριστικά σενάρια TP φορτίο DIN φορτίο TN φορτίο Κατάσταση 199-168 33 496 Πρόβλεψη για το µε πολιτική σταθερότητα στη FYROM 131 376 1- Εργοστάσιο λιπασµάτων Βέλες % µείωση 33 3616 74 - Εργοστάσιο λιπασµάτων Βέλες 9% µείωση 74 347 4873 3- Χρήση απορρυπαντικών χωρίς φωσφόρο 1179 376 4- Καθαρισµός αστικών λυµάτων-νοµοθεσία ΕΕ 116 319 4938 - N-πλεονάζον (FYROM=; GR=) 131 336 4639 6- % καλλιέργεια µε µειωµένο όργωµα 17 373 13 7- Μέγιστη µείωση-όλα τα µέτρα -6 716 3811 Τα αποτελέσµατα των διαχειριστικών σεναρίων της λεκάνης απορροής µπορούν να χρησιµοποιηθούν σαν δεδοµένα εισαγωγής στο µοντέλο της παράκτιας ζώνης για την αξιολόγηση των επιπτώσεων τους. Για την παράκτια ζώνη θα παρουσιάσουµε δύο ενδεικτικά σενάρια που σχετίζονται µε τη µείωση του φορτιού των θρεπτικών αλάτων από τον Αξιό ποταµό κατά και 4% (Σχήµα 7). Ο Αξιός ποταµός επιβαρύνει το Θερµαϊκό κόλπο σηµαντικά τόσο στην περιοχή που εκβάλλει, όσο και στον ευρύτερο Θερµαϊκό. Η επίδραση αυτή όµως είναι µικρότερη στον κόλπο της Θεσσαλονίκης όπου κυριαρχούν τα αστικά απόβλητα της πόλης. Μεταβολή % Μεταβολή % 1 4 3 3 1 1 3 4 6 7 8 9 11 1 Αριθµός Τµήµατος 1 3 4 6 7 8 9 11 1 Αριθµός Τµήµατος Σχήµα 7: Αποτελέσµατα διαχειριστικών σεναρίων στην παράκτια ζώνη και 4% µείωση στα θρεπτικά φορτία του Αξιού (αριστερή κολώνα: χλωροφύλλη, µεσαία: νιτρικό-ν, δεξιά: φωσφορικός-p).. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σε αυτή την εργασία παρουσιάστηκε µία ολοκληρωµένη µεθοδολογία διαχείρισης ρυπαντικών φορτίων λεκάνης απορροής και της αξιολόγησης των επιπτώσεων τους στη παράκτια ζώνη. Η χρήση µοντέλων λεκάνης απορροής και παράκτιας ζώνης σε σειρά επιτρέπει τη µελέτη εναλλακτικών σεναρίων διαχείρισης. ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΕΙΣ Η µελέτη αυτή έγινε υπό την αιγίδα του Ευρωπαϊκού Προγράµµατος EUROCAT (European catchments. Catchment changes and their impact on the coast; http://www.iia-cnr.unical.it/eurocat/project.htm). Το Πρόγραµµα EUROCAT χρηµατοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση (contract number ENV1-- 44).

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 343 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Beasley, D.B., and L.F. Huggins. (1981). ANSWERS Users Manual. EPA-9/9-8-1. U.S. Environmental Protection Agency, Region V. Chicago, IL.. Behrendt, H., P. Huber, M. Kornmilch, D. Opitz, O. Schmoll, G. Scholz, R. Uebe. 1999. Nutrient Emissions into River Basins of Germany, Federal Environmental Agency, UFOPlan-Ref. No. 96 1. 3. Deizman, M.M., and S. Mostaghimi. (1991). A model for evaluating the impact of land application of organic waste on runoff water quality. Res. J. Wat.. Pollut. Control Fed. 63:17-7. 4. Heng, H. and N.P. Nikolaidis. (1998). Distributed Modeling of Nonpoint Source Pollution of Nitrogen. Journal of American Water Resources Association, 34 () 39-374.. Johanson, R.C., Imhoff, J.C., Kittle, J.S., and Donigian, A.S., (1984). "Hydrological Simulation Program - FORTRAN (HSPF): User's Manual for Release 8.," EPA-6/3-84-66, NTIS: PB84-438, Springfield, VA. 6. Karageorgis A.P., Nikolaidis N.P., Karamanos H., Skoulikidis N., (3). Water and Sediment Quality Assessment of the Axios River and its Coastal Environment. Continental Shelf Reseacrh, 3(17-19), 199-1944, DOI:.16/j.csr.3.6.9. 7. Karageorgis A.P., Skourtos M.S., Kapsimalis V., Kontogianni A.D., Skoulikidis N.Th., Pagou K., Nikolaidis N.P., Drakopoulou P., Zanou B., Karamanos H., Levkov Z., Anagnostou Ch., (4). An integrated approach to watershed management within the DPSIR Framework: Axios River catchment and Thermaikos Gulf. Regional Environmental Change, (In Press). 8. Knisel, W.G. ed. (198). CREAMS: A field scale model for chemicals, runoff, and erosion from agricultural management system. USDA-SEA Cons. Res. Rept. 6, Washington D.C 9. Kontoyiannis H., Kourafalou V.H., Papadopoulos V., (3). The seasonal characteristics of the hydrology and circulation in the northwest Aegean Sea (eastern Mediterranean): Observations and modeling. Journal of Geophysical Research, DOI.9/1JC113.. Moncheva S., Gotsis-Skretas O., Pagou K., Krastev A., (1). Phytoplankton blooms in Black Sea and Mediterranean ecosystems subjected to anthropogenic eutrophication: Similarities and differences. Estuarine Coastal and Shelf Science, 3, 81-9. 11. Needham, S.E. and R.A. Young. (1993). ANN-AGNPS: A continuous simulation watershed model. p 43-439. in Proc. of the Federal Interagency Workshop on Hydrologic Modeling Demand for the 9's. U. S. Geol. Survey water resources Investigation Report 93-418. Reston,VA. 1. Nikolaidis, N.P., H. Heng, R. Semagin, and J.C. Clausen, (1998). Non-Linear Response of a Mixed Land Use Watershed to Nitrogen Loading. Agriculture, Ecosystems and Environment, 67, 1-6. 13. Nikolaidis, N.P., Karageorgis A.P., Kapsimalis V., Drakopoulou, P., Skoulikidis, N.T., and Behrent, H. (4). AXCAT- Modeling of Axios River Basin. EUROCAT Project Report. 14. Nikolaidis, N.P., Karageorgis A.P., Kapsimalis V., Marconis G., Drakopoulou, P., Kontoyiannis, H., Krassakopoulou, E., Pavlidou, A., and Pagou, K. (4). AXCAT- Modeling of Thermaikos Gulf. EUROCAT Project Report. 1. Sabbagh, G.J., R.L. Bengtson, and J.L. Fouss. (1991). Modification of EPIC to incorporate drainage systems. Trans. ASAE. 34:467-476. 16. Skoulikidis N.T., (1993). Significance evaluation of factors controlling river water composition. Environmental Geology,, 178-18. 17. Smith, R.A., G.E. Schwarz and R.B. Alexander, (1997). Regional interpretation of water-quality monitoring data. Wat. Resour. Res., 33, 781-798. 18. Young, R.A., C.A. Onstad, D. Bosch, and W.P. Anderson. (1989). AGNPS: A nonpoint source pollution model for evaluating agricultural watersheds. J. Soil Wat. Conserv. 44: 168-173. 19. Wagenet, R.J. and J.L. Hutson. (1989). LEACHM: Leaching estimation and chemistry model: A process-based model of water and solute movement transformation, plant uptake and chemical reactions in the unsaturated zone continuum. Volume, Version, Water Resources Institute, Cornell University, Ithaca, NY.. Wool T.A., Ambrose R.B., Martin J.L., Comer E.A., (1) Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) Version 6.: User s Manual. U.S. Environmental Protection Agency, Athens, GA. Ν.Π. Νικολαΐδης 1, Μηχανικός Περιβάλλοντος, Αναπλ. Καθηγητής, Τµήµα Μηχανικής Περιβάλλοντος, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά 73. Τηλ./Fax: 8-3778/8-37847. E-mail: nnikolai@mred.tuc.gr. Α.Π. Καραγεώργης, Γεωλόγος-Ωκεανογράφος, Ερευνητής Β, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-76369/9-76347. E-mail: ak@ncmr.gr. Β. Καψιµάλης 3, Γεωλόγος-Ιζηµατολόγος, Τεχνικός Επιστήµονας, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-76377/9-76347. E-mail: kapsim@ncmr.gr. Ν. Σκουλικίδης 4, Γεωλόγος-Βιογεωχηµικός, Ερευνητής Β, Ινστιτούτο Εσωτερικών Υδάτων, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-76394/9-7633. E-mail: nskoul@ncmr.gr. Π. ρακοπούλου, Περιβαντολόγος, Τεχνικός Επιστήµονας, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-76377/9-76347. E-mail: vivi@ncmr.gr. Χ. Κοντογιάννης 6, Φυσικός-Ωκεανογράφος, Ερευνητής Β, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-7638/9-76347. E-mail: hk@ncmr.gr.

344 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων Κ. Πάγκου 7, Βιολόγος-Ωκεανογράφος, Ερευνητής Β, Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, 47 χλµ. Αθηνών-Σουνίου, Ανάβυσσος 1913. Τηλ./Fax: 9-7649/9-76347. E-mail: popi@ncmr.gr. H, Behrendt 8, Λιµνολόγος, Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries, Berlin, Germany. E-mail: behrendt@igb-berlin.de