Η αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων όπως και η έλλειψη ορυκτών καυσίμων καθιστούν αναγκαία τη χρήση εναλλακτικών πηγών ενέγειας. Τα μικροφύκη αποτελούν μία από τις πλέον υποσχόμενες εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Το στάδιο της συλλογής της βιομάζας από τις καλλιέργειες μικροφυκών είναι το πιο περίπλοκο και αυτό με το πιο υψηλό κόστος, το οποίο αναφέρεται ότι αποτελεί έως και το 20-30% του συνολικού κόστους παραγωγής βιομάζας. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος που εστιάστηκε η συγκεκριμένη εργασία στο κομμάτι της συλλογής με την χρήση κροκιδωτικών και μαγνητικών υλικών για την καθίζηση της βιομάζας, προκειμένου αυτή να συλεχθεί και να επεξεργασθεί περαιτέρω. Στη παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε καλλιέργεια δύο ειδών μικροφυκών σε εργαστηριακής κλίμακας αντιδραστήρες. Συγκεκριμένα εξετάστηκε ένα φύκος του γλυκού νερού, Scenedesmus rubescens και ένα φύκος αλμυρού νερού, Dunaliella tertiolecta και στη συνέχεια, με τις καλλιέργειες των δύο φυκών πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την συλλογή τους. Από τις εργαστηριακές μετρήσεις που διεξάχθηκαν προσδιορίστηκαν οι εξής παράγοντες: τα αιωρούμενα και πτητικά αιωρούμενα στερεά, η οπτική πυκνότητα και η θολερότητα των καλλιεργειών, η χλωροφύλλη, το pH, τα ανιόντα όπως και η περιεκτικότητα των φυκών σε λιπίδια. Όλα τα πειράματα διεξήχθηκαν υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Επίσης σε τακτά χρονικά διαστήματα έγινε μικροσκοπική εξέταση σε οπτικό μικροσκόπιο και ηλεκτονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Εν συνεχεία, χρησιμοποιήθηκαν οι καλλιέργειες για να πραγματοποιηθούν πειράματα συλλογής της βιομάζας με τη χρήση κοινών κροκιδωτικών (άλατα Fe3+ και Al3+) και μαγνητικών μικροσωματιδίων. Συγκεκριμένα έγιναν 27 πειράματα jar-test και 24 πειράματα με τη χρήση μαγνητικών υλικών. Στο κεφάλαιο 1 και 2 γίνεται αναφορά στα μικροφύκη και τις μεθόδους των διεργασιών συλλογής αυτών, καθώς και στα βιοκαύσιμα. Στη συνέχεια, στο 3ο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των πειραματικών διατάξεων, των εργαστηριακών μετρήσεων και σκοπτική περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα των εργαστηριακών και των πειραματικών μετρήσεων. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων της παρούσης εργασίας με αποτελέσματα που έχουν ευρεθεί σε άλλες παρόμοιες μελέτες στη βιβλιογραφία. Τέλος, στο 6ο κεφάλαιο, ακολουθούν τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας εργασίας. Απο τη μελέτη που πραγματοποιήθηκε συμπαιρένεται οτι η χρήση κροκιδωτικών και μαγνητικών υλικών είναι κατάλληλες και αποδοτικές για τη συλλογή βιομάζας των μικροφυκών, vi με ποσοστό αφαίρεσης της βιομάζας έως και 95%. Σε αντίθεση με τη μέθοδο της καθίζησης, στην οποία το ποσοστό αφαίρεσης εξαρτάται κυρίως απο το είδος και τη μορφολογία του κάθε μικροφύκους. / --

Η προτεινόμενη έρευνα αποσκοπεί στην μελέτη των περιβαλλοντικών παραμέτρων του υδατικού αποδέκτη (Πατραϊκού Κόλπου) των επεξεργασμένων αστικών λυμάτων της πόλης των Πατρών. Η μελέτη περιλαμβάνει την ανάλυση και σύνθεση των εξής φυσικών και χημικών παραμέτρων του θαλασσινού νερού : 1) θερμοκρασία, 2) αλατότητα, 3) διαλυμένο οξυγόνο, 4) φωσφορικά/νιτρικά άλατα, 5) αιωρούμενο υλικό και 6) θαλάσσια ρεύματα. Οι παράμετροι αυτοί θα μετρηθούν σε συγκεκριμένο σημείο γύρω από το στόμιο του υποθαλάσσιου αγωγού. Μετά την ανάλυση των στοιχείων θα γίνει προσπάθεια να εξετασθεί η διάχυση των αποβλήτων στο θαλάσσιο χώρο με την βοήθεια αριθμητικού ομοιώματος. / -

Η μελέτη της τάσης να παραμένουν αναλλοίωτες και της επίδρασης των φαρμακευτικών ουσιών στο περιβάλλον παρουσιάζει τα τελευταία έτη αυξανόμενο ενδιαφέρον. Οι φαρμακευτικές ουσίες που χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο καθώς και οι μεταβολίτες τους, καταλήγουν στις μονάδες βιολογικού καθαρισμού μέσω των λυμάτων των μονάδων παραγωγής τους, των νοσοκομείων, καθώς και των αστικών λυμάτων. Η πιθανή κατάληξη των ουσιών αυτών, εφόσον τα λύματα τυγχάνουν βιολογικής επεξεργασίας, όπως συμβαίνει άλλωστε με όλες τις ξενοβιοτικές ουσίες, μπορεί να εμπίπτει σε μια από τις ακόλουθες περιπτώσεις: • Οι φαρμακευτικές ουσίες ή μεταβολίτες τους βιοαποδομούνται. • Οι φαρμακευτικές ουσίες ή οι μεταβολίτες τους είναι ανθεκτικές ενώσεις στη βιοπαδόμηση και ανάλογα με την υδροφοβικότητά τους, προσροφούνται στην ιλύ ή παραμένουν στην υδατική φάση. Οι ουσίες που δεν προσροφούνται στην ιλύ διέρχονται ανέπαφες μέσα από τις μονάδες βιολογικού καθαρισμού και καταλήγουν στα υδάτινα συστήματα. • Οι φαρμακευτικές ουσίες στην περίπτωση που παραμένουν προσροφημένες στην ιλύ, εάν η ιλύς χρησιμοποιηθεί ως εδαφοβελτιωτικό, μπορούν να διασκορπιστούν στους αγρούς κατά την εφαρμογή της ιλύος και να ρυπαίνουν το έδαφος. Οι ουσίες δε που εμφανίζουν κινητικότητα μπορεί να καταλήξουν στα υπόγεια νερά ή στα επιφανειακά ύδατα. Οι λοιπές δεσμεύονται στο έδαφος. Τα περισσότερα φάρμακα σχεδιάζονται να είναι ανθεκτικά ώστε, αφ’ ενός μεν να διατηρούν τη χημική τους ακεραιότητα προκειμένου να επιτελέσουν το θεραπευτικό τους σκοπό, αφ’ ετέρου δε να έχουν βιολογική δράση. Με δεδομένη την ανθεκτικότητά τους, η συνεχής εκπομπή τους στο περιβάλλον έχει ως αποτέλεσμα την παρουσία τους για σημαντικό χρονικό διάστημα, προξενώντας πιθανότατα σοβαρές αρνητικές επιπτώσεις τόσο στα υδάτινα όσο και εδαφικά οικοσυστήματα. Η άμεση ή έμμεση επαναχρησιμοποίηση των υδάτων έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση των ανθεκτικών αυτών ουσιών σε μεγαλύτερες ακόμη συγκεντρώσεις. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται έξι φαρμακευτικές ουσίες (προπρανολόλη, διχλωφενακικό νάτριο, σουλφαμεθοξαζόλη, χλωφιβρικό οξύ, καρμπαμαζεπίνη, οφλοξακίνη), οι οποίες έχουν βρεθεί στις εκροές των μονάδων βιολογικού καθαρισμού (Γαλλία, Ελλάδα, Ιταλία, Σουηδία κ.α.) σε συγκεντρώσεις της τάξεως των μικρογραμμαρίων ανά λίτρο. Ερευνήθηκε η τύχη τους σε όλες τις πιθανές διαδρομές που μπορεί να ακολουθήσουν μετά την διάθεσή τους στο αποχετευτικό σύστημα: σύστημα ενεργού ιλύος, θάλασσα, νερό πηγής και έδαφος. Μελετήθηκε δηλαδή η βιοαποδοσιμότητα τους κατά την διεργασία της ενεργού ιλύος και κατά την παρουσία τους σε υδάτινους αποδέκτες. Επίσης, εξετάστηκε η ικανότητά προσρόφησής τους και η κινητικότητα τους σε δύο διαφορετικούς τύπους εδάφους καθώς επίσης και στην αερόβια και αναερόβια ιλύ. Οι φαρμακευτικές ουσίες, με εξαίρεση την σουλφαμεθοξαζόλη, βρέθηκαν να είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές στα υδάτινα συστήματα κατά την επεξεργασία τους με διεργασία ενεργού ιλύος. Η αποδόμηση της σουλφαμεθοξαζόλης επιτεύχθηκε κάτω από αερόβιες συνθήκες με τη βοήθεια μιας μεικτής εγκλιματισμένης καλλιέργειας μικροοργανισμών, η οποία και αποτελούσε πηγή άνθρακα ή/και πηγή αζώτου. Κάτι τέτοιο συμβαίνει όταν υπάρχει έλλειψη εναλλακτικής πηγής άνθρακα ή αζώτου. Όσον αφορά στην προσρόφηση των ουσιών στο έδαφος και στην ιλύ, οι συντελεστές προσρόφησης που προσδιορίστηκαν ποικίλουν ανάλογα με τη φύση της ουσίας και του στερεού υλικού (υποστρώματος). Η οφλοξακίνη ήταν ισχυρά προσροφούμενο (με εξαίρεση την περίπτωση της αναερόβιας λάσπης), ενώ το χλωφιβρικό οξύ βρέθηκε ότι είναι το ασθενέστερα προσροφούμενο και ότι εμφανίζει ιδιαίτερη κινητικότητα. Επίσης, η προσρόφηση των ουσιών αποδείχτηκε ότι εξαρτάται σημαντικά από το pH του συστήματος και από την ιοντική ισχύ. Τέλος, η τύχη των φαρμακευτικών ουσιών στο έδαφος προσδιορίστηκε με τη βοήθεια λυσιμέτρων. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν: α) ο ρυθμός φόρτισης των φαρμακευτικών ουσιών β) υδραυλική φόρτιση και γ) η επίδραση της «βροχής». Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν στην κινητικότητα των έξι φαρμακευτικών ουσιών, που σχετίζονταν με την ικανότητα προσρόφησης/εκρόφησης των ουσιών, την ποσότητα της ουσίας που εφαρμοζόταν, τη ροή και την ένταση των γεγονότων της «βροχής». / The study of the effect of pharmaceutical substances, as well as their persistence in the environment, has received an increasing interest in the recent years. Pharmaceutical substances used by humans, as well as their metabolites, enter the Sewage Treatment Plants (STP’s) through discharges from production facilities, hospitals and private household effluents. The most likely fate of these substances, provided that the sewages undergo (like all xenobiotic substances) biological treatment, may be one of the following: • The pharmaceutical substances or their metabolites are mineralized by microorganisms to carbon dioxide and water. • The pharmaceutical substances or their metabolites are more or less persistent in the STP, which implies that depending on their lipophilicity, the substances will be partly retained in the sludge or they will remain dissolved in the aquatic phase. The substances that will neither be retained, nor degraded in the STP, easily reach the aquatic systems. • The pharmaceutical substances, in case they are adsorbed on the sludge, if the sludge is used as a soil amendment, may be dispersed on agricultural land. The substances that are mobile in the soil may reach the ground water or leach to a nearby stream. The rest will be retained by soil. Most drugs are designed to be resistant and to maintain their chemical structure, as well as their biological activity, so that they can perform their therapeutic task. All of these factors, together with their continuous discharge, cause them to remain in the environment for significantly extended times, with adverse effects on the aquatic and terrestrial ecosystems. Direct or indirect water reuse leads to accumulation of pharmaceuticals to concentrations much higher than those of the original discharge. In the present work six pharmaceutical substances (propranolol, diclofenac, sulfamethoxazole, clofibric acid, carbamazepine, ofloxacin), which have been found in the effluents of STP’s (France, Greece, Italy, Sweden) in concentrations of the order of micrograms per litter, were examined. Their fate, in all the likely paths that can follow during their disposal in the drainage, such as the process of activated sludge, seawater, fresh water and soil, was studied. The biodegradation of the aforementioned substances was studied during the process of activated sludge as well as when discharged in aquatic (sea and brackish water) receivers. The adsorption capacity and the mobility in two different types of soil, and in the aerobic and anaerobic sludge of the subject substances was investigated. The subject pharmaceutical substances with the sole exception of sulfamethoxazole, were found to be particularly persistent both in the aquatic systems and during their treatment with activated sludge. The biodegradation of sulfamethoxazole was achieved under aerobic conditions in which the substance served both as carbon and nitrogen source for the enriched consortium (i.e. whenever there was a shortage of a carbon or a nitrogen source). As far as the adsorption of the subject substances on soil and on sludge is concerned, the distribution coefficients measured varied depending on the nature of substance and solid material. Ofloxacin was particularly strongly adsorbed (except for the case of using anaerobic biomass for the solid matrix), while clofibric acid was found to be weakly adsorbed. The adsorption of subject substances proved to depend considerably on the pH of system and on the ionic strength. Finally, the fate of pharmaceuticals in soil was also assessed using lysimeter studies. Important parameters investigated included: the pharmaceutical loading rate and the hydraulic loading rate for adsorption and the rate and duration of a “rain” event for desorption. Significant differences in the mobility of the six pharmaceuticals were found and they were correlated with the adsorption/desorption properties of the compounds, the amount of drug applied, the intensity of the “rain” events and the type of the soil.

Οι βιοαντιδραστήρες μεμβρανών αποτελούν μια καινοτόμο τεχνολογία, ιδανική για την αποκατάσταση προηγμένων αστικών και βιομηχανικών λυμάτων, τα οποία περιέχουν υψηλά ποσοστά βιοαποικοδομήσιμων οργανικών ενώσεων. Η παρούσα εργασία αποτελεί ένα μέρος μιας ευρύτερης προσπάθειας ανάπτυξης μιας νέας κατηγορίας λειτουργικών μεμβρανών τεχνολογίας “Βιοαντιδραστήρα Μεμβρανών” (Membrane Bioreactors, MBRs) ή/και βελτίωσης των ήδη χρησιμοποιούμενων μεμβρανών τεχνολογίας MBR με την ενσωμάτωση στο ενεργό πορώδες τους νανοσωλήνες άνθρακα. Οι νανοσωλήνες άνθρακα δυνητικά θα προσέφεραν ταυτόχρονα υψηλότερες ταχύτητες ροής νερού, υψηλότερο ποσοστό απόρριψης οργανικών ενώσεων και ανόργανων αλάτων χαμηλού μοριακού βάρους, καθώς και υψηλότερη αντοχή της μεμβράνης στην εναπόθεση διαφόρων μικροοργανισμών. Η πρόκληση στην περίπτωση αυτή είναι η αποτελεσματική ενθυλάκωση τους στην ενεργή εκλεκτική στοιβάδα των μεμβρανών αυτών. Οι νανοσωλήνες άνθρακα από την πρώτη στιγμή της ανακάλυψης τους, έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, λόγω της ευρείας εφαρμογής τους σε πολλά επιστημονικά και τεχνολογικά πεδία, ως συνέπεια των μοναδικών ιδιοτήτων τους. Οι χημικές, οπτικές, ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητές τους, τους καθιστούν δυνητικά χρήσιμους σε πάρα πολλές εφαρμογές. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, τα τελευταία 5-7 έτη, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν ταυτοποιηθεί ως μια καινούργια γενιά νανο-πορωδών υλικών με τρομερό δυναμικό για εφαρμογές ως φίλτρα σε υλικά μεμβρανών που θα μπορούσε να φέρει πραγματική επανάσταση στο σχετικό χώρο. H δυνατότητα ελέγχου της διαμέτρου τους και κατά συνέπεια του μεγέθους των πόρων τους μέσω των οποίων λαμβάνει χώρα το φαινόμενο της διάχυσης ή ροής (από τα 4 Angstroms έως τα 15 nm), σε συνδυασμό με τα σχεδόν άτριβου χαρακτήρα γραφιτικά τους τοιχώματα, εξασφαλίζει εξαιρετικά ταχεία ροή μικρών μορίων με ταυτόχρονη καταπληκτική εκλεκτικότητα στη διαπερατότητα μορίων με βάση το μέγεθός τους. Η ροή υγρών μέσα από αυτές των νανοσωλήνων άνθρακα προβλέπεται να είναι 3-5 τάξεις μεγέθους πάνω απ’ ότι αναμένεται με βάση υπολογισμούς βασισμένους σε απλές αρχές της υδροδυναμικής. Στο πλαίσιο αυτό, μελετήθηκε ο εμβολισμός νανοπορωδών εμπορικών μεμβρανών με διάφορα είδη νανοσωλήνων άνθρακα (CNTs): μονοφλοιϊκών (με ένα τοίχωμα) (Single Wall CNT: SWCNT), διπλοφλοιϊκών (με δύο τοιχώματα) (Double Wall CNT: DWCNT), πολυφλοιϊκών (με πολλαπλά (~15) τοιχώματα) (Multi Wall CNT: MWCNT), λεπτών “πολλαπλού” τοιχώματος (με λίγα (~6-7 ) τοιχώματα) (thin MWCNT), αλλά και τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος με υδρόξυ-ομάδες (-OH) και καρβόξυ-ομάδες (-COOH) καθώς επίσης και νανοσωλήνων άνθρακα τροποποιημένων με διάφορα πολυμερή όπως πολυβινυλοπυρολιδόνη (PVP), πολυμεθακρυλικό γλυκιδιλεστέρα (PGMA), (PSSPC16). Οι νανοσωλήνες άνθρακα, αρχικά, χαρακτηρίσθηκαν με τη βοήθεια της φασματοσκοπίας Raman και της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης και μελετήθηκε η διασπορά τους σε νερό (H2O) και αιθανόλη (EtOH). Κατόπιν, εμβολίσθηκαν σε διαφόρων τύπων πορώδεις ανισοτροπικές μεμβράνες (πόρων κωνικού τύπου), αλλά και σε μεμβράνες καθορισμένου μεγέθους πόρων κυλινδρικού τύπου (track etched), στην προσπάθεια ανάδειξης μιας βέλτιστης ενθυλάκωσής τους στο ενεργό/εκλεκτικό τμήμα των μεμβρανών αυτών, κάτι που δεν είναι καθόλου προφανές. Αναπτύχθηκε μια πειραματική διάταξη εμβολισμού νανοσωλήνων άνθρακα, βασιζόμενη στην αρχή της διήθησης/φιλτραρίσματος, η οποία επέτρεψε ένα βαθμό εμβολισμού τους στις μεμβράνες και μια τάση βελτίωσης του χρόνου/των ρυθμών διέλευσης του νερού από αυτές. Στην προσπάθεια αυτή αρωγός σ’ ένα μεγάλο βαθμό αποδείχθηκε η Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης. / Membrane Bioreactors are an innovative technology, ideal for the treatment and rehabilitation of advanced municipal and industrial wastewater which contain high biodegradable organic compounds. A new category of functional membranes for technology MBR, which offer higher water flow, higher rejection rate of organic compounds and inorganic salts of low molecular weight, and greater resistance to the deposition of the membrane of microorganisms may be ensured by the inclusion of various types of carbon nanotubes (CNT’s) into porous polymeric membranes and its basic principle is the efficient binding of modified carbon nanotubes in these membranes. Carbon nanotubes, from the first moment of their discovery, have attracted the interest of the scientific community, due to their wide application in many scientific and technological fields, as a result of their unique properties. More specifically, the chemical, optical, electrical and mechanical properties make them potentially useful in many applications. Important is the use of carbon nanotubes for the development of an innovative high performance membrane for use in Membrane Bioreactors Technology (Membrane Bioreactors, MBR’s). In the present study different types of carbon nanotubes were examined, such as single-wall carbon nanotubes (SWCNT’s), double-wall carbon nanotubes (DWCNT’s), multi-wall carbon nanotubes (MWCNT’s), thin multi-wall carbon nanotubes (thin MWCNT’s), and modified carbon nanotubes with hydroxy groups (-OH), carboxyl groups (-COOH) as well as carbon nanotubes modified with various polymers such as polyvinylpyrrolidone (PVP), phosphonium salt of polystyrene sulfonate (PSSPC16) and polyglycidyl methacrylate (PGMA). Initially, the different types of carbon nanotubes were characterized, using Raman Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. Their dispersion in H2O and ethanol was also examined. Then, they were infiltrated into various types of porous anisotropic membranes with conical porous and into defined pore size membranes (track etched), to find the most suitable combination, which would result to the best water flow through the infiltrated membrane. For this purpose, an experimental device was developed, based on the principle of filtration, which allowed both the filtration of the nanotubes in the films, and the measuring of the water flow through them. Furthermore, the optimal conditions of the system were studied that could both bring about the greater coverage of the membrane pores from nanotube suspensions, (probed by SEM), and result to the optimum water flow rate.

Οι εντεροϊοί έχουν ιδιαίτερη σημασία για τη δημόσια υγεία, δεδομένου ότι σχετίζονται με επιδημίες γαστρεντερίτιδας (μη βακτηριογενούς προέλευσης) από την κατανάλωση μολυσμένου νερού. Οι ιοί αυτοί μπορούν να απομονωθούν σε μεγάλες ποσόστητες από κόπρανα και ούρα ανθρώπινης προέλευσης, καθώς και από λύματα και μολυσμένα νερά. Επιπλέον, οι Αδενοϊοί είναι παθογόνοι για τον άνθρωπο και η παρουσία τους σε περιβαλλοντικά δείγματα δύναται να προκαλέσει σημαντικές μολύνσεις. Οι Αδενοϊοί είναι ιοί ανθρώπινης εντερικής προέλευσης που περιέχουν DNA και ορισμένοι ορότυποι τους είτε δεν καλλιεργούνται, είτε καλλιεργούνται δύσκολα στις συνήθεις κυτταρικές σειρές. Γι’ αυτόν το λόγο, η ανίχνευσή τους σε μολυσμένο νερό και ο ρόλος τους ως παραγόντων πρόκλησης γαστρεντερίτιδας έχουν υποτιμηθεί. Οι Ρότα ιοί είναι υπεύθυνοι για οξεία περιστατικά γαστρεντερίτιδας στον άνθρωπο και τα ζώα. Κατόπιν του διπλασιασμού του γενετικού τους υλικού στον γαστρεντερικό σωλήνα οι ιοί αυτοί εκκρίνονται και δύνανται να διασπαρούν στο περιβάλλον και το νερό. Γενικά, οι Ρότα ιοί έχουν εμπλακεί σε περιστατικά γαστρεντερίτιδας σε πολλές χώρες. Η σταθερότητα των ανθρωπίνων Ρότα ιών στο νερό και η ανθεκτικότητά τους σε φυσικοχημικές διαδικασίες εξυγίανσης κατά την επεξεργασία των λυμάτων συντείνουν στην εξάπλωσή τους. Στην παρούσα διατριβή ανιχνεύθηκαν και απομονώθηκαν εντεροϊοί, αδενοϊοί και ρότα ιοί από ακατέργαστα λύματα, τα οποία ελήφθησαν από την είσοδο τεσσάρων σταθμών βιολογικού καθαρισμού (δύο στην Αττική και δύο στην Αχαΐα). Συνολικά ελήφθησαν 118 δείγματα ακατέργαστων λυμάτων κατά την περίοδο Σεπτέμβριο 2000 – Σεπτέμβριο 2003. Η μεθοδολογία αφορούσε στην συμπύκνωση των ιών ακολουθούμενη από RT-nested PCR, προκειμένου να επιτευχθεί αύξηση της ευαισθησίας απομόνωσης των ιών. Μετά την απομόνωση γενετικού υλικού των ιών πραγματοποιήθηκε τυποποίησή τους εφαρμόζοντας nucleotide sequencing analysis. Οι Ρότα ιοί ανιχνεύθηκαν σε 17 δείγματα (14.2%). Τα αποτελέσματα της τυποποίησής τους ήταν rotavirus τύπος G1 (88.2%) και τύπος G2 (11.8%). Οι Αδενοϊοί βρέθηκαν σε 55 δείγματα (45.8%). Η Sequencing ανάλυση είχε ως αποτέλεσμα την παρουσία στα δείγματα αδενοϊών της ομάδας F [τύποι 40 (34.6%) και 41 (63.6%)] και της ομάδας C [τύπος 2 (1.8%)]. Οι Εντεροϊοί ανιχνεύθηκαν σε 30 δείγματα (40%) και η sequencing ανάλυση είχε ως αποτέλεσμα την παρουσία αρκετών τύπων όπως (α) coxsackievirus (τύποι A6 - 3.3%, A9 - 3.3%, A16 - 3.3%, B4 - 16.7%, B5 - 3.3%), (β) echovirus (τύποι 2 -6.7%, 6 - 13.3%, 30 -10%), (γ) εντεροϊοί τύποι 68 - 3.3%, 71 - 13.3% καθώς και porcine εντεροϊός (6.7%), poliovirus 1 (6.7%) και poliovirus 2 (10%). Η μικροβιολογική ποιότητα του νερού επομένως και η ανθρώπινη υγεία επηρεάζονται σημαντικά από την παρουσία μικροοργανισμών εντερικής προέλευσης, οι οποίοι προέρχονται από λύματα που καταλήγουν στο υδάτινο περιβάλλον. Πολλές επιδημίες από ιούς εντερικής προέλευσης έχουν κατά καιρούς συνδυαστεί με το νερό. Οι υδατογενείς επιδημίες γενικά εξαπλώνονται στον πληθυσμό από κατανάλωση μολυσμένου νερού, κολύμβηση σε ακατάλληλα νερά αναψυχής καθώς επίσης μεταδίδονται απο τη σωματική επαφή και την εισπνοή. Τα μη επεξεργασμένα λύματα της μελέτης περιέχουν πολλούς και διαφορετικούς τύπους ιών εντερικής προέλευσης οι οποίοι κατά κύριο λόγο προκαλούν γαστρεντερίτιδα. Επομένως καθίσταται αναγκαία η επξεργασία των λυμάτων στο μέγιστο δυνατό βαθμό στους σταθμούς βιολογικού καθαρισμού. Η Sequencing ανάλυση έδειξε την παρουσία ανθρώπινων Ρότα ιών A (τύποι G1 και G2), οι οποίοι προκαλούν παγκοσμίως διάρροια σε παιδιά καθώς επίσης και την παρουσία αδενοϊών τύπου 40 και 41, οι οποίοι είναι σημαντικοί αιτιολογικοί παράγοντες γαστρεντερίτιδας, κυρίως σε θερμά κλίματα. Από την άλλη πλευρά η ποικιλία των εντεροϊών που ανιχνεύθηκε στα ακατέργαστα λύματα ήταν μεγαλύτερη συγκρινόμενη με την αντίστοιχη των υπολοίπων ιών της μελέτης. Η παρούσα διατριβή αναδεικνύει την αποτελεσματικότητα της μεθόδου «nucleotide sequencing analysis», ως μέσου επιδημιολογικής μελέτης και ανάλυσης της συσχέτισης ιών που εμπλέκονται σε ανθρώπινες ασθένειες κι εκέινων που ανιχνεύονται σε ακατέργαστα λύματα. / Enteroviruses have been associated with outbreaks of waterborne non-bacterial gastroenteritis and are of important concern for public health. Significant numbers of viruses can be isolated from faeces and urine of humans as well as from sewage and polluted waters. Adenoviruses are also pathogenic to humans and their presence in environmental samples (polluted waters) may cause infections. Like rotaviruses, adenoviruses are causative agents of gastroenteritis, are the only human enteric viruses to contain DNA and many serotypes are difficult to culture in regular cell lines For this reason, and because adenoviruses are slow growing, their presence in polluted water and their role as originators of gastroenteritis have probably been underestimated. Rota viruses are responsible for severe gastroenteritis in humans and animals. After replicating in the gastrointestinal tract, these viruses are excreted and may be dispersed in environmental waters. Rota viruses have been implicated in waterborne gastroenteritis outbreaks in many countries. The stability of human rotaviruses in environmental water and their resistance to physicochemical treatment processes in sewage treatment plants may facilitate their transmission. In the present study, enteroviruses, adenoviruses and rota viruses were detected in raw sewage samples from inlets of four biological treatment plants in Greece (two in Athens, two in Patras}. Raw sewage samples (118) were analyzed for the presence of these viruses during the period September 2000 to September 2003. Our approach consisted of a simple concentration of viruses from raw sewage followed by RT-nested PCR in order to increase the sensitivity of virus detection. The viral sequences detected were then characterized by nucleotide sequencing analysis. Rota viruses were detected in 17 samples (14.2%). Sequencing analysis of the positive sewage samples revealed the presence of rotavirus type G1 (88.2%) and type G2 (11.8%). Adenoviruses were found in 55 samples (45.8%). Sequencing analysis of the positive sewage samples revealed the presence of adenovirus group F type 40 (34.6%), type 41 (63.6%) and group C type 2 (1.8%). Enteroviruses were detected in 30 samples (40%) and sequencing analysis of the positive sewage samples revealed the presence of several types such as (a) coxsackievirus types (A6 - 3.3%, A9 - 3.3%, A16 - 3.3%, B4 - 16.7%, B5 - 3.3%), (b) echovirus types (2 -6.7%, 6 - 13.3%, 30 -10%), (c) enterovirus types (68 - 3.3%, 71 - 13.3%) as well as porcine enterovirus (6.7%). poliovirus 1 (6.7%) and poliovirus 2 (10%). Water quality and, therefore human health, may be significantly affected by the presence of pathogenic enteric microorganisms derived from sewage discharged to the aquatic environment. Outbreaks of enteric virus disease have been linked to water at various times and to different causes. Waterborne disease may be transmitted by consumption of polluted drinking water, by immersion in recreational water or by contact with skin or inhalation. Raw sewage was found to be contaminated by different types of enteric viruses that mainly cause gastroenteritis; therefore, it is necessary to use the most efficient water treatment measures in sewage treatment plants. Sequencing analysis showed the presence of human rotavirus A type G1 and G2 which cause childhood diarrhea worldwide and enteric adenoviruses (types 40 and 41) which are important etiological agents of pediatric gastroenteritis, principally in temperate climates. On the other hand, the variety of enteroviruses identified in the raw sewage samples was more extensive compared to the other viruses of the study. The present study demonstrated the efficiency of the nucleotide sequencing analysis for studying epidemiological relationships between strains involved in human infections and those found in raw sewage.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία ενός υποβρύχιου ασύρματου δικτύου αισθητήρων για την πραγματοποίηση της μέτρησης της στάθμης μίας δεξαμενής γεμισμένης με νερό και λύματα. Πραγματοποιήθηκε μία πλήρη βιβλιογραϕική αναζήτηση πάνω στο θέμα των των υποβρύχιων ασύρματων δικτύων αισθητήρων και στην συνέχεια αγοράστηκε ο κατάλληλος εξοπλισμός για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Με την χρήση του ολοκληρωμένου εξοπλισμού evaluation kit EK010-JN5148, δημιουργήσαμε ένα δίκτυο μεταξύ ενός συντονιστή, ενός δρομολογητή και διαϕόρων τερματικών συσκευών. Ο δρομολογητής και οι τερματικές συσκευές πραγματοποιούν μετρήσεις της θερμοκρασίας στο υδάτινο περιβάλλον και ο δρομολογητής είναι υπεύθυνος για την μεταϕορά των πληροϕοριών εκτός του υποβρύχιου περιβάλλοντος, στον συντονιστή, ο οποίος απεικονίζει τα πακέτα δεδομένων στην LCD οθόνη. Με αυτό τον τρόπο, ο χρήστης βλέπει ανά πάσα στιγμή τις μετρήσεις που τον ενδιαϕέρουν, αλλά και ταυτόγχρονα παρακολουθεί την ισχύ του δικτύου στα διάϕορα βάθη,στα οποία εμβυθίζονται οι μικροεπεξεργαστές που ϕέρουν τους αισθητήρες. Απώτερος στόχος της εργασίας είναι η εξοικείωση του αναγνώστη με το αντικείμενο των ασύρματων δικτύων υποβρύχιων αισθητήρων και η ανάδειξη της χρησιμότητάς τους μέσω των πολυάριθμων εϕαρμογών τους. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν έδωσαν ένα αριθμό κριτηρίων για την διαπίστωση της ισχύος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο νερό και τελευταίο και μη αμελητέο η εϕαρμογή που δημιουργήθηκε αποτελεί μία σημαντική λύση στο πρόβλημα ανίχνευσης της στάθμης των λυμάτων σε μία δεξαμενή γεμισμένη με νερό και λύματα, ουσίες οι οποίες πρέπει να διαχωριστούν στην συνέχεια. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, έγινε λεπτομερής μελέτη της λειτουργίας του Υδροηλεκτρικού Σταθμού του Γλαύκου στην περιοχή της Αχαίας και των αναγκών του σταθμού, όπου και στο τέλος προτάθηκαν λύσεις για την βελτίωση και διευκόλυνση της ετήσιας πραγματοποίησης μετρήσεων πάνω στην ποιότητα του αρδεύσιμου νερού, χρησιμοποιώντας τον αγορασθέντα εξοπλισμό. / The object of this thesis is to create an underwater wireless sensor network for the embodiment of the level measurement of a tank filled with water and wastewater. A search in literature was conducted on the topic of underwater wireless sensor network, in order to further purchase the appropriate equipment to perform the experiments. Using the integrated equipment kit EK010-JN5148, a network was created between a coordinator device, a router device and various terminals. The router and terminal devices operate temperature measurements in the aquatic environment, while the router has the additional role to transfer the gathered information to the coordinator, who is placed outside the aquatic environment. Afterwards, the coordinator illustrates the data packets on the LCD screen for the user to see. The advantage of the network utilization is that the user can benefit from the update of the information and choose the way to depict them and concurrently monitor the power of the network in various depths. The ultimate goal of this paper is to familiarize the reader with the object of underwater wireless sensor networks highlighting their usefulness through numerous applications. The experiments that were carried out provide criteria to determine the effect of the electromagnetic waves in water. Finally, through coding in language C, an application was created to serve as a solution to the problem of detecting the level of water waste in an industrial tank and give necessary information to facilitate its separation later in the process. During the thesis, a detailed study was made on the operation of a hydroelectric power plant in Glavkos in the region of Achaea, Greece. Solutions including the use of the kit EK010-JN5148 were proposed in order to enhance and facilitate the annual measurements on the quality of the irrigable water.