Η παρούσα διατριβή διερευνά τους παράγοντες γεωγενούς και ανθρωπογενούς προέλευσης
που επηρεάζουν την ποιότητα των υπόγειων και επιφανειακών νερών καθώς και εδαφών στη
λεκάνη του οροπεδίου Δομοκού. Προσδιορίζεται επιπλέον η γεωμορφολογία της περιοχής,
καταγράφεται η επιφανειακή απορροή και υπολογίζονται οι παράμετροι του υδρολογικού
ισοζυγίου.
Η περιοχή έρευνας βρίσκεται στην κεντρική Ελλάδα στο όρος Όθρυς, το οποίο χωρίζει τη
θεσσαλική πεδιάδα από το Μαλιακό κόλπο και την κοιλάδα του Σπερχειού, μεταξύ των
συντεταγμένων Χmin:362.126 m, Xmax:371.500 m στον άξονα Δ-Α και Ymin:4.316.293 m,
Yax:4.341.943 m στον άξονα Ν-Β. Αποτελείται από τις υδρολογικές λεκάνες της Ξυνιάδας
που αποτελεί τη λεκάνη απορροής της κεντρικής αποστραγγιστικής τάφρου της πρώην λίμνης
Ξυνιάδος και της Σκοπιάς που αποτελεί τη λεκάνη απορροής του άνω ρου του Ενιππέα
ποταμού. Η συνολική έκταση της περιοχής είναι 606,69 km
2
με περίμετρο 146,72 km, μήκος
και πλάτος 39,79 km και 15,24 km αντίστοιχα. Η μέση κλίση του οροπεδίου είναι 10,23
και
το μέσο υψόμετρο 609 m, χαρακτηρίζοντας τη λεκάνη ως ημιορεινή. Το υψομετρικό
ολοκλήρωμα είναι 24,26%, γεγονός που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η λεκάνη βρίσκεται σε
μεταβατικό στάδιο (monadnock phase).
Η λεκάνη Ξυνιάδας με έκταση 167,90 km
2
, περίμετρο 66,19 km και μέσο υψόμετρο 540 m,
παρουσιάζει συνολικό αριθμό κλάδων υδρογραφικού δικτύου 539, με το συνολικό μήκος τους
να φθάνει τα 340,7 km, ενώ η μορφή του μπορεί να χαρακτηριστεί κατά τόπους δενδριτική και
παράλληλης μορφής. Η λεκάνη Σκοπιάς με έκταση 438,79 km
2
και περίμετρο 116,06 km, έχει
συνολικό αριθμό κλάδων υδρογραφικού δικτύου 2.303 με συνολικό μήκος 1.253,5 km και
σχήμα δενδριτικό. Οι αριθμοί των κλάδων όλων των τάξεων του υδρογραφικού δικτύου και
για τις δύο λεκάνες εμφανίζουν σημαντική αρνητική απόκλιση από τις ιδανικές τιμές,
σύμφωνα με τους νόμους του Horton, απέχοντας από την ιδανική ανάπτυξη που θα επέτρεπε
τη βέλτιστη αποστράγγιση των λεκανών.
Η λεκάνη του οροπεδίου ανήκει στο σύνολό της στην Υποπελαγονική γεωτεκτονική ζώνη
με κύριο χαρακτηριστικό τις μεγάλες οφιολιθικές μάζες. Η γεωλογική διάρθρωση
περιλαμβάνει αλλουβιακές προσχώσεις, σχηματισμούς του νεογενούς, φλύσχη,
ασβεστόλιθους, σχιστοκερατολιθική διάπλαση και οφιόλιθους. Επικρατέστεροι σχηματισμοί
είναι οι τεταρτογενείς αποθέσεις και οι οφιόλιθοι με 26,87% και 25,59% αντίστοιχα.
Για τον υπολογισμό των κατακρημνισμάτων και της θερμοκρασίας χρησιμοποιήθηκε η
άμεση ολοκλήρωση με συνδυασμό της υψομετρικής και της μεθόδου των σταθμισμένων
αντίστροφων αποστάσεων. Η ετήσια βροχόπτωση ανέρχεται για τη λεκάνη Ξυνιάδας σε 594,1
mm βροχής και η μέση ετήσια θερμοκρασία σε 14,8
mm βροχής και 14,8
o
o
C, ενώ για την λεκάνη Σκοπιάς σε 697,9
C αντίστοιχα. Η δυνητική εξατμισοδιαπνοή, όπως υπολογίστηκε με τη
μέθοδο του Thornthwaite, ανέρχεται σε 843,7 mm βροχής για τη λεκάνη Ξυνιάδας και 827,5
mm βροχής για τη λεκάνη Σκοπιάς. Οι τιμές του δείκτη ξηρασίας Lang και για τις δύο
λεκάνες, εμφανίζουν το κλίμα τους μήνες από Ιούνιο έως και Αύγουστο ως υπέρξηρο, ενώ από
τα ομβροθερμικά διαγράμματα διαπιστώνεται ότι η αρδευτική περίοδος του έτους και για τις
δύο λεκάνες, διαρκεί από το τελευταίο δεκαήμερο του Απριλίου μέχρι το τέλος Σεπτεμβρίου.
Η ολική απορροή του οροπεδίου Δομοκού υπολογίστηκε από τις μετρήσεις της παροχής
των ποταμών σε τρία σημεία, για 18 συνολικά μήνες παρατηρήσεων. Οι μέγιστες τιμές
παρατηρούνται τον Ιανουάριο του 2010 και οι ελάχιστες το καλοκαίρι του ίδιου έτους. Από το
οροπέδιο απορρέουν συνολικά σε ετήσια βάση 77.223.046,91 m
3
νερού από τα οποία τα
27.543.038,02 m
3
από τη λεκάνη Ξυνιάδας και τα 49.680.008,9 m
3
από τη λεκάνη Σκοπιάς.
Το υδρολογικό ισοζύγιο εκτιμήθηκε με το αδρομερές εννοιολογικό μοντέλο «ΖΥΓΟΣ». Στη
λεκάνη Ξυνιάδας η πραγματική εξατμισοδιαπνοή αποτελεί το 62,7% των κατακρημνισμάτων,
η απορροή το 22,5% και η κατείσδυση το 14,8%, ενώ το σφάλμα επί της ετήσιας τιμής
0
ii
βροχόπτωσης που υπολογίστηκε με χωρική ολοκλήρωση είναι 4,8% και είναι αποδεκτό. Στη
λεκάνη Σκοπιάς η πραγματική εξατμισοδιαπνοή αποτελεί το 64,2% των κατακρημνισμάτων, η
απορροή το 22,8% και η κατείσδυση το 13,0%. Το σφάλμα επί της ετήσιας τιμής βροχόπτωσης
που υπολογίστηκε με χωρική ολοκλήρωση είναι 0,3% και θεωρείται αμελητέο.
Οι υδρογεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής έρευνας ταξινομούνται σε υδροπερατούς,
ημιπερατούς και υδατοστεγείς σχηματισμούς. Στους υδροπερατούς ταξινομούνται όλοι οι
ανθρακικοί σχηματισμοί και οι ανθρακικοί ορίζοντες που αναπτύσσονται εντός των
σχιστολίθων. Αποτελούν λόγω της έντονης καρστοποίησής τους τον πλουσιότερο υδροφορέα
της περιοχής. Στους ημιπερατούς ανήκουν όλα τα κοκκώδη πετρώματα, τα διερρηγμένα
πετρώματα των οφιόλιθων, ενώ στους υδατοστεγείς σχηματισμούς ταξινομούνται οι άργιλοι
και οι pillow λάβες του οφιολιθικού συμπλέγματος. Η κίνηση των υπογείων υδάτων στον
προσχωματικό υδροφόρο έχει παρόμοια κατεύθυνση με αυτή των επιφανειακών, Β-ΒΑ στη
λεκάνη Σκοπιάς και ΒΔ στη λεκάνη Ξυνιάδας.
Στα εδάφη της περιοχής επικρατούν τα χονδρόκοκκα κλάσματα της άμμου και είναι
αμμοπηλώδη και πηλοαμμώδη, ελαφρώς αλκαλικά έως μέτρια αλκαλικά και επικρατούν οι
οξειδωτικές συνθήκες με μέση τιμή δυναμικού οξειδοαναγωγής 286,7 mV. Η ηλεκτρική
αγωγιμότητα κινείται σε χαμηλά επίπεδα με μέση τιμή 501 μS/cm, ενώ τα εδάφη είναι
ανεπαρκώς εφοδιασμένα σε οργανική ουσία σε ποσοστό 62% λόγω των υψηλών ποσοστών
άμμου που περιέχουν. Ποσοστό 32% των εδαφών χαρακτηρίζονται ασβεστούχα εξαιτίας της
υψηλής περιεκτικότητάς τους σε CaCO
. Τα εδάφη στην πλειοψηφία τους χαρακτηρίζονται ως
φτωχά.
3
Οι υψηλές ολικές συγκεντρώσεις σιδήρου και μαγγανίου συνδέονται με την έντονη
παρουσία των οξειδίων τους στα καστανοκόκκινα εδάφη της περιοχής, ενώ η ισχυρή ύπαρξη
των βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων είναι η αιτία της έντονης παρουσίας των Co, Ni
και Cr. Οι υδατοδιαλυτές μορφές των Fe και Ni εμπλουτίζουν τα υπόγεια και επιφανειακά
νερά της περιοχής έρευνας, σε αντίθεση με το Pb και το Cο που λόγω του δυσκίνητου
χαρακτήρα τους εμφανίζονται μόνο σε ίχνη. Οι υψηλές τιμές pH και CaCO
της περιοχής
έρευνας, μειώνουν την κινητικότητα και βιοδιαθεσιμότητα των μεταλλικών ιχνοστοιχείων και
είναι η αιτία της μικρής ποσοστιαίας συμμετοχής των υδατοδιαλυτών μορφών επί των ολικών.
Τα βαρέα ιχνοστοιχεία Fe, Mn, Pb και Cο κυριαρχούν στις ανταλλάξιμες μορφές, ενώ οι
συνδεδεμένες στα οξείδια Fe και Mn, οργανικές και ανθρακικές ενώσεις μορφές, εμφανίζουν
υψηλές τιμές στα Fe, Mn, Ni, Cu και Co. Αποδίδονται στην τάση των συγκεκριμένων
μετάλλων να συνδέονται με τα οξείδια Fe και Mn, τις ανθρακικές ενώσεις και να
προσροφώνται στην οργανική ύλη. Οι δεσμευμένες στο πλέγμα των πρωτογενών ορυκτών
μορφές παρουσιάζουν υψηλές συγκεντρώσεις Fe, Mn, Co, Ni και Cr, διαπίστωση που
συνδέεται με την ισχυρή παρουσία των μετάλλων αυτών στα μητρικά πετρώματα.
Η σύγκριση των λεκανών εμφανίζει στη λεκάνη Ξυνιάδας λόγω της πρώην λίμνης
υψηλότερες τιμές οργανικής ουσίας και ηλεκτρικής αγωγιμότητας και Ni και Cr λόγω της
παρουσίας των οφιόλιθων. Στη λεκάνη Σκοπιάς οι τιμές Fe, Mn και Zn είναι υψηλότερες
εξαιτίας της παρουσίας των μετάλλων σε εδάφη που έχουν προέλθει από την αποσάθρωση
ασβεστόλιθων, σε ιζηματογενή πετρώματα, σε σχιστόλιθους και αργιλώδη ιζήματα.
Η στατιστική ανάλυση προσδιορίζει την ταυτόχρονη παρουσία Fe και Zn στα μητρικά
πετρώματα, τη σύνδεση του
Cu με τα οξείδια Mn στα βασικά πετρώματα και την προέλευση
των Ni, Cr, Co και Pb από το πλούσιο οφιολιθικό γεωλογικό υπόβαθρο. Τα εδάφη
παρουσιάζουν επιβάρυνση γεωγενούς προέλευσης σε Co, Ni και Cu, καθώς ξεπερνούν το
μέγιστο αποδεκτό όριο ρύπανσης εδαφών της «The New Dutchlist». Οι ανθρωπογενείς
δραστηριότητες όπως η εφαρμογή αγροχημικών δρουν σε μικρό βαθμό (<0,01%) και
αθροιστικά στις συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων στα εδάφη της περιοχής.
Στα υπόγεια νερά των χαλαρών αποθέσεων τα Ca
+2
και Mg
+2
είναι τα επικρατούντα
κατιόντα και τα HCO
3
-
,
SO
4
2-
και NO
3
-
3
είναι τα ανιόντα που υπερισχύουν. Η παρουσία των
iii
NO
3
-
οφείλεται στη χρήση λιπασμάτων, ενώ τα νερά αυτά παρουσιάζουν υψηλότερη
ηλεκτρική αγωγιμότητα και T.D.S. λόγω της διάλυσης των ιζηματογενών πετρωμάτων. Τα
νερά από τους σχηματισμούς του φλύσχη έχουν υψηλότερη σκληρότητα και επικρατέστερα
κατιόντα τα Ca
+2
και Na
+
και ανιόντα τα HCO
3
-
και NO
3
-
λόγω της χρήσης λιπασμάτων. Σε
αντίθεση, τα νερά από ασβεστόλιθους εμφανίζουν χαμηλότερη σκληρότητα και ηλεκτρική
αγωγιμότητα με καλύτερα ποιοτικά χαρακτηριστικά, ενώ τα νερά από οφιόλιθους έχουν
επικρατέστερα κατιόντα τα Mg
+2
και ακολουθούν τα Ca
+2
και ανιόντα τα HCO
και τα
SO
4
2-
.
Η σύγκριση της υγρής με την ξηρή περίοδο εμφανίζει τις τιμές των υδροχημικών
παραμέτρων αυξημένες κατά την ξηρή περίοδο, γεγονός που αποδίδεται στην ανάμιξη νερών
από πιο μεγάλα βάθη με την κυκλοφορία του νερού στις υδρογεωτρήσεις. Η σύγκριση μεταξύ
των λεκανών εμφανίζει στη λεκάνη Ξυνιάδας επικρατούντα κατιόντα τα Ca
και
ανιόντα τα HCO
3
-
και SO
4
2-
λόγω του λιμναίου περιβάλλοντος και της τροφοδοσίας των
υπόγειων υδροφορέων από ανθρακικούς και οφιολιθικούς σχηματισμούς. Οι υψηλότερες τιμές
των Na
+
, Cl
-
, HCO
3
-
, Mn αποδίδονται στην ύπαρξη εβαποριτικών στρωμάτων και του Mg
λόγω της παρουσίας των οφιόλιθων. Οι χαμηλότερες συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου και
ΝΟ
3
-
με υψηλότερες τις τιμές των ΝΗ
4
+
αποδίδονται στην αποδόμηση της οργανικής ύλης.
Στο δυτικό τμήμα της λεκάνης διαπιστώνονται θερμοκρασίες (>21,0
κυκλοφορία θερμών νερών.
Στη λεκάνη Σκοπιάς τα κατιόντα που επικρατούν είναι τα Ca
2+
o
3
-
2+
, NO
3
-
και Na
+
C), υποδηλώνοντας την
και Mg
και ανιόντα τα
HCO
3
-
και NO
3
-
. Η παρουσία των NO
3
-
συνδέεται με την εφαρμογή λιπασμάτων, ενώ των
υπόλοιπων στοιχείων είναι γεωγενούς προέλευσης. Οι παρατηρούμενες αυξητικές τάσεις της
ηλεκτρικής αγωγιμότητας αποδίδονται στη διαρροή αστικών λυμάτων, ενώ οι θερμοκρασίες
των νερών κυμαίνονται σε χαμηλά επίπεδα λόγω της τροφοδότησης τους με νερά των
καρστικών μαζών της Όθρυος. Οι δύο λεκάνες χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλές τιμές
TDS, υψηλές τιμές Fe λόγω της παρουσίας των οξειδίων του και Ni και Cr εξαιτίας της
παρουσίας υπερβασικών πετρωμάτων, με επικρατούσα μορφή του χρωμίου να είναι το
υδροξυ-σύμπλοκο [Cr(OH)
aq.] του τρισθενούς χρωμίου.
Οι υπόγειοι υδροφορείς στην περιοχή έρευνας έχουν επικρατέστερο υδροχημικό τύπο τον
Ca-Mg-HCO
3
3
, και είναι φρέσκα νερά που έχουν γρήγορο εμπλουτισμό και ανανέωση. Είναι σε
ποσοστό 42% μικτά νερά ή νερά διαλυτοποίησης με ακαθόριστο υδροχημικό τύπο. Η
υδροχημική εξέλιξη των υπολοίπων νερών καθορίζεται από τις φάσεις Ca-HCO
,
Na-HCO
, Ca-Cl και Mg-Cl. Η υδρογεωχημική προσομοίωση έδειξε ότι τα κύρια ορυκτά των
πετρωμάτων της περιοχής μελέτης που διαλύονται στα υπόγεια νερά είναι αλίτης (NaCl),
ασβεστίτης (CaCO
3
3
), δολομίτης (CaMg(CO
3
)
2
) και ανυδρίτης (CaSO
4
2+
∙2H
O). Τα νερά
εμφανίζονται ακόρεστα σε γύψο και ανυδρίτη (CaSO
4
∙2H
2
O), σε φθορίτη (CaF
), σε σιδερίτη
(FeCO
3
) και σε μαγνησίτη (MgCO
3
). Αντιθέτως είναι κορεσμένα σε ασβεστίτη (CaCO
), σε
αραγωνίτη (CaCO
3
) και σε δολομίτη (CaMg(CO
3
)
).
Η παραγοντική ανάλυση υποδεικνύει τη ρύπανση των περισσότερων πηγών από την
2
έλλειψη αποχετευτικού δικτύου των οικισμών και τη χρήση λιπασμάτων και αποκαλύπτει την
ύπαρξη εβαποριτικής κρούστας που τροφοδοτεί τα υπόγεια νερά της περιοχής της πρώην
λίμνης με Na
,
Mn, Cl και HCO
3
-
. Επιπλέον συνδέει την παρουσία των NO
3
-
στα
υπόγεια νερά με τη χρήση λιπασμάτων και των F
-
, PO
4
3-
και Ni με την ύπαρξη ηφαιστειογενών
και υπερβασικών πετρωμάτων. Η ανάλυση κατά ομάδες ομαδοποιεί τους υπόγειους
υδροφόρους βάσει του ρυπαντικού τους φορτίου και της κοινής τροφοδοσίας τους από
οφιολιθικούς και ανθρακικούς σχηματισμούς.
Οι συγκεντρώσεις Ca
2+
,
NO
3
-
, Br
-
και των βαρέων μετάλλων Fe, Mn, Zn, Cd, Ni και Cr
παρουσιάζουν τιμές πάνω από το ανώτατο επιτρεπτό όριο της Ε.Ε., ενώ η κατά Richards
ταξινόμηση παρουσιάζει τα υπόγεια νερά με μικρό κίνδυνο αλκαλίωσης και μέσο κίνδυνο
2
2
, NH
3
, Mg-HCO
4
+
και Κ
3
+
3
iv
αλατότητας. Τα νερά γενικά θεωρούνται ακατάλληλα για ύδρευση και κατάλληλα για
άρδευση.
Η σύγκριση των χωρικών κατανομών εδαφών και υπογείων νερών υποδεικνύει σαν πηγή
προέλευσης Fe στα υπόγεια νερά την παρουσία των οξειδίων του στα εδάφη και αυτή του Mn
τα εβαποριτικά στρώματα στην περιοχή της πρώην λίμνης. Σε αντίθεση η απουσία των Cu και
Co αποδίδεται στο δυσκίνητο χαρακτήρα των μετάλλων, ενώ η προέλευση του Zn συνδέεται
με τη χρήση λιπασμάτων. Ακόμη επιβεβαιώνεται ο γεωγενής και ανθρωπογενής χαρακτήρας
του Cd, η γεωγενής προέλευση του Pb και ισχυροποιείται το συμπέρασμα της γεωγενούς
προέλευσης των Ni και Cr στα υπόγεια νερά.
Τα επιφανειακά νερά της περιοχής έρευνας παρουσιάζουν παρόμοιο υδροχημισμό με τα
υπόγεια νερά, ο οποίος συνδέεται με τη διάλυση των υποστρωμάτων των ποταμών. Στον
Ενιππέα επικρατούν τα Ca
2+
που σχετίζονται με την ύπαρξη των ανθρακικών σχηματισμών και
τα NO
3
-
λόγω της έκπλυσης λιπασμάτων. Στην τάφρο υπερισχύουν τα Mg
2+
, που συνδέονται
με την ανάπτυξη των οφιόλιθων, τα HCO
3
-
και τα SO
4
2-
που σχετίζονται με την έντονη
παρουσία της οργανικής ύλης και τα ΝΗ
4
+
λόγω χρήσης αμμωνιακών λιπασμάτων και
ρυπογόνων φορτίων από κτηνοτροφικές μονάδες. Οι τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των
TDS και των SO
4
2-
, NO
3
-
, ΡΟ
4
3-
και ΝΗ
4
+
παρουσιάζονται υψηλότερες στη Μαντασιά σε
σχέση με το τμήμα του Ενιππέα στη Σκοπιά λόγω της έκπλυσης αγροχημικών.
Η παρουσία των βαρέων μετάλλων Fe, Ni, Cr συνδέεται με την ύπαρξη οξειδίων Fe και
υπερβασικών πετρωμάτων στα υποστρώματα των ποταμών. Τα νερά του Ενιππέα έχουν
υδροχημικό τύπο Ca-HCO
και είναι κυρίως νερά μίξης ή νερά διαλυτοποίησης. Τα νερά της
τάφρου είναι του υδροχημικού τύπου Mg-HCO
3
λόγω της παρουσίας των οφιόλιθων και στο
μεγαλύτερο ποσοστό τους βρίσκεται σε εξέλιξη το φαινόμενο της κατιοανταλλαγής. Η
υδροχημική τους εξέλιξη καθορίζεται από τις φάσεις Ca-HCO
3
3
, Mg-HCO
3
, Na-HCO
.
Η παραγοντική ανάλυση συνδέει τα νερά της τάφρου με γεωγενείς επιδράσεις, με τη χρήση
λιπασμάτων και με λύματα κτηνοτροφικών μονάδων και συσχετίζει τα νερά του Ενιππέα με τη
διάβρωση των ανθρακικών σχηματισμών και οξειδίων Fe των υποστρωμάτων του. Οι
συγκεντρώσεις των Ca
2+
, Mg
2+
, ΝΗ
4
+
και Br
-
όπως και των βαρέων μετάλλων Fe, Ni, Cr
παρουσιάζουν τιμές πάνω από τα ανώτατα επιτρεπτά όρια που θέτει η Ε.Ε. για τα πόσιμα νερά,
ενώ η μορφή Cr που επικρατεί είναι το υδροξυ-σύμπλοκο [Cr(OH)
aq.] του τρισθενούς
χρωμίου. Η κατά Richards ταξινόμηση εμφανίζει τα νερά του Ενιππέα με μικρότερο κίνδυνο
αλατότητας από εκείνα της αποστραγγιστικής τάφρου, κάνοντάς τα καταλληλότερα για
άρδευση.
3
Το ετήσιο ρυπαντικό φορτίο που μεταφέρεται από τα ποτάμια προς τη Θεσσαλία
υπολογίστηκε με την αντιστοίχιση της μηνιαίας απορροής με τις μηνιαίες συγκεντρώσεις των
στοιχείων και την άθροιση των μηνιαίων τιμών. Από τον Ενιππέα μεταφέρονται 1.069,33 τόνοι
NO
3
-
,
6,57 τόνοι Fe και 3,09 τόνοι Ni και από την τάφρο 2.416,12 τόνων SO
, 3,56 τόνοι Fe
και 2,88 τόνοι Ni.
Στην περίπτωση αναδημιουργίας της λίμνης Ξυνιάδας και εξαιτίας της περίσσειας φορτίων
από τις γεωργικές εκτάσεις κρίνεται απαραίτητη η παρακολούθηση της ποιότητας του νερού,
της χημικής σύστασης των ιζημάτων αλλά και των μεταβολών τους στο χρόνο.
The present thesis investigates the geogenic and anthropogenic factors affecting quality of
ground and surface waters, as well as soils in Domokos plateau basin. It identifies the
geomorphology of the area, recorded surface runoff and calculates the hydrologic balance
parameters.
The study area is located in central Greece, on mount Othrys, that separates Thessaly plain
from Maliakos gulf and Sperheios valley and lies between Χmin:362.126 m, Xmax:371.500 m
in WE axis and Ymin:4.316.293 m, Yax:4.341.943 m in SN axis. It consists of the hydrological
basins of Xynias, which is the basin of the central drainage ditch of the former Xynias lake,
and the Scopia basin, which is the basin of the upper reaches of Enippeas river. The total area
of the region stretches at 606,69 km
2
, with a 146,72 km perimeter as well as 39,79 km and
15,24 km in length and width respectively. The average slope of the plateau is 10,23
and the
average altitude is 609 m, characterizing it as a semi-mountainous basin. The hypsometric
integral is 24,26%, leading us to the conclusion that the state of the basin is in transition
(monadnock phase).
The Xynias basin region is 167,90 km
2
and 66,19 km in perimeter and the average altitude
climbs up to 540 m, showing a 539 total number of hydrographic network order streams, their
total length reaches the 340,7 km, while his form may be characterized as local dendritic and
parallel. The Scopia basin region is 438,79 km
2
, with 116,06 km perimeter and has 2.303 total
number of hydrographic network order streams, with a 1.253,5 km total length and dendritic
form. The numbers of hydrographic network order streams on both basins show significant
negative deviation from optimum values, according to Horton's laws, refraining from the ideal
development that would allow the optimal basins drainage.
The basin of the plateau belongs to Sub-Pelagonian geotectonic Zone, presenting large
ophiolitic masses as a main feature. The geological structure includes alluvial deposits,
neogene formations, flysch, limestones, schist rocks conformation and ophiolites. Predominant
formations are quaternary deposits and ophiolites with 26,87% and 25,59% respectively.
The direct integration method, which is a comparison of hypsometric and the inverse
distance weighted method, was used for the calculation of precipitation and temperature. The
annual rainfall and the mean annual temperature were calculated for Xynias basin to 594,1 mm
and 14,8
o
C respectively, while for Scopia basin to 697,9 mm of rain and 14,8
C. The potential
evapotranspiration, as calculated by the Thornthwaite method, comes up to 843,7 mm of rain
for Xynias basin and 827,5 mm of rain for Scopia basin.
The Lang's drought index values characterize climate for both basins, from June to August
as super dry, while the ombrothermic diagrams show that the irrigation period lasts for both
basins from the last ten days of April until the end of September.
The annual runoff of Domokos plateau was calculated according to the river water supply
measurements in three stations during an 18 months period. The maximum values observed in
January 2010 and the minimum in the summer of the same year. The total volume of surface
effluence comes up to 77.223.046,91 m
3
of water, of which the 27.543.038,02 m
comes from
Xynias basin and 49.680.008,9 m
3
from Scopia Basin.
Hydrological balance was estimated with the lumped conceptual water balanced model
«ZYGOS». In Xynias basin actual evapotranspiration constitutes 62,7% of precipation, runoff
22,5% and infiltration 14,8%, while the error allowance for the annual rainfall value as
calculated by spatial integration, lies at 4,8% and is acceptable. In Scopia basin actual
evapotranspiration constitutes 64,2% of precipation, runoff 22,8% and infiltration 13,0%. The
error allowance for the annual rainfall value as calculated by spatial integration lies at 0,3%
and is considered as negligible.
o
3
0
vi
The Hydrogeological formations of the research area classified into water-permeable, semi
permeable and water-impermeable formations. In water-permeable category classified the
carbonate formations and carbonate horizons developed within schist rocks. They are the
richest aquifer in the region due to their karstification. To the semi permeable formations
belong all granular rocks, fissured ophiolite rocks, while to the water-impermeable formations
classified clays and pillow lavas of ophiolite group. Groundwater flow in the alluvial aquifer
has the same direction with surface water, which is N-NE for Scopia basin and NW for Xynias
basin.
In the study area soils dominate the coarser sand fractions; they are sandy loam and loamy
sand, slightly alkaline to moderately alkaline, while oxidizing conditions prevail with mean
value redox potential 286,7 mV. The electrical conductivity shows low levels with mean value
501μS/cm, while 62% of soils are poor in organic matter due to high levels of sand containing.
A soils percentage of 32% is characterized as calcarious due to their high of CaCO
containing.
Soils are mostly classified as poor.
High total concentrations of iron and manganese are associated with a strong presence of
their oxides to red-brown soils of the area, while the strong presence of basic and ultrabasic
rocks is deemed as the cause of the intense presence of Co, Ni and Cr. Water-soluble forms of
Fe and Ni enrich the ground and surface waters of the study area, unlike the Pb and Co that due
to the unwieldy nature occur only in traces. High values of pH and CaCO
of the study area
reduce the mobility and bioavailability of trace metals and is the reason for low soluble forms
percentage on total.
3
The heavy minerals of Fe, Mn, Pb and Cο dominate in the exchangeable forms, while the
associated forms in the carbonate and organic compounds and in Fe & Mn oxides of the heavy
metals Fe, Mn, Ni, Cu and Co, present high concentrations. The reason for that is their
tendency to connect with the Fe & Mn oxides, carbonate compounds and adsorbed to organic
matter. The residual fraction of Fe, Mn, Co, Ni και Cr metals, presents high concentrations an
occurrence associated with the strong presence of these metals in the source rocks.
The comparison between basins shows higher values of organic matter and electric
conductivity in Xynias basin due to the existence of the former lake and high values of Ni and
Cr due to the presence of ophiolites. In Scopia basin the heavy metals Fe, Mn and Zn have
higher values due to the presence of these metals in soils derived from limestone weathering, of
sedimentary rocks, schist rocks and clay sediments.
The statistical analysis identifies the simultaneous presence of Fe και Zn in the source rocks,
the copper connection to the Mn oxides in basic rocks and the origin of Ni, Cr, Co and Pb from
the rich ophiolitic bedrock. Soils are polluted in Co, Ni and Cu from geogenic sources as they
exceed the maximum acceptable limit pollution of soils of «The New Dutchlist».
Anthropogenic activities, such as the application of agrochemicals, act to a small extent, less
than 0,01%, as cumulatively to heavy metals concentrations in the region.
The Ca
+2
and Mg
+2
are the dominated cations and the HCO
3
-
,
SO
4
2-
και NO
are the anions
prevailing in alluvial deposits groundwater. The presence of NO
3
-
associated with the use of
fertilizers while these waters shows high values of electric conductivity due to the dissolution
of sedimentary rocks. Flysch formations groundwaters have higher hardness with dominated
cations Ca
+2
and Na
+
and anions HCO
3
-
and NO
3
-
due to the use of fertilizers. In contrast,
limestone waters exhibit lower hardness and electric conductivity with better quality
characteristics. Waters from the ophiolitic rocks have predominant cations Mg
followed by
Ca
+2
and anions HCO
3
-
, NO
3
-
and SO
4
2-
.
Wet to dry season comparison shows increased values of the hydrochemical parameters
during the dry period, an occurrence associated to mixing waters from larger depths by water
circulation in the boreholes. The comparison between basins displays as dominant cations in
Xynias basin, the Ca
2+
and Na
+
and anions HCO
3
-
and SO
4
2-
3
-
+2
3
due of the drained lake and
vii
groundwater enhancement from limestone and ophiolites formations. Higher values of Na
,
HCO
3
-
, Mn attributed to the presence of evaporated crust and Mg
+2
due to the presence of
ophiolites. Dissolved oxygen and ΝΟ
3
-
presents low values, while ΝΗ
4
+
prevailing higher
values an occurrence associated to the decomposition of the organic matter. In the west part of
the basin, temperatures >21.0
o
C are observed, indicating the circulation of thermal waters.
In Scopia basin the Ca
+2
and Mg
+2
and the HCO
3
-
,
NO
3
-
are the dominated cations and
anions respectively. The presence of NO
3
-
associated with the use of fertilizers, while the other
elements have geogenic origin. The observed increasing trends of electrical conductivity
attributed to urban wastes, while low waters temperature observed due to aquifers enhancement
from Othrys karst masses. Both basins are characterized by relatively low values of TDS, high
values of iron due to the presence of Fe oxides and Ni and Cr due to the presence of ultrabasic
rocks. The predominant form of chromium is the hydro-complex [Cr(OH)
aq.] of trivalent
chromium.
Groundwaters in the research area have dominant hydrochemical type Ca-Mg-HCO
considering as fresh waters with fast enrichment and renewal. The 42% percentage of waters is
mix waters with indeterminate hydrochemical type. The hydrochemical evolution of the
remaining waters is determined by the phases Ca-HCO
3
, Mg-HCO
3
, Na-HCO
, Ca-Cl and MgCl.
According to hydrogeochemical evaluation the main minerals dissolved groundwaters of
the study area are halite (NaCl), carbonate (CaCO
3
), dolomite CaMg(CO
και anhydrite
(CaSO
4
). Waters are presented unsaturated in gypsum and anhydrite (CaSO
O), fluorite
(CaF
2
), siderite (FeCO
3
) and magnesite (MgCO
). In contrast they are saturated in carbonate
(CaCO
3
), aragonite (CaCO
3
) and dolomite CaMg(CO
3
3
)
.
Factor analysis indicates that springs majority are polluted from settlements wastewaters
2
and the use of fertilizers and reveals the existence of evaporated crust which enrich
groundwater of the ex-lake area with Na
,
Mn, Cl and HCO
3
-
. Furthermore connects the
presence of NO
3
-
, NH
4
+
and Κ
+
in groundwaters with the use of fertilizers and F
and Ni
with the existence of volcanic and ultrabasic rocks. Cluster analysis classifies groundwater
aquifers by their pollution load and mutual groundwater enhancement from limestone and
ophiolitic formations.
The consecrations of Ca
2+
,
NO
3
-
, Br
-
and heavy metals of Fe, Mn, Zn, Cd, Ni and Cr
exceeding the drinking water limit of the EC, while Richards classification presents that the
waters have low sodium hazard and moderate salinity hazard. Waters are not suitable for
drinking water supple, while they are suitable for irrigation purposes.
Comparison between soils and groundwater’s spatial distributions indicates the presence of
Fe oxides in soils, as iron origin in groundwaters and the evaporated crust in the ex-lake area as
manganese origin. Unlike, the absence of Cu and Co attached to the unwieldy nature of the
metals, while the origin of Zn associated with the use of fertilizers. Furthermore confirmed the
geogenic and anthropogenic character of Cd, the source of Pb by geogenic processes and
strengthened the conclusion of Ni and Cr geogenic origin in groundwater.
Surface waters of the study area present similar hydrochemistry as groundwaters, a fact
which is connected with the dissolution of rivers bedrocks. In Ennipeas the Ca
is the
domination cation which contributes with the existence of limestone formations and the NO
is
the domination anion due to fertilizers leaching. In tafros the Mg
+2
prevails which is related to
the development of ophiolites, the HCO
3
-
and SO
4
2-
due to the organic matter strong existence
and ΝΗ
4
+
due to the use of ammonium fertilizers and pollutant loads from livestock. Electrical
conductivity values of TDS, SO
4
2-
, NO
3
-
,
PO
4
3-
and NH
4
+
are presented higher in Mantasia than
Enippeas part in Scopia due to agrochemicals leaching.
The presence of Fe, Ni, Cr heavy metals related to the existence of Fe oxides and ultrabasic
rocks in rivers bedrock. Ennipeas river waters have Ca-HCO
hydrochemical type and they are
mostly mix or dissolution waters. Tafros waters have Mg-HCO
3
3
3
3
3
)
4
2
∙2H
-
2
, PO
4
3-
+2
+
hydrochemical type due to the
, Cl
3
-
-
3
viii
ophiolites existence and for the most part of them the procedures of cation exchange ongoing.
The hydrochemical evolution is determined by the phases Ca-HCO
3
, Mg-HCO
.
Factor analysis connects tafros waters with geogenic processes, with the use of fertilizers
and livestock wastes and correlates Enippeas waters with the erosion of limestone and Fe
oxides of the river bedrock. The consecrations of Ca
2+
,
Mg
2+
, ΝΗ
4
+
,
Br ions and Fe, Mn, Zn,
Cd, Ni Cr heavy metals exceeding the drinking water limit of the E.C., while the predominant
form of chromium is the hydro-complex [Cr(OH)
aq.] of trivalent chromium. According to
Richards’s method, Ennipeas waters have less salinity hazard than tafros waters, making them
more suitable for irrigation purposes.
3
The annual pollutant load carried by rivers to Thessaly, was calculated by multiplying the
monthly runoff with monthly concentrations of elements and aggregating the results. From
Enippeas river carried 1.069,33 tonnes of NO
3
-
, 6,57 tonnes of Fe and 3,09 tonnes of Ni and
from tafros 2.416,12 tonnes of SO
4
2-
3,56 tonnes of Fe and 2,88 tonnes of Ni.
In case of Xynias lake recreation, due to the excess loads from agricultural lands, it is
necessary to monitor the water quality, the chemical composition of the sediments and their
changes in time.
