Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου. Του Ποταµού Πηνειού. Με Τον Υπολογιστικό Κώδικα AQUARISK ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου Του Ποταµού Πηνειού Με Τον Υπολογιστικό Κώδικα AQUARISK Νίκη Γ. Παπαδοπούλου Περιβαλλοντολόγος Επιβλέπων: Αναπληρωτής Καθηγητής Αναστάσιος Ι. Στάµου Αθήνα, Οκτώβριος 2008

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου Του Ποταµού Πηνειού Με Τον Υπολογιστικό Κώδικα AQUARISK Νίκη Γ. Παπαδοπούλου Περιβαλλοντολόγος Επιβλέπων: Αναπληρωτής Καθηγητής Αναστάσιος Ι. Στάµου Αθήνα, Οκτώβριος 2008 ii

Στα ανίψια µου Ελίνα, Κυριακή, Γιώργο και σε όσα ακόµα έρθουν!!!! iii

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ολοκλήρωση της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω τους ανθρώπους οι οποίοι βοήθησαν κατά τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας και όχι µόνο. Κατ αρχήν θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ. Αναστάσιο Ι. Στάµου, Αναπληρωτή Καθηγητή του τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π. για την εµπιστοσύνη που µου έδειξε αναθέτοντας µου την παρούσα διπλωµατική εργασία και για την ευκαιρία που µου έδωσε να συνεργαστώ µαζί του. Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω την κ. Ισµήνη Κυριαζοπούλου, για τις πολύτιµες συµβουλές και διορθώσεις της καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας καθώς επίσης και για την υποµονή που έδειξε τόσες φορές που την απασχολούσα. Thanks Ismini!!! Θα ήταν µεγάλη παράληψη µου αν δεν ευχαριστούσα τον κ. Αθανάσιο Στασινάκη, Επίκουρος Καθηγητής του Τµήµατος Περιβάλλοντος του Πανεπιστηµίου Αιγαίου, γιατί χωρίς τις δικές του συµβουλές και τη δική του βοήθεια δεν θα είχα παρακολουθήσει το µεταπτυχιακό αυτό πρόγραµµα. Επίσης δεν θα µπορούσα να µην ευχαριστήσω τους φίλους µου Σέβη, ηµήτρη και Κορίνα που ήταν πάντα εκεί όταν τους χρειάστηκα δίνοντας µου τις συµβουλές τους και τις γνώσεις τους καθώς επίσης τους Γιάννη και Γεωργία για την ηθική συµπαράσταση τους και φυσικά τον Αλέξανδρο για την υποµονή του και για την υποστήριξη του σε ότι κάνω. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια µου Κική (µαµά πήρα κι άλλο χαρτί), Γιούλα (sis) και Πέτρο (bro) που µε στηρίζουν όλα αυτά τα χρόνια σε ότι κι αν κάνω και είναι πάντα δίπλα µου στις δύσκολες και καλές στιγµές και φροντίζουν να είµαι πάντα καλά και να κάνω αυτό που αγαπώ. Μπαµπά σε ευχαριστώ iv

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ...iv ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...v ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ... viii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ...ix ΠΕΡΙΛΗΨΗ...x ABSTRACT...xii 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 1.1 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ... 1 1.2 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ... 1 2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝ ΥΝΟΥ...3 2.1 Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑΣ... 3 2.2 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝ ΥΝΟΥ... 4 2.2.1 Στάδια Εκτίµησης Οικολογικού Κινδύνου... 5 2.3 ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΠΟ ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΟΕΙ Η ΣΤΑ Υ ΑΤΙΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ.7 2.3.2 Βαρέα µέταλλα... 9 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ...15 3.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ...15 3.2 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΚΑΙ Ε ΑΦΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ...16 3.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ...16 3.4 Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ...19 3.5 ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ...21 3.6 ΠΟΤΑΜΟΣ ΠΗΝΕΙΟΣ...22 3.6.1 Γενικά...22 3.6.2 Ρύπανση του ποταµού Πηνειού...24 4 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΦΑΡΜΟΖΟΜΕΝΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ...26 4.1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ AQUARISK...26 4.2 TIER 1 ΕΠΙΠΕ Ο ΑΝΑΛΥΣΗΣ...28 4.2.1 Λογαριθµικά κανονική κατανοµή...29 4.2.2 Burr III Κατανοµή...30 4.2.3 Έλεγχος Kolgomorov-Smirnov...31 4.3 TIER 2 ΚΑΙ TIER 3 ΑΝΑΛΥΣΗ...32 4.3.1 Υπολογισµός των επιπέδων ανησυχίας για την ποιότητα του νερού...32 4.3.2 Υπολογισµός των βιοδιαθέσιµων συγκεντρώσεων των χηµικών ουσιών...36 v

4.3.3 Υπολογισµός της πιθανότητας υπέρβασης των επιπέδων ανησυχίας ποιότητας νερού.38 4.3.4 Υπολογισµός του ποσοστού % των ειδών που επηρεάζονται (κίνδυνος για τα υδρόβια είδη)...39 4.3.5 Υπολογισµός της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης ώστε να επιτευχθεί η επιθυµητή πιθανότητα υπέρβασης των τιµών αναφοράς όπως HC 5 και WQG...44 4.3.6 Υπολογισµός της απαραίτητης µείωσης των συγκεντρώσεων χηµικού για να επιτευχθεί ένα καθορισµένο επίπεδο κινδύνου (αναµενόµενο ποσοστό % των επηρεασθέντων ειδών)...46 4.3.7 Ανάλυση αβεβαιότητας του ποσοστού % των επηρεασθέντων ειδών...47 5 ΕΦΑΡΜΟΓΗ AQUARISK...49 5.1 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΟΡΙΑΚΕΣ ΤΙΜΕΣ...49 5.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΟΣΗΣ ΧΗΜΙΚΟΥ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ...52 5.3 ΥΠΟΘΕΣΕΙΣ - ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΕΙΣ...54 6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ...56 6.1 ΓΕΦΥΡΑ ΦΩΤΑ ΑΣ...56 6.1.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...56 6.1.2 Υπολογισµός επιπέδων ανησυχίας...57 6.1.3 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...57 6.1.4 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...59 6.2 ΚΑΡΑΒΟΠΟΡΟ...59 6.2.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...59 6.2.2 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...60 6.2.3 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...61 6.3 ΜΕΓΑΛΑ ΚΑΛΥΒΙΑ...62 6.3.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...62 6.3.2 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...63 6.3.3 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...64 6.4 ΑΓΝΑΝΤΕΡΟ...65 vi

6.4.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...65 6.4.2 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...66 6.4.3 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...67 6.5 ΚΕΡΑΜΙ Ι...68 6.5.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...68 6.5.2 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...68 6.5.3 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...70 6.6 ΘΕΟΠΕΤΡΑ...70 6.6.1 Καθορισµός Χηµικού Πιθανής Ανησυχίας...70 6.6.2 Υπολογισµός πιθανότητας υπέρβασης της HC 5 και της απαραίτητης µείωσης της συγκέντρωσης του χηµικού...71 6.6.3 Εκτίµηση του µέσου ποσοστού των ειδών που επηρεάζονται και της απαραίτητης µείωσης του χηµικού...72 7 ΣΥΜΠΕΡAΣΜΑΤΑ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ...74 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...77 vii

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1: Σταθερές Παρέκτασης...34 Πίνακας 2: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Γέφυρα Φωτάδας (mg/l)...49 Πίνακας 3: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Καραβόπορο (mg/l)...49 Πίνακας 4: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Γέφυρα Μεγάλα Καλύβια (mg/l)...50 Πίνακας 5: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Αγναντερό (mg/l).50 Πίνακας 6: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Κεραµίδι (mg/l)...51 Πίνακας 7: Μετρήσεις συγκεντρώσεων Cu, Cd, Cr και Pb στη θέση Θεόπετρα (mg/l)...51 Πίνακας 8: Οριακές τιµές (ΦΕΚ 15Α/2-2-2001)...52 Πίνακας 9: Τροφικά Επίπεδα Οργανισµών...54 Πίνακας 10: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...56 Πίνακας 11: Κρίσιµες Τιµές Μόλυβδου...57 Πίνακας 12:Πιθανότητες Υπέρβασης HC 5...58 Πίνακας 13: Ποσοστά (%) απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...58 Πίνακας 14: Ποσοστά (%) απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...58 Πίνακας 15:Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...59 Πίνακας 16: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...59 Πίνακας 17: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...60 Πίνακας 18: Πιθανότητα Υπέρβασης κρίσιµων τιµών µόλυβδου...60 Πίνακας 19: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...61 Πίνακας 20: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...61 Πίνακας 21: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...62 Πίνακας 22: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...62 Πίνακας 23: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...63 Πίνακας 24: Πιθανότητες Υπέρβασης HC 5...63 Πίνακας 25: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...64 Πίνακας 26: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...64 Πίνακας 27: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...64 Πίνακας 28: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...65 Πίνακας 29: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...65 Πίνακας 30: Πιθανότητες Υπέρβασης HC 5...66 viii

Πίνακας 31: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...66 Πίνακας 32: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...67 Πίνακας 33: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...67 Πίνακας 34: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...67 Πίνακας 35: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...68 Πίνακας 36: Πιθανότητες Υπέρβασης HC 5...69 Πίνακας 37: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...69 Πίνακας 38: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...69 Πίνακας 39: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...70 Πίνακας 40: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...70 Πίνακας 41: Αποτελέσµατα Tier 1 επιπέδου ανάλυσης...71 Πίνακας 42: Πιθανότητες Υπέρβασης HC 5...71 Πίνακας 43: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...72 Πίνακας 44: Ποσοστά απαιτούµενης µείωσης HC 5 (Burr III Κατανοµή)...72 Πίνακας 45: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Λογαριθµικά Κανονική Κατανοµή)...72 Πίνακας 46: Ποσοστό επηρεασθέντων ειδών (Burr III Κατανοµή)...72 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Η περιφέρεια της Θεσσαλίας...15 Εικόνα 2: Συνοπτικός Γεωλογικός Χάρτης Της Θεσσαλίας (Ι.Γ.Μ.Ε, 1983)...19 Εικόνα 3:Υδατικό ιαµέρισµα Θεσσαλίας (Tsouni et al., 2003)...20 Εικόνα 4: Υδρολογική Λεκάνη του Πηνειού ( Tsouni et al., 2003)...23 Εικόνα 5: Οριακές τιµές (Απ. 4391/8-11-2004)...52 Εικόνα 6: Κατανοµή των επιχειρήσεων στο Νοµό Τρικάλων...74 ix

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝ ΥΝΟΥ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΠΗΝΕΙΟΥ ΜΕ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΚΩ ΙΚΑ AQUARISK Νίκη Γ. Παπαδοπούλου Αντικείµενο της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας είναι η εκτίµηση του οικολογικού κινδύνου ποτάµιων υδάτων µε τον υπολογιστικό κώδικα AQUARISK. Η µεθοδολογία εφαρµόζεται στη λεκάνη του ποταµού Πηνειού στην περιοχή των Τρικάλων (Θεσσαλία). Αρχικά γίνεται µια βιβλιογραφική ανασκόπηση γύρω από την έννοια του οικολογικού κινδύνου και την ανάπτυξη της επιστήµης της οικοτοξικολογίας. Στη συνέχεια γίνεται µια εκτενής περιγραφή των σταδίων εκτίµησης οικολογικού κινδύνου και της ρύπανσης των υδάτινων συστηµάτων από βαρέα µέταλλα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναγνώριση της περιοχής µελέτης. Συγκεκριµένα αναλύονται λεπτοµερώς τα γεωγραφικά, γεωµορφολογικά, εδαφολογικά, γεωλογικά, υδρογεωλογικά και κλιµατολογικά στοιχεία της ευρύτερης περιοχής της Θεσσαλίας δίνοντας έµφαση στην περιοχή των Τρικάλων. Έπειτα ακολουθεί περιγραφή της λεκάνης του ποταµού Πηνειού και της υφιστάµενης κατάστασης της ρύπανσης του. Τα επόµενα δύο κεφάλαια αναφέρονται στη µεθοδολογία που χρησιµοποιεί ο υπολογιστικός κώδικας AQUARISK και στην εφαρµογή του κώδικα αντίστοιχα. Ύστερα καταγράφονται αναλυτικά τα αποτελέσµατα που προέκυψαν κατά την εφαρµογή του. Συγκεκριµένα εξετάζεται η επίδραση των ποιοτικών παραµέτρων Cr, Cu και Pb, από τις οποίες εντοπίζεται ο Pb ως στοιχείο πιθανής ανησυχίας. Με βάση (α) τα χαρακτηριστικά των οργανισµών της υδρόβιας πανίδας του ποτάµιου οικοσυστήµατος και (β) τα βιβλιογραφικά στοιχεία δόσης Pb - αντίδρασης οργανισµών, προσδιορίζονται οι οριακές τιµές των επικίνδυνων συγκεντρώσεων του Pb για ποσοστά 5% και 1% των οργανισµών και επίπεδο εµπιστοσύνης 50% και 95 % (HC5.50, HC5.95 και HC1.95). Από τη σύγκριση των µετρηµένων συγκεντρώσεων του Pb στην υδάτινη στήλη του ποταµού Πηνειού µε τις υπολογιζόµενες οριακές τιµές προσδιορίζονται το ποσοστά υπέρβασης και ο αντίστοιχος οικολογικός κίνδυνος. x

Από την ανάλυση των αποτελεσµάτων µπορούµε να ισχυριστούµε ότι η ρύπανση από βαρέα µέταλλα του οικοσυστήµατος του ποταµού Πηνειού δεν εµπνέει ιδιαίτερη ανησυχία καθόσον οι τιµές αυτών βρίσκονται αν όχι χαµηλότερα τουλάχιστον µεταξύ ανεκτών ορίων. Οι αυξηµένες τιµές του µολύβδου µετά τη διέλευση του ποταµού από την αστική περιοχή της Τρικάλων δικαιολογούνται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες του αστικού συγκροτήµατος. Για τον περιορισµό του κινδύνου αυτού σε ανεκτά επίπεδα, προσδιορίζεται η απαιτούµενη µείωση των συγκεντρώσεων Pb και τέλος διατυπώνονται ορισµένες αρχικές προτάσεις για τη µείωση των διοχετευόµενων φορτίων Pb. xi

ABSTRACT ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT OF RIVER PENAEUS USING THE CALCULATING CODE AQUARISK Niki G. Papadopoulou The object of the present postgraduate thesis is to estimate the ecological danger of river waters using the calculating code AQUARISK. The methodology is being applied to the basin of river Penaeus in the region of Trikalas (Thessaly). The first chapter consists of the literature review regarding the meaning of ecological danger and the growth of eco-toxicology science. In subsequent, an extensive description of the ecological danger estimation stages follows in relation with the pollution of aquatic systems from heavy metals. The next section includes the description of Thesalias region with emphasis on the Trikala area from an environmental point of view (analysis of the geographical - geomorphological geological - hydrogeological -climate characteristics). Then, the basin of the river Penaus was described including also it s present ecological condition. The next two chapters are referred to the methodology, which use the calculating code AQUARISK, and to the application of the code itself. Moreover the results from the application of the code are presented accordingly. More specifically the effects of the qualitative parameters Cr, Cu and Pb are examined, where the Pb is located as the chemical of probably considered (COPC). Βy (a) the characteristics of organisms of aquatic fauna of river s ecosystem and (b) the bibliographic elements of dose Pb - reaction of organisms, the marginal prices of dangerous concentrations of Pb (for percentages 5% and 1% of organisms and level of confidence 50% and 95% HC5.50, HC5.95 and HC1.95) are determined. From the comparison of the measured concentrations for Pb in the river Penaeus and with the help of the calculated marginal prices the exceeding and the according ecological danger rates are specified. The analysis of the results validate that the pollution of the river ecosystem of Penaeus by heavy metals does not create particular concern as far as their prices are found in lower or at xii

least between acceptable limits. The increased prices of Pb after the passage of the river from the urban region of Trikalas are justified by the human activities. For the restriction of the danger in manageable levels, the required reduction of PB concentration is determined and finally various proposals for the reduction of the conductive Pb concentrations are formulated. xiii

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Αντικείµενο της εργασίας Αντικείµενο της παρούσας εργασίας είναι η εκτίµηση του οικολογικού κινδύνου ποτάµιων υδάτων εφαρµόζοντας την πρότυπη µεθοδολογία του υπολογιστικού κώδικα AQUARISK. Η µεθοδολογία εφαρµόζεται στη λεκάνη του ποταµού Πηνειού στην περιοχή των Τρικάλων (Θεσσαλία), για την οποία ήταν διαθέσιµα τα αποτελέσµατα µετρήσεων σε έξι χαρακτηριστικά σηµεία. Η εργασία µπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια. Το πρώτο στάδιο περιλαµβάνει µια ολοκληρωµένη θεωρητική επισκόπηση των µεθόδων εκτίµησης οικολογικού κινδύνου και της ανάπτυξης της επιστήµης της οικοτοξικολογίας. Επιπλέον σε αυτό το στάδιο γίνεται µια εκτενής επισκόπηση της υπό µελέτη περιοχής (Πηνειός- Θεσσαλία) συγκεντρώνοντας τα γεωγραφικά, γεωµορφολογικά, εδαφολογικά, γεωλογικά, υδρογεωλογικά και κλιµατολογικά στοιχεία. Το δεύτερο στάδιο αναφέρεται στον υπολογιστικό κώδικα AQUARISK. Συγκεκριµένα, πραγµατοποιείται µια επισκόπηση της µεθοδολογίας και των εργαλείων που χρησιµοποιεί ο κώδικας για την εξαγωγή αποτελεσµάτων. Το τρίτο και τελευταίο στάδιο της εργασίας έχει σαν στόχο την εφαρµογή του κώδικα και την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων του. Η έρευνα κατέδειξε ότι η ρύπανση από βαρέα µέταλλα του οικοσυστήµατος του ποταµού Πηνειού δεν εµπνέει ιδιαίτερη ανησυχία καθόσον οι τιµές αυτών βρίσκονται αν όχι χαµηλότερα τουλάχιστον µεταξύ ανεκτών ορίων. Εξαίρεση αποτελεί η παρουσία µολύβδου (Pb). Τέλος για τον περιορισµό του κινδύνου αυτού σε ανεκτά επίπεδα, προσδιορίζεται η απαιτούµενη µείωση των συγκεντρώσεων Pb και τέλος διατυπώνονται ορισµένες αρχικές προτάσεις για τη µείωση των φορτίων Pb. 1.2 ιάρθρωση της εργασίας Η εργασία περιλαµβάνει εκτός από την εισαγωγή (Κεφάλαιο 1), άλλα έξι Κεφάλαια. 1

Στο Κεφάλαιο 2 γίνετε βιβλιογραφική επισκόπηση της επιστήµης της οικοτοξικολογίας, της ρύπανσης των υδάτων από βαρέα µέταλλα και περιγράφονται τα στάδια εφαρµογής της εκτίµησης οικολογικού κινδύνου. Στο Κεφάλαιο 3 πραγµατοποιείται εκτενής περιγραφή της περιοχής της Θεσσαλίας µε έµφαση στην περιοχή των Τρικάλων και του ποταµού Πηνειού. Επιπλέον αναλύεται η κατάσταση ρύπανσης του ποταµού και οι αιτίες. Στο Κεφάλαιο 4 διερευνάται η µεθοδολογία και τα εργαλεία που χρησιµοποιεί ο υπολογιστικός κώδικας AQUARISK. Στο Κεφάλαιο 5 αναλύονται τα δεδοµένα που επιλέγονται και οι υποθέσεις που πραγµατοποιούνται ώστε να εφαρµοστεί ο κώδικας στην περιοχή µελέτης. Στο Κεφάλαιο 6 εξετάζονται τα αποτελέσµατα που εξήχθησαν ύστερα από την εφαρµογή του κώδικα για την εκτίµηση του οικολογικού κινδύνου του ποταµού Πηνειού. Στο Κεφάλαιο 7 συνοψίζονται τα συµπεράσµατα και διατυπώνονται ορισµένες αρχικές προτάσεις. 2

2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝ ΥΝΟΥ 2.1 Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Οι εφαρµογές των βασικών αρχών της Τοξικολογίας και των πειραµατικών µεθοδολογιών που µελετούσαν τις επιβλαβείς επιδράσεις των χηµικών ρύπων, µε έµφαση στη ρύπανση του περιβάλλοντος, δηµιούργησαν τις επιστήµες της Περιβαλλοντικής Τοξικολογίας και Οικοτοξικολογίας. Η περιβαλλοντική τοξικολογία µελετά την έκθεση, τις τοξικοκινητικές και τοξικοδυναµικές µεταβολές, και τις αρνητικές επιπτώσεις των επικίνδυνων χηµικών παραγόντων σε ζωντανούς οργανισµούς στα οικοσυστήµατα. Η Οικοτοξικολογία από την άλλη πλευρά, είναι νεότερη επιστήµη, λαµβάνει υπόψη της τις οικολογικές διαστάσεις και την πολυπλοκότητα των αλληλοεπιδράσεων µεταξύ των βιολογικών οργανισµών και των οργανισµών µε το φυσικό περιβάλλον µέσα στο οποίο αναπτύσσονται (Chapman, 2002). Η Οικολογική Τοξικολογία (Οικοτοξικολογία) προχώρησε ένα βήµα παραπάνω από την περιβαλλοντική τοξικολογία και διεύρυνε περαιτέρω τις έρευνες στο σύνολο του οικολογικού κύκλου που περιβάλλει τους ζωντανούς οργανισµούς, την αλληλεπίδραση µεταξύ των οργανισµών, σε συνδυασµό µε τις παραµέτρους του φυσικού περιβάλλοντος. Η Περιβαλλοντική Τοξικολογία και η Οικοτοξικολογία καλύπτουν βασικούς και εξειδικευµένους επιστηµονικούς τοµείς, όπως: η αναλυτική χηµεία, οργανική χηµεία, βιοχηµεία, εξελικτική βιολογία, φυσιολογία των ζωντανών οργανισµών, ζωολογία, φυτολογία, πληθυσµιακή βιολογία, οικολογία, ωκεανογραφία, µικροβιολογία, εδαφολογία, λιµνολογία καθώς και άλλους κλάδους. Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν προστεθεί στις οικοτοξικολογικές έρευνες νέες επιστηµονικές έννοιες, νέες αναλυτικές τεχνικές, προχωρηµένες στατιστικές αναλύσεις δεδοµένων, µεθοδολογικές προσεγγίσεις για την εκτίµηση κινδύνου από χηµικές ουσίες και πολυάριθµες µέθοδοι διαχείρισης της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Οι γνώσεις των επιστηµόνων έχουν διευρυνθεί τις τελευταίες δεκαετίες, ενώ σηµαντικά περιβαλλοντικά και οικοτοξικολογικά προβλήµατα έχουν επιλυθεί και τεκµηριωθεί σε επιστηµονικό επίπεδο. 3

2.2 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝ ΥΝΟΥ Εκτίµηση Περιβαλλοντικού και Οικολογικού Κινδύνου (Assessment of environmental and ecological risk) καλείται η ποσοτική εκτίµηση των επιπτώσεων χηµικών ουσιών στο περιβάλλον και τα οικοσυστήµατα. Η εκτίµηση διαφέρει από την απλή αξιολόγηση γιατί, πέρα από την ποιοτική διάσταση, υπεισέρχεται και η ποσοτική συσχέτιση µε συγκεκριµένες επιβαρυντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και την υγεία του ανθρώπου. Η Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου (Ecological Risk Assessment) είναι σχετικά νέος όρος και η µεθοδολογία που ακολουθείται διαφέρει στις διάφορες χώρες που εφαρµόζεται. Στις ΗΠΑ, υπάρχει πρόσφατο νοµοθετικό πλαίσιο για τις βασικές παραµέτρους που αποτελούν την Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου. Οι βασικές αρχές δηµοσιεύθηκαν από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος: EPA στο κείµενο: A Framework for Ecological Risk Assessment, EPA/630/R-92/001, Φεβρουάριος, 1992. Η Οδηγία-πλαίσιο αναφέρεται στις βασικές µεθοδολογικές προσεγγίσεις που πρέπει να ακολουθούνται και το περιεχόµενο των βιο-δεικτών και εκτιµήσεων. Την ίδια εποχή δηµοσιεύθηκαν δύο σηµαντικές εργασίες, που αποτελούν βιβλίακλειδιά για πολλούς επιστήµονες, µε λεπτοµερή ανάλυση των προβληµάτων της εκτίµησης του οικολογικού κινδύνου, τη µεθοδολογία και τις πρακτικές προσεγγίσεις που πρέπει να αναφέρουν στην έκθεση των αποτελεσµάτων (Bartell SM, Gardner RH, O'Neill RV. Ecological Risk Estimation. Lewis Publishers, Chelsea, MI, 1992, και Suter GW, II. Ecological Risk Assessment. Lewis Publishers, Chelsea, MI, 1993). Η Εκτίµηση Οικολογικού Κινδύνου είναι η πιθανότητα να συµβεί ένα ανεπιθύµητο γεγονός σε ένα οικοσύστηµα από την δράση ενός εξωγενούς παράγοντα (stressor). O «παράγοντας» µπορεί να είναι µια χηµική ρυπογόνος ουσία, µια νέα περιβαλλοντική συνθήκη, οι φυσικές αλλαγές (ξαφνικές αλλαγές στην θερµοκρασία) καθώς και φυσικός παράγοντας (ιονίζουσα ακτινοβολία, θόρυβος κλπ). Ο βαθµός επικινδυνότητας είναι µια ιδιαίτερη ιδιότητα του «παράγοντα», που µπορεί να έχει κυρίως αρνητικές επιδράσεις στο βιολογικό σύστηµα τέτοιες όπως η 4

καρκινογόνος δράση, η µεταλλαξογόνος δράση, η τοξική δράση (όπως εκφράζεται από το δείκτη LD 50 µιας ουσίας), η ενδοκρινική διαταραχή, η οξειδωτική βλαπτική δράση κ.λπ. Ο «παράγοντας» (συνήθως αναφέρεται και ως ξενοβιοτικός) αποτελέι κίνδυνο για το περιβάλλον, εφόσον υπάρχει εκτεταµένη έκθεση των οργανισµών σε αυτόν. 2.2.1 Στάδια Εκτίµησης Οικολογικού Κινδύνου Τα διάφορα στάδια Εκτίµησης Οικολογικού Κινδύνου αναπτύσσονται στις επόµενες παραγράφους. 2.2.1.1 Τυποποίηση του προβλήµατος H τυποποίηση του οικολογικού προβλήµατος (problem formulation) είναι ένα σηµαντικό στάδιο στο σχεδιασµό της Εκτίµησης του Οικολογικού Κινδύνου. Θεµελιώδης θεωρείται η συνεργασία µεταξύ του εκτιµητή του κινδύνου (risk assessor) και του διαχειριστή κινδύνου (risk manager). Μέσα από τη συνεργασία αυτή διαµορφώνονται τα οικονοµικά και τεχνολογικά όρια µέσα στα οποία, µπορεί να γίνει η εκτίµηση και τους σκοπούς που πρέπει να υπηρετήσει (προστασία φύσης, προστασία άγριας πανίδας ή χλωρίδας, υδάτινοι πόροι, ατµοσφαιρική ρύπανση κλπ). Σε αυτό το αρχικό στάδιο καθορίζονται οι παράµετροι της διάρκειας, συχνότητας και όγκου των ρύπων που θα απελευθερωθούν στο περιβάλλον. Τέλος, πρέπει να γίνει εκτίµηση της κατάστασης του οικοσυστήµατος που θα δεχθεί τους εξεταζόµενες «παράγοντες» τόσο, ως προς το βιόκοσµο (είδη βιολογικών συστηµάτων) όσο, και τα αβιοτικά χαρακτηριστικά του. 2.2.1.2 Ανάλυση διαφόρων παραγόντων στα προβλήµατα εκτίµησης Το πρόβληµα της ανάλυσης ακολουθεί την τυποποίηση του προβλήµατος και κεντρικό τµήµα της είναι ο χαρακτηρισµός του οικοσυστήµατος. Σε ορισµένες περιπτώσεις µπορεί να περιλαµβάνει, ως στόχο, και την αποκατάσταση ρυπασµένου οικοσυστήµατος. Τα βασικά στοιχεία της ανάλυσης είναι: 5

Ανάλυση της έκθεσης στον παράγοντα (ες) : µετρήσεις συγκεντρώσεων, τις δόσεις που προσλαµβάνεται από τον βιόκοσµο (βιοσυγκέντρωση, βιοσυσσώρευση και βιοµεγένθυνση), τους µετασχηµατισµούς των ρύπων, την κατανοµή τους και την αποικοδόµηση, Χαρακτηρισµός των οικολογικών επιδράσεων: στοιχεία τοξικότητας και συγκρίσεις, µελέτες πεδίου, µελέτες σε µικρόκοσµους, κλπ, Αναλύσεις οικολογικών αντιδράσεων: φυλογενετική προέκταση (phylogenetic extrapolation) δηλαδή, σχέσεις τοξικότητας από ένα είδος σε ένα άλλο (π.χ. τοξικότητα 96 ωρών σε πράσινα φύκη µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως αντιπροσωπευτική των φωτοσυνθετικών ευκαρυωτικών οργανισµών), σχέσεις µεταξύ δύο ειδών τοξικότητες (response extrapolation, NOAEL to EC50), προεκτάσεις από µελέτες στο εργαστήριο σε µελέτες πεδίου (laboratory-to-field extrapolation), προεκτάσεις από µελέτες πεδίου-πεδίου ή βιοτόπου-βιοτόπου (field-to-field or habitat-to-habitat extrapolations), έµµεσα αποτελέσµατα (indirect effects), οργανωτικά επίπεδα (organizational levels), κλίµακες χώρου και χρόνου (spatial and temporal scales), αποκατάσταση ενός συστήµατος στην αρχική κατάσταση (recovery to its original state), Ανάλυση του προφίλ του «παράγοντα» και του αποτελέσµατος (είναι ανάλογη µε την καµπύλη της δόσης-αποτελέσµατος για µια χηµική ρυπογόνο ουσία) που επεκτείνεται στην βιοκοινότητα και στο επίπεδο του οικοσυστήµατος. 2.2.1.3 Χαρακτηρισµός του οικολογικού κινδύνου Ο χαρακτηρισµός του οικολογικού κινδύνου (risk characterisation) είναι σύνθετη επιστηµονική εργασία που απαιτεί ορισµένο βαθµό τυποποίησης. Ο χαρακτηρισµός αποτελείται από τον υπολογισµό του κινδύνου και την περιγραφή του κινδύνου σε βήµατα: ιασύνδεση έκθεσης και τοξικότητας (integration of exposure with toxicity) Ανάλυση της αβεβαιότητας των εκτιµήσεων (uncertainty analysis) Περιγραφή του κινδύνου (risk description): δηλαδή, ποιες είναι οι δυνητικές επιδράσεις των ρύπων στο οικοσύστηµα, πόσο επιβεβαιωµένα είναι τα αποτελέσµατα και πόσο µεγάλος είναι στην πραγµατικότητα ο κίνδυνος 6

Συµπερασµατικά σχόλια για τον οικολογικό κίνδυνο και ερµηνεία της οικολογικής σηµασίας του κινδύνου (ecological risk summary & interpretation of ecological significance). Αυτά είναι τα πιο σηµαντικά στοιχεία της εκτίµησης του οικολογικού κινδύνου. 2.3 ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΠΟ ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΟΕΙ Η ΣΤΑ Υ ΑΤΙΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Στο περιβάλλον έχουν ανιχνευθεί άνω των 40 στοιχείων που ανήκουν στην κατηγορία των µετάλλων. Ορισµένα από αυτά είναι χρήσιµα για την ανάπτυξη των βιολογικών οργανισµών. Το ασβέστιο, το µαγνήσιο, ο σίδηρος, το κάλιο και το νάτριο είναι απαραίτητα για την διατήρηση της ζωής, αλλά σε αυξηµένες συγκεντρώσεις καθίστανται τοξικά. Ιχνοστοιχεία όπως το χρώµιο, το κοβάλτιο, ο χαλκός, το µαγγάνιο, το νικέλιο, το σελήνιο και ο ψευδάργυρος αποτελούν το ενεργό κέντρο σηµαντικών ενζύµων σε µεταβολικές διεργασίες (φωτοσύνθεση, αντιοξειδωτική δράση κλπ). Άλλα µέταλλα όµως, όπως ο Μόλυβδος, το κάδµιο και ο υδράργυρος είναι τοξικά στους βιολογικούς ιστούς σε οποιαδήποτε συγκέντρωση. Η κυριότερη πηγή µετάλλων στο περιβάλλον είναι το έδαφος όπου, βρίσκονται όλα σχεδόν τα µέταλλα και τα οποία µε διάφορους γεωχηµικούς κύκλους και ανθρωπογενείς επεµβάσεις ανακατανέµονται στα διάφορα περιβαλλοντικά διαµερίσµατα. Η βιοµηχανική, τεχνολογική και γεωργική δραστηριότητα αποτελούν επίσης, σηµαντικούς παράγοντες ρύπανσης από µέταλλα από την απόρριψη βιοµηχανικών αποβλήτων, µεταλλευτικές εκµεταλλεύσεις, εµπλουτισµό και παραγωγή µεταλλικών αντικειµένων, χρήση λιπασµάτων κλπ. Η καύση στερεών καυσίµων είναι µια άλλη πηγή εκποµπής µετάλλων στην ατµόσφαιρα που τελικά εναποτίθενται στο έδαφος και τα νερά (Waldron, 1980; Mance, 1987). Σύµφωνα µε τις στατιστικές από το 1970 η παραγωγή µετάλλων ήταν περίπου 600 εκατοµµύρια τόνοι ενώ, το 2000 ανήλθε σε 900 εκατοµµύρια τόνους (US Geological Survey, 2001). Οι παράγοντες που επηρεάζουν την τοξικότητα των µετάλλων σε σχέση µε τους βιολογικούς οργανισµούς είναι αρκετοί και αφορούν τις µεταβολικές 7

διεργασίες, την απέκκριση, τη συµπλοκοποίηση και την εξουδετέρωση καθώς επίσης, και τους µηχανισµούς ελευθέρων ριζών που παίζουν καθοριστικό ρόλο στις βλάβες των βασικών βιοµορίων. Η θερµοκρασία επηρεάζει το µεταβολισµό και την τοξικότητα των ξενοβιοτικών ουσιών και ιδιαίτερα των µετάλλων. Η άνοδος της θερµοκρασίας αυξάνει την τοξικότητα των µετάλλων στα υδρόβια ασπόνδυλα, αλλά τα αποτελέσµατα διαφέρουν ανάλογα µε το είδος του οργανισµού και του µετάλλου (Hopkin, 1989). Το φως αποτελεί επίσης, έναν σηµαντικό παράγοντα λόγω του γεγονότος ότι, ορισµένα ένζυµα επιδρούν κατασταλτικά στην τοξικότητα των µετάλλων επιδεικνύοντας αυξοµειώσεις µεταξύ των φάσεων φωτός-σκότους στους οργανισµούς. Η µεγαλύτερη δραστικότητα του µικροσωµικού κυτοχρώµατος Ρ450, που είναι το κυριότερο ένζυµο που συµµετέχει σε µηχανισµούς καταστολής της τοξικότητας ξενοβιοτικών, ξεκινά στην σκοτεινή φάση του κύκλου των έµβιων όντων. Επιπλέον, το ph είναι σηµαντικός αβιοτικός παράγοντας που προσδιορίζει σε µεγάλο βαθµό την πρόσληψη µετάλλων από τα φυτά σε σχέση µε το έδαφος και επηρεάζει τη µετακίνηση των µεταλλικών αλάτων σε εδαφικά στρώµατα και στα ιζήµατα. Οι όξινες εναποθέσεις επιταχύνουν την τοξική δράση των µετάλλων στα νερά και ορισµένες φορές µετατρέπουν τα µέταλλα και ενώσεις τους σε περισσότερο τοξικές δοµές (Norberg et al., 1985). Η τοξικότητα των µετάλλων αυξάνεται, όπως είναι φυσικό µε την αύξηση των συγκεντρώσεων στο περιβάλλον και στους βιολογικούς ιστούς, τα µίγµατα µετάλλων παρουσιάζουν συνεργική δράση και ορισµένα µέταλλα µπορούν να εκτοπίσουν άλλα χρήσιµα µέταλλα για τη λειτουργία των οργανισµών (Chang,1996). Τα βαρέα µέταλλα παρουσιάζουν καρκινογόνο δράση µέσω οξειδωτικών µηχανισµών στο κυτταρικό DNA (Foulkes, 1990). Στα υδάτινα συστήµατα, τα µέταλλα βρίσκονται υπό µορφή διαλυτών αλάτων ή αιωρουµένων σωµατιδίων και µε το χρόνο συγκεντρώνονται στα ιζήµατα των ποταµών, λιµνών και παράκτιων περιοχών. Ατµοσφαιρικές κατακρηµνίσεις, γεωθερµικές διεργασίες, έκπλυση επιφανειακών εδαφών, διάβρωση εδαφών και διάσπαση ορυκτών εµπλουτίζουν τα νερά σε βαρέα µέταλλα και µεταλλοειδή. Σηµαντικές συγκεντρώσεις µετάλλων έχουν µετρηθεί σε 8

θαλάσσια, ποτάµια και λιµναία ιζήµατα (Nriagu and Pacyna, 1988; Furness and Rainbow, 1990). Η ρύπανση του περιβάλλοντος από µέταλλα και τις ενώσεις τους δεν περιορίζονται µόνο στις περιοχές µε ανθρωπογενείς δραστηριότητες, αλλά όπως και µε άλλους ρύπους, µπορούν να µεταφερθούν σε µεγάλες αποστάσεις. Τοξικά µέταλλα έχουν ανιχνευθεί ακόµα και σε οικοσυστήµατα της Ανταρκτικής (Sanchez-Hernandez, 2000). Τα περισσότερα µέταλλα έχουν τοξικές παρενέργειες σε υψηλές συγκεντρώσεις, αλλά και µερικά από αυτά που δεν παίζουν ρόλο στη φυσιολογία φυτών και ζώων παρουσιάζουν τοξικές συνέπειες σε χαµηλές συγκεντρώσεις. 2.3.2 Βαρέα µέταλλα 2.3.1.1 Γενικά Ο όρος βαρέα µέταλλα (heavy metals) αναφέρεται σε εκείνα τα µεταλλικά στοιχεία που έχουν ειδικό βάρος µεγαλύτερο από αυτό του σιδήρου ή της τιµής των 5 g/cm 3. Τέτοια είναι τα µέταλλα Μόλυβδος, Ψευδάργυρος, Χαλκός, Κάδµιο, Υδράργυρος, Χρώµιο κ.α. Παρά το γεγονός ότι σε κατάλληλες συγκεντρώσεις ορισµένα βαρέα µέταλλα όπως, ο Χαλκός, ο Ψευδάργυρος κ.α. είναι απαραίτητα για τις ενζυµικές λειτουργίες, σε συγκεντρώσεις που υπερβαίνουν τις κανονικές γίνονται τοξικά και επικίνδυνα µε σοβαρές επιπτώσεις για το περιβάλλον. Σ αυτό συντελεί και το γεγονός ότι, δεν αποικοδοµούνται όπως οι οργανικοί ρύποι και παραµένουν για µεγάλο χρονικό διάστηµα στο περιβάλλον ακολουθώντας έναν καθορισµένο βιογεωχηµικό κύκλο (Sawidis and Voulgaropoulos, 1986; Djingova et al., 1987). Μερικά από τα βαρέα µέταλλα όχι µόνο δεν είναι απαραίτητα για τη ζωή αλλά αντίθετα, δρουν βλαβερά και επικίνδυνα στον άνθρωπο, στα ζώα και στα φυτά (Sawidis, 1997c). Το κυριότερο από αυτά τα µέταλλα είναι ο Μόλυβδος. Τα βαρέα µέταλλα θεωρούνται από τους πιο επικίνδυνους ρύπους του περιβάλλοντος και οι ενώσεις τους σε αντίθεση, µε τις οργανικές τοξικές ουσίες δεν αποικοδοµούνται αλλά παραµένουν στο περιβάλλον για µεγάλο χρονικό διάστηµα. Εισέρχονται απλώς σε κάποιο µικρό ή µεγάλο βιογεωχηµικό κύκλο. 9

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες πολλές φορές διαταράσσουν την ισορροπία τέτοιων κύκλων και προκαλούν υπέρµετρες συγκεντρώσεις βαρέων µετάλλων σε ζώντες οργανισµούς. Στις περιπτώσεις αυτές έχουµε εµφάνιση διάφορων διαταραχών στις βιολογικές δράσεις, που µπορούν να οδηγήσουν ακόµα και στο θάνατο των οργανισµών. Η ισορροπία ανάµεσα στις διάφορες µορφές µε τις οποίες, εµφανίζονται τα βαρέα µέταλλα στη βιόσφαιρα είναι δυναµική και όχι στατική. Ο προσδιορισµός της συγκέντρωσης των βαρέων µετάλλων σε διάφορα µέρη της βιόσφαιρας (ύδατα, ιζήµατα, φυτά, ζώα κ.λ.π.) επιβεβαίωσε την άποψη αυτή σε αρκετές περιπτώσεις. Η συγκέντρωση των µετάλλων στα διάφορα δείγµατα αναφέρεται κατά κανόνα στην ολική συγκέντρωση του κάθε µετάλλου, ανεξάρτητα µε τη µορφή στην οποία βρίσκονται αυτά (Sawidis and Reiss, 1995). Σηµαντικές καταστροφές σε διάφορα οικοσυστήµατα, από βαρέα µέταλλα, ενίσχυσαν την εντύπωση ότι, πρόκειται για µια από τις πιο επικίνδυνες µορφές ρύπανσης του περιβάλλοντος. Ο λόγος είναι ότι, σε αντίθεση µε τις περισσότερες οργανικές βλαβερές ενώσεις, τα βαρέα µέταλλα και οι ενώσεις τους δεν αποικοδοµούνται µε φυσικές διεργασίες στα υδάτινα οικοσυστήµατα αλλά µε διάφορους µηχανισµούς, συσσωρεύονται στους οργανισµούς όπου και παραµένουν για µεγάλο χρονικό διάστηµα. Τοξικά µέταλλα όπως υδράργυρος, Μόλυβδος, Κάδµιο και πολλά άλλα, καταλήγουν διαµέσου της βιολογικής τροφικής αλυσίδας, στα ανώτερά µέλη της και τέλος στον άνθρωπο όπου, και προκαλούν χρόνιες και οξείες βλάβες (Welsh and Denny, 1980; Piskunov and Gushyn, 1981). Η ρύπανση των υδάτων µπορεί να αξιολογηθεί µε την µέτρηση των βαρέων µετάλλων στο ίζηµα και τους υδρόβιους οργανισµούς. Οι κυριότερες πηγές ρύπανσης είναι τα βιοµηχανικά απόβλητα, τα αστικά λύµατα, οι γεωργικές δραστηριότητες ενώ, δεν αποκλείονται και οι φυσικές πηγές όπως, η διάβρωση πετρωµάτων. Η µέτρηση των βαρέων µετάλλων σε διάφορους υγροτόπους µας δίνει πληροφορίες για την κατάστασή τους δηλαδή, οι τιµές των βαρέων µετάλλων που µετρούνται αντικατοπτρίζουν τον βαθµό ρύπανσης της περιοχής (Hutcinson et al., 1975; Mayes et al., 1977; Harding and Whitton, 1978; Newman and McIntosh, 1982 και Pip, 1990). Τα φύκη αλλά και άλλοι υδρόβιοι οργανισµοί είναι καλοί δείκτες για τον έλεγχο της ποιότητας των υδάτων σε ότι αφορά τη ρύπανση από βαρέα µέταλλα ή άλλους ρυπαντές. Η επιλεκτική πρόσληψη ορισµένων ιόντων συνδυαζόµενη µε την µόνιµη 10

θέση τους σε ένα τόπο όπου υφίσταται αναγκαστικά την επίδραση των ρυπαντών τα καθιστά άριστο εργαλείο για περιβαλλοντικές µελέτες (Roulet, 1975; Ray and White, 1976; Kenaga and Moolenaar, 1979; Rowe et al., 1982; Werff and Pruyt, 1982; Adema and de Zwart 1984; Hejny et al., 1986; Sawidis et al., 1991; Jenner and Jansen-Mommen, 1993; Sawidis et al., 1995; Sawidis et al., 2001και Stratis et al., 1996). 2.3.2.1 Μηχανισµοί τοξικής δράσης βαρέων µετάλλων Η τοξική δράση των βαρέων µετάλλων στους ζώντες οργανισµούς εκδηλώνεται µε πολλούς µηχανισµούς. Ο κυριότερος από αυτούς είναι, η αναστολή δράσης των ενζυµικών συστηµάτων κατά το σχηµατισµό χηµικών ενώσεων των µεταλλοϊόντων µε τις δραστικές οµάδες των οργανικών µορίων των ενζύµων (οργανοµεταλλικές ενώσεις). Αν ληφθεί υπόψη ο µεγάλος αριθµός των διαφόρων ενζύµων στα ζωντανά κύτταρα, τότε γίνεται φανερό ότι το εύρος της τοξικής δράσης των µετάλλων είναι πολύ µεγάλο. Τα µέταλλα συσσωρεύονται σε διαφορετικά τµήµατα των ζώντων οργανισµών και επιδρούν σε τελείως διαφορετικά ένζυµα και δραστικές οµάδες. Οι αµινο - και σουλφυδρυλο-οµάδες είναι αυτές που συµµετέχουν σ' αυτούς τους µηχανισµούς. Τα βαρέα µέταλλα αντιδρούν µε τις µεµβράνες των κυττάρων περιορίζοντας τη διαπερατότητά τους µε αποτέλεσµα να περιορίζεται ή να διακόπτεται η µεταφορά Na, K, Cl και οργανικών µορίων διαµέσου της µεµβράνης. Αντιδρούν επίσης µε τα κύρια προϊόντα του µεταβολισµού και σχηµατίζουν σταθερά ιζήµατα ή χηµικές ενώσεις. Οι οργανοµεταλλικές ενώσεις των βαρέων µετάλλων σε σύγκριση µε το µεταλλικό ιόν τους είναι άλλοτε περισσότερο (µεθυλιωµένα παράγωγα Pb) και άλλοτε λιγότερο τοξικές (σαλικυκλική αλδοξίµη του Cu). Σε ταυτόχρονη χορήγηση τοξικών ενώσεων βαρέων µετάλλων σε έναν οργανισµό κατά κανόνα η δράση τους προστίθεται. Για µερικούς όµως συνδυασµούς µετάλλων (Cu και Zn, Ni και Zn) παρατηρείται αύξηση της τοξικής δράσης µέχρι και σε πενταπλάσια τιµή από εκείνη που προκύπτει από την άθροιση των επί µέρους δράσεων (Chettri and Sawidis, 1995 και Chettri et al., 1997). 11

Η αύξηση της συγκέντρωσης των βαρέων µετάλλων στην ατµόσφαιρα προκαλεί σοβαρές διαταραχές στη βλάστηση που σε αρκετές περιπτώσεις είναι ορατές στους φυτικούς οργανισµούς. Μπορούν να αναστείλουν ορισµένες βιολογικές λειτουργίες όπως, την υδρόλυση του αµύλου και της σουκρόζης. Παρεµποδίζουν επίσης, τη µεταφορά της σουκρόζης και αυτό προκαλεί δευτερογενείς επιπτώσεις όπως, διαταραχές στο µεταβολισµό του αζώτου. Συνήθως, οι συγκεντρώσεις σακχάρων, αµύλου και µερικών αµινοξέων αυξάνουν µε την παρουσία βαρέων µετάλλων ενώ, η συγκέντρωση πρωτεϊνών µειώνεται. Τα βαρέα µέταλλα που απαντώνται ως ρυπαντές στα υδάτινα οικοσυστήµατα είναι: Μόλυβδος Ο Μόλυβδος είναι ένα στοιχείο που έχει δηµιουργήσει πολλά περιβαλλοντικά προβλήµατα, επειδή έχει πάρα πολλές εφαρµογές τόσο στην παλαιά όσο και στη σύγχρονη τεχνολογία. Η χρήση του µόλυβδου ως υλικό, αυξήθηκε για την κατασκευή συσσωρευτών, προστασία καλωδίων, εξωτερικών επενδύσεων και για τη σύνθεση αντικροτικών τα οποία προστίθενται στη βενζίνη. Ο Μόλυβδος εξέρχεται µε τα καυσαέρια στα οποία, βρίσκεται ως οξείδιο του µόλυβδου και ως χλωριούχος και βρωµιούχος Μόλυβδος (Chettri et al., 1998 και Sawidis and Reiss, 1995). Οι οργανικές ενώσεις του µόλυβδου είναι πολύ πιο τοξικές από τις ανόργανες. Ο τετρά - αιθυλιούχος Μόλυβδος, που προέρχεται κυρίως από την καύση της βενζίνης των αυτοκινήτων, απορροφάται µέσω της αναπνοής αλλά και από το δέρµα. Με την καύση της βενζίνης ο οργανικός Μόλυβδος µετασχηµατίζεται σε ανόργανος ο οποίος, απορροφάται κυρίως από το πεπτικό σύστηµα αλλά και µέσω της αναπνοής. Η τοξικότητα του µόλυβδου οφείλεται στην ικανότητά του να αντιδρά µε τις οµάδες - SH και να αδρανοποιεί τα ένζυµα. Οι πρώτες τοξικές επιδράσεις εκδηλώνονται στο αιµοποιϊτικό σύστηµα όπου, ο Μόλυβδος εµποδίζει τη σύνθεση της αιµοσφαιρίνης. Χαλκός και Ψευδάργυρος Ο Χαλκός και ο Ψευδάργυρος σε αντίθεση, µε το Μόλυβδο είναι απαραίτητα στοιχεία για πολλές ενζυµικές και φυσιολογικές λειτουργίες στους ζωντανούς οργανισµούς. Οι ποσότητες που απαιτούνται για την οµαλή λειτουργία των οργανισµών είναι πολύ µικρές. Αν όµως οι ποσότητες αυτές υπερβούν κάποια όρια λόγω γεωχηµικών ιδιαιτεροτήτων ή ανθρώπινων δραστηριοτήτων (εξόρυξη και 12

επεξεργασία µεταλλευµάτων, αλόγιστη χρήση γεωργικών παρασκευασµάτων κ.α.) τότε τα µέταλλα αυτά γίνονται τοξικά (Wagner, 1989 και Sawidis et al., 1993). Η µεταφορά του Cu και Zn από τους χώρους παραγωγής σε αποµακρυσµένες περιοχές, λόγω των ατµοσφαιρικών διεργασιών, προκαλεί έντονα περιβαλλοντικά προβλήµατα όπως συσσώρευση Zn και Cu στους οργανισµούς και στο έδαφος. Στα φυσιολογικά άτοµα τα επίπεδα της συγκέντρωσης του Cu στον ορό είναι 1 mg/ml ενώ του Zn είναι 105 mg/100ml. Η αύξηση των επιπέδων αυτών αποτελεί δείκτη της τοξικής δράσης των παραπάνω µετάλλων στον ανθρώπινο οργανισµό (Sawidis and Reiss, 1995). Μαγγάνιο Το Μαγγάνιο θεωρείται απαραίτητο ιχνοστοιχείο για τον ανθρώπινο οργανισµό γιατί, ενεργοποιεί διάφορα ένζυµα συναγωνιζόµενο τη δράση του µαγνησίου και επιπλέον αποτελεί στοιχείο διαφόρων µεταλλοενζύµων. Συγκεντρώνεται στο ήπαρ, το πάγκρεας και τους νεφρούς. Το Μαγγάνιο βρίσκεται σε όλα σχεδόν τα φυτά, σε µεγαλύτερη όµως αναλογία στα δασικά είδη. Η έλλειψη Μαγγανίου στα φυτά προκαλεί το κιτρίνισµα των φύλλων, τη γνωστή χλώρωση των φυτών. Το Μαγγάνιο (III) παίζει καθοριστικό ρόλο στη φωτοσύνθεση όπου, κατά παραδοχή θεωρείται ότι οξειδώνει το ύδωρ προς οξυγόνο. Σίδηρος Ο Σίδηρος αποτελεί το σπουδαιότερο βιοµηχανικό µέταλλο το οποίο, υπάρχει σε αφθονία στη φύση και αποτελεί το 5% περίπου του στερεού φλοιού της γης. Η ποιότητα και ποσότητα του παραγόµενου σιδήρου παρουσιάζουν µεγάλη σηµασία για την οικονοµία. Ο Σίδηρος ανήκει στα απαραίτητα µέταλλα για τους ζώντες οργανισµούς. Τα φυτά προσλαµβάνουν τον Σίδηρο από το έδαφος. Η έλλειψή του προκαλεί χλώρωση των φυτών µια ασθένεια η οποία, προκαλείται και από την έλλειψη του µαγνησίου και µαγγανίου (Schlote et al., 1989). Στον άνθρωπο υπολογίσθηκε ότι το 70% του Σιδήρου βρίσκεται στην αιµογλοβίνη, την µυογλοβίνη, στο κυτόχρωµα, στα ένζυµα καταλάσες και οξειδάσες κ.α. Η έλλειψη του Σιδήρου προκαλεί αναιµία η οποία, αντισταθµίζεται µε τη χορήγηση κατάλληλων φαρµακευτικών σκευασµάτων που περιέχουν σίδηρο. 13

14

3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 3.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η Θεσσαλία καταλαµβάνει το κεντρικό τµήµα της Ηπειρωτικής Ελλάδας και αποτελεί αυτόνοµη διοικητική περιφέρεια όπου, διοικητικά υπάγονται και οι Σποράδες εκτός από τη Σκύρο. Η Θεσσαλία απαρτίζεται από τους Νοµούς Λάρισας, Μαγνησίας, Καρδίτσας και Τρικάλων αποτελώντας τη µεγαλύτερη πεδινή έκταση της χώρας (Εικόνα 1). Εικόνα 1: Η περιφέρεια της Θεσσαλίας H πεδιάδα της Θεσσαλίας αποτελεί µια κλειστή λεκάνη που περιβάλλεται από ορεινούς όγκους. Βόρεια από τα Αντιχάσια Όρη, δυτικά από την οροσειρά της Πίνδου, νότια από το όρος Όθρυς και ανατολικά από τον Όλυµπο και Όσσα, δια µέσου των οποίων, ο ποταµός Πηνειός βρίσκει διέξοδο προς το Αιγαίο. Η Θεσσαλία διαιρείται, από τους λεγόµενους κεντρικούς λόφους, σε δύο µικρότερες πεδιάδες, της Καρδίτσας στα δυτικά και της Λάρισας στα ανατολικά. 15

3.2 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΚΑΙ Ε ΑΦΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Το έδαφος της Θεσσαλίας είναι πεδινό ενώ, ορεινοί όγκοι βρίσκονται περιµετρικά της µεγάλης πεδιάδας. Τα Πιέρια Όρη µε τον Όλυµπο αποτελούν φυσικό σύνορο της Θεσσαλίας µε την Μακεδονία ενώ, αντίστοιχα δυτικά δεσπόζει η νότια απόληξη της οροσειράς της Πίνδου. Η µεγάλη πεδιάδα της Θεσσαλίας είναι και η µεγαλύτερη του ελληνικού χώρου. Η ακτογραµµή της Θεσσαλίας είναι ήπια χωρίς σηµαντικό διαµελισµό, µε εξαίρεση τον Παγασητικό κόλπο. Μεγαλύτερος ποταµός της Θεσσαλίας και τρίτος σε µέγεθος στην Ελλάδα είναι ο Πηνειός. Ο Θεσσαλικός χώρος περιλαµβάνει την πεδινή και ορεινή Θεσσαλία. Η περιοχή που επεκτείνεται προς το Νότιο και Ανατολικό µέρος της περιοχής µελέτης χαρακτηρίζεται ως πεδινή χωρίς υψοµετρικές διαφορές και κλίσεις µέχρι και 5% και αποτελείται από γεωργική γη. Ο Τιταρήσιος ποταµός που τους περισσότερους µήνες δεν έχει νερό, διασχίζει την πεδινή αυτή έκταση και η συµβολή του µε τον Πηνειό βρίσκεται στο όριο της Ρόδιας µε το ηµοτικό ιαµέρισµα Βρυοτόπου. Το ορεινό ηµιορεινό τµήµα χαρακτηρίζεται από αρκετά έντονες διαφορές στο ανάγλυφο. Προς Βορρά αρχίζουν οι ορεινοί όγκοι του Κάτω Ολύµπου που παρουσιάζουν µεγάλες υψοµετρικές διαφορές. Σε αυτούς τους όγκους σχηµατίζονται µικρές λεκάνες απορροής χειµάρρων που τελικά καταλήγουν στον Τιταρήσιο ποταµό. 3.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η περιοχή της Θεσσαλίας γεωλογικά, εκτείνεται σε τρεις γεωτεκτονικές ζώνες: την Πελαγονική, την Υποπελαγονική και της Πίνδου (Sogrean, 1974). Τα πετρώµατα των ζωνών αυτών αποτελούν το αλπικό υπόβαθρο της περιοχής. Στο βορειοδυτικό - δυτικό τµήµα εντοπίζονται εκτεταµένες εµφανίσεις των ιζηµατογενών σχηµατισµών της Μεσο-ελληνικής Αύλακας. Μετά το τέλος της αλπικής ορογένεσης, το νεοτεκτονικό καθεστώς της περιοχής οδήγησε στη δηµιουργία των τεκτονικών βυθισµάτων-λεκανών της υτικής (Καρδίτσα-Τρίκαλα) και Ανατολικής Θεσσαλίας (Λάρισα). Παρακάτω, 16

περιγράφονται οι κύριοι γεωλογικοί σχηµατισµοί που εµφανίζονται στην περιοχή της Θεσσαλίας (Εικόνα 2): Πρόσφατα χαλαρά ιζήµατα. Καλύπτουν τις πεδινές εκτάσεις της Θεσσαλίας µε πάχη που ξεπερνούν τα 200m. Αποτελούνται κυρίως από άµµους, αργίλους, κροκαλοπαγή, χαλίκια και πηλούς. Νεογενή/Μολασσικά. Ιζήµατα του Τριτογενούς. Πρόκειται για ψαµµίτες, ασβεστολίθους, µάργες, κροκαλοπαγή, αργίλους και άµµους, συνήθως σε αρκετά συνεκτική µορφή. Οφειόλιθοι. Απαντώνται σε εκτεταµένες εµφανίσεις, ιδίως στο δυτικό τµήµα. Πρόκειται για βασικά έως υπερβασικά πυριγενή πετρώµατα (δουνίτες, σερπεντίνες, χαρτζβουργίτες, διορίτες κ.α.) µε ιδιαίτερο χαρακτηριστικό το πρασινωπό χρώµα τους στο οποίο, οφείλουν και το όνοµά τους. Με τα πετρώµατα αυτά συνδέεται και η µεταλλοφορία χρωµίτη που παρατηρείται ευρέως σ' αυτές τις οφειολιθικές σειρές. Ασβεστόλιθοι/µάρµαρα. Ανθρακικά πετρώµατα του αλπικού υποβάθρου. Συχνά συναντώνται ανακρυσταλλωµένα έως ελαφρά µεταµορφωµένα. Αποτελούν αντικείµενο έντονης λατοµικής δραστηριότητας στην περιοχή. Φλύσχης. Κλαστικός ιζηµατογενής σχηµατισµός της ζώνης Πίνδου και της Υποπελαγονικής. Αποτελείται από εναλλαγές ψαµµιτών, πηλιτών και αργιλικών σχιστολίθων. Εµφανίζεται κυρίως στο ορεινό τµήµα της Πίνδου. Σχιστόλιθοι. Μεταµορφωµένα πετρώµατα του αλπικού υποβάθρου της Πελαγονικής ζώνης. Στην πλειοψηφία τους αποτελούνται από σχιστολίθους, φυλλίτες και γνευσίους. Απαντώνται κυρίως στις περιοχές Ολύµπου, Ελασσόνας και Πηλίου. Γρανίτες/Ηφαιστειακά. Μέσα στα σχιστολιθικά πετρώµατα της Πελαγονικής βρίσκονται συχνά και εµφανίσεις γνευσιωµένων γρανιτών (όξινα πλουτωνικά 17

πετρώµατα), µε πιο εκτεταµένη εµφάνιση αυτή του γρανίτη της εσκάτης. Στην περιοχή της Νέας Αγχίαλου εντοπίζονται περιορισµένες εµφανίσεις πρόσφατων (περίπου 2 εκατοµµύρια χρόνια) ηφαιστειακών βασαλτικών πετρωµάτων, που αποτελούν τους ηφαιστειακούς δόµους των Μικροθηβών, Αλµυρού και Αχιλλείου. Η Πελαγονική ζώνη συγκροτείται από το κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο, τους γνευσιωµένους γρανίτες, τα ηµιµεταµορφωµένα Περµιο-Τριαδικά πετρώµατα, τα δυο ανθρακικά καλύµµατα Τριαδικού-Ιουρασικού, τους οφειολίθους και τα Ανωκρητιδικά επικλυσιγενή ιζήµατα. Κύριο χαρακτηριστικό γνώρισµα της Υποπελαγονικής ζώνης είναι οι µεγάλες οφειολιθικές µάζες και η συνοδεύουσα αυτές σχιστοκερατολιθική διάπλαση που έχει µεγάλη εξάπλωση και αποτελεί τον πιο βασικό σχηµατισµό της ζώνης. Τέλος, η ζώνη της Πίνδου που αποτελεί το δυτικό όριο της Θεσσαλίας αποτελείται από αλπικά πετρώµατα (δολοµίτες και ασβεστόλιθοι, καθώς και ιζήµατα βαθιάς θάλασσας) και µεταλπικά ιζήµατα µε ρυθµικές εναλλαγές πελιτών, ψαµµιτών, µαργών, µικρολατυποπαγών, ραδιολαριτών, πελαγικούς και λατυποπαγείς ασβεστόλιθους και γενικά φλυσχοειδείς σχηµατισµούς. Η λιθοστρωµατογραφία της ζώνης ολοκληρώνεται µε τα µολασσικά ιζήµατα της Μεσοελληνικής αύλακας Ολιγοκαινικής ηλικίας. Στην Εικόνα 2 παρουσιάζεται συνοπτικά ο γεωλογικός χάρτης της Θεσσαλίας. 18

Εικόνα 2: Συνοπτικός Γεωλογικός Χάρτης Της Θεσσαλίας (Ι.Γ.Μ.Ε, 1983) 3.4 Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η περιοχή χαρακτηρίζεται από την πλούσια υδροφορία τόσο σε υπόγεια όσο και σε επιφανειακά ύδατα. Αυτό οφείλεται κύρια στο µεγάλο βαθµό καρστικοποίησης των ανθρακικών πετρωµάτων της περιοχής και στη µεγάλη περατότητα των χαλαρών σχηµατισµών του Θεσσαλικού κάµπου που ευνοούν την αποθήκευση τεράστιων όγκων υπόγειου νερού. Εξάλλου, η πετρολογική σύσταση των σχηµατισµών του κρυσταλλικού υπόβαθρου ευνοεί την επιφανειακή απορροή. Ο εµπλουτισµός του προσχωµατικού υδροφορέα εξασφαλίζεται άµεσα από τα ύδατα της βροχής και έµµεσα από την πλευρική τροφοδοσία του καρστικού υδροφορέα. Στην τροφοδοσία της λεκάνης συµβάλουν σηµαντικά, και οι ποταµοί Πηνειός και Τιταρήσιος και σε µικρότερο ποσοστό τα πετρώµατα του κρυσταλλικού υποβάθρου µε επιφανειακή απορροή ή πλευρικά µέσο ρηγµάτων. Τα ανθρακικά πετρώµατα εξαιτίας του έντονου τεκτονισµού και του υψηλού βαθµού καρστικοποίησης φιλοξενούν τεράστιες ποσότητες υπογείου ύδατος. Το σχετικά µικρό βάθος άντλησης επιτρέπει την αξιοποίηση του για αρδευτικούς σκοπούς. 19

Τα τεράστια υδροαποθέµατα οφείλονται στη µεγάλη εξάπλωση του σχηµατισµού αυτού ενώ, η µικρή διακύµανση της στάθµης στο µικρό βαθµό αξιοποίησής τους. Η επιφανειακή υδρολογία της Θεσσαλίας αποτελείται από τις επιφανειακές απορροές του υδρογραφικού δικτύου µε κύριο αποδέκτη τον ποταµό Πηνειό και τους παραποτάµους του. Το υδρογραφικό δίκτυο της Θεσσαλίας είναι πυκνότερο στο δυτικό τµήµα και στα ορεινά εξαιτίας των εντονότερων βροχοπτώσεων. Εικόνα 3:Υδατικό ιαµέρισµα Θεσσαλίας (Tsouni et al., 2003) Μετρήσεις των παροχών του Πηνειού σε τρεις σταθµούς (µέσος όρος τριών ετών) φαίνονται στην Εικόνα 4. Από τα στοιχεία αυτά παρατηρούνται ιδιαίτερα µεγάλες διακυµάνσεις της παροχής µεταξύ χειµώνα και θέρους. Η παροχή του Πηνειού ενισχύεται σηµαντικά µετά την έξοδο από τα Τέµπη λόγω της τροφοδοσίας από τα νερά των πηγών Αγίας Παρασκευής που διατηρεί υψηλή παροχή καθ όλο το έτος. 20

ιάγραµµα 1: Παροχή Ύδατος Πηνειού: 1. Φωτάδα, 3.Λάρισα, 6. Πυργετός 3.5 ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Τον τελευταίο αιώνα ο µέσος όρος θερµοκρασίας σε παγκόσµιο επίπεδο αυξήθηκε κατά 0.5 C (NOAA, 1994). Αυτή η αύξηση θερµοκρασίας αποδίδεται στα αέρια του φαινοµένου του θερµοκηπίου και κατά κύριο λόγο στο διοξείδιο του άνθρακα. Η άνοδος της θερµοκρασίας επηρεάζει τον κύκλο του νερού σε παγκόσµιο επίπεδο αυξάνοντας την εξάτµιση σε θάλασσες και ωκεανούς και την µεταφορά του ύδατος µε τη µορφή αυτή. Η αλλαγές στη θερµοκρασία των υδάτινων οικοσυστηµάτων συνδέεται µε την κατακόρυφη κατανοµή του οξυγόνου και δηµιουργεί συνθήκες υποξίας ή ανοξίας στον πυθµένα (Justic et al., 1996). Στην περιοχή της Μεσογείου, οι κλιµατολογικές αλλαγές αφορούν κυρίως την αύξηση της θερµοκρασίας και τη µη κανονικότητα των βροχοπτώσεων προκαλώντας ποικίλες επιπτώσεις όπως απότοµες αλλαγές στη ροή, πληµµύρες και ευτροφικές καταστάσεις. Τα φαινόµενα αυτά επιτείνονται µε τις συχνές πυρκαγιές, την υπερβόσκηση των εκτάσεων και τη διάβρωση των εδαφών από την οποία, το νερό του ποταµού εµπλουτίζεται ακόµα περισσότερο µε ανόργανο άζωτο και φωσφόρο. Το υδάτινο σύστηµα του ποταµού Πηνειού και των παραποτάµων του επηρεάζεται άµεσα από τις κλιµατολογικές συνθήκες σε συνδυασµό µε την γεωµορφολογία της περιοχής. 21

Το κύριο κλιµατολογικό χαρακτηριστικό του Θεσσαλικού χώρου είναι η εναλλαγή µιας ψυχρής υγρής περιόδου και µιας θερµής - ξηρής περιόδου και το κλίµα µπορεί να χαρακτηριστεί ως ηµίξηρο µεσογειακό κλίµα. Γενικώς, το κλίµα της πεδινής Θεσσαλίας χαρακτηρίζεται από σχετική οµοιοµορφία όσον αφορά στην γεωγραφική κατανοµή των µέσων µηνιαίων θερµοκρασιών αλλά, από ανοµοιοµορφία ως προς τις βροχοπτώσεις οι οποίες γενικώς αυξάνονται από ανατολάς προς δυσµάς και σε συνάρτηση µε το υψόµετρο. Το ύψος των βροχοπτώσεων στη Θεσσαλία επηρεάζεται σηµαντικά από τη θέση και το απόλυτο υψόµετρο της περιοχής. Εποχιακά η κατανοµή των βροχοπτώσεων είναι αυξηµένη κατά τους φθινοπωρινούς µήνες (Οκτώβριο - Νοέµβριο) και µειωµένη κατά τους θερινούς (Ιούλιο - Αύγουστο). Η σχετική υγρασία αέρα παρουσιάζει µέγιστο κατά τους µήνες Νοέµβριο και εκέµβριο που ξεπερνά το 80%. Η ελάχιστη υγρασία παρατηρείται κατά τον µήνα Ιούλιο που κυµαίνεται στο 46% περίπου (Γκόφας, 1996). 3.6 ΠΟΤΑΜΟΣ ΠΗΝΕΙΟΣ 3.6.1 Γενικά Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η κύρια υδρολογική λεκάνη του Υδατικού ιαµερίσµατος της Θεσσαλίας είναι εκείνη του π. Πηνειού, µε συνολική επιφάνεια, µέχρι την θέση Πυργετός, κοντά στις εκβολές, ίση µε περίπου 9500 km 2. Κυριότεροι παραπόταµοι του Πηνειού είναι προς τα νότια ο Ενιπέας, ο Φαρσαλιώτης, ο Σοφαδίτης (στον οποίο κατασκευάστηκε το φράγµα Σµοκόβου) και ο Καλέντζης (που δέχεται τα νερά από την εκτροπή του π. Ταυρωπού µέσω του ταµιευτήρα Πλαστήρα), προς τα δυτικά το ρ. Μαλακασιώτικο, ο Πορταϊκός και ο Πάµισος (Πλιούρης) και προς τα βόρεια ο Ληθαίος (που διασχίζει την πόλη των Τρικάλων), ο Νεοχωρίτης και ο Τιταρήσιος. εδοµένα ποιοτικών χαρακτηριστικών για τον ποταµό Πηνειό από το Υπουργείο Γεωργίας υπάρχουν σε τέσσερις χαρακτηριστικές θέσεις: στον υδατόπυργο Λάρισας, στη γέφυρα Τρικάλων Καρδίτσας, στη γέφυρα Εφέντη- Κεραµίδι και στη γέφυρα Τρικάλων Πύλης, ενώ για την περίοδο 1998 2001 υπάρχουν µετρήσεις σε επιπλέον θέσεις. 22