Διδακτορικές Διατριβές

Μόνιμο URI για αυτήν τη συλλογήhttps://dspace.library.tuc.gr/handle/123456789/137

Νέα

Περιηγούμαι

Τώρα δείχνει 1 - 2 από 2

Microextraction under vacuum conditions
(Technical University of Crete, 2014) Giantzi Evaggelia; Γιαντζη Ευαγγελια; Elia Psillakis; Ψυλλακη Ελευθερια; Kalogerakis Nikos; Καλογερακης Νικος; Chrysikopoulos Constantinos; Χρυσικοπουλος Κωνσταντινος; Kallithrakas Nikolaos; Καλλιθρακας Νικολαος; Diamantopoulos Evaggelos; Διαμαντοπουλος Ευαγγελος
Στην παρούσα διατριβή ερευνάται η δυνατότητα δειγματοληψίας ημι – πτητικών ενώσεων από τον υπερκείμενο χώρο σε υδατικά και στερεά δείγματα με χρήση της τεχνικής μικροεκχύλισης στερεής φάσης υπερκείμενου χώρου (HSSPME) κάτω από συνθήκες χαμηλής πίεσης. Αυτή η νέα μέθοδος ονομάστηκε μικροεκχύλιση στερεής φάσης υπερκείμενου χώρου υποβοηθούμενη από κενό (Vac – HSSPME). Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται οι τεχνικές προετοιμασίας δείγματος. Γίνεται αναλυτική παρουσίαση των τεχνικών στις οποίες η φάση δέκτης χρησιμοποιεί ελάχιστο ή καθόλου οργανικό διαλύτη. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις αρχές και τις παραμέτρους που επηρεάζουν τις δύο μεθόδους εφαρμογής της SPME (απευθείας και υπερκείμενου χώρου) Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η δημοσιευμένη έρευνα με τίτλο: Μικροεκχύλιση στερεής φάσης υπερκείμενου χώρου υποβοηθούμενη από κενό: Βελτιωμένη εκχύλιση ημι – πτητικών ενώσεων με δειγματοληψία του υπερκείμενου χώρου σε συνθήκες μη ισορροπίας και χαμηλής πίεσης. Σε αυτή τη δημοσίευση προτείνεται η εφαρμογή μιας νέας τεχνικής μικροεκχύλισης στερεάς φάσης υπερκείμενου χώρου (HSSPME) η οποία πραγματοποιήθηκε κάτω από συνθήκες ελαττωμένης πίεσης, σύμφωνα με την οποία όγκοι δείγματος που χρησιμοποιούνται στην κλασσική HSSPME (9 mL) εισάγονται για πρώτη φορά σε αεροστεγή και εμπορικά διαθέσιμη φιάλη μεγάλου όγκου (1000 mL) η οποία είχε εκκενωθεί από την παρουσία αέρα πριν την εφαρμογή της HSSPME. Η προτεινόμενη μέθοδος εξασφαλίζει επαναλήψιμες συνθήκες για την HSSPME και αποκλείει την πιθανότητα απώλειας των υπο – μελέτη ενώσεων. Παρουσιάζεται για πρώτη φορά ένα θεωρητικό μοντέλο της εξάρτησης της HSSPME από την πίεση σε συνθήκες μη – ισορροπίας. Αν και κατά τη διάρκεια της HSSPME η χαμηλή πίεση δεν αναμένεται να αυξήσει την ποσότητα της ουσίας που εκχυλίζεται σε κατάσταση ισορροπίας, αυξάνει όμως τους ρυθμούς εκχύλισης σε σύγκριση με την HSSPME υπό ατμοσφαιρική πίεση εξαιτίας της αύξησης των ρυθμών εξάτμισης υπό την παρουσία εκκενωμένου υπερκείμενου χώρου. Η επίδραση αυτή είναι πιο έντονη για τις ημι – πτητικές ουσίες των οποίων οι ρυθμοί εξάτμισης ελέγχονται από την αντίσταση στη μεταφορά μάζας στο στενό αέριο φιλμ της υγρής/αέριας διεπιφάνειας. Εξετάζονται οι παράμετροι που επηρεάζουν την HSSPME κάτω από συνθήκες χαμηλής και ατμοσφαιρικής πίεσης και τα πειραματικά δεδομένα που συλλέγονται χρησιμοποιούνται για την επιβεβαίωση της θεωρίας/μοντέλου. Εξετάζεται επίσης και η χρήση του υπερβολικά μεγάλου υπερκείμενου όγκου. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόστηκε για την ανίχνευση χλωροφαινολών σε υδατικά δείγματα με γραμμικότητες καλύτερες από 0,9915 και όρια ανίχνευσης σε επίπεδα των ppt. Η επαναληψιμότητα κυμάνθηκε μεταξύ 3,1% και 8,6%. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η δημοσιευμένη έρευνα με τίτλο: Επίδραση της σταθεράς του νόμου Henry και των λειτουργικών παραμέτρων στην μικροεκχύλιση στερεής φάσης υπερκείμενου χώρου υποβοηθούμενης από κενό. Σε αυτή τη δημοσίευση διερευνήθηκαν η επίδραση των ιδιοτήτων των οργανικών ενώσεων στόχων κ των παραμέτρων δειγματοληψίας (όγκος υπερκείμενης φάσης και ανάδευση δείγματος) στην αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθόδου Vac – HSSPME. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε θερμοκρασία δωματίου η HSSPME σε συνθήκες μη ισορροπίας βελτιώνεται δραματικά με την εφαρμογή κενού μέσα στην δειγματοληπτική φιάλη σε σύγκριση με συνθήκες κανονικής πίεσης. Προέκυψε ότι σε θερμοκρασία δωματίου η αύξηση των ρυθμών εκχύλισης που επάγεται από τη μείωση της ολικής πίεσης μέσα στη δειγματοληπτική φιάλη είναι σημαντική για τις ουσίες των οποίων η σταθερά του νόμου του Henry, KH, είναι κοντά ή κάτω από το κατώφλι των τιμών για ουσίες χαμηλού KH. Για αυτές τις ουσίες ο ρυθμός εξάτμισης εξαρτάται από την αντίσταση στη μεταφορά μάζας στο λεπτό αέριο στρώμα της διεπιφάνειας δείγματος/υπερκείμενου χώρου και μειώνοντας την ολική πίεση αυξάνουν οι ρυθμοί εξάτμισης και σαν αποτέλεσμα ταχύτερη συνολική διαδικασία εκχύλισης. Αντιστρόφως, για ουσίες με ενδιάμεση τιμή KH, η Vac – HSSPME δεν αναμένεται να βελτιώσει τους ρυθμούς εξάτμισης σε σχέση με την κλασσική HSSPME δεδομένου ότι η αντίσταση στη μεταφορά μάζας στο λεπτό υγρό στρώμα παραμένει σημαντική. Σε συμφωνία με τη θερμοδυναμική θεωρία, στην ισορροπία, η εκχυλιζόμενη ποσότητα της ουσίας από την SPME ίνα δεν επηρεάζεται από τις συνθήκες πίεσης μέσα στην δειγματοληπτική φιάλη. Επιπλέον, οι κινητικές εκχύλισης στην Vac – HSSPME για τις χαμηλού KH ουσίες επηρεάστηκαν οριακά από την εφαρμοζόμενη αλλαγή του όγκου της υπερκείμενης φάσης καθώς οι ρυθμοί εξάτμισης αυξάνουν δραματικά κάτω από συνθήκες ελαττωμένης πίεσης και το δείγμα ανταποκρίνεται ταχύτερα στην πτώση της συγκέντρωσης στον υπερκείμενο χώρο σε σύγκριση με την κλασσική HSSPME. Στην ισορροπία όμως, αύξηση στον όγκο του υπερκείμενου χώρου μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της ευαισθησίας για την Vac – HSSPME παρόμοια με την παρατηρούμενη κατά την κλασσική HSSPME. Όπως ήταν αναμενόμενο, η ανάδευση του υγρού δείγματος βελτίωσε την αποτελεσματικότητα της Vac – HSSPME. Η γραμμικότητα της μεθόδου ήταν καλύτερη από 0,998 και τα όρια ανίχνευσης σε επίπεδα των ppt. Η ακρίβεια της μεθόδου κυμάνθηκε μεταξύ 1,8% και 8,4%. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η δημοσιευμένη έρευνα με τίτλο: Σμίκρυνση της μικροεκχύλισης στερεής φάσης υπερκείμενου χώρου υποβοηθούμενης από κενό. Σε αυτή την έρευνα, έγινε δυνατή η σμίκρυνση της δειγματοληπτικής φιάλης σε ειδικά διαμορφωμένο φιαλίδιο των 22 mL και παρατηρήθηκε ότι οι αλλαγές στην τελική πίεση της εκκενωμένης από αέρα φιάλης πριν την εισαγωγή του δείγματος ήταν αρκετά χαμηλές και επέτρεψαν την ικανοποιητική απόδοση της Vac-HSSPME. Η διαμορφωμένη φιάλη των 22 mL χρησιμοποιήθηκε για την εκχύλιση πέντε αρωματικών υδρογονανθράκων. Μελετήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν μερικές πειραματικές παράμετροι. Για τις ουσίες των οποίων η αντίσταση στη μεταφορά στη μάζα στο λεπτό αέριο φιλμ της διεπιφάνειας αερίου/δείγματος ελέγχει τους ρυθμούς εξάτμισης, η μείωση της συνολικής πίεσης κατά τη διάρκεια της HSSPME μπορεί να βελτιώσει δραματικά τις κινητικές εκχύλισης μέσα στη διαμορφωμένη φιάλη των 22 mL. Η υγρασία αποδείχτηκε ότι επηρέασε την ποσότητα του ναφθαλενίου (ουσία ενδιάμεσης τιμής KH) που εκχυλίστηκε από την πολυμερή ίνα στην θερμοδυναμική ισορροπία καθώς επηρέασε αρνητικά την εκχύλιση όλων των αναλυόμενων ουσιών σε υψηλές εφαρμοζόμενες θερμοκρασίες δειγματοληψίας. Τα σημαντικά πλεονεκτήματα της διαμορφωμένης φιάλης είναι η αποτελεσματική ικανότητα εκχύλισης και καλή ευαισθησία που επιτεύχθηκαν σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου και σε σύντομους χρόνους δειγματοληψίας. Για την φιάλη των 22 mL, η προτεινόμενη μέθοδος ήταν γραμμική, τα όρια ανίχνευσης σε επίπεδα των ng L-1 και σχετικές τυπικές αποκλίσεις που κυμάνθηκαν μεταξύ 1,3% και 5,8%. Οι υδατικές μήτρες δεν επηρέασαν την εκχύλιση με την Vac – HSSPME. Το Κεφάλαιο 5 διερευνά την δυνατότητα χρήσης της Vac-HSSPME για την εκχύλιση πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανράκων από δείγματα χώματος. Διάφορες παράμετροι ελέγχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν. Οι βέλτιστες συνθήκες ήταν: δειγματοληψία του υπερκείμενου χώρου 2 g επιμολυσμένου χώματος και 2 mL απιονισμένου ύδατος για 30 min ενώ το μίγμα αναδευόταν στις 1400 rpm. Η Vac – HSSPME ήταν γραμμική σε εύρος συγκεντρώσεων 1 έως 400 ng g-1 (r2>0,9478) και επαναλήψιμη (4.3 έως 10%, εκφρασμένη σε τιμές σχετικής τυπικής απόκλισης – RSD). Τα όρια ανίχνευσης κυμάνθηκαν σε επίπεδα των ng g-1 (0,003 – 0,233 ng g-1). Για μία ακόμη φορά, η μέθοδος Vac-HSSPME αποδείχτηκε ιδιαίτερα ευαίσθητη και μεγάλης ακρίβειας κάτω από σύντομους χρόνους και υπό ήπιες θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. Στο Κεφάλαιο 6 ανακεφαλαιώνονται τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα. Αξιολογούνται οι παράμετροι οι οποίες επηρεάζουν τη διαδικασία καθώς και η συνολική απόδοση της Vac-HSSPME. Στη συνέχεια, προτείνονται μελλοντικές κατευθύνσεις για την απλούστευση της προτεινόμενης μεθοδολογίας και την εφαρμογή της σε ευρύτερο πεδίο εφαρμογών.
Η διάβρωση των ακτογραμμών της Ελλάδας. Αξιολόγηση - τρόποι αντιμετώπισης
(Technical University of Crete, 2014) Foteinis Spyridon; Φωτεινης Σπυριδων; Synolakis Kostas; Συνολακης Κωστας; Nikolaidis Nikolaos; Νικολαιδης Νικολαος; Kallithrakas Nikolaos; Καλλιθρακας Νικολαος; Tsoutsos Theocharis; Τσουτσος Θεοχαρης; Kalogerakis Nikos; Καλογερακης Νικος; Elia Psillakis; Ψυλλακη Ελευθερια
Εκτεταμένη περίληψη Στο πλαίσιο της παρούσης διατριβής μελετήθηκε η διάβρωση των ακτογραμμών της Ελλάδας. Για τον λόγο αυτό εξετάστηκαν και αξιολογήθηκαν τρεις αντιπροσωπευτικές περιπτώσεις μελέτης, (α) Ν. Λασιθίου, (β) παραλία Βάρκιζας, Αθήνα και (γ) Ν. Χανιών. Ο Ν. Λασιθίου φιλοξενεί πληθώρα παραλιών, με εύρος κοκκομετρίας, γεωμετρικών χαρακτηριστικών (μήκος και πλάτος) και κυματικού καθεστώτος και ρευμάτων που καλύπτουν την πλειονότητα των παραλιών που συναντούνται στην Ελληνική επικράτεια (παραλίες τσέπης έως παραλίες πολλών χιλιομέτρων, σχετικά περιορισμένου μέσου πλάτους (10 - 60 m), οι οποίες αποτελούνται από λεπτόκοκκο έως χοντρόκοκκο υλικό και επηρεάζονται είτε από ανοικτά αναπτύγματα πελάγους είτε από κατακερματισμένα λόγο νησιών και βραχονησίδων). Η παραλία της Βάρκιζας αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αστικοποιημένης παραλίας, καθώς είναι ιδιαίτερα δημοφιλή, με περιορισμένο μήκος και πλάτος, ενεργή διάβρωση, έντονη αστικοποίηση της λεκάνης απορροής και της παραλίας και χωρίς καμία μορφή διαχείρισης της. Ο Ν. Χανιών, φιλοξενεί, σε μεγαλύτερο βαθμό από τον Ν. Λασιθίου, ιδιαίτερα δημοφιλείς παραλίες και μεγάλο μέρος της τοπικής οικονομίας στηρίζεται σε αυτές. Παρόλα αυτά, τις τελευταίες κυρίως δεκαετίες, έχει παρατηρηθεί η έντονη διάβρωση, ρύπανση και υποβάθμιση της υγείας τους, όπως συμβαίνει και σε άλλες τουριστικά αναπτυγμένες παραλίες της Ελλάδας. Για την προκαταρκτική αξιολόγηση της κατάστασης των Ελληνικών ακτογραμμών, από πλευράς διάβρωσης, χρησιμοποιήθηκαν βιβλιογραφικά στοιχεία και πραγματοποιήθηκαν επισκέψεις πεδίου. Η υγεία των Ελληνικών ακτογραμμών βρέθηκε χαμηλή, και μέσω επεξεργασίας αεροφωτογραφιών και τοπογραφικών δεδομένων βρέθηκε πως είτε παραλίες έχουν ήδη εξαφανιστεί, όπως η παραλία Βραχάκια, Χανιά είτε ακτογραμμές να διαβρώνονται με μέσο ρυθμό έως και 2 m/year, όπως στην περίπτωση του δέλτα του Αχελώου ποταμού. Επίσης, αναγνωρίστηκε ότι η έντονη διάβρωση οφείλεται σε ανθρώπινους παράγοντες και αναπτύχθηκαν δείκτες αξιολόγησης της παράκτιας κυψέλης/παραλίας οι οποίοι αποτελούν πρωτοτυπία. Στην συνέχεια αξιολογήθηκε η υφιστάμενη νομοθεσία/νομολογία που αφορά την παράκτια ζώνη. Αυτή βρέθηκε ιδιαίτερα ελλιπής, με πληθώρα νόμων οι οποίοι αναφέρονται σε διακριτά κομμάτια της παράκτιας ζώνης και όχι στο σύνολο της, με αποτέλεσμα να υπάρχουν αλληλοεπικαλύψεις. Στη περίπτωση μελέτης του Ν. Λασιθίου αναγνωρίστηκαν και μελετήθηκαν 25 περιοχές οι οποίες δύναται να αντιμετωπίζουν σημαντικό πρόβλημα διάβρωσης λόγο ανθρωπογενών παρεμβάσεων. Για τον υπολογισμό της διαχρονική εξέλιξης των ακτογραμμών χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες, δορυφορικές εικόνες και μετρήσεις πεδίου. Βρέθηκε πως η υποχώρηση ακτογραμμής είναι αντίστροφος ανάλογη του κανονικοποιημένου πλάτους (προς το μήκος), για τιμές έως περίπου 0.1, ενώ για υψηλότερες τιμές (έως 0.5), δηλαδή για παραλίες περιορισμένου πλάτους (παραλίες τσέπης), η διάβρωση είναι περιορισμένη ή μηδενική. Πραγματοποιήθηκε συσχετισμός του σημερινού και του ιστορικού μήκους (x) ως προς το κανονικοποιημένο πλάτους (προς το μήκος) (y) των φυσικών αμμωδών παραλίων, και βρέθηκε πως το πρώτο περιγράφεται στατικά από την σχέση y=23.47x-0.048, ενώ το ιστορικό από την σχέση y=18.276x0.02. Συνεπώς, οι μικρές σε μήκος παραλίες έχουν παραμείνει σχετικά σταθερές νώ οι μεγάλου μήκους παραλίες έχουν χάσει έως και το 30% του πλάτους τους τις τελευταίες δεκαετίες. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι όσο μεγαλύτερο το πλάτος μιας παραλίας, τόσο περισσότερες πιθανότητες έχει να επηρεαστεί από ανθρωπογενείς παρεμβάσεις και τόσο πιο επιρρεπείς είναι στην διάβρωση. Βάση χάρτη επικινδυνότητας διάβρωσης που δημιουργήθηκε, προσαρμοσμένος στο περιορισμένο πλάτος των παραλιών του Ν. Λασιθίου, το 40% των υπό εξέταση περιοχών αντιμετωπίζουν εκτεταμένο πρόβλημα παράκτιας υποχώρησης (>0.25 m/έτος), το 20% αντιμετωπίζει μέτριο πρόβλημα (0.15 έως 0.25 m/έτος), το 12% χαμηλό ρυθμό υποχώρησης (0.05 έως 0.15 m/έτος) και μόλις το 28%, κυρίως παραλίες τσέπης, παραμένει σταθερό (~ 0 m/έτος). Στην περίπτωση μελέτης της παραλίας της Βάρκιζας αναπτύχθηκε πρωτοπόρα μέθοδος για την αναλυτική καταγραφή του πραγματικού εμβαδού και της τοπογραφίας/βαθυμετρίας, η μέθοδος του κράνους RTK GPS. Η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε παραλίες μικρού πλάτους και μήκους, με έντονές μεταβολές του ανάγλυφου τους και στις οποίες η παλίρροια είναι πολύ μικρή. Η ακρίβεια της μεθόδου πολύ υψηλή (±2.60 cm στον κάθετο άξονα) όπως επίσης και η ταχύτητα αποτύπωσης (έως 3600 μετρήσεις/ώρα). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν συγκρίθηκαν με αυτά που προέκυψαν από την εφαρμογή κλασσικών μεθόδων για την καταγραφή προφίλ παραλιών (shore-normal techniques) και βρέθηκε ότι η μέθοδος του κράνους RTK GPS είναι η καταλληλότερη για την αποτύπωση των Ελληνικών παραλιών. Επίσης, για πρώτη φορά στην Ελλάδα, μετρήθηκε το κυματικό καθεστώτος και τα ρεύματα της παραλίας της Βάρκιζας με το ναυτικό ραντάρ Miros wavex και τον ADCP κυματομετρητή Nortek Awac. Συνολικά, για τον κυματικό χειμώνα 2012-2013 καταγράφηκαν 16 κυματικές καταιγίδες οι οποίες είχαν όλες βόρειο προσανατολισμό, μέγιστο ύψος κύματος περίπου 4 m και η μέγιστη φασματική περίοδος 8 sec. Στην περίπτωση μελέτης του Ν. Χανιών παρατηρήθηκε έντονη διάβρωση σε παραλίες του κόλπου Χανιών, βάσει δεδομένων που βρέθηκαν και αφορούν τον Β΄ Παγκοσμίου πολέμου, επισκέψεις πεδίου και ιστορικό φωτογραφικό υλικό. Παραδείγματος χάρη, η παραλία του Κολυμβαρίου κατά τον Β΄ Παγκόσμιο πόλεμο είχε πλάτος το οποίο κυμαινόταν από 51 έως 104 m, ενώ από το διάστημα 1973 έως το 2005 διαβρώνονταν με ρυθμό 1m/year με αποτέλεσμα να το 2005 το δυτικό τμήμα της να εξαφανιστεί και να αντικατασταθεί από ογκόλιθους. Πρωτογενή δεδομένα τα οποία συλλέχθηκαν στην Βάρκιζα αλλά και στα Χανιά με τον κυματομετρητή Awac συγκρίθηκαν με τις προβλέψεις του μαθηματικού μοντέλου SMB (Svedrup- Munk-Bretschneider), το πιο διαδεδομένο μοντέλο περιγραφής της κατάστασης διαταραχής της θαλάσσιας επιφάνειας, και τις προβλέψεις του κυματικού μοντέλου WAM. Βρέθηκε, πως οι προσεγγίσεις του μαθηματικού μοντέλου SMB έχουν μεγάλες επισφάλειες, ενώ οι προβλέψεις του κυματικού μοντέλου WAM βρίσκονται πιο κοντά στην πραγματικότητα για τον υπολογισμό του σημαντικού ύψους κύματος, ενώ βρέθηκε πως υπάρχει σημαντική τάση υπερυπολογισμού της περιόδου. Στη συνέχεια, αξιοποιώντας τις μετρήσεις του κυματομετρητή Awac εφαρμόστηκε το υδροδυναμικό μοντέλο MIKE 21 BW σε περίπτωση μελέτης στο Ενετικό λιμάνι Χανίων, ώστε να μελετηθεί αν ο έξαλλος κυματοθραύστης που έχει τοποθετηθεί ΒΔ της εισόδου του είναι λειτουργικός. Βρέθηκε πως ο κυματοθραύστης δεν επιφέρει τα επιθυμητά αποτελέσματα και πως είναι αναγκαία η χρήση υδροδυναμικών μοντέλων πριν από την τοποθέτηση κατασκευών στην παράκτια ζώνη. Αξιολογηθεί η μέθοδος του ραδιενεργού καίσιου-137 (137Cs) για τον υπολογισμό του ρυθμού διάβρωσης/πρόσχωσης λεκανών απορροής και αναπτύχθηκε πρωτοπόρα εφαρμογή της για τον υπολογισμό της στάθμης εφημέριων υδάτινων σωμάτων, τον Μάιο του 1986. Τέλος, μελετήθηκε η ρύπανση με βαρέα μέταλλα σε ιζήματα παραλιών και η πιθανότητα ρύπανσης από βαρέα μέταλλα ευκαιριακών πηγών αναπλήρωσης και αναγνωρίστηκαν σημειακές πηγές ρύπανσης παραλιών. Αυτές ήταν (α) η υποθαλάσσια έξοδος της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων του Δ. Πλατανιά, (β) τα βυρσοδεψία και (γ) εργασίες συντήρησης σκαφών πάνω σε λιμενοβραχίονες. Βρέθηκε, πως στο εν λόγο θέμα υπάρχει νομοθετικό κενό και προτάθηκαν τρόποι κάλυψης του. Καθώς η παραλία του Πλατανιά έχει χάσει πάνω από το μισό της πλάτος σε σχέση με την δεκαετία του 1980, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά στην Ελλάδα, και στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, η ευκαιριακή αναπλήρωση με υλικό από τον ομώνυμο λιμένα, ο οποίος δεν ήταν σημαντικά μολυσμένες με βαρέα μέταλλα. Extended summary In this thesis the erosion of the coastlines of Greece, with special attention given to sandy beaches, was studied. For this reason three case studies were examined, namely (a) Lasithi Prefecture, (b) Varkiza beach, Athens and (c) Chania Prefecture. Lasithi Prefecture hosts a plethora of beaches, with geometric characteristics (mean grain sizes, beach length and width) and wave climate representative of a common Greek beach. Varkiza beach is a typical example of an urbanized Greek beach, as it is very popular, has limited beach length and width, is actively eroding and has undergone intense urbanization of the drainage basin and the coastal zone, without any management. Chania Prefecture hosts popular beaches and a large part of the local economy relies on them. However, during the last decades, its beaches are actively eroding and combined with pollution the overall health of coastal zone has been degraded, a common case in popular Greek beaches. For a preliminary assessment of the current situation, in terms of erosion, literature review as well as field surveys were conducted. The overall health and sustainability of Greek coastlines was found to be low. Using historical data and historical aerial photographs it was found that either beaches had already disappeared, such as Vrachakia beach, Chania or shoreline retreat had maximum mean erosion rates of up to 2 m / year, as in the case of Acheloos delta. Erosion can be mainly attributed to human interventions on the coastal zone and on the drainage basins. In order to assess the health of the coastal zone the beach and coastal cell good environmental indices were developed. Moreover, the legislation that concerns the coastal zone was found to be inadequate, with a plethora of laws that overlap. In Lasithi Prefecture 25 locales were identified as actively eroding or vulnerable, mainly due to anthropogenic interventions. To evaluate the temporal evolution of these locales historical aerial photographs, satellite images and field measurements were utilized. It was found that shoreline retreat was inverse proportional to the normalized beach width (by length), for values up to about 0.1, while for higher values (up to 0.5), i.e. pocket beaches, erosion was either low or the coastline was stable. When natural sandy beaches were examined, it was found that the correlation of the current and historical beach length (x) to beach width (y) can be statistically described for the first by y = 23.47x-0.048 and for latter by y = 18.276x0.02. Therefore, it is observed that pocket beaches have remained relatively stable, while longer coastlines have lost up to 30% of their mean width during the last decades. This suggests that the larger the length of a beach, the more likely to be affected by anthropogenic interventions and so the more prone to erosion it will be. A coastal erosion hazard map was created, adapted to the mean beach widths of Lasithi Prefecture. 40% of the coastline faces extensive coastal retreat (> 0.25 m / year), 20% medium (0.15 to 0.25 m / year), 12% low(0.05 to 0.15 m / year) and only 28%, mainly pocket beaches, are stable (~ 0 m / year). In Varkiza beach, Athens, the method of the helmet RTK GPS was developed as to effectively map beach evolution in three dimensions and identify volumetric losses and gains and beach dynamic. The method finds favorable application to Greek beaches, which are generally short in length and often have been forced to accommodate various structures in their dry width, including buildings and roads. As a result, steep inclinations of the dry beach profile can be observed. The method is quite accurate (± 2.60 cm on the vertical axis) and high density and resolution data from the beach dry width, and from the swash zone (~up to 1.5 m depth, depending on the operator height), can be obtained. The results were compared with those obtained from the shore normal techniques and it was found that the helmet technique better fits Greek beaches conditions. Also, wave and current measurements in shallow waters were recorded using a Miros wavex marine radar and ADCP Nortek Awac. For the period 2012-2013, 16 wave storms, of north direction, were recorded, with maximum wave height about 4 m and maximum spectral period 8 sec. Beaches of Chania Prefecture were found to be actively eroding. By utilizing data from field surveys and historical data that reach back to Second World War, it was found that popular beaches located on the northern part have undergone extensive erosion. For example, the width of Kolymvari beach, during the Second World War, was ranging from 51 to 104 m and beaches were used as an airstrip from German aircrafts. From 1973 to 2005 the western part of the beach eroded at a rate of 1m / year and in 2005 a sea wall and a coastal road replace the beach. What is more wave data, collected with an ADCP Nortek Awac were compared with the predictions of SMB (Svedrup- Munk-Bretschneider) model, most coastal engineering studies rely on this, and with forecasts of third generation wave model WAM . It was found that SMB yields high errors, while the WAM estimations are closer to reality for the significant wave height but for wave period. Awac measurements were used as an input in the hydrodynamic model MIKE 21 BW and the results of a common storm in the Venetian port, Chania were simulated. Mike 21 was used in order to investigate whether the breakwater situated NW of the port entrance, which placement was not based on a hydrodynamic model predictions, is functional. It is shown that the breakwater is not producing the desirable results and hence the use of a hydrodynamic model is necessary before placing structures on the coastal zone, which is not the case in Greece. Caesium-137 (137Cs) technique was assessed for estimating erosion/accretion rates in drainage basins in Greece and it was found promising. Finally, the distribution of heavy metals in beach sediment and in opportunistic beach nourishment sources was examined by utilizing an Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (EDXRF) system. Heavy metal point sources were identified and included (i) the effluents of small industries (tanneries), (ii) wastewater treatment plant effluents, and (iii) paint and oil scraps from substandard ship maintenance activities that take place on ports breakwaters. It was found that legislation for dredging activities in Greece is insufficient. Using, an identified source, the first planned opportunistic beach nourishment project in Greece materialized in Platanias beach, Chania. Nonetheless, before opportunistic beach restoration projects materialize the quality of the dredged material needs to be assessed.

Περιηγούμαι

Πλοήγηση Διδακτορικές Διατριβές ανά Συγγραφέα "Kallithrakas Nikolaos"