Διερεύνηση της παρουσίας βαρέων μετάλλων και ιδιαίτερα των μορφών τρισθενούς και εξασθενούς χρωμίου, στα υπόγεια νερά των οφιολιθικών μαζών και των χαλαρών σχηματισμών Κεντρικής Εύβοιας.

Abstract

Στην Ελλάδα,παρατηρείται τα τελευταία χρόνια έντονο πρόβλημα ρύπανσης των υπόγειων υδροφόρων, από την αυξημένη συγκέντρωση βαρέων μετάλλων. Στην παρούσα εργασία, διερευνώνται οι παράγοντες εκείνοι (φυσικοί και ανθρωπογενείς), που δημιουργούν τις συνθήκες εμφάνισης του τοξικού εξασθενούς χρωμίου στα υπόγεια νερά της Κεντρικής Εύβοιας. H φυσική προέλευση του χρωμίου συνδέεται με πετρώματα, όπως είναι τα υπερβασικά μέλη (περιδοτίτες) των οφιολιθικών συμπλεγμάτων. Στα υπόγεια και επιφανειακά νερά, το χρώμιο βρίσκεται σε δύο μορφές, στην εξασθενή και την τρισθενή του. Η οξείδωση του τρισθενούς χρωμίου σε εξασθενές μπορεί να πραγματοποιηθεί από διαφόρους δέκτες ηλεκτρονίων, συμπεριλαμβανομένων των οξειδίων του μαγγανίου, H2O2, των αερίων O2 και ίσως οξυ-υδροξειδίων του Fe(III). Κύριο ορυκτό του χρωμίου είναι ο χρωμιούχος σπινέλιος (π.χ. χρωμίτης). Εκτός από το σπινέλιο, το χρώμιο μπορεί να ενδομηθεί στη δομή πυριτικών ορυκτών, όπως των φυλλοπυριτικών ορυκτών σερπεντίνη, χλωρίτη, τάλκη και των ινοπυριτικών ορυκτών της ομάδας των πυροξένων και των αμφιβόλων. Στη φύση, το χρώμιο βρίσκεται συνήθως στην τρισθενή μορφή του. Πρόσφατες αναλύσεις σε νερά πηγών και γεωτρήσεων στη Κεντρική Εύβοια, εντός οφιολιθικών σχηματισμών, ή και των προσχώσεων που τροφοδοτούνται με κλαστικό υλικό οφιολιθικών συμπλεγμάτων, έδειξαν υψηλή συγκέντρωση εξασθενούς χρωμίου. Διερευνήθηκε ο βαθμός επίδρασης κάθε παράγοντα ξεχωριστά (φυσικού, ανθρωπογενούς), καθώς και ο βαθμός αλληλεπίδρασης των παραγόντων μεταξύ τους. Κρίνεται αναγκαία η συνδυασμένη, λεπτομερής, συστηματική έρευνα ως προς τα γεωλογικά, πετρολογικά, ορυκτολογικά, γεωχημικά, υδρογεωλογικά, υδροχημικά χαρακτηριστικά, καθώς και οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες, οι χρήσεις γης στις αντίστοιχες περιοχές. Στην ευρύτερη περιοχή της Κεντρικής Εύβοιας, προέκυψε ότι η πηγή του χρωμίου στα νερά είναι φυσικής προέλευσης, εντούτοις ο κύριος οξειδωτικός παράγοντας, είναι η ανθρωπογενής δραστηριότητα. Αυτό προκύπτει από τις αυξημένες συγκεντρώσεις εξασθενούς χρωμίου, σε περιοχές με εντατικές γεωργικές εκμεταλλεύσεις, όπως ο κάμπος των Ψαχνών, όπου γίνεται έντονη χρήση λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων. Η παρουσία νιτρικών ιόντων, δρα ως οξειδωτικό μέσο για το τρισθενές χρώμιο, σε εξασθενές. Στα υπόγεια νερά, αποδείχθηκε η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ νιτρικών ιόντων και εξασθενούς χρωμίου. Αντίθετα σε περιοχές, που απαντούν εκτεταμένες οφιολιθικές μάζες και δεν παρατηρούνται έντονες ανθρωπογενείς δραστηριότητες, μετρήθηκαν στα υπόγεια νερά τιμές ολικού χρωμίου, φυσικής προέλευσης, εντός των επιτρεπτών ορίων. Οι αντίστοιχες τιμές του εξασθενούς χρωμίου, ήταν χαμηλές, σε σχέση με τις αντίστοιχες των αγροτικών περιοχών. Αυτό οφείλεται τόσο στην απουσία έντονης ανθρωπογενούς δραστηριότητας, όσο και στην απουσία ενός φυσικού οξειδωτικού μέσου, όπως διαπιστώθηκε από τη συστηματική ορυκτολογική μελέτη.

In Greece, in recent years there is a serious problem of pollution of underground aquifers, caused by the increased concentration of heavy metals. In the present study, those factors (natural and anthropogenic), that create the conditions for the emergence of toxic hexavalent chromium in the ground water of central Evia, were investigated. In nature, chromium is associated with rocks relatively rich in chromium, such as ultra-mafic members (peridotites) of the ophiolite complex. In ground water and surface water, chromium is found in two forms, the hexavalent and the trivalent one. The oxidation of trivalent to hexavalent chromium can be achieved by manganese oxides, H2O2, O2 gas and perhaps oxy-hydroxides of Fe (III). The main mineral of chromium is the chromium spinel (e.g. chromite). Besides the spinel, chromium can be structured with silicate minerals, such as phyllosilicate serpentine minerals, chlorite, talc and chain-silicate minerals of pyroxenes and amphiboles group. Although, in nature, chromium is found- as mentioned - in the trivalent form, recent analyses on spring waters and drills in Central Evia, within ophiolitic formations and/or alluvial deposits that consist of clastic ophiolite material, indicate a high concentration of hexavalent chromium. The degree of impact for each factor separately (natural, anthropogenic) and the interaction between those factors, was also investigated. It is required, the detailed systematic research with the combination of the geological, petrological, mineralogical, geochemical, hydrogeological, hydrochemical characteristics, the human activities in their respective areas and the land use of them. In the wider region of central Evia it was found that the source of chromium in water is of natural origin, however the main oxidizing agent is the anthropogenic activity. This is caused by increased concentrations of hexavalent chromium in areas with intensive agricultural activity ,as the plains of Psachna in which there is heavy use of fertilizers and pesticides. The presence of nitrates, acts as an oxidizing agent for trivalent to hexavalent chromium. In groundwater, it was proved that there is a strong correlation between nitrate and hexavalent chromium. In contrast, in areas without intense anthropogenic activities, it was observed that in ground water, the total chromium values of natural origin, are within the permissible limits, because of the presence of extensive ophiolitic masses in the region. The corresponding values of hexavalent chromium were low compared to those of rural areas. This is due both to the absence of intense anthropogenic activity, and to the absence of a natural oxidant, as verified by systematic mineralogical study.