Διερεύνηση των ποιοτικών παραμέτρων του νερού της λίμνης Βόλβης
Creators: name: Μαστροδήμου, Γεωργία Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Λίμνη Βόλβη
Φυσικοχημικές παράμετροι
Ποιότητα υδάτων
Διερευνητική ανάλυση
Τάσεις-Κατανομές
Lake Volvi
Physico-Chemical parameters
Water quality
Statistical analysis
Trends-Distributions

description: Σκοπός της διατριβής είναι η αξιολόγηση της ποιότητας του νερού της λίμνης Βόλβης και η διερεύνηση των παραμέτρων του νερού της λίμνης με τον χρόνο. Η λίμνη αυτή αποτελεί ένα ιδιαίτερης αξίας οικολογικό σύστημα και ανήκει στους προστατευόμενους υγροτόπους της χώρας μας. Η αξιολόγηση βασίστηκε στη χρονική σειρά των μετρήσεων της περιόδου, 1983-1997 με χρονικό βήμα το μήνα. Οι μετρήσεις αφορούν συγκεντρώσεις διαφόρων ποιοτικών μεταβλητών του νερού της λίμνης Βόλβης. Οι χρονοσειρές των ποιοτικών μεταβλητών χρησιμοποιήθηκαν για να αξιολογηθεί η ποιοτική κατάσταση του νερού της λίμνης Βόλβης και οι μεταβολές της, που μπορεί να οφείλονται σε φυσικές ή και ανθρωπογενείς επεμβάσεις τόσο στη λίμνη, αλλά και στην υδρολογική της λεκάνη. Για την διερεύνηση της ποιότητας και της ρύπανσης της λίμνης χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι αξιοποιώντας τα στατιστικά προγράμματα SPSS και Statgraphics. Από τα διαθέσιμα δεδομένα πλήρεις ή σχεδόν πλήρεις χρονοσειρές υπάρχουν για τις ποιοτικές παραμέτρους του pH, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, του διαλυμένου οξυγόνου, των χλωριόντων, των όξινων ανθρακικών, των ουδέτερων ανθρακικών, των θεϊκών, του νατρίου, του μαγνησίου, του ασβεστίου και του ανθρακικού ασβεστίου (ολική σκληρότητα). Για τις ποιοτικές παραμέτρους των αμμωνιακών, των νιτρικών και του ολικού φωσφόρου, τα διαθέσιμα δεδομένα είναι περιορισμένα. Προσδιορίστηκαν τα στατιστικά μέτρα για κάθε μια ποιοτική μεταβλητή (μέση τιμή, ακραίες τιμές, τυπική απόκλιση κτλ) και έγινε συμπλήρωση των χρονοσειρών χρησιμοποιώντας την μέθοδο της μέσης τιμής για κάθε μεταβλητή, του αντίστοιχου μήνα. Με τη στατιστική ανάλυση διερευνήθηκαν οι κατανομές για κάθε μια από τις ποιοτικές παραμέτρους και οι τάσεις που παρατηρούνται για τις μεταβλητές, κατά τη χρονική διάρκεια των χρονοσειρών. Αναλυτικότερα, η καταλληλότερη κατανομή, με κριτήριο την τιμή του επιπέδου σημαντικότητας (p-value), είναι: για το pH η λογαριθμική, για την ηλεκτρική αγωγιμότητα (ECw) η Erlang, για το διαλυμένο οξυγόνο (DO) η Weibull, για τα όξινα ανθρακικά (HCO3-) η Weibull, για τα ουδέτερα ανθρακικά (CO32-) η Erlang, για τα χλωριόντα (CL-) η Weibull, για τα θειϊκά (SO₄2-) η Γάμμα, για το νάτριο (Na+) η Erlang, για το μαγνήσιο (Mg2+) η Γάμμα, για το ασβέστιο (Ca2+) η Κανονική και για το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) η Erlang. Η ανάλυση των χρονικών τάσεων των μεταβλητών του νερού της λίμνης Βόλβης, έγινε χωρίς να ληφθεί υπόψη η επίδραση εξωγενών μεταβλητών και η εποχικότητα. Βρέθηκε ότι το pH, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (ECw), το διαλυμένο οξυγόνο (DO),τα θεϊκά ιόντα (SO4-) ,το νάτριο (Νa+) και το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) παρουσιάζουν μια μικρή αυξητική τάση. Η συγκέντρωση των χλωριόντων (Cl-) από το ’83 μέχρι το ’87 είναι καθοδική και έκτοτε είναι ανοδική. Ενώ η τάση των όξινων ανθρακικών (ΗCO3-), των ουδετέρων ανθρακικών (CO32-), του μαγνησίου (Μg++) και του ασβεστίου (Ca++) παραμένει σχεδόν η ίδια. Γενικά το πολυώνυμο δευτέρου βαθμού δίνει τις μικρότερες τιμές αλλά προβλέπει αρνητικές τιμές για τα θειϊκά ιόντα (SO4-) και δεν είναι αποδεκτό. Σ’αυτή την περίπτωση η αμέσως καλύτερη επιλογή είναι το γραμμικό μοντέλο τάσης. Η μελλοντική έρευνα σε σχέση με τη λίμνη Βόλβη, ένα τόσο σημαντικό και ιδιαίτερο οικοσύστημα, θα μπορούσε να περιλαμβάνει τον έλεγχο περισσότερων ποιοτικών μεταβλητών, όπως φυτοφαρμάκων και άλλων ουσιών προτεραιότητας που περιλαμβάνονται στη νομοθεσία που περιγράφηκε στην παρούσα διατριβή
description: This dissertation aims at evaluating the water quality of the lake Volvi in relation to chemical parameters in time. The lake constitutes an ecological system of high importance and it has been scientifically acknowledged as one of the most significant protected wetlands of Greece. The evaluation was based on the time series of measurements, from the period 1983-1997 at a monthly time step. The measurements refer to concentrations of various water quality variables in Lake Volvi. The time series of quality variables were used to evaluate the water quality of Lake Volvi and its changes, which may be due to natural or man-made interventions in both the lake and its hydrological basin. Several methods were used to investigate the quality and pollution of the lake using the SPSS and Statgraphics statistical programs. From the available data, there are complete or near complete time series for the quality parameters of pH, electrical conductivity, dissolved oxygen, chlorides, bicarbonates, neutral carbonates, sulfur, sodium, magnesium, calcium and calcium carbonate (total hardness). For the quality variables of ammonium, nitrate and total phosphorus, the available data are limited. The statistical measures for each quality parameter (average, extreme values, standard deviation, etc.) were determined and the time series were completed using the average value for each parameter in the corresponding month. Statistical analysis explored the distributions for each of the quality parameters and the trends observed for the parameters during the time series. More specifically, the most appropriate distribution, based on the value of the p-value, is: pH logarithmic, for electrical conductivity (ECw) Erlang, for dissolved oxygen (DO) Weibull, for bicarbonates (ΗCO3-) Weibull, for neutral carbonates (CO32-) Erlang, for chlorides (Cl-) Weibull, for sulphate (SO42-) Gamma, for sodium (Na+) Erlang, for magnesium (Mg2+) Gamma, for Calcium (Ca2+) Normal and for Calcium Carbonate (CaCO3) Erlang. The analysis of the time trends of the Volvi lake water quality parameters was conducted without taking into account the effect of external variables and seasonality. It was found that pH, electrical conductivity (ECw), dissolved oxygen (DO), sulfate (SO42-), sodium (Na+) and calcium carbonate (CaCO3) show a slight increase in time. The concentration of chlorides (Cl-) from '83 to '87 is downward and since then rises and is upward. While the trend of bicarbonates (HCO3-), neutral (CO32-) carbonates, magnesium (Mg2+) and calcium (Ca2+) remains constant. Generally, the second degree polynomial gives the smallest values but predicts negative values for sulphate ions (SO42-) and is not acceptable. In this case, the best option is the linear trend model Future research in relation to Lake Volvi, which as referred is an important and particular ecosystem could include control of more quality variables such as pesticides and other important issues included in the legislation described in this dissertation