Εκτίμηση της τοξικότητας διαφόρων σταδίων επεξεργασίας αποβλήτων τυροκομικών μονάδων με χρήση βιοδεικτών

Abstract

One of the major environmental hazard not only for the Achaia Prefecture, but also for many other regions of the Greek area has to deal with agro-industrial effluents which outfall to the countryside. Among the agroindustries, the units of milk treatment and cheese production are concerned as such of great environmental interest. Despite that the production of milk and dairy products is relatively limited in Achaia Prefecture, their scattered installation and their unlegal operation contribute considerably in the environmental pollution of the area. The most dairy units operate in periodical base, they are scattered in the countryside while they are relatively assessed as small units. Their effluents that have been considered as toxic. The basic aim of the present study is to estimate the toxicity of cheese whey effluents from dairy unit after their treatment for biogas production (hydrogen and methane) in anaerobic digestion reactors (H2-CSTR and CH4- CSTR respectively), aiming at the total estimation of their repercussions in the aquatic ecosystem. Initially, the ecological risk from the rejection of cheese-whey effluents in the river of Vouraikos has been estimated. The data drived to an annual forecast which gives critical levels of ecological risk during summertime, and remarkable level of risk during autumn. Integrated analysis proved that effluents concentration of the river smaller than 0,064% is prerequired in order to avoid the ecological risk of the aquatic fauna, while the present ecological situation of ecosystem is far from optimal, as the rejection of the untreated effluents into the water leads to concentrations 5 times higher than the above limit, approaching 0,32% during summertime. The toxicity estimation was achieved with the use of bioindicators from two trophic levels (freshwater invertebrates and fish): Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus in the form of mikrobiotests Thamnotoxkit F and Daphtoxkit FTM magna, and the embryos of zebrafish (Danio rerio) according to the protocols of ISO and EPA. In total there have been taken 109 samples (4 duplicate samples of cheese whey, 55 duplicate samples from the reactor of hydrogen production and 50 duplicate samples from the reactor of methane production). In the toxicity tests applied (Thamnotoxkit F, Daphtoxkit FTM magna and zebrafish), L(E)C50 in 24h and 48h were calculated according to the tests protocols. It was found that mean LC50 values for the Thamnocephalus platyurus was 0.76 for the samples from H2-CSTR reactor and 1.33 for the samples from CH4-CSTR reactor. The corresponding values for Daphnia magna in the 48 hours was 1.82 and 2.26 while for the zebrafish 0.88 and 0.95 for the same period. The values resulted from the three tests classify the effluents from “very toxic” to “extremely toxic”.

Ένα από τα μεγαλύτερα περιβαλλοντικά προβλήματα που αντιμετωπίζει όχι μόνο ο Νομός Αχαΐας, αλλά και πολλές άλλες περιοχές της χώρας μας, είναι η υποβάθμιση του περιβάλλοντος από μια σειρά αποβλήτων αγροτοβιομηχανιών που υπάρχουν στην ελληνική ύπαιθρο. Μεταξύ των αγροτοβιομηχανιών σημαντική θέση κατέχουν οι μονάδες επεξεργασίας γάλακτος και παραγωγής τυριού. Παρά το ότι η παραγωγή γάλακτος και γαλακτοκομικών προϊόντων είναι σχετικά περιορισμένη στο Νομό Αχαΐας, ωστόσο η διάσπαρτη κατανομή τους σε συνδυασμό με τις κρατούσες συνθήκες λειτουργίας τους συμβάλλει σημαντικά στη ρύπανση του περιβάλλοντος της περιοχής. Είναι γεγονός ότι οι περισσότερες αγροτοβιομηχανίες, όπως τα τυροκομεία, λειτουργούν σε περιοδική βάση αφού τα προϊόντα τους είναι εποχικά, τα εργοστάσια είναι διασκορπισμένα σε μεγάλες αποστάσεις και οι μονάδες είναι σχετικά μικρές. Τα απόβλητα που παράγονται από τις τυροκομικές μονάδες έχουν υψηλό οργανικό φορτίο και από προηγούμενη έρευνα έχει προσδιοριστεί ότι είναι τοξικά και αποτελούν αιτία υποβάθμισης των υδάτινων οικοσυστημάτων. Η παρούσα μελέτη έχει ως βασικό σκοπό την εκτίμηση της τοξικότητας των αποβλήτων που προέρχονται από τυροκομεία μετά από την επεξεργασία τους για παραγωγή βιαερίου (υδρογόνου και μεθανίου) σε αντιδραστήρες αναερόβιας χώνευσης (Η2-CSTR και CH4-CSTR αντίστοιχα), με σκοπό την συνολική εκτίμηση των επιπτώσεών τους στο υδάτινο οικοσύστημα. Αρχικά εκτιμήθηκε ο οικολογικός κίνδυνος από την απόρριψη των αποβλήτων μιας τυροκομικής μονάδας στο ποτάμι του Βουραϊκού. Τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν δίνουν ετήσια πρόβλεψη για κρίσιμα επίπεδα οικολογικού κινδύνου σε εποχές όπως είναι το καλοκαίρι όπου η ροή νερού στο ποτάμι είναι μικρή, και για μικρότερο, αλλά και πάλι αξιοσημείωτο επίπεδο κινδύνου κατά το φθινόπωρο. Οι βροχοπτώσεις είναι λογικό να δημιουργούν μεγαλύτερη αραίωση του αποβλήτου στο νερό γεγονός που προκαλέι μείωση των επιπέδων κινδύνου. Η συνδυασμένη ανάλυση των δεδομένων απέδειξε ότι εξαιρετικά μικρή συγκέντρωση του αποβλήτου, μικρότερη του 0,064%, είναι προϋπόθεση για να αποφευχθεί ο οικολογικός κίνδυνος για την υδρόβια πανίδα. Όμως, η παρούσα οικολογική κατάσταση του οικοσυστήματος απέχει πολύ από το να χαρακτηριστεί ως βέλτιστη, μιας και η απόρριψη ανεπεξέργαστων αποβλήτων στο νερό προκαλεί συγκεντρώσεις 5 φορές μεγαλύτερες από το ανωτέρω όριο, πλησιάζοντας το 0,32% κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού.