1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες, η βιοµηχανία παραγωγής χάρτου αποτελεί έναν σηµαντικό κλάδο της οικονοµικής και βιοµηχανικής αναπτυξής τους. Η παραγωγή χάρτου ουσιαστικά ξεκίνησε πριν από 2000 χρόνια περίπου στην Κίνα, µε χρήση ινών από το φυτό Cannabis sativa L., ακολούθως χρησιµοποιήθηκαν ίνες από λινάρι, βαµβάκι και γενικά, από οποιοδήποτε είδος ξυλείας ήταν διαθέσιµο από τα δάση. Από τη βιοµηχανία του χαρτιού πλέον έχει δηµιουργηθεί µια πληθώρα προϊόντων, µερικά από τα οποία είναι χαρτί περιτυλίγµατος, χάρτινες συσκευασίες για τρόφιµα, χαρτική ύλη, χαρτί για βιοµηχανική χρήση (φίλτρα, µονωτικά, αντί-λιπαντικά), κ.ά. Η ολοένα αυξανόµενη ζήτηση σε προϊόντα χάρτου τα τελευταία χρόνια οδήγησε στη µείωση πολλών δασών και δασικών εκτάσεων, µε αποτέλεσµα να αναζητώνται τρόποι ορθολογικότερης παραγωγής και χρήσης του. Επειδή η βιοµηχανία παραγωγής χάρτου έχει µακρόχρονη ιστορία και επειδή υπήρξε ταυτόχρονη ανάπτυξη του τοµέα σε πολλές χώρες, δηµιουργήθηκε µεγάλη ποικιλία στην διαδικασία παραγωγής χαρτιού. Η αυξηµένη ζήτηση σε προϊόντα χάρτου ωθεί σε συνεχή αύξηση της παραγωγής, γεγονός που αναγκάζει την επιστηµονική κοινότητα να ανησυχεί τόσο για την καταστροφή των φυσικών πόρων (δάση, κλπ.), όσο και για τις επιπτώσεις των αποβλήτων των παραγωγικών µονάδων στο περιβάλλον. Τα κύρια περιβαλλοντικά προβλήµατα που σχετίζονται µε την παραγωγή χάρτινων προϊόντων είναι η µεγάλη κατανάλωση νερού, η κατανάλωση ενέργειας, η δηµιουργία υγρών αποβλήτων µε υψηλό οργανικό φορτίο, τα στερεά απόβλητα, oι αέριοι ρύποι και οι οργανοαλογονωµένες ενώσεις (ΑΟΧ) (United States Environmental Protection Agency, 2000). Στις βιοµηχανίες παραγωγής χάρτου το νερό χρησιµοποιείται κυρίως για την διάλυση των πρώτων υλών και τη δηµιουργία αιωρήµατος ινών, για τον καθαρισµό της γραµµής παραγωγής, καθώς και για την εφαρµογή των κανόνων υγιεινής. Μέρος του υγρού αυτού καταλήγει στα υγρά απόβλητα, µαζί µε προσµίξεις από τα καθαριστικά υλικά και διάφορα προϊόντα από την επεξεργασία όπως σταθεροποιητές, λευκαντικά, χρωστικές, διαλυτικά και βιοκτόνα (Lacorte et al., 2003).
2 Τα στερεά απόβλητα αποτελούνται κυρίως από ιλύ που προέρχεται από την πρωτοβάθµια επεξεργασία των αποβλήτων (όπου αυτή πραγµατοποιείται), από απορρίµατα και σκόνες. Οι αέριοι ρύποι προέρχονται από τις καύσεις λειτουργίας των µηχανηµάτων, από σκόνες στη γραµµή παραγωγής και οσµές. Τέλος η κατανάλωση ενέργειας (ηλεκτρική και µαζούτ), εξαρτάται κάθε φορά από το προϊόν που παράγεται, την ποσότητα, αλλά και από την ποιότητα του εξοπλισµού. Στο Σχήµα 1 φαίνονται οι εισροές και οι εκροές µιας βιοµηχανίας παραγωγής χάρτου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους επιστήµονες παρουσιάζει η µελέτη των υγρών αποβλήτων, τα οποία λόγω του αυξηµένου οργανικού φορτίου, των χλωριωµένων ενώσεων, των αιωρούµενων στερεών και των πρόσθετων χηµικών που περιέχουν επιβαρύνουν τα υδάτινα οικοσυστήµατα στα οποία καταλήγουν. Στη πλειονότητα των σχετικών µελετών εξετάζεται κυρίως η σύσταση των αποβλήτων και προτείνονται τρόποι, είτε διαχείρισής τους, είτε επεξεργασίας τους ώστε να επιφέρουν τη λιγότερο δυνατή επιβάρυνση στο περιβάλλον. Είναι σηµαντικό να αναφέρουµε πως στην Ελλάδα δεν έχουν γίνει παρόµοιοι έλεγχοι τοξικότητας µε βιοδείκτες σε απόβλητα τέτοιου τύπου µονάδων, γεγονός που καθιστά τη συγκεκριµένη µελέτη πρωτοποριακή και ιδιαίτερα ενηµερωτική, αφού γίνεται εκτίµηση της επίδρασης των συγκεκριµένων αποβλήτων στους οργανισµούς των υδάτινων αποδεκτών και στο ευρύτερο φυσικό περιβάλλον.
3 Ενέργεια Ηλεκτρική Καύσιµα Νερό Πρόσθετα Ενισχυτικά Λευκαντικά Χρωστικές Αποαφριστικά (defoamers) Απολυµαντικά Βιοκτόνα Ουσίες διάσπασης συσσωµατώµατος ινών (slimicides) ΜΟΝΑ Α ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΧΑΡΤΟΥ Αέριες εκποµπές ΝΟ Χ, SO 2, CO, CO 2 Αέρια καύσης Στερεά απόβλητα Ιλύς Απορρίµατα Σκόνες Υγρά απόβλητα Υγρά έκπλυσης Χλωριωµένες ενώσεις Αιωρούµενα στερεά Λιγνίνες Ταννίνες Χρωστικές Πρώτη ύλη Χαρτί ξύλο Χαρτί (τελικό προϊόν ή ρολλό) Σχήµα 1: Οι εισροές και οι εκροές µιας βιοµηχανίας παραγωγής χάρτου.
4 2. ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΧΑΡΤΙΟΥ Στην παρούσα εργασία µελετήθηκαν δύο τύποι µονάδων παραγωγής χάρτου. Η µία µονάδα δέχεται ως πρώτη ύλη επεξεργασµένες κυβέτες χαρτιού-χαρτονιού που εισάγονται από χώρα του εξωτερικού, πλούσιες σε ίνες (Εικόνα 1) και στο εξής θα αναφέρεται ως ΜΠΧ1 (µονάδα παραγωγής χάρτου 1). Η άλλη παραγωγική µονάδα δέχεται ως πρώτη ύλη χρησιµοποιηµένα πακέτα χαρτοκιβωτίων ή οποιοδήποτε είδος χαρτιού για ανακύκλωση που προµηθεύεται από εγχώριους προµηθευτές (Εικόνα 4) και στο εξής θα αναφέρεται ως ΜΠΧ2 (µονάδα παραγωγής χάρτου 2). Eικόνα 1: Επεξεργασµένες κυβέτες χαρτιού που χρησιµοποιούνται ως πρώτη ύλη στη ΜΠΧ1. 2.1 Για τη ΜΠΧ1 Όπως αναφέρθηκε, η πρώτη ύλη στην µηχανή παραγωγής (Εικόνα 2) είναι κυβέτες χαρτιού, πλούσιες σε ίνες (ονοµάζονται επίσης και χαρτόµαζα). Ακολούθως, οι κυβέτες αλέθονται στην δεξαµενή της µηχανής µε µεγάλες ποσότητες νερού για να διαχωρισθούν οι ίνες. Ο πολτός που σχηµατίζεται είναι τύπου CTMP (chemothermomechanical pulpχηµοθερµοµηχανικός πολτός), αφού παράγεται µέσω χηµικής, θερµικής και µηχανικής κατεργασίας. Προστίθενται στο µίγµα χηµικές ουσίες (αποαφριστικά, χρωστικές,
5 λευκαντικά, µικροβιοκτόνα, κ.ά.). Το οµογενές µίγµα που έχει σχηµατιστεί περνά από µεταλλικά πλέγµατα µεγάλου µήκους, όπου µεγάλη ποσότητα του νερού αποµακρύνεται, επιτρέποντας στις ίνες να σχηµατίσουν ένα επίπεδο φύλλο (υγρασίας 80-86%). Στη συνέχεια, το φύλλο αυτό περνά από κυλινδρικά θερµικά πλέγµατα, όπου υπό υψηλή πίεση και θερµοκρασία ξηραίνεται περαιτέρω. Έπειτα, οδηγείται στη µηχανή περιτύλιξης και κοπής (Εικόνα 3), όπου θα κοπεί σε ρολλά χαρτιού συγκεκριµένου βάρους, τα οποία θα οδηγηθούν στην µεταποιητική µηχανή για παραγωγή του τελικού προϊόντος (χαρτί υγείας, χαρτί κουζίνας), αναλόγως µε τις απαιτήσεις της αγοράς. Το ρολλό αποτελείται από το χαρτί και ένα κυλινδρικό πυρήνα από χαρτόνι ( µαδρέ ). Η υγρασία του χαρτιού στο ρολλό είναι 6-6,5%. Η ΜΠΧ1 παράγει 55 τόνους χαρτιού οικιακής χρήσης ανά ηµέρα. Η διαδικασία παραγωγής συνοπτικά παρουσιάζεται στο Σχήµα 2. Εικόνα 2: Η ρολλοποιητική µηχανή παραγωγής χαρτιού Εικόνα 3: Μηχανή περιτύλιξης χαρτιού
6 Πρώτη ύλη Άλεση ιάλυση- ιαχωρισµός ινών Σχηµατισµός Χηµικά πρόσθετα εξαµενή µηχανής Μηχανή περιτύλιξης κοπής φύλλων Κυλινδρικά Θερµικά πλέγµατα Επίπεδα µεταλλικά πλέγµατα Ξήρανση υπό πίεση, θερµοκρασία Υγρά απόβλητα Ρολλό χαρτί, υγρασίας 6-6,5% Σχήµα 2: ιαδικασία παραγωγής χάρτου στη ΜΠΧ1. 2.2 Για τη ΜΠΧ2 Η διαδικασία παραγωγής χαρτιού της ΜΠΧ2 είναι πιο πολύπλοκη, επειδή η πρώτη ύλη είναι ανεπεξέργαστη και περιέχει πολλές ακαθαρσίες και ξένα σώµατα (µεταλλικοί συνδετήρες, κόλλες, πλαστικά, κ.ά.). Η µορφή της πρώτης ύλης που εισάγεται στη ΜΠΧ2 παρουσιάζεται στην Εικόνα 4.
7 Εικόνα 4: Πρώτη ύλη στη ΜΠΧ2 Η γραµµή παραγωγής παρουσιάζεται στο Σχήµα 3. Η διαδικασία είναι παρόµοια µε τη ΜΠΧ1, εκτός από τα στάδια της αποµάκρυνσης των µεταλλικών ξένων σωµάτων (πριν την άλεση της πρώτης ύλης) και των πλαστικών ξένων σωµάτων (στην µηχανή αποµάκρυνσης πλαστικών). Το στάδιο της λεύκανσης είναι προαιρετικό και εξαρτάται από τις απαιτήσεις του εκάστοτε αγοραστή. Το τελικό προϊόν (ρολλό), που αποτελείται από το χαρτί και το µαδρέ, έχει υγρασία 6-6,5%. Η ΜΠΧ2 παράγει 28 τόνους χαρτιού συσκευασίας ηµερησίως.
8 Ταξινόµηση ινών Πρώτη ύλη Άλεση εξαµενή αποθήκευσης Κοπτικό µηχάνηµα (Λεύκανση) εξαµενή Μηχανή αποµάκρυνσης πλαστικών εξαµενή ηµερήσιας κατανάλωσης Κατακράτηση ινών krofta Κυλινδρικά Θερµικά πλέγµατα Επίπεδα µεταλλικά πλέγµατα Ξήρανση υπό πίεση, θερµοκρασία Πρέσσα Μηχανή περιτύλιξης κοπής φύλλων Υγρά απόβλητα Ρολλό χαρτί, υγρασίας 6-6,5% Σχήµα 3: ιαδικασία παραγωγής χάρτου στη ΜΠΧ2.
9 3. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Στη χώρα µας, αν και έχει αναπτυχθεί η βιοµηχανία παραγωγής χάρτινων προϊόντων, εντούτοις η παραγωγή είναι πολύ µικρότερη σε σχέση µε άλλες χώρες της Ευρώπης. Τα µεγάλα εργοστάσια επεξεργασίας και παραγωγής χάρτινων προϊόντων λειτουργούν κυρίως στις βιοµηχανικές περιοχές, αλλά υπάρχουν και πολλές µικρές τοπικές χαρτοπαραγωγικές µονάδες, οι οποίες είναι διάσπαρτες στην ελληνική ύπαιθρο. Στο Νοµό Αχαΐας, σύµφωνα µε την ιεύθυνση Βιοµηχανίας Αχαΐας, λειτουργούν δυο µονάδες παραγωγής χάρτου και χάρτινων προϊόντων (τύπου ΜΠΧ1), η µια εκ των οποίων βρίσκεται στην ΒΙ.ΠΕ. Πατρών, ενώ λειτουργεί µόνο µια µονάδα παραγωγής χαρτιού και ανακύκλωσης χάρτινων συσκευασιών (τύπου ΜΠΧ2). Ο κύριος αποδέκτης των ανεπεξέργαστων υγρών αποβλήτων των µονάδων αυτών είναι τα κοντινά υδάτινα οικοσυστήµατα, δεδοµένου ότι αυτές δε διαθέτουν σύστηµα βιολογικού καθαρισµού. Εξαίρεση αποτελούν οι µονάδες που λειτουργούν στις βιοµηχανικές περιοχές, αφού τα απόβλητά τους οδηγούνται στην κεντρική µονάδα βιολογικής επεξεργασίας της εκάστοτε βιοµηχανικής ζώνης. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η εγκατάσταση του συστήµατος επεξεργασίας λυµάτων είναι υποχρεωτική µε βάση τη νοµοθεσία λειτουργίας των συγκεκριµένων µονάδων. Η παρούσα µελέτη έχει ως βασικό σκοπό την εκτίµηση της τοξικότητας των αποβλήτων των δυο µονάδων παραγωγής χαρτιού που είναι εγκατεστηµένες στην ΒΙ.ΠΕ. Πατρών, µε τη χρήση βιοδεικτών. Ως βιοδείκτες χρησιµοποιήθηκαν αφ ενός ψάρια του γλυκού νερού (πέστροφες), αφ ετέρου µακροασπόνδυλα. Τα αποτελέσµατα που θα προκύψουν θα επιτρέψουν την αξιολόγηση των επιπτώσεων των συγκεκριµένων αποβλήτων στα υδάτινα οικοσυστήµατα, καθώς και τον εντοπισµό των συστατικών τους που σχετίζονται µε την τοξικότητά τους. Πρέπει να αναφερθεί πως στη χώρα µας δεν έχουν γίνει παρόµοιες µελέτες για την επίπτωση των αποβλήτων των χαρτοπαραγωγικών µονάδων στο περιβάλλον και ιδιαίτερα για την εκτίµηση της τοξικότητας αυτών µε οποιοδήποτε τρόπο. Για το λόγο αυτό τα αποτελέσµατα της παρούσας εργασίας αναµένεται να έχουν σηµαντικό επιστηµονικό ενδιαφέρον, αφού θα δώσουν σηµαντική πληροφόρηση για την τοξικότητά τους, εποµένως και για την επικινδυνότητά τους για το φυσικό περιβάλλον.
10 4. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Η σύσταση των υγρών αποβλήτων των µονάδων παραγωγής χάρτου είναι, όπως αναµένεται, ιδιαίτερα πολύπλοκη. Τούτο οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τα διάφορα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας χρησιµοποιούνται πολλές χηµικές ουσίες, ώστε να προσδώσουν στο τελικό προϊόν ορισµένα χαρακτηριστικά, όπως αντοχή, απορροφητικότητα, συγκεκριµένο χρώµα, κ.ά. Προκειµένου λοιπόν να εκτιµηθεί η περιβαλλοντική επίπτωση του συγκεκριµένου αποβλήτου, θα ήταν χρήσιµο να εξεταστούν τα κυριότερα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά του. Μέχρι πρόσφατα, το χρώµα του απόβλητου των µονάδων παραγωγής χάρτου δε θεωρείτο ότι αποτελούσε µεγάλο περιβαλλοντικό πρόβληµα. Το χρώµα του απόβλητου οφείλεται κυρίως στις λιγνίνες, τα παραγωγά τους (χλωρολιγνίνες) και στις πολυµερισµένες ταννίνες (Ali et al., 2001, Bajpai et al., 2002). Τώρα πλέον έχει αναγνωρισθεί ότι η απόρριψη χρωµατισµένων αποβλήτων στους υδάτινους αποδέκτες δεν αποτελεί µόνο αισθητικό πρόβληµα, αλλά έχει περαιτέρω συνέπειες στα άλγη και τα υπόλοιπα υδρόβια φυτά, αφού η αναπτυξή τους παρεµποδίζεται από την µειωµένη διαπερατότητα της ηλιακής ακτινοβολίας. Άλλος ένας επιβαρυντικός παράγοντας για το περιβάλλον είναι το γεγονός ότι τα υγρά απόβλητα των συγκεκριµένων µονάδων που καταλήγουν στα υδάτινα οικοσυστήµατα έχουν υψηλές θερµοκρασίες. Τούτο οφείλεται στα διάφορα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας και έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της θερµοκρασίας του νερού στο σηµείο απόρριψης, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τις βιοκοινωνίες τόσο των ασπoνδύλων, όσο και των ψαριών. Επίσης, τα ποσοστά φωσφόρου και αζώτου που περιέχουν µπορεί να προκαλέσουν ευτροφισµό των υδάτινων αποδεκτών. Πιστεύεται επίσης ότι η παρουσία του αζώτου επιτείνει την ελάττωση του φωσφόρου στο νερό. Ο φώσφορος είναι υπεύθυνος για την ανάπτυξη φυκών που είναι σηµαντικοί καταναλωτές αζώτου. Όταν ο φώσφορος αποµακρύνεται, τα φύκη δεν αναπτύσσονται και τα κατάλοιπα του αζώτου παραµένουν στο νερό δηµιουργώντας ευτροφισµό.
11 Από τις µελέτες που έχουν γίνει για τα απόβλητα των χαρτοπαραγωγικών µονάδων και για την φυσικοχηµική σύστασή τους, το κυριότερο κοινό χαρακτηριστικό είναι οι υψηλές τιµές COD (Chemical Oxygen Demand) και BOD 5 (Biochemical Oxygen Demand). Άλλες σηµαντικές παράµετροι που έχουν καταµετρηθεί είναι τα νιτρικά και νιτρώδη ιόντα, ο φώσφορος, το χλώριο, οι ολικές φαινόλες, οι λιγνίνες, οι ταννίνες, ο αριθµός των ολικών αιωρούµενων στερεών (TSS) και το ph. Για παράδειγµα, σε µια µελέτη που έγινε στην Ισπανία, βασισµένη σε βιβλιογραφικά στοιχεία, αναφέρονται τιµές για το COD από 1900 έως 3200 mg/l (Lacorte et al., 2003), ενώ σε µια άλλη η τιµή του COD κυµαινόταν από 25-125 Kg ανά τόνο χαρτοπολτού (Stanley, 1996). Σε µελέτη που έγινε στην Ινδία, η τιµή που αναφέρεται για το COD είναι 2500 mg/l, ενώ δεν υπήρχε η δυνατότητα υπολογισµού του BOD 5 εκείνη τη χρονική περίοδο (Ali et al., 2000). Στην ίδια χώρα, πραγµατοποιήθηκε µια µελέτη για την αποχρωµατοποίηση και µείωση της τοξικότητας αποβλήτου µονάδας παραγωγής χάρτου και βρέθηκαν οι τιµές 1300-1400 mg/l και 400-440 mg/l για το COD και BOD 5 αντίστοιχα (Nagarathnamma et al., 1999). Σε µια συγκεντρωτική µελέτη που έγινε στον Καναδά παρουσιάστηκαν οι τιµές ορισµένων φυσικοχηµικών παραµέτρων (COD, BOD 5, ph, SS) από µελέτες που είχαν γίνει σε διάφορα µέρη του κόσµου. Οι τιµές του COD και του BOD 5 ήταν 5020 mg/l και 1600 mg/l αντίστοιχα (Pokhrel et al., 2004). Τέλος, η World Bank Group προκειµένου να παρέχει οικονοµική βοήθεια σε µονάδες παραγωγής χάρτου θέτει το όριο των 300 mg/l για το COD (World Bank Group, 1996). Το άζωτο υπάρχει στα απόβλητα των µονάδων παραγωγής χάρτου µε τη µορφή ιόντων ΝΟ x (ΝΟ - 3, ΝΟ - 2 ) και η συγκέντρωσή του δίνεται ως mg/l Ν. Ο φώσφορος απαντάται κυρίως µε την ανόργανη µορφή του ΡΟ 3-4 και δίνεται ως mg/l Ρ. Τα δύο αυτά στοιχεία έχουν σηµαντική επίδραση στους υδάτινους αποδέκτες και αποτελούν παράγοντες τοξικότητας για τα συγκεκριµένα απόβλητα. Προκαλούν αύξηση της φωτοσύνθεσης των φυκών στις λίµνες και στα ποτάµια και επιδρούν έτσι άµεσα στην ποσότητα του διαλυµένου οξυγόνου των υδάτων. Οι τιµές για τον φώσφορο που αναφέρονται στη βιβλιογραφία είναι: 0,5-1,8 mg/l (Lacorte et al., 2003), 0,6 mg/l (Pokhrel et al., 2004), 0,4 mg/l (Ali et al., 2000) και
12 0,21 mg/l (Kostamo et al., 2004). Aνάλογα, για το άζωτο δίνονται από την βιβλιογραφία οι τιµές: 2,4 mg/l για τη µελέτη που έγινε στην Φινλανδία (Kostamo et al., 2004), 11 mg/l από τη µελέτη µε απόβλητο χαρτοπαραγωγικής µονάδας στον Καναδά (Pokhrel et al., 2004), 3-13 mg/l από µια µελέτη που πραγµατοποιήθηκε µε συνεργασία Ισπανίας-Σουηδίας (Lacorte et al., 2003) και 7,2 έως 12,4 mg/l ΝΟ - 3 από µια µελέτη στην Φινλανδία (Soimasuo et al., 1995). Τα απόβλητα των µονάδων παραγωγής χάρτου έχουν κυµαινόµενη τιµή ph, το οποίο στις περισσότερες των περιπτώσεων καλύπτει ένα εύρος από 6 έως 9. Στις περισσότερες µελέτες οι τιµές είναι αλκαλικές, για παράδειγµα η τιµή 7,9 (Soimasuo et al., 1995), ενώ έχουν αναφερθεί και όξινες όπως η τιµή 6 (Oanh et al., 1995) από µονάδα παραγωγής χάρτου στο Βιετνάµ. Μια ακόµη παράµετρος που λαµβάνεται υπόψη κατά τη µελέτη των υγρών αποβλήτων είναι τα ολικά αιωρούµενα στερεά. Για αυτά έχουν αναφερθεί τιµές 17 40 mg/l (Lacorte et al., 2003), 800 mg/l (Pokhrel et al., 2004, Ali et al., 2000) ενώ το όριο βάσει της Νοµοθεσίας στην Τουρκία είναι 50 mg/l (Sponza, 2003). Oι Τhompson et al. (2001) αναφέρουν ότι το φορτίο ανεπεξέργαστου απόβλητου σε ολικά αιωρούµενα στερεά ήταν 13-45 mg/l και 22-30 mg/l για µονάδες παραγωγής χάρτου στην Βρετανία, τύπου ΜΠΧ1 και ΜΠΧ2 αντίστοιχα. Μια πολύ σηµαντική παράµετρος που µετράται στα απόβλητα των µονάδων παραγωγής χάρτου είναι το χλώριο. Έχουν αναφερθεί συγκεντρώσεις 32,2 mg/l (Ali et al., 2000) και 12,5 mg/l (Pokhrel et al., 2004). Σε µια άλλη µελέτη επεξεργασίας αποβλήτου από µονάδα παραγωγής χάρτου στην Χιλή, η συγκέντρωση του χλωρίου ήταν 3332,3 mg/l και η συγκέντρωση σε ΑΟΧ (οργανοαλογονωµένες ενώσεις-adsorbable organic halides) ήταν 7,7 mg/l (Yeber et al., 1999). Οι φαινόλες συνήθως στη βιβλιογραφία απαντώνται µε τη µορφή των χλωροφαινολών, λόγω της συνένωσής τους µε χλώριο. Στη µελέτη που έγινε από τους Nagarathnamma et al. (1999) βρέθηκαν στο ανεπεξέργαστο απόβλητο, η 2-χλωροφαινόλη σε συγκέντρωση 14,2 mg/l και η 4-χλωροφαινόλη σε συγκέντρωση 48,6 mg/l. Πολύ
13 µικρότερη τιµή χλωροφαινολών βρέθηκε στα απόβλητα που µελέτησαν οι Soimasuo et al. (1995) και ήταν 19,2-21,4 µg/l. Για τις ταννίνες και τις λιγνίνες δεν υπάρχουν συγκεκριµένες τιµές στη βιβλιογραφία. Υπάρχουν ορισµένες έρευνες στις οποίες ο καθορισµός της τοξικότητας των αποβλήτων γίνεται µε τη χρήση µικροβιοτέστ, όπως το Microtox (Lacorte et al., 2003, Michniewicz et al., 2000), το ToxAlert (Lacorte et al., 2003), το Rotoxkit F (Michniewicz et al., 2000) και το Thamnotoxkit F (Michniewicz et al., 2000). Μια τέτοια µελέτη έχει γίνει στην Πολωνία χρησιµοποιώντας διάφορα µικροβιοτεστ. Το Microtox, που ήταν το πιο ευαίσθητο, είχε για το EC 50 15 min την τιµή 45,4 mg/l και για το EC 50 30 min την τιµή 40 mg/l (Michniewicz et al., 2000). Τέλος πρέπει να σηµειωθεί ότι υπάρχουν αρκετές µελέτες στη διεθνή βιβλιογραφία που χρησιµοποιούν ψάρια ως βιοδείκτες για τον καθορισµό της τοξικότητας των συγκεκριµένων αποβλήτων, όπως τα είδη Oncorhynchus mykiss (πέστροφα), Coregonus lavaretus (λευκόψαρο) (Soimasuo et al., 1995), κ.ά. 4.1. Μέθοδοι επεξεργασίας Από την βιβλιογραφία είναι φανερό πως τα υγρά απόβλητα από τις βιοµηχανίες παραγωγής χάρτου, λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου τους, του χρωµατός τους και των οργανοαλογονωµένων ενώσεων που περιέχουν, είναι ιδιαίτερα τοξικά και η επεξεργασία τους αποτελεί επιτακτική ανάγκη. Έχουν αναφερθεί ποικίλοι τρόποι επεξεργασίας των συγκεκριµένων υγρών αποβλήτων. Παρακάτω παραθέτονται ορισµένοι από τους τρόπους µείωσης της τοξικότητας και του οργανικού φορτίου. Η World Bank Group (1996) αναφέρει ότι µε βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων µε συστήµατα όπως δεξαµενές αερισµού, χηµικής κατακρήµνισης, ενεργού ιλύος και αναερόβιας ζύµωσης µπορεί να µειωθεί το BOD 5 κατά 99% και το COD κατά 50-90%. Με αυτό συµφωνούν και οι Tezel et al. (2003), όπου µε ένα βιολογικό σύστηµα διαδοχικής
14 αναερόβιας/αερόβιας επεξεργασίας πέτυχαν µείωση του COD κατά 91% και των ΑΟΧ κατά 58%. Με καλές βιοµηχανικές πρακτικές µπορούν να επιτευχθούν τα παρακάτω επίπεδα (World Bank Group, 1996): COD: 35 Kg/t αποξηραµένης χαρτόµαζας (στόχος είναι τα 15 Kg/t) ΑΟΧ: 2 Kg/t αποξηραµένης χαρτόµαζας (στόχος είναι το επίπεδο των 0,2 Kg/t) Ολικός φώσφορος: 0,02 Kg/t Ολικό άζωτο: 0,15 Kg/t Παραγωγή στερεών αποβλήτων: 150 Kg/t αποξηραµένης χαρτόµαζας Πολλές φυσικές και χηµικές διεργασίες έχουν µελετηθεί εκτεταµένα για την αποµάκρυνση του χρώµατος στα απόβλητα των µονάδων παραγωγής χάρτου. Τέτοιες είναι η µέθοδος του γρήγορου φιλτραρίσµατος µέσα από το έδαφος, το υπερφιλτράρισµα (ultrafiltration), η χρωµατογραφία ιοντοανταλλαγής, η αντικατάσταση του χλωρίου µε υποχλωριώδεις ενώσεις, χρήση ενεργού άνθρακα, κ.ά. (Ali et al., 2001). Οι διεργασίες αυτού του τύπου είναι οικονοµικά ασύµφορες για τις επιχειρήσεις και δύσκολα εφαρµόζονται στην πράξη. Για το λόγο αυτό, πολλοί επιστήµονες στράφηκαν προς άλλες τεχνικές, όπως η χρήση καλλιεργειών από βακτήρια, µύκητες και άλγη για την αποµάκρυνση του χρώµατος των αποβλήτων. Για τις βακτηριδιακές καλλιέργειες έχουν χρησιµοποιηθεί τα βακτήρια Pseudomonas ovalis και Pseudomonas aeruginosa. Το τελευταίο, µάλιστα, µείωσε το χρώµα των αποβλήτων από µονάδα παραγωγής χάρτου κατά 26-54% (Ali et al., 2001). Στις καλλιέργειες αλγών χρησιµοποιείται το Microcystis sp., ενώ για τις καλλιέργειες µυκητών τα είδη Aspergillus niger, Trametes versicolor, Phaenerochaete chrysosporium, κ.ά. Σε µια άλλη µελέτη (Pokhrel et al., 2004) που χρησιµοποιήθηκε ο µύκητας Pleurotus ostreatus παρατηρήθηκε µείωση της λιγνίνης (υπεύθυνη και για το χρώµα των αποβλήτων) κατά 77%, του BOD 5 κατά 76,8%, του COD κατά 60% και του χρώµατος των αποβλήτων κατά 80%. Επίσης, έχουν γίνει έρευνες για την δυνατότητα αποδόµησης οργανοχλωριωµένων ενώσεων από αερόβιους µικροοργανισµούς σε συµβατικά καθαρές καλλιέργειες. Σε µια από αυτές, (Ali et al., 2001), οι µύκητες Streptomyces chromofuscus και Streptomyces rochei είχαν την δυνατότητα να αποχλωριώσουν υψηλού µοριακού βάρους ενώσεις.
15 Η πλειονότητα των οργανοχλωριωµένων ενώσεων που υπάρχουν στα απόβλητα των χαρτοπαραγωγικών µονάδων είναι χλωρολιγνίνες, υψηλού µοριακού βάρους. Οι ενώσεις αυτές είναι πιθανά βιολογικά αδρανείς και έχουν µικρή συνεισφορά στην τοξικότητα και στο οργανικό φορτίο των αποβλήτων. Εν τούτοις, είναι δύσκολο να αποδοµηθούν, έχουν µεγάλη διάρκεια ζωής και δύσκολα αποµακρύνονται µε την συµβατική πρωτοβάθµια και δευτεροβάθµια επεξεργασία των αποβλήτων (Ali et al., 2001). Αντίθετα, αφ ενός οι χαµηλού µοριακού βάρους χλωριωµένες ενώσεις (και χλωρολιγνίνες) συνεισφέρουν περισσότερο στην τοξικότητα, αφ ετέρου βιοσυσσωρεύονται έντονα, επειδή είναι λιπόφιλες ενώσεις και διαπερνούν τις κυτταρικές µεµβράνες. Οι Stuthridge et al. (1994) µελέτησαν ένα σύστηµα δεξαµενής αερισµού σε µια µονάδα παραγωγής χάρτου στη Νέα Ζηλανδία και παρατήρησαν µείωση των ΑΟΧ κατά 65%. Στην βιβλιογραφία προτείνεται η χρήση αναερόβιων βακτηρίων ως ένας πολύ καλός τρόπος για την αποαλογόνωση πολυχλωριωµένων φαινολών. Αναφέρεται στη µελέτη των Ali et al. (2001), πως µε αναερόβια επεξεργασία αποβλήτων µιας µονάδας παραγωγής χάρτου επιτεύχθηκε µείωση του BOD 5 και του COD κατά 80-90% και 30%, αντίστοιχα. Αν στα απόβλητα αυτά προηγηθεί µια αερόβια επεξεργασία, τότε η µείωση του COD θα φθάσει το 50%. Οι Lacorte et al. (2003) σηµειώνουν ότι ο συνδυασµός βιολογικής επεξεργασίας των αποβλήτων µε ένα σύστηµα µεµβρανών παρουσίασε ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Στη µελέτη συνδυασµού αναερόβιας επεξεργασίας και υπερφιλτραρίσµατος (ultrafiltration) παρατήρησαν ότι η βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων βελτίωσε την απόδοση του φιλτραρίσµατος. Πάντως, αν και ο συνδυασµός βιολογικής επεξεργασίας µε συστήµατα υπερφιλτραρίσµατος ή νανοφιλτραρίσµατος (nanofiltration) παρουσιάζουν µια καλύτερη τεχνική για την κατακράτηση ρυπαντικού φορτίου, δεν παύουν να αποτελούν µια υψηλού κόστους λύση. Τα τελευταία χρόνια υιοθετούνται αναβαθµισµένα υβριδικά συστήµατα που συνδυάζουν τα οφέλη και τα πλεονεκτήµατα από δυο ή περισσότερες διεργασίες. Για παράδειγµα, όπως αναφέρεται στους Pokhrel et al. (2004), ο συνδυασµός θρόµβωσης και υγρής οξείδωσης (wet oxidation) αποµάκρυνε ποσοστό 51% από το COD, 83% από το χρώµα και 75% από τις λιγνίνες. Τέλος, επισηµάνθηκε ότι ο συνδυασµός επίπλευσης διαλυµένου αέρα (dissolved air flotation) και χηµικής κατακρήµνισης (chemical
16 precipitation) αποµάκρυνε 93% από τα αιωρούµενα στερεά, 50% του BOD 7, 57% του COD, 92% του φωσφόρου, και 52% του αζώτου (Pokhrel et al., 2004).
17 5. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 5.1. Επιλογή παραµέτρων προς ανάλυση Για την ανάλυση των αποβλήτων των χαρτοπαραγωγικών µονάδων, και για τον προσδιορισµό της τοξικότητας και επίδρασής τους στους οργανισµούς που υπάρχουν συνήθως στους υδάτινους αποδέκτες, έγινε ποσοτικοποίηση των κυριότερων φυσικοχηµικών παραµέτρων τους. Από τη βιβλιογραφία συµπεραίνεται ότι οι δυσµενείς επιπτώσεις αυτών των αποβλήτων οφείλονται κυρίως: 1. Στο υψηλό οργανικό τους φορτίο, το οποίο προκαλεί µείωση του οξυγόνου του νερού και δηµιουργεί δυσµενείς ανοξικές συνθήκες για τους υδρόβιους οργανισµούς 2. Στις οργανοχλωριωµένες ενώσεις που περιέχουν, οι οποίες είναι ιδιαίτερα τοξικές για τους υδρόβιους οργανισµούς Στόχος της παρούσας µελέτης είναι ο προσδιορισµός του βαθµού τοξικότητας των εκροών των µονάδων παραγωγής χάρτου, ώστε να διαπιστωθεί εάν υπάρχει και κατά πόσο τελικά επίδραση στον υδάτινο αποδέκτη. Η τοξικότητα των δειγµάτων αποδίδεται κυρίως στην ύπαρξη των υψηλών τιµών του χηµικά απαιτούµενου οξυγόνου (COD), των ολικών στερεών (αιωρούµενων και πτητικών), του αζώτου, του φωσφόρου, των ολικών φαινολών και του χλωρίου, οι συγκεντρώσεις των οποίων προσδιορίστηκαν. Για τον έλεγχο της τοξικότητας χρησιµοποιήθηκαν ως βιοδείκτες: α) πέστροφες του είδους Oncorhynchus mykiss και β) τα µακροασπόνδυλα Daphnia pulex και Thamnocephalus platyurus στην µορφή των µικροβιοτέστ Daphtoxkit F TM pulex και Thamnotoxkit F αντίστοιχα. Για τον προσδιορισµό του βαθµού της τοξικότητας υπολογίστηκε το LC 50 κάθε δείγµατος. Επιπλέον υπολογίσθηκαν και άλλες παράµετροι ώστε να δοθεί µια πιο ολοκληρωµένη εικόνα για τη σύσταση και την επίδραση των αποβλήτων αυτών, όπως το Βιοχηµικά Απαιτούµενο Οξυγόνο (BOD 5 ), το περιεχόµενο σε ταννίνες και λιγνίνες, και το ph.
18 5.1.1. Άζωτο Στο νερό και στα απόβλητα, οι µορφές του αζώτου που ενδιαφέρουν περισσότερο είναι τα νιτρικά ιόντα (NO - 3 ), τα νιτρώδη ιόντα (NO - 2 ) και το οργανικό άζωτο. Όλες αυτές οι µορφές του αζώτου είναι βιοχηµικά αλληλοµετατρέψιµες και αποτελούν συστατικά του κύκλου του αζώτου. Τα νιτρικά ιόντα (NO - 3 ), είναι πολύ διαλυτά στο νερό και σταθερά σε ένα µεγάλο εύρος περιβαλλοντικών συνθηκών. Μεταφέρονται εύκολα σε ποτάµια και υπόγεια νερά και αποτελούν τροφή για το πλαγκτόν, τα υδρόβια φυτά και τα φύκη. Τα νιτρώδη ιόντα (NO - 2 ) έχουν σχετικά µικρή διάρκεια στο νερό γιατί είναι ασταθή και µετατρέπονται πολύ γρήγορα σε νιτρικά µέσω βακτηριακής δράσης. Υψηλά επίπεδα νιτρικών ιόντων στο νερό µπορούν να οφείλονται σε εκροή αποβλήτων από διάφορες δραστηριότητες και φυσικά και από χαρτοπαραγωγικές µονάδες (APHA-AWWA-WPCF, 1989). Συγκεκριµένα, ένα από τα σηµαντικότερα προβλήµατα που δηµιουργούν τα νιτρικά ιόντα στους υδάτινους αποδέκτες που καταλήγουν είναι ο ευτροφισµός, λόγω υπερβολικής ανάπτυξης των φυκών. Τα βακτήρια που θα τα αποικοδοµήσουν καταναλώνουν το οξυγόνο που είναι διαλυµένο στο νερό, µειώνοντας έτσι σηµαντικά το οξυγόνο που είναι διαθέσιµο για τα ψάρια. 5.1.2. Φώσφορος Ο φώσφορος είναι ένα στοιχείο που είναι απαραίτητο σε όλους τους οργανισµούς για τις βασικές διεργασίες της ζωής. Αποτελεί ένα χηµικό στοιχείο που βρίσκεται στο έδαφος, σε βράχους και στην οργανική ύλη. Τα φυτά το δεσµεύουν από το έδαφος για την ανάπτυξή τους, µε αποτέλεσµα οι συγκεντρώσεις του που καταλήγουν στο νερό να είναι συνήθως πολύ χαµηλές. Ωστόσο ο φώσφορος χρησιµοποιείται ευρέως ως συστατικό πολλών χηµικών µε αποτέλεσµα οι συγκεντρώσεις του, σε περιοχές µε ανθρώπινη δραστηριότητα να είναι σηµαντικά αυξηµένες. Στους φυσικούς υδάτινους σχηµατισµούς,
19 καθώς και στα απόβλητα, ο φώσφορος απαντάται κυρίως µε τη µορφή των φωσφορικών ιόντων (PO -3 4 ). Τα φωσφορικά ιόντα είναι τοξικά για τους ζωικούς οργανισµούς µόνο αν παρουσιάζονται σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Στις λίµνες και στα ποτάµια, υπό κανονικές συνθήκες ο φώσφορος υπάρχει σε ελάχιστες ποσότητες σε σχέση µε τις ανάγκες των φυτών. Όταν απαντάται σε υψηλές συγκεντρώσεις, όπως και το άζωτο, προκαλεί ευτροφισµό. 5.1.3. Χλώριο, Cl 2 Η χαρτόµαζα σε µια µονάδα παραγωγής χάρτου, που προέρχεται από το τµήµα παραγωγής, είναι σκουρόχρωµη και λευκαίνεται για να γίνει πιο ανοιχτόχρωµη. Η λεύκανση επιτυγχάνεται σε διάφορα στάδια, στα οποία προστίθεται χλώριο σε διάφορες µορφές. Βέβαια, στις ανεπτυγµένες χώρες δεν χρησιµοποιείται πια στοιχειακό χλώριο, αλλά διοξείδιο του χλωρίου, όζον, οξυγόνο, υπεροξείδιο του υδρογόνου, κ.ά. (Tezel et al., 2001). Παρατηρήθηκε πριν µερικά χρόνια ότι το στοιχειακό χλώριο αντιδρούσε µε τις λιγνίνες και άλλες οργανικές ενώσεις στην χαρτόµαζα, παράγοντας χλωριωµένες ενώσεις (φουράνια και διοξίνες), οι οποίες ήταν πολύ τοξικές για το περιβάλλον και τον αποδέκτη των αποβλήτων (Ali et al., 2001, Lacorte et al., 2003). Στις σύγχρονες µονάδες παραγωγής, χρησιµοποιείται οξυγόνο στα πρώτα στάδια της λεύκανσης της χαρτόµαζας. Η τάση είναι να αποφευχθεί η χρήση χηµικών που περιέχουν χλώριο και για το λόγο αυτό χρησιµοποιείται λεύκανση «τελείως ελεύθερη από χλώριο» (Total Chlorine-Free, TCF). Για ορισµένα στάδια της χαρτόµαζας χρησιµοποιείται η λεύκανση «ελεύθερη από στοιχειακό χλώριο» (Elemental Chlorine-Free, ECF). Η χρήση του στοιχειακού χλωρίου έχει πλέον απαγορευθεί και προτιµούνται οι υπόλοιπες µέθοδοι, που είναι πιο φιλικές στο περιβάλλον (World Bank Group, 1996, Stanley, 1996, Ali et al., 2001, Lacorte et al., 2003).
20 5.1.4. Βιοχηµικά Απαιτούµενο Οξυγόνο, BOD 5 Το βιοχηµικά απαιτούµενο οξυγόνο ορίζεται ως η ποσότητα του οξυγόνου που χρειάζονται τα βακτήρια, υπό αερόβιες συνθήκες, για να αποικοδοµήσουν τις οργανικές ουσίες (Λυµπεράτος, 1999). Τα απόβλητα µε υψηλό οργανικό φορτίο λειτουργούν ως πηγή θρεπτικών συστατικών για τα βακτήρια που βρίσκονται στο νερό. Τα βακτήρια αποικοδοµούν τα απόβλητα χρησιµοποιώντας το διαλυµένο στο νερό οξυγόνο, µειώνοντας µε αυτό τον τρόπο τη διαθέσιµη ποσότητα για τα ψάρια. Η µέτρηση του BOD 5 είναι ιδιαίτερα σηµαντική διότι επιτυγχάνεται µια άµεση εκτίµηση του ρυπαντικού φορτίου που καταλήγει στους υδάτινους αποδέκτες. Η βιοχηµική οξείδωση είναι βραδεία διαδικασία και θεωρητικά απαιτεί άπειρο χρόνο για την ολοκλήρωσή της. Η οξείδωση της οργανικής ύλης σε 20 ηµέρες είναι πλήρης κατά 95-99%. εδοµένου ότι ο χρόνος αυτός είναι πολύ µεγάλος, µετράται συνήθως το BOD των 5 ηµερών (BOD 5 ) σε θερµοκρασία 20 C, όπου η οξείδωση της οργανικής ύλης είναι πλήρης κατά 60-70%. 5.1.5. Χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο, COD Το χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο ορίζεται ως η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη χηµική οξείδωση της οργανικής ύλης από κάποιο χηµικό οξειδωτικό παράγοντα σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό (Λυµπεράτος, 1999). Η µέτρηση του COD πλεονεκτεί χρονικά έναντι σε αυτήν του BOD 5 αφού χρειάζεται λίγες µόνο ώρες. Από πολλές επιστηµονικές εργασίες έχει διαπιστωθεί πως είναι δυνατό να υπάρχει µια σχέση µεταξύ του BOD 5 και του COD, πράγµα που επιτρέπει µια ταχεία και έµµεση εκτίµηση του BOD 5 σε δείγµατα αποβλήτων. Οι τιµές του COD είναι µεγαλύτερες από εκείνες του BOD 5 διότι περισσότερες ενώσεις οξειδώνονται χηµικά από ό,τι βιολογικά.
21 5.1.6. Ολικά στερεά Ο όρος «ολικά στερεά» αναφέρεται στο στερεό υπόλοιπο ενός δείγµατος µετά την εξάτµιση της περιεχόµενης σε αυτό υγρασίας και της ξήρανσης σε φούρνο, σε µία δεδοµένη θερµοκρασία (συνήθως 103-105 o C) (Λυµπεράτος, 1999). Τα ολικά στερεά περιλαµβάνουν τους επιµέρους όρους «ολικά αιωρούµενα στερεά», δηλαδή το ποσοστό των ολικών στερεών που συγκρατούνται από φίλτρο µε άνοιγµα πόρου µικρότερο ή ίσο των 1 µm, και «ολικά διαλυµένα στερεά», που αποτελούν το ποσοστό εκείνο που διέρχεται από το φίλτρο (Λυµπεράτος, 1999). Υψηλά επίπεδα αιωρούµενων στερεών εµποδίζουν το φως να φτάσει στην βενθική βλάστηση. Όσο η ποσότητα του φωτός που περνάει από το νερό µειώνεται, τόσο επιβραδύνεται η φωτοσύνθεση. Οι χαµηλοί ρυθµοί φωτοσύνθεσης έχουν ως αποτέλεσµα να ελευθερώνεται λιγότερο οξυγόνο από τα φυτά και να µειώνεται έτσι η ποσότητα του διαλυµένου οξυγόνου που είναι διαθέσιµη για τους υδάτινους οργανισµούς. Αν το φως δεν περνάει καθόλου από το νερό, λόγω υψηλής συγκέντρωσης αιωρούµενων στερεών, τα φυτά τελικά θα πεθάνουν (Stanley, 1996). Με την αποικοδόµησή τους από τα βακτήρια, θα καταναλωθεί όλο το διαθέσιµο οξυγόνο για τα ψάρια, µε επακόλουθο το θάνατο τους. Γενικά, τα υψηλά επίπεδα αιωρούµενων στερεών προκαλούν πολλά προβλήµατα. Μειώνουν την καθαρότητα του νερού και επηρεάζουν την ικανότητά των ψαριών να βλέπουν και να βρίσκουν τροφή, τις µετακινήσεις και τις µεταναστεύσεις πληθυσµών, ενώ µε την επικάθισή τους στο βυθό επηρεάζουν το ενδιαίτηµα των ψαριών µε το να κλείνουν τα ανοίγµατα ανάµεσα σε βράχια που θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν ως φωλιές. Προκαλούν προβλήµατα καθώς επικολλούνται στα βραγχιακά νηµάτια και παρεµποδίζουν την ανταλλαγή των αερίων. Μπορούν επίσης να µειώσουν τους ρυθµούς ανάπτυξης και την αντίστασή τους σε ασθένειες. Γίνεται έτσι εύκολα αντιληπτό γιατί τα ολικά αιωρούµενα στερεά αποτελούν σηµαντική παράµετρο για τον χαρακτηρισµό των αποβλήτων αλλά και για την πρόβλεψη των επιπτώσεων που θα έχει η απόρριψή τους στους υδάτινους αποδέκτες.
22 5.1.7. Ολικές Φαινόλες Ο όρος φαινόλες ή πολυφαινόλες χρησιµοποιείται στη βιβλιογραφία για εκείνες τις αρωµατικές ενώσεις (και παράγωγά τους) που έχουν στο βενζολικό δακτύλιο τουλάχιστον ένα υδροξύλιο. Το απλούστερο µέλος, η φαινόλη, ως χηµική ένωση απαντάται µε τον χηµικό τύπο C 6 H 5 OH, και χρησιµοποιείται ευρύτατα στη βιοµηχανία ως πρώτη ύλη για την παρασκευή πολυµερών υλικών, χρωµάτων, φαρµάκων, παρασιτοκτόνων, εκρηκτικών κ.α. Οι φαινόλες είναι επίσης παραπροϊόντα φυσικών οργανικών ενώσεων όπως της λιγνίνης και της ταννίνης, οι οποίες είναι ευρέως διασκορπισµένες στο φυσικό περιβάλλον (APHA-AWWA-WPCF, 1989). Η ανάλυση των φαινολών είναι σηµαντική για τις Περιβαλλοντικές Υπηρεσίες, αφού αποτελούν σηµαντικό κίνδυνο για τον άνθρωπο και το περιβάλλον, ακόµη και σε επίπεδα µg/l (Paterson et al., 1996). Οι φαινόλες στα απόβλητα των µονάδων παραγωγής χάρτου ενώνονται µε το χλώριο που προέρχεται από τα στάδια της λεύκανσης του χαρτοπολτού σχηµατίζοντας τις χλωροφαινόλες. Αυτές είναι ιδιαίτερα τοξικές και έχουν την τάση να παραµένουν για πολύ καιρό στο περιβάλλον και να βιοσυσσωρεύονται. Μπορούν, επίσης, να µετατραπούν σε ενώσεις ακόµη πιο τοξικές (Stanley, 1996). Αντικαθιστώντας το διοξείδιο του χλωρίου µε στοιχειακό χλώριο στα διάφορα στάδια της λεύκανσης του χαρτιού, αυξάνεται η παραγωγή των χλωροφαινολών. Οι πιο κοινές ενώσεις χλωροφαινολών, που είναι και ιδιαίτερα τοξικές ενώσεις, είναι η τριχλωροφαινόλη και η πενταχλωροφαινόλη. 5.1.8. Ταννίνες Λιγνίνες Η λιγνίνη, αποτελεί το βασικό συστατικό των φυτών, το οποίο δεν περιέχει κυτταρίνη και που συχνά αποβάλλεται στο περιβάλλον. Είναι πολύπλοκο µόριο µε σχετικά µικρό µοριακό βάρος. Οι οξειδωµένες λιγνίνες στα απόβλητα των
23 χαρτοπαραγωγικών µονάδων ευθύνονται ως ένα βαθµό για το σκούρο χρώµα τους (Sahoo et al., 2005). Εξ ορισµού, οι ταννίνες είναι πολικές, φαινολικές, πολυµερείς ενώσεις µε µοριακό βάρος µεταξύ 500 και 3000 g/mol και έχουν την τάση να δεσµεύονται εύκολα µε πρωτεΐνες (Ali et al., 2001). Επιπλέον, χρωµατίζουν µε σκούρο χρώµα τα απόβλητα από τις χαρτοπαραγωγικές µονάδες, µε συνέπεια αυτά να απορροφούν περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία και θερµότητα και να κατακρατούν λιγότερο οξυγόνο, επηρεάζοντας κατά αυτό τον τρόπο αρνητικά τους έµβιους οργανισµούς του υδάτινου αποδέκτη. Τέλος, οι αντιδράσεις του υδρογόνου των ταννινών µε τις πρωτεΐνες προκαλεί τοξικότητα στα βακτήρια, λόγω της επίδρασής τους στη λειτουργικότητα των ενζύµων (Ali et al., 2001). 5.1.9. ph Το ph του νερού επηρεάζει τη διαλυτότητα πολλών θρεπτικών και τοξικών ουσιών και συνεπώς καθορίζει και τη διαθεσιµότητα των ουσιών αυτών στους υδάτινους οργανισµούς. Συγκεκριµένα, το όξινο περιβάλλον εµποδίζει την οµαλή λειτουργία της αναπνευστικής διαδικασίας και παρεµβαίνει στην ωσµορυθµιστική λειτουργία. Ανάλογα µε το ph των αποβλήτων που εκρέουν στο νερό, δηµιουργείται και το ανάλογο κάθε φορά περιβάλλον (όξινο ή αλκαλικό). Γι αυτό το λόγο και η µέτρησή του στα δείγµατα των αποβλήτων αποτελεί σηµαντική παράµετρο. 5.1.10. Τεστ τοξικότητας Στη συγκεκριµένη µελέτη ενδιαφέρει η εκτίµηση της τοξικότητας σε γλυκά νερά, γιατί τα απόβλητα από τις µονάδες παραγωγής χάρτου καταλήγουν συνήθως στα ποτάµια
24 που βρίσκονται κοντά σε αυτά. Εποµένως, τα είδη που θα χρησιµοποιηθούν για τα τεστ τοξικότητας πρέπει να διαβιούν σε οικοσυστήµατα γλυκού νερού. Χρησιµοποιήθηκαν τρία τεστ τοξικότητας για την πραγµατοποίηση ελέγχων τοξικότητας. Το Thamnotoxkit F, που χρησιµοποιεί το ανόστρακο καρκινοειδές Thamnocephalus platyurus, το Daphtoxkit F TM pulex που χρησιµοποιεί το κλαδοκεραιωτό Daphnia pulex, και η πέστροφα του είδους Oncorhynchus mykiss. Όλα τα δείγµατα των δυο µονάδων ελέγχθηκαν και µε τα τρία τεστ προκειµένου να προσδιοριστεί ο βαθµός τοξικότητάς τους. Στόχος ήταν να προσδιοριστεί η συγκέντρωση του απόβλήτου που προκαλεί, στο κάθε είδος, ποσοστό θνησιµότητας 50% (LC 50 ) κατά την βραχυχρόνια έκθεση κάτω από ελεγχόµενες συνθήκες. Το Thamnotoxkit F και το Daphtoxkit F TM pulex ανήκουν σε µια κατηγορία τεστ τοξικότητας που ονοµάζονται µικροβιοτέστ ή toxkit. ηµιουργήθηκαν από την επιστηµονική κοινότητα λόγω της ανάγκης δηµιουργίας βιολογικών µεθοδολογιών, µε τις οποίες θα γίνεται ο έλεγχος της τοξικότητας των αποβλήτων που εκρέουν στο υδάτινο περιβάλλον εύκολα, γρήγορα και οικονοµικά. Τα toxkits είναι µικροβιολογικά τεστ που αναπτύχθηκαν στο Εργαστήριο για Βιολογική Έρευνα στην Υδάτινη Ρύπανση, σε πανεπιστήµιο της Γάνδης στο Βέλγιο, από τον ρ. Persoone και την ερευνητική του οµάδα. Τα πλεονεκτήµατά τους, σε σχέση µε τις συµβατικές βιολογικές αναλύσεις είναι πολλά. Περιέχουν όλα τα απαραίτητα υλικά για τον έλεγχο τοξικότητας, αλλά και τους οργανισµούς για την πραγµατοποίηση των τεστ. Είναι εύκολα στη χρήση, είναι πολύ γρήγορα αφού µπορούν να δώσουν αποτελέσµατα σε 24 έως 96 ώρες, ανάλογα µε το είδος του οργανισµού που χρησιµοποιούν, δεν κοστίζουν πολύ καθώς δεν απαιτούν τη χρήση εξειδικευµένου εργαστηριακού εξοπλισµού και έχουν µεγάλη ευαισθησία και επαναληψιµότητα παρέχοντας ιδιαίτερα αξιόπιστα αποτελέσµατα. Ο Ruck (1998) υπογραµµίζει τα πολλά άρθρα που αναφέρονται στην ανάπτυξη και ρυθµιστική εφαρµογή των toxkits. Στο ιεθνές Συµπόσιο για τα Νεα Μικροβιοτέστ για Τεστ Τοξικότητας Ρουτίνας και Βιοπαρακολούθηση (Τσεχοσλοβακία, Ιούνιος 1998), έγιναν αναφορές της χρήση των toxkit σε µια ποικιλία εφαρµογών (καθαρά χηµικά, ζιζανιοκτόνα, νερά ποταµών και ιζήµατα, οικιακά και βιοµηχανικά απόβλητα, προϊόντα
25 διήθησης στερεών αποβλήτων). Όλες αυτές οι έρευνες επιβεβαιώνουν την ευρεία απόδειξη της βιβλιογραφίας ότι τα Toxkits είναι οικονοµικώς λειτουργικά και συµπεριφέρονται καλά σε ποικίλους ρόλους. Ωστόσο, όπως αποδείχθηκε από πολλές µελέτες, υπάρχει διακύµανση στην ευαισθησία µεταξύ των τεστ. Οι Michniewicz et al., (2000) πραγµατοποίησαν επιλεγµένες βιοαναλύσεις σε απόβλητα από µια παραγωγική µονάδα χαρτόµαζας για να αξιολογήσουν την ικανότητά ορισµένων από τα µικροβιοτέστ στο να ανιχνεύουν τις συγκεντρώσεις τοξικών ενώσεων σε αυτά. Τα µικροβιοτέστ που περιλαµβάνονταν στην έρευνά τους ήταν τα Microtox, Spirotox, Protoxkit F, Thamnotoxkit F και το Rotoxkit F TM. Το Microtox αποδείχθηκε αυτό µε τη µεγαλύτερη ευαισθησία. Σε παρόµοια αποτελέσµατα για την καλή ευαισθησία του Microtox σε απόβλητα από µια µονάδα παραγωγής χάρτου κατέληξαν και οι Oanh et al., (1995). Σε συγκριτική έρευνα (Isidori et al., 2000) για την ευαισθησία τεσσάρων µικροβιοτέστ (Daphtoxkit F TM, Thamntoxkit F, Algaltoxkit F TM και Rotoxkit F TM ), στην εκτίµηση της τοξικότητας δειγµάτων από επιφανειακά ύδατα που πραγµατοποιήθηκε στην Ιταλία, αποδείχθηκε ότι και τα τέσσερα toxkit ήταν αξιόπιστα, πρακτικά και οικονοµικά. Για τον έλεγχο της τοξικότητας των αποβλήτων χρησιµοποιήθηκαν και ανώτεροι οργανισµοί (ψάρια). Με αυτό τον τρόπο µπορεί να γίνει εκτίµηση των επιπτώσεων που αυτά έχουν σε διαφορετικά επίπεδα της τροφικής αλυσίδας των υδάτινων οικοσυστηµάτων. Σε µελέτες για την τοξικότητα αποβλήτων από µονάδες παραγωγής χάρτινων προϊόντων έχουν χρησιµοποιηθεί διάφορα είδη ψαριών, όπως το Coregonus lavaretus (Soimasuo et al., 1995) και πέστροφες του είδους Oncorhynchus mykiss (Bailey et al., 1997, Robinson et al., 2001, Kovacs et al., 2002). Στη συγκεκριµένη µελέτη επιλέχθηκαν πέστροφες (Oncorhynchus mykiss) για τη διεξαγωγή του LC 50. Οι πέστροφες επιλέχθηκαν για την πραγµατοποίηση του τεστ τοξικότητας για ορισµένους λόγους: Είναι πολύ ευαίσθητα ψάρια σε αλλαγές της ποιότητας του περιβάλλοντος όπου ζουν. Είναι ευρέως διαδεδοµένο είδος στα γλυκά νερά.
26 Είναι εµπορικό ψάρι και ενδιαφέρει το πώς επηρεάζεται από πηγές ρύπανσης που προκαλούν διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες. Είναι εύκολο να ζήσουν σε εργαστηριακές συνθήκες ώστε να πραγµατοποιηθεί το πείραµα. 5.1.10.(α) Thamnotoxkit F Το συγκεκριµένο τεστ τοξικότητας χρησιµοποιεί ως οργανισµό το ανόστρακο καρκινοειδές των γλυκών νερών Thamnocephalus platyurus (κοινή ονοµασία: fairy shrimp), το οποίο είναι ευαίσθητο σε χηµικές ουσίες και απόβλητα. Εικόνα 5: Thamnocephalus platyurus Το είδος Thamnochephalus platyurus (Εικόνα 5) είναι τυπικό των περιοδικά κατακλυζόµενων υδάτινων περιβαλλόντων, τα οποία δεν είναι πλούσια σε αριθµό θηρευτών. Έχουν µεγάλη γεωγραφική εξάπλωση από τον αρκτικό κύκλο µέχρι τις υποτροπικές περιοχές. Συνήθως όµως συναντώνται σε περιορισµένες και συχνά αποµακρυσµένες περιοχές.
27 Το συγκεκριµένο τεστ περιέχει το είδος Thamnochephalus platyurus µε τη µορφή κύστεων, η εκκόλαψη των οποίων γίνεται σε 20-22 ώρες βάσει του πρωτοκόλλου. Το τεστ οξείας τοξικότητας πραγµατοποιείται εντός των εποµένων 24 ωρών από την εκκόλαψη. Το Thamnotoxkit F περιλαµβάνει έξι φιαλίδια των 2ml που περιέχουν τις κύστεις του είδους Thamnocephalus platyurus, οι οποίες διατηρούνται στους 4 ο C µέχρι τη χρήση τους, πέντε φιαλίδια των 15ml µε διαλύµατα αλάτων για την παρασκευή του Standard Freshwater που χρησιµοποιείται για την εκκόλαψη των κύστεων, αλλά και για την αραίωση του δείγµατος που εξετάζουµε, δύο petri για την εκκόλαψη των κύστεων και τη µεταφορά των λαρβών, έξι πλάκες µίας χρήσης που χρησιµεύουν για την πραγµατοποίηση του τεστ, παραφίλµ για να κλειστούν οι πλάκες κατά τη διάρκεια του τεστ ώστε να ελαχιστοποιηθεί η εξάτµιση κατά την περίοδο του τεστ και µικροπιπέτες για την µεταφορά της λάρβας. 5.1.10.(β) Daphtoxkit F TM pulex Σε αυτό το µικροβιοτέστ, ο έλεγχος της τοξικότητας γίνεται µε κύστεις του καρκινοειδούς Daphnia pulex. Το τεστ δίνει αποτελέσµατα EC 50 24 και 48 ωρών, προσδιορίζοντας έτσι τη συγκέντρωση της τοξικής ουσίας στην οποία το 50% των λαρβών παραµένει ακίνητο µετά από παρατήρηση 15 δευτερολέπτων. Εικόνα 6: Daphnia pulex
28 Το είδος Daphnia pulex έχει ευρεία εξάπλωση και απαντάται σε γλυκά νερά, πλούσια σε οργανική ύλη. Έχει µικρές απαιτήσεις για οξυγόνο (3 4 mg/l) και γενικά θεωρείται είδος των καθαρών νερών στα οποία κυριαρχεί κατά τις περιόδους υψηλής διαύγειας. Η αναπαραγωγή του γίνεται µε παρθενογένεση η οποία συνεχίζεται για πολλές γενιές, αλλά µπορεί να επηρεαστεί από αλλαγές στο είδος της τροφής, στο διαθέσιµο οξυγόνο, στη θερµοκρασία αλλά και από τη θήρευση. Η συστηµατική κατάταξη του είδους έχει ως εξής: Φύλο: Αρθρόποδα Υποφύλο: Καρκινοειδή Κλάση: Βραγχιόποδα Τάξη: Κλαδοκεραιωτά Οικογένεια: Daphniidae Υπογένος: Daphnia Είδος: pulex Το Daphtoxkit F TM pulex περιλαµβάνει έξι φιαλίδια των 2ml που περιέχουν τις κύστεις του είδους Daphnia pulex, οι οποίες διατηρούνται στους 4 ο C µέχρι τη χρήση τους, δύο σετ από πέντε φιαλίδια µε διαλύµατα αλάτων για την παρασκευή του Standard Freshwater που χρησιµοποιείται για την εκκόλαψη των κύστεων και για την αραίωση του δείγµατος που εξετάζουµε, δύο τρυβλεία petri για την εκκόλαψη των κύστεων και τη µεταφορά των λαρβών, ένα µικρό κόσκινο µε άνοιγµα οπής 100µm για το ξέπλυµα των κύστεων, έξι φιαλίδια των 2ml που περιέχουν Spirulina σε σκόνη που χρησιµοποιείται για το τάισµα των οργανισµών πριν από το τεστ, έξι πλάκες µίας χρήσης που χρησιµεύουν για την πραγµατοποίηση του τεστ, παραφίλµ και µικροπιπέτες για την µεταφορά της λάρβας.
29 5.1.10.(γ) Πέστροφες (Oncorhynchus mykiss) Η πέστροφα ανήκει στην οικογένεια Salmonidae. εν είναι τόσο µεταναστευτικό είδος όσο ο σολοµός, ο οποίος ανήκει στην ίδια οικογένεια. Σχηµατίζει πληθυσµούς στα γλυκά νερά (ποτάµια), οι οποίοι δε µεταναστεύουν στη θάλασσα. Οι πέστροφες ζουν σε ένα εύρος θερµοκρασιών που κυµαίνεται από 3 ο C κατά τη διάρκεια του χειµώνα, µέχρι 21 ο C το καλοκαίρι και ως ανάδροµα είδη µεταναστεύουν σε νερά µε καλύτερες συνθήκες για ωοτοκία από το Σεπτέµβριο έως τον Οκτώβριο. Οι καλύτερες όµως θερµοκρασίες διαβίωσης για τις πέστροφες είναι από 10-16 ο C. Είναι ευαίσθητα ψάρια στην αλλαγή των συνθηκών του περιβάλλοντός τους, ειδικά στις αλλαγές της θερµοκρασίας και οξυγόνου. Σε θερµοκρασίες µεγαλύτερες των 27 ο C δε ζουν για πολύ. Αναπαράγονται συνήθως την άνοιξη ή το πρώιµο καλοκαίρι ή νωρίς το χειµώνα, ανάλογα µε το κλίµα, το υψόµετρο και το γενετικό υπόβαθρο. Τα ενήλικα άτοµα έχουν χρώµα λαδί ή µπλε ραχιαία και ασηµί στις πλευρές µε µια πλατιά ροζ πλευρική ζώνη, η οποία τονίζεται κατά την αναπαραγωγική περίοδο. Τα νεαρά άτοµα είναι λαδί η µπλε στη ραχιαία επιφάνεια, ασηµί έως άσπρα πλευρικά και άσπρα κοιλιακά.. Έχουν 5-10 σκούρα σηµάδια από το κεφάλι ως το τέλος της σπονδυλικής στήλης.
30 Εικόνα 7: Oncorhynchus mykiss Το είδος Oncorhynchus mykiss είναι η αµερικανική πέστροφα, η οποία επειδή παρουσιάζει αυξηµένη αντοχή στις υψηλότερες θερµοκρασίες και σε µεγαλύτερη έλλειψη οξυγόνου των νερών, τρέφεται µε µεγαλύτερη ποικιλία οργανισµών και αναπτύσσεται ταχύτερα.
31 5.2. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΕΙΓΜΑΤΩΝ 5.2.1. Συλλογή Η δειγµατοληψία πραγµατοποιήθηκε κατά τη διάρκεια των µηνών Μαρτίου, Απριλίου και Μαΐου του 2004. Τα δείγµατα προέρχονταν από χαρτοποιίες του Ν. Αχαΐας, που ευρίσκονται στην ΒΙ.ΠΕ., και η συλλογή τους γινόταν πάντα µετά από συνεννόηση και συνεργασία µε κάποιον υπεύθυνο, ο οποίος και παρείχε πληροφορίες σχετικά µε τα απόβλητα. Τα δείγµατα λαµβάνονταν µε εργαστηριακά δοχεία των 25 λίτρων από τις τελικές εκροές των δυο µονάδων. Συλλέχθηκαν συνολικά οκτώ διπλά δείγµατα (τέσσερα διπλά δείγµατα αποβλήτου από τη ΜΠΧ1 και τέσσερα διπλά δείγµατα αποβλήτου από τη ΜΠΧ2) µε τα οποία έγινε τόσο ο έλεγχος τοξικότητας, όσο και οι φυσικοχηµικές µετρήσεις. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται οι ηµεροµηνίες συλλογής κάθε δείγµατος αποβλήτου ανά µονάδα. Πίνακας 1: Ηµεροµηνίες συλλογής των δειγµάτων αποβλήτου από κάθε µονάδα. ΕΙΓΜΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΜΟΝΑ Α ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Α 22/3/2004 ΜΠΧ1, ΜΠΧ2 Β 2/4/2004 ΜΠΧ1, ΜΠΧ2 Γ 3/5/2004 ΜΠΧ1, ΜΠΧ2 10/5/2004 ΜΠΧ1, ΜΠΧ2
32 5.2.2. Συντήρηση Ανάλογα µε τη χηµική ανάλυση που επρόκειτο να πραγµατοποιηθεί, τα δείγµατα συντηρούνταν αµέσως µετά τη συλλογή και µεταφορά τους στο εργαστήριο. Η µέτρηση του Βιοχηµικά Απαιτούµενου Οξυγόνου απαιτούσε την άµεση ανάλυση του δείγµατος εντός 6 ωρών από τη δειγµατοληψία. Το Χηµικά Απαιτούµενο Οξυγόνο προσδιορίστηκε σε περίοδο µιας εβδοµάδας. Τα δείγµατα διατηρήθηκαν σε θερµοκρασία 4º C. Παροµοίως για τα ολικά στερεά, τα οποία µετρήθηκαν µετά τη διατήρηση των δειγµάτων σε θερµοκρασία 4º C. Τα νιτρικά, τα νιτρώδη και τα φωσφορικά ιόντα µετρήθηκαν επίσης µετά από διατήρηση των δειγµάτων σε θερµοκρασία 4º C. Οι µετρήσεις για χλώριο πραγµατοποιήθηκαν αµέσως µετά τη συλλογή των δειγµάτων, αφού τα διαλύµατα που περιέχουν χλώριο είναι συνήθως ασταθή. Επίσης, κατά την µεταφορά των δειγµάτων, εµποδίστηκε η έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία και η έντονη ανάδευση αυτών, διότι αποτελούν σηµαντικούς παράγοντες µεταβολής της συγκέντρωσης του χλωρίου στα δείγµατα. Επειδή οι ολικές φαινόλες στα ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα υπόκεινται σε βιολογική και χηµική οξείδωση, τα δείγµατα έπρεπε να συντηρηθούν εάν η ανάλυση δεν γινόταν µέσα στις τέσσερις πρώτες ώρες από τη στιγµή της δειγµατοληψίας. Η διατήρηση επιτεύχθηκε µε προσθήκη πυκνού θειικού οξέος και αποθήκευση σε θερµοκρασία 4 C. Η ανάλυση των συντηρηµένων δειγµάτων έλαβε χώρα εντός του ορίου των 4 εβδοµάδων. Οµοίως, για τον προσδιορισµό των Ταννινών και Λιγνινών, ήταν απαραίτητη η διατήρηση των δειγµάτων µε πυκνό θειϊκό οξύ και αποθήκευση σε θερµοκρασία 4 C. Ποσότητα των δειγµάτων που επρόκειτο να χρησιµοποιηθεί για την διεξαγωγή των τεστ τοξικότητας µε τα toxkits τοποθετήθηκε σε ψύξη, σε θερµοκρασία -20 C. O έλεγχος τοξικότητας στα ψάρια γινόταν λίγες ώρες µετά τη συλλογή των δειγµάτων. Το χρονικό διάστηµα που µεσολαβούσε ήταν αναγκαίο ώστε να γίνουν οι απαραίτητες προετοιµασίες, όπως επίσης και η µείωση της θερµοκρασίας των δειγµάτων σε αυτή του περιβάλλοντος για την αποφυγή θερµικού σοκ των ψαριών.
33 5.3. ΜΕΤΑΦΟΡΑ, ΕΓΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΩΝ ΨΑΡΙΩΝ. 5.3.1. Μεταφορά Τα ιχθύδια πέστροφας τα οποία χρησιµοποιήθηκαν για τον έλεγχο της τοξικότητας των αποβλήτων από τις µονάδες παραγωγής χάρτου, ήταν προσφορά του Κρατικού Ιχθυογεννητικού Σταθµού Λούρου Ιωαννίνων. Εικόνα 8: Ο Κρατικός Ιχθυογεννητικός Σταθµός Λούρου Ιωαννίνων Εικόνα 9: εξαµενή µε ιχθύδια πέστροφας από όπου έγινε η συλλογή. Η µεταφορά των ιχθυδίων έγινε στις 5 Φεβρουαρίου 2004. Μεταφέρθηκαν περίπου 2000 πέστροφες, βάρους περίπου 1,5-2,5 gr, σε κυλινδρικές σακούλες από ανθεκτικό πλαστικό, οι οποίες τοποθετήθηκαν σε φορτηγάκι. Οι σακούλες ήταν µερικώς γεµάτες µε νερό κορεσµένο µε οξυγόνο. Σε κάθε σακούλα τοποθετήθηκαν περίπου 500 πέστροφες και µεταφέρθηκαν προφυλαγµένες από τον ήλιο, για την αποφυγή ανόδου της θερµοκρασίας και θνησιµότητας των ιχθυδίων. Κατά τη διάρκειά της µεταφοράς ελεγχόταν συχνά η ποσότητα του διαλυµένου οξυγόνου στο νερό και συµπληρωνόταν έως το σηµείο
34 κορεσµού, όταν αυτό κρινόταν απαραίτητο. Η θνησιµότητα των ιχθυδίων από την µεταφορά δεν ήταν ιδιαίτερα χαµηλή (14 άτοµα). 5.3.2. Εγκλιµατισµός - διατήρηση Οι πέστροφες έπρεπε να εγκλιµατιστούν σταδιακά, από τις σακούλες µεταφοράς στο νερό των δεξαµενών του εργαστηρίου όπου θα παρέµεναν µέχρι να ολοκληρωθούν τα πειράµατα. Για να εγκλιµατιστούν τα ψάρια, οι σακούλες τοποθετήθηκαν για λίγη ώρα µέσα στις δεξαµενές. Στη συνέχεια τα ψάρια µοιράστηκαν σε σύστηµα 10 δεξαµενών χωρητικότητας 50 lt η καθεµία, µε ανακυκλούµενο νερό και βιολογικό φίλτρο. Το νερό των δεξαµενών είχε ελεγχθεί πριν µεταφερθούν οι πέστροφες και ήταν ελεύθερο χλωρίου. Το ph είχε ρυθµιστεί στην τιµή 8 σε όλες τις δεξαµενές. Ο φωτισµός του εργαστηρίου ρυθµιζόταν µε χρονοδιακόπτη, έτσι ώστε οι πέστροφες να βρίσκονται σε περιβάλλον µε φωτοπερίοδο, 12 ωρών φωτός και 12 ωρών σκότους. Η θερµοκρασία του νερού ήταν σε όλες τις δεξαµενές 16 18 ο C και η περιεκτικότητά του σε διαλυµένο οξυγόνο κυµαινόταν µεταξύ 7,2 8,7 mg/lt λόγω συνεχούς παροχής αέρα µέσω αεραντλίας. Επίσης, το σύστηµα των δεξαµενών ήταν σκεπασµένο µε δίχτυ, επειδή οι πέστροφες έχουν την τάση να πηδούν έξω από το νερό όταν αιφνιδιάζονται από απότοµες αλλαγές στην ένταση του φωτός, κάτι που συνέβαινε καθηµερινά λόγω της φωτοπεριόδου. Μετρήσεις της θερµοκρασίας, του διαλυµένου οξυγόνου, του ph και της αµµωνίας πραγµατοποιούνταν στο νερό των δεξαµενών καθηµερινά. Τα ψάρια ταΐζονταν τρεις φορές την ηµέρα τις πρώτες δυο εβδοµάδες και έπειτα δυο φορές, µε ξηρή βιοµηχανοποιηµένη τροφή και σε αναλογία 3% του σωµατικού τους βάρους. Τα υπολείµµατα τροφής, τα νεκρά/ετοιµοθάνατα ψάρια και τα απεκκρίµατά τους αποµακρύνονταν από τον πυθµένα των δεξαµενών καθηµερινά µε σιφωνισµό. Τέλος, καθηµερινά ελεγχόταν και η συµπεριφορά των ιχθυδίων, ώστε να αποµακρυνθούν εγκαίρως όσα από αυτά παρουσίαζαν κάποιο εµφανές πρόβληµα υγείας (επιθετικότητα, έντονος σκούρος χρωµατισµός, προβλήµατα πλεύσης). Στο διάστηµα των πρώτων τεσσάρων ηµερών, η θνησιµότητά τους ήταν σχετικά υψηλή λόγω του στρες της µεταφοράς. Εντός τριών εβδοµάδων η θνησιµότητα µειώθηκε
35 σταδιακά στο 0% και όσα από τα ψάρια είχαν αποκτήσει σκούρο χρώµα, επίσης λόγω του στρες, στο διάστηµα αυτό είχαν επανέλθει και τρέφονταν κανονικά. Συµπερασµατικά, το διάστηµα των 25 ηµερών ήταν αρκετό για να εγκλιµατιστούν οι πέστροφες πλήρως στις εργαστηριακές συνθήκες διαβίωσής τους, οι οποίες ήταν και οι βέλτιστες.