ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΤΩΝ ΒΑΡΕΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΤΟΥ ΚΟΛΠΟΥ ΤΗΣ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ

Transcript

1 Τομέας Τμήμα Γραφείο Department Department Bureau ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΤΩΝ ΒΑΡΕΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΤΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΤΟΥ ΚΟΛΠΟΥ ΤΗΣ ΕΛΕΥΣΙΝΑΣ Παπαδάτος Π., Βαββάς Δ., Θεοχαράτος Γ., Μαυράκης Α., Χρηστίδης Α. Φυσικής Εφαρμογών, Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Αθηνών, Οικονομικής και Περιφερειακής Ανάπτυξης, Πάντειο Πανεπιστήμιο, Ελέγχου Ρύπανσης και Ποιότητας Περιβάλλοντος (Γ.Ε.Ρ.Π.ΠΕ.) του Αναπτυξιακού Συνδέσμου Δήμων και Κοινοτήτων Θριασίου Πεδίου, Περίληψη Η παρούσα εργασία εξετάζει το πρόβλημα της ρύπανσης από βαρέα μέταλλα στα αιωρούμενα σωματίδια, σε 9 σημεία δειγματοληψίας του Κόλπου της Ελευσίνας. Τα δεδομένα προέρχονται από μετρήσεις του ΓΕΡΠΠΕ κατά τη διάρκεια των ετών 99-7 και αφορούν τον χαλκό (Cu), το κάδμιο (Cd), το χρώμιο (Cr), το σίδηρο (Fe), το μαγγάνιο (Mn), το μόλυβδο (b), το ψευδάργυρο (Zn) και το νικέλιο (Ni). Από τη ανάλυση των δεδομένων, προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα: Τα βαρέα μέταλλα στη μορφή των αιωρούμενων στο θαλασσινό νερό σωματιδίων κατατάσσονται ως προς τις συγκεντρώσεις τους κατά την ακόλουθη σειρά: Fe>b>Mn>Zn>Ni>Cr>Cu>Cd. Τα στοιχεία σίδηρος, μόλυβδος, ψευδάργυρος, νικέλιο, χρώμιο και χαλκός, παρουσιάζουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στις ακτές και μικρότερες συγκεντρώσεις προς το κέντρο του Κόλπου. Το μαγγάνιο παρουσιάζει μεγαλύτερες συγκεντρώσεις μακριά από τις ακτές, ενώ το κάδμιο δεν εμφανίζει μεγάλες διαφορές στις συγκεντρώσεις του μεταξύ ακτών κέντρου. Επίσης, τα τελευταία έτη, υπάρχει μια τάση μείωσης των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων στα αιωρούμενα σωματιδία, για τα στοιχεία κάδμιο, χρώμιο, μαγγάνιο, μόλυβδο, ψευδάργυρο, ενώ ο σίδηρος, παρουσιάζει μια τάση μείωσης μόνο στις ακτές. Λέξεις κλειδιά: βαρέα μέταλλα, αιωρούμενα σωματίδια CONCENTRATION OF HEAVY METALS IN SUSENDED ARTICULATES AT THE ELEFSIS GULF apadatos., Vavvas D., Theoharatos G., Mavrakis A., Christides A. of Applied hysics, Laboratory of Meteorology, University of Athens, HTUppapadatos@windowslive.comUTH of Economic & Regional Development, anteion University, HTUmavrakisan@yahoo.grUTH of ollution Control and Environmental Quality (BCEQ) of the Development Association of Thriassion lain, e- mail: HTUthri@hol.grUTH Abstract This work examines the pollution from heavy metals in the form of suspended particulate matter of the marine environment at 9 sampling points scattered across the Gulf of Elefsis. Data concerning copper (Cu), cadmium (Cd), chromium (Cr), iron (Fe), manganese (Mn), lead (b), zinc (Zn) and nickel (Ni) were obtained from the measurement campains of BCEQ covering the period The analysis of the data yielded the following results: Heavy metals in the form of particulate matter suspended in the sea water can be sorted according to their concentration as follows: Fe>b>Mn>Zn>Ni>Cr>Cu>Cd. Iron, lead, zinc, nickel, chromium and copper present the higher concentrations along the coastline and lower concentrations at the centre of the gulf. Manganese has higher concentrations offshore, while cadmium presents small variations between the centre of the gulf and the coastline. Furthermore, during the past few years there is an overall decreasing trend of the concentration of cadmium, chromium, manganese, lead and zinc, while iron exhibit a significant decreasing trend only along the coastline. Keywords: heavy metals, suspended particulate matter

2 . Εισαγωγή Η ευρύτερη περιοχή του Θριασίου Πεδίου είναι γνωστή για τη συγκέντρωση βιομηχανιών και βιοτεχνιών. Τεράστια ζημιά προκλήθηκε στον Κόλπο της Ελευσίνας την /ετία 9-98 με τη διοχέτευση στη θάλασσα ακατέργαστων τοξικών αποβλήτων (αμμωνιακό υγρό κωκερίας με φαινόλες και κυάνιο), οργανικού φορτίου (βυνάσσας) οινοπνευματοποιείων και λαδιών των διυλιστηρίων. Συμβολή είχε έως το Νοέμβριο του 994 και ο Κεντρικός Αποχετευτικός Αγωγός της Αθήνας (Κ.Α.Α.) μιας και είχε υπολογιστεί ότι το % των αποβλήτων απ αυτόν έφταναν στον Κόλπο της Ελευσίνας (Αμπατζόγλου 988). Τα ιδιαίτερα υδρογραφικά χαρακτηριστικά του κόλπου (Friligos & Barbetseas, 989, Ασημακόπουλος & Αμπατζόγλου 989, Βούγας et al, 989) συμβάλλουν στη αργή αποδόμηση των ρύπων και ευννοούν την παραμονή τους στο νερό με την μορφή αιωρούμενων σωματιδίων. Οι κυριότερες πηγές ρύπανσης του Κόλπου της Ελευσίνας σήμερα είναι: βιομηχανικά απόβλητα, ναυπηγεία, διαλυτήρια πλοίων, παροπλισμένα και κινούμενα πλοία, το ρέμα του Αγίου Γεωργίου αποδέκτης υγρών αποβλήτων βιομηχανιών και βιοτεχνιών (Νομαρχιακή απόφαση 78/ ΦΕΚ -Β! τεύχος), τα στραγγίσματα του Χώρου Ταφής Απορριμμάτων των Άνω Λιοσίων και τα αιωρούμενα σωματίδια (ατμοσφαιρικά) (Αμπατζόγλου 988, Χρηστίδης 99, Μαυράκης et al, a & b, Dassenakis, Makra et al, ). Στον Πίνακα δίνονται οι πηγές υγρών αποβλήτων που περιέχουν βαρέα μέταλλα λόγω των παραγωγικών διαδικασιών, για εγκαταστάσεις που περιβάλλουν τον Κόλπο της Ελευσίνας (Καμινάρη 994). Πίνακας. Εκπομπές ρύπων λόγω παραγωγικών διαδικασιών Βιομηχανίες γεωργικών φαρμάκων b, Zn Τσιμεντοβιομηχανίες Cr, b Βιομηχανίες Σιδήρου και Χάλυβα Cr, b, Zn, Mn, Fe Υαλουργίες b Βιομηχανίες χρωμάτων Cr, b Υφαντουργίες βαφεία Cr Βυρσοδεψεία Cr Χαρτοβιομηχανίες Cr, b, Zn Διυλιστήρια πετρελαίου Cr, b, Zn, Ni, Cu Χημικές βιομηχανίες Cr, b, Zn Ναυπηγεία, Διαλυτήρια πλοίων κ.τ.λ Cr, b, Zn, Mn, Fe Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση των επιπέδων των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων χαλκός (Cu), κάδμιο (Cd), χρώμιο (Cr), σίδηρος (Fe), μαγγάνιο (Mn), μόλυβδος (b), ψευδάργυρος (Zn) και νικέλιο (Ni) στα αιωρούμενα σωματίδια στο θαλάσσιο περιβάλλον της περιοχής, λόγω της μεγάλης συμβολής τους στην υποβάθμισή του (Φυτιάνος 99). Στην εργασία χρησιμοποιούνται για πρώτη φορά αντίστοιχα δεδομένα που προέρχονται από μετρήσεις του Γραφείου Ελέγχου Ρύπανσης και Ποιότητας Περιβάλλοντος (ΓΕΡΠΠΕ) του Αναπτυξιακού Συνδέσμου Δήμων και Κοινοτήτων Θριασίου Πεδίου (ΑΣΔΚΘΠ).. Δεδομένα και μεθοδολογία Οι δειγματοληψίες για τον έλεγχο της ρύπανσης στη θάλασσα πραγματοποιούνται από το ΓΕΡΠΠΕ (ΓΕΡΠΠΕ 8), σε θέσεις του κέντρου του Κόλπου της Ελευσίνας σε βάθος,, και m και σε παράκτια σημεία σε βάθος, m (Σχήμα και Πίνακας ). Οι θέσεις δειγματοληψίας στις ακτές, είναι σημεία που γειτνιάζουν με διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες. Οι αναλύσεις γίνονται σύμφωνα με τις πρότυπες μεθόδους του Standard Methods

3 for the Examination of Waste and Wastewater των AHA AWWA WCF, καλύπτουν δε το χρονικό διάστημα Η μεθοδολογία μέτρησης των βαρέων μετάλλων σε θαλασσινό νερό (διαλυμένα αιωρούμενα) είναι η ακόλουθη: Από κάθε θέση δειγματοληψίας λαμβάνεται σε φιάλη πολυαιθυλενίου δείγμα L, το οποίο μεταφέρεται στο εργαστήριο μέσα σε φορητό ψυγείο. Αμέσως γίνεται διήθηση με προζυγισμένο φίλτρο μεμβράνης.4μm. Το διήθημα (L) διέρχεται από ρητίνες Chelex-, οπότε επιτυγχάνεται προσυγκέντρωση φορές. Το φίλτρο, αφού ξηρανθεί και επαναζυγιστεί (για τον υπολογισμό της συνολικής μάζας των αιωρουμένων), υφίσταται πέψη με πυκνό HNOBB και ΗCl (+). Μετά την πέψη ακολουθεί διήθηση με φίλτρο μεμβράνης,4μm και συμπλήρωση όγκου μέχρι ml. Η ανάλυση για διαλυμένα και αιωρούμενα μέταλλα γίνεται στη συσκευή ατομικής απορρόφησης Aanalyst erkin Elmer. Ακολούθως οι μετρήσεις ομαδοποιήθηκαν ανά πενταετία σύμφωνα με την προσέγγιση των Mavrakis et al (4) και παρατίθενται αναλυτικά γιά κάθε ρύπο, στα αντίστοιχα διαγράμματα (Σχήμα ). Πίνακας. Θέσεις δειγματοληψίας ΓΕΡΠΠΕ Ακτές Κέντρο του Κόλπου ABB-Ναυπηγεία Σκαραμαγκά KBB-8m από Ναυπηγεία Σκαραμαγκά ABB-ΕΛΔΑ KBB- m από Χαλυβουργική AB4B-ETROLA KBB- m από Ευταξία ABB-Ρέμα Αγίου Γεωργίου AB8B-Διαλυτήρια Μπακόπουλου ABB-Ναυπηγεία Ελευσίνας Σχήμα. Χάρτης της ευρύτερης περιοχής του Κόλπου της Ελευσίνας με σημειωμένες πάνω του τις θέσεις δειγματοληψίας του ΓΕΡΠΠΕ και τις αντίστοιχες ισοβαθείς καμπύλες. Αποτελέσματα Η ανάλυση των μετρήσεων οδηγεί σε συμπεράσματα που μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: Τα βαρέα μέταλλα στα αιωρούμενα σωματίδια εμφανίζονται ως προς τις μέσες τιμές με την ακόλουθη φθίνουσα σειρά: Fe> b> Mn> Zn> Ni> Cr> Cu> Cd. Όλα σχεδόν τα μέταλλα παρουσιάζουν τα μέγιστα των συγκεντρώσεων στις θέσεις A και A και αυτό οφείλεται στα υγρά απόβλητα του ρέματος Αγ. Γεωργίου. Εξάλλου στις θέσεις αυτές

4 παρουσιάζονται και τα μέγιστα των αιωρουμένων σωματιδίων (Mαυράκης et al. a, Mavrakis et al, 7). Γενικά οι θέσεις των ακτών παρουσιάζουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από τις θέσεις του κέντρου και αυτό οφείλεται στις χερσαίες πηγές ρύπανσης (εκβολή του ρέματος του Αγ. Γεωργίου, διυλιστήρια, χαλυβουργεία, ναυπηγεία και άλλες παραγωγικές μονάδες). Μία γενική εικόνα που προκύπτει από το σύνολο των μετρήσεων για τα βαρέα μέταλλα στα αιωρούμενα σωματίδια είναι η ακόλουθη: Ο χαλκός (Cu) και ο σίδηρος (Fe) παρουσίαζουν τη μεγαλύτερη συγκέντρωση στη θέση A, το ολικό χρώμιο (CrBολB) στις θέσεις των δύο ναυπηγείων και στη θέση A (απόβλητα βυρσοδεψίων), το μαγγάνιο (Mn) στη θέση K ( m βάθος), ο μόλυβδος (b) στη θέση K (, m βάθος) και ο ψευδάργυρος (Zn) και το νικέλιο (Ni) στη θέση K (, m βάθος). Το Κάδμιο (Cd) παρουσιάζει σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή σε όλες τις θέσεις. Πάντως από το σύνολο των ομαδοποιημένων μετρήσεων προκύπτει ότι την τελευταία πενταετία (4-8) εμφανίζεται μία βελτίωση σε ό,τι αφορά την ποιότητα του θαλάσσιου περιβάλλοντος σε σχέση με την πενταετία Είναι πολύ πιθανό, η βελτίωση αυτή να οφείλεται τόσο στην λήψη μέτρων προστασίας της θάλασσας, όσο και σε αποβιομηχάνιση της περιοχής, ενδείξεις της οποίας παρατηρούνται τα τελευταία χρόνια με τον περιορισμό των παραγωγικών μονάδων και την αύξηση του αριθμού μονάδων διαμετακομιστικού εμπορίου, όπως διαμετακομιστικό εμπόριο Από την ομαδοποίηση των τιμών ανά πενταετία και από τα αντίστοιχα σχήματα, προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα για το κάθε στοιχείο: Οι συγκεντρώσεις χαλκού, παρουσιάζουν αρκετές αυξομειώσεις σε όλες τις θέσεις ανά πενταετία. Οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις χαλκού παρατηρούνται την πενταετία στη θέση Α και την πενταετία 4-8 στη θέση A αντίστοιχα (Σχήμα a). Οι αρχικά υψηλές συγκεντρώσεις καδμίου κατά την πενταετία , παρουσιάζουν μείωση σε όλες τις θέσεις, με εξαίρεση για την πενταετία την θέση A8 (Σχήμα b). Οι αρχικά πολύ υψηλές συγκεντρώσεις χρωμίου κατά την πενταετία , παρουσιάζουν μεγάλη μείωση στο σύνολο των θέσεων (Σχήμα c). Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις σιδήρου παρατηρούνται στις θέσεις A και A κατά την πενταετία Την τελευταία πενταετία, παρουσιάζεται μείωση των συγκεντρώσεών του, σχεδόν σε όλες τις θέσεις, ειδικά στις ακτές. Στις θέσεις του κέντρου, στις τελευταίες δύο πενταετίες (999-, 4-8) υπάρχει μια σχετική ομοιομορφία, ενώ στη θέση K ( m βάθος) κατά την πενταετία 4-8, έχουμε και αύξηση των συγκεντρώσεων (Σχήμα d). Οι συγκεντρώσεις μαγγανίου, παρουσιάζουν σημαντική μείωση των συγκεντρώσεών του σε σχέση με την πρώτη πενταετία σε όλες τις θέσεις, με εξαίρεση την θέση K ( m βάθος), όπου ειδικά κατά την πενταετία έχουμε μεγάλη αύξηση των συγκεντρώσεων (Σχήμα e). Οι συγκεντρώσεις μολύβδου εμφανίζουν μια τάση μείωσης σε σχέση με την πενταετία σε όλες τις θέσεις, με εξαίρεση κατά την πενταετία τη θέση A8. Την τελευταία πενταετία πάντως, παρατηρούνται μικρές αυξήσεις των συγκεντρώσεών του, στις θέσεις K (. m βάθος) και K ( m βάθος) (Σχήμα f). Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις ψευδαργύρου παρατηρούνται στις θέσεις A κατά την πενταετία και A, A κατά την πενταετία Τα τελευταία πέντε χρόνια πάντως έχουμε μείωση των συγκεντρώσεων σε όλες τις θέσεις (Σχήμα g). Το νικέλιο παρουσιάζει μείωση των συγκεντρώσεων σε σχέση με την πενταετία στις περισσότερες θέσεις, ενώ τα τελευταία χρόνια η μείωση αυτή είναι σημαντική σε όλες τις θέσεις (Σχήμα h).

5 Cu [μg/l].. Cd [μg/l] A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (α) A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (β) Cr [μg/l] Fe [μg/l] 4 A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (γ) A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (δ) Mn [μg/l] 4 b [μg/l] A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (ε) A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints (ζ) Zn [μg/l] Ni [μg/l] 4 A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- Sampling oints Sampling oints (η) (θ) Σχήμα. Συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων στα αιωρούμενα στο θαλασσινό νερό σωματίδια, ομαδοποιημένες ανά πενταετία και ανά θέση για τον.χαλκό (α), το κάδμιο (β), το.χρώμιο (γ), το σίδηρο (δ), το μαγγάνιο(ε), το μόλυβδο. (ζ), τον ψευδάργυρο(η) και το νικέλιο (θ). A A A A8 A4 A K-. K-. K-. K- K- K- 4. Συμπεράσματα

6 Πανελλήνιου Πανελλήνιου ICEST), Edition International Τα συμπεράσματα που συνολικά προέκυψαν μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: Παρατηρείται μία σημαντική βελτίωση σε ότι αφορά την περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα στα αιωρούμενα σωματίδια στο Κόλπο της Ελευσίνας, σε σχέση με την πενταετία Πάντως εξακολουθούν να παρατηρούνται ακόμη και σε επίπεδο ετίας εξάρσεις στις μετρήσεις που πραγματοποιεί το ΓΕΡΠΠΕ. Τα πλέον επιβαρυμένα σημεία μετρήσεων είναι τα σημεία A και A, λόγο της εκβολής σε αυτά των αποβλήτων του διυλιστηρίου και του ρέματος του Αγίου Γεωργίου, αντίστοιχα. Ελπίζουμε η βελτίωση που παρατηρείται να συνεχιστεί και τα επόμενα χρόνια, έτσι ώστε να επανέλθει το θαλάσσιο σύστημα και να πάψει ο χαρακτηρισμός της περιοχής ως ένας από τους πιό ρυπασμένους κόλπους της Μεσογείου.. Βιβλιογραφικές Αναφορές th AHA-AWWA-WCF, 97. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 4 Dassenakis M.,. Environmental roblems of Greece from a Chemical oint of View. Chemistry International, (), available via Friligos N. & Barbetseas S., 989. Water Masses and Eutrophication in a Greek Anoxic Marine Bay. Toxicological and Environment Chemistry, 8: - Makra A., Thessalou-Legaki M., Costelloe J., Nikolaidou A., Keegan B.F.,. Mapping the pollution gradient of the Saronikos Gulf benthos prior to the operation of the Athens sewage treatment plant, Greece. Marine ollution Bulletin, 4: Mavrakis A., Dasaklis S., Christides A., 7. Study of the characteristics of the Thriassion lain streams and their th contribution to the degradation of the marine environment of the Elefsis Gulf. roceedings of the th Conference on Environmental Science and Technology ( Vol. B: 4 48 Mavrakis A., Theoharatos G., Asimakopoulos D., Christides A., 4. Distribution of the Trace Metals in Sediments of Elefsis Gulf. Mediterranean Marine Science, (): 8 Scoullos M. & avlidou A.,. Metal speciation studies in a brackish / marine interface system. Global Nest International Journal,, (): -4 Αμπατζόγλου Γ., 988. Συμβολή στη μελέτη της εξέλιξης των ρυπαντικών φορτίων και του βαθμού ρύπανσης του Κόλπου της Ελευσίνας. Διδακτορική Διατριβή, p.7-, p.7-9, p.4-, ΕΜΠ, Αθήνα Ασημακόπουλος Δ. & Αμπατζόγλου Γ., 989. Χρονική και χωρική κατανομή ρυπαντικού φορτίου στο Κόλπο της Ελευσίνας. Συνέδριο Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, Τόμος Α: - Βούγας Γ., Μαρκάτος Ν., Ασημακόπουλος Δ., 989. Επί της μαθηματικής μοντελοποίησης της ρύπανσης λιμνών, ποταμών και θαλασσών, με εφαρμογή στον Κόλπο της Ελευσίνας. Συνέδριο Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, Τόμος Β: 7-77 Γραφείο Ελέγχου Ρύπανσης και Ποιότητας Περιβάλλοντος (Γ.Ε.Ρ.Π.ΠΕ.) του Αναπτυξιακού Συνδέσμου Δήμων και Κοινοτήτων Θριασίου Πεδίου, 8. Δελτία αποτελεσμάτων μετρήσεων της ρύπανσης για τα έτη 98-7, Καμινάρη Μ.Α., 994. Γεωχημική έρευνα pilot των εδαφών της ευρύτερης περιοχής Ελευσίνας, Θριάσιο Πεδίο για τον εντοπισμό ρύπανσης από βαρέα μέταλλα. Τεχνική έκθεση ΙΓΜΕ, Αθήνα. Μαυράκης Α., Θεοχαράτος Γ., Χρηστίδης Α., a. Μελέτη παραμέτρων θαλάσσιας ρύπανσης στο Κόλπο της ου Ελευσίνας. Πρακτικά Συμποσίου Ωκεανογραφίας και Αλιείας, Τόμος Ι: 9-4 Μαυράκης Α., Θεοχαράτος Γ., Ασημακόπουλος Δ., Χρηστίδης Α., b. Η ρύπανση από βαριά μέταλλα και λάδια στα ου ιζήματα του Κόλπου της Ελευσίνας. Πρακτικά Συμποσίου Ωκεανογραφίας και Αλιείας, Τόμος Ι: 8-88 Νομαρχιακή απόφαση 78/--979, ΦΕΚ -Β! τεύχος Φυτιάνος Κ., 99. Η ρύπανση των θαλασσών. University Studio ress, p.89- Χρηστίδης Α., 99. Μελέτη κατανομής αερομεταφερόμενων ρύπων στο Θριάσιο Πεδίο, περιοχή Ελευσίνας. Διδακτορική Διατριβή (μη δημοσιευμένη), ΕΜΠ