Προσδιορισμός και στατιστική επεξεργασία βιοδιαθέσιμων βαρέων μετάλλων σε επιβαρυμένα εδάφη της περιοχής Βάρης Κορωπίου. Σύγκριση των αποτελεσμάτων με αντίστοιχα άλλης περιοχής της Αττικής

Abstract

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των βιοδιαθέσιμων μορφών πέντε βαρέων μετάλλων (Pb, Cd, Ni, Zn, Co) στην ευρύτερη περιοχή Βάρης – Κορωπίου και η παράλληλη διερεύνηση των πηγών προέλευση τους. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε η μελέτη: ΄΄Περιβαλλοντική Γεωχημική Μελέτη Λαυρεωτικής Χερσονήσου Αττικής – ΄΄Περιβαλλοντική Εδαφογεωχημική Έρευνα στη Λαυρεωτική Χερσόνησο Αττικής΄΄ του ΙΓΜΕ (Δημητριάδης, 1994b) για την περιοχή του Λαυρίου, με σκοπό να συγκριθούν τα δεδομένα της με τα αντίστοιχα της περιοχής Βάρης – Κορωπίου. Η σκοπιμότητα της σύγκρισης αυτής ήταν, να διερευνηθούν οι σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των μετάλλων, σε δύο περιοχές που έχουν την ίδια αιτία επιβάρυνσης (μεταλλευτικές - μεταλλουργικές δραστηριότητες, αλλά διαφορετικής διάρκειας), προέρχονται από ανάλογα μητρικά υλικά (ανθρακικά πετρώματα, βασικά ηφαιστειακά πετρώματα και πρόσφατες αποθέσεις) και έχουν παρόμοιες μετεωρολογικές και κλιματικές συνθήκες.

Για τον σκοπό αυτό, στην περιοχή Βάρης - Κορωπίου λήφθηκαν εδαφικά δείγματα από 11 θέσεις. Τα δείγματα πάρθηκαν από δύο βάθη (Α=0-10cm, Β=10-25cm). Στην συνέχεια μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο Γεωλογίας - Ορυκτολογίας του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών, όπου έγιναν οι απαραίτητες αναλύσεις. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν οι φυσικοχημικές ιδιότητες των εδαφών (pH, κοκκομετρική σύσταση, οργανική ουσία και ολικά ανθρακικά) και προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις των βιοδιαθέσιμων μορφών των μετάλλων. Σύμφωνα με τις αναλύσεις, πρόκειται για αλκαλικά εδάφη (pH=7,7-8,4) μέσης κοκκομετρικής σύστασης. Οι συγκεντρώσεις που βρέθηκαν, χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό μίας baseline της περιοχής. Όμως, λόγω της έλλειψης υγιούς δείγματος σε μία ήδη επιβαρυμένη περιοχή, το πλαίσιο τιμών της baseline δεν αφορούσε τις φυσιολογικές αναμενόμενες συγκεντρώσεις αλλά έδειχνε τις εξτρεμιστικά υψηλές τιμές σε συγκεκριμένες θέσεις. Στην συνέχεια, οι μετρήσεις χρησιμοποιήθηκαν στο στατιστικό πακέτο SPSS, με σκοπό την στατιστική ανάλυση με διαφορετικές μεθόδους (Correlation matrix, Factor Analysis και Hierarchical Cluster Analysis).

Τα αποτελέσματα των στατιστικών μεθόδων έδειξαν πως σύμφωνα με την Correlation matrix συσχετίζονται το κάδμιο με το ψευδάργυρο και ο μόλυβδος με το κοβάλτιο και στα 2 βάθη. Στην Factor Analysis βγήκαν τέσσερις παράγοντες και στα δύο βάθη. Στο επιφανειακό στρώμα, την μεγαλύτερη βαρύτητα έχει το ζεύγος Cd-Zn (εξηγεί το 44,7% της συνολικής διακύμανσης) και αφορά ανθρωπογενή επίδραση, ενώ στο κατώτερο στρώμα μεγαλύτερη βαρύτητα εμφανίζει το Ni (εξηγεί το 43,8% της συνολικής διακύμανσης) και αφορά λιθογενή επίδραση. Τέλος, σύμφωνα με την Hierarchical Cluster Analysis βρέθηκε ότι συσχετίζονται έντονα τα ζεύγη Cd-Zn και Pb-Co, ενώ το Ni δεν αναπτύσσει ΄΄συγγενικές΄΄ σχέσεις με κανένα από τα άλλα μέταλλα.

Όσον αφορά την περιοχή του Λαυρίου ακολουθήθηκαν οι ίδιες μέθοδοι στατιστικής επεξεργασίας, όπως επίσης βρέθηκε και η αντίστοιχη baseline. Σύμφωνα και με τις τρείς μεθόδους φάνηκε να συσχετίζονται ισχυρά ο μόλυβδος με το κάδμιο και να έχουν την μεγαλύτερη βαρύτητα και στο Factor Analysis (Pb- Cd εξηγούν το 75% της συνολικής διακύμανσης). Η ερμηνεία που δόθηκε για το συγκεκριμένο ζεύγος μετάλλων φαίνεται να αφορά αερομεταφερόμενη ρύπανση από τις μεταλλουργικές εργασίες που γνωστό ότι γίνονταν στην περιοχή από την αρχαιότητα ως το πρόσφατο παρελθόν. Συγκρίνοντας λοιπόν, τις δύο περιοχές (Βάρης – Κορωπίου και Λαύριο) παρατηρήθηκε πως τα πέντε υπό μελέτη μέταλλα αναπτύσσουν εντελώς διαφορετικές συγγενικές σχέσεις μεταξύ τους.

The aim of this study is to evaluate the bioavailable forms of five heavy metals (Pb, Cd, Ni, Zn, Co) in the region Vari – Koropi and the investigation of the sources of their origin. Moreover, the study “Environmental Geochemical Study at Lavreotiki Peninsula, Attica - Environmental Soil Research at Lavreotiki Peninsula”, IGME (Demetriades, 1994b) for the area of Lavrion was used in order to compare data with those of Vari - Koropi. The relevance of this comparison was to investigate the relationship between metals, in two areas that have the same cause of burden (mining - metallurgical activities, but different durance), which come from similar parent material (carbonate rocks, basic volcanic rocks and recent deposits) and have similar weather and climatic conditions.

For this purpose, soil samples were taken from 11 locations in Vari - Koropi. These samples were taken from two depths (A = 0-10cm, B = 10-25cm) which were then taken in the laboratory of Geology - Mineralogy of the Agricultural University of Athens, where the necessary tests were carried out. More specifically, we studied the physicochemical properties of soil (pH, texture, organic matter and total carbon) and determined the concentrations of bioavailable forms of metals. According to the analysis, it is about alkaline soils (pH = 7,7-8,4) with average particle composition. The concentrations found, were then used to calculate a baseline of the area. However, due to the lack of a sound sample in an already heavily polluted area, part of the baseline values did not affect the expected physiological concentrations, but showed the extremities of the values in certain positions. Then, the measurements were used in the statistical package SPSS in order to supply further statistical analysis by using different methods (Correlation matrix, Factor Analysis and Hierarchical Cluster Analysis).

The results of the statistical methods showed that under Correlation matrix there is a direct association between cadmium (Cd) and zinc (Zn), as also between lead (Pb) and cobalt (Co) in both depths. In Factor Analysis four factors were risen at both depths. In the surface layer, of greater weight is the couple Cd-Zn (explaining 44.7% of total variance) and concerns anthropogenic influence, while the lower layer shows greater weight in Ni (explaining 43.8% of total variance) and concerns lithogenic impact. Finally, using the Hierarchical Cluster Analysis a strong correlation was found between the pairs of Cd-Zn and Pb-Co, while Ni does not develop family relationships with any of the other metals. Regarding the area of Lavrion the same methods of statistical analysis were followed, as well as the corresponding baseline was found. According to all three methods there is a strong correlation between lead and cadmium which in turn have the greatest weight in Factor Analysis (Pb-Cd explaining 75% of the total variance). The interpretation given for this pair of metals is that airborne pollution is transferred from metallurgical operations which are known to take place in the area from the ancient times till nowadays. A direct comparison suggests that in the two areas (Vari - Koropi and Lavrion) the five metals which were under study, develop completely different family relationships.