Μελέτη των επιπτώσεων των ρύπων σε οργανισμούς του εδάφους
Authors: Οικονόμου Λεωνίδας 
Published: August 2021

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν οι επιπτώσεις της ρύπανσης από βαρέα μέταλλα καθώς και από υγρά απόβλητα ελαιουργείων (ΥΑΕ) σε οργανισμούς του εδάφους (νηματώδεις, μικροαρθρόποδα, μικροβιακή δραστηριότητα). Το ερευνητικό μέρος της διατριβής χωρίζεται σε δύο κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο διεξήχθησαν δυο μελέτες. Στην πρώτη μελέτη εξετάσθηκε σε εδαφικούς μεσόκοσμους, η επίδραση της προσθήκης χαλκού (σε δόσεις 100, 500 και 1000 mg/Kg) και καδμίου (σε δόσεις 20, 100 και 200 mg/Kg) σε οργανισμούς της εδαφόβιας πανίδας (νηματώδεις, ακάρεα, Collembola) καθώς και στην εδαφική μικροβιακή δραστηριότητα. Η προσθήκη χαλκού μείωσε τόσο την βασική όσο και την επαγόμενη δια υποστρώματος αναπνοή, χωρίς όμως σαφή δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Επίσης οι πληθυσμοί των μικροαρθρόποδων μειώνονταν με την δόση του χαλκού, εκτός των Prostigmata των οποίων οι πληθυσμοί μειώθηκαν μόνο στις δυο υψηλότερες δόσεις. H προσθήκη χαλκού μείωσε τους πληθυσμούς των περισσότερων γενών των νηματωδών, καθώς και τους πληθυσμούς όλων των τροφικών ομάδων στις δυο υψηλότερες δόσεις. Ακόμα στις δυο υψηλότερες δόσεις του χαλκού, μειώθηκε ο δείκτης ωριμότητας της νηματωδοκοινότητας (MI), καθώς και ο ολικός δείκτης νηματωδοκοινότητας (ΣMI), ενώ ο ολικός δείκτης της νηματωδοκοινότητας πλην ευκαιριακών νηματωδών (ΣΜΙ ), μειώθηκε μόνο στην υψηλότερη δόση του χαλκού. Οι δείκτες φυτοπαρασιτικής νηματωδοκοινότητας (PPI), δομής (SI), οδού αποσύνθεσης (CI) και θεμελιώδους κατάστασης (BI) της νηματωδοκοινότητας δεν επηρεάσθηκαν από την προσθήκη χαλκού, ενώ ο δείκτης εμπλουτισμού (ΕΙ) αυξήθηκε με την προσθήκη χαλκού. Η προσθήκη χαλκού στην δόση των 500mg/Kg αύξησε την τιμή του δείκτη ποικιλότητας του Shannon (Η') και του δείκτη αφθονίας του Margalef (R1). O δείκτης ισομέρειας του Hill (E5) αυξήθηκε στην δόση των 1000mg/Kg ενώ στην δόση των 500mg/Kg μειώθηκε η τιμή του δείκτη κυριαρχίας του Simpson (λ). Η προσθήκη καδμίου μείωσε την βασική και την επαγόμενη δια υποστρώματος αναπνοή. Οι πληθυσμοί των ακάρεων μειώνονταν με την δόση του καδμίου ενώ το κάδμιο μείωσε και τους πληθυσμούς των Collembola, χωρίς όμως σημαντικές διαφορές μεταξύ των δόσεων. Αν και αρκετά γένη νηματωδών δεν επηρεάσθηκαν σημαντικά, οι πληθυσμοί όλων των τροφικών ομάδων μειώθηκαν στις δυο υψηλότερες δόσεις. Οι δείκτες ΣΜΙ, ΣΜΙ και SI μειώθηκαν μόνο στην υψηλότερη δόση του καδμίου, ενώ αντίθετα οι δείκτες ΜΙ, ΕΙ, CI, BI καθώς και οι δείκτες H', λ, R1, Ε5 δεν 2-5 επηρεάσθηκαν από την προσθήκη καδμίου. Στην δεύτερη μελέτη εξετάσθηκε η επίδρασης της ρύπανσης από χρόνιες βιομηχανικές δραστηριότητες στην περιοχή του Θριάσιου Πεδίου σε οργανισμούς του εδάφους. Διενεργήθηκαν δειγματοληψίες, κατά την διάρκεια ενός χρόνου, στην περιοχή του Θριασίου Πεδίου σε περιοχή πλησίον της βιομηχανικής δραστηριότητας (περιοχή Α) καθώς και σε περιοχή απομακρυσμένη από την βιομηχανική δραστηριότητα (περιοχή Β) προκειμένου να συγκριθούν οι κοινότητες μικροαρθρόποδων (ακάρεα και Collembola) και νηματωδών, καθώς και η μικροβιακή δραστηριότητα του εδάφους. Τόσο η βασική όσο και η επαγόμενη δια υποστρώματος αναπνοή βρέθηκαν υψηλότερες στην περιοχή Β σε όλες τις εποχές του χρόνου. Και οι δυο μετρήσεις είχαν χαμηλότερη τιμή τον χειμώνα ενώ υψηλότερη τιμή για την βασική αναπνοή βρέθηκε το φθινόπωρο, ενώ για την επαγόμενη δια υποστρώματος το καλοκαίρι. Στη περιοχή Β επίσης, βρέθηκαν υψηλότεροι πληθυσμοί μικροαρθροπόδων, η διαφορά στους πληθυσμούς ήταν ιδιαίτερα μεγάλη στα Mesostigmata και στα Oribatida. Στην περιοχή Β βρέθηκαν υψηλότεροι πληθυσμοί φυτοπαρασιτικών, βακτηριοφάγων, παμφάγων και αρπακτικών νηματωδών ενώ οι πληθυσμοί των μυκητοφάγων νηματωδών δεν διέφεραν μεταξύ των δυο περιοχών. Γενικά υψηλότεροι πληθυσμοί νηματωδών βρέθηκαν τον χειμώνα και την άνοιξη από ότι το καλοκαίρι και το φθινόπωρο. Οι δείκτες της νηματωδοκοινότητας MI, PPI και ΣΜΙ δεν διέφεραν μεταξύ των δυο περιοχών ούτε μεταξύ των εποχών δειγματοληψίας, ενώ οι δείκτες ΣΜΙ 2-5 SI, BI,CI και ΕΙ ήταν υψηλότεροι στην περιοχή Β. Οι δείκτες ΣΜΙ και SI είχαν χαμηλότερη τιμή το καλοκαίρι ενώ αντίθετα οι δείκτες ΒΙ και CI είχαν υψηλότερη τιμή το καλοκαίρι. Οι δείκτες Η' και Ε5 ήταν υψηλότεροι στην περιοχή Β ενώ οι δείκτες λ και R1 ήταν υψηλότεροι στην περιοχή Α, ακόμη οι δείκτες Η και R1 είχαν υψηλότερη τιμή την άνοιξη ο δείκτης λ το καλοκαίρι, και ο Ε5 τον χειμώνα. Στο δεύτερο κεφάλαιο διεξήχθησαν επίσης δυο μελέτες. Στην πρώτη μελέτη, εξετάσθηκαν οι επιπτώσεις των ΥΑΕ στην μικροπανίδα του εδάφους (μικροαρθρόποδα, νηματώδεις), καθώς και στην εδαφική μικροβιακή δραστηριότητα σε δυο επίπεδα εδαφικής υγρασίας (0, 50 και 100ml ΥΑΕ ανά kg εδάφους σε εδαφική υγρασία στο 70% της υδατοïκανότητας και 0, 50 και 200ml ΥΑΕ ανά kg εδάφους σε εδαφική υγρασία στο 100% της υδατοïκανότητας). H προσθήκη ΥΑΕ αύξησε την βασική αναπνοή με ρυθμό δοσοεξαρτώμενο καθώς και την επαγόμενη δια υποστρώματος αναπνοή όχι όμως τόσο έντονα όσο την βασική. Οι πληθυσμοί των Collembola δεν επηρεάσθηκαν από την προσθήκη ΥΑΕ, ενώ στα ακάρεα οι πληθυσμοί των Oribatida μειώνονταν με την προσθήκη ΥΑΕ, στα Mesostigmata μειώθηκε ο πληθυσμός τους μόνο στην υψηλότερη δόση, ενώ στα Prostigmata η προσθήκη ΥΑΕ μείωσε τους πληθυσμούς μόνο στις δυο πρώτες ημερομηνίες εκτίμησης. Στην χαμηλότερη υγρασία οι πληθυσμοί των φυτοπαρασιτικών και μυκητοφάγων νηματωδών μειώνονταν με την δόση των ΥΑΕ, ενώ και οι πληθυσμοί των βακτηριοφάγων και παμφάγων νηματωδών ελαττώθηκαν με την προσθήκη των ΥΑΕ χωρίς όμως διαφορές μεταξύ των δυο δόσεων. O δείκτης ΜΙ δεν επηρεάσθηκε από την προσθήκη ΥΑΕ ενώ οι δείκτες ΣΜΙ, PPI και ΣΜΙ είχαν μικρότερη τιμή στην δόση των 50ml/Kg από ότι στην δόση των 100ml/Kg και τον μάρτυρα. Ακόμα ο δείκτης ΒΙ γενικά 2-5 αυξάνονταν με τον χρόνο, ο δείκτης CI δεν έδειξε κάποια σταθερή τάση, ο δείκτης ΕΙ δεν παρουσίασε αξιόλογες μεταβολές ενώ ο δείκτης SI δεν επηρεάσθηκε από την προσθήκη ΥΑΕ. H προσθήκη ΥΑΕ μείωσε την τιμή του δείκτη R1 ενώ αύξησε την τιμή του δείκτη E5, ακόμα ο δείκτης H' είχε υψηλότερη τιμή στην δόση των 50ml/Kg. Στην υψηλότερη υγρασία οι φυτοπαρασιτικοί νηματώδεις επίσης μειώνονταν με την δόση των ΥΑΕ, οι βακτηριοφάγοι και οι μυκητοφάγοι παρουσίασαν υψηλότερους πληθυσμούς στην δόση των 50ml/Kg και χαμηλότερη στον μάρτυρα ενώ οι παμφάγοι νηματώδεις δεν επηρεάσθηκαν από την προσθήκη ΥΑΕ. Γενικά παρατηρήθηκε αύξηση των πληθυσμών των νηματωδών με τον χρόνο. Στην υψηλότερη υγρασία οι δείκτες MI, SMI, PPI και ΣΜI 2- γενικά μειώνονται με την δόση των ΥΑΕ. Ακόμα ο δείκτης ο δείκτης ΕΙ αυξήθηκε με την προσθήκη ΥΑΕ ενώ οι δείκτες ΒΙ, CI και SI μειώθηκαν. Στην υψηλότερη υγρασία η 5 προσθήκη των ΥΑΕ αύξησε την τιμή των δεικτών Η' και E5, μείωσε την τιμή του δείκτη λ, ενώ o δείκτης R1 αυξήθηκε σε σχέση με τον μάρτυρα στην δόση των 50ml/Kg. Στην δεύτερη μελέτη εξετάσθηκε σε εργαστηριακές βιοδοκιμές η επίδραση δυο δειγμάτων ΥΑΕ στην αναπαραγωγή, καθώς και η ενδεχόμενη τάση αποφυγής, στο εδαφόβιο αρθρόποδο Folsomia candida. Δοκιμάσθηκαν δυο δείγματα ΥΑΕ (α και β) με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Στα δυο δείγματα ΥΑΕ εκτιμήθηκε η τιμή ER50 η οποία βρέθηκε 110 και 224 ml YAE ανά Kg χώματος για τα δείγματα α και β αντίστοιχα. Στο δείγμα α όπου παρατηρήθηκε η υψηλότερη τοξικότητα, τα ΥΑΕ είχαν υψηλότερο οργανικό φορτίο, υψηλότερη περιεκτικότητα σε φαινόλες καθώς και χαμηλότερο pH σε σχέση με το δείγμα β, στα οποία χαρακτηριστικά πιθανόν να οφείλεται η διαφορετική τοξικότητα. Tα ΥΑΕ στις δόσεις που δοκιμάσθηκαν (75, 150 και 300ml/Kg χώματος) προκάλεσαν σαφή τάση αποφυγής εκτός από το δείγμα β στην χαμηλότερη δόση. Και οι δυο δοκιμασίες (αναπαραγωγής και αποφυγής) διέκριναν διαφορές μεταξύ των δύο ΥΑΕ, οι οποίες φάνηκαν από τις αναλύσεις των ΥΑΕ, και μπορούν να χρησιμοποιούνται για την οικοτοξικολογική αξιολόγηση των ΥΑΕ. Σαν γενικό συμπέρασμα της παρούσας διατριβής οι οργανισμοί του εδάφους μπορούν να αποτελέσουν σημαντικά εργαλεία στον έλεγχο της ποιότητας του, καθώς επηρεάζονται από τις διαταραχές. Κάποια ζωικά taxa, όπως οι παμφάγοι νηματώδεις και τα ακάρεα (ιδιαίτερα τα Oribatida) καθώς και παράμετροι της νηματωδοκοινότητας (όπως ο δείκτης SI καθώς και το γράφημα ανάλυσης της νηματωδοκοινότητας) φαίνεται να είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι σε περιβαλλοντικές διαταραχές, και ενδεχομένως να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βιοδείκτες για τον έλεγχο της ποιότητας του περιβάλλοντος. Η μικροβιακή δραστηριότητα επίσης φαίνεται να επηρεάζεται από τις διαταραχές και μπορεί να αποτελέσει μια χρήσιμη παράμετρο στον έλεγχο της ποιότητας του περιβάλλοντος. Μελετώντας το εδαφικό οικοσύστημα μπορούμε να οδηγηθούμε σε συμπεράσματα για την υγεία και την ποιότητα του εδάφους, και ενδεχομένως να εντοπίσουμε επιζήμιες αλλαγές στο οικοσύστημα, και πιθανά προλαβαίνοντας περαιτέρω υποβάθμιση.