Περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις σε έδαφος και νερό περιοχής Μεγάρων

Abstract

Δείγματα επιφανειακού νερού συλλέχθηκαν από την λεκάνη των Μεγάρων προκειμένου να διερευνηθεί η σχέση ανάμεσα στην ποιότητα του νερού και στην γεωλογία, λιθολογία και τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Δέκα δείγματα εδαφών συλλέχθησαν προκειμένου να διερευνηθεί η σχέση ανάμεσα στην ποιότητα των εδαφών με τις υφιστάμενες γεωλογικές και ανθρωπογενείς συνθήκες. Η γεωλογία της περιοχής περιλαμβάνει ασβεστόλιθους Τριαδικής και Κρητιδικής ηλικίας με εμφανίσεις βωξιτικών λατυπών ,δολομίτες, σχιστόλιθους, αργιλικούς σχιστόλιθους, ψαμμίτες, ηφαιστειοϊζήματογενείς σχηματισμούς (Πέρμιο). Αυτοί καλύπτονται από Νεογενή και Τεταρτογενή ιζήματα. Τα Νεογενή ιζήματα της περιοχής έρευνας αποτελούνται από μαργαϊκούς ασβεστόλιθους, κροκαλοπαγή και μάργες. Τεταρτογενή ιζήματα αποτελούνται από χαλαρά καστανόχρωμα με αργιλοαμμώδη υλικά με διάσπαρτες κροκαλολάτυπες. Οι εργασίες που έγιναν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας περιλαμβάνουν εκτέλεση και ερμηνεία χημικών αναλύσεων νερού, χημικών και μηχανικών αναλύσεων εδαφών, χημικών αναλύσεων βιοδιαθέσιμων μορφών των βαρέων μετάλλων στα εδάφη, χωρική κατανομή της ολικής συγκέντρωσης των βαρέων μετάλλων των εδαφών και συσχετισμό με την βιοδιαθέσιμη μορφή τους , ανάλυση συσχέτισης, δημιουργία διαγραμμάτων ταξινόμησης νερών κατά Piper και Durov, έγινε έλεγχος καταλληλότητας νερού για άρδευση με διαγράμματα Richards, Wilcox και Pattern και τέλος δημιουργία ψηφιακής βάσης γεωγραφικών δεδομένων Στα νερά οι τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνονται από 385 έως 38.300 μS/cm. Η συγκέντρωση των στοιχείων και ιχνοστοιχείων είναι: Ca 35,10-223,0 mg L-1, Mg 14,60-620,00 mg L-1, Na 23,10-7.241,00 mg L-1, Κ 6,64-172,00 mg L-1, HC03- 170,8-329,20 mg L-1 , CI 31,9-12.092,00 mg L-1, S04-2 26,4-1.650,00 mg L-1, N03- 6,40-115,00 mg L-1, Fe 0,011-0,040 mg L-1, Cu 0,002-0,009 mg L-1, Mn 0,005-0,031 mg L-1, Ni 0,01-0,065 mg L-1. Στα εδάφη η συγκέντρωση της ολικής μορφής των βαρέων μετάλλων είναι: Cu 0,8- 3,9 mg Kg-1, Zn 1,7-3,9 mg Kg -1, Fe 4,0-13,0 mg Kg -1, Cd 0,1-1,3 mg Kg -1, Mn 4,2-17,0 mg Kg -1 , Pb 11,0-38,0 mg Kg -1 και Ni 190,0- 304,0 mg Kg -1. Η συγκέντρωση της βιοδιαθέσιμης μορφής των βαρέων μετάλλων είναι: Cu 0,10- 0,67 mg Kg -1, Zn 0,05-0,61 mg Kg -1, Fe 0,11-0,51 mg Kg -1, Cd 0,03-0,27 mg Kg -1, Mn 0,79-3,37 mg Kg -1 , Pb 1,20-4,90 mg Kg -1 και Ni 46,43- 91,55 mg Kg -1. Σύμφωνα με το διάγραμμα Durov τα επιφανειακά νερά της περιοχής έρευνας κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες: Πρώτη κατηγορία (πεδίο 2 Durov) είναι τα όξινα ανθρακικά-μαγνησιοασβεστούχα όπου κυρίαρχα ιόντα είναι τα HCO3, Mg, Ca και δεύτερη κατηγορία (πεδίο 9 Durov) τα Νάτριο-χλωριούχα όπου είναι υποβαθμισμένα ποιοτικά και έχουν κυριαρχήσει τα ιόντα Nα+ και Cl-. Ως προς την καταλληλότητα για άρδευση γενικά τα νερά στην ενδοχωρική περιοχή χαρακτηρίζονται κατάλληλα (πεδίο C2-S1, κατά Richards) , με περιορισμούς κατά θέσεις χρήσης τους μόνο ( C3-S1 κατά Richards) σε εδάφη με καλή περατότητα και με χρήση υψηλού ποσοστού έκπλυσης . Στον αντίποδα τα δείγματα στις εκβολές κρίθηκαν ως ακατάλληλα για άρδευση τόσο κατά Richards όσο και κατά Wilcox με την επίδραση της αναμίξεως των υδάτων του ποταμού με τα θαλάσσια ύδατα να διαμορφώνει καθοριστικό ρόλο στις πολύ υψηλές συγκεντρώσεις Na+ και Cl- . Οι ολικές συγκεντρώσεις των πέντε (Fe, Cu, Zn, Mn, Cd) από τα επτά βαρέων μετάλλων στα εδάφη που μελετήθηκαν είναι κάτω των ορίων που υπάρχουν για ρυπασμένα εδάφη και βρέθηκαν να είναι παρόμοιες με αντίστοιχες άλλων γεωργικών περιοχών της Ελλάδος αλλά και σε παγκόσμιο επίπεδο .Ο ολικός μόλυβδος παρουσίασε μέση τιμή στη συγκέντρωσή του 21,7 mg Kg -1 και οι τιμή αυτή είναι οριακή για τιμές που δίνονται για ρυπασμένα από μόλυβδο εδάφη , πιθανή αιτία για τις αυξημένες συγκεντρώσεις σε κάποια σημεία είναι το γεγονός ότι τοπογραφικά βρίσκονται εκατέρωθεν της Εθνικής οδού Αθηνών-Πατρών. Στα εδάφη το ολικό νικέλιο παρουσίασε υψηλές τιμές συγκέντρωσεις με μέση τιμή 288,3 mg Kg -1 και σε όλα τα δείγματα οι αντίστοιχες τιμές είναι κατά πολύ υψηλότερες από αυτές που δίνονται στη διεθνή βιβλιογραφία για ρυπασμένα από νικέλιο εδάφη. Διαπιστώθηκε ότι το γεγονός αυτό οφείλεται στην ύπαρξη, εντός της ευρύτερης περιοχής της λεκάνης των Μεγάρων, στο μητρικό πέτρωμα φακών βωξίτη και κυρίως σιδηρονικελιούχων συγκεντρώσεων. Οπότε λόγω των εξαλλοιωτικών διεργασιών έχει εμπλουτιστεί ο περιβάλλον χώρος με νικέλιο. Οι υπάρχουσες μεταλλικές συγκεντρώσεις της περιοχής έχουν σύμφωνα με τη βιβλιογραφία κατά μέσο όρο συγκέντρωση νικελίου 533 mg Kg -1. Στα εδάφη η γραμμική συσχέτιση των ολικών και βιοδιαθέσιμων μορφών των βαρέων μετάλλων: Zn, Mn, Cd και Pb βρέθηκε πολύ καλή που σημαίνει ότι οι δύο αυτοί παράγοντες είναι αλληλοεξαρτώμενοι .

Surface water samples were collected from an area included in Megara basin in order to describe the groundwater quality in relation to geology, lithology and anthropogenic activities of the study area. Ten samples of soils were collected in order to describe the relation between the quality of soils with the existing geological and anthropogenic conditions. The geology of the area studied includes limestones of Triassic and Cretaceous age, bauxites rubbles, dolomites, schists, shales, sandstones, volcanosedimentary formations. Those are covered by Neogene and Quaternary sediments. The Neogene sediments of the area studied are composed of marly limestones, conglomerates and marls. The Quaternary sediments consist of brown coloured clayey-sandy materials with dispersed cobbles-rubbles. The type of methodology applied in this study consists of water chemical analysis, soil chemical analysis, chemical analysis of bioavailable forms o heavy metals in soils correlation analysis, factor analysis, Durov and Pipper classification diagrams, Richards and Wilcox irrigation diagrams and Geographical Information System database. Electrical conductivity values range between 385 and 38.300 μS/cm. The contents of Megara surfacewater are: Ca 35,10-223,0 mg L-1, Mg 14,60-620,00 mg L-1, Na 23,10-7.241,00 mg L-1, Κ 6,64-172,00 mg L-1, HC03- 170,8-329,20 mg L-1, CI 31,9-12.092,00 mg L-1, S04-2 26,4-1.650,00 mg L-1, N03- 6,40-115,00 mg L-1, Fe 0,011-0,040 mg L-1, Cu 0,002-0,009 mg L-1, Mn 0,005-0,031 mg L-1, Ni 0,01-0,065 mg L-1. The contents of total concetration of Megara soils are: Cu 0,8- 3,9 mg Kg-1, Zn 1,7-3,9 mg Kg -1, Fe 4,0-13,0 mg Kg -1, Cd 0,1-1,3 mg Kg -1, Mn 4,2-17,0 mg Kg -1 , Pb 11,0-38,0 mg Kg -1 and Ni 190,0- 304,0 mg Kg -1. The contents of the bioavailable form of heavy metals of Megara soils are : Cu 0,10- 0,67 mg Kg -1, Zn 0,05-0,61 mg Kg -1, Fe 0,11-0,51 mg Kg -1, Cd 0,03-0,27 mg Kg -1, Mn 0,79-3,37 mg Kg -1 , Pb 1,20-4,90 mg Kg -1 και Ni 46,43- 91,55 mg Kg -1. Durov diagram classify the surfacewater chemical data set into two-types: First type ( second field in Durov diagram) where sovereign ions are HC03-1, Mg+1, Ca+1 and second type ( ninth field in Durov diagram) where sovereign ions are Na+1 and Cl-1 . As long as it concerns the appropriateness of the surface waters for irrigation, in the hinterland of the study area the waters are characterized as suitable ( C2-S1 field in Richards diagram) with restrictions in some places for use in soils with good permeability and use of high soil degredation. In the antipode the samples of the surface waters in the estuaries are impropriated for irrigation as shown in Richards and Wilcox diagrams. The total concentration of the five elements (Fe, Cu, Zn, Mn, Cd) from the seven heavy metals in the soils which have been analyzed are below polluted limits and are similar with other agricultural areas in Greece as well as in other countries. The concentration of the total form of the lead (Pb) in the study area are close to polluted limits and came up with a mean value of 21,7 mg Kg -1 . The event of high values of total Pb in some places probably it is owed to the fact that they are close to the National road of Athens-Patra. In soils the total form of nickel (Ni) shows high concentrations which are over the polluted limits with a mean value of 288,3 mg Kg -1 . Those concentrations are due to the presence of bauxite in the parent rock which has a mean concentration of 533 mg Ni Kg-1. In soils the linear cross-correlation between the total and the bioavailable forms of the following heavy metals : Zn, Mn, Cd and Pb is very good.