ΜΑΘΗΜΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Διάλεξη 1 Ιφιγένεια Κάγκαλου Καθηγήτρια Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ Tel. 2541079601 Skype: jenny.kagalou Tweet:

Παρουσίαση με θέμα: "ΜΑΘΗΜΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Διάλεξη 1 Ιφιγένεια Κάγκαλου Καθηγήτρια Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ Tel. 2541079601 Skype: jenny.kagalou Tweet:"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Διάλεξη 1 Ιφιγένεια Κάγκαλου Καθηγήτρια Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ ikagkalo@civil.duth.gr Tel. 2541079601 Skype: jenny.kagalou Tweet: @ifikagalou

2 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.

3 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

4 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

5 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

6 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…)

7 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)

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

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

10 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)

11 Οικολογική πυραμίδα διαυγούς ολιγότροφης λίμνης

12 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 13

14 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

15 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

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

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

18 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

19 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

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

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

22 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.

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

24 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

25 Αλκαλικότητα Είναι η δυνατότητα του νερού να δρα ως ρυθμιστής σε ένα εύρος pH Αποδεκτά όρια: 40-400 mg/L CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ca +2 + 2HCO 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 -

26 100 50 0 4 5 6789101112 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

27 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

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

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

30 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