Διερεύνηση φαινομένων ρύπανσης υπόγειων υδροφορέων με χρώμιο

Abstract

Στόχος αυτής της μεταπτυχιακής εργασίας ειδίκευσης είναι η διερεύνηση φαινομένων ρύπανσης υπόγειων υδροφορέων με χρώμιο. Η αύξηση των επιπέδων ρύπανσης των υπόγειων υδάτων τις τελευταίες δεκαετίες αποτελεί απειλή για την ισορροπία του οικοσυστήματος, τη βιοποικιλότητα και την ανθρώπινη υγεία. Το χρώμιο ανήκει στην κατηγορία βαρέων μετάλλων κατέχοντας ποικιλία αριθμών οξείδωσης με επικρατέστερες τις Cr(III) και Cr(VI). Οι ενώσεις του εξασθενούς χρωμίου κατατάσσονται ως καρκινογόνες, μεταλλαξιογενείς και τοξικές για την αναπαραγωγή. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO) έχει θεσπίσει ως ανώτερο επιτρεπτό όριο για το ολικό χρώμιο 50 μg/l, ενώ το ίδιο έχει οριστεί και από την Ελληνική νομοθεσία (Oδηγία 98/83/EC). Το χρώμιο που βρίσκεται στα ύδατα μπορεί να προέρχεται από φυσικές πηγές ή από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Τα τελευταία χρόνια πλήθος ερευνών έχουν πραγματοποιηθεί για εύρεση μηχανισμών απορρύπανσης των υπόγειων υδάτων από το εξασθενές χρώμιο. Στην παρούσα εργασία, αρχικά το πρώτο κεφάλαιο είναι το εισαγωγικό μέρος όσον αφορά τη ρύπανση των υπόγειων υδάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο παραθέτονται τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του χρωμίου, η ιστορία, η γεωχημεία του και οι επικρατέστερες οξειδωτικές του καταστάσεις. Το επόμενο κεφάλαιο αναφέρεται στον τρόπο εισαγωγής και μεταφοράς του Cr στο περιβάλλον (ατμόσφαιρα, έδαφος, νερό), καθώς και ο κύκλος του. Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι χρήσεις του χρωμίου, η παρασκευή του καθώς και οι ανθρωπογενείς πηγές του. Έπειτα εξετάζεται η ρύπανση των υπόγειων υδροφορέων με χρώμιο φυσικής προέλευσης, όπου αναλύονται οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις του Cr, η αυτογενής παρουσία του Cr(VI) στο περιβάλλον και γίνεται μια μικρή αναφορά στο χρώμιο που βρίσκεται στον Ελλαδικό χώρο. Ακολούθως, στα επόμενα δυο κεφάλαια παραθέτεται η νομοθεσία σχετικά με την προστασία των υπόγειων υδάτων από τη ρύπανση και την υποβάθμιση, η Οδηγία σχετικά με την ποιότητα του νερού ανθρώπινης κατανάλωσης και τα θεσμοθετημένα όρια για το χρώμιο, καθώς και εξετάζονται οι επιπτώσεις του στην ανθρώπινη υγεία. Στα τελευταία κεφάλαια γίνεται ενδελεχής παρουσίαση των τεχνολογιών απορρύπανσης των υπόγειων υδροφορέων και τέλος παραθέτονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν και γίνονται οι ανάλογες προτάσεις.

The aim of this postgraduate thesis work was to investigate the phenomena of pollution of aquifers with chromium. The increase of the pollution levels underground waters in the last decades constitutes a major and serious threat for the ecosystems, biodiversity and human health. Chromium is a heavy metal which occurs in various oxidation states and the most stable species which dominate in the environment are Cr(III) and Cr(VI). Hexavalent chromium and its compounds are classified as carcinogenic, teratogenic and toxic for reproduction. World Health Organization and Greek Legislation (98/83/EC) have established 50μg/l as upper permissible limit of total chromium in drinking water. Chromium in aquifer environments originate either from natural sources or anthropogenic activities. In recent years numerous investigations have been made for new available technologies for Cr(VI) groundwater remediation. In the specific study the first chapter is an introduction about the pollution of groundwater. The second chapter presents the physicochemical characteristics of chromium, the history, the geochemistry and the oxidation states. The next chapter is about the transport and fate of Cr in the environment and its cycle. Then the other chapter presents the production, the use of chromium and the anthropogenic sources. The other section is about the natural sources of the presence of the chromium in the environment, the oxidation and reduction and there is a reference to Cr in Greece. Then the two chapters is about the legislation and the health effects of chromium. In the last chapters is a presentation of technologies for Cr(VI) remediation and the final conclusions.