ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ- ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΛΙΜΝΗΣ ΠΑΜΒΩΤΙΔΑΣ (ΙΩΑΝΝΙΝΑ) ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΥΔΑΤΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ. ΠΑΠΙΓΓΙΩΤΗ ΕΛΕΟΝΩΡΑ AM 452 ΠΑΤΡΑ 2013 Παπιγγιώτη Ελεονώρα ΜΠΣ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Επιβλέπων μέλος ΔΕΠ: Νταϊλιάνης Στέφανος (Λέκτορας Τμήματος Βιολογίας, Πανεπιστημίου Πατρών) Μέλη της Εξεταστικής Επιτροπής: Λεονάρδος Ιωάννης (Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Βιολογικών Εφαρμογών και Τεχνολογιών, Πανεπιστημίου Ιωαννίνων) Παπαστεργιάδου Ευανθία (Επίκουρη Καθηγήτρια, Τμήμα Βιολογίας, Πανεπιστημίου Πατρών) 2 Παπιγγιώτη Ελεονώρα ΜΠΣ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Ευχαριστίες… Φτάνοντας στη συγγραφή της τελευταίας παραγράφου της παρούσας µελέτης και κάνοντας την προσωπική μου ανασκόπηση νιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω τους ανθρώπους που µε υποστήριξαν και µε βοήθησαν να ανταπεξέλθω και να µην εγκαταλείψω την προσπάθεια στην ακαδημαϊκή µου πορεία. Οφείλω ένα μεγάλο ευχαριστώ στον επιβλέποντα καθηγητή μου, τον κ. Νταϊλιάνη Στέφανο για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε, την καθοδήγησή του, την εκπαίδευση μου στο εργαστήριό του και κυρίως για την υπομονή που τον διέκρινε προς το πρόσωπό μου. Σημαντικός αρωγός στάθηκε και ο κ. Λεονάρδος Ιωάννης, παραχωρώντας μου τον εργαστηριακό του χώρο, σημαντικές πληροφορίες για το πείραμα και κυρίως για την εμπιστοσύνη και την βοήθεια που μου παρείχε όλο αυτό το χρονικό διάστημα. Κύριε Λεονάρδε ελπίζω να σας ανταποδώσω σύντομα. Φυσικά, να ευχαριστήσω την κα. Παπαστεργιάδου Ευανθία για την τιμή που μου έκανε να συμμετάσχει στην τριμελή επιτροπή μου και να βοηθήσει στην πραγματοποίησης της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Ευχαριστώ επίσης από καρδιάς: Την μεταπτυχιακή φοιτήτρια Βασιλική Τσαρπαλή για την μνημειώδη ηρεμία που μου μετέδιδε και το υπέροχο κλίμα που δημιούργησε κατά την παραμονή μου στο εργαστήριο. Την υποψήφια διδάκτορα κα. Λούσια Βέρα γιατί στάθηκε πολύτιμη βοηθός με τις συμβουλές της και τις λύσεις που έδινε στα μικρά προβλήματα που εμφανίστηκαν. Τον Διδάκτορα κ. Λιάσκο Ρωμάν και την υποψήφια διδάκτορα κ. Μιράντα Τσουμάνη για την βοήθεια τους στα δύσκολα. Τέλος θα πρέπει να ευχαριστήσω την Όλγα και τη Σοφία, τις οποίες ταλαιπώρησα στις περισσότερες δειγματοληψίες, αλλά έτσι είναι τα αδέρφια. Και εσάς γονείς μου, που είστε το παν για μένα και συμπαραστάτες στις επιλογές μου. 3 Παπιγγιώτη Ελεονώρα ΜΠΣ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πρόλογος… Η ρύπανση και η μόλυνση των υδατικών πόρων απασχολεί επί δεκαετίες δεδομένου ότι η φυσική ποιότητα των υδατικών πόρων μεταβλήθηκε σημαντικά εξ’ αιτίας των διαφόρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των χρήσεων του νερού. Η μόλυνση του νερού από παθογόνους μικροοργανισμούς είναι το κύριο πρόβλημα στις περισσότερες χώρες, ενώ η χημική ρύπανση του νερού αποτελεί σοβαρή απειλή σε όλες τις χώρες με γεωργική και βιομηχανική ανάπτυξη. Ειδικότερα στα λιμναία οικοσυστήματα η ποιότητα των υδάτων εμφανίζεται οριακά κρίσιμη λόγω της εισροής ρύπων µέσω αποστραγγίσεων γεωργικών εκτάσεων (µη σηµειακές πηγές ρύπανσης), αστικών λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων. Επιπλέον σε αρκετές λίμνες ανιχνεύονται οργανοχλωριωµένα φυτοφάρµακα (DDT, Dieldrin, Endrin, Aldrin, Isodrin), όπως επίσης και Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOC), ουσίες οι οποίες έχουν προ πολλού απαγορευτεί να χρησιμοποιούνται. Για τους παραπάνω λόγους κρίνεται επιτακτική η εφαρμογή στρατηγικών ελέγχου και παρακολούθησης της ρύπανσης με όλες τις παραμέτρους οι οποίες μπορούν να επιφέρουν ασφαλή συμπεράσματα και μια μακροχρόνια εφαρμογή για την ολοκληρωμένη διαχείριση των κλειστών υδάτινων οικοσυστημάτων. Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε έλεγχος της ποιότητας των υδάτων της λίμνης Παμβώτιδας, ενός χαρακτηριστικού κλειστού υδάτινου οικοσυστήματος, με τη χρησιμοποίηση χημικών (μέτρηση φυσικοχημικών παραμέτρων των υδάτων) και βιολογικών παραμέτρων (μέτρηση των επιπέδων των βαρέων μετάλλων και της συχνότητας εμφάνισης μικροπυρήνων και πυρηνικών ανωμαλιών σε ιστούς του είδους Carassius gibelio), προκειμένου να διερευνηθεί η κατάσταση της λίμνης και η επιβάρυνσή της με ρυπογόνες ουσίες, καθώς και οι επιπτώσεις που μπορεί να επιφέρουν στην φυσιολογική κατάσταση υδρόβιων οργανισμών. 4 Παπιγγιώτη Ελεονώρα ΜΠΣ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Περιεχόμενα ΠΕΡΙΛΗΨΗ .............................................................................................................................. 7 ABSTRACT .............................................................................................................................. 8 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ..................................................................................................................... 9 1.1 Η λίμνη Παμβώτιδα ........................................................................................................ 9 1.1.1 Αβιοτικοί παράγοντες της ευρύτερης περιοχής ............................................................ 10 1.1.2 Βιοτικοί παράγοντες της ευρύτερης περιοχής-Σημασία της περιοχής μελέτης ............ 12 1.2 Η σπουδαιότητα των Ιχθύων σε οικολογικές μελέτες .................................................. 13 1.2.1 Το είδος Carassius gibeliο ............................................................................................ 15 1.3 Ρύπανση των υδάτινων οικοσυστημάτων- Χημική ανάλυση υδάτων........................... 17 1.3.1 Ποιοτικά χαρακτηριστικά υδάτων ................................................................................ 19 1.3.2 H περίπτωση της λίμνης Παμβώτιδας ........................................................................... 31 1.4 Ανθρωπογενής παρέμβαση και στρατηγικές Βιοπαρακολούθησης υδάτινων οικοσυστημάτων ...................................................................................................................... 33 1.4.1 Οργανισμοί-Βιοενδείκτες ............................................................................................... 33 1.4.2 Βιομάρτυρες ................................................................................................................... 34 1.4.3 Γενοτοξικοί Βιομάρτυρες-Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων και πυρηνικών ανωμαλιών ............................................................................................................................... 34 2. ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΜΕΛΕΤΗΣ .................................................................... 37 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ-ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ .................................... 38 3.1 Σχεδιασμός δειγματοληψίας πεδίου-Περιοχές δειγματοληψίας.................................... 38 3.2 Συλλογή και επεξεργασία των δειγμάτων ύδατος στο εργαστήριο. .............................. 41 3.2.1 Μέτρηση ΒOD5 .............................................................................................................. 41 3.2.2 Μέτρηση νιτρικών, νιτρωδών, αμμωνιακών και φωσφορικών ιόντων .......................... 41 3.2.3 Προσδιορισμός χλωροφύλλης-α (φωτομετρική μέθοδος) ............................................... 41 3.3 Συλλογή ατόμων του είδους Carassius gibelio και εργαστηριακές αναλύσεις βιολογικών παραμέτρων .......................................................................................................... 43 3.3.1 Απομόνωση ερυθροκυττάρων και βραγχιακών κυττάρων-Μέθοδος εκτίμησης της συχνότητας εμφάνισης μικροπυρήνων και άλλων πυρηνικών ανωμαλιών ............................... 43 3.3.2 Προσδιορισμός βαρέων μετάλλων σε ιστούς των Ιχθύων .............................................. 46 3.4 Στατιστική ανάλυση δεδομένων ................................................................................... 47 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ...................................................................................................... 48 4.1 Ανάλυση φυσικοχημικών παραμέτρων και βαρέων μετάλλων- Εποχικές διακυμάνσεις 48 4.2 Συγκέντρωση χλωροφύλλης-α .......................................................................................... 50 5 Παπιγγιώτη Ελεονώρα ΜΠΣ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ-ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 4.3 Μέτρηση βιοτικών παραμέτρων σε ιστούς των συλλεχθέντων ατόμων του είδους Carassius gibelio ..................................................................................................................... 52 4.3.1 Δείκτης κατάστασης (condition index) ........................................................................... 52 4.3.2 Συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων στους ιστούς των ιχθύων .......................................... 54 4.3.3 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων και άλλων ανωμαλιών στα ερυθροκύτταρα και στα βράγχια των ιχθύων ................................................................................................................. 55 4.3.4 Ανάλυση συσχέτισης μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών παραμέτρων ................................. 57 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ............................................................................... 61 5.1 Εκτίμηση της ποιότητας των υδάτων της λίμνης Παμβώτιδας με βάση τις τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων των υδάτων ............................................................................... 61 5.2 Μέτρηση βαρέων μετάλλων στους ιστούς του είδους Carassius gibelio ..................... 64 5.3 Επαγωγή γενοτοξικών επιπτώσεων σε ιστούς του είδους Carassio gibelio. Η εμφάνιση πυρηνικών ανωμαλιών ως αποτέλεσμα της επιβάρυνσης των υδάτων ................................... 66 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ...............................................................................................................