ΜΑΘΗΜΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Διάλεξη 1 Ιφιγένεια Κάγκαλου Καθηγήτρια Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ Tel Skype: jenny.kagalou

Syllabus Νερό και Οικολογία. Η έννοια της ποιότητας του νερού Βασικές έννοιες- ορισμοί ( υδάτινα σώματα, συστήματα, υδάτινοι πόροι, υδατική διαχείριση…) Παράμετροι που καθορίζουν την ποιότητα του νερού Υδατικά συστήματα- πηγές ρύπανσης- τρωτότητα Βιολογικές διεργασίες στα υδατικά συστήματα DO, BOD,COD Βιογεωχημικοί κύκλοι (N,P) και ποιότητα νερού Βαρέα μέταλλα, τοξικές, ανεπιθύμητες ουσίες Μικροβιολογία, τοξικά και εισβολικά είδη Οδηγία- πλαίσιο ( 2000/60), Ευρωπαϊκές Οδηγίες Μαθηματικά μοντέλα ποιότητας νερού Κλιματική αλλαγή και υδάτινοι πόροι.

Νερό και Οικολογία Εννοιες οικολογίας, οικοσυστήματος, βιοτόπων. Αβιοτικά και βιοτικά χαρακτηριστικά Ροή ενέργειας στα υδάτινα συστήματα Παρουσία τεραστίων ποσοτήτων νερού στη «μεταβατική» φάση του υγρού νερού φωτοσύνθεση

Οικολογία υδάτων Μελέτη των δομικών και λειτουργικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των οργανισμών των υδάτινων συστημάτων και των παραγόντων του περιβάλλοντος (Wetzel,1975) Οικολογία υδ. συστημάτων vs έλεγχος περιβάλλοντος

Το νερό ως ουσία - Μοριακή δομή &ιδιότητες ( δημιουργία σταθερών πολυμερών) ειδική θερμότητα ( σταθερές, αργές μεταβολές υδάτινου χώρου, επίδραση μικροκλίματος) πυκνότητα (σχ) επιφανειακή τάση η μεσόφαση νερού –αέρα

Πιέσεις ανθρωπογενείς Η υπερκατανάλωση του νερού Η συνεχής αύξηση του πληθυσμού Η συνεχής βελτίωση του βιοτικού επιπέδου Η εντατικοποίηση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων Η συνεχής αύξηση των υπο/παραπροιόντων ( λύματα, απορρίμματα…)

Οικολογικοί νόμοι Ο νόμος του ελαχίστου ή Liebeg: για κάθε οργανισμό (είδος) υπάρχει ένα ελάχιστο όριο απαραίτητων συνθηκών. Η ανάπτυξη του οργανισμού ( πληθυσμού κ.λ.π) εξαρτάται από το στοιχείο που βρίσκεται στη μικρότερη ποσότητα (περιοριστικός παράγοντας ). Ο νόμος της ανοχής ή Shelford: για κάθε οργανισμό τα όρια της ανοχής του στη μεταβολή των παραμέτρων του περιβάλλοντος δεν είναι απεριόριστα ( ευρύοικοι-στενόοικοι)

Βασικές έννοιες- ορισμοί Υδατικός χώρος-οικοσυστήματα Υδατικό δυναμικό Υδατικός πόρος Υδατικό σώμα Υδατικές ανάγκες Διαχείριση υδατικών πόρων Διακυβέρνηση υδατικών πόρων

Απαίτηση και προσφορά υδατικών πόρων Θέση στο χώρο ( Μεσόγειος !!!!) Ποσότητα νερού ( ροής, αποθέματος..) Ποιότητα νερού ( προσφερόμενη, απαιτούμενη)

Υδάτινα σώματα: Χρήσεις γης/ land uses (changes) Με δεδομένο ότι τα υδάτινα σώματα/οικοσυστήματα δεν καθορίζονται απλώς από την υγρή περίμετρό τους, Τόσο η μορφομετρία της λεκάνης απορροής, όσο και οι χρήσεις γης επιδρούν άμεσα και έμμεσα στην οικολογική ποιότητα. Απαραίτητο στοιχείο της Οδηγίας. Ευμετάβλητες συνθήκες ( μεταβολή χρήσεων γής, κλιματική αλλαγή)

Οικολογική πυραμίδα διαυγούς ολιγότροφης λίμνης

Ταξινόμηση υδατικών πόρων Σε σχέση με την θεώρηση ως ροή/απόθεμα: ανανεώσιμοι ή μη ανανέωσιμοι (******* με την έννοια της αμοιβαίας επανατροφοδοσίας στο χρόνο) Σε σχέση με την φυσική τους θέση στο περιβάλλον ( επιφανειακοί, υπόγειοι…) Σε σχέση με την ποσότητα και ποιότητα τους

13

Η ποιότητα του νερού Προσδιορίζεται σε σχέση με τα φυσικά, χημικά, βιολογικά χαρακτηριστικά του νερού. Και τα οικολογικά χαρακτηριστικά ( οικολογική ποιότητα) Ιστορική εξέλιξη ποιοτικής διάκρισης Γλυκό-πόσιμο νερό Νερό για διάφορες χρήσεις Νερό στα φυσικά συστήματα

Χημικές ενώσεις/ουσίες που ανιχνεύονται στα επιφανειακά νερά Επιπλέουσες ( λάδια, λίπη, αφροί…) Αιωρούμενα υλικά Διαλυμένες ουσίες Α) ξένες προς τη χημική σύσταση του νερού Β) διαφορετικών συγκεντρώσεων από την φυσιολογική σύσταση

Πηγές ρύπανσης Αστικές Βιομηχανικές Γεωργοκτηνοτροφικές Φυσικές Σημειακές ( point pollution sources) Μη- σημειακές- διάχυτες ( non- pollution/diffusse) Ρύπανση vs μόλυνση!!!!

Ποιότητα του νερού Ημερήσιοι ή εβδομαδιαίοι έλεγχοι της ποιότητας του νερού Εξαμηνιαίοι ή ετήσιοι έλεγχοι

Βασικό σετ φυσικοχημικών κριτηρίων Διαλυμένο οξυγόνο (D.O.) Ενώσεις αζώτου Θερμοκρασία – Αμμωνία – Νιτρώδη – Νιτρικά pH Αλκαλικότητα Σκληρότητα Διοξείδιο του άνθρακα Υδρόθειο Ολικά αιωρούμενα σωματίδια Χλώριο

Διαλυμένο οξυγόνο Σημασία – Υψηλή καθώς προκαλεί άμεσα θάνατο των ψαριών Διαλυτότητα – Κυμαίνεται Θερμοκρασία (-) Υψόμετρο (-) Αλατότητα (-) Παρουσία άλλων διαλυμένων ουσιών Επίπεδα ασφαλείας – Μεγαλύτερη των 5 mg/L

Μετράται – Μέθοδο Winkler (αναλυτική μέθοδος) – Οξυγονόμετρο (D.O. meter) Διαλυμένο οξυγόνο

Ισοζύγιο Διαλυμένου Οξυγόνου Διαλυμένο Οξυγόνο = Επαναερισμός + Παραγωγικότητα (πηγές) –κατανάλωση ( δηλαδή αναπνοή)

Η καμπύλη που εκφράζει την κατανάλωση οξυγόνου κατά την οξείδωση της οργανικής ύλης σε σχέση με το χρόνο είναι γνωστή σαν καμπύλη ζήτησης οξυγόνου. Η ζήτηση του οξυγόνου επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, επειδή η όλη διαδικασία της οξείδωσης των οργανικών ουσιών είναι μια βιολογική διαδικασία ευαίσθητη σης μεταβολές της θερμοκρασίας.

pH Μέτρηση της συγκέντρωσης του υδρογόνου σε κλίμακα 1-14 scale – Όξινο: χαμηλότερο από 7 – Αλκαλικό : μεγαλύτερο του 7 Ασφαλή όρια: – 6.5-9

Διοξείδιο του άνθρακα Πηγές – Προϊόν της αναπνοής των υδρόβιων οργανισμών – Πηγές Πετρώματα με παρουσία ανθρακικών Απομάκρυνση – αερισμός – buffers calcium carbonate sodium bicarbonate CH 2 O (τροφή) + O 2  CO 2 + H 2 O

Αλκαλικότητα Είναι η δυνατότητα του νερού να δρα ως ρυθμιστής σε ένα εύρος pH Αποδεκτά όρια: mg/L CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ca HCO 3 - Bicarbonate: CO 2 + H 2 O  H + + HCO 3 - Carbonate: HCO 3 -  H + + CO 3 - Effects of calcite lime: *Dolomite CaMg(CO 3 ) 2 yields 4HCO 3 -

Free COHCO CO Percent of Total CO 2 3 -= 2 3 pH Επίδραση του pH σε διάφορες μορφές ανθρακικών Bicarbonate pK 1 = 6.3 Carbonate pK 2 = 10.4

Σκληρότητα Σκληρότητα είναι η μέτρηση των δισθενών κατιόντων – Ασβέστιο – Μαγνήσιο Η σκληρότητα χρησιμοποιείται σαν δείκτης της αλκαλικότητας αλλά δεν είναι μέτρηση της αλκαλικότητας – Θειικά άλατα του μαγνησίου ή του ασβεστίου αυξάνουν την σκληρότητα, αλλά δεν έχουν επίδραση στην αλκαλικότητα Συνιστώνται σχετικά υψηλά επίπεδα σκληρότητας

Υδρόθειο Προέρχεται – Γεωτρήσεις, πηγάδια – Ανεπαρκή αερισμό Αναερόβια διάσπαση οργανικών ενώσεων Απομάκρυνση – Εντατικό αερισμό

Σωματίδια Μορφές – Αιωρούμενα – Διαλυμένα Πηγές – εισροές – Τροφή, σκόνη – Περιττώματα Επίπεδα ασφαλείας – < 1,000 mg/L Απομάκρυνση – Φίλτρα – Καθίζηση Secchi disk

Χλώριο Προέρχεται – Δημόσια ύδρευση – Από απολυμάνσεις Ασφαλή επίπεδα – < 0.3 mg/L Απομάκρυνση – Εντατικό αερισμό – sodium thiosulfate 1 mg/L για κάθε mg/L chlorine – Ηλικό φως