ΠΕΡΙΒΑΛΟΝ ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ

     ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ

            ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

            ΤΜΗΜΑ ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ

            Π.Μ.Σ. ΝΑ.Μ.Ε

            ΜΑΘΗΜΑ: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ

            ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ :  ΑΛΕΞΟΠΟΥΛΟΣ- ΚΑΡΥΔΗΣ

            ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΣ : ΣΚΙΑΔΑΣ Ν. ΜΙΧΑΗΛ

ΕΡΓΑΣΙΑ :  «Η χρησιμότητα μοντέλων προσομοίωσης για την εκτίμηση                                          περιβαλλοντικών επιπτώσεων.»

1. Ο όρος «modelity simulation»

O όρος αυτός συναντάτε και ως modelity simulation, ο οποίος χρησιμοποιείται από επιστήμονες για την μελέτη θεμάτων πολύπλοκων,  με σκοπό να επιφέρει με την βοήθεια ενός «flow chart» δηλαδή μαθηματικού μοντέλου για το επιθυμητό αποτέλεσμα στην έρευνά τους.

Για την κατασκευή ενός μοντέλου προσομοίωσης είναι απαραίτητη κατ’αρχήν η ύπαρξη επαρκούς ποσότητας πληροφορίας για το σύστημα που θα προσομοιωθεί. Αν το μοντέλο αξιολογηθεί με βάση πειραματικά δεδομένα και κριθεί επαρκές μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια σαν εργαλείο για τον έλεγχο υποθέσεων και την ανάπτυξη σεναρίων για την εξέλιξη στο χρόνο της μελετούμενης περιοχής.

2. «Χρησιμότητα μοντέλου προσομοίωσης ώς αναφορά σε θαλάσσια οικοσυστήματα».

Η εξέλιξη των μοντέλων που έχουν κατασκευαστεί για την περιγραφή βασικών διεργασιών των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, έχει ακολουθήσει την ανταλλαγή των αντιλήψεων για την λειτουργία της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας.

Εάν πάρουμε για παράδειγμα ένα παράκτιο σύστημα όπως οι οργανικές ύλες που εκβάλλονται σε κάποια θάλασσα « το παράκτιο σύστημα οργανικής ύλης, θαλάσσια ζώα, φύκη, φυτοπλαγκτό, βακτήρια που προέρχονται κυρίως από διαφόρους οργανικούς μεταβολισμούς, είναι δυνατό να επηρεάζονται από τις γειτονικές λιμενικές εγκαταστάσεις (κατοικημένες περιοχές), όπως επίσης και από τις εκβολές ποταμών ή χειμάρων.

Για την περίπτωση μιας λιμενικής τερματικής εγκατάστασης θα μπορούσα να δώσω ένα μοντέλο πρός έρευνα, αντίστοιχο προς αυτά που χρησιμοποιούνται για τις μεταφορικές ανάγκες των πλοίων. Για παράδειγμα ενός δεξαμενοπλοίου που πλαγιοδετεί στη φόρτο εκφόρτωση πετρελαίου.

Έτσι εάν αυτό προκαλέσει στο λιμενικό τερματικό σταθμό πετρελαϊκή ρύπανση, από κάποιο σημείο και μετά δημιουργεί περιβαλλοντικές επιπτώσεις στο θαλάσσιο οικοσύστημα.

Ο θαλάσσιος βιότοπος υποβαθμίζεται, αποκτά βακτηριακές μολύνσεις στη θάλασσα, στα ψάρια και στην περιοχή γενικότερα. Θα αναφερθώ παρακάτω στην περίπτωση του EXXON VALDEZ.

Για την παρούσα εργασία και στην περίτπωση θαλάσσιου οικοσύστηματος, κοντά στις εκβολές ποταμού έχει αναπτυχθεί από το εργαστήριο Υδατικών Οικοσυστημάτων- Τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου, μαθηματικό μονέλο προσομοίωσης με έμφαση στην δυναμική διεργασιών που αφορούν την οργανική ύλη που προσεγγίζει μέσω ενός ποταμού τον Μαλιακό Κόλπο.

Ως περοχή εφαρμογής του μοντέλου επιλέχτηκε ένα αβαθές παράκτιο οικοσύστημα που δέχεται την εκβολή του ποταμού Σπερχείου.

3. Δομή του μοντέλου με δυό διαφορικές εξισώσεις :

(α) dDOC/dt =aPD*PHYTO +aZD*ZOO-aOB*BACT+MDTD*POC+RINERDOC.

(β) dPOC/dt= mPDT*PHYTO+mZDT*ZOO+mBDT*BACT-mDTD*POC-SEDRATE/DEPTH+RINERDOC

όπου DEPTH είναι το μέσο βάθος του χωρικού διαμερίσματος στο οποίο εφαρμόσθηκε το μαθηματικό μοντέλο.

Η πρώτη εξίσωση εκφράζει την διαλυμένη οργανική ύλη.

Η δεύτερη, την σωματιδιακή οργανική ύλη, δηλαδή νεκρά κύτταρα των πλαγκτονικών οργανισμών, φυτοπλαγκτού, ζωοπλαγκτού που μετατρέπονται σε σωματιδιακή ύλη, ενώ προσφορά υπάρχει επίσης στο σύστημα μέσω της εκβολής του ποταμού.

Ως διαγράμματο ροής παρουσιάζονται για τις δυο μεταβλητές του μαθηματικού μοντέλου τα κάτωθι :

α) Συγκέντρωση διαλυμένης οργανικής ύλης DOC &

β) Συγκέντρωση σωματιδιακής οργανικής ύλης POC

Το μαθηματικό μοντέλο προβλέπει σχετικά ικανοποιητικά τον ετήσιο κύκλο μεταβολής της συγκέντρωσης διαλυμένης οργανικής ύλης. ΠροσομοιώνονταΙ επαρκώς οι αυξημένες τιμές συγκέντρωσης την αρχή της άνοιξης, ενώ υπερεκτιμάται κατά ένα μικρό ποσοστό η σχεδόν σταθερή συγκέντρωση διαλυμένης οργανικής ύλης μετά τον μήνα Ιούνιο και ώς το τέλος του έτους.

3. Επιπτώσεις Οικολογικές

Η οργανική ύλη σε ένα παράκτιο αβαθές θαλάσσιο οικοσύστημα, μπορεί να βρίσκεται σε διαλυμένη ή σωματιδιακή μορφή. Σε κάθε περίπτωση η οικολογική σημασία είναι μεγάλη. Η διαλυμένη οργανική ύλη αποτέλει σημαντική συνιστώσα του μικροβιακού βρόγχου μέσω του οποίου κλείνει ο κύκλος της τροφικής αλυσίδας στο θαλάσσιο οικούσυστημα.

Τα οργανικά σωματίδια θεωρούνται το κύριο μέσο μεταφοράς θρεπτικών τοξικών ουσίων και οργανικών μικρορρυπαντών από τη στήλη νερού στο ίζημα.

Σ’ ένα παράκτιο οικοσύστημα που δέχεται την εκβολή ποταμού η δυναμική της οργανικής ύλης παρουσιάζει επιπλέον συνθετότητα εφ’όσον σημαντική είναι η συνεισφορά του ποταμού ως πηγή οργανικής ύλης αλλόχθονης προέλευσης.

Τα νεκρά σωματίδια που προέρχονται από τον θάνατο ζωοπλαγκτονικών και βακτηριακών οργανισμών φαίνεται να είναι οι σημαντικότερες πηγές σωματιδιακού υλικού.

Από το σχήμα παρατηρούμε ιδιαίτερα τους καλοκαιρινούς μήνες, ότι η συνεισφορά των νεκρών ζωοπλαγκτονικών οργανισμών ανέρχεται σε ποσοστό άνω του 90%.

-Αντίθετα, ιδιαίτερα χαμηλή είναι η συνεισφορά των νεκρών φυτοπλαγκτονικών οργανισμών σε σωματιδιακή οργανική ύλη, ευρισκόμενη κάτω του 10% σ’ όλη τη διάρκεια του έτους. (σχήμα α).

-Τα νεκρά βακτηριακά κύτταρα παρουσιάζονται εντονότερα ιδιαίτερα τους μήνες Απρίλιο, Αύγουστο και Οκτώβριο, όποτε και ανέρχόνται σε ποσοστά άνω του 70%.

Τέλος η μοναδική πηγή αλλόχθονης προέλευσης, η εκβολή του ποταμού συμβάλλει σε ποσοστό που πλησιάζει το 30% μόνο τους πρώτους μήνες της Άνοιξης. Κατά το υπόλοιπο έτος είναι κάτω του 10% ή μηδενική κατά τους θερινούς μήνες, όποτε τα νερά του ποταμού χρησιμοποιούνται για άρδευση.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ

-Η συγκέντρωση διαλυμένης οργανικής ύλης στο εσωτερικό διαμέρισμα του Μαλιακού Κόλπου ήταν κατά δυο τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη της συγκέντρωσης σωματιδιακής οργανικής ύλης σε κάθε περίπτωση. Το γεγονός αυτό ενισχύει την μεγάλη οικολογική σημασία της διαλυμένης οργανικής ύλης, ακόμη και στην περίπτωση παράκτιων  οικοσυστημάτων.

- Οι σημαντικότερες πηγές διαλυμένης οργανικής ύλης στο μελετούμενο παράκτιο αβαθές οικοσύστημα είναι η εκβολή του ποταμού Σπερχειού και η αποδόμηση σωματιδιακού οργανικού υλικού. Η σχετική σημασία των δύο αυτών μηχανισμών παρουσιάζει μεταβολές ανάλογα με την εποχή του έτους.

-Οι σημαντικότερες πηγές σωματιδιακού οργανικού υλικού στο παράκτιο οικοσύστημα είναι οι νεκροί οργανισμοί ζωοπλαγκτού και βακτηρίων καθώς και η εκβολή του ποταμού.

Το απόθεμα σωματιδιακής οργανικής ύλης απομακρύνεται με δύο οργανισμούς που αναδείχτηκαν εξίσου σημαντικοί. Ο μηχανισμός αποδόμησης και μετατροπής σε διαλυμένη οργανική ύλη στην στήλη ύδατος και μηχανισμός καθίζησης στο ίζημα.

Ο πρώτος μηχανισμός ήταν σημαντικότερος τους εαρινούς και θερινούς μήνες και ο δεύτερος τους υπόλοιπους μήνες του έτους.

* Σημείωση : Βλέπε σελ.    ως παράρτημα.

4. Στην περίπτωση της λιμενικής τερματικής εγκατάστασης και όσον αφορά τυχόν ρύπανση από πετρέλαιο, παίρνω ως παράδειγμα του ΕΧΧΟΝ VALDEZ, στην περιοχή της Αλάσκας και ποιές επιπτώσεις συμβάλλουν στο περιβάλλον και στην πετρελαϊκη ρύπανση αυτού.