Μελέτη του υδατικού οικοσυστήματος της Βιστωνίδας
Authors: Γκίκας Γεώργιος 
Published: August 2021

Η Βιστωνίδα είναι μία λιμνοθάλασσα, η οποία βρίσκεται στη Βόρεια Ελλάδα στην περιοχή της Θράκης. Προστατεύεται από τη συνθήκη Ramsar και θεωρείται πρώτης προτεραιότητας για το δίκτυο “Natura 2000”, λόγω της μεγάλης ποικιλίας σπάνιων πουλιών που ζουν ή διαχειμάζουν σ' αυτήν. Τη δεκαετία του '80, οι εξωτερικές πηγές φόρτισης της Βιστωνίδας με θρεπτικά άλατα αζώτου και φωσφόρου, ήταν τα αστικά λύματα της Ξάνθης, τα απόβλητα εργοστασίων και η ρύπανση από τις αγροτικές δραστηριότητες. Σε έρευνα, η οποία είχε γίνει το 1985, η Βιστωνίδα είχε χαρακτηριστεί ως ευτροφική. Σήμερα, ως κύριες πηγές ρύπανσης της Βιστωνίδας παραμένουν μόνο οι μη-σημειακές πηγές, αφού οι σημειακές πηγές έχουν σχεδόν πλήρως εξαλειφθεί. Η αναδιάρθρωση των καλλιεργειών, η οποία έγινε τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια στη λεκάνη απορροής της Βιστωνίδας, είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση της ποσότητας του αζώτου και του φωσφόρου, που χρησιμοποιούνται με τη μορφή λιπασμάτων στις καλλιέργειες, κατά 16,7% και 16% αντίστοιχα. Βασικός στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη του ευτροφισμού και της ποιότητας των νερών του υδατικού οικοσυστήματος της Βιστωνίδας. Για τη επίτευξη του στόχου έγιναν τα εξής: Σχεδιάστηκε ένα πρόγραμμα παρακολούθησης και δειγματοληψιών για τη μέτρηση της παροχής των χειμάρρων (Κόσυνθος, Κομψάτος και Τραύος), και για την εκτίμηση των φορτίων των φερτών και των θρεπτικών αλάτων φωσφόρου και αζώτου που μεταφέρονται στη Βιστωνίδα. Επίσης, μελετήθηκαν οι ετήσιοι κύκλοι μεταβολής των ανόργανων θρεπτικών αλάτων και του φυτοπλαγκτού στο υδατικό οικοσύστημα της Βιστωνίδας. Διενεργήθηκαν 57 μετρήσεις παροχής και δειγματοληψίες στους 9 σταθμούς των χειμάρρων και έγιναν περίπου 2000 χημικές αναλύσεις για τον προσδιορισμό των θρεπτικών στοιχείων (ολικός φώσφορος, ορθοφωσφορικά, νιτρικά, αμμωνιακό άζωτο). Παράλληλα, στη λιμνοθάλασσα διενεργήθηκαν 15 δειγματοληψίες, συλλέχθηκαν 375 δείγματα και έγιναν 2250 χημικές αναλύσεις για τον προσδιορισμό των θρεπτικών στοιχείων και της χλωροφύλλης_α. Επιπλέον, αναπτύχθηκαν, βαθμονομήθηκαν και επαληθεύθηκαν μαθηματικά μοντέλα για τη λεκάνη απορροής και για τη λιμνοθάλασσα. Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη εναλλακτικών πρακτικών διαχείρισης, με σκοπό τη βελτίωση της ποιότητας του νερού της λιμνοθάλασσας. Από τη μελέτη της χρονικής και χωρικής μεταβολής των νιτρικών και ορθοφωσφορικών αλάτων στους χειμάρρους διαφάνηκε, ότι τα υψηλότερα επίπεδα και η εντονότερη μεταβλητότητα αυτών παρατηρούνται στην πεδινή περιοχή και αποδίδονται στις αγροτικές δραστηριότητες. Έντονη εποχιακή διακύμανση παρατηρήθηκε στις φυσικοχημικές και βιολογικές παραμέτρους που μετρήθηκαν στη Βιστωνίδα. Η διακύμανση της αλατότητας ήταν μεγάλη με τη μέγιστη τιμή να παρατηρείται τους θερινούς μήνες. Η αύξηση της αλατότητας αποδίδεται στην παλίρροια της οποίας η επίδραση είναι μεγαλύτερη όταν η παροχή των χειμάρρων μηδενίζεται. Η μέγιστη τιμή στη συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου και των ορθοφωσφορικών παρατηρήθηκε τον Αύγουστο. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι τα ιζήματα του πυθμένα είναι η κύρια πηγή φόρτισης της Βιστωνίδας με φώσφορο την θερινή περίοδο και έγινε εκτίμηση του φορτίου του φωσφόρου που προέρχεται από τον πυθμένα. Αντίθετα, τη χειμερινή περίοδο η φόρτιση οφείλεται κυρίως στους χειμάρρους με τον Κομψάτο να μεταφέρει τα 2/3 του συνολικού φορτίου. Η εποχιακή διακύμανση του ολικού ανόργανου αζώτου στη Βιστωνίδα, είναι παρόμοια με την εποχιακή φόρτισή της από τους χειμάρρους. Οι μετρήσεις έδειξαν, ότι φόρτιση από τα ιζήματα του πυθμένα με αμμωνιακό άζωτο γίνεται κυρίως στη διάρκεια της θερινής περιόδου. Έντονη διακύμανση παρουσίασε και η συγκέντρωση της χλωροφύλλης_α, της οποίας η μέγιστη τιμή παρατηρήθηκε τον Αύγουστο. Με τη βοήθεια της ανάλυσης βηματοειδούς παλινδρόμησης έγινε διερεύνηση της συσχέτισης της χλωροφύλλης_α με τις άλλες φυσικοχημικές παραμέτρους και διαμορφώθηκαν συγκεκριμένες μαθηματικές σχέσεις. Επίσης δημιουργήθηκαν απλά εμπειρικά μοντέλα μεταξύ χλωροφύλλης_α - ολικού φωσφόρου και χλωροφύλλης_α - διαφάνειας. Με τη χρήση δεικτών ευτροφισμού, οι οποίοι χρησιμοποιούνται διεθνώς, η Βιστωνίδα χαρακτηρίστηκε ως υπερτροφική. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων στους χειμάρρους (παροχή, συγκεντρώσεις αζώτου, φωσφόρου και φερτών) χρησιμοποιήθηκαν για την βαθμονόμηση και επαλήθευση του μαθηματικού μοντέλου SWAT, με πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα. Επίσης, οι μετρήσεις πεδίου των φυσικοχημικών παραμέτρων της Βιστωνίδας και το ύψος της στάθμης αυτής, χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή του συστήματος WASP5, το οποίο αποτελείται από τρία υπομοντέλα το DYNHYD5, το ΤΟΧΙ5 και το EUTRO5. Τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης και της επαλήθευσης όλων των μοντέλων ήταν πολύ ικανοποιητικά. Χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο SWAT για την αξιολόγηση σεναρίων που αφορούν διαφορετικές χρήσεις γης και την επίπτωσή τους στο υδατικό οικοσύστημα της λιμνοθάλασσας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι επέρχεται μεγαλύτερη μείωση στα φορτία αζώτου και φωσφόρου που μεταφέρονται στη Βιστωνίδα, όταν στη λεκάνη καλλιεργείται μόνο το βαμβάκι. Το μοντέλο προσομοίωσης WASP5 χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση σεναρίων που αφορούν τη διαχείριση της Βιστωνίδας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μεγαλύτερη μείωση στη συγκέντρωση της χλωροφύλλης_α επέρχεται με την υπόθεση ότι τα ιζήματα του πυθμένα δεν φορτίζουν τη Βιστωνίδα με θρεπτικά άλατα.