Αλληλεπίδραση εδαφών και υπογείων νερών στη λεκάνη Σαριγκιόλ, Νομού Κοζάνης

Ψαρράκη, Δέσποινα; Psarraki, Despoina

dc.contributor.author	Ψαρράκη, Δέσποινα	el
dc.contributor.author	Psarraki, Despoina	en
dc.date.accessioned	2022-11-23T08:39:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56221
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23919
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Λεκάνη Σαριγκιόλ	el
dc.subject	Δυνητικά τοξικά στοιχεία	el
dc.subject	Εδάφη	el
dc.subject	Ρύπανση	el
dc.subject	Pollution	en
dc.subject	Νερό	el
dc.subject	Water	en
dc.subject	Soil	en
dc.subject	Sarigkiol basin	en
dc.subject	Potentially toxic elements	en
dc.title	Αλληλεπίδραση εδαφών και υπογείων νερών στη λεκάνη Σαριγκιόλ, Νομού Κοζάνης	el
dc.title	Investigating the interaction of soils and groundwaters in the Sarigkiol basin, Kozani Municipality.	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.classification	Υδατικοί Πόροι	el
heal.classification	Environment	en
heal.classification	Water Resources	en
heal.dateAvailable	2023-11-22T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-04
heal.abstract	Στο πλαίσιο της εκπόνησης της μεταπτυχιακής διατριβής αυτής, διερευνήθηκε η συσχέτιση της σύστασης των εδαφών και των ποιοτικών χαρακτηριστικών των υπογείων νερών στη λεκάνη Σαριγκιόλ του Νομού Κοζάνης στη Δυτική Μακεδονία. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη παρουσία δυνητικών τοξικών στοιχείων στα εδάφη και στην πιθανή αποδέσμευση τους στον υπόγειο υδροφόρο. Ο τελικός στόχος της εργασίας είναι να καταγραφεί η υφιστάμενη κατάσταση στα εδάφη της περιοχής μελέτης και να συσχετιστεί με την ποιοτική κατάσταση των υπογείων νερών , ώστε να προσδιοριστεί ο σημαντικός ρόλος των εδαφών κατά την αλληλεπίδραση τους με τα νερά της περιοχής. Πραγματοποιήθηκε επεξεργασία 34 εδαφικών δειγμάτων από τη λεκάνη Σαριγκιόλ και γεωχημική ανάλυση αυτών σε 54 στοιχεία, παράλληλα εφαρμόστηκε η μέθοδος Walkley - Black για τον προσδιορισμό της (%) οργανικής ουσίας σε 26 από τα 34 εδαφικά δείγματα. Εφαρμόστηκαν στατιστικές μέθοδοι (Pearson, Spearman, Factor Analysis, HCA) προκειμένου να αξιολογηθούν όλα τα γεωχημικά δεδομένα και να εκτιμηθεί η ποιοτική κατάσταση των εδαφών και οι πηγές προέλευσης των δυνητικά τοξικών στοιχείων. Τα δυνητικά τοξικά στοιχεία είναι μια από τις σοβαρότερες απειλές στο περιβάλλον, εξαιτίας της τοξικότητας και των επιπτώσεών τους στους ζωντανούς οργανισμούς. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις των δυνητικά τοξικών στοιχείων σε νερά και εδάφη είναι αποτέλεσμα γεωγενών (αλληλεπίδραση νερών-πετρωμάτων) και ανθρωπογενών (χρήσεις γης) παραγόντων. Η γεωλογία της Ελλάδας χαρακτηρίζεται από μεγάλες εμφανίσεις οφιολιθικών συμπλεγμάτων, το κατώτερο τμήμα των οποίων αποτελείται από υπερβασικά πετρώματα. Σε υπερβασικά περιβάλλοντα, έχουν καταγραφεί αυξημένες συγκεντρώσεις κύριων ιόντων και δυνητικά τοξικών στοιχείων όπως Mg2+, HCO3- , As, Co, Cr, Cu και Ni (Marques et al., 2008; Ryan et al., 2011; Margiotta et al., 2012; Petrotou et al., 2012; Kelepertzis et al., 2013; Vithanage et al., 2014; Tashakor et al., 2018). Στη λεκάνη Σαριγκιόλ, τα υπερβασικά πετρώματα υπάρχουν σε μεγάλη έκταση κυρίως στο όρος Βέρμιο, Σκοπό και Άσκιο, τροφοδοτώντας το πεδινο τμήμα της λεκάνης με αποσαθρωμένο υλικό αυτών, το οποίο αποτελεί το βασικό κλαστικό υλικό των εδαφών. Στην λεκάνη Σαριγκιόλ ασκούνται εκτεταμένες ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως η λιγνιτική εκμετάλλευση και οι εκτεταμένες αγροτικές καλλιέργειες και η χρήση αγροχημικών προϊόντων. Από το σύνολο της επεξεργασίας των δεδομένων, υψηλές τιμές Cr καταγράφονται σε νερά και εδάφη, υψηλές τιμές Ni και As καταγράφονται στα εδάφη και υψηλές τιμές ΝΟ3- στα υπόγεια νερά. Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι, ότι η επιβάρυνση εδαφών και η υποβάθμιση των υπογείων νερών στη λεκάνη Σαριγκιόλ είναι αποτέλεσμα συνισταμένη δράσης, του γεωχημικού περιβάλλοντος (υπερβασικά πετρώματα) και των αγροτικών δραστηριοτήτων (χρήση λιπασμάτων).	el
heal.abstract	This thesis deals with the correlation of soil contents and groundwater concentrations in the Sarigiol Basin. Sarigkiol Basin is located in Western Macedonia near Kozani. Particular emphasis was placed on the presence of potentially toxic elements (PTEs) in soils and the potential dissolution in the local underground aquifer. Environmental pressures that exert on this region have multiple recipients, one of which is the groundwater resources. Rational regional water management demands targeted investigation for defining the deterioration of water resources, as well as their protection and exploitation. Determining the sources of pollution and contamination constitutes the initial step to groundwater protection and confrontation of the groundwater’s deterioration (Vasileiou et al., 2019). The objective of this thesis is to investigate and determine the chemical composition of soils in Sarigkiol Basin in order to associate this with the qualitative characteristics of the groundwaters. Potentially toxic elements (PTEs) are one of the most serious threats to the environment because of their toxicity and effects on living organisms. The geochemical footprint, the mobility and the increased concentrations of potentially toxic elements in water and soil are the result of geogenic and anthropogenic factors. Knowledge of the content of PTEs in soils, as well as the origin of these contaminants are priority objectives in the European Union, especially for countries that utilize fossil fuels (lignite) as an energy source. (Petrotou et al., 2012) The Sarigkiol basin is located in Western Macedonia, Greece, covering an area of approximately 470 km2 and it is part of the Ptolemais–Kozani basin. The Ptolemais - Kozani basin is of great importance concerning the energy production of Greece. The main activities in the Sarigkiol basin are (a) lignite mining, (b) power plant operation, (c) agriculture, and (d) livestock farming (Vasileiou et al., 2019). The geology of Greece is characterized by large occurrences of ophiolitic complexes, the lower part of which consists of ultrabasic rocks. In ultramafic environments, increased concentrations of major ions and potentially toxic elements such as Mg2+, HCO3- , As, Co, Cr, Cu και Ni have been recorded (Marques et al., 2008; Ryan et al., 2011; Margiotta et al., 2012; Petrotou et al., 2012; Kelepertzis et al., 2013; Vithanage et al., 2014; Tashakor et al., 2018). The dominant geological formations in the Sarigkiol basin are Triassic and Cretaceous limestones, Jurassic ultramafic rocks (serpentinites and peridotites), Upper Cretaceous flysch, and Neogene–Quaternary sediments. In the Sarigiol basin, the ultramaphic rocks are present in a large area mainly in Mount Vermio, Scopo and Askio, feeding the lowland part of the basin with disintegrated material. In Sarigkiol Basin, extensive anthropogenic activities, such as lignite mining and extensive agricultural crops and the use of agrochemicals, are implemented. A total of 34 soil samples from Sarigkiol Basin were processed and geochemically analyzed (54 elements: SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, MnO, Ba, Ce, Cr, Cs, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Hf, Ho, La, Lu, Nb, Nd, Pr, Rb, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr, As, Bi, Hg, Sb, Se, Tl, Ag, Cd, Co, Cu, Mo, Ni, Pb, Zn, P), the Walkley-Black method was implemented to determine the organic matter in 26 of the 34 soil samples. Additional, statistical processing (Pearson, Spearman, Factor Analysis (PCA)- Hierarchical Cluster Analysis (HCA)) of the data was implemented to evaluate the soil and groundwater quality and to point out the origin of the potentially toxic elements (PTEs), which were recorded in the chemical analyses. Also, «enrichment» levels of Cr, As, Hg, Sb, Tl, Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn, V and Ba in the soil samples were evaluated using various indices, such as pollution load index (PLI), enrichment factor (EF), and geo-accumulation index (Igeo), which are also widely used to estimate the contamination levels of heavy metals in the soils of the world. Similar indices, such as water quality index (WQI), heavy metal pollution index (HPI), heavy metal evaluation index (HEI), to access the groundwater quality and the pollution levels of potentially toxic elements were calculated. In order to study the distribution of the potentially toxic elements in the Sarigkiol basin, maps of their concentrations were created with the aid of ArcGIS software. All water samples in the Sarigkiol basin are near-neutral to slightly alkaline (pH 7.3–8.5) and oxidative (Eh = 194.4–412 mV), conditions typical for aquifers related to ultramafic and carbonate rocks (Vasileiou et al., 2019). All measured pH values are within the acceptable limit of 6.5–8.5 for drinking water (WHO 2017). Groundwater in the Sarigkiol basin is generally characterized by good quality. Most of PTEs (Ni, Cu, Cd, Co, Fe, Pb, Zn) exhibit very low concentrations, below the guideline values (WHO 2017) in most of the surface water and groundwater samples, as a result of the alkaline conditions that prevail in the basin, which are unfavorable for PTE mobilization. Even though Ni concentration in soils is upper the intervention limit (3 times) from Dutch List (VROM, 2000), the concentrations in ground water is relatively low due to the alkaline conditions that prevail, in the basin. The main source of P in groundwater is the use of P-bearing fertilizers. The most significant environmental pressures in groundwater, are the elevated concentrations of Cr and NO3-. Cr is soluble and mobile in a wide range of pH values, specifically Cr6+ is mainly soluble and mobile in the conditions that exist in the study area. The concentrations of As in soils are relatively high in relation with average amounts in earth’s crust (Mason and Moore, 1982) and relatively low in relation with the target and intervention limit from Dutch List (VROM, 2000. Even though As is generally soluble and mobile in wide range of pH values in groundwaters, the concentrations in the groundwater of the Sarigkiol basin are very low. The results derived from the chemical analysis and Pearson and Spearman correlation, Factor Analysis and Hierarchical cluster analysis showcase that Cr, Ni, As strongly correlate with each other, as do Si, Al, K and P, Cu, Zn, Pb, Cd among each other. The elements Cr, Ni and As have high concentrations in soils. This correlation reflects geochemical characteristics reflecting the influence of the ultramafic rocks on the soils. For the elements Si, Al and K the most possible origin is the weathering of rocks (pedogenetic processes). The potential toxic elements P, Cu, Zn, Pb, Cd can be attributed to anthropogenic activities such as agriculture, through the application of phosphate and other fertilizers and pesticides, used in certain parts of the area. The results of the soil contamination indices coincide with the concentrations of the elements in the soil samples. The pollution load index (PLI) helps to calculate the total charge of potentially toxic elements in the soil samples. The soil samples of the study area can be characterized as "Unpolluted to moderately polluted" with main sources of pollution being Cr, Ni and As. The results of the water contamination indices showcase that the water samples can be characterized as «Good to moderate quality». Concluding from the whole data processing, high values of Cr are recorded in water and soils, high values of Ni and As are recorded in soils and high values of NO3- are recorded in groundwater. The general conclusion obtained is that the elevated concentration in the soil and the degradation of groundwater in the Sarigiol basin are the result of a combined action of the geochemical environment (ultramafic rocks) and agricultural activities (fertilizers).	en
heal.advisorName	Βασιλείου, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Βασιλείου, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Περράκη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών Αλέξανδρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Γεωλογικών Επιστημών. Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	131 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false