ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ - ΙΑΤΜΗΜΑΤIΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ»

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ - ΙΑΤΜΗΜΑΤIΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» Η ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ H ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΟΥΣ ΥΔΑΤΙΚΟΥΣ ΠΟΡΟΥΣ Αικατερίνη Κ. Τζώρτζη Αθήνα, Οκτώβριος 2009 Επιβλέπων : Κίμων Χατζημπίρος Αναπληρωτής Kαθηγητής

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διατριβή που εκπονήθηκε κατά το Ακαδημαϊκό έτος 2008-2009 αποτελεί την διπλωματική μου εργασία στο πλαίσιο του διατμηματικού μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, «Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων». Αντικείμενο της είναι η μελέτη της επίδρασης της βιολογικής γεωργίας στους υδατικούς πόρους. Από την θέση αυτή θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά όσους στάθηκαν δίπλα μου με κάθε τρόπο και με βοήθησαν στην ολοκλήρωση της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας. Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τον αναπληρωτή καθηγητή και επιβλέποντα της εργασίας, κ. Κίμωνα Χατζημπίρο για την ανάθεσή της καθώς και για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγησή του κατά την διάρκεια εκπόνησης αυτής. Ταυτόχρονα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επίκουρο καθηγητή κ. Δημήτριο Μπιλάλη για την παροχή δεδομένων όσον αφορά την βιολογική γεωργία αλλά και για την διαθεσιμότητα του. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω και τον επίκουρο καθηγητή κ. Δανιήλ Μαμάη για τον χρόνο του να διαβάσει και να αξιολογήσει την παρούσα μελέτη. Παράλληλα, με το κλείσιμο αυτού του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών, είναι σημαντικό να αναφέρω ότι το αίσθημα αναζήτησης και διερεύνησης είναι ακόμη πιο έντονο απ ότι όταν ξεκίνησα αυτό το πρόγραμμα και η επαφή με ανθρώπους από τόσο διαφορετικά επιστημονικά πεδία ήταν ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα και εποικοδομητική. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους φίλους μου για την βοήθεια και την αμέριστη συμπαράσταση τους τον τελευταίο αυτό χρόνο, όπως επίσης και την οικογένεια μου για τους ίδιους και ακόμη περισσότερους λόγους. i

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ i ii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ EXTENDED ABSTRACT v viii ix xi ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 1: ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ 4 1.1. Νερό..4 1.1.1. Κατανομή του νερού 4 1.1.2. Χρήσεις νερού στην Ελλάδα.6 1.1.3. Ποιότητα υδατικών πόρων και διαχρονικές μεταβολές της...8 1.1.4. Πηγές και διαδικασίες ρύπανσης των υπόγειων υδάτων.12 2: ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ 15 2.1. Ιστορική αναδρομή 15 2.1.1. Αρχή της Βιολογικής Γεωργίας...15 2.1.2. Επίσημη αναγνώριση και νομοθετική ρύθμιση της βιολογικής γεωργίας...18 2.1.3. Η εξέλιξη της Βιολογικής γεωργίας στην Ευρώπη 19 2.1.4. Στατιστικά στοιχεία για την κατάσταση της βιολογικής γεωργίας παγκοσμίως...22 2.2. Ορισμοί.25 2.2.1. Ορισμός βιολογικής γεωργίας.25 2.2.2. Ορισμός ολοκληρωμένης καλλιέργειας...26 2.2.3. Ορισμός συμβατικής καλλιέργειας.30 2.3. Στόχοι και Αρχές..30 2.4. Διαφορές στις αρχές και τις χρησιμοποιούμενες μεθόδους...32 2.5. Η παραγωγικότητα των συστημάτων βιολογικής γεωργίας 34 2.6. Διαφορές στις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των παραγόμενων προϊόντων..36 2.7. Οικολογική λίπανση...38 ii

2.7.1. Προϊόντα που επιτρέπονται στην βιολογική γεωργία για την λίπανση και την βελτίωση του εδάφους.41 2.8. Αντιμετώπιση ασθενειών και εχθρών στη βιολογική γεωργία 45 2.8.1. Αρχές και κανόνες οικολογικής αντιμετώπισης ασθενειών.46 2.8.2. Μέθοδοι οικολογικής αντιμετώπισης ασθενειών...47 2.8.3. Βασικοί άξονες αξιοποίησης αλληλοπάθειας στην οικολογική φυτοπροστασία...48 2.8.4. Προϊόντα που επιτρέπονται στην βιολογική γεωργία για την καταπολέμηση των παρασίτων και των ασθενειών.49 3: ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΩΣ ΠΑΡΑΓΩΝ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΤΩΝ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ 53 3.1. Γενικά 53 3.2. Φυτοφάρμακα 54 3.2.1. Επιπτώσεις στην βιοκοινότητα των υδατικών πόρων 60 3.2.2. Επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου.63 3.3. Νιτρορύπανση υδατικών συστημάτων.66 3.3.1. Πηγές νιτρορύπανσης.67 3.3.2. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις νιτρορύπανσης.68 3.3.3. Επιπτώσεις νιτρορύπανσης στην υγεία του ανθρώπου...69 3.4. Ευτροφισμός..71 4: ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΥΜΒΑΤΙΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΟΥΣ ΥΔΑΤΙΚΟΥΣ ΠΟΡΟΥΣ 76 4.1. Έκπλυση αλάτων 76 4.1.1. Η διάβρωση του εδάφους...77 4.1.2. Έκπλυση νιτρικών αλάτων 78 4.2. Φυτοφάρμακα παρασιτοκτόνα 85 4.3. Αποτελεσματικότητα χρήσης νερού...87 4.4. Εισροή εκροή θρεπτικών.89 4.4.1. Χρήση θρεπτικών..89 4.4.2. Η χρήση ενέργειας 92 5: Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ 97 5.1. Στατιστικά στοιχεία 97 5.2. Ρύπανση από φυτοφάρμακα στα υδάτινα σώματα Μακεδονίας, Θράκης & Θεσσαλίας 103 5.2.1. Θράκη.103 5.2.1.1. Ποιότητα υδάτων ποταμών Θράκης...104 iii

5.2.1.2. Ποιότητα υδάτων λιμνών Θράκης...108 5.2.1.3. Έλεγχος της ποιότητας των υπογείων νερών της Θράκης 109 5.2.2. Κεντρική Μακεδονία...120 5.2.2.1. Ποιότητα υδάτων ποταμών Κεντρικής Μακεδονίας.121 5.2.2.2. Ποιότητα υδάτων λιμνών Κεντρικής Μακεδονίας 125 5.2.3. Δυτική Μακεδονία...128 5.2.3.1. Ποιότητα υδάτων ποταμών Δυτικής Μακεδονίας.128 5.2.3.2. Ποιότητα υδάτων λιμνών της Δυτικής Μακεδονίας 130 5.2.4. Θεσσαλία. 134 6: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΝΟΨΗ 139 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 145 iv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1 : Εκτίμηση της παγκόσμιας κατανομής νερού.5 Πίνακας 2.1 : Εκτάσεις και Αριθμός Εκμεταλλεύσεων Βιολογικής Γεωργίας ανά κράτος EU25 (2005).21 Πίνακας 2.2 : Τα σπουδαιότερα κριτήρια διαφοροποίησης μεταξύ ολοκληρωμένης και βιολογικής καλλιέργειας 29 Πίνακας 3.1 : Βιομεγέθυνση DDT σε τροφική αλυσίδα οργανισμών εκβολής ποταμού 61 Πίνακας 3.2 : Θάνατοι ψαριών από εντομοκτόνα.62 Πίνακας 3.3 : Φυτοπροστατευτικά προϊόντα για τις δραστικές ουσίες των οποίων υπάρχουν ενδείξεις για καρκινογενή δράση στον άνθρωπο..65 Πίνακας 4.1 : Ποσοστό έκπλυσης νιτρικών ιόντων από την βιολογική καλλιέργεια σε σύγκριση με την συμβατική καλλιέργεια..79 Πίνακας 4.2 : Παρακολούθηση νιτρικών σε προστατευόμενες περιοχές. Αποτελέσματα N / εκτάριο σε κιλά των βιολογικών αγρών σε σχέση με τους συμβατικούς αγρούς...82 Πίνακας 4.3: Η μείωση των εισροών φυτοφαρμάκων σε διαφορετικά συστήματα καλλιέργειας...86 Πίνακας 4.4: Απορρόφηση νερού ανάλογα με το σύστημα καλλιέργειας...88 Πίνακας 4.5 : Παραδείγματα ισοζυγίου Ν, P, K (Kg / εκτάριο) σε γεωργικές εκμεταλλεύσεις στην Γερμανία.90 Πίνακας 4.6 : Σύγκριση ισοζυγίου Ν, Ρ, Κ, σε βιολογικές και συμβατικές καλλιέργειες σε διάφορες ευρωπαϊκές χώρες..91 Πίνακας 4.7 : Κατανάλωση ενέργειας (σε GJ/εκτάριο και χρόνο) 95 Πίνακας 4.8 : Κατανάλωση ενέργειας συμβατικής και οργανικής γεωργίας για διάφορες καλλιέργειες 96 Πίνακας 5.1 : Είδος καλλιεργειών, βιολογικής γεωργίας, στην Ελλάδα το 2007 (έκταση σε στρέμματα)..101 Πίνακας 5.2 : Κατανομή των βιολογικά καλλιεργούμενων εκτάσεων το έτος 2007 ανά Περιφέρεια σε στρέμματα 103 Πίνακας 5.3 : Έκταση των γεωργικών περιοχών στο σύνολο των εκτάσεων της περιφέρειας Ανατ. Μακεδονίας και Θράκης..104 Πίνακας 5.4 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Έβρου κατά την περίοδο 1999-2000 106 Πίνακας 5.5 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Άρδα κατά την περίοδο 1999-2000.107 Πίνακας 5.6 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα v

ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Νέστου κατά την περίοδο 1999-2000...107 Πίνακας 5.7 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης Bιστονίδας κατά την περίοδο 1999-2000 108 Πίνακας 5.8 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις Ν. Βύσσας 110 Πίνακας 5.9 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις ποσίμων νερών Ορεστιάδος...111 Πίνακας 5.10 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις Πλάτης, Αρζού, Βάλτου...112 Πίνακας 5.11 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις ύδρευσης Ριζιών, Κεράμου και Φυλακίου.114 Πίνακας 5.12 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις άρδευσης ΤΟΕΒ Ορεστιάδος..115 Πίνακας 5.13 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις άρδευσης ΤΟΕΒ Φερρών...117 Πίνακας 5.14 : Γεωργικά φάρμακα - Γεωτρήσεις ΤΟΕΒ Ροδόπης 118 Πίνακας 5.15 : Γεωργικά φάρμακα Γεωτρήσεις ΤΟΕΒ Ξάνθης..119 Πίνακας 5.16 : Έκταση των γεωργικών περιοχών στο σύνολο των εκτάσεων της περιφέρειας Κεντρικής Μακεδονίας..120 Πίνακας 5.17 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Αξιού κατά την περίοδο 1999-2000 121 Πίνακας 5.18 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Λουδία κατά την περίοδο 1999-2000 123 Πίνακας 5.19 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Στρυμόνα κατά την περίοδο 1999-2000 125 Πίνακας 5.20 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης Κορώνεια κατά την περίοδο 1999-2000..126 Πίνακας 5.21 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό των λιμνών Μεγάλης και Μικρής Βόλβης κατά την περίοδο 1999-2000..127 Πίνακας 5.22 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης Δοϊράνης κατά την περίοδο 1999-2000...127 Πίνακας 5.24 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Αλιάκμονα κατά την περίοδο 1999-2000...129 Πίνακας 5.25 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης του Νησιού κατά την περίοδο 1999-2000...130 Πίνακας 5.26 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό των λιμνών Μεγάλης και Μικρής Πρέσπας κατά την περίοδο 1999-2000..131 Πίνακας 5.27 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης της Καστοριάς κατά την περίοδο 1999-2000..131 Πίνακας 5.28 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης Bεγορίτιδας κατά την περίοδο 1999-2000...132 vi

Πίνακας 5.29 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης των Πετρών κατά την περίοδο 1999-2000.133 Πίνακας 5.30 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό της λίμνης Zάζαρης κατά την περίοδο 1999-2000..133 Πίνακας 5.31 : Έκταση των γεωργικών περιοχών στο σύνολο των εκτάσεων της περιφέρειας Θεσσαλίας.134 Πίνακας 5.32 : Μέση, μεγίστη και ελαχίστη συγκέντρωση των γεωργικών φαρμάκων και αντίστοιχα ποσοστά ανιχνεύσεως στο νερό του Πηνειού κατά την περίοδο 1999-2000.135 vii

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1 : Παγκόσμια κατανομή νερού...6 Σχήμα 1.2 : Κατανομή της χρήση του νερού στην Ελλάδα 7 Σχήμα 1.3 : Σχηματική ζήτηση του νερού για αστική, αγροτική βιομηχανική και ενεργειακή ζήτηση στα 14 υδατικά διαμερίσματα της Ελλάδας 7 Σχήμα 2.1 : Ποσοστό (%) ανά ήπειρο επί της παγκόσμιας βιολογικά καλλιεργούμενης έκτασης...22 Σχήμα 2.2 : Ανάπτυξη των εκτάσεων βιολογικής Γεωργίας και συλλογής αυτοφυούς βλάστησης σε παγκόσμιο επίπεδο.23 Σχήμα 2.3 : Ανάπτυξη των εκτάσεων βιολογικής Γεωργίας 2006-2007, ανά γεωγραφική περιοχή..23 Σχήμα 2.4 : Οι δέκα χώρες με τις περισσότερες βιολογικά καλλιεργούμενες εκτάσεις για το έτος 2007...24 Σχήμα 2.5 : Οι δέκα χώρες με τις μεγαλύτερες σε ποσοστό (%) βιολογικά καλλιεργούμενες εκτάσεις..24 Σχήμα 4.1 : Κατανομή της ολικής κατανάλωσης σε ενέργεια στη φυτική παραγωγής..93 Σχήμα 4.2 : Κατανομή της κατανάλωσης σε ενέργεια στην συμβατική φυτική παραγωγή..94 Σχήμα 4.3 : Κατανομή της κατανάλωσης σε ενέργεια στην βιολογική φυτική παραγωγή 94 Σχήμα 5.1 : Βιολογικά καλλιεργούμενες εκτάσεις την περίοδο 2002-2007.98 Σχήμα 5.2 : Αριθμός παραγωγών στην βιολογική γεωργία την περίοδο 2002-2007.99 Σχήμα 5.3 : Αριθμός μεταποιητών στην βιολογική γεωργία την περίοδο 2002-2007..100 Σχήμα 5.4 : Είδος καλλιεργειών στην βιολογική γεωργία το 2007...101 Σχήμα 5.5 : Κατανομή των βιολογικά καλλιεργούμενων εκτάσεων το 2007 ανά Περιφέρεια...102 viii

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το νερό είναι μοναδικός φυσικός πόρος διότι είναι απαραίτητο για την επιβίωση του ανθρώπου και των άλλων οργανισμών. Υπάρχει σε αφθονία στην φύση παρόλα αυτά το νερό των ποταμών και των λιμνών που είναι οι βασικές πηγές νερού για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών είναι ελάχιστο. Μονό το 0,6% του νερού είναι κατάλληλο για χρήση και το μεγαλύτερο μέρος αυτού χρησιμοποιείται για αγροτική χρήση. Αυτή δε, είναι μία από τις κύριες διαδικασίες ρύπανσης του νερού. Η βιολογική γεωργία είναι φιλική προς το περιβάλλον γεωργία και συμβάλλει στην διατήρηση της ισορροπίας του οικοσυστήματος. Αυτό, πραγματοποιείται εφόσον δεν χρησιμοποιούνται χημικά λιπάσματα και φυτοφάρμακα, τα οποία αποτελούν τους κύριους ρύπους του εδάφους και των υδροφόρων οριζόντων, αλλά ανανεώσιμοι πόροι και φυσικά παρασκευάσματα. Η συμβατική γεωργία από την άλλη ρυπαίνει το περιβάλλον. Συγκεκριμένα στους υδατικούς πόρους, με την ανεξέλεγκτη χρήση αγροχημικών σκευασμάτων (φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων) έχει επιβαρύνει τα ύδατα με υψηλές συγκεντρώσεις χημικών ουσιών, η παρουσία των οποίων τα καθιστούν ακατάλληλα για κάθε χρήση. Ο ευτροφισμός από τα λιπάσματα και ο θάνατος πολλών υδρόβιων ζώων από τα φυτοφάρμακα είναι ενδεικτικές επιπτώσεις της συμβατικής γεωργίας. Τεράστιες επιπτώσεις, πολλές φορές μη αντιστρέψιμες, έχει και η υγεία του ανθρώπου μέσω του ρυπασμένου νερού από φυτοπροσταυτευτικά προϊόντα. Συγκρίνοντας τις δύο αυτές μορφές γεωργίας,την συμβατική και την βιολογική, ως προς την επίδραση στους υδατικούς πόρους, η βιολογική γεωργία προσφέρει υψηλότερη προστασία των υδάτων τόσο από την έκπλυση νιτρικών αλάτων όσο και φυτοφαρμάκων σε σχέση με την συμβατική ενώ παράλληλα συμβάλει στην μεγάλη μείωση της χρήσης του νερού και της ενέργειας. Από μελέτη των υδάτινων σωμάτων Μακεδονίας, Θράκης και Θεσσαλίας, παρατηρείται ρύπανση από υπολείμματα φυτοφαρμάκων τόσο σε επιφανειακά όσο ix

και σε υπόγεια νερά, αρδευτικές και υδρευτικές γεωτρήσεις. Το είδος δε, των γεωργικών φαρμάκων που εμφανίζονται στα επιφανειακά νερά μιας περιοχής επηρεάζεται κατά βάση από το είδος των καλλιεργειών της περιοχής που καθορίζουν και την επιλογή των εφαρμοζόμενων γεωργικών φαρμάκων. x

Extended Abstract Introduction In recent years we have all anxiously followed developments relating to environmental problems, since we now understand that these problems are crucial not only to our survival but also to the survival of many generations to come. The protest movements and the appeals of community groups for protection of the environment are continuously increasing, in Greece as in every corner of the planet. The sources of pollution of the natural environment can be categorized according to their origin, into manmade sources if they come from any form of human activity (e.g. industry, agriculture, household use), and natural sources if they are the result of natural processes in the environment (e.g. volcanoes, earthquakes). Water pollution poses perhaps the greatest danger for the existence and continuation of humanity. The adverse consequences of every kind of pollution of the water resources of an agricultural ecosystem not only affect human health, but they may also cause irreversible ecological disasters for it. Water pollution comes mainly from lack of management of urban, industrial and household wastes resulting in the presence of increased concentrations of organic and pathogenic microorganisms in underground and surface reservoirs. In addition, the reckless use of detergents, plant protection products and fertilizers, which are applied to improve agricultural production, results in the overburdening of the water system with complex organic compounds and inorganic phosphates and nitrates, which in turn degrade the quality of water reservoirs. Purpose and structure of chapters This work is divided into six chapters, and its purpose is to study organic agriculture and to examine how much agricultural practices can affect, on the one hand the protection against water pollution from toxic substances and leaching of xi

salts, and on the other hand, the improvement of the effectiveness of water and other sources. In the 1 st chapter a general reference is made to the water resources. Specifically, it discusses the distribution of water resources worldwide, their quality and their sources of pollution. The 2 nd chapter examines organic agriculture extensively. It includes a historical review, definitions, goals and principles governing organic agriculture as well as differences between conventional and organic agriculture as regards fertilization and plant protection. The 3 rd chapter deals with the way that agricultural activity pollutes the water resources through the uncontrolled use of agrochemical products (pesticides and fertilizers), and with the consequences this pollution has on the biotic communities of the water resources, as well as on humans. In the 4 th chapter there is a comparison of organic with conventional agriculture in the context of water resources. Indicatively, it contains comparisons of these two forms of agriculture in various aspects, from leaching of salts to effectiveness of water. The 5 th chapter focuses on the situation in Greece. On the one hand statistical data is given for organic agriculture in Greece, and on the other there is a study of water pollution by agricultural pesticides in the areas of Macedonia, Thrace, and Thessaly. In the last chapter (6 th ) the conclusions arrived at by this work are presented. Summary and conclusions Water is a unique natural resource because it is necessary for the survival of humans and other organisms. It exists in abundance in nature, however the water of rivers and lakes, which are the basic sources of waster for covering human needs, is infinitesimal. Only 0.6% of water is suitable for use and the greatest part of this (86%) is used in agriculture. This, therefore, is one of the main processes of water pollution. xii

Organic agriculture is an environmentally friendly form of agriculture and contributes to maintaining the balance of the ecosystem. This is achieved if we do not use chemical fertilizers and pesticides, which constitute the main polluting substances for the soil and the water table, but we limit ourselves to renewable resources and natural products. Organically produced products have much better organleptic qualities (smell, taste), and up to 1000% more vitamins and flavonoids. Also, contemporary analyses in 24 African countries, have shown that organic practices lead to an increase in production of more than 100 percent. Conventional agriculture, on the other hand, pollutes the environment. Regarding water resources in particular, the uncontrolled use of agrochemical products (pesticides and fertilizers), has overburdened the water with high concentrations of chemicals, the presence of which render them unsuitable for any use. Eutrophication from fertilizers and the death of many aquatic animals from pesticides are indicative effects of conventional agriculture. There are also enormous and often irreversible effects on human health through polluted water from plant protection products. Even if the concentration of pesticides in the water is very small, the phenomenon of bioaccumulation leads to an increase in their concentration in the tissues of some fish by up to 42,000 times, and in the tissues of fish-eating birds by up to 560,000 times. Comparing these two forms of agriculture, the conventional and the organic in the context of water resources, we observe that organic agriculture offers greater protection of water against nitrate leaching as well as against pesticides, compared to conventional agriculture. In particular, it offers an 80% higher index of protection against soil erosion in relation to conventional agriculture, while the leaching rate as well as the potential nitrate leaching is lower by up to 57% and 80% respectively. At the same time, organic farming can reduce the use of water by 57 per cent, without reducing production, and can also reduce by 20-50% the energy required. xiii

Research on water pollution in Macedonia, Thrace and Thessaly, which have a great deal of agricultural activity, showed the existence of pollution from pesticide residues in surface as well as ground water, and irrigation and watering wells. The kind of pesticides which appear in the surface waters of an area is affected basically by the kinds of produce cultivated in the area, which also determine the choice of pesticides used. In many cases the concentrations of pesticides detected greatly exceed the limit of 0,1mg/l xiv

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια όλοι μας παρακολουθούμε με αγωνία τις εξελίξεις σχετικά με τα περιβαλλοντικά προβλήματα, έχοντας πλέον καταλάβει ότι αυτά είναι καθοριστικά όχι μόνο για την επιβίωση μας αλλά και για την επιβίωση πολλών επερχόμενων γενεών. Πληθαίνουν διαρκώς οι κινήσεις διαμαρτυρίας και οι εκκλήσεις των κοινωνικών ομάδων στην Ελλάδα και σε κάθε γενιά του πλανήτη για την προστασία του περιβάλλοντος. Η έννοια του περιβάλλοντος στις μέρες μας αποτελεί ίσως ένα από τα πλέον δημοφιλή θέματα συζήτησης όχι μόνο στους κόλπους της επιστημονικής κοινότητας αλλά και στην καθημερινότητα των σύγχρονων ανθρώπων. Το φυσικό περιβάλλον αποτελείται από μια σειρά ομοιογενών σχετικά συνόλων, τα οποία διέπονται από ένα ολοκληρωμένο σύστημα φυσικο-χημικών, βιολογικών και οικο-κοινωνικών λειτουργιών, που εξασφαλίζουν με τη σειρά τους την παρουσία μιας βιοκοινότητας σε ένα βιότοπο. Η παρουσία του ανθρώπου σε ένα οικοσύστημα, το οποίο έχει προσαρμοστεί στις ανάγκες του και τροποποιηθεί ανάλογα, με στόχο να καλύπτει τις απαιτήσεις του έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός αγροτικού οικοσυστήματος το οποίο δέχεται εισροές από το εξωτερικό περιβάλλον και παράγει εισροές για άλλα εξωτερικά συστήματα. (Πολυράκης, 2003) Η ρύπανση των αγροτικών οικοσυστημάτων είναι ένα φαινόμενο, που οφείλεται στη διαρκώς αυξανόμενη και πολλές φορές ανεξέλεγκτη οικονομική ανάπτυξη των σύγχρονων κοινωνιών με κοινωνικό-πολιτικές διαστάσεις, που διαρκώς αυξάνονται με ιλιγγιώδεις ρυθμούς. Ως ρύπανση περιβαλλοντικών συστημάτων ορίζεται η κάθε μορφής ανεπιθύμητη αλλοίωση της σύστασης ή/και της μορφής των φυσικών, χημικών και βιολογικών χαρακτηριστικών τους. Οι αλλοιώσεις αυτές είναι δυνατόν να οδηγήσουν σε απότομες και πολλές φορές σημαντικές διαταραχές της γενικής ισορροπίας της φύσης, οι οποίες με τη σειρά τους έχουν σημαντικές επιπτώσεις στον άνθρωπο. (Αθανασάκης et al, 1998). Οι πηγές της ρύπανσης του φυσικού περιβάλλοντος διακρίνονται ανάλογα με την προέλευσή τους, σε ανθρωπογενείς πηγές εάν προέρχονται από οποιαδήποτε μορφής 1

ανθρώπινη δραστηριότητα (π.χ. βιομηχανία, γεωργικές καλλιέργειες, οικιακή χρήση) και σε φυσικές πηγές εάν είναι αποτέλεσμα φυσικών διεργασιών μέσα στο περιβάλλον (π.χ. ηφαίστεια, σεισμοί). Ως αποδέκτες κάθε μορφής ρύπανσης χαρακτηρίζονται, η ατμόσφαιρα εάν πρόκειται για αέρια ρύπανση (π.χ. αέρια σωματίδια, θόρυβος, ακτινοβολία), η υδρόσφαιρα (π.χ. θάλασσες, ποτάμια, λίμνες, υπόγειοι υδροφορείς) και το έδαφος εάν πρόκειται για ρύπους σε υγρή ή/και στερεή μορφή. Η ρύπανση των υδάτων αποτελεί ίσως τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τη ύπαρξη και συνέχεια της ανθρωπότητας. Οι δυσμενείς επιπτώσεις κάθε μορφής ρύπανσης των υδατικών πόρων ενός αγροτικού οικοσυστήματος επηρεάζουν όχι μόνο την ανθρώπινη υγεία αλλά είναι δυνατόν να προκαλέσουν μη αναστρέψιμες οικολογικές καταστροφές σε αυτό. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ρύποι που καταλήγουν στα ποτάμια, τις λίμνες και τις θάλασσες, διαδίδονται με μεγαλύτερη ταχύτητα σε σχέση με το έδαφος και προς όλες τις κατευθύνσεις, με δυσμενή επίδραση στους υδρόβιους οργανισμούς. Η ρύπανση των υδάτων προέρχεται κυρίως από την ελλιπή διαχείριση των αστικών, βιομηχανικών και οικιακών αποβλήτων με αποτέλεσμα την παρουσία αυξημένων συγκεντρώσεων οργανικών και παθογόνων μικροοργανισμών στους υπόγειους και επιφανειακούς αποδέκτες. Επίσης, η αλόγιστη χρήση απορρυπαντικών, φυτο-προστατευτικών προϊόντων και λιπασμάτων, τα οποία εφαρμόζονται για τη βελτίωση της γεωργικής παραγωγής, έχουν ως αποτέλεσμα την επιβάρυνση των υδάτων με σύνθετες οργανικές ενώσεις και ανόργανες φωσφορικές και νιτρικές ενώσεις, οι οποίες με τη σειρά τους υποβαθμίζουν την ποιότητα των υδάτινων αποδεκτών. Η εργασία αυτή είναι δομημένη σε έξι κεφάλαια και σκοπός της είναι να ελέγξει πόσο μπορεί να επιδράσουν οι βιολογικές πρακτικές της γεωργίας αφενός στην δραστική μείωση της ρύπανσης των υδάτων από τοξικές ουσίες και έκπλυση αλάτων και αφετέρου στην βελτίωση της αποτελεσματικότητας του νερού και των άλλων πόρων. Στο 1 0 κεφάλαιο γίνεται μια γενική αναφορά στους υδατικούς πόρους, στην ποιότητα και στις πηγές ρύπανσής τους. 2

Το 2 0 κεφάλαιο αναφέρεται εκτενώς στην βιολογική γεωργία. Περιλαμβάνει ιστορική αναδρομή, ορισμούς, στόχους και αρχές που διέπουν την βιολογική γεωργία καθώς επίσης και διαφορές μεταξύ συμβατικής και βιολογικής γεωργίας όσον αφορά στην λίπανση και την φυτοπροστασία. Το 3 0 κεφάλαιο πραγματεύεται πώς η γεωργική δραστηριότητα ρυπαίνει τους υδατικούς πόρους και τί επιπτώσεις έχει η ρύπανση αυτή στις βιοκοινότητες των υδατικών πόρων αλλά και στον ίδιο τον άνθρωπο. Στο 4 0 κεφάλαιο γίνεται σύγκριση της βιολογικής γεωργίας με την συμβατική στο πλαίσιο των υδατικών πόρων. Ενδεικτικά περιλαμβάνει από συγκρίσεις έκπλυσης αλάτων μέχρι και σύγκριση της αποτελεσματικότητας του νερού στις δύο αυτές μορφές γεωργίας. Το 5 0 κεφάλαιο εστιάζει στην κατάσταση στην Ελλάδα. Στατιστικά στοιχεία για την βιολογική γεωργία και μελέτη της ρύπανσης των υδάτων από τις γεωργικές δραστηριότητες. Στο τελευταίο κεφάλαιο (6 0 ) παρουσιάζονται τα συμπεράσματα τα οποία εξήχθησαν από αυτήν την εργασία. 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ 1.1. Νερό Το νερό είναι μοναδικός φυσικός πόρος, τόσο διότι είναι απαραίτητο για την επιβίωση του ανθρώπου και των άλλων οργανισμών, όσο και διότι, σε μακροχρόνια κλίμακα, θεωρητικά η συνολική διαθέσιμη ποσότητα νερού σε κάθε περιοχή, είναι περίπου σταθερή. Το παραδοσιακό μοντέλο διαχείρισης των υδατικών πόρων, όπως και οποιουδήποτε άλλου φυσικού πόρου, στηρίζεται στην τεχνοκρατική αντίληψη, σύμφωνα με την οποία σημασία έχει η οικονομική ανάπτυξη και η τεχνολογική πρόοδος και συνεπώς κάθε φυσικός πόρος αποτελεί μία από τις συνιστώσες της ανάπτυξης αυτής. Το αποτέλεσμα της μακροχρόνιας εφαρμογής του μοντέλου αυτού εκδηλώνεται τα τελευταία χρόνια, ιδιαίτερα στις αναπτυγμένες περιοχές, με την ανεπάρκεια νερού, η οποία οφείλεται στην αύξηση των απαιτήσεων σε νερό και την υποβάθμιση της ποιότητάς του. Ο όρος «ποιότητα του νερού» δεν συνιστά από μόνος του μία συγκεκριμένη αξία διότι υπόκειται εννοιολογικά και πρακτικά σε συνεχείς μεταβολές και συνεπώς πρέπει να θεωρείται και να μελετάται σε σχέση με τα οικολογικά συστήματα και τις διαφορετικές χρήσεις του νερού. Μόνο μία λεπτομερής ανάλυση των ποσοτικών και ποιοτικών απαιτήσεων των διαφορετικών χρήσεων του νερού, μπορεί να οδηγήσει στην εκτίμηση της ποιότητας και της επάρκειας ή της ανεπάρκειας των διαθέσιμων υδατικών πόρων. 1.1.1. Κατανομή του νερού Αν και το νερό φαίνεται να υπάρχει σε αφθονία στην γη αφού το 70% της επιφάνειας της καλύπτεται από αυτό, η τελικά διαθέσιμη και κατάλληλη για χρήση ποσότητα 4

είναι πολύ μικρή. Συγκεκριμένα από το σύνολο της επιφάνειας της γης που είναι περίπου 510 δις. τετραγωνικά χιλιόμετρα, οι ωκεανοί καλύπτουν τα 361,1 και η ξηρά τα 148,9 δις. τετραγωνικά χιλιόμετρα Aπό τα συνολικά 1.386 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περισσότερο από 96% είναι αλμυρό. Επίσης, το 69% του γλυκού νερού είναι δεσμευμένο σε πάγο και παγετώνες. Ακόμα ένα 30% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους υδροφορείς. Το επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες είναι συνολικά 93.100 κυβικά χιλιόμετρα και αντιπροσωπεύει περίπου το 1/150 του 1% του συνολικού νερού στη Γη. Παρά ταύτα, τα ποτάμια και οι λίμνες είναι οι βασικές πηγές νερού για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών Πίνακας 1.1 : Εκτίμηση της παγκόσμιας κατανομής νερού Μορφή Νερού Ωκεανοί, Θάλασσες & Κόλποι Παγόβουνα, Παγετώνες & Μόνιμο χιόνι Εκτίμηση της παγκόσμιας κατανομής νερού Όγκος νερού σε κυβικά χιλιόμετρα Ποσοστό γλυκού νερού Ποσοστό συνολικού νερού 1.338.000.000 -- 96,5 24.064.000 68,7 1,74 Υπόγειο Νερό 23.400.000 -- 1,7 Γλυκό 10.530.000 30,1 0,76 Αλμυρό 12.870.000 -- 0,94 Εδαφική Υγρασία 16.500 0,05 0,001 Εδαφικός πάγος & Μόνιμα παγωμένο έδαφος 300.000 0,86 0,022 Λίμνες 176.400 -- 0,013 Γλυκές 91.000 0,26 0,007 Αλμυρές 85.400 -- 0,006 Ατμόσφαιρα 12.900 0,04 0,001 Έλη 11.470 0,03 0,0008 5

Ποταμοί 2.120 0,006 0,0002 Βιολογικό Νερό 1.120 0,003 0,0001 Σύνολο 1.386.000.000-100 ( Gleick, 1996) Σχήμα 1.1 : Παγκόσμια κατανομή νερού http://ga.water.usgs.gov/edu/ 1.1.2. Χρήσεις νερού στην Ελλάδα Το 80 % των υδατικών πόρων είναι εσωτερικοί πόροι παράγονται δηλαδή μέσα στην Ελλάδα και το 20 % είναι εξωτερική συνεισφορά από 5 διασυνοριακά ποτάμια και 3 διασυνοριακές λίμνες. Όσον αφορά τις χρήσεις του νερού η αγροτική χρήση κατέχει την μερίδα του λέοντος με ποσοστό 86%.(βλ. σχήμα 1.3). Από αυτό το 96% 6

χρησιμοποιείται για άρδευση και από αυτό το 80% χάνεται σε απώλειες από υδρολογικό κύκλο της κάθε περιοχής. τον Σχήμα 1.2 : Κατανομή της χρήση του νερού στην Ελλάδα Σχήμα 1.3 : Σχηματική ζήτηση του νερού για αστική, αγροτική βιομηχανική και ενεργειακή ζήτηση στα 14 υδατικά διαμερίσματα της Ελλάδας. www.ekke.gr/ estia/.../11%20ydatikoi-poroi%20mimikou.ppt 7

1.1.3. Ποιότητα υδατικών πόρων και διαχρονικές μεταβολές της Κατά τις τελευταίες δεκαετίες η φυσική ποιότητα των υδατικών πόρων μεταβλήθηκε σημαντικά εξ αιτίας των διαφόρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων και χρήσεων του νερού. Οι περισσότερες περιπτώσεις ρύπανσης αναπτύχθηκαν βαθμιαία μέχρις ότου έγιναν φανερές και μετρήσιμες. Χρειάστηκε πολύς χρόνος μέχρι να φτάσει ο άνθρωπος στην αναγνώριση των προβλημάτων ρύπανσης και ακόμα περισσότερος για να γίνουν οι απαραίτητες μετρήσεις και οι έλεγχοι. Στα μέσα του εικοστού αιώνα και ταυτόχρονα με τη μεγάλη βιομηχανική ανάπτυξη, εμφανίστηκε στα μεγάλα ποτάμια της Ευρώπης και Β. Αμερικής, το πρόβλημα της σοβαρής εποχικής μείωσης του οξυγόνου, το οποίο οφειλόταν στην υπερφόρτωση των ποταμών με αποικοδομούμενα οργανικά λύματα αστικής και βιομηχανικής προέλευσης. Το γεγονός αυτό προκάλεσε γενική υποβάθμιση της ποιότητας των νερών τους. Το πρόβλημα αυτό ακολούθησαν και άλλα διαφορετικής μορφής, έκτασης και έντασης ποιοτικά προβλήματα (ευτροφισμός, συσσώρευση βαρέων μετάλλων και οργανικών μικρορρύπων, οξίνιση και τέλος αύξηση της συγκέντρωσης των νιτρικών). Η υπερφόρτιση των υδατορευμάτων με βιοαποικοδομήσιμα οργανικά απόβλητα από τους παρόχθιους οικισμούς και βιομηχανίες αντιμετωπίσθηκε με την εγκατάσταση βιολογικών σταθμών επεξεργασίας και το αποτέλεσμα ήταν η βαθμιαία αποκατάσταση της ποιότητας του νερού των ποταμών. Παράλληλα όμως εμφανίστηκε το πρόβλημα του ευτροφισμού, που οφείλεται στις εισροές κυρίως φωσφόρου και αζώτου. Ο έλεγχος του ευτροφισμού επιτεύχθηκε με την μείωση του φώσφορου, ενός από τα βασικά θρεπτικά συστατικά, αν και η αποκατάσταση των λιμνών και ταμιευτήρων γίνεται βραδέως και για την πλήρη αποκατάσταση τους απαιτείται αρκετός χρόνος. Στη δεκαετία του 1970 νέα προβλήματα εμφανίζονται από τη βαθμιαία αύξηση των βαρέων μετάλλων στα ιζήματα και στο νερό των ποταμών και λιμνών. Η βιοσυσσώρευση στα ψάρια είχε ως αποτέλεσμα την ανάγκη επέμβασης στις πηγές 8