Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η εκτίμηση της ποιότητας του υδάτινου οικοσυστήματος της λίμνης Παμβώτιδας, με την εφαρμογή βιολογικών και χημικών παραμέτρων. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια του έτους 2011, πραγματοποιήθηκαν 6 δειγματοληψίες (κάθε 2 μήνες) δειγμάτων νερού από σημεία της λίμνης που εμφανίζουν σημαντικές ανθρωπογενείς επιδράσεις και ακολούθησε ανάλυση διαφόρων φυσικοχημικών παραμέτρων ((NO3-, NO2-, BOD, PO4+3-P, pH, αγωγιμότητας και χλωροφύλλης-α). Παράλληλα, συλλέχθηκαν δείγματα ιστών (αίμα, βράγχια, μυϊκός ιστός και ήπαρ) από άτομα του είδους Carassius gibelio (Bloch, 1782) και ακολούθησε προσδιορισμός των επιπέδων των μετάλλων στα βράγχια, τον μυϊκό ιστό και το ήπαρ των ατόμων για κάθε δειγματοληπτική περίοδο. Επιπρόσθετα, εφαρμόστηκε η τεχνική των μικροπυρήνων (ΜΝ test) σε απομονωμένα κύτταρα του αίματος και των βραγχίων, έτσι ώστε να εκτιμηθεί η ύπαρξη γενοτοξικών παραγόντων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης, παρατηρήθηκαν ιδιαίτερα υψηλές τιμές φωσφορικών, νιτρικών και αμμωνιακών ιόντων, οι οποίες μπορεί να χαρακτηρίσουν τον ευτροφικό χαρακτήρα της λίμνης, ενώ παρατηρήθηκαν σημαντικές εξάρσεις της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α. Επίσης, οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων που μετρήθηκαν στα βράγχια, το ήπαρ και το μυϊκό ιστό των συλλεχθέντων ιχθύων, εμφάνισαν σημαντικές διαφορές τόσο κατά τη διάρκεια του έτους όσο και μεταξύ των ιστών, ενώ η συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων και άλλων πυρηνικών ανωμαλιών που μετρήθηκαν σε ερυθροκύτταρα ατόμων του είδους Carassius gibelio δεν έδειξε ένα σαφή πρότυπο διαφοροποίησης κατά τη διάρκεια του έτους. Οι σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ της συχνότητας εμφάνισης πυρηνικών ανωμαλιών με την αγωγιμότητα των υδάτων, με τα επίπεδα των νιτρικών, νιτρωδών και φωσφορικών ιόντων, καταδεικνύουν για πρώτη φορά μια πιθανή σχέση μεταξύ των επαγώμενων γενοτοξικών επιπτώσεων και της κατάστασης των υδάτων. / The aim of the present study was to investigate the water quality of the Lake Pamvotis, with the use of a battery of chemical and biological indices. In specific, during the year 2011, and every 2 months time period, water samples were collected from 4 stations along the lake, which appear to have important anthropogenic influences and analyzed for their physicochemical parameters, (NO2-, NO3-,BOD, PO4+3-P, pH, conductivity and chlorophyll- α). In parallel, individuals of the species Carassius gibelio were caught alive, transferred to the lab and parameters such as the concentration of heavy metals and the micronuclei frequency were investigated in different tissues (blood, gills, muscle and kidney). According to the results of the present study, high levels of NO2-, NO3- and PO4+3-P were observed throughout the year, while there was a significant increase of Chl-α in all stations in December. Heavy metals measured in tissues of fishes showed tissue-specific and time- dependent alterations with time, while the frequency of micronuclei and other nuclear abnormalities measured in blood cells and gills of fishes showed no time-dependent alterations throughout the year. However, the significant relationships occurred among the induction of genotoxic effects with the levels of NO2-, NO3- and PO4+3-P in each case, indicates for a first time the impact of water quality on the homeostasis of aquatic organisms, especially its potency to induce genotoxic effects on aquatic biota. Despite the latter, further studies are need in order to elucidate the biological effects of the aforementioned water parameters, at least in species such as Carassius gibelio which is able to adapt strategies for living under environmental pressure.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της ποιότητας των υπόγειων υδάτων του Ελλαδικού χώρου. Τα υπόγεια ύδατα αποτελούν πηγή ζωής και βασικό τομέα του περιβάλλοντος, οπότε κρίνεται απαραίτητη η έρευνα του χημισμού τους και η προστασία τους από οποιαδήποτε και οποιουδήποτε βαθμού ρύπανση και μόλυνση. / -

- / -

- / -

Στην παρούσα διατριβή γίνεται διερεύνηση της ικανότητας υπολογισμού της τοπικής ταχύτητας ροής με την χρήση εκκρεμούς, βυθισμένο εντός της ροής. / In this thesis is examined if the local flow velocity can be calculated by a pendulum, with a narrow margin of error.

Η μελέτη της παρουσίας των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι μεγάλης σημασίας, καθώς η εκτίμηση των επιπτώσεών τους στον άνθρωπο και στο περιβάλλον είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο ζήτημα για την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. Η μελέτη των αιωρούμενων σωματιδίων αποτέλεσε ερευνητικό αντικείμενο μόλις τις τελευταίες πέντε δεκαετίες και με βάση μελέτες που έγιναν, διαπιστώθηκε η επίπτωσή τους στην υγεία του ανθρώπου και την κλιματική αλλαγή. Επίσης, αποδεικνύεται ο ρόλος τους στις διεργασίες σχηματισμού των νεφών και της ομίχλης και στη διαμόρφωση του ενεργειακού ισοζυγίου του πλανήτη. Ωστόσο, τα αιωρούμενα σωματίδια δεν μπορούν να μελετηθούν εύκολα εξαιτίας του μικρού μεγέθους και της σύνθετης χημικής τους σύνθεσης. Σκοπός αυτής της διπλωματικής - ερευνητικής εργασίας είναι η εκτίμηση της ατμοσφαιρικής κατάστασης στο κέντρο της Πάτρας. Η εκτίμηση αυτή θα προκύψει από τη μέτρηση των συγκεντρώσεων των αιωρούμενων σωματιδίων, στο κέντρο της πόλης. Οι μετρήσεις έγιναν σε κεντρικές αρτηρίες της πόλης, ενώ συλλέχθηκαν και στοιχεία μετεωρολογικών παραμέτρων, ώστε να μελετηθεί η επίδρασή τους στις συγκεντρώσεις των αιωρουμένων σωματιδίων. Το καινοτόμο στοιχείο της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι το γεγονός ότι έγιναν καταγραφές και για τις συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων PM 1, για τα οποία δεν έχει θεσμοθετηθεί όριο επικινδυνότητας. Παρόλα αυτά, οι επιστήμονες θεωρούν ότι λόγω της μικρής διαμέτρου τους είναι πιθανό να εισχωρούν έως και το κυκλοφορικό σύστημα των ανθρώπων, με αποτέλεσμα οι επιπτώσεις τους στην υγεία του ανθρώπου να θέλει περαιτέρω διερεύνηση. Επιπρόσθετα, σε αυτήν την εργασία έγιναν μετρήσεις για την συγκέντρωση του μονοξειδίου του άνθρακα (CO) στις ίδιες τοποθεσίες και την ίδια χρονική στιγμή που έγιναν οι μετρήσεις για τα αιωρούμενα σωματίδια. Αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να γίνει συσχετισμός των στοιχείων αυτών που καταγράφηκαν και να βγάλουμε συμπεράσματα για την ποιότητα της ατμόσφαιρας. Τέλος δε, θα γίνει σύγκριση της κατάστασης που επικρατεί στη Πάτρα με τη κατάσταση που επικρατεί σε άλλες πόλεις της Ελλάδας, καθώς και με τα όρια εκπομπής αιωρούμενων σωματιδίων, όπως αναφέρονται στη σχετική κατευθυντήρια οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης περί εκπομπής ρύπων. / The study of the presence of particulate matter in the atmosphere is of essential importance, as the estimation of particulate matter 's consequences on human and the environment is an exceptionally complex matter for the world scientific community. The study of particulate matter has been object of investigation just for the latest five decades and according several studies it has been notified the implications on human health and climate changes. It also has been proved their role in formation processes of clouds and fog and the formation of energy balance of the planet. However, particulate matters cannot be easily studied because of their very small size and their complex chemical composition. The main purpose of this diploma thesis is the evaluation of the atmospheric situation in the city of Patras. This evaluation will be resulted out of the measurement of the concentration of particulate matter at city center. The measurements have been taken from central drive arteries of the city, while have been collected also features of meteorological parameters, in order to study their effect on the concentrations of particulate matter. The innovation of this diploma thesis is the fact that there have been recorded also the concentrations of particulate matter PM1, for which there has not yet been any establishment of danger limits. Nevertheless, scientists consider that because of their very small diameter it is possible to penetrate into the human circulatory system, resulting consequences in human health, for which is needed further investigation. In addition in this diploma thesis have been reordered measurements of the concentration of carbon monoxide (CO) at the same locations and simultaneously with the particulate matter. This enables us to correlate these elements and make conclusions about the quality of the atmosphere. Finally, there will be a comparison of the situation of the air quality between Patras and other Greek cities, as well as the limits of particulate matter emission, as they refer in the relevant guidance instructions of European Community about pollutant emissions. In addition in this diploma thesis have been reordered measurements of the concentration of carbon monoxide (CO) at the same locations and simultaneously with the particulate matter. This enables us to correlate these elements and make conclusions about the quality of the atmosphere. Finally, there will be a comparison of the situation of the air quality between Patras and other Greek cities, as well as the limits of particulate matter emission, as they refer in the relevant guidance instructions of European Community about pollutant emissions.

Στη παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της καταγραφής των επιπλεόντων απορριμμάτων σε δύο θαλάσσιες περιοχές της Δυτικής Ελλάδος: (α) το δυτικό Κορινθιακό κόλπο και (β) το βόρειο τμήμα του Στενού Κέρκυρας Ηγουμενίτσας. Ο δυτικός Κορινθιακός κόλπος χαρακτηρίζεται από ισχυρή συμβολή χερσαίων πηγών ρύπανσης (ποταμοί) ενώ οι ναυσιπλοϊακές γραμμές συνιστούν μια αξιοσημείωτη θαλάσσια πηγή ρύπανσης. Η περιοχή του βόρειου στενού Κέρκυρας-Ηγουμενίτσας ελέγχεται κυρίως από θαλάσσιες πηγές ρύπανσης (ναυσιπλοΐα). Το πλαστικό διαπιστώνεται ότι είναι το κυρίαρχο υλικό και στις δύο περιοχές (83%-82%) ενώ οι γενικές συσκευασίες (23%-21%) και οι συσκευασίες ποτών/αναψυκτικών (32%-22%) οι κυρίαρχες χρήσεις τους. Αναπτύχθηκαν μέθοδοι για τον υπολογισμό και την παρουσίαση της επιφανειακής πυκνότητας των απορριμμάτων και οι μετρήσεις αυτές ερμηνεύτηκαν με βάση τις κυρίαρχες πηγές ρύπανσης. Μέθοδοι στατιστικής ανάλυσης εφαρμόστηκαν για την σύγκριση της σύστασης (υλικό) των επιπλεόντων απορριμμάτων. / In this study, the results of the recording of floating litter in two maritime regions of West Greece are presented: (a) in the west Corinthian gulf and (b) in the north part of the narrow region between Corfu and Igoumenitsa. The west Corinthian gulf is characterized by powerful contribution of overland polluted sources (rivers) while the navigational lines institute one notable maritime source of pollution. The region of the north narrow region between Corfu and Igoumenitsa is controlled mainly from maritime sources of pollution (navigation). It is concluded that the plastic is the predominant material in both regions (83%-82%) while the general packaging (23%-21%) and the beverage packaging (32%-22%) their main uses. Methods have beendeveloped for the calculation and the presentation of the surface density of the litter and these measurements have been interpreted according to the predominant sources of pollution. Methods of statistical analysis have been implemented for the comparison of the consistency (material) of the floating litter.

- / -

Το πρόβλημα της ρύπανσης του εδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα έχει πάρει ανησυχητικές διαστάσεις τις τελευταίες δεκαετίες. Η βιομηχανική ανάπτυξη πέρα απο τις θετικές συνέπειες που έχει για την ζωή των ανθρώπων, έχει δυστυχώς επιφέρει προβλήματα ρύπανσης του υπεδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα με επικίνδυνες οργανικές ενώσεις. Η αλόγιστη και ανεύθυνη διαχείριση και διάθεση των αποβλήτων έχει αρνητικές και συχνά μη αντιστρεπτές συνέπειες για το οικοσύστημα και την δημόσια υγεία. Ανάμεσα στις μεθόδους για την αντιμετώπιση του προβλήματος της ρύπανσης του εδάφους και των υπογείων υδάτων, οι βιολογικές μέθοδοι κερδίζουν ολοένα έδαφος λόγω του χαμηλού κόστους, της αποτελεσματικότητας και του ελάχιστου αριθμού παραπροϊόντων. Οι βιολογικές μέθοδοι αποσκοπούν στην αποκατάσταση των εδαφών με την χρήση γηγενών μικροοργανισμών του εδάφους. Η κινητική ανάπτυξης των μικροοργανισμών στο έδαφος διαφέρει σημαντικά από την κινητική ανάπτυξης όταν οι μικροοργανισμοί αιωρούνται σε καλά αναδευόμενα περιβάλλοντα. Η συγκεκριμένη εργασία έχει σαν στόχο να μελετηθεί η κινητική ανάπτυξης ενός γηγενούς βακτηριακού πληθυσμού, του Pseudomonas fluorescens κατά την βιοαποδόμηση της φαινόλης σε κατάλληλη πειραματική διάταξη, χρησιμοποιώντας ως πρότυπο πορώδες μέσο πυριτική άμμο (SiO2) η οποία αποτελεί ένα από τα βασικότερα συστατικά του εδάφους. Η φαινόλη είναι μία αρωματική ένωση η οποία χρησιμοποιείται συχνά στην βιομηχανία για την παρασκευή χρωμάτων, πλαστικών και φαρμάκων. Εξαιτίας της ευρείας χρήσης της, συναντάται συχνά στο έδαφος και τον υδροφόρο ορίζοντα. Για τον σκοπό αυτό έγιναν αρχικά πειράματα σε διαφορικές κλίνες άμμου με πηγή άνθρακα την γλυκόζη έτσι ώστε να αναπτυχθεί η κατάλληλη πειραματική διάταξη και διαδικασία για την περαιτέρω μελέτη της κινητικής ανάπτυξης του μικροοργανισμού Pseudomonas fluorescens. Στην συνέχεια μελετήθηκε η κινητική ανάπτυξης του μικροοργανισμού χρησιμοποιώντας ως πηγή άνθρακα την φαινόλη σε κλίνες άμμου. Παράλληλα έγιναν και πειράματα διαλείποντος έργου για την μελέτη της κινητικής ανάπτυξης του συγκεκριμένου μικροοργανισμού σε υγρές καλλιέργειες με θρεπτικό υπόστρωμα τόσο την γλυκόζη όσο και την φαινόλη. Σκοπός των πειραμάτων αυτών ήταν ο προσδιορισμός των κινητικών παραμέτρων. Τέλος αναπτύχθηκε κατάλληλο θεωρητικό μοντέλο για την προσομοίωση της κινητικής ανάπτυξης ενός βακτηριακού πληθυσμού στην μικροσκοπική κλίμακα. Απώτερος στόχος του θεωρητικού μοντέλου σε συνδυασμό με τα πειραματικά αποτελέσματα είναι να γίνει αποσαφήνιση των μηχανισμών αποδόμησης τοξικών ρύπων στην μικροσκοπική κλίμακα απο γηγενή βακτήρια και να αναπτυχθούν απλά κριτήρια για την πρόβλεψη και τον σχεδιασμό αποτελεσματικών μεθόδων αντιμετώπισης περιπτώσεων ρύπανσης του υπεδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα. / The problem of soil and groundwater contamination has been increasing in the last few decades. Industrial growth is usually accompanied by pollution of groundwater with hazardous organic compounds. Irresponsible disposal of organic compounds into the soil has serious adverse consequences for the ecosystem and public health. Among methods that have been proposed for remediation of contaminated soils, biological methods using microorganisms which are indigenous in soil, are preferable because of their low cost, effectiveness and the low production of byproducts. Growth kinetics of microorganisms in soil differs significantly from growth kinetics of microorganisms suspended in a well-mixed stirred tank reactor. The aim of the present work was the experimental study of growth kinetics of a soilindigenous strain of the bacterium Pseudomonas fluorescens in sand packs (model soil) during the biodegradation of phenol. Phenol is an aromatic organic compound, which is widely used in industry, e.g. in paints, plastics, pharmaceuticals and many other products. Due to its extensive use, phenol is a common pollutant, especially in soil and groundwater. Experiments were initially conducted in sand packs, using glucose as a carbon source. The purpose of these experiments was the setup and test of the experimental procedure. Further experiments of growth kinetics in sand packs were conducted using phenol as a carbon source. In order to determine the growth kinetic parameters of Pseudomonas fluorescens for glucose and phenol biodegradation, batch experiments in liquid cultures were conducted. Finally, a hybrid simulator was developed for the theoretical investigation of growth kinetics of a bacterial population consisted a biofilm in microscale. The further aim of the theoretical simulator combined with the experimental results, was the elucidation of biodegradation mechanisms of toxic compounds by soil-indigenous bacteria in microscale, in order simple criteria for the prediction and remediation of polluted soils and groundwater to be developed.

Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας μελετώνται οι υδρογεωλογικές και υδροχημικές συνθήκες που επικρατούν στην ευρύτερη περιοχή του Αιγίου, με έμφαση στη μελέτη του προσχωματικού υδροφόρου της περιοχής. Η περιοχή έρευνας έχει ως γεωλογικό υπόβαθρο τους σχηματισμούς της ζώνης της Πίνδου, ενώ το πεδινό και ημιορεινό της τμήμα είναι πληρωμένο από Πλειο-Πλειστοκαινικά και Ολοκαινικά ιζήματα. Τα Πλειο-Πλειστοκαινικά ιζήματα της περιοχής που αποτελούνται από πακέτα στρωμάτων που έχουν ταπεινωθεί από τα ρήγματα αποτελούν έναν ενιαίο υδροφόρο από επάλληλα στρώματα με μεταβαλλόμενη διαπερατότητα. Υπέρκεινται ενός καρστικού υδροφόρου ορίζοντα που φιλοξενείται σε σχηματισμούς που έχουν κατακερματιστεί και στραφεί από τα κανονικά ρήγματα. Οι δυο αυτοί υδροφόροι αποτελούν και τα κύρια υδροφόρα στρώματα της περιοχής. Τα υπόγεια νερά της περιοχής ομαδοποιούνται σε τρείς κύριους υδροχημικούς τύπους (Ca-HCO3, Ca-HCO3-SO4 και Na-HCO3). Ως προς την ποιότητά τους, κατά τόπους φαίνονται εμπλουτισμένα σε ενώσεις του αζώτου, σε ιόντα φθορίου και σε συγκεκριμένα ιχνοστοιχεία όπως ο ψευδάργυρος, ο μόλυβδος και το μαγγάνιο. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων πειραμάτων έκπλυσης και ορυκτολογικών προσδιορισμών, που αφορούν στην επίδραση που έχει η χημική σύσταση των ιζημάτων στην σύσταση του υπόγειου νερού, διαπιστώνεται ότι ο εμπλουτισμός των νερών της περιοχής των Νεραντζιών σε φθόριο πιθανά οφείλεται στην εμφάνιση λιγνιτικών οριζόντων της περιοχής. Με τη χρήση των ισοτόπων οξυγόνου και υδρογόνου διαπιστώνεται ότι το νερό του ελεύθερου υδροφόρου με μικρές αποκλίσεις προέρχεται από το μετεωρικό νερό της περιοχής. Επιπλέον από την μέτρηση του διαλελυμένου 220Rn στο νερό προέκυψε ότι τα αέρια αυτά στην περιοχή έρευνας, είναι δυνατόν να αποτελέσουν ιχνηλάτες των ενεργών ρηγμάτων της περιοχής. / In the frame of the present thesis the hydrogeological and hydrochemical conditions that prevail in the broader Aigion region are analyzed and interpreted. The study emphasizes in the unconfined aquifer of Plio-Pleistocene sediments. The geological background of the research area consists of the carbonate rocks and the flysch of the Olonos Pindos zone, whereas at the lower parts these formations are overlain with Plio-Pleistocene sediments as well as Holocene fluvial deposits. The study area hosts two major aquifers, one of Plio-Pleistocene sediments consisting of subsided blocks formed by tectonic activity, forming a uniform, unconfined aquifer with diverse permeability. These formations are underlain by a karstic aquifer which is faulted and rotated by normal faults. Groundwaters of the region can be grouped in three main hydrochemical types (Ca-HCO3, Ca-HCO3-SO4 and Na-HCO3). Concerning their quality it is shown that they are enriched in nitrogen compounds and fluorine, as well in certain trace elements, such as Pb, Zn, Mn. The results from the leaching experiments and mineralogical determination, concerning the effect of the chemical composition of sediments in the groundwater chemistry indicate that there is a possible enrichment of fluorine in Neratzies aquifer due to lignite outcrops in this region. The relationship between meteoric and underground water was investigated by the use of δD and δ18O isotopes. It is concluded that the water is mainly of meteoric origin. Moreover by the measurement of diluted 220Rn in water it is suggested that, these in the research area can be used as pathfinders of active cracks and faults.