ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Οικολογική Ποιότητα και Διαχείριση υδάτων σε επίπεδο Λεκάνης Απορροής ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ, ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΒΑΣΙΛΗΣ ΓΕΩΛΟΓΟΣ «Ποιότητα υπόγειων υδάτων σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2013

2 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSLONIKI INTERDISCIPLINARY POSTGRADUATE MASTER PROGRAM Ecological water quality and management at a river basin level BY THE SCHOOLS OF BIOLOGY, GEOLOGY and CIVIL ENGINEERING VASILLEIOS KONSTANTINOU Bsc in GEOLOGY «Groundwater quality in a part of Viotikos Kifisos River Basin» MASTER DISSERTATION THESIS THESSALONIKI 2013

3 Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή: 1) Ανδρέας Παναγόπουλος, Ερευνητής ΕΛΓΟ «ΔΗΜΗΤΡΑ», Επιβλέπων. 2) Κωνσταντίνος Βουδούρης, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Γεωλογίας, ΑΠΘ, Επιβλέπων. 3) Νικόλαος Θεοδοσίου, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, ΑΠΘ, Μέλος.

4 Αφιερώνεται στην οικογένεια μου

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τα υπόγεια ύδατα και συγκεκριμένα η ποιότητα αυτών, σύμφωνα με την ανασκόπηση της σχετικής, ελληνόγλωσσης και διεθνούς, βιβλιογραφίας, είναι ένα θέμα πολύπλευρο, πολυσύνθετο και συνάμα επίκαιρο, ώστε η διερεύνησή του να προκαλεί το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, των ερευνητών και γενικότερα όσων φορέων εμπλέκονται σ αυτά. Η ποιότητα, ειδικότερα, των υπόγειων νερών αποτελεί αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Αυτή επικεντρώνεται στην περιοχή του Βοιωτικού Κηφισού και επιχειρείται με θεωρητικό και ερευνητικό τρόπο να μελετηθεί, να αναλυθεί και να διερευνηθεί η ποιότητα και η αξιολόγηση της χημικής κατάστασης των υπόγειων νερών σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού. Επίσης, έγινε μια προσπάθεια να αναγνωριστούν και να τεκμηριωθούν οι μηχανισμοί ελέγχου και εξέλιξής της. Ωστόσο, θεωρείται σκόπιμο να αναφερθεί ότι η παρούσα εργασία δε θα μπορούσε να υλοποιηθεί χωρίς την ενεργό βοήθεια των παρακάτω ανθρώπων. Πρώτα απ όλους τον κ. Ανδρέα Παναγόπουλου, Ερευνητή Εργαστηρίου του ΕΛΓΟ «ΔΗΜΗΤΡΑ», αφενός για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε αρχικά με την ανάθεση του θέματος της διατριβής, και αφετέρου για τις πολύτιμες συμβουλές και καθοδηγήσεις του καθ όλη τη διάρκεια της συγγραφής της εργασίας. Επίσης, τον κ. Κωνσταντίνο Βουδούρη, Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας του ΑΠΘ για τη συνεχή ενθάρρυνση και υποστήριξή του. Τον Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του ΑΠΘ κ. Νικόλαο Θεοδοσίου για τη συμμετοχή του στην τριμελή επιτροπή. Την κ. Δρ. Ελένη Βασιλείου για την πολύτιμη βοήθειά της στην εύρεση βιβλιογραφίας για την περιοχή μελέτης, όπως επίσης και στη χρήση του προγράμματος PHREEQC. Επίσης, τον κ. Δρ. Ευάγγελο Τζιρίτη για τις εποικοδομητικές του παρατηρήσεις. Τους γονείς μου για την ηθική ψυχολογική και οικονομική υποστήριξη καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου. Τέλος, δε θα μπορούσα να κλείσω το συνοπτικό αυτό κείμενο χωρίς να ευχαριστήσω το Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων (Ι. Ε. Β.) για την παροχή των πρωτογενών δεδομένων των χημικών αναλύσεων στην περιοχή μελέτης και σχετικής βιβλιογραφίας (ελληνικής και ξενόγλωσσης).

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η οικολογική ποιότητα και η διαχείριση των υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής έχει γίνει αντικείμενο ποικίλων συζητήσεων και προβληματισμών. Επίσης, κατά καιρούς έχουν διατυπωθεί διάφορες προτάσεις για τη βελτίωση της ποιότητας των υδάτων, όπως και την καλύτερη διαχείρισή τους. Τα κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης κατανοώντας τη σημαντική αξία των υδάτινων πόρων και τη σχέση τους με τη λειτουργία των οικοσυστημάτων θέσπισαν την οδηγία 2000/60/ΕΕ. Συγκεκριμένα η οδηγία αποτελεί μια συνολική και καινοτόμο προσπάθεια προστασίας και διαχείρισης των υδατικών πόρων, γιατί είναι το πιο βασικό θεσμικό εργαλείο που εισάγεται στον τομέα του νερού σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ). Στο παραπάνω πλαίσιο εντάσσεται και η θεματική της παρούσας εργασίας, η οποία αναφέρεται στην ποιότητα των υπόγειων υδάτων σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού. Η εργασία αποτελείται από δύο μέρη, το θεωρητικό και το πρακτικό. Στο θεωρητικό παρουσιάζεται η λεκάνη απορροής του Βοιωτικού Κηφισού, η οποία ανήκει στο 7 ο υδατικό διαμέρισμα Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας. Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα της λεκάνης του Β. Κηφισού και συγκεκριμένα στο μέσο και κάτω ρου του ποταμού. Αυτό το τμήμα παρουσιάζεται γεωγραφικά και γεωμορφολογικά και έπειτα αναφέρονται οι χρήσεις γης στην περιοχή, καθώς και το υδρογραφικό δίκτυο με έντονη την παρουσία πηγών. Επιπλέον γίνεται αναφορά στους γεωλογικούς σχηματισμούς και την υδρολογία της περιοχής. Αυτά αποτελούν τη βάση για την καλύτερη κατανόηση της υδρογεωλογίας, η οποία καταλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος της εργασίας. Συγκεκριμένα στην περιοχή μελέτης εμφανίζονται δύο υδροφόρα συστήματα, το προσχωματικό και το καρστικό υδροφόρο σύστημα. Το πρώτο αναπτύσσεται στις αδρομερείς τεταρτογενείς αποθέσεις και το δεύτερο στα ανθρακικά πετρώματα. Όσον αφορά το πρακτικό μέρος, στην περιοχή μελέτης, έγινε αρχικά ο σχολιασμός των δεδομένων χημικών αναλύσεων, τα οποία προέρχονται από δειγματοληψίες νερού στην ακόρεστη ζώνη, στο προσχωματικό και στο καρστικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο 2009 έως Έπειτα ακολούθησε η στατιστική και η γραφική επεξεργασία των δεδομένων αυτών. Συγκεκριμένα υπολογίστηκαν οι συσχετίσεις και οι ιοντικοί λόγοι για την ακόρεστη ζώνη και για κάθε υδροφόρο σύστημα και αντίστοιχα πραγματοποιήθηκε η δημιουργία των υδροχημικών διαγραμμάτων Piper Durov και Wilcox για κάθε έτος δειγματοληψιών. Κατόπιν, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της ποιότητας των υπόγειων

7 νερών στο προσχωματικό και στο καρστικό υδροφόρο σύστημα με κριτήρια τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης και τα ποιοτικά όρια άρδευσης. O χαρακτηρισμός έγινε σύμφωνα με την Οδηγία 2000/60/ΕΕ, καθώς επίσης και με την Οδηγία 2006/118/ΕΕ για τα υπόγεια ύδατα. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα PHREEQC, το οποίο επιλύει υδρογεωχημικά μοντέλα. Συγκεκριμένα έγινε εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης (inverse modeling) με στόχους την επιβεβαίωση των υπόγειων ροών στα υδροφόρα συστήματα, την ερμηνεία των διαδικασιών που λαμβάνουν σε αυτά, καθώς και τον προσδιορισμό της συμβολής της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Το ασβεστολιθικό υπόβαθρο της λεκάνης και οι σχηματισμοί της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης έχουν διαμορφώσει τη χημική σύσταση των υπόγειων νερών. Έτσι, αυτά χαρακτηρίζονται κυρίως από το ασβέστιο και τα όξινα ανθρακικά ιόντα με έντονη την παρουσία ιόντων σιδήρου, μαγγανίου και νικελίου, τα οποία προέρχονται από την αποσάθρωση των λατεριτικών οριζόντων. Οι διασταλλάξεις της ακόρεστης ζώνης, με συγκεντρώσεις αμμωνιακών ιόντων μεγαλύτερες του ορίου ποσιμότητας, φανερώνουν επιβάρυνση από τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων. Στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων παρουσιάζουν τιμές μεγαλύτερες του αντίστοιχου ορίου. Το καρστικό υδροφόρο σύστημα δεν παρουσιάζει μεγάλες συγκεντρώσεις νιτρικών ιόντων, διότι είναι πιο βαθύς υδροφορέας και χαρακτηρίζεται από υψηλή έως πολύ υψηλή υδροπερατότητα, η οποία αποτρέπει τις αυξημένες συγκεντρώσεις ρύπων. Οι υδροχημικές διεργασίες που πραγματοποιούνται στην περιοχή μελέτης είναι κυρίως η διάλυση και η ανάμιξη. Η χημική κατάσταση των υπόγειων νερών χαρακτηρίζεται ως κακή, χρησιμοποιώντας ως κριτήριο τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης, λόγω των αυξημένων συγκεντρώσεων των νιτρικών και των αμμωνιακών ιόντων. Όμως, χρησιμοποιώντας ως κριτήρια τα όρια αρδευσιμότητας, η χημική ποιότητα τους κρίνεται ως καλή. Τέλος, η αντίστροφη μοντελοποίηση φανέρωσε την έντονη επίδραση των διασταλλάξεων της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος, επιβεβαιώνοντας τις διεργασίες και τις διευθύνσεις των υπόγειων ροών στα δυο υδροφόρα συστήματα. Λέξεις κλειδιά: Οδηγία 2000/60ΕΕ, Λεκάνη απορροής, οικολογική ποιότητα, Βοιωτικός Κηφισός, υπόγειο νερό, PHREEQC, αντίστροφη μοντελοποίηση

8 ABSTRACT The ecological quality and water management at the basin level has been the subject of various debates and concerns. Also occasionally various proposals have formulated to improve water quality, as better management. Member States of the European Union adopted Directive 2000/60/EC, because they understand the significant value of water resources and their relationship to ecosystem functioning. Specifically, the directive is a comprehensive and innovative effort to protect and manage water resources, because it is the most crucial official implement that is inserted in the water sector in the European Union (EU). The above framework is included in this study, which refers to the quality of groundwater in Viotikos Kifisos river basin. This study is consisted by two parts, theoretical and practical. The theoretical part presents Viotikos Kifisos river basin which belongs to the 7th Water District of Greece. The study area is located in the central part of Viotikos Kifisos river basin, namely in the middle and lower reaches of the river. In this area is presented the geographical and geomorphological characteristics and then is referred the land uses and the hydrographic network, which characterised with a significant presence of sources. Furthermore, is reported the geological formations and hydrology of this region. The above provide the basis for a better comprehension of the hydrogeology which occupies a significant issue of this study. Specifically, in the study area appeared two aquifer systems, the alluvial and the karst aquifer system. The first one is in the coarse quaternary deposits and the second in the carbonate rocks. On the practical part, initially the study area was based on the data of chemical analyzes which came from water samplings in the vadose zone, in the alluvial and in the karst aquifer system during the period Then was followed the statistical and the graphical processing of data. Specifically calculated correlations and ionic rations for the vadose zone and for each aquifer system and respectively held the creation of hydrochemical diagrams of Piper Durov and Wilcox for each year samplings. Then, was made a characterization of the quality of groundwater in alluvial and in karst aquifer system, firstly with limits for human consumption and then with irrigation quality limits. The characterization was based on Directive 2000/60/EC and Directive 2006/118/EC for groundwater. Furthermore, the program PHREEQC was used, which solves hydrogeochemical models. Specifically was applied inverse modeling which aims to confirm

9 groundwater flow in aquifer systems, the interpretation of the processes involved in them and determining the contribution of vadose zone in groundwater of alluvial aquifer system. The limestone background of the basin and formations of the Jurassic tectonometamorphic complex have formed the chemical composition of groundwater. Thus, they are characterized primarily by calcium and bicarbonate ions with a significant presence of ions of iron manganese and nickel which come from weathering of lateritic horizons. The vadose zone leachates show that concentrations of ammonium ions are greater than the limits of human consumption, revealing deterioration from nitrogen fertilizer use. In the alluvial aquifer system concentrations of nitrates have values greater than the corresponding limit. The karst aquifer system does not shows high concentrations of nitrates because it is deeper aquifer and is characterized by high to very high permeability, which prevents increased pollutant concentrations. Τhe hydrochemical processes of dissolution and mixing are carried out in the study area. The chemical status of groundwater characterized as poor, using as criterion the limits for human consumption due to the increased concentrations of nitrate and ammonium ions. However, using as criteria the irrigation quality limits, chemical quality is characterized as good. Finally, the inverse modeling shows the strong influence of vadose zone leachates in the waters of the alluvial aquifer system, confirming the processes and directions of groundwater flow in the two aquifer systems. Key words: Diretive 2000/60, river basin, ecological quality, Viotikos Kifisos, groundwater, PHREEQC, Inverse modeling

10

11

12 1. Εισαγωγή Ένας από τους σημαντικότερους φυσικούς πόρους που παρέχει η φύση στον άνθρωπο είναι το νερό, το οποίο είναι απαραίτητο τόσο για την επιβίωση του ίδιου όσο και των άλλων οργανισμών (Αντωνόπουλος, 2001). Υπάρχει σε αφθονία στην επιφάνεια της γης και κατανέμεται στους ωκεανούς (97.13%), στις πολικές περιοχές (2.24%), στους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες (0.61%) και στα επιφανειακά ύδατα (0.02%). Όσον αφορά τους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες, ως Υπόγειο Υδατικό Σύστημα (Υ.Υ.Σ.) ορίζεται ένας διακριτός όγκος νερού που διηθείται, διακινείται και αποθηκεύεται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και είτε συμβάλλει στη μεταβολή της οικολογικής ή χημικής κατάστασης ενός συσχετιζόμενου επιφανειακού υδατικού σώματος, ή ενός χερσαίου οικοσυστήματος, είτε επαρκεί για την απόληψη πόσιμου νερού περισσότερου από 10m 3 την ημέρα, η πόσιμου νερού για την ύδρευση 50 ή περισσότερων ανθρώπων (Οδηγία 2000/60/ΕΚ). Το υπόγειο νερό χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως είναι η άρδευση και η ύδρευση, καθώς επίσης και για βιομηχανικούς σκοπούς. Η ζήτηση σε νερό συνεχώς αυξάνεται και σε συνδυασμό με την αλόγιστη χρήση λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων, καθώς και την ανάπτυξη των βιομηχανιών έχει ως συνέπεια την υπεράντληση των υδροφόρων οριζόντων καθώς και την υποβάθμιση της ποιότητας των υπόγειων νερών. Συγκεκριμένα στην Ελλάδα, η μη σωστή διαχείριση των υπόγειων υδατικών αποθεμάτων έχει ως συνέπεια τη μείωση της ποσότητας των υπόγειων νερών και την ποιοτική τους υποβάθμιση, συνήθως με τη μορφή της νιτρορύπανσης ή της υφαλμύρισης. Έτσι, σημαντικός αριθμός υπόγειων υδατικών συστημάτων της χώρας παρουσιάζει σήμερα κακή ποσοτική ή/και ποιοτική κατάσταση ( com_content&task=section&id=2&itemid=12). Η διασφάλιση της ποιότητας των υδατικών πόρων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την κοινωνική και οικονομική ευημερία ενός τόπου. Επομένως, είναι επιτακτική η ανάγκη χάραξης συγκεκριμένης μακροπρόθεσμης στρατηγικής για την προστασία τους (Γανίδου, 2009)1). 12

13 Η Ευρωπαϊκή Ένωση γνωρίζοντας τη σημασία που έχει η σωστή διαχείριση των υδατικών πόρων θέσπισε την οδηγία-πλαίσιο 2000/60/ΕΚ. Η εναρμόνισή της στην Ελλάδα πραγματοποιήθηκε με το ψήφισμα του νόμου 3199/2003 και με το Προεδρικό Διάταγμα υπ αριθμόν 51. Επίσης, έχει εκδοθεί η συμπληρωματική οδηγία 2006/118/ΕΕ για την προστασία των υπόγειων υδάτων. 1.1 Οδηγία 2000/60/ΕΕ Τα κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης κατανοώντας τη σημαντική αξία των υδάτινων πόρων και τη σχέση τους με τη λειτουργία των οικοσυστημάτων θέσπισαν την οδηγία 2000/60/ΕΕ. Συγκεκριμένα η οδηγία αποτελεί μια συνολική και καινοτόμο προσπάθεια προστασίας και διαχείρισης των υδατικών πόρων, γιατί είναι το πιο βασικό θεσμικό εργαλείο που εισάγεται στον τομέα του νερού σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ). Στόχος της είναι η μακροπρόθεσμη προστασία όλων των υδάτων (επιφανειακών και υπόγειων) και των οικοσυστημάτων, καθώς δημιουργεί ένα πλαίσιο το οποίο: αποτρέπει την περαιτέρω υποβάθμιση προστατεύοντας και βελτιώνοντας την κατάσταση όλων των υδατικών πόρων. προωθεί τη βιώσιμη διαχείριση των υδάτων, μέσω της μακροπρόθεσμης προστασίας των διαθέσιμων υδατικών πόρων. ενισχύει την προστασία του υδατικού περιβάλλοντος με την εφαρμογή μέτρων για τη μείωση της απόρριψης ρυπαντικών ουσιών και την εξάλειψη της απόρριψης ορισμένων επικίνδυνων ρυπαντών που προσδιορίζονται και επικαιροποιούνται σε ειδικούς καταλόγους ουσιών προτεραιότητας. διασφαλίζει την προοδευτική μείωση της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων και τη σταδιακή αποκατάσταση της ποιότητάς τους. συμβάλλει στην αντιμετώπιση των επιπτώσεων ακραίων φαινομένων, πλημμυρών και ξηρασίας. Τα παραπάνω αποσκοπούν στην επίτευξη «καλής» κατάστασης των υδάτων έως το Όπως ειπώθηκε και παραπάνω, η εναρμόνιση της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ στην Ελλάδα πραγματοποιήθηκε με το Νόμο 3199/ (ΦΕΚ 280 Α) για την «Προστασία και διαχείριση των υδάτων- εναρμόνιση με την Οδηγία 2000/60/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 23ης Οκτωβρίου 2000». Επίσης, με το Προεδρικό Διάταγμα υπ αριθμόν 51 έγινε ο καθορισμός μέτρων και διαδικασιών για την ολοκληρωμένη 13

14 προστασία και διαχείριση των υδάτων σε συμμόρφωση με τις διατάξεις της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ «για τη θέσπιση πλαισίου κοινοτικής δράσης στον τομέα της πολιτικής των υδάτων. Σύμφωνα με το Άρθρο 1 του Ν.1739/87 (ΦΕΚ 201 Α/ ), που αποτελεί το προγενέστερο νομοθετικό πλαίσιο της χώρας για τη διαχείριση των υδατικών της πόρων, η χώρα έχει διαιρεθεί σε 14 υδατικά διαμερίσματα, τα οποία οριοθετούνται από υδροκρίτες ή νησιωτικές περιοχές και περιλαμβάνουν υδρολογικά δίκτυα με παρόμοιες υδρογεωλογικές και υδρολογικές συνθήκες (Εικόνα 1.1). Εικόνα 1.1: Υδατικά διαμερίσματα Ελλάδας (wfd.opengov.gr/index.php?option=com_content&task=section&id=2&itemid=12) Figure 1.1: water districts of Greece 1.2 Οδηγία 2006/118/ΕΕ για τα υπόγεια ύδατα Η οδηγία 2000/60/ΕΕ περιέχει γενικές διατάξεις για την προστασία, διαχείριση και αποκατάσταση των υπόγειων υδάτων. Γι αυτό το λόγο νομοθετήθηκε η οδηγία 2006/118/ΕΕ, 14

15 η οποία αποσκοπεί στην πρόληψη της υποβάθμισης όλων των συστημάτων των υπόγειων υδάτων. Η θέσπιση της έγινε εκτιμώντας ότι τα υπόγεια ύδατα είναι πολύτιμος φυσικός πόρος, ο οποίος πρέπει να προστατεύεται από την υποβάθμιση και από τη χημική ρύπανση. Επίσης, αυτά αποτελούν το μεγαλύτερο και το πιο ευαίσθητο σύστημα γλυκών υδάτων και κύρια πηγή εφοδιασμού του πληθυσμού με πόσιμο νερό σε πολλές περιοχές. Έτσι, για την προστασία του περιβάλλοντος ως συνόλου και της ανθρώπινης υγείας ειδικότερα, οι επιζήμιες συγκεντρώσεις επιβλαβών ρύπων στα υπόγεια ύδατα πρέπει να αποτρέπονται, να προλαμβάνονται ή να μειώνονται. Η οδηγία 2006/118/ΕΕ θεσπίζει ειδικά μέτρα για την πρόληψη και τον έλεγχο της ρύπανσης των υπόγειων υδάτων. Τα μέτρα αυτά περιλαμβάνουν κριτήρια για την αξιολόγηση της καλής χημικής κατάστασης των υπόγειων υδάτων και κριτήρια για τον εντοπισμό και την αναστροφή των διατηρούμενων ανοδικών τάσεων. 1.3 Σκοπός εργασίας Η παρούσα διατριβή εκπονήθηκε στα πλαίσια του Διατμηματικού Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Οικολογική Ποιότητα και Διαχείριση Υδάτων σε επίπεδο Λεκάνης Απορροής». Ο σκοπός της εργασίας είναι η ποιοτική ανάλυση και αξιολόγηση της χημικής κατάστασης των υπόγειων νερών σε τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού, καθώς επίσης η διερεύνηση και η τεκμηρίωση των κύριων μηχανισμών ελέγχου και εξέλιξής της. Ως επιμέρους στόχοι της εργασίας είναι α) ο καθορισμός των ποιοτικών χαρακτηριστικών του υπόγειου νερού σε διαφορετικές θέσεις και υδατικά σώματα σε όλο το τμήμα της λεκάνης που μελετήθηκε και β) η έρευνα των κύριων διεργασιών διαμόρφωσης του χημισμού των υπογείων υδάτων. 15

16 2. Περιοχή μελέτης Ο ποταμός Βοιωτικός Κηφισός ανήκει στο 7 ο υδατικό διαμέρισμα της Ελλάδας, το οποίο περιλαμβάνει τμήματα των νομών Φθιώτιδας, Φωκίδας, Βοιωτίας και Εύβοιας. Αυτός έχει μήκος 102 km, πηγάζει από τον Παρνασσό και εκβάλλει στη λίμνη Υλίκη. Η λεκάνη απορροής του ορίζεται δυτικά από τα όρη Οίτη και Γκιώνα, βόρεια από το Καλλίδρομο και το Χλωμό και νότια από τον Παρνασσό και τον Ελικώνα (Εικόνα 2.1). Εικόνα 2.1: Λεκάνη απορροής του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού. Figure 2.1: Viotikos Kifisos river basin. Η γεωγραφική θέση της περιοχής μελέτης (Εικόνα2.2) καταλαμβάνει κεντρικό τμήμα της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού και οριοθετείται δυτικά του Ακόντιου όρους (502m) μέχρι το Σταθμό της Δαύλειας και τον οικισμό του Μαυρονερίου και νότια έως τους οικισμούς Άγιου Βλάσιου, Χαιρώνειας και του ορεινού όγκου Θουρίου (511m). 16

17 Εικόνα 2.2: Περιοχή μελέτης. Figure 22: The study area. 2.1 Γεωμορφολογία Το ανάγλυφο της περιοχής είναι αποτέλεσμα της εξέλιξης των γεωμορφολογικών κύκλων που συνεχίζονται μέχρι σήμερα και των τριτογενών και τεταρτογενών νεοτεκτονικών κινήσεων με καταβυθίσεις και νεοαλπικές πτυχώσεις. Το μεγαλύτερο μέρος της λεκάνης απορροής του Βοιωτικού Κηφισού είναι ορεινό, ημιορεινό, δηλαδή βρίσκεται σε υψόμετρο άνω των 200 μέτρων. Το αποτελούν 2 κύριες οροσειρές, οι οποίες είναι συγχρόνως και τα φυσικά όρια της λεκάνης και τοποθετούνται δυτικά και ανατολικά αυτής. Συγκεκριμένα στο βορειοανατολικό τμήμα της λεκάνης βρίσκεται η οροσειρά Καλλιδρόμου- Σφιγγείου- Χλωμού, με ψηλότερη κορυφή το Σταυρό στα μέτρα και στο νοτιοδυτικό τμήμα της βρίσκεται η οροσειρά Γκιώνας- Παρνασσού- Ελικώνα, με ψηλότερη κορυφή τη Λιάκουρα στα μέτρα. Στο κεντρικό της τμήμα υπάρχουν ημιορεινές και λοφώδεις περιοχές (Δαύλεια, Μαυρονέρι, Ορχομενός). Οι παραπάνω οροσειρές διαχωρίζονται από πεδινές εκτάσεις, οι οποίες εκτείνονται κατά μήκος 17

18 του βυθίσματος του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού και των λεκανών Βαγίων- Θηβών- Παραλίμνης ( Δάνδολος & Ζόραπας, 2010). 2.2 Χρήσεις γης (Corine Land Cover) Οι χρήσεις γης στην περιοχή της λεκάνης απορροής του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού καθορίστηκαν με βάση το πρόγραμμα CORINE Land Cover Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα τα οποία έχουν παραχθεί μέσω του CORINE Land Cover και τα οποία εισήχθησαν στο πρόγραμμα ArcGIS, ώστε να κατασκευαστεί ο χάρτης χρήσεων γης (Εικόνα 2.3). Επίσης, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί σε σχέση με την έκταση και το ποσοστό κάλυψης της περιοχής. Εικόνα 2.3: Χρήσεις γης στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού. Figure 2.3: Land uses in Viotikos kifisos river basin. Από το χάρτη και από το παρακάτω διάγραμμα φαίνεται ότι κυρίως η λεκάνη απορροής καλύπτεται από αγροτικές και δασικές εκτάσεις. Οι αγροτικές εκτάσεις καλύπτουν 18

19 το 48% και καταλαμβάνουν τις περιοχές εκατέρωθεν της κοίτης του ποταμού μέχρι και τους πρόποδες των ορεινών όγκων. Το ποσοστό αυτό υπερβαίνει το 40% δείχνοντας ότι τα υπόγεια νερά της λεκάνης δέχονται έντονη επιβάρυνση λόγω των αγροτικών δραστηριοτήτων (LAWA, 2002). Οι δασικές εκτάσεις αποτελούν το 45% και βρίσκονται στα ορεινά τμήματα της λεκάνης. Οι βοσκότοποι καταλαμβάνουν το 4% και εντοπίζονται κυρίως σε ημιορεινά και ορεινά σημεία της λεκάνης. Τέλος, ένα μικρό ποσοστό αφορά τις τεχνητές και υδάτινες επιφάνειες (Εικόνα 2.4). Από τα παραπάνω φαίνεται ότι η γεωργία αποτελεί την κύρια ανθρώπινη δραστηριότητα στην περιοχή μελέτης, καθώς υφίστανται σ αυτήν εντατικές ετήσιες καλλιέργειες. Κάλυψη γης 4% 2% 1% 45% 48% Αγροτικές εκτάσεις Δαση και ημιφυσικές περιοχές Βοσκότοποι Τεχνητές περιοχές Υδάτινες επιφάνειες Εικόνα 2.4: Διάγραμμα των ποσοστών κάλυψης των χρήσεων γης στη λεκάνη απορροής του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού. Figure 2.4: Chart coverage rates of land uses in Viotikos Kifisos river basin. 19

20 2.3 Υδρογραφικό δίκτυο Η υδρογραφία της περιοχής εξαρτάται από τη λιθολογία των πετρωμάτων και την τεκτονική, από τις κλιματολογικές συνθήκες και από το μορφολογικό χαρακτήρα των ορεινών όγκων (Καρκάνας, 2006). Η ευρύτερη περιοχή συγκεντρώνει λόγω του αναγλύφου της μεγάλες ποσότητες επιφανειακών υδάτων. Όπως είναι φυσικό, οι μεγαλύτερες ποσότητες εντοπίζονται στο Βοιωτικό Κηφισό, αλλά και στους παραποτάμους (Μαυροπόταμο κ.ά.) και χειμάρρους (Χάραδρος, Πίνδος, κ.ά.) του. Αυτός πηγάζει από τον Παρνασσό και μέχρι να εκβάλλει στη λίμνη Υλίκη διασχίζει την πεδινή περιοχή από την περιοχή της Γραβιάς και Αμφίκλειας, έπειτα την πεδιάδα της Τιθορέας και συνεχίζει στην περιοχή της Χαιρώνειας και Ορχομενού. Επίσης, εκτός από τη λίμνη Υλίκη υπάρχει και μία δεύτερη μικρότερη η Παραλίμνη, οι οποίες βρίσκονται σε επικοινωνία μέσω φυσικών ρωγμών (Κοψιαύτη, 2009). Ο τύπος του δικτύου είναι δεντριτικός και σε ορισμένες κλιτύες του Παρνασσού παράλληλος. Ο κορμός του δικτύου είναι η κοίτη του Κηφισού (ανάλυση Horton) και έχει τη μεγαλύτερη τάξη, αφού επιτρέπει τη διέλευση της συνολικής ποσότητας του απορρέοντος νερού καθώς και των ιζημάτων μεταφοράς. Ο ποταμός έχει σχεδόν μόνιμη ροή κατά τις υγρές υδρολογικές περιόδους και αποτελεί τον κλάδο 6 ης τάξης του υδρογραφικού δικτύου της λεκάνης. Οι περισσότεροι χείμαρροι δεν έχουν νερά στη κοίτη τους, παρά μόνο για λίγες ώρες μετά τις βροχοπτώσεις (Δάνδολος, κ.ά., 2010). Συγκεκριμένα η περιοχή μελέτης δέχεται τα νερά αρκετών παραποτάμων του Παρνασσού και του Καλλιδρόμου, όπως το Θολόρεμα, ο Λευκιανός, η Κινέτα, το Μπογδανόρρεμα κ.ά. Τα ρέματα αυτά είναι εποχιακής ροής και εξαρτώνται άμεσα από τις βροχοπτώσεις. Επίσης, η περιοχή τροφοδοτείται από τα νερά των πηγών του Μαυρονερίου, της Δαύλειας και των Τσουκαλάδων (Κοψιαύτη, 2009). 20

21 Εικόνα 2.5: Υδρογραφικό δίκτυο λεκάνης Βοιωτικού Κηφισού. Figure 2.5: Hydrographic network of Viotikos Kifisos river basin. 2.4 Γεωλογική δομή Σ αυτή την ενότητα γίνεται αναφορά στους γεωλογικούς σχηματισμούς της περιοχής, καθώς αυτή αποτελεί τη βάση για την καλύτερη κατανόηση της υδρογεωλογίας της. Το γεωλογικό περιβάλλον της λεκάνης αποτελείται από σχηματισμούς που ανήκουν στις γεωτεκτονικές ζώνες Παρνασσού- Γκιώνας (ανήκει στις Εξωτερικές Ελληνίδες) και Υποπελαγονικής (ανήκει στις Εσωτερικές Ελληνίδες), καθώς και στην ενότητα Βοιωτίας. Συγκεκριμένα οι περιοχές Καλλιδρόμου- Χλωμού ανήκουν στην Υποπελαγονική ζώνη, ενώ οι περιοχές Παρνασσού- Ελικώνα ανήκουν στη ζώνη Παρνασσού Γκιώνας. Η ενότητα της Βοιωτίας εμφανίζεται στα νότια της λεκάνης, κυρίως με την παρουσία του φλύσχη (Μουντράκης,1985). Οι γεωλογικοί σχηματισμοί, οι οποίοι συναντώνται στην περιοχή μελέτης περιγράφονται παρακάτω αναλυτικά: 21

22 2.4.1 Το προαλπικό υπόβαθρο Το υπόβαθρο της Υποπελαγονικής ζώνης αποτελείται από μεταμορφωμένα πετρώματα, κυρίως από γνεύσιους, μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους, αμφιβολίτες και παρεμβολές μαρμάρων. Αυτά συνθέτουν το κρυσταλλοσχιστώδες ηλικίας Κάτω Παλαιοζωικού. Εκτός από τα παραπάνω πετρώματα, σε πολλές περιοχές της Υποπελαγονικής ζώνης έχουν εντοπιστεί ιζηματογενή ή ημιμεταμορφωμένα στρώματα, τα οποία είναι κυρίως ασβεστόλιθοι, ψαμμίτες, γραφιτικοί σχιστόλιθοι και γραουβάκες ηλικίας Λιθανρακοφόρου- Περμίου. Αυτά έχουν εντοπιστεί στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού στο όρος Χλωμό (Μουντράκης, 1985) Αλπική δομή Τα πετρώματα της αλπικής περιόδου, τα οποία βρίσκονται στην ευρύτερη περιοχή, είναι οι ασβεστόλιθοι, οι δολομίτες, η σχιστοκερατολιθική διάπλαση με τους οφιολίθους, ο φλύσχης και οι φλυσχοειδείς σχηματισμοί. Κατά την αλπική ιζηματογένεση αποτίθενται ανθρακικά πετρώματα στην Υποπελαγονική ζώνη και στη ζώνη Παρνασσού- Γκιώνας κατά το Τριαδικό. Οι σχηματισμοί αυτοί είναι πελαγικοί και νηριτικοί ασβεστόλιθοι, δολομίτες και δολομιτικοί ασβεστόλιθοι. Αυτοί βρίσκονται κυρίως στα ορεινά τμήματα της λεκάνης, καθώς και κάτω από τα ιζήματα του Νεογενούς και του Τεταρτογενούς. (Δάνδολος κ.ά., 2010). Η απόθεση της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης πραγματοποιήθηκε κατά το Ιουρασικό. Ο σχηματισμός αυτός περιλαμβάνει λεπτόκοκκα ιζήματα, όπως αργιλικούς σχιστόλιθους, ραδιολαρίτες, κερατόλιθους, μάργες, λεπτόκοκκους ψαμμίτες, πηλίτες, αργιλοπηλίτες, με παρεμβολές λεπτόκοκκων πελαγικών ασβεστολίθων. Τα παραπάνω ιζήματα βρίσκονται σε συνεχείς εναλλαγές δημιουργώντας μια σειρά αρκετού πάχους που δείχνει ιζηματογένεση σε πελαγικό- ωκεάνιο περιβάλλον. Μέσα στη σχιστοκερατολιθική διάπλαση παρεμβάλλονται κομμάτια οφιολίθων. Επίσης, είναι συχνή η εμφάνιση βασικών ηφαιστιτών (διαβάσες, δολερίτες κ.ά.) και τόφφων με αποτέλεσμα αυτή να αποκτά μορφή ηφαιστειοϊζηματογενούς σειράς. (Μουντράκης, 1985). Οι οφειόλιθοι υπάρχουν κυρίως στο ανώτερο τμήμα της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης και στη βάση τους έχει δημιουργηθεί σχηματισμός οφειολιθικών μειγμάτων. Παράλληλα με τη σχιστοκερατολιθική διάπλαση κατά το Ιουρασικό συνεχίζεται η απόθεση ασβεστόλιθων σε πολλές περιοχές της λεκάνης. Χαρακτηριστικοί είναι οι ωολιθικοί ασβεστόλιθοι. 22

23 Κατά την περίοδο του Ανώτερου Ιουρασικού Κάτω Κρητιδικού έγινε η ανάδυση της Υποελαγονικής ζώνης και σχηματίστηκαν σιδηρονικελιούχα λατεριτικά κοιτάσματα, τα οποία προστατεύτηκαν με την απόθεση των επικλυσιγενών ιζημάτων. Ταυτόχρονα στη ζώνη Παρνασσού- Γκιώνας δημιουργούνται οι τρεις βωξιτικοί ορίζοντες, οι οποίοι βρίσκονται σε εναλλαγές με ασβεστόλιθους. Η επίκλυση της θάλασσας έγινε κατά το Καινομάνιο του Μέσου Κρητιδικού με πρώτο στρώμα το κροκαλοπαγές βάσης και εν συνεχεία νηριτικούς και πελαγικούς ασβεστόλιθους Άνω Κρητιδικού με παρεμβολές μικρού πάχους ψαμμιτών και μαργών. Η ιζηματογένεση συνεχίζεται με την απόθεση του φλύσχη κατά το Ανώτερο Κρητιδικό ως το τέλος του Ηωκαίνου. Αυτός αποτελείται κυρίως από αργιλικές, μαργαΐκές και ψαμμιτικές αποθέσεις, που περιέχουν κατά θέσεις ασβεστολιθικούς φακούς (Μουντράκης, 1985) Μεταλπικά ιζήματα Νεογενή Τα ιζήματα του Νεογενούς εμφανίζονται στα χαμηλότερα σημεία των περιοχών Καλλίδρομου- Χλωμού (Μπράλος, Δρυμαία, Ελάτεια, Πρ. Ηλίας). Μεγάλα τμήματα νεογενών ιζημάτων βρίσκονται κάτω από τις τεταρτογενείς αποθέσεις. Η δομή τους αποτελείται από κροκαλοπαγή, αργίλους, ψαμμίτες, μάργες και μαργαϊκούς ασβεστόλιθους θαλάσσιας απόθεσης. Τεταρτογενή Οι Τεταρτογενείς σχηματισμοί παρουσιάζουν μεγάλη ανάπτυξη στις περιοχές της λεκάνης. Η σύστασή τους προέρχεται από παλιές και σύγχρονες χειμμάριες αποθέσεις, από κορήματα και αποσαθρωμένα υλικά από τη θραύση των πετρωμάτων της ευρύτερης περιοχής. Συγκεκριμένα την συγκροτούν άργιλοι, άμμοι, χάλικες, ψηφίδες και κροκάλες. Οι σχηματισμοί αυτοί καλύπτουν τα πεδινά τμήματα των υποενοτήτων της λεκάνης και καταλαμβάνουν περίπου το 32% της επιφάνειάς της. Κατ επέκταση αποτελούν το ανώτερο στρώμα της περιοχής μελέτης (Δάνδολος κ.ά., 2010). 23

24 Στην εικόνα 2.6 παρουσιάζεται ο γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης, για τη σύνθεση του οποίου χρησιμοποιήθηκαν τα γεωλογικά φύλλα χάρτη Ελάτειας και Λιβαδειάς του Ινστιτούτου Γεωλογίας και Έρευνας Υπεδάφους (Ι.Γ.Ε.Υ.). Ο γεωλογικός χάρτης της Ελάτειας (κλίμακας 1:50000) δημιουργήθηκε κατά τη χρονική περίοδο από το Μαράτο Γ., Ρηγόπουλο Κ. και Αθανασίου Α. και εκδόθηκε το Το φύλλο της Λιβαδειάς (κλίμακας 1:50000) δημιουργήθηκε κατά το διάστημα από τους γεωλόγους του Ι.Γ.Ε.Υ. Παπασταματίου Ι., Ταταρή Α., Μαραγκουδάκη Ν. και Μονοπώλη Δ. και εκδόθηκε το

25 Εικόνα 2.6: Γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής μελέτης (από τη σύνθεση των γεωλογικών φύλλων χάρτη Ελάτειας και Λιβαδειάς του ΙΓΕΥ, το 1967 και το 1971 αντίστοιχα). Figure 2.6: Geological map of the wider area. 25

26 2.5 Τεκτονική Η τεκτονική εξέλιξη της περιοχής έρευνας είναι περίπλοκη, γιατί αυτή βρίσκεται στα όρια δύο γεωτεκτονικών ζωνών, της Υποπελαγονικής και της ζώνης Παρνασσού- Γκιώνας και στα όρια των Εσωτερικών και Εξωτερικών Ελληνίδων, ενώ παρεμβάλλονται και στρώματα της Ενότητας Βοιωτίας (Καρκάνας, 2006). Αυτή διακρίνεται σε δύο κύρια στάδια. Το πρώτο έλαβε χώρα κατά τη διάρκεια της Αλπικής ορογένεσης και χαρακτηρίζεται από πτύχωση των στρωμάτων και κυρίως από επωθήσεις και εφιππεύσεις. Χαρακτηριστική είναι η επώθηση της Υποπελαγονικής ζώνης στη ζώνη Παρνασσού Γκιώνας. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει τη Νεοτεκτονική δραστηριότητα στην περιοχή με κύριο χαρακτηριστικό τη διάρρηξη των πετρωμάτων και την κατακόρυφη μετακίνηση μεγάλων τμημάτων της. Συγκεκριμένα κατά το Ανώτερο Τριτογενές και το Τεταρτογενές έδρασαν στην ευρύτερη περιοχή έντονες εφελκυστικές τάσεις με διευθύνσεις ΒΑ- ΝΔ και ΒΔ- ΝΑ, που είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία κανονικών ρηγμάτων. Η πρώτη εφελκυστική τάση εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του Πλειοκαίνου με διεύθυνση ΒΔ- ΝΑ. Σε αυτήν οφείλεται ο σχηματισμός δυο συστημάτων ρηγμάτων, το ένα στην περιοχή του Καλλιδρόμου και το άλλο στους ΒΑ πρόποδες του Παρνασσού γενικής διεύθυνσης ΒΔ-ΝΑ. Αυτά είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία του βυθίσματος του Βοιωτικού Κηφισού. Η δεύτερη εφελκυστική τάση έχει διεύθυνση ΒΔ- ΝΑ και έλαβε χώρα κατά το Τεταρτογενές. Σ αυτήν οφείλεται η επαναδραστηριοποίηση παλαιότερων ρηγμάτων καθώς και η δημιουργία νέων ρηξιγενών ζωνών ΒΑ- ΝΔ διεύθυνσης. Έτσι, μέσω του συστήματος ρηγμάτων ΒΑ-ΝΔ διεύθυνσης προέκυψε ο διαχωρισμός του βυθίσματος σε μικρότερα τεκτονικά τεμάχη, τα οποία βρίσκονται σε διαφορετικά υψόμετρα. Με τον καταμερισμό αυτό προέκυψαν οι ενότητες άνω, μέσου και κάτω ρου του Βοιωτικού Κηφισού, καθώς και η ενότητα Υλίκης και Παραλίμνης (Κυριακού, κ.ά., 2009 & Καρκάνας, 2006). Απόρροια των παραπάνω είναι ότι η γεωλογική-τεκτονική δομή της λεκάνης χαρακτηρίζεται από την πτύχωση και τη διάρρηξη των πετρωμάτων, αλλά και από την κλιμακωτή τοποθέτηση των διαφόρων τεμαχών κατά μήκος της. Οι πολλαπλές παρεμβολές των υδατοστεγανών σχηματισμών στα ασβεστολιθικά τεμάχη είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία πολλαπλών υδρογεωλογικών ενοτήτων, που μπορεί να είναι ανεξάρτητες ή και να επικοινωνούν μεταξύ τους, καθώς και πηγών ως σημεία εκφόρτισης. Δηλαδή η συνηθέστερη κατάσταση είναι η ύπαρξη ενός φρεάτιου υδροφόρου ορίζοντα μέσα σε τεταρτογενείς 26

27 αποθέσεις και νεογενή, καθώς και ενός υποκείμενου (κυρίου) καρστικού υδροφόρου ορίζοντα μέσα σε ασβεστόλιθους διαφόρων ηλικιών και τύπων (Παγούνης κ.ά., 1994). 2.6 Υδρολογία Κλιματικά στοιχεία Η γεωγραφική θέση και το ανάγλυφο του 7 ου υδατικού διαμερίσματος συμβάλλουν στη μεγάλη κλιματική ποικιλία, που περιλαμβάνει από θαλάσσιο μεσογειακό μέχρι ορεινό κλίμα (ΥΠΑΝ κ.ά., 2003). Η μέση ετήσια θερμοκρασία κυµαίνεται από 11 C µέχρι 18 C ανάλογα µε το υψόμετρο και την απόσταση από τη θάλασσα (Δάνδολος κ.ά., 2010). Οι κλιματολογικές συνθήκες στην περιοχή του Βοιωτικού Κηφισού έχουν κύρια χαρακτηριστικά την εναλλαγή μιας περιόδου υγρής και ψυχρής που διαρκεί από τον Οκτώβριο έως τις αρχές Μαΐου και μιας ξηρής και θερμής που έχει διάρκεια από τα μέσα Μαΐου έως και το Σεπτέμβριο. Ο διαχωρισμός αυτός έχει γίνει με βάση τα κριτήρια των βροχοπτώσεων και της θερμοκρασίας (Δάνδολος κ.ά., 2010). Για την εκτίμηση των κατακρημνισμάτων στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού δίνονται δεδομένα από βροχομετρικούς σταθμούς που έχουν τοποθετηθεί από το ΥΠΕΧΩΔΕ και την ΕΜΥ (Εικόνα 2.7). Εικόνα 2.7: Θέσεις Βροχομετρικών σταθμών (Πηγή: Κουτσογιάννης κ.ά., 2004). Figure 2.7: Pluviometric stations. 27

28 Οι περισσότεροι βροχομετρικοί σταθμοί βρίσκονται εντός της λεκάνης με εξαίρεση τους σταθμούς Αταλάντης, Πυράς και Συκέας, οι οποίοι βρίσκονται σε γειτονικές λεκάνες. Οι δύο τελευταίοι χρησιμοποιούνται ως ορεινοί αντιπροσωπευτικοί σταθμοί, διότι βρίσκονται σε μεγάλο υψόμετρο, οπότε παρέχουν στοιχεία για την καλύτερη εκτίμηση των βροχοπτώσεων (Κουτσογιάννης κ.ά., 2004). Τα δεδομένα των βροχομετρικών σταθμών παρατίθενται στον πίνακα 2.1. Πίνακας 2.1: Χαρακτηριστικά βροχομετρικών σταθμών περιοχής Βοιωτικού Κηφισού (Πηγή: Κουτσογιάννης, 2004) Table 2.1: Characteristics of pluviometric stations in Viotikos Kifisos river basin Ονομασία Υπηρεσία Υψόμετρο (m) Διαθέσιμο δείγμα Μέση ετήσια τιμή (mm) Αγία Τριάδα ΥΠEΧΩΔΕ 400 1/ / Αλίαρτος ΕΜΥ 110 1/ / Άνω Μπράλος ΥΠΕΧΩΔΕ / / Αταλάντη ΥΠΕΧΩΔΕ 110 1/ / Γραβιά ΥΠΕΧΩΔΕ 450 1/ / Δαύλεια ΥΠΕΧΩΔΕ / / Δρυμαία ΥΠΕΧΩΔΕ / / Επτάλοφος ΥΠΕΧΩΔΕ / / Κάτω Τιθορέα ΥΠΕΧΩΔΕ / / Λειβαδιά ΥΠΕΧΩΔΕ / / Παύλος ΥΠΕΧΩΔΕ / / Πυρά ΥΠΕΧΩΔΕ / / Συκέα ΥΠΕΧΩΔΕ 780 1/ / Με βάση τα δεδομένα του πίνακα 2.1 προέκυψε η σχέση βροχόπτωσης-υψομέτρου, η οποία εκφράζεται γραμμικά με τη συνάρτηση y= 0.74x , όπου (y) το ύψος βροχόπτωσης και (x) το υψόμετρο (Εικόνα 2.8). Η γραμμική συσχέτιση των δύο μεταβλητών είναι αρκετά ικανοποιητική, με συντελεστή προσδιορισμού r 2 = Η ετήσια βροχοβαθμίδα της λεκάνης, δηλαδή η αύξηση του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης ανά μέτρο αύξησης του υψομέτρου ανέρχεται σε β = 0.74 mm/m. 28

29 Μέσο ετήσιο ύψος βροχής (mm) Υψόμετρο σταθμού(m) Εικόνα 2.8: Γραφική απεικόνιση της σχέσης της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης με το υψόμετρο. Figure 2.8: Graphical representation of the relationship of the average annual rainfall with altitude. Η μέση ετήσια βροχόπτωση στη λεκάνη υπολογίζεται στα 875mm (μέσο υψόμετρο 481m). Στην περιοχή μελέτης όπου το υψόμετρο είναι στα 110 m, το ύψος ετήσιας βροχόπτωσης προσδιορίζεται στα 600mm. Όσον αφορά τη θερμοκρασία, την υγρασία και την εξάτμιση στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιούνται δεδομένα από τους μετεωρολογικούς σταθμούς Αλιάρτου και Ακραιφνίου, όπως φαίνονται στον πίνακα 2.2 (Καρκάνας, 2006). Πίνακας 2.2: Δεδομένα μετεωρολογικών σταθμών Αλιάρτου και Ακραιφνίου Table 2.2: Data from meteorological stations of Aliartos and Akraifnio Θερμοκρασία ( o C) Εξάτμιση (mm) Σταθμοί Μέγιστη Ελάχιστη Μέση Υγρασία Ιανουάριος Ιούλιος τιμή Αλίαρτος % Ακραίφνιο %

30 2.6.2 Υδατικό Ισοζύγιο λεκάνης Το υδατικό ισοζύγιο συνδέεται άμεσα με τον κύκλο του νερού. Ο κύκλος του νερού είναι μία ατέρμονη διαδικασία εξάτμισης του νερού της γης και επιστροφής του σ αυτή μέσω των κατακρημνισμάτων. Αυτή η διαδικασία εκφράζεται μέσω της εξίσωσης του υδατικού ισοζυγίου: P= I+ R+ E, όπου P= τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, I= κατείσδυση, R=επιφανειακή απορροή και E= εξατμισοδιαπνοή. Αυτή η εξίσωση είναι χαρακτηριστική σε κάθε περιοχή και καθορίζει την υδατική οικονομία της (Σούλιος, 1986). Στον πίνακα 2.3 παρουσιάζεται το μέσο ετήσιο υδρολογικό ισοζύγιο (επιφανειακό και υπόγειο) στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού (χωρίς την υποενότητα της Υλίκης) για τη χρονική περίοδο 1984 έως 1994 (Κουτσογιάννης κ.ά., 2004). Πίνακας 2.3: Μέσο ετήσιο υδρολογικό ισοζύγιο της λεκάνης Βοιωτικού Κηφισού για την περίοδο ( Κουτσογιάννης κ.ά., 2004) Table 2.3: Average annual hydrological balance of Viotikos Kifisos river basin during the period Συνιστώσα ισοζυγίου Μέση ετήσια τιμή (hm 3 ) Ποσοστό% Ισοζύγιο επιφανειακών υδατικών πόρων Βροχόπτωση Εξατμισοδιαπνοή Επιφανειακή απορροή Κατείσδυση Ισοζύγιο υπόγειων υδατικών πόρων Κατείσδυση Διαφυγές εκτός λεκάνης Απορροή πηγών Αντλήσεις Διαφορά αποθήκευσης Ισοζύγιο αρδευτικών & υδρευτικών απολήψεων Απολήψεις από επιφανειακά νερά Αντλήσεις υπόγειων νερών Σύνολο απολήψεων Ισοζύγιο υδρολογικών απωλειών Εξατμισοδιαπνοή Διαφυγές εκτός λεκάνης Σύνολο απωλειών

31 Ισοζύγιο απορροής Βοιωτικού Κηφισού Επιφανειακή απορροή Απορροή πηγών Αρδευτικές απολήψεις 82 Καθαρή απορροή Όπως φαίνεται στον πίνακα 2.3, από τα 1575 hm 3 του συνολικού όγκου των βροχοπτώσεων στη λεκάνη τα hm 3 (50.6%) εξατμίζονται, τα hm 3 (42.4%) κατεισδύουν στον υπόγειο υδροφορέα, ενώ μόλις τα hm 3 (7.2%) απορρέουν επιφανειακά. Το ποσοστό της επιφανειακής απορροής της λεκάνης είναι χαμηλό, γεγονός το οποίο οφείλεται στις γεωμορφολογικές και υδρογεωλογικές ιδιαιτερότητες της περιοχής η οποία είναι έντονα καρστικοποιημένη (υψηλός συντελεστής κατείσδυσης) και παρατηρούνται ήπιες κλίσεις σε μεγάλο τμήμα της λεκάνης. Επιπλέον, από τα hm 3 της κατείσδυσης, τα hm 3 (28.5%), καταλήγουν πίσω στην λεκάνη μέσω των πηγών. Επομένως, η μέση ετήσια επιφανειακή απορροή στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού ανέρχεται σε hm 3 (19.3% της μέσης βροχόπτωσης), εκ των οποίων το 62.5% προέρχεται από πηγές. Δεδομένου ότι οι αρδευτικές απολήψεις κατά την περίοδο ελέγχου εκτιμώνται σε 82.0 hm 3, η απορροή που φτάνει στην έξοδο της λεκάνης και τροφοδοτεί τελικά την Υλίκη ανέρχεται σε hm 3. Η μέση ετήσια άντληση των υπόγειων υδροφορέων εκτιμάται στα hm 3 και σε αυτήν υπολογίζονται οι εντατικές αντλήσεις για την ενίσχυση του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας την περίοδο Αυτές φαίνεται ότι προκάλεσαν την υπερεκμετάλλευση των υπόγειων αποθεμάτων, όπως καταδεικνύει η σημαντική διαφορά στην αποθήκευση του υπόγειου νερού( 55.9 hm 3 ). Το σημαντικότερο μέρος κατείσδυσης, που ανέρχεται σε hm 3 (61.5%), μεταγγίζεται υπογείως εκτός λεκάνης, καταλήγοντας στη θάλασσα. Συνεπώς, από τα hm 3 της βροχόπτωσης, τα hm 3, (76.7%), μετασχηματίζονται σε υδρολογικές απώλειες που κατανέμονται σε εξάτμιση και διαφυγές (Κουτσογιάννης κ.ά.,2004). 2.7 Υδρογεωλογία Η λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού έχει έκταση 2403 Km 2, σύμφωνα με τα ψηφιακά αρχεία χάραξης λεκανών που προσφέρονται από τα Δημόσια και Ανοιχτά δεδομένα ( Το μέσο υψόμετρό της ανέρχεται σε m και χαρακτηρίζεται ως κλειστή (ενδοροϊκή) λεκάνη (Δάνδολος,2010). Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, στη λεκάνη 31

32 διακρίνονται τρεις υπολεκάνες, οι οποίες εκτείνονται κατά μήκος του ποταμού και έχουν εκφορτιστεί σ αυτές υλικά διάβρωσης (ΥΠΑΝ κ.ά., 2003). Το βύθισμα του Βοιωτικού Κηφισού είναι τεκτονικής προέλευσης και αποτελεί το πεδινό τμήμα της λεκάνης, το οποίο διαχωρίζεται σε τέσσερις ευδιάκριτες υποενότητες ήπιας μορφολογίας. Αυτές έχουν πληρωθεί από υλικά αποθέσεων του Καινοζωικού και είναι οι εξής: Υποενότητα άνω ρου: Η υποενότητα του άνω ρου αποτελεί το ανώτερο επίπεδο οροφής του συστήματος και αφορά το πεδινό τμήμα Γραβιά- Αμφίκλεια- Μπράλος με μέσο υψόμετρο τα 300 μέτρα περίπου. Υποενότητα μέσου ρου: Η υποενότητα του μέσου ρου αποτελεί το μέσο επίπεδο του συστήματος και αφορά το πεδινό τμήμα των περιοχών Τιθορέα- Ελάτεια- Παρόρι- Προφήτης Ηλίας-Ακόντιο με μέσο υψόμετρο τα 240 μέτρα. Το νοτιοανατολικό τμήμα της υποενότητας δυτικά του Ακοντίου όρους περιλαμβάνει μέρος της περιοχής μελέτης. Υποενότητα κάτω ρου: Η υποενότητα του κάτω ρου αποτελεί το κάτω επίπεδο του συστήματος και περιλαμβάνει το Κωπαϊδικό πεδίο και τις περιοχές του Κάστρου και Κόκκινου με μέσο υψόμετρο τα 120 μέτρα. Αυτή επικοινωνεί με την υποενότητα του μέσου ρου με το στένωμα του Μαυρονερίου, το οποίο περιλαμβάνει μέρος της περιοχής μελέτης. Υποενότητες Βαγίων, Θήβας, Ελαιώνα, Παραλίμνης: Οι λεκάνες των λιμνών αυτών έχουν μέσο υψόμετρο τα 100 μέτρα και αποτελούν συνέχεια της λεκάνης του Βοιωτικού Κηφισού (Δάνδολος κ.ά., 2010) (εικόνα 3). Η περιοχή μελέτης τοποθετείται στο μέσο και κάτω ρου του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού. To τμήμα αυτό δέχεται τα ύδατα του άνω και μέρους της ενότητας του μέσου ρου, πριν αυτά εισέλθουν στο Κωπαϊδικό πεδίο. Συγκεκριμένα, ο ποταμός Βοιωτικός Κηφισός διέρχεται από τα στενά της Δαύλειας και εισέρχεται στην υπολεκάνη του κάτω ρου, όπου ενισχύεται σημαντικά από τα νερά των καρστικών πηγών Μαυρονερίου και των χειμάρρων Πλατανιάς και Αγίου Βλασίου. Οι πηγές Μαυρονερίου, που αναβλύζουν στις ανατολικές υπώρειες του Παρνασσού (Φιλοβοιωτό όρος), σε υψόμετρα από +120 έως +124 m, διαθέτουν πολύ πλούσιο υδατικό δυναμικό, που καταδεικνύει ότι τα όρια της υδρογεωλογικής τους λεκάνης εκτείνονται πολύ πέρα από τα όρια της αντίστοιχης υδρολογικής (Παπαλεξίου & Ευστρατιάδης, 2009). 32

33 Ανάλογα με την υδρολιθολογική δομή των πετρωμάτων εμφανίζονται υδρογεωλογικά φαινόμενα, όπως πηγές, διαφυγές και πλήθος υπόγειων μεταγγίσεων. Τα υπόγεια νερά εκφορτίζονται υπό μορφή πηγών σε πολλά σημεία των πρανών των ορεινών όγκων κατά μήκος του βυθίσματος. Ο όγκος των υδατικών αποθεμάτων που δέχεται η λεκάνη είναι σημαντικός, κάτι αναμενόμενο, αν αναλογιστεί κανείς τη συνολική έκταση (Τζιρίτης, 2008) Η υδροπερατότητα των γεωλογικών σχηματισμών καθορίζεται από τη λιθολογική τους σύσταση, το βαθμό διαγένεσης και το πορώδες. Έτσι, υδρολιθολογικά δημιουργούνται τρεις κατηγορίες υδρογεωλογικών σχηματισμων: Περατοί σχηματισμοί Ημιπερατοί σχηματισμοί Αδιαπέρατοι σχηματισμοί Όσον αφορά την κατηγορία των περατών σχηματισμών, σ αυτήν εντάσσονται οι στρωματογραφικοί ορίζοντες των ανθρακικών πετρωμάτων της λεκάνης. Κυρίαρχη είναι η παρουσία των ασβεστόλιθων, οι οποίοι παρουσιάζουν πλούσια υδροφορία. Αυτοί χαρακτηρίζονται από τυρβώδη ροή και πολύ υψηλή υδροπερατότητα (Κ= m/sec), ιδίως στις ζώνες έντονης καρστικοποίησης. Επίσης, στους περατούς σχηματισμούς ανήκουν τα ασβεστολιθικά κροκαλοπαγή, οι σιπολίνες, οι δολομιτικοί ασβεστόλιθοι και οι δολομίτες (Τζιρίτης, 2008, Δάνδολος κ.ά., 2010). Στους ημιπερατούς σχηματισμούς εντάσσονται οι αδρομερείς προσχωματικές αποθέσεις του Τεταρτογενούς. Αυτές παρουσιάζουν μέτρια έως χαμηλή υδροπερατότητα (Κ= m/sec) και χαρακτηρίζονται από περιορισμένη ή ασυνεχή υδροφορία, λόγω της σημαντικής παρεμβολής αργιλικών αποθέσεων. (Δάνδολος κ.ά., 2010). Οι σχηματισμοί αυτοί δημιουργούν ελεύθερους ή μερικώς υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες, οι οποίοι λειτουργούν ως ρυθμιστική ζώνη για την προστασία των υπόγειων υδατικών πόρων του καρστικού συστήματος. Επίσης, ως ημιπερατοί σχηματισμοί θεωρούνται οι πρωτογενώς υδατοστεγανοί σχηματισμοί που έχουν αποκτήσει δευτερογενές πορώδες (φλύσχης και ανώτερα τμήματα σχιστοκερατολιθικής διάπλασης). Οι αδιαπέρατοι σχηματισμοί έχουν χαμηλή έως μηδενική υδροπερατότητα (Κ=10-5 έως <10-7 m/sec) και έντονο το αργιλικό στοιχείο. Ουσιαστικά αποτελούν υδροστεγανούς σχηματισμούς. Αυτοί περιλαμβάνουν τα νεογενή ιζήματα, κυρίως αργιλομαργαϊκούς σχηματισμούς, τις λεπτομερείς Τεταρτογενείς προσχώσεις, τους κλαστικούς σχηματισμούς του φλύσχη και των φλυσχοειδών, καθώς και τους αργιλικούς σχιστόλιθους και ιλυόλιθους της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης. 33

34 Καθοριστική θέση για την ανάπτυξη των υδροφόρων οριζόντων κατέχει ο φλύσχης ως παράγοντας ρύθμισης της υπόγειας ροής και της κατανομής αυτών (Τζιρίτης, 2008, Δάνδολος κ.ά., 2010). Λόγω της ιδιόμορφης γεωλογικής και υδρογεωλογικής της δομής, που οφείλεται στην κυριαρχία των ασβεστολιθικών πετρωμάτων, η λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού διαθέτει πολύ αξιόλογο υπόγειο υδατικό δυναμικό (Κυριακού κ.ά., 2009). Με βάση τον παραπάνω υδρολιθολογικό διαχωρισμό στην περιοχή μελέτης διακρίνονται δύο υδροφόροι ορίζοντες, ο καρστικός και ο προσχωματικός. Όσον αφορά τον καρστικό, ο οποίος εντοπίζεται στα ανθρακικά πετρώματα, χαρακτηρίζεται από υψηλή περατότητα και μεγάλες ταχύτητες υπόγειας ροής, εξαιτίας του έντονα αναπτυγμένου καρστ. Ως στεγανό υπόβαθρο έχει είτε το φλύσχη είτε τη σχιστοκερατολιθική διάπλαση. Η χρήση του τα τελευταία 30 χρόνια έχει οδηγήσει στην περιοδική ανάπτυξη φαινομένων εξάντλησης, χωρίς ωστόσο να παρατηρείται σταθερή κατάσταση υπερεκμετάλλευσης. Σε γενικές γραμμές χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα υψηλό υδατικό δυναμικό με δυνατότητες άμεσης ανάκαμψης σε απόκριση του ετήσιου φυσικού εμπλουτισμού που δέχεται. Αποτελεί το υδροφόρο σύστημα κάλυψης έκτακτων υδρευτικών αναγκών του λεκανοπεδίου Αττικής (Παναγόπουλος κ.ά., 2004). Ο αβαθής προσχωματικός ορίζοντας, αναπτύσσεται εντός των αδρομερών Τεταρτογενών αποθέσεων και χαρακτηρίζεται από μέτρια έως χαμηλή υδροπερατότητα. Ο ρόλος του είναι ρυθμιστικός της λειτουργίας του υποκείμενου καρστικού υδροφορέα, τον οποίο και προστατεύει από ποιοτική υποβάθμιση (Παναγόπουλος κ.α., 2004). Οι συνέχεις απολήψεις νερού για την κάλυψη αρδευτικών αναγκών μέσω αβαθών πηγαδιών έχουν οδηγήσει στη μείωση των υδατικών του αποθεμάτων. Η εντατική καλλιέργεια που ασκείται στην ευρύτερη περιοχή προκαλεί τη ρύπανσή του, όπως προκύπτει από πρόσφατες μετρήσεις αλλά και από αναλύσεις στο πλαίσιο παλαιότερων ερευνητικών έργων και αναπτυξιακών μελετών (Παναγόπουλος, κ.ά., 2011, Karyotis et al, 2011). Στην εικόνα 2.9. παρουσιάζεται ο υδρολιθολογικός χάρτης της περιοχής μελέτης. Για την κατασκευή του χρησιμοποιήθηκαν τα γεωλογικά φύλλα Ελάτειας και Λιβαδειάς καθώς και ο υδρολιθολογικός χάρτης του Υδατικού Διαμερίσματος Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας (07) 1: από τον Δάνδολο Η. και Ζοράπα Β. ο οποίος εκδόθηκε το 2010 από το ΙΓΜΕ. 34

35 Εικόνα 2.9: Υδρολιθολογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής μελέτης (από τη σύνθεση των γεωλογικών φύλλων χάρτη Ελάτειας και Λιβαδειάς του ΙΓΕΥ (1967 και 1971 αντίστοιχα) και τον υδρολιθολογικό χάρτη του υδατικού διαμερίσματος Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας του ΙΓΜΕ, 2010). Figure 2. 9: Hydrogeological map of the wider area. 35

36 2.7.1 Πηγές Οι πηγές και οι αναβλύσεις συνδέονται στενά με τον κύκλο του νερού στη φύση, την υδρολογική ισορροπία και το υδρολογικό ισοζύγιο του υπόγειου νερού. Επίσης, αποτελούν μία σημαντική ένδειξη για το είδος της υδροφορίας μιας περιοχής( Σούλιος, 2004: 55). Ο Βοιωτικός Κηφισός, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, τροφοδοτείται από πλήθος πηγών. Οι περισσότερες από αυτές βρίσκονται στο βόρειο τμήμα της λεκάνης και αρκετές είναι μόνιμης ροής με σημαντικές παροχές. Στην πλειοψηφία τους είναι καρστικές πηγές επαφής ή υπερχείλισης, όπου ο ασβεστόλιθος υπέρκειται στεγανών σχηματισμών, κυρίως πετρωμάτων του φλύσχη, λόγω τεκτονικών αιτιών ή φράσσεται από φλύσχη ή τεταρτογενείς αποθέσεις (Παναγόπουλος, κ.ά., 2004, Καρκάνας, 2006). Στην εικόνα 2.10 παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας της πηγής Μαυρονερίου, η οποία βρίσκεται στο κράσπεδο πεδινής περιοχής, στην επαφή του καρστικού σχηματισμού του Φιλοβοιωτού όρους με τις Τεταρτογενείς αποθέσεις. Τα πηγαία αυτά νερά μέσω των ρεμάτων καταλήγουν είτε στην κυρία κοίτη του ποταμού, ή παροχετεύουν μεγάλες ποσότητες σε υδρευτικά και αρδευτικά δίκτυα (Δάνδολος, 2010). Εικόνα 2.10: Σχηματική γεωλογική τομή της πηγής Μαυρονερίου (Τροποποιημένο από Κουρμούλη, 1987) 1. Τεταρτογενείς αποθέσεις 2. Ασβεστόλιθοι Ιουρασικού. Figure 2.10: Schematic geological section of the source Mavroneri 1. Quaternary deposits 2. Jurassic limestones. 36

37 Επίσης, εμφανίζονται πολλές μικρότερης σημασίας πηγές σημειακής και σπανιότερα διάσπαρτης ανάβλυσης, εποχιακές ή διαλείπουσες. Οι περισσότερες από αυτές τις πηγές είναι προσπελάσιμες και ανάλογα με τη γεωγραφική τους θέση διακρίνονται σε πηγές κλιτύος, κοίτης χειμάρρων και ρηξιγενείς. Πολλές από αυτές βοηθούν στην κάλυψη αρδευτικών αναγκών, άλλες πάλι παραμένουν ακόμα ανεκμετάλλευτες ( Σούλιος, 2004, Καρκάνας, 2006) Πιεζομετρία Η κίνηση των επιφανειακών και υπόγειων νερών οφείλεται στις παρεμβολές αδιαπέρατων ή μικρής περατότητας σχηματισμών μεταξύ των καρστικών υδροφόρων. Συγκεκριμένα υφίσταται η παρακάτω διαδικασία. Τα νερά από τις χιονοπτώσεις και τις βροχοπτώσεις εισδύουν μέσω των ασβεστολιθικών μαζών από τα γύρω όρη στη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισού παρουσιάζοντας δύο κύριες διευθύνσεις υπόγειας ροής, μία προς τα ΒΑ και μία προς τα ΝΑ (Εικόνα 2.11). Οι δίοδοι αυτοί δημιουργούνται εξαιτίας του έντονου τεκτονισμού της περιοχής και δημιουργούνται οι υδροφόροι ορίζοντες και οι υδρολογικές ενότητες. Έτσι, τα υπόγεια νερά της λεκάνης μεταγγίζονται από τα υψηλά υδρογεωλογικά συστήματα προς τα χαμηλότερα Δάνδολος, 2010). Συγκεκριμένα στην περιοχή μελέτης, όσον αφορά την πιεζομετρία στο καρστικό σύστημα, η κυρίαρχη διεύθυνση της κίνησης του νερού είναι από ΒΔ προς ΝΑ, δηλαδή ταυτίζεται με τον άξονα ανάπτυξης της λεκάνης του ποταμού Βοιωτικού Κηφισού. Η τροφοδοσία αυτού πραγματοποιείται από τα ανάντη (ανάπτυξη της λεκάνης προς ΒΔ) καθώς και από υπόγειες πλευρικές μεταγγίσεις. Η καρστική υδροφορία αναπτύσσεται σε βάθη που κυμαίνονται από 5-10m από την επιφάνεια του εδάφους και δεν παρουσιάζει σημαντικές αποκλίσεις μεταξύ των δύο περιόδων παρακολούθησης. Όσον αφορά στην προσχωματική υδροφορία, όπως προκύπτει από τον πιεζομετρικό χάρτη (Εικόνα 2.12), η βασική κίνηση του υπόγειου νερού είναι από ΝΔ προς ΒΑ, δηλαδή δεν ταυτίζεται με την κίνηση του υπόγειου νερού στο καρστικό σύστημα. Το βάθος στάθμης του υπόγειου νερού στον προσχωματικό υδροφόρο μειώνεται από νότο προς βορρά και από τα ΒΔ προς τα ΝΑ και κυμαίνεται από 1-7.5m και m, αντίστοιχα, την περίοδο Ιουλίου και Απριλίου Με βάση τα παραπάνω, παρουσιάζονται στην εικόνα 2.11 οι κύριες διευθύνσεις της υπόγειας ροής στο ευρύτερο καρστικό υδροφόρο σύστημα, αλλά και στο καρστικό και προσχωματικό σύστημα εντός της περιοχής ενδιαφέροντος. 37

38 Η επικράτηση ρηχών στάθμεων στον προσχωματικό υδροφορέα, τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά του καρστικού υδροφορέα (υψηλή υδροπερατότητα) και η άσκηση συστηματικής εκτατικής και εντατικής γεωργίας στην περιοχή, καθιστούν την υπόγεια υδροφορία ευαίσθητη στη ρύπανση (Παναγόπουλος, κ.ά., 2011, Domakinis, et al, 2010). Εικόνα 2.11: Διευθύνσεις υπόγειας ροής. Figure 2.11: Directions of groundwater flow. 38

39 Εικόνα 2.12: Πιεζομετρικός χάρτης του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος (Πηγή: Παναγόπουλος, κ.ά., 2011) Figure 2.1 2: Piezometric map of the alluvial aquifer system. 39

40 3. Υλικά και μέθοδοι Η ποιότητα του υπόγειου νερού χαρακτηρίζεται από ορισμένα στοιχεία (χημική σύσταση, φυσικοχημικές παράμετροι, βιολογικοί δείκτες κ.ά.). Αυτή εξαρτάται τόσο από την αρχική του σύσταση ως βροχή, όσο και από τη λιθολογική σύσταση του υδροφορέα μέσα στον οποίο φιλοξενείται, αλλά και από τα πετρώματα μέσα στα οποία κινήθηκε προηγούμενα (Σούλιος, 2006). Σημαντικό ρόλο στη τελική διαμόρφωση της ποιότητας του υπόγειου νερού παίζει και η επίδραση που αυτό έχει δεχθεί από δυνητικές πήγες ρύπανσης. Στην παρούσα εργασία, για την εκτίμηση της ποιότητας του υπόγειου νερού στην περιοχή μελέτης εφαρμόζονται μέθοδοι προσδιορισμού των χημικών παραμέτρων καθώς και μέθοδοι στατιστικής και γραφικής επεξεργασίας σε δείγματα νερού των υδροφορέων. Επίσης, γίνεται εφαρμογή προγράμματος προσομοίωσης υδροχημικών διεργασιών. 3.1 Δεδομένα δειγματοληψιών Τα δεδομένα των χημικών αναλύσεων προέρχονται από δειγματοληψίες νερού στην ακόρεστη ζώνη, στο προσχωματικό και στο καρστικό υδροφόρο σύστημα. Ανάλογα με το είδος τους, τα υδροσημεία συμβολίζονται με (Β) οι γεωτρήσεις και με (W) τα πηγάδια, ενώ με (V) τα σημεία των δειγματοληψιών στην ακόρεστη ζώνη. Η διάρκεια παρακολούθησης των σημείων υδροληψίας έγινε κατά τη χρονική περίοδο 2009 έως 2011 και πραγματοποιήθηκε από το Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων του Ελληνικού Γεωργικού Οργανισμού ΔΗΜΗΤΡΑ, για τις ανάγκες του προγράμματος «Strategic plan for the adaptation and application of the principles for the sustainable use of pesticides in a vulnerable ecosystem- LIFE07 ENV/GR/ EcoPest. Για το έτος 2009 οι υδροληψίες έγιναν τους μήνες Απρίλιο, Ιούλιο και Σεπτέμβριο, ενώ για τα έτη 2010 και 2011 αυτές πραγματοποιήθηκαν τους μήνες Φεβρουάριο, Μάιο, Ιούλιο και Σεπτέμβριο. Οι δειγματοληψίες νερού που έγιναν από το Φεβρουάριο έως το Μάιο ανήκουν στην υγρή περίοδο, ενώ όσες έλαβαν μέρος κατά τους μήνες Ιούλιο και Σεπτέμβριο ανήκουν στην ξηρή περίοδο. Η επιλογή των περιόδων δειγματοληψίας έγινε με κριτήρια υδρολογικά, υδρογεωλογικά και καλλιεργητικών πρακτικών, ώστε να είναι δυνατή η αποτύπωση της μεταβολής της ποιότητας του νερού σαν αποτέλεσμα της υδροδυναμικής εξέλιξης του συστήματος αλλά και των ασκούμενων από τη γεωργία πιέσεων (Παναγόπουλος, κ.ά., 2011). 40

41 Τα δείγματα της ακόρεστης ζώνης συλλέχθηκαν με πρότυπη διάταξη την οποία έχει εγκαταστήσει το Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων (Panagopoulos et al., 2011). Οι υδροληψίες στον προσχωματικό υδροφόρο έγιναν από πηγάδια και στον καρστικό από γεωτρήσεις. Στην εικόνα 3.1 παρουσιάζονται τα σημεία υδροληψίας στην περιοχή μελέτης. 41

42 Εικόνα 3.1: Θέσεις δειγματοληψίας στην περιοχή μελέτης. Figure 3.1: Sampling sites in the study area. 42

43 3.2 Ποιοτικά χαρακτηριστικά υπόγειου νερού Το σύνολο των παραγόντων, οι οποίοι καθορίζουν την ποιότητα του νερού, διαχωρίζεται σε δύο κύριες κατηγορίες: Φυσικές παράμετροι (θερμοκρασία, χρώμα, οσμή, θολότητα, ραδιενέργεια) Χημικές παράμετροι (ph, ηλεκτρική αγωγιμότητα, σκληρότητα, αλκαλικότητα, δυναμικό οξειδοαναγωγής, προσδιορισμοί συγκεντρώσεων ιόντων- βαρέων μετάλλων) (Βουδούρης, 2009). Οι παράμετροι που προσδιορίστηκαν για κάθε δείγμα νερού στην περιοχή μελέτης είναι το ph, η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC), τα κύρια ιόντα: Ca +2, Mg +2, Na +, K +, CO -2 3, HCO - 3, SO -2 4, Cl -, NO - 3, τα δευτερεύοντα ιόντα: Fe, Mn, NH + 4 και τα βαρέα μέταλλα: Pb, Cd, Ni, Zn, Cu. Από αυτές υπολογίστηκε έμμεσα το σύνολο διαλυμένων στερεών (T.D.S.). Ενεργός οξύτητα (ph) Ενεργός οξύτητα είναι η συγκέντρωση των ιόντων Η 3 Ο + που περιέχεται στο διάλυμα και εκφράζεται με το ph, το οποίο ισούται με τον αρνητικό δεκαδικό λογάριθμο της συγκέντρωσης των ιόντων Η 3 Ο + (Βουδούρης, 2009). Όταν το ph=7, το νερό ως διάλυμα είναι ουδέτερο. Επίσης, όταν το ph<7, το νερό ως διάλυμα είναι όξινο και τέλος, όταν το ph>7, το νερό ως διάλυμα είναι αλκαλικό. Επομένως, τα υπόγεια νερά, ως φυσικά νερά, μπορεί να είναι ουδέτερα ή αλκαλικά ή όξινα (Σούλιος, 2006). Ηλεκτρική αγωγιμότητα (ΕC) Η μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας πρέπει να γίνεται σε συσχέτιση με τη θερμοκρασία. Έτσι, η ηλεκτρική αγωγιμότητα συνδέεται άμεσα με την ποσότητα και τη φύση των διαλυμένων ηλεκτρολυτών. Το ενδεικτικό επίπεδό της στο πόσιμο νερό είναι 400 μs/cm και αν υπάρξουν αυξημένες ποσότητες αλάτων ανάλογα με τη φύση τους και τη συγκέντρωσή τους μπορεί να δημιουργηθούν προβλήματα υγείας (Βουδούρης, 2009). Σκληρότητα (Hardness) Η σκληρότητα των νερών οφείλεται στην παρουσία μεταλλικών ιόντων, εκ των οποίων τα πιο συνηθισμένα είναι το Ca +2 και το Mg +2. Ο προσδιορισμός της σκληρότητας έχει μεγάλη σημασία, γιατί αποτελεί κριτήριο καταλληλότητας για πολλές χρήσεις των νερών. Η σκληρότητα του πόσιμου νερού συνδέεται και με προβλήματα υγείας του ανθρώπου (Βουδούρης, 2009). Η σκληρότητα διακρίνεται σε παροδική, όταν προέρχεται από ανθρακικό ασβέστιο και μαγνήσιο, σε μόνιμη, όταν οφείλεται στη διάλυση θειϊκού ασβεστίου και 43

44 μαγνησίου και τέλος, σε ολική, που είναι το άθροισμα της παροδικής και της μόνιμης (Σούλιος, 2006). Αλκαλικότητα (Alkalinity) Η αλκαλικότητα είναι η ικανότητα του νερού να εξουδετερώνει οξέα. Η αλκαλικότητα οφείλεται στην παρουσία ανθρακικών (CO -2 3 ) και οξυανθρακικών (HCO - 3 ) ιόντων. Η παρουσία οργανικής ύλης μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στον καθορισμό της αλκαλικότητας των υπόγειων νερών (Βουδούρης, 2009, Σούλιος, 2006). Συνολικά Διαλυμένα Στερεά (Total Dissolved Solids, T. D. S.) Τα Συνολικά Διαλυμένα Στερεά εκφράζουν το σύνολο των συγκεντρώσεων σε άλατα, δηλαδή αποτελούν ένα δείκτη αλατότητας και συνδέονται με την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Τα υπόγεια νερά έχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις διαλυμένων αλάτων από τα επιφανειακά λόγω φόρτισης με άλατα από τη διάλυση των πετρωμάτων. Γενικά, το T. D. S. στα υπόγεια νερά αυξάνεται με το χρόνο παραμονής στον υδροφόρο ορίζοντα, άρα και με το μήκος και βάθος της υπόγειας διαδρομής, την οποία αυτά έχουν διανύσει, την ταχύτητα ροής κ. ά. (Βουδούρης, 2009). Ασβέστιο (Ca +2 ) Υπάρχει σε όλα τα φυσικά νερά και προέρχεται από τα ιζηματογενή πετρώματα και τα μάρμαρα δια μέσου των οποίων διέρχεται το νερό. Η συγκέντρωση ασβεστίου κυμαίνεται από 0 μέχρι μερικές εκατοντάδες mg/l ανάλογα με την προέλευση του νερού και συμβάλλει στην ολική σκληρότητά του. Δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία (Νταρακάς, 2010). Μαγνήσιο (Mg +2 ) Το μαγνήσιο βρίσκεται σε αφθονία στη φύση και είναι από τα πιο συνηθισμένα συστατικά των φυσικών νερών. Τα άλατά του μαζί με του ασβεστίου αποτελούν την ολική σκληρότητα του νερού. Το μαγνήσιο απαντάται στον ολιβίνη, μαγνησίτη και δολομίτη (Νταρακάς, 2010). Κάλιο (K + ) Το κάλιο είναι ένα στοιχείο σε αφθονία στη φύση, καθώς βρίσκεται σε όλα τα φυσικά νερά. Σπάνια, όμως, η περιεκτικότητά του στο πόσιμο νερό φθάνει τα 20 mg/l. Επίσης, το κάλιο σχετίζεται και με τα καλιούχα λιπάσματα. Όσον αφορά τις επιπτώσεις του στην υγεία του ανθρώπου, δεν έχουν αναφερθεί συγκεκριμένα προβλήματα (Νταρακάς, 2010). 44

45 Νάτριο (Na + ) Το νάτριο είναι βασικό στοιχείο για τον άνθρωπο. Τα άλατά του βρίσκονται σε όλες τις τροφές και το πόσιμο νερό. Λόγω της αφθονίας του στη φύση περιέχεται σε όλα τα φυσικά νερά σε συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από mg/l. Η διαπερατότητα του εδάφους επηρεάζεται αρνητικά από μεγάλη αναλογία νατρίου στο νερό. Το ενδεικτικό επίπεδο συγκέντρωσης νατρίου στα υπόγεια νερά είναι τα 20 mg/l (Νταρακάς, 2010). Χλώριο (Cl - ) Το χλώριο προέρχεται από τη διάβρωση ιζηματογενών πετρωμάτων, τα οποία περιέχουν αργιλικά ορυκτά θαλάσσιας γένεσης, από εβαπορίτες, καθώς και από θερμές πηγές. Όσον αφορά τις παράκτιες λεκάνες, η προέλευση του χλωρίου ερμηνεύεται κυρίως λόγω της θαλάσσιας διείσδυσης στα υδροφορείς. Επίσης, πολύ εύκολα εισδύει στο έδαφος και στη θάλασσα μέσω λιπασμάτων, λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων. Επιπλέον στα αρδευόμενα εδάφη, όταν πραγματοποιείται επαρκής έκπλυση των αλάτων, τότε το χλώριο εισδύει στην ακόρεστη ζώνη. Παρ όλα αυτά, δεν έχει επιβλαβή επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό, αλλά σε υψηλές συγκεντρώσεις δίνει στο πόσιμο νερό γλυφή γεύση. Το ελεύθερο χλώριο χρησιμοποιείται για την απολύμανση του νερού, όμως λόγω των παράγωγων ενώσεων που δημιουργούνται έχει παρενέργειες στον ανθρώπινο οργανισμό (Βουδούρης, 2009, Νταρακάς, 2010). Όξινα ανθρακικά ιόντα (HCO - 3 ) Είναι το επικρατέστερο ανιόν στα γλυκά υπόγεια νερά. Είναι σημαντικό ιόν για την ανθρώπινη υγεία, γιατί ρυθμίζει το ph του οργανισμού σε κατάλληλες τιμές (Βουδούρης, 2009). Η παρουσία του σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι ένας δείκτης ταχείας ανανέωσης του νερού ή/και προέλευσής του από ανθρακικά πετρώματα. Νιτρικά ιόντα (NO - 3 ) Τα νιτρικά ιόντα είναι το τελικό προϊόν της φυσικής αποσύνθεσης οργανικών αζωτούχων ενώσεων. Αυτά οφείλονται στις υψηλές συγκεντρώσεις λιπασμάτων, περιττωμάτων και αποβλήτων στο νερό. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε νιτρικά ιόντα προκαλεί βλάβες στον οργανισμό (Βουδούρης, 2009). Η ύπαρξή του σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 10 mg/l συνδέεται άμεσα με ανθρωπογενή ρύπανση, συμπεριλαμβανόμενης 45

46 της γεωργικής δραστηριότητας (λιπάσματα), των αστικών λυμάτων και των σταλάξεων κοιμητηρίων και ΧΥΤΑ (ΝΑΜΑ κ.ά, 2013). Θειϊκά ανιόντα (SO -2 4 ) Κύρια προέλευση των θειϊκών ανιόντων είναι η διάλυση της γύψου και του ανυδρίτη, η χρήση θειϊκών λιπασμάτων τύπου (NH 4 ) 2 SO 4, καθώς και η οξείδωση θειούχων ενώσεων (πυριτών), που εμφανίζονται σε αργιλικά πετρώματα. Όταν το νερό αποκτήσει περιεκτικότητα σε θειϊκά ανιόντα μεγαλύτερη των 250 mg/l, τότε αυτό καθίσταται προβληματικό στη χρήση και πόση (Βουδούρης, 2009). Κάδμιο (Cd) Το Κάδμιο αποτελεί ένα από τα τοξικότερα μέταλλα και συναντάται συνήθως σε θειούχα ορυκτά μαζί με Pb και Ζn. Σε μη ρυπασμένα νερά βρίσκεται σε συγκεντρώσεις κάτω του 1μg/l (Νταρακάς, 2010). Χαλκός (Cu +2 ) Ο χαλκός είναι απαραίτητο στοιχείο για τον ανθρώπινο μεταβολισμό και σε αυξημένες συγκεντρώσεις προσδίδει χρώμα και στυπτική γεύση στο πόσιμο νερό (Νταρακάς, 2010). Υψηλές συγκεντρώσεις χαλκού συνδέονται με φυτοπροστατευτικά προϊόντα, βιομηχανική δραστηριότητα. Σίδηρος(Fe +2 ) Ο σίδηρος υπάρχει κυρίως σε υπόγεια νερά, τα οποία διέρχονται από πετρώματα πλούσια σε άλατα σιδήρου. Ο σίδηρος δίνει στο νερό γεύση που είναι ανιχνεύσιμη σε πολύ μικρές ποσότητες και η συνεχής κατανάλωσή του μπορεί να προκαλέσει βλάβες στους ιστούς του οργανισμού (Νταρακάς, 2010). Μαγγάνιο (Mn +2 ) Το μαγγάνιο θεωρείται από τα λιγότερο τοξικά στοιχεία για τον άνθρωπο. Η ύπαρξή του στο νερό δημιουργεί δυσάρεστη γεύση και θολότητα (Νταρακάς, 2010). 46

47 Αμμωνιακά (NH4 + ) Τα υπόγεια νερά συνήθως περιέχουν αμμωνία σε χαμηλές συγκεντρώσεις (περίπου 0.2 mg/l) με εξαίρεση αυτά που βρίσκονται κάτω από εδάφη δασών, όπου παρατηρούνται υψηλότερες συγκεντρώσεις. Η αμμωνία δεν επηρεάζει άμεσα την υγεία όταν βρίσκεται σε μικρές συγκεντρώσεις στο πόσιμο νερό. Αυτή αποτελεί δείκτη επιβάρυνσης λόγω σταυλισμένης κτηνοτροφίας όταν οι συγκεντρώσεις της είναι μεγαλύτερες από 0,2 mg/l (Νταρακάς, 2010). Η ύπαρξή της συνδέεται επίσης με γεωργική δραστηριότητα (έναρξη ανοργανοποίησης αζωτούχων λιπασμάτων, καθώς επίσης και με αναγωγικά περιβάλλοντα όπου έχουν συγκεντρωθεί αζωτούχες ουσίες ανθρωπογενούς προέλευσης) αλλά και με αποσύνθεση οργανικής ύλης σε πρόσφατες γεωλογικές περιόδους. Μόλυβδος (Pb) O Μόλυβδος είναι ένα από τα πιο τοξικά μέταλλα και η ρύπανση των υδροφόρων στρωμάτων με αυτόν προέρχεται κυρίως από βιομηχανικές δραστηριότητες. Άλλες πηγές που προκαλούν την επιβάρυνση του υπόγειου νερού με μόλυβδο είναι η χρήση εντομοκτόνων καθώς επίσης η χρήση χρωστικών ουσιών που τον περιέχουν ως συστατικό τους (Νταρακάς, 2010). Οι αναλύσεις των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο του Ινστιτούτου Εγγείων Βελτιώσεων (Ι.Ε.Β.) του Ελληνικού Γεωργικού Οργανισμού ΔΗΜΗΤΡΑ, το οποίο έχει διαπιστευθεί κατά τα πρότυπα ΕΛΟΤ EN ISO/IEC 17025: 2005). Συνολικά προσδιορίστηκαν οι παρακάτω 20 παράμετροι: NO - 3,NH + 2-4,SO 4 και P με το φασματοφωτόμετρο Lambda 35 της PerkinElmer Ca 2+, Mg 2+, Fe και Zn με φασματοφωμετρία ατομικής απορρόφησης (ΑΑS), η οποία λειτουργεί με σύστημα ατομοποίησης καυστήρα και είναι το μοντέλο A-Analyst 700 της PerkinElmer Na + και K + με το φλογοφωτόμετρο SherwoodM410 Cl -, HCO - 3 και CO 2-3 ογκομετρικά Mn, Ni, Cd, Pb και Cu με φασματοφωμετρία ατομικής απορρόφησης (ΑΑS), η οποία λειτουργεί με σύστημα ατομοποίησης εξαχνωτή θερμαινόμενου γραφίτη, Lambda 35 της PerkinElmer ph, EC με πεχάμετρο Jenway 3520 και αγωγιμόμετρο CrisonGLP31 αντίστοιχα. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας ανάγεται στους 25 0 C. 47

48 Για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των διενεργούμενων αναλύσεων συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν διπλά δείγματα νερού και επίσης υπολογίστηκε το % ιοντικό σφάλμα ισορροπίας σύμφωνα με τον παρακάτω τύπο: IBE = cations cations + anions 100 anions Όπου: IBE = το σφάλμα ιοντικής ισορροπίας εκφρασμένο σε ποσοστό % cations = το άθροισμα το κύριων κατιόντων (Ca, Mg, Na, K, εκφρασμένο σε meq/l) anions = το άθροισμα των κύριων ανιόντων (CO 3, HCO 3, SO 4, Cl, συμπεριλαμβανομένων των NO 3, εκφρασμένο σε meq/l). Το ποσοστό σφάλματος που γίνεται αποδεκτό προκειμένου μια χημική ανάλυση να θεωρηθεί αξιόπιστη δεν πρέπει να υπερβαίνει το 10-15%. (Παναγόπουλος, κ.ά., 2011). Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, θεωρήθηκε σφάλμα <10% ως ένδειξη καλής χημικής ανάλυσης. Για σφάλμα έως 20% η χημική ανάλυση γίνεται οριακά αποδεκτή. 3.3 Συσχέτιση παραμέτρων Τα υπόγεια νερά έχουν μια ευρεία περιοχή χημικής σύστασης, η οποία οφείλεται στην προέλευση, το ρυθμό εμπλουτισμού τους, την αλληλεπίδραση με ατμόσφαιρα, βιόσφαιρα και λιθόσφαιρα, τις ανθρώπινες δραστηριότητες και τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Γενικά στα υδατικά συστήματα μεταξύ των ιόντων εμφανίζονται τρία διαφορετικά είδη συσχετίσεων: Μία ισχυρά ανταγωνιστική σχέση μεταξύ ιόντων που έχουν ίδιο φορτίο, αλλά διαφορετικό σθένος. Μία ισχυρή χημική συγγένεια μεταξύ ιόντων με αντίθετα φορτία και ίδιο σθένος. Μία μη ανταγωνιστική σχέση μεταξύ ιόντων με το ίδιο είδος φορτίου και ίδιο σθένος (Βουδούρης, 2009). 48

49 Για τη συσχέτιση των αναλύσεων της παρούσας εργασίας, θεωρήθηκαν ως όρια, τιμές που στην πλειοψηφία τους χρησιμοποιούνται σε παρόμοιες έρευνες και θεωρούνται ασφαλή για την εξαγωγή συμπερασμάτων (Voudouris, et al., 2000) 0,50 r < 0,75 (μέτρια θετική συσχέτιση) 0,75 r 1 (ισχυρή θετική συσχέτιση) -0,50 r > -0,75 (μέτρια αρνητική συσχέτιση) -0,75 r -1 (ισχυρά αρνητική συσχέτιση) (Liu et al., 2003, από Τζιρίτη 2008) Για κάθε υδατικό σύστημα έγιναν οι συσχετίσεις, αφού πρώτα κανονικοποιήθηκαν οι τιμές κάθε παραμέτρου προς αποφυγή σφαλμάτων, που οφείλονται σε διαφορετικές μονάδες και τάξεις μεγεθών. Οι συσχετίσεις πραγματοποιήθηκαν με το πρόγραμμα Microsoft Excel Ιοντικοί λόγοι Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι ιοντικοί λόγοι. Ο λόγος της περιεκτικότητας του υπόγειου νερού σε ένα ορισμένο ιόν, ως προς αυτή σε κάποιο άλλο ιόν, με άλλα λόγια ο ιοντικός λόγος παίρνει είτε τιμές που σχετίζονται με τα πετρώματα μέσα στα οποία φιλοξενείται το νερό, ή και μέσα από τα οποία πέρασε, είτε τιμές που σχετίζονται με το βαθμό ανανέωσης του ή την ανάμιξη του με θαλασσινό νερό κλπ. Η ισορροπία των διαφόρων ιόντων μέσα στο νερό, ή ιοντική ισορροπία εκφράζεται με τους ιοντικούς λόγους και είναι δηλωτική, για πολλά πράγματα, όπως την υπόγεια πορεία του νερού, το χρόνο παραμονής του, την ανάμιξή του ιδίως με θαλασσινό κλπ (Σούλιος, 2006). Η εφαρμογή και η ερμηνεία τους πρέπει να γίνεται σε συνδυασμό και με τα υπόλοιπα αποτελέσματα, καθώς αυτοί αποτελούν μια πρώτη ένδειξη και όχι απόδειξη των χαρακτηριστικών μιας περιοχής. Η μεμονωμένη ερμηνεία τους μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένα συμπεράσματα. Οι κυριότεροι ιοντικοί λόγοι είναι οι εξής: Πίνακας 3.1: Ιοντικοί λόγοι (Βουδούρης, 2009) Table 3.1: Ionic rations Ιοντικός λόγος Mg/Ca: Προέλευση νερού από ασβεστολιθικά ή μαγνησιούχα πετρώματα. Mg/Ca < 0.7 Υδροφορείς ασβεστολιθικών πετρωμάτων 49

50 Mg/Ca= Υδροφορείς δολομιτικών πετρωμάτων Mg/Ca> 0.9 Υδροφορείς οφιολιθικών ή πυριτικών πλούσιων σε Mg πετρωμάτων Ιοντικός λόγος Na/Cl: Υφαλμύριση και γενικά διείσδυση θαλασσινού νερού ή υπολείμματα αλμυρών. Na/Cl= ±10% Na/Cl>1 Na/Cl <0,876±10% Κανονικό υπόγειο νερό Νερό από αλκαλικά πυριγενή ή μεταμορφωμένα πετρώματα Υφαλμύριση υδροφορέα Ιοντικός λόγος Na/Κ: Θαλασσινή ή βρόχινη προέλευση νερού ή περιοχή εμπλουτισμού υδροφορέα. Na/Κ= 46 Na/Κ= 10 Na/Κ= Na/Κ= Θαλασσινό νερό Βρόχινο νερό Νερό σε περιοχή εμπλουτισμού υδροφορέων Νερό σε περιοχές εκφόρτισης Ιοντικός λόγος (Ca+Mg)/(Na+K): Τροφοδοσία υπόγειου νερού. (Ca+Mg)/(Na+K)> 1 (Ca+Mg)/(Na+K)< 1 Υδροφόρο στρώμα με συνεχή τροφοδοσία Περιοχές εκφόρτισης 3.5 Γραφική απεικόνιση Η δημιουργία των χαρτών πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα ArcGIS 9.3. Το ArcGIS είναι μια ολοκληρωμένη συλλογή από προϊόντα λογισμικού GIS. Παρέχει μια πλατφόρμα για διαδικασίες χωρικής ανάλυσης, διαχείρισης δεδομένων και απεικόνισης ( Κάθε έκδοση του ArcGIS Desktop περιέχει τις εφαρμογές ArcCatalog, ArcMap, ArcToolbox καθώς και μια σειρά από προαιρετικά προϊόντα, όπως Spatial Analyst, 3D Analyst (Κουτσόπουλος & Ανδρουλακάκης 2003, από Αστάρας & Οικονομίδης, 2004). Όσον αφορά την κάλυψη γης χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Corine Land Cover, το οποίο διαθέτει ψηφιοποιημένα δεδομένα των εθνικών καταλόγων χρήσεως γης όλης της Ευρώπης μέσω δορυφορικών εικόνων. Οι πληροφορίες που παρέχει το πρόγραμμα βρίσκουν εφαρμογή σε ένα ευρύ πεδίο δραστηριοτήτων, όπως η διατήρηση και προστασία του περιβάλλοντος, ο αστικός σχεδιασμός κ.ά. (Bossard et al, 2000). 50

51 3.6 Γραφική επεξεργασία με το λογισμικό Aquachem Το AquaChem είναι ένα πλήρως ολοκληρωμένο πακέτο λογισμικού που αναπτύχθηκε ειδικά για τη γραφική και αριθμητική ανάλυση γεωχημικών δεδομένων. Αυτό διαθέτει μια ισχυρή βάση δεδομένων φυσικών και χημικών παραμέτρων που μπορεί να προσαρμοστεί και να ρυθμιστεί ώστε να περιλαμβάνει απεριόριστο αριθμό χαρακτηριστικών ανά δείγμα. Επίσης, επιτρέπει την ενσωμάτωση στη βάση δεδομένων των ανόργανων χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται συνήθως για τις γεωχημικές αναλύσεις, υπολογισμούς και σχεδίαση διαγραμμάτων για την ερμηνεία των δεδομένων ποιότητας των υδάτων (AquaChem User s Manual,2007). Η γραφική επεξεργασία των χημικών αναλύσεων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα AquaChem v.5. Αρχικά τα δείγματα διαχωρίστηκαν κατά υδατικό σύστημα και δημιουργήθηκαν διαγράμματα, τα οποία απεικόνιζαν τα δεδομένα κατά την υγρή ή ξηρή περίοδο ανά έτος. Η αναλυτική γραφική επεξεργασία έγινε για πιο λεπτομερή παρατήρηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών κάθε δείγματος νερού. Όμως, αυτή δεν παρουσιάζεται στα αποτελέσματα λόγω της μη παροχής σημαντικών συμπερασμάτων. Έτσι, πραγματοποιήθηκε η δημιουργία γραφημάτων των διάμεσων τιμών για κάθε σημείο υδροληψίας ανά υδατικό σύστημα για τη χρονική περίοδο Τα διαγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι το Piper, το Durov και το Wilcox Διάγραμμα Piper Το διάγραμμα Piper αποτελείται από δύο τριγωνικά διαγράμματα, ένα για τα ανιόντα και ένα για τα κατιόντα και ένα κεντρικό σχήματος ρόμβου (Εικόνα 3.1). Η θέση προβολής του κάθε δείγματος νερού στο διάγραμμα το κατατάσσει σε μία κατηγορία, τόσο ως προς τα κατιόντα ή ανιόντα όσο ως προς το σύνολο. Επομένως, δίνει τον υδροχημικό τύπο του δείγματος. Είναι σαφές ότι το διάγραμμα Piper επιτρέπει τόσο την άμεση, εποπτική σύγκριση διαφόρων δειγμάτων νερού, όσο και την ταξινόμησή τους σε κατηγορίες ακόμα και όταν έχουμε πολλά και διαφορετικά δείγματα νερού. Είναι εφικτό να βρεθεί και η αντίστοιχη υδροχημική φάση (Βουδούρης, 2009, Σούλιος, 2006). Στην Εικόνα 3.1 παρουσιάζονται οι κύριοι υδροχημικοί τύποι υπόγειων νερών και οι θέσεις προβολής τους στο διάγραμμα Piper. 51

52 Εικόνα 3.2: Διάγραμμα Piper (Σούλιος, 2006). Figure 3.2: Piper diagram Διάγραμμα Durov Το διάγραμμα Durov αποτελείται από δύο τριγωνικά διαγράμματα, ένα για τα ανιόντα και ένα για τα κατιόντα που συνδέονται με ένα τετραγωνικό, διαχωριζόμενο σε 9 επί μέρους τετραγωνίδια, τα οποία αντιστοιχούν σε κατηγορίες νερού, αλλά και σε περιοχές στις οποίες συμβαίνουν στο νερό διάφορες υδροχημικές διαδικασίες (Εικόνα 3.2) (Σούλιος, 2006). Στο άνω- αριστερό τμήμα του τετραγώνου του διαγράμματος Durov βρίσκεται ο ασβεστούχος- οξυανθρακικός τύπος του υπόγειου νερού, ενώ ο νατριούχος- χλωριούχος στο κάτω- δεξιό τμήμα του τετραγώνου (Βουδούρης: 2009). 52

53 Εικόνα 3.3: Διάγραμμα Durov (Σούλιος, 2006). Figure 3.3: Durov diagram Διάγραμμα Wilcox (1955) Το διάγραμμα Wilcox αποτελεί μία σημαντική μέθοδο ελέγχου της καταλληλότητας του αρδευτικού νερού σε σχέση με τη φύση και τις ιδιότητες των καλλιεργούμενων εδαφών. Χρησιμοποιεί το δείκτη S.A.R. και την ηλεκτρική αγωγιμότητα E.C. Στην εικόνα 3.3 παρουσιάζεται το διάγραμμα Wilcox. 53

54 Εικόνα 3.4: Διάγραμμα Wilcox (Σούλιος, 2006). Figure 3.4: Wilcox diagram. Με βάση το διάγραμμα αυτό μπορούμε να διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες αρδευτικού νερού: Α: C1- S1: Ποιότητα καλή. Β: C1- S2, C2- S1: Ποιότητα καλή έως μέτρια. Το νερό πρέπει να χρησιμοποιείται με προφύλαξη στα βαριά εδάφη που δεν αποστραγγίζονται καλά και επίσης με επιφύλαξη για ευαίσθητα φυτά. 54

55 Γ: C1- S3, C2- S2, C3- S1: Ποιότητα μέτρια έως πολύ μέτρια. Μπορεί να χρησιμοποιείται παίρνοντας μέτρα προφύλαξης. Το έδαφος πρέπει να αποστραγγίζεται καλά ή να προστίθεται σε αυτό γύψος. Δ: C1- S4, C2- S3, C3- S2, C4- S1: Ποιότητα πολύ μέτρια έως κακή. Δεν πρέπει να γίνεται χρήση σε ευαίσθητα φυτά ούτε σε βαριά εδάφη. Μπορεί να χρησιμοποιείται με μέτρα προφύλαξης σε ελαφρά εδάφη που αποστραγγίζονται καλά ή να προστίθεται γύψος. Ε: C2- S4, C3- S3, C4- S2: Ποιότητα κακή. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται παρά μόνο για ανθεκτικά φυτά σε ελαφρά εδάφη καλώς αποστραγγιζόμενα, με προσθήκη γύψου. ΣΤ: C3- S4, C4- S3, C4- S4: Νερά με πολύ κακή ποιότητα. Δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε καμία περίπτωση (Σούλιος, 2006). 3.7 Μεθοδολογική προσέγγιση ποιότητας υπόγειων νερών Το υπόγειο νερό μιας περιοχής αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του συνολικού υδατικού δυναμικού της και εξετάζεται από τις Οδηγίες 2000/60ΕΚ και 2006/118/ΕΚ. Η οδηγία 2000/60/ΕΚ αρχικά διαχωρίζει τους υπόγειους υδροφορείς σε Υπόγεια Υδατικά Συστήματα (Υ.Υ.Σ.) ανάλογα με την γεωλογική - υδρογεωλογική μελέτη του Υδατικού Διαμερίσματος, αξιοποιώντας τα παρακάτω εργαλεία, όπως εννοιολογικά προσδιορίζονται από την οδηγία. Αυτά είναι το γεωλογικό όριο, άλλα υδραυλικά όρια, η διαφορετικότητα των υδρογεωλογικών συνθηκών και τα άνω και κάτω όρια των Υπόγειων Υδατικών Συστημάτων, όπως επίσης και τις ιδιαίτερες συνθήκες εκμετάλλευσης-κατάστασης (ποιοτικής και ποσοτικής) και πιέσεων που δέχεται κάθε σύστημα. Με βάση τα παραπάνω, η περιοχή μελέτης αποτελεί το δυτικό τμήμα του Υ. Υ. Σ. GR , Κάτω Ρου Βοιωτικού Κηφισού (ΥΠΕΚΑ, 2012). Η αξιολόγηση της κατάστασης βασίστηκε στα δεδομένα του Ινστιτούτου Εγγείων Βελτιώσεων, τα οποία συλλέχθηκαν κατά την περίοδο και αφορά μόνο το τμήμα της περιοχής μελέτης και όχι ολοκλήρου του Υ.Υ.Σ. Ειδικότερα, για τις ανάγκες της εργασίας αυτής, θεωρήθηκε ότι κάθε υδροφόρος ορίζοντας (καρστικός, προσχωματικός), αποτελεί ένα ξεχωριστό Υ.Υ.Σ. Για την επίτευξη της καλής κατάστασης πρέπει να ικανοποιούνται ορισμένες συνθήκες, όπως αυτές ορίζονται από τις παραπάνω οδηγίες για τα υπόγεια ύδατα. Η εξασφάλιση της καλής κατάστασης καθορίστηκε από ορισμένα κριτήρια. Ακολουθήθηκε η 55

56 μεθοδολογία που υιοθετήθηκε στη σύνταξη των πρόσφατων μελετών διαχείρισης υδατικών πόρων σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού για τη χώρα (όσον αφορά στον χαρακτηρισμό των Υ.Υ.Σ.), όπως αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά για τα Υ.Υ.Σ. του Υδατικού Διαμερίσματος της Θεσσαλίας (Panagopoulos et al, 2012). Αρχικά καθορίστηκαν οι ανώτερες αποδεκτές τιμές (ΑΑΤ) για τις εξεταζόμενες παραμέτρους σύμφωνα με την ΥΑ Αριθμ. Οικ.1811 (ΦΕΚ /12/2011, «Ορισμός ανώτερων αποδεκτών τιμών για τη συγκέντρωση συγκεκριμένων ρύπων, ομάδων ρύπων ή δεικτών ρύπανσης σε υπόγεια ύδατα») και με τη ΔΥΓ2/Γ.Π. Οικ που αφορά την τροποποίηση της ΚΥΑ Υ2/2600/2001 «Ποιότητα του νερού ανθρώπινης κατανάλωσης» σε συμμόρφωση προς την οδηγία 98/83/ΕΚ του Συμβουλίου Ευρωπαϊκής Ένωσης της 3 ης Νοεμβρίου 1998 (ΦΕΚ, 630/Β`/ ), όπως παρουσιάζονται στον πίνακα 3.2. Δηλαδή αυτές αποτελούν τα όρια ποσιμότητας, τα οποία είναι τα κριτήρια για την πιο ευαίσθητη χρήση του νερού. Πίνακας 3.2: Εθνικά επιτρεπόμενα όρια παραμέτρων για τα υπόγεια ύδατα όσον αφορά την ανθρώπινη κατανάλωση (ΦΕΚ 630/Β`/ & ΦΕΚ /12/2011) Table 3.2: National permissible parameter limits for groundwater with regards to human consumption Παράμετρος Μονάδα Μέτρησης Ανώτατο επιτρεπτό όριο ph Μονάδες ph 6,5 ph 9.5 EC μs/cm στους 25 ο C 2500 K mg/l 12 Na mg/l 200 Cl mg/l 250 SO4 mg/l 250 NO3 mg/l 50 NH4 mg/l 0.5 Fe mg/l 0.2 Cu μg/l 2000 Mn μg/l 50 Ni μg/l 20 Pb μg/l 10 Cd μg/l 5 Επισημαίνεται ότι οι παραπάνω τιμές αφορούν τα αποδεκτά όρια των φυσικών νερών τα οποία δεν έχουν δεχθεί σημαντικές επιδράσεις από τη γεωλογία και τις υδρογεωλογικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Στις περιπτώσεις όπου παρατηρείται υψηλή συγκέντρωση ιόντων, η οποία οφείλεται σε φυσικά αίτια, τότε αναπροσαρμόζονται ανάλογα οι τιμές των 56

57 παραμέτρων. Αυτό είναι επιβεβλημένο, καθώς σύμφωνα με τις οδηγίες (2000/60/ΕΚ και 2006/116/ΕΕ) οι υψηλές συγκεντρώσεις καθ υπέρβαση των θεωρούμενων ανώτατων αποδεκτών ορίων για μια συγκεκριμένη χρήση που δεν οφείλονται σε ανθρωπογενή αίτια, δεν συνιστούν παράγοντα υποβάθμισης της ποιότητας των υδατικών πόρων, δηλαδή δεν αποτελούν ρύπανση. Κατόπιν υπολογίζονται οι διάμεσες ετήσιες τιμές των παραμέτρων σε κάθε σημείο υδροληψίας και συγκρίνονται με τις ανώτερες αποδεκτές τιμές. Από αυτές προκύπτει ο χαρακτηρισμός της ποιοτικής κατάστασης του κάθε υπόγειου υδατικού συστήματος (καρστικός και προσχωματικός υδροφορέας). Επίσης, οι διάμεσες ετήσιες τιμές κάθε παραμέτρου συγκρίνονται με το 75% της ΑΑΤ το οποίο είναι το όριο επιφυλακής (trigger value, TV) ή σημείο εκκίνησης εφαρμογής μέτρων αντιστροφής τάσης. Εάν η διάμεση τιμή συγκέντρωσης για τις εξεταζόμενες παραμέτρους υπερβαίνει το TV τότε το υδατικό σύστημα αρχίζει να γίνεται απειλούμενο (at risk). Έπειτα, εκτιμήθηκε το μέγεθος των υπερβάσεων, δηλαδή τα υδροσημεία που οι διάμεσες ετήσιες τιμές των παραμέτρων είναι πάνω από τις ΑΑΤ. Το υπόγειο υδατικό σύστημα θεωρείται ότι βρίσκεται σε κακή κατάσταση όταν πάνω από το 20% των υδροσημείων είναι κακής χημικής κατάστασης. Σε διαφορετική περίπτωση χαρακτηρίζεται σε καλή κατάσταση. Κάποιες υπερβάσεις μπορεί να έχουν εντελώς τοπικό και μη αντιπροσωπευτικό χαρακτήρα, οι θέσεις να μην έχουν καλή κατανομή στο χώρο και να είναι συγκεντρωμένες σε ένα τμήμα του συστήματος. Σε αυτές τις περιπτώσεις το αποτέλεσμα της κατάστασης δεν γενικεύεται για όλο το σύστημα, το σύστημα θα χαρακτηρισθεί καλής χημικής κατάστασης και τα σημεία κακής χημικής κατάστασης. Τα σημεία απεικονίζονται με πράσινο, πορτοκαλί και κόκκινο συμβολισμό ανάλογα με την χημική κατάσταση που προσδιορίστηκε με την παραπάνω μέθοδο, σε καλή, σε κίνδυνο ή κακή, αντίστοιχα (Πίνακας 3.3). Πίνακας 3.3: Χαρακτηρισμός υδροσημείων ανάλογα με την ποιοτική κατάσταση των υπόγειων νερών Table 3.3: Characterization of sampling points according to qualitative status of groundwater Μέση τιμή παραμέτρου Χημική κατάσταση <75% AAT Καλή 75% AAT AAT Σε κίνδυνο > AAT Κακή 57

58 Αν έστω μια παράμετρος ανά θέση υπερβαίνει το όριο της ΑΑΤ και αυτό οφείλεται σε ανθρωπογενή δραστηριότητα, τότε το υδροσημείο χαρακτηρίζεται κακής χημικής κατάστασης. Επομένως, δημιουργήθηκε χάρτης που απεικονίζει την ποιοτική κατάσταση για κάθε σημείο υδροληψίας. Τέλος, γίνεται η παρουσίαση της χημικής κατάστασης κάθε υδατικού συστήματος με την κατασκευή χάρτη χρησιμοποιώντας χρωματικούς κώδικες. Με πράσινο χρωματισμό απεικονίζεται το υπόγειο υδατικό σύστημα που παρουσιάζει καλή χημική κατάσταση, ενώ αν έχει χαρακτηρισθεί κακής κατάστασης απεικονίζεται με κόκκινο χρώμα (Panagopoulos et al, 2012). 3.8 Υδρογεωχημικό μοντέλο PHREEQC Το PHREEQC είναι ένα πρόγραμμα γραμμένο σε γλώσσες προγραμματισμού C και C++ και έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί μια ευρεία ποικιλία υδατικών γεωχημικών υπολογισμών (Parkhurst & Appelo, 2012). Συγκεκριμένα, επιλύει υδρο-γεωχημικά μοντέλα, προσομοιώνοντας ποικίλες διεργασίες συμπεριλαμβανομένης της ισορροπίας μεταξύ του ύδατος και των ορυκτών, της ιοντικής ανταλλαγής και της δημιουργίας σύμπλοκων ενώσεων, στερεών διαλυμάτων και αερίων (Charlton & Parkhurst, 2011). Το πρόγραμμα PHREEQC (version 3) διατίθεται από την ιστοσελίδα της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ (USGS). Ιδιαίτερα σημαντική είναι η χρησιμότητά του για τον προσδιορισμό των μηχανισμών που καθορίζουν τη σύσταση των υγρών και στερεών φάσεων σε ένα γεωχημικό σύστημα, συμβάλλοντας έτσι στην ερμηνεία και επιβεβαίωση του εννοιολογικού μοντέλου υδροδυναμικής και υδροχημικής λειτουργίας και εξέλιξης ενός υπόγειου υδροφόρου συστήματος. Επίσης, το PHREEQC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση προβλημάτων χημικής ισορροπίας σε κλειστά υδατικά- στερεά συστήματα και τον προσδιορισμό του είδους των χημικών ενώσεων που παράγονται. Το πλήθος των διαθέσιμων θερμοδυναμικών βάσεων δεδομένων (Databases) και η επιλογή τους ανάλογα με την ιδιαίτερη φύση κάθε προβλήματος επιτρέπουν μεγάλη ευελιξία στην εφαρμογή του. Επιπλέον παρέχεται η δυνατότητα της τροποποίησης των βάσεων δεδομένων από τον χρήστη αν και εφόσον αυτό κρίνεται απαραίτητο (Βασιλείου, 2011). 58

59 Η μέθοδος που ακολουθείται στην παρούσα εργασία, είναι η αντίστροφη μοντελοποίηση (Inverse modeling), με σκοπό την επιβεβαίωση των υπόγειων ροών στα υδροφόρα συστήματα, καθώς και την ερμηνεία των διαδικασιών που λαμβάνουν μέρος σε αυτά. Ερευνάται επίσης η συμβολή της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Ως δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν οι διάμεσες τιμές της ξηρής και της υγρής περιόδου του έτους Η επιλογή αυτή έγινε, διότι οι θέσεις δειγματοληψίας είναι περισσότερες σε σχέση με τα άλλα έτη, καθώς επίσης για το έτος αυτό έχει δημιουργηθεί ο πιεζομετρικός χάρτης του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος (υγρή περίοδος 2009). Συγκεκριμένα στο πρόγραμμα εισάγονται η χημική σύσταση του τελικού δείγματος και η χημική σύσταση του αρχικού δείγματος ή των αρχικών δειγμάτων. Επίσης, δηλώνονται οι φάσεις των ορυκτών των οποίων είναι πιθανή η διάλυση ή απόθεσή τους, σύμφωνα με τη γεωλογία της περιοχής. Κατά την αντίστροφη μοντελοποίηση αποσκοπείται με αριθμητικούς υπολογισμούς η επιβεβαίωση και ερμηνεία των διαδικασιών που λαμβάνουν μέρος κατά την κίνηση του υπόγειου νερού, από τη θέση του αρχικού δείγματος (ή των αρχικών δειγμάτων) προς το τελικό δείγμα. Τέλος, γίνεται μια προσπάθεια προσδιορισμού της συμβολής και επίδρασης του νερού της ακόρεστης ζώνης στη διαμόρφωση της ποιότητας στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα, χρησιμοποιώντας ως τελικό δείγμα το σημείο W32 και ως αρχικά δείγματα τα σημεία W34 και V09 (Εικόνα 3.1). Τα παραπάνω σημεία δειγματοληψίας επιλέχθηκαν, γιατί συμφωνούν με την κατεύθυνση της κίνησης του νερού στον προσχωματικό υδροφορέα, όπως φαίνεται από τον πιεζομετρικό χάρτη (Εικόνα 2.10). 59

60 4. Αποτελέσματα 4.1 Παράμετροι υπόγειου νερού Από τα αναλυτικά δεδομένα δημιουργήθηκε ο πίνακας 4.1 στον οποίο παρουσιάζονται η ελάχιστη και μέγιστη τιμή κάθε παραμέτρου καθώς και οι διάμεσες τιμές τους για τη χρονική περίοδο Πίνακας 4.1: Περιγραφικά στατιστικά στοιχεία των αναλυτικών δεδομένων για την περίοδο Table 4.1: Descriptive statistics of analytical data for the period Παράμετρος Μονάδες Ακόρεστη ζώνη Προσχωματικό Υ.Σ. Καρστικό Υ.Σ. MIN MAX MED MIN MAX MED MIN MAX MED ph (πεδίο) E.C. (πεδίο) μs/cm K mg/l Na mg/l Ca mg/l Mg mg/l Cl mg/l CO 3 mg/l HCO 3 mg/l SO 4 mg/l NO 3 mg/l NH 4 mg/l Fe μg/l Cu μg/l Zn mg/l Mn μg/l Ni μg/l Pb μg/l < <2.5 < <2.5 < <2.5 Cd μg/l < <0.15 < <0.15 < <0.15 Ακόρεστη ζώνη Οι διασταλλάξεις της ακόρεστης ζώνης αποτελούν αντιπροσωπευτικό δείγμα, ώστε να μπορέσει να εκτιμηθεί η ενδεχόμενη εισροή ρύπων από ανθρωπογενείς δραστηριότητες στο περιβάλλον. Συγκεκριμένα αυτές αποτελούν το νερό, το οποίο κατεισδύει στα βαθύτερα υδατικά σώματα, αφότου πριν έχει αποπλύνει τους ανώτερους εδαφικούς ορίζοντες. Η ακόρεστη ζώνη δεν αποτελεί ένα υδατικό σώμα με την κλασική υδρογεωλογική έννοια, ωστόσο τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των διασταλλάξεων που κινούνται μέσω αυτής βαθύτερα από τον κύριο όγκο του ριζικού συστήματος παρέχουν σημαντική πληροφορία 60

61 σχετικά με το πιθανό ρυπαντικό φορτίο, το οποίο μπορεί εν δυνάμει να καταλήξει στα υπόγεια υδροφόρα συστήματα (Παναγόπουλος κ.ά., 2012). Για το λόγο αυτό γίνεται η σύγκριση των τιμών των παραμέτρων με τα όρια ποσιμότητας (Πίνακας 3.2), τα οποία υιοθετούνται και ως ανώτατες παραμετρικές τιμές για το χαρακτηρισμό των Υ.Υ.Σ. της περιοχής μελέτης. Με βάση τις αναλύσεις και τα περιγραφικά τους στατιστικά (Πίνακας 4.1) παρατηρείται ότι το ph είναι ελαφρώς αλκαλικό με διάμεση τιμή 7.2 και κυμαίνεται μεταξύ 6.7 και 8.1. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα παρουσιάζει τιμές από 292 μs/cm έως 1864 μs/cm με ενδιάμεση τιμή 778 μs/cm. Η μεγάλη διακύμανση οφείλεται σε αυξημένη ποσότητα αλάτων σε ορισμένες θέσεις δειγματοληψιών και πιθανώς να οφείλεται στον τρόπο ποτίσματος των καλλιεργειών που έχει ως αποτέλεσμα τη μη καλή έκπλυση των ανωτέρων εδαφικών στρωμάτων. Οι τιμές των συγκεντρώσεων των ιόντων καλίου (Κ + ) κυμαίνονται μεταξύ 0.4 mg/l και 68 mg/l με διάμεση τιμή 2.6 mg/l. Προσδιορισμοί συγκεντρώσεων που ξεπερνούν το ανώτερο επιτρεπτό όριο, το οποίο είναι 12 mg/l (ΦΕΚ /12/2011), εντοπίζονται στη θέση V14 και οφείλονται πιθανότατα στη χρήση καλιούχων λιπασμάτων. Οι συγκεντρώσεις των ιόντων ασβεστίου (Ca 2+ ) κυμαίνονται μεταξύ 39 mg/l και 202 mg/l και η διακύμανσή τους είναι χαρακτηριστική για λεκάνες με ασβεστολιθικό υπόβαθρο. Οι διάμεσες τιμές συγκεντρώσεων των ιόντων νατρίου (Na + ), μαγνησίου (Mg 2+ ), χλωρίου (Cl - ), όξινων ανθρακικών (HCO 3 ) και θειικών (SO 4 ) είναι εντός των ανώτερων επιτρεπτών τιμών (ΦΕΚ /12/2011). Εξαίρεση αποτελούν ορισμένοι προσδιορισμοί συγκεντρώσεων θειικών ιόντων στη θέση V11 με τιμές άνω του ορίου (>250 mg/l) καθώς και ορισμένες τιμές συγκεντρώσεων ιόντων του μαγνησίου στις θέσεις V11 και V12 με τιμές μεγαλύτερες των 50 mg/l (ανώτερη αποδεκτή τιμή). Οι διάμεσες τιμές των συγκεντρώσεων των νιτρικών ιόντων βρίσκονται σε χαμηλά επίπεδα (28 mg/l) με μεγάλη όμως διακύμανση από 0 έως 285mg/L. Σε όλες τις θέσεις, με εξαίρεση τις V01 και V06, παρατηρούνται ορισμένοι προσδιορισμοί συγκεντρώσεων νιτρικών ιόντων με τιμές άνω των 50 mg/l (ανώτερο αποδεκτό όριο). Τα αμμωνιακά ιόντα (NH 4 ) με διάμεση τιμή συγκέντρωσης 0.8 mg/l υπερβαίνουν το αντίστοιχο όριο ποσιμότητας (0.5 mg/l). Αξιοσημείωτο είναι ότι σε όλες τις θέσεις παρατηρούνται μετρήσεις που ξεπερνούν τα 0.5 mg/l (ανώτερο επιτρεπτό όριο) με όρια διακύμανσης από 0.1 mg/l έως 19.7 mg/l. 61

62 Οι παραπάνω συγκεντρώσεις των νιτρικών και των αμμωνιακών ιόντων, καθώς και το μεγάλο εύρος της διακύμανσης τους στην περιοχή μελέτης υποδηλώνουν την έντονη αγροτική δραστηριότητα και συγκεκριμένα τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων. Οι συγκεντρώσεις των ιόντων του σιδήρου (Fe), του νικελίου (Ni) και του μαγγανίου (Mn) κυμαίνονται από 0.32 mg/l έως mg/l για το σίδηρο, από 1 μg/l έως 196 μg/l για το νικέλιο και από 1 μg/l έως 5840 μg/l για το μαγγάνιο. Οι διάμεσες τιμές των συγκεντρώσεων είναι 0.19 mg/l, 10 μg/l και 25 μg/l αντίστοιχα. O εμπλουτισμός των δειγμάτων σε Fe, Ni και Mn μπορεί να δικαιολογηθεί είτε λόγω απόπλυσης Fe-Mn οξειδίων που βρίσκονται στο έδαφος, είτε λόγω της επίδρασης των υπερβασικών σχηματισμών της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης και των λατεριτικών οριζόντων. Οι ακραίες τιμές πιθανώς να οφείλονται σε τυχαία συμβάντα, καθώς δεν είναι συστηματικές ή να οφείλονται σε αναλυτικές αστοχίες. Ο χαλκός (Cu) και ο ψευδάργυρος (Zn) εμφανίζουν μεμονωμένα κάποιο εμπλουτισμό και η προέλευση τους πιθανώς να σχετίζεται με τη γεωλογία της περιοχής χωρίς να αποκλείεται η χρήση συγκεκριμένων κατηγοριών φυτοφαρμάκων. Γενικά οι συγκεντρώσεις τους κυμαίνονται σε φυσιολογικά επίπεδα με διάμεσες τιμές 10 μg/l και 70 μg/l αντίστοιχα. Επίσης, παρατηρούνται αυξημένες τιμές των συγκεντρώσεων μολύβδου (Pb) (max= μg/l) σε ορισμένες μετρήσεις κατά τις καλοκαιρινές περιόδους των ετών 2009 και 2010 σε διάφορες θέσεις της ακόρεστης ζώνης. Αυτό πιθανώς να είναι αποτέλεσμα χρήσης φυτοφαρμάκων, τα οποία περιέχουν μόλυβδο. Τέλος, οι συγκεντρώσεις του καδμίου (Cd) είναι κοντά στο όριο ανιχνευσιμότητας και συνεπώς πρακτικά μηδενικές. Προσχωματικό υδροφόρο σύστημα Ο προσχωματικός υδροφορέας αποτελεί τον άμεσο αποδέκτη όλων των δυνητικών ρύπων που απελευθερώνονται στην επιφάνεια. Τα όρια του εκτείνονται πέρα από τα όρια της περιοχής μελέτης, συνεπώς δέχεται τις επιδράσεις των χρήσεων γης της ευρύτερης περιοχής (Παναγόπουλος κ.ά, 2012). Σύμφωνα με τον πίνακα 4.1, το ph κυμαίνεται από 6.6 έως 7.9 με διάμεση τιμή 7.3, συνεπώς χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αλκαλικό. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (E.C.) παρουσιάζει μικρότερη διακύμανση σε σχέση με την ακόρεστη ζώνη, με αυξημένη τη διάμεση τιμή, στα 973 ms/cm. Ωστόσο η τιμή αυτή δεν αποτελεί παράγοντα ανησυχίας και δεν υποδηλώνει σημαντική ποιοτική επιβάρυνση. 62

63 Οι τιμές συγκεντρώσεων του ασβεστίου (Ca) (διάμεση τιμή 108 mg/l) και ταυτόχρονα οι υψηλές τιμές των όξινων ανθρακικών (HCO 3 ) (διάμεση τιμή 406 mg/l) υποδηλώνουν τη σαφή επίδραση των διεργασιών καρστικοποίησης, σύμφωνα με την αντίδραση CaCO 3 + Η CΟ 2 Ca HCO 3 (Freeze & Cherry, 1979). Το γεγονός αυτό είναι άλλωστε αναμενόμενο λαμβάνοντας υπόψη τη γεωλογική δομή της ευρύτερης περιοχής. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων έχουν διάμεση τιμή τα 59 mg/l, η οποία είναι μεγαλύτερη του ορίου ποσιμότητας (50 mg/l) και φανερώνουν την επίδραση των αγροτικών δραστηριοτήτων. Στα αμμωνιακά ιόντα υφίσταται μείωση των συγκεντρώσεων σε σχέση με την ακόρεστη ζώνη, με διάμεση τιμή 0.4 mg/l. Το γεγονός αυτό μπορεί να αποδοθεί στην προοδευτική οξείδωση των αζωτούχων ενώσεων εντός της υδροφορίας της προσχωματικής υδροφορίας σε συνθήκες ανοικτού συστήματος, επαρκώς τροφοδοτούμενου με οξυγόνο. Η παρουσία των θειικών ιόντων (max=294 mg/l) πιθανώς να οφείλεται στη διάσπαση του σιδηροπυρίτη, ο οποίος υπάρχει σε αφθονία στα ιζήματα της περιοχής (Τζιρίτης, 2008). Μια άλλη πιθανή προέλευση των θειικών ιόντων είναι η χρήση λιπασμάτων, όπως για παράδειγμα η θειική αμμωνία. Οι διάμεσες τιμές συγκεντρώσεων των ιόντων νατρίου (Na + ), μαγνησίου (Mg 2+ ) και χλωρίου (Cl - ) είναι εντός των ανώτερων επιτρεπτών τιμών (ΦΕΚ /12/2011). Τα βαρέα μέταλλα παρουσιάζουν φυσιολογικές τιμές με εξαίρεση ορισμένες συγκεντρώσεις του σιδήρου (Fe), του νικελίου (Ni) και του μαγγανίου (Mn), οι οποίες οφείλονται στη λιθολογική σύσταση της ευρύτερης περιοχής, όπως προαναφέρθηκε. Επίσης, εξαίρεση αποτελούν οι τιμές συγκέντρωσης του μολύβδου (Pb) (max= 11.4 μg/l) σε ορισμένες θέσεις, οι οποίες είναι άνω του ορίου ποσιμότητας. Αυτές κυμαίνονται σε χαμηλότερα επίπεδα από αυτά της ακόρεστης ζώνης. Τέλος, οι συγκεντρώσεις του ψευδαργύρου (Zn) βρίσκονται στα ίδια επίπεδα με αυτά της ακόρεστης ζώνης (διάμεση τιμή 0.07 mg/l) και η εμφάνιση καδμίου (Cd) είναι κάτω του ορίου ανιχνευσιμότητας. Καρστικό υδροφόρο σύστημα 63

64 Όσον αφορά τον καρστικό υδροφορέα υπάρχει ένας περιορισμένος αριθμός θέσεων δειγματοληψιών, από τα οποία όμως μπορεί να γίνει μια εκτίμηση της ποιότητας των υπόγειων νερών του. Σε αυτό συμβάλλει το γεγονός ότι πρόκειται για ένα σύστημα με πιο σταθερά ποιοτικά χαρακτηριστικά και αυτό φαίνεται από το μικρότερο εύρος διακύμανσης στις περισσότερες τιμές των παραμέτρων, συγκριτικά με την ακόρεστη ζώνη και το προσχωματικό υδροφόρο σύστημα (πίνακας 4.1). Τα παραπάνω έρχονται σε συμφωνία με τη θέση του, καθώς είναι πιο βαθύς υδροφορέας (τουλάχιστον στο κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης όπου επικαλύπτεται από μεταλπικές αποθέσεις) και δεν επηρεάζεται άμεσα από τις χρήσεις γης (με εξαίρεση την άντληση). Επίσης, η υψηλή έως πολύ υψηλή υδροπερατότητα, που τον χαρακτηρίζει, αποτρέπει τις αυξημένες συγκεντρώσεις των παραμέτρων, καθώς το εν δυνάμει ρυπαντικό φορτίο που καταλήγει εκεί διαλύεται σε υψηλούς όγκους νερού τροφοδοσίας υψηλής ποιότητας προέλευσης από την ημιορεινή και ορεινή ζώνη. Οι τιμές των συγκεντρώσεων των περισσότερων παραμέτρων κυμαίνονται σε φυσιολογικά επίπεδα. Αξιοσημείωτο είναι να γίνει αναφορά των ενώσεων του αζώτου, όπου οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων βρίσκονται σε χαμηλά επίπεδα με διάμεση τιμή τα 23 mg/l, η οποία είναι αρκετά μικρότερη από την αντίστοιχη στον προσχωματικό υδροφορέα. Εξαίρεση αποτελούν οι συγκεντρώσεις στη γεώτρηση Β12 (max= 94mg/L) όπου παρατηρούνται τιμές άνω του ορίου ποσιμότητας. Επίσης, τα αμμωνιακά ιόντα παρουσιάζουν διάμεση τιμή 0.4mg/L, όπως στον ανώτερο υδροφορέα. Ακόμη, ορισμένες συγκεντρώσεις του σιδήρου (Fe) (max=366 μg/l) και του νικελίου (Ni) (max= 358 μg/l) παρουσιάζουν μεγάλες τιμές και αυτό οφείλεται στην παρουσία σιδηρονικελιούχων κοιτασμάτων στην ευρύτερη περιοχή. Τέλος, σημαντική είναι η μεγάλη ελάττωση στη συγκέντρωση του μαγγανίου (Mn) σε σχέση με τον προσχωματικό υδροφορέα, η οποία συνδέεται άμεσα με τις οξειδοαναγωγικές διεργασίες που συμβαίνουν στα δύο συστήματα. Συγκεκριμένα, οι αναγωγικές και οι κατά τόπους ισχυρά αναγωγικές συνθήκες που επικρατούν στον προσχωματικό υδροφόρο μεγιστοποιούν τη συγκέντρωσή του (αναγωγή Mn 4+ σε Mn 2+ ). Αντίθετα οι συνθήκες του καρστικού υδροφόρου (καλή οξυγόνωση οξειδωτικές συνθήκες, έλλειψη οργανικού υλικού) δεν ευνοούν την αύξηση της συγκέντρωσης του περισσότερο ευκίνητου δισθενούς μαγγανίου με αποτέλεσμα να καθιζάνει υπό τη μορφή οξειδίων και υδροξειδίων (Hounslow, 1995, Kim et al., 2002, από Τζιρίτη, 2008) Η σύγκριση των υδατικών συστημάτων από τα ανώτερα προς τα βαθύτερα στρώματα δίνει σημαντικά στοιχεία για τις πιθανές τάσεις που προκύπτουν στις συγκεντρώσεις των διαφόρων παραμέτρων, οι οποίες είναι αποτέλεσμα της συνδυαστικής δράσης των 64

65 ανθρωπογενών και φυσικών διεργασιών. Όπως φαίνεται από τα αναλυτικά δεδομένα (Πίνακας 4.1) και από τις χρήσεις γης, κυρίαρχη κατηγορία ρύπων είναι οι αζωτούχες ενώσεις (NO 3, NH 4 ). Επομένως, δόθηκε εστίαση στη μεταβολή των συγκεντρώσεών τους (διάμεσες τιμές της περιόδου ) κατά υδατικό σύστημα, από την ακόρεστη ζώνη προς το καρστικό υδροφόρο σύστημα. Εικόνα 4.1: Λόγοι συγκεντρώσεων του νιτρικού και του αμμωνιακού αζώτου προς τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης. Figure 4.1: Ratios of nitric and ammoniacal nitrogen concentrations to the limits for human consumption Στο ραβδόγραμμα της εικόνας 4.1 παρουσιάζονται οι λόγοι των συγκεντρώσεων του νιτρικού και του αμμωνιακού αζώτου προς τα όρια ανθρώπινης κατανάλωσης. Με τον τρόπο αυτό είναι εφικτή η σύγκριση ανάμεσα στις τιμές των συγκεντρώσεων των νιτρικών και των αμμωνιακών ιόντων, τα οποία έχουν διαφορετικά μεγέθη και όρια. Αυτοί προσδιορίστηκαν διαιρώντας τις διάμεσες τιμές συγκεντρώσεων με τα αντίστοιχα όρια ποσιμότητας που είναι 50mg/L για τα νιτρικά ιόντα και 0.5mg/L για τα αμμωνιακά ιόντα. Επομένως, οι τιμές οι οποίες είναι μεγαλύτερες της μονάδας δείχνουν επιβάρυνση, αφού θα ξεπερνούν τα όρια ποσιμότητας. Στην ακόρεστη ζώνη κυριαρχεί το αμμωνιακό άζωτο (74.1%) γεγονός που υποδηλώνει τη χρήση αμμωνιακών λιπασμάτων, όπως προαναφέρθηκε. Στον προσχωματικό υδροφορέα, όμως, φαίνεται χαρακτηριστικά να υπερισχύει το νιτρικό άζωτο με ποσοστό 65

66 59.6% και η μεταβολή αυτή οφείλεται σε οξειδοαναγωγικά αίτια. Έτσι, σταδιακά γίνεται η οξείδωση των αμμωνιακών ιόντων κατά την κίνηση τους από την ακόρεστη ζώνη όπου επικρατούν συνθήκες αερισμού προς την κορεσμένη ζώνη του προσχωματικού συστήματος. Σύμφωνα με την αντίδραση (Freeze & Cherry,1979 από Voudouris et al., 2004): 2Ο 2 + ΝΗ + 4 ΝΟ Η + +Η 2 Ο Στο καρστικό υδροφόρο σύστημα παρατηρείται μεγάλη μείωση της συγκέντρωσης του νιτρικού αζώτου. Αυτό ίσως να οφείλεται στις μεγάλες ταχύτητες υπόγειας ροής που επικρατούν σε αυτόν και σε συνδυασμό με τη τροφοδοσία του με μεγάλες ποσότητες νερού υψηλής ποιότητας δεν επιτρέπουν τη συσσώρευση ρύπων, αλλά και στο γεγονός ότι ο προσχωματικός υδροφορέας δρα ως προστατευτικό κάλυμμα αποτρέποντας την επιβάρυνση του καρστικού υδροφορέα με ρύπους. Όσον αφορά τα αμμωνιακά ιόντα, αυτά πιθανώς να φτάνουν άμεσα όπου δεν υπάρχει προστατευτικό κάλυμμα από τις τεταρτογενείς αποθέσεις και δεν προλαβαίνουν να οξειδωθούν λόγω της ταχύτητας ανανέωσης του νερού στον καρστικό υδροφορέα. 4.2 Ανάλυση συσχέτισης των παραμέτρων Στον πίνακα 4.2 παρουσιάζονται οι συσχετίσεις των παραμέτρων της ακόρεστης ζώνης του προσχωματικού υδροφορέα, αφού προηγήθηκε η κανονικοποίηση τους με λογαρίθμηση. 66

67 Πίνακας 4.2: Συσχετίσεις των παραμέτρων της ακόρεστης ζώνης Table 4.2: Correlations between the parameters of the vadose zone Συσχετίσεις παραμέτρων της ακόρεστης ζώνης για την περίοδο Ιόντα Na Ca Mg Cl SO4 K HCO3 NO3 NH4 E.C. Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph Na 1.00 Ca Mg Cl SO K HCO NO NH E.C Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph

68 Ως ισχυρές θετικές ή αρνητικές συσχετίσεις θεωρήθηκαν όσες είναι 0.75 ή αντίστοιχα, ενώ ως μέτριες 0.50 r < 0.75 και r > (Liu et al., 2003, από Τζιρίτη 2008). Από τα δεδομένα του πίνακα 2 προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα (Τζιρίτης, 2008, Παναγόπολος, 2011): Οι ισχυρές θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη παραμέτρων EC-Na, EC-Mg, EC-Cl και EC-SO 4 υποδηλώνουν αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με την παράλληλη αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων στο δείγμα. Συμπληρωματικά στο παραπάνω συμπέρασμα δρουν και οι ισχυρές θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη Na-Mg, Na-Cl, Na-SO 4, Mg-SO 4, Ca-Cl και Cl-SO 4. Τα παραπάνω φανερώνουν τον εμπλουτισμό των υδροφόρων με νερό, το οποίο αντλείται αρχικά και επανέρχεται στο σύστημα μέσω άρδευσης με αυξημένη κάθε φορά αλατότητα. Η ισχυρή θετική συσχέτιση Cu-Zn και οι μέτριες θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη παραμέτρων Fe-Ni, και Mn-Ni σχετίζονται με τους υπερβασικούς σχηματισμούς του γεωλογικού υποβάθρου και συγκεκριμένα της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης. Επίσης, υπάρχει ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ Fe-Mn, η οποία αποδίδεται στην έκπλυση των Fe- Mn οξειδίων που βρίσκονται στους ανώτερους εδαφικούς ορίζοντες. Οι μέτριες αρνητικές συσχετίσεις μεταξύ Ca-Mn, Mg-Mn και Mg-Ni ερμηνεύουν την ανταγωνιστική σχέση του ασβεστολιθικού υποβάθρου και της παρουσίας δολομίτη με τη διάπλαση που εμπεριέχει τους πλούσιους σε Mn και Ni υπερβασικούς σχηματισμούς. Επίσης, η μέτρια αρνητική συσχέτιση μεταξύ Mn-SO 4 είναι χαρακτηριστική της επίδρασης των αναγωγικών συνθηκών που σημειώνονται στους βαθύτερους ορίζοντες, καθώς κάτω από αναγωγικές συνθήκες (παρουσία H 2 S) υφίσταται εμπλουτισμός σε Mn (Μn 4+ Mn 2+ ), ενώ κάτω από οξειδωτικές συνθήκες καταγράφεται ελάττωση του Mn και δημιουργία SO 4. Αξιοσημείωτο είναι ότι από την ανάλυση δεν προκύπτει συσχέτιση των αζωτούχων ενώσεων, καθώς και του Pb με οποιαδήποτε άλλη παράμετρο. Μια πιθανή ερμηνεία είναι ότι οι διακυμάνσεις των ΝΟ 3 και ΝΗ 4 δεν ακολουθούν καμία συσχέτιση με άλλες παραμέτρους, γιατί οφείλονται αποκλειστικά στην εφαρμοζόμενη λίπανση. 68

69 Πίνακας 4.3: Συσχετίσεις των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος Table 4.3: Correlations between the parameters of the alluvial aquifer system Συσχετίσεις παραμέτρων του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος για την περίοδο Ιόντα Na Ca Mg Cl SO4 K HCO3 NO3 NH4 E.C. Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph Na 1.00 Ca Mg Cl SO K HCO NO NH E.C Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph

70 Στον πίνακα 4.3 παρουσιάζονται οι συσχετίσεις των παραμέτρων για το προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Οι ισχυρές συσχετίσεις που παρουσιάζονται στα ζεύγη NO 3 -SO 4 και NO 3 -Cl υποδηλώνουν την πιθανή χρήση μεικτών θειούχων λιπασμάτων αλλά και τη συσχέτιση της λιπαντικής αγωγής με την άρδευση και ειδικότερα με την άρδευση για έκπλυση αλάτων. Οι ισχυρές θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη παραμέτρων EC-NO 3, EC-Cl, EC-SO 4 και οι μέτριες θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη EC-Na, EC-Mg δείχνουν, όπως και στην ακόρεστη ζώνη, την αύξηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με την αύξηση της συγκέντρωσης των αλάτων στο δείγμα. Αυτό φαίνεται επίσης από τις ισχυρές θετικές συσχετίσεις E.C.-TDS., Ca-Cl και Cl-SO 4 καθώς και τις μέτριες θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη Na-Mg, Na-Cl, Na-SO 4, Mg-SO 4. Τα παραπάνω συμφωνούν με την ερμηνεία που δόθηκε στην ακόρεστη ζώνη, δηλαδή τον εμπλουτισμό των υδροφορέων με νερό, το οποίο έχει αυξημένη κάθε φορά αλατότητα. Στον πίνακα 4.4 παρουσιάζονται οι συσχετίσεις των παραμέτρων για το καρστικό υδροφόρο σύστημα. Η ισχυρή θετική συσχέτιση Ca-HCO 3 φανερώνει τη διάλυση του ασβεστολιθικού υποβάθρου, δηλαδή τη διαδικασία της καρστικοποίησης. Επίσης, εντοπίζονται ισχυρές θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη παραμέτρων EC-Na, EC-Ca, EC-Cl, EC-NO 3 και EC-SO 4. Επιπλέον, υπάρχουν ισχυρές θετικές συσχετίσεις για τα ζεύγη Na-Cl, Na-SO 4, Na-NO 3 και Cl-SO 4. Η ερμηνεία των παραπάνω συσχετίσεων είναι παρόμοια με αυτή που δόθηκε στον προσχωματικό υδροφορέα. Τέλος, επικρατούν ισχυρές συσχετίσεις στα ζεύγη Fe-Cu, Fe-Mn, Fe-Zn, Ni-Zn και Ni-Cu, οι οποίες σχετίζονται με τους υπερβασικούς σχηματισμούς της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης. 70

71 Πίνακας 4.4: Συσχετίσεις των παραμέτρων του καρστικού υδροφόρου συστήματος Table 4.4: Correlations between the parameters of the karst aquifer system Συσχετίσεις παραμέτρων του καρστικού υδροφόρου συστήματος για την περίοδο Ιόντα Na Ca Mg Cl SO4 K HCO3 NO3 NH4 E.C. Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph Na 1.00 Ca Mg Cl SO K HCO NO NH E.C Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd TDS Ph

72 4.3 Ερμηνεία ιοντικών λόγων Στον πίνακα 4.5 παρουσιάζονται οι ιοντικοί λόγοι των διάμεσων τιμών των παραμέτρων για κάθε υδροσημείο κατά τη χρονική περίοδο Από τους ιοντικούς λόγους των γεωτρήσεων επιβεβαιώνεται η ασβεστολιθική σύσταση του υδροφορέα, που βρίσκεται βαθύτερα. Τα σημεία υδροληψίας του αβαθή υδροφορέα σύμφωνα με το λόγο Mg/Ca, δείχνουν πυριτική, δολομιτική και ασβεστολιθική προέλευση. Το γεγονός αυτό συνδέεται με την αλλουβιακή σύσταση του προσχωματικού υδροφορέα και την ποικιλομορφία των λιθολογικών σχηματισμών της περιοχής. Πίνακας 4.5: Ιοντικοί λόγοι υπόγειων νερών Table 4.5: Ionic ratios of groundwater Θέση Χαρακτηρισμός Na/K Παρατηρήσεις Mg/Ca Παρατηρήσεις (Ca+Mg)/ (K+Na) Β5 Γεώτρηση 4.00 Κανονικό νερό 0.21 ασβεστολιθικό 8.92 B12 Γεώτρηση περιοχή εμπλουτισμού υδροφόρου 0.41 ασβεστολιθικό 8.28 B19 Γεώτρηση Κανονικό νερό 0.42 ασβεστολιθικό B51 Γεώτρηση 5.68 Κανονικό νερό 0.21 ασβεστολιθικό B54 Γεώτρηση Κανονικό νερό 0.38 ασβεστολιθικό Μεταβατική θέση από W2 Πηγάδι περιοχή εμπλουτισμού σε περιοχή 0.96 Πυριτικό 7.94 εκφόρτισης W8 Πηγάδι Τιμή εκτός χαρακτηρισμού 1.51 Πυριτικό 3.99 W10 Πηγάδι Κανονικό νερό 0.76 Δολομιτικό 7.77 W16 Πηγάδι Τιμή εκτός χαρακτηρισμού 0.85 Δολομιτικό 9.39 W23 Πηγάδι 4.03 Κανονικό νερό 0.38 ασβεστολιθικό 8.01 W32 Πηγάδι υφάλμυρο νερό 0.67 ασβεστολιθικό 8.26 W34 Πηγάδι περιοχή εμπλουτισμού υδροφόρου 0.52 ασβεστολιθικό 8.99 W36 Πηγάδι υφάλμυρο νερό 0.36 ασβεστολιθικό W39 Πηγάδι περιοχή εμπλουτισμού υδροφόρου 0.46 ασβεστολιθικό 7.54 νερό σε κατάντη τμήμα W43 Πηγάδι υδροφορέα σε σχέση με 0.30 ασβεστολιθικό 5.12 τη διεύθυνση ροής W45 Πηγάδι περιοχή εμπλουτισμού υδροφόρου 0.46 ασβεστολιθικό 7.04 W56 Πηγάδι περιοχή εμπλουτισμού υδροφόρου 0.29 ασβεστολιθικό 8.98 Παρατηρήσεις Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία Συνεχής τροφοδοσία 72

73 4.4 Επεξεργασία χημικών αναλύσεων με το λογισμικό Aquachem Κατά τη χρονική περίοδο πραγματοποιήθηκαν 224 δειγματοληψίες νερού από 31 σημεία υδροληψίας, που βρίσκονται στην ακόρεστη ζώνη (104 υδροληψίες από 14 σημεία), στον προσχωματικό υδροφόρο (90 υδροληψίες από 12 πηγάδια) και στον καρστικό υδροφόρο (30 υδροληψίες από 5 γεωτρήσεις). Πίνακας 4.6: Κατανομή σημείων υδροληψίας και αριθμού δειγματοληψιών ανά υδατικό σύστημα Table 4.6: Distribution of water points and the number of samples per water body Υδατικό σύστημα Σημεία υδροληψίας Δειγματοληψίες Ακόρεστη ζώνη Προσχωματικό υδροφόρο σύστημα Καρστικό υδροφόρο σύστημα 5 30 Με βάση τις χημικές αναλύσεις των δειγμάτων αυτών, προσδιορίστηκε ο χημικός τύπος του νερού στα σημεία υδροληψίας και κατασκευάστηκαν υδροχημικά διαγράμματα για κάθε υδατικό σύστημα. Για τη δημιουργία τους χρησιμοποιήθηκαν οι διάμεσες τιμές των παραμέτρων σε κάθε θέση δειγματοληψίας κατά τη χρονική περίοδο Για την επεξεργασία των χημικών αναλύσεων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Aquachem 5.0. Ακόρεστη ζώνη Στον πίνακα 4.7 παρουσιάζονται οι χημικοί τύποι του νερού για την ακόρεστη ζώνη κατά την περίοδο Πίνακας 4.7: Υδροχημικοί τύποι της ακόρεστης ζώνης κατά την περίοδο Table 4.7: Hydrochemical types of vadose zone during the period Θέση Υδροχημικός τύπος V01 Ca-HCO 3 V02 Ca-HCO 3 V03 Ca-HCO 3 V04 Ca-HCO 3 -SO 4 V05 Ca-Mg-HCO 3 V06 Ca-HCO 3 V07 Ca-HCO 3 V08 Ca-Mg-HCO 3 V09 Ca-Mg-HCO 3 V10 Ca-Mg-HCO 3 V11 Mg-Ca-HCO 3 -SO 4 V12 Ca-Mg-HCO 3 V13 Ca-Mg-HCO 3 V14 Ca-HCO 3 73

74 Ο χημικός τύπος του νερού είναι ασβεστούχος- όξινος ανθρακικός και ασβεστομαγνησιούχος όξινος ανθρακικός. Σε ορισμένες απ αυτές (V4 & V11) παρατηρείται η παρουσία θειούχων ανιόντων (SO -2 4 ) με μέγιστη συγκέντρωσή 442mg/l στη θέση V11. Στην εικόνα 4.2 παρουσιάζεται το διάγραμμα Piper απ όπου επίσης τεκμηριώνεται ο ασβεστούχος - ασβεστομαγνησιούχος οξυανθρακικός υδροχημικός τύπος των διασταλλάξεων της ακόρεστης ζώνης. Εικόνα 4.2: Διάγραμμα Piper της ακόρεστης ζώνης κατά την περίοδο Figure 4.2: Piper diagram of the vadose zone during the period

75 Εικόνα 4.3: Διάγραμμα Wilcox της ακόρεστης ζώνης κατά την περίοδο Figure 4.3: Wilcox diagram of the vadose zone during the period Σύμφωνα με το διάγραμμα Wilcox (Εικόνα 4.3) τα νερά στις θέσεις V03, V05, V06, V07, V09, V10 και V13 ανήκουν στην κατηγορία C2-S1, που σημαίνει ποιότητα καλή έως μέτρια. Ο κίνδυνος αλκαλίωσης είναι μικρός, όσον αφορά όμως την αλατότητα είναι μέτριος. Τα νερά των θέσεων V01, V02, V04, V08, V11, V12 και V14 ανήκουν στην κατηγορία C3- S1, δηλαδή η ποιότητά τους είναι μέτρια έως πολύ μέτρια. Η διαφορά σε αυτές τις θέσεις σε σχέση με αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι ότι παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα αλατότητας. Η αυξημένη αλατότητα συνδέεται με τις ζημιές που προκαλούνται στις καλλιέργειες, τόσο από το σύνολο των διαλυμένων αλάτων στο νερό όσο και από συγκεκριμένα ιόντα. Για την αντιμετώπισή της εφαρμόζονται εκπλύσεις στα εδάφη με προϋπόθεση την καλή αποστράγγιση των εδαφών (Πανώρας, Α. & Ηλίας, Α., 1999). Όπως φαίνεται στο διάγραμμα Durov (Εικόνα 4.4), οι διασταλλάξεις της ακόρεστης ζώνης βρίσκονται στην περιοχή, η οποία χαρακτηρίζεται από τη διαδικασία της ιοντικής ανταλλαγής. Επίσης, κάποιες θέσεις υπόκεινται στη διαδικασία της απλής διάλυσης ή μίξης. Επιπλέον στις επεκτάσεις του διαγράμματος φαίνεται ότι τα αμμωνιακά ιόντα υπερβαίνουν τη τιμή του ορίου ποσιμότητας, ενώ τα νιτρικά ιόντα παρουσιάζουν τιμές κάτω του ορίου, με εξαίρεση τις θέσεις V02 και V12. 75

76 Συγκεκριμένα στο διάγραμμα Durov διακρίνονται τρεις ομάδες. Η πρώτη περιλαμβάνει τις θέσεις V01, V02 και V03, οι οποίες βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους και σε αυτές επικρατεί η υδροχημική διαδικασία της απλής διάλυσης ή μίξης. Η δεύτερη περιλαμβάνει τις θέσεις V04 έως V10, V13 και V14 στις οποίες λάμβάνει μέρος η υδροχημική διαδικασία της ιοντικής ανταλλαγής. Στη τελευταία ομάδα ανήκουν οι V11 και V12, οι οποίες απέχουν μικρή απόσταση μεταξύ τους. Επίσης, σε αυτές τις θέσεις κυριαρχεί η ιοντική ανταλλαγή με τη διαφορά ότι περιέχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις μαγνησίου σε σχέση με τις υπόλοιπες θέσεις. Εικόνα 4.4: Διάγραμμα Durov της ακόρεστης ζώνης για την χρονική περίοδο Figure 4.4: Durov diagram of the vadose zone during the period

77 Προσχωματικό υδροφόρο σύστημα Στον πίνακα 4.8 παρουσιάζονται οι χημικοί τύποι των νερών του προσχωματικού υδροφόρου κατά τη χρονική περίοδο Στις περισσότερες θέσεις ο χημικός τύπος του νερού είναι ασβεστομαγνησιούχος όξινος ανθρακικός με έντονη την παρουσία των θειικών ιόντων (SO 4 ) με μέγιστη συγκέντρωσή 294 mg/l στη θέση W2. Πίνακας 4.8: Υδροχημικοί τύποι για τον προσχωματικό υδροφόρο κατά τη περίοδο Table 4.8: Hydrochemical types for the alluvial aquifer during the period Θέση Υδροχημικός τύπος W2 Ca-Mg-HCO 3 W8 Ca-Mg-HCO 3 W10 Ca-Mg-HCO 3 -SO 4 W16 Ca-Mg-HCO 3 W23 Ca-Mg-HCO 3 W32 Ca-Mg-HCO 3 -SO 4 W34 Ca-Mg-HCO 3 -SO 4 W36 Ca-Mg-HCO 3 W39 Ca-HCO 3 W43 Ca-Mg-HCO 3 -SO 4 W45 Ca-HCO 3 -SO 4 W56 Mg-Ca-HCO 3 -SO 4 Στο διάγραμμα Piper (Εικόνα 4.5) γίνεται η γραφική απεικόνιση των υδροχημικών τύπων για κάθε θέση του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Στο διάγραμμα των κατιόντων είναι χαρακτηριστική η τοποθέτηση των σημείων δειγματοληψίας σε μια νοητή ευθεία από το Ca προς το Mg με κυμαινόμενες περιεκτικότητες ως προς αυτά. Έτσι, φαίνεται η επίδραση του ασβεστολιθικού υπόβαθρου και των δολομιτών που υπάρχουν στην ευρύτερη περιοχή. Από το διάγραμμα Wilcox (Εικόνα 4.6) προκύπτει ότι στη θέση W08 και W16 (οριακά) τα νερά ανήκουν στην κατηγορία C2-S1, που σημαίνει ποιότητα καλή έως μέτρια για άρδευση με μικρό κίνδυνο αλκαλίωσης και μέτριο κίνδυνο αλατότητας. Τα νερά των υπόλοιπων θέσεων ανήκουν στην κατηγορία C3-S1 και η ποιότητα τους χαρακτηρίζεται μέτρια ως πολύ μέτρια με υψηλό κίνδυνο αλατότητας. Η άρδευση με νερό υψηλής αλατότητας γίνεται χρησιμοποιώντας ορισμένα μέτρα. Η επιλογή καλλιεργειών ανθεκτικών στα άλατα, οι συχνότερες αρδεύσεις με μικρότερες αρδευτικές δόσεις και η άρδευση κατά τη διάρκεια της νύχτας αποτελούν δραστικά μέτρα τα οποία πρέπει να εφαρμόζονται σε περιοχές όπου η άρδευση γίνεται με τη χρήση νερού, με το 77

78 οποίο παρουσιάζει αυξημένα επίπεδα αλατότητας, όπως είναι αυτό του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος (Πανώρας & Ηλίας, 1999). Εικόνα 4.5: Διάγραμμα Piper για το προσχωματικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.5: Piper diagram for the alluvial aquifer system during the period Εικόνα 4.6: Διάγραμμα Wilcox για το προσχωματικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.6: Wilcox diagram for the alluvial aquifer system during the time period

79 Όπως φαίνεται στο διάγραμμα Durov (Εικόνα 4.7) τα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος βρίσκονται στην περιοχή, η οποία χαρακτηρίζεται από τη διαδικασία της απλής διάλυσης ή μίξης. Επίσης, στις επεκτάσεις του διαγράμματος φαίνεται ότι τα αμμωνιακά ιόντα στις θέσεις W02 και W56 υπερβαίνουν την τιμή του ορίου ποσιμότητας, ενώ τα νιτρικά ιόντα παρουσιάζουν τιμές άνω του ορίου στις θέσεις W02, W10, W32, W34, W43, W45 και W56. Εικόνα 4.7: Διάγραμμα Durov του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.7: Durov diagram of the alluvial aquifer system during the period

80 Καρστικό υδροφόρο σύστημα Οι υδροχημικοί τύποι του καρστικού υδροφόρου συστήματος παρουσιάζονται στον πίνακα 4.9. Στις θέσεις Β19 και Β51 ο χημικός τύπος του νερού είναι ασβεστούχος- όξινος ανθρακικός ενώ στις θέσεις Β05, Β12 και Β54 είναι ασβεστο-μαγνησιούχος όξινος ανθρακικός. Πίνακας 4.9: Υδροχημικοί τύποι του καρστικού υδροφόρου για τη χρονική περίοδο Table 4.9: Hydrochemical types of karst aquifer for the period 2009 to 2011 Θέση Υδροχημικός τύπος B5 Ca-Mg-HCO 3 B12 Ca-Mg-HCO 3 B19 Ca-HCO 3 B51 Ca-HCO 3 B54 Ca-Mg-HCO 3 Στο διάγραμμα Piper (Εικόνα 4.8) απεικονίζονται τα νερά του καρστικού υδροφόρου, όπου φαίνεται και γραφικά η υδροχημική του σύσταση. Εικόνα 4.8: Διάγραμμα Piper του καρστικού υδροφόρου συστήματος κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.8: Piper diagram for the karst aquifer system during the period Σύμφωνα με το διάγραμμα Wilcox (Εικόνα 4.9) τα νερά των γεωτρήσεων Β05, Β19, Β51 και Β54 ανήκουν στην κατηγορία C2-S1, που σημαίνει ποιότητα καλή έως μέτρια για 80

81 άρδευση με μικρό κίνδυνο αλκαλίωσης και μέτριο κίνδυνο αλατότητας. Τα νερά της γεώτρησης Β12 ανήκουν οριακά στην κατηγορία C3-S1, δηλαδή η ποιότητα τους είναι μέτρια έως πολύ μέτρια λόγω της υψηλής αλατότητας και για τη χρήση τους πρέπει να εφαρμόζονται πρακτικές όμοιες με αυτές που προαναφέρθηκαν στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Εικόνα 4.9: Διάγραμμα Wilcox για το καρστικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.9: Wilcox diagram for the karst aquifer system during the period Όπως φαίνεται στο διάγραμμα Durov (Εικόνα 4.10) τα νερά του καρστικού υδροφόρου συστήματος προέρχονται κυρίως από απλή διάλυση ή μίξη. Η δράση των μηχανισμών αυτών έρχεται σε συμφωνία με την υψηλή έως πολύ υψηλή υδροπερατότητα που χαρακτηρίζει τον καρστικό υδροφορέα επιτρέποντας μεγάλες ταχύτητες ροής, ενώ παράλληλα τροφοδοτείται με μεγάλες ποσότητες νερού από τα ανάντη και από πλευρικές μεταγγίσεις. Έτσι, το υπόγειο νερό διαλύει και αποθέτει κατά το πέρασμά του υλικά του υποβάθρου και έπειτα κινείται προς το κωπαϊδικό πεδίο έχοντας μικρό χρόνο ανανέωσης\παραμονής. Στις επεκτάσεις του διαγράμματος φαίνεται ότι τα αμμωνιακά ιόντα στη θέση Β51 υπερβαίνουν την τιμή του ορίου ποσιμότητας, ενώ τα νιτρικά ιόντα παρουσιάζουν τιμές άνω του ορίου στη θέση Β12. 81

82 Εικόνα 4.10: Διάγραμμα Durov για το καρστικό υδροφόρο σύστημα κατά τη χρονική περίοδο Figure 4.10: Durov diagram for the karst aquifer system during the period Από τη γραφική επεξεργασία προκύπτει ότι οι διασταλλάξεις της ακόρεστης ζώνης και κυρίως τα υπόγεια νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος παρουσιάζουν αυξημένα επίπεδα αλατότητας, γεγονός που δηλώνει την υποβάθμιση της ποιότητά τους. Αντίθετα, τα νερά του καρστικού υδροφόρου συστήματος παρουσιάζουν χαμηλότερα επίπεδα αλατότητας. Επίσης, η ακόρεστη ζώνη φαίνεται να είναι επιβαρυμένη με αμμωνιακά ιόντα, ενώ το προσχωματικό υδροφόρο σύστημα χαρακτηρίζεται από επιβάρυνση με νιτρικά ιόντα. Όσον αφορά την καρστική υδροφορία, αυτή παρουσιάζει καλύτερη εικόνα ως προς τα παραπάνω ιόντα με τις τιμές των συγκεντρώσεων των αμμωνιακών ιόντων (0.4mg/L) να τείνουν προς το 82

83 όριο ποσιμότητας (0.5mg/L). Αυτό πιθανώς να οφείλεται στην απευθείας τροφοδοσία του με αμμωνιακά ιόντα όπου το καρστικό υδροφόρο σύστημα επικοινωνεί άμεσα με την επιφάνεια. Τέλος, οι κύριες υδροχημικές διεργασίες που διενεργούνται στα υδροφόρα συστήματα είναι αυτές της διάλυσης και της ανάμιξης. 4.5 Χαρακτηρισμός χημικής κατάστασης υπόγειων νερών Καρστικός υδροφορέας Στους πίνακες 4.10, 4.11 και 4.12 παρουσιάζονται οι διάμεσες τιμές κάθε παραμέτρου που προσδιορίστηκαν για κάθε θέση υδροληψίας στον καρστικό υδροφορέα κατά τα έτη 2009, 2010 και Αυτές συγκρίνονται με τις ανώτερες αποδεκτές τιμές και τα όρια επιφυλακής (75%ΑΑΤ). Έτσι, χαρακτηρίζονται με τον ανάλογο χρωματισμό σύμφωνα με την οδηγία 2000/60/ΕΕ. Στον πίνακα 4.13 παρουσιάζονται οι διάμεσες τιμές των παραμέτρων στις θέσεις υδροληψίας του καρστικού υδροφόρου κατά τη χρονική περίοδο 2009 έως 2011 και γίνεται ο χαρακτηρισμός της χημικής κατάστασης κάθε θέσης. Όπως φαίνεται στον πίνακα 4.13, η χημική κατάσταση των θέσεων Β05 και Β19 χαρακτηρίζεται σε κίνδυνο εξαιτίας των συγκεντρώσεων των αμμωνιακών ιόντων (0.41mg/L και 0.42mg/L αντίστοιχα), ενώ αυτή κρίνεται ως κακή στη θέση Β51 (0.59mg/L), γιατί η συγκέντρωση τους ξεπερνά το όριο ποσιμότητας (0.5 mg/l). Επίσης, ως κακή χαρακτηρίζεται η χημική κατάσταση στη θέση Β12 λόγω της συγκέντρωσης των νιτρικών ιόντων (82mg/L), η οποία είναι μεγαλύτερη του ορίου ποσιμότητας (50mg/L), με τη συγκέντρωση των αμμωνιακών ιόντων (0.48mg/L) να είναι σχεδόν στο όριο (0.50mg/L). Από τα παραπάνω φαίνεται ότι κυρίως τα αμμωνιακά ιόντα και κατόπιν τα νιτρικά ιόντα είναι αυτά που διαμορφώνουν το χαρακτηρισμό της χημικής κατάστασης των θέσεων του καρστικού υδροφόρου συστήματος, υποδηλώνοντας αγροτικές δραστηριότητες, κυρίως λιπάνσεις με αζωτούχες ενώσεις. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις των παραπάνω ιόντων στο καρστικό υδροφόρο σύστημα πιθανώς να οφείλονται στην άμεση εισροή τους σε αυτόν, όπου δεν υπάρχει το προστατευτικό κάλυμμα από τις προσχώσεις. Τέτοιες θέσεις είναι οι γεωτρήσεις, οι οποίες διαπερνούν τα δυο υδροφόρα συστήματα δημιουργώντας έτσι, ιδανικές συνθήκες για τη μετανάστευση των αμμωνιακών και των νιτρικών ιόντων από την επιφάνεια και το προσχωματικο υδροφόρο σύστημα στο βαθύτερο καρστικό υδροφόρο σύστημα ( Voudouris et al., 2004 από Panagopoulos, 1995). 83

84 Πίνακας 4.10: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα για το έτος 2009 Table 4.10: Median values of the parameters of karst aquifer for the year 2009 Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα του έτους 2009 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 AAT 6, ΑΑΤ Πίνακας 4.11: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα για το έτος 2010 Table 4.11: Median values of the parameters of karst aquifer for the year 2010 Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα του έτους 2010 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l B <0.15 B <0.15 B <0.15 B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 AAT 6, ΑΑΤ

85 Πίνακας 4.12: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα για το έτος 2011 Table 4.12: Median values of the parameters of karst aquifer for the year 2011 Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα του έτους 2011 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 B <2.5 <0.15 AAT 6, AAT Πίνακας 4.13: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα για την περίοδο Table 4.13: Median values of the parameters of karst aquifer during the period 2009 to 2011 Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα την περίοδο Θέση Αριθμός ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική επαναλήψεων μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l κατάσταση B <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο B <2.5 <0.15 Κακή B <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο B <2.5 <0.15 Κακή B <2.5 <0.15 Καλή AAT AAT

86 Προσχωματικός Υδροφορέας Στους πίνακες 4.14, 4.15 και 4.16 παρουσιάζονται οι διάμεσες τιμές κάθε παραμέτρου σε κάθε θέση υδροληψίας του προσχωματικού υδροφορέα για τα έτη 2009, 2010 και Κατόπιν αυτές συγκρίνονται με τις ανώτερες αποδεκτές τιμές και τα όρια επιφυλακής (75% Α.Α.Τ.). Έτσι, χαρακτηρίζονται με τον ανάλογο χρωματισμό σύμφωνα με την οδηγία 2000/60/ΕΕ. Επίσης, στον πίνακα 4.17 παρουσιάζονται οι διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα κατά τη χρονική περίοδο 2009 έως 2011 και γίνεται ο χαρακτηρισμός της χημικής κατάστασης για κάθε θέση δειγματοληψίας. 86

87 Πίνακας 4.14: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα για το έτος 2009 Table 4.14: Median values of the parameters of the alluvial aquifer for the year 2009 Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα του έτους 2009 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 AAT 6, ΑΑΤ Πίνακας 4.15: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα για το έτος 2010 Table 4.15: Median values of the parameters of the alluvial aquifer for the year 2010 Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα του έτους 2010 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l W <2.5 <0.15 W W W W <0.15 W <0.15 W <2.5 <0.15 AAT 6, ΑΑΤ

88 Θέση Πίνακας 4.16: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα για το έτος 2011 Table 4.16: Median values of the parameters of the alluvial aquifer for the year 2011 Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα του έτους 2011 ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 W <2.5 <0.15 AAT 6, ΑΑΤ Πίνακας 4.17: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα για την περίοδο Table 4.17: Median values of the parameters of the alluvial aquifer during the period 2009 to 2011 Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα την περίοδο Θέση Αριθμός ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική επαναλήψεων μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l κατάσταση W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Καλή W <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή AAT ΑΑΤ

89 Όπως φαίνεται από την εφαρμογή της τυπολογίας στους παραπάνω πίνακες, οι παράμετροι Mn, Ni και Fe παρουσιάζουν συγκεντρώσεις μεγαλύτερες των Ανώτατων Αποδεκτών Τιμών (ΑΑΤ). Αυτές οφείλονται στη λιθολογική σύσταση της ευρύτερης περιοχής. Οι σχηματισμοί της σχιστοκερατολιθικής διάπλασης, οι οφιόλιθοι και τα σιδηρονικελιούχα κοιτάσματα τροφοδοτούν τα υπόγεια νερά με τα στοιχεία αυτά. Επομένως, είναι άστοχο για τα ιόντα αυτά να χρησιμοποιηθούν οι τιμές των ορίων ποσιμότητας. Αντίθετα θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν τιμές αντιπροσωπευτικές του φυσικού υποβάθρου της περιοχής για κάθε ένα από τα παραπάνω ιόντα. Έτσι, παρακάτω γίνεται μία προσπάθεια προσδιορισμού των φυσικών τιμών υποβάθρου για τις παραμέτρους Mn, Ni και Fe με βάση τους προσδιορισμούς συγκεντρώσεων στην περιοχή μελέτης, αλλά και με τα δεδομένα από διδακτορική διατριβή (Τζιρίτης, 2008) στο Κωπαϊδικό πεδίο. Συγκεκριμένα, από τα δεδομένα της περιοχής μελέτης χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές των συγκεντρώσεων όλων των σημείων δειγματοληψίας, ενώ από τη διδακτορική διατριβή χρησιμοποιήθηκαν τιμές συγκεντρώσεων από γεωτρήσεις και φρέατα. Κατόπιν υπολογίστηκε η τιμή 97.7 Percentile, ως αντιπροσωπευτικής για τον ορισμό της φυσικής συγκέντρωσης υποβάθρου (Χριστοφορίδου, 2009) για κάθε ένα από τα παραπάνω χημικά στοιχεία και προέκυψε ο πίνακας 4.18, ο οποίος παρουσιάζει τις τιμές κατωφλίου. Πίνακας 4.18: Φυσικές τιμές υποβάθρου για τα χημικά στοιχεία Mn, Ni και Fe Table 4.18: Natural background values for chemical elements Mn, Ni and Fe Παράμετροι Φυσικές τιμές υποβάθρου Mn (μg/lit) Ni (μg/lit) 119 Fe (mg/lit) 2.8 Έτσι, επαναλαμβάνοντας την εφαρμογή της τυπολογίας χρησιμοποιώντας ως ΑΑΤ για τα στοιχεία Fe, Mn, Ni τις τιμές του πίνακα 4.18, προκύπτουν οι πίνακες 4.19 και Σε αυτές παρουσιάζονται οι διάμεσες τιμές συγκεντρώσεων των παραμέτρων για την περίοδο του προσχωματικού και του καρστικού συστήματος αντίστοιχα και γίνεται ο χαρακτηρισμός της χημικής κατάστασης για κάθε θέση. 89

90 Πίνακας 4.19: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα για την περίοδο και χαρακτηρισμός ποιότητας κάθε σημείου δειγματοληψίας με κριτήριο τα όρια ποσιμότητας και τις υπολογισμένες φυσικές τιμές υποβάθρου Table 4.19: Median values of the parameters of the alluvial aquifer for the period 2009 to 2011 and characterization of the quality of each sample point with criterion the limits of human consumption and the calculated natural background values Θέση Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα την περίοδο με τις υπολογισμένες φυσικές τιμές υποβάθρου Αριθμός επαναλήψεων ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l κατάσταση W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Καλή W <0.15 Σε κίνδυνο W <2.5 <0.15 Κακή W <2.5 <0.15 Κακή AAT ΑΑΤ Πίνακας 4.20: Διάμεσες τιμές των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα την περίοδο και χαρακτηρισμός ποιότητας κάθε σημείου δειγματοληψίας με κριτήριο τα όρια ποσιμότητας και τις υπολογισμένες φυσικές τιμές υποβάθρου Table 4.20: Median values of the parameters of karst aquifer and characterization quality of each sample point with criterion the limits of human consumption and the calculated natural background values Θέση Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα την περίοδο με τις φυσικές τιμές υποβάθρου ph E.C. K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 NO3 NH4 Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική μs/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l κατάσταση B <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο B <2.5 <0.15 Κακή B <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο B <2.5 <0.15 Κακή B <2.5 <0.15 Καλή AAT ΑΑΤ

91 Σύμφωνα με τον πίνακα 4.19, η χημική κατάσταση στις θέσεις W23 και W39 χαρακτηρίζεται ως καλή. Όμως, επισημαίνεται ότι ο αριθμός επαναλήψεων των δειγματοληψιών στις θέσεις αυτές είναι μικρός και αφορά το έτος Όσον αφορά τις θέσεις W32 και W43, η χημική τους κατάσταση κρίνεται σε κίνδυνο, διότι η πρώτη παρουσιάζει διάμεση τιμή συγκέντρωσης αμμωνιακών ιόντων (0.44mg/L) κοντά στο όριο ποσιμότητας (0.5mg/L,), ενώ στη δεύτερη θέση η διάμεση τιμή συγκέντρωσης νιτρικών ιόντων (45mg/L) ξεπερνά το όριο επιφυλακής (37.5mg/L) για το ιόν αυτό. Η θέση W16 παρουσιάζει κακή χημική κατάσταση με τη συγκέντρωση των αμμωνιακών ιόντων (0.51mg/L) να βρίσκεται λίγο πάνω από την ΑΑΤ (0.5mg/L). Επίσης, για τα νερά των θέσεων W02, W34, W36 και W56 η χημική κατάσταση κρίνεται ως κακή, με τις τιμές των συγκεντρώσεων των νιτρικών ιόντων (110mg/l, 80mg/l, 60mg/l και 83mg/l αντίστοιχα) να ξεπερνούν το όριο ποσιμότητας (50mg/L). Αξιοσημείωτο είναι ότι στη θέση W02 οι διάμεσες τιμές των συγκεντρώσεων των θειικών (219mg/l) και των αμμωνιακών (0.45mg/l) ιόντων είναι μεγαλύτερες από τα όρια επιφυλακής για τα ιόντα αυτά (187.5mg/l και 0.375mg/l αντίστοιχα). Τέλος, στις θέσεις W08, W10 και W45 η χημική κατάσταση κρίνεται ως κακή, εξαιτίας των συγκεντρώσεων των νιτρικών (76mg/L 56mg/L και 99mg/L αντίστοιχα) και των αμμωνιακών ιόντων (0.72mg/L 1.22mg/L και 0.55mg/L αντίστοιχα), οι οποίες είναι μεγαλύτερες από τα όρια ποσιμότητας για τα ιόντα αυτά (50mg/L και 0.5mg/L). Σύμφωνα με τα παραπάνω, τα νερά του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος στις περισσότερες θέσεις (8 από τις 12 συνολικά) χαρακτηρίζονται ως κακής χημικής κατάστασης με κύριο αίτιο τις αυξημένες συγκεντρώσεις των νιτρικών και κατόπιν, των αμμωνιακών ιόντων. Έτσι, φαίνεται ξεκάθαρα η επιρροή των αγροτικών δραστηριοτήτων με τη μη ορθολογική χρήση αζωτούχων λιπασμάτων στην περιοχή, η οποία δρα ως διάχυτη μορφή πίεσης, επιβαρύνοντας τον προσχωματικό υδροφορέα προκαλώντας τη νιτρορύπανση. Συμπερασματικά από τους πίνακες 4.19 και 4.20 προκύπτει ότι η χημική κατάσταση των δύο υδροφόρων συστημάτων κρίνεται ως κακή, διότι οι τιμές των συγκεντρώσεων των ΝΟ 3 και ΝΗ 4 είναι μεγαλύτερες του ΑΑΤ σε ποσοστό μεγαλύτερο του 20% των σημείων δειγματοληψίας, με βάση τα πιο ευαίσθητα όρια για χρήση πόσιμου νερού. Στην εικόνα 4.11 παρουσιάζεται ο χάρτης της χημικής κατάστασης της περιοχής μελέτης. 91

92 Εικόνα 4.11: Χημική κατάσταση των υπόγειων υδάτων της περιοχής μελέτης σύμφωνα με την οδηγία 2000/60ΕΚ. Figure 4.11: Chemical status of groundwater in the study area in accordance with Directive 2000/60 EU. Ο χαρακτηρισμός των ΥΥΣ στηρίχθηκε στην υιοθέτηση ως ΑΑΤ των ορίων ποσιμότητας που σε πολλές χώρες της ΕΕ ακολουθείται. Ωστόσο, για λόγους μελέτης της δυνητικής διαφοροποίησης των αποτελεσμάτων χαρακτηρισμού της χημικής κατάστασης κάτω από διαφορετικές τιμές ΑΑΤ, επιχειρήθηκε και η χρήση των ορίων αρδευσιμότητας. Με βάση τα κριτήρια της ποιοτικής κατάταξης του αρδευτικού νερού (Πανώρας & Ηλίας, 1999) και σύμφωνα με την ΥΑ Αριθμ. Οικ / (ΦΕΚ Β 354/2011, «Καθορισμός μέτρων, όρων και διαδικασιών για την επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων και άλλες διατάξεις) δημιουργήθηκε ο πίνακας 4.21 στον οποίο παρουσιάζονται τα ποιοτικά όρια άρδευσης. Επισημαίνεται ότι τα όρια του πίνακα 4.21 είναι ενδεικτικά και επιθυμητά χωρίς να είναι επιτακτικά και η ισχύς τους θα καθορίζεται κατά περίπτωση σε συνάρτηση με το είδος της καλλιέργειας, τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τις κλιματικές συνθήκες, τον εξοπλισμό άρδευσης και άλλα στοιχεία της μελέτης άρδευσης. 92

93 Πίνακας 4.21: Ποιοτικά όρια άρδευσης (Σύνθεση από Πανώρας & Ηλίας, 1999 «Τα κριτήρια της ποιοτικής κατάταξης του αρδευτικού νερού» & ΥΑ Αριθμ. Οικ / , ΦΕΚ Β 354/2011, «Καθορισμός μέτρων, όρων και διαδικασιών για την επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων και άλλες διατάξεις) Table 4.21: Qualitative limits of irrigation Παράμετρος Μονάδα μέτρησης Προτεινόμενο Ανώτατο επιτρεπτό επίπεδο όριο ph Μονάδες ph 6,5 ph 9.5 EC μs/cm στους 25 ο C TDS Mg/L Προσρόφηση Na (SAR) (meq/l) 1/2 9 Cl mg/l 350 Ολικό Ν mg/l 30 Fe mg/l 0.3 Cu μg/l 200 Mn μg/l 200 Ni μg/l 200 Pb μg/l 100 Cd μg/l 10 Όσον αφορά την αρδευτική χρήση του νερού των υδροφόρων συστημάτων, σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα και τις υπολογισμένες για την περιοχή φυσικές τιμές υποβάθρου, γίνεται ο χαρακτηρισμός κάθε σημείου δειγματοληψίας στους πίνακες 4.22 και 4.23 για τον καρστικό και τον προσχωματικό υδροφορέα αντίστοιχα. Το ολικό άζωτο υπολογίστηκε από το άθροισμα του νιτρικού και του αμμωνιακού αζώτου. Η παραδοχή αυτή έγινε λόγω της έλλειψης μετρήσεων του οργανικού αζώτου. Ως όριο επιφυλακής για κάθε παράμετρο ορίστηκε και πάλι το 75% της ανώτερης αποδεκτής τιμής. 93

94 Θέση Πίνακας 4.22: Χαρακτηρισμός των διάμεσων τιμών των παραμέτρων του καρστικού υδροφορέα σύμφωνα με τα όρια άρδευσης για την περίοδο Table 4.22: Characterization of median parameter values of karst aquifer according to the irrigation limits for the period Αριθμός επαναλήψεων Διάμεσες τιμές παραμέτρων καρστικού υδροφορέα την περίοδο και χαρακτηρισμός με όρια άρδευσης Ολικό ph E.C. TDS SAR K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 Ν Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική κατάσταση μs/cm mg/l (meq/l) 1/2 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l B <2.5 <0.15 Καλή B <2.5 <0.15 Καλή B <2.5 <0.15 Καλή B <2.5 <0.15 Καλή B <2.5 <0.15 Καλή AAT %AAT Πίνακας 4.23: Χαρακτηρισμός των διάμεσων τιμών των παραμέτρων του προσχωματικού υδροφορέα σύμφωνα με τα όρια άρδευσης για την περίοδο Table 4.23: Characterization of median parameter values of the alluvial aquifer according to the irrigation limits for the period Διάμεσες τιμές παραμέτρων προσχωματικού υδροφορέα την περίοδο και χαρακτηρισμός με τα όρια άρδευσης Θέση Oλικό Αριθμός ph E.C. TDS SAR K Na Ca Mg Cl CO3 HCO3 SO4 Ν Fe Cu Zn Mn Ni Pb Cd Χημική κατάσταση επαναλήψεων μs/cm mg/l (meq/l) 1/2 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l μg/l μg/l mg/l μg/l μg/l μg/l μg/l W <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Καλή W <0.15 Καλή W <2.5 <0.15 Σε κίνδυνο W <2.5 <0.15 Καλή AAT %AAT

95 Από τους πίνακες 4.22 και 4.23 προκύπτει ότι με υιοθέτηση των ΑΑΤ καταλληλότητας για άρδευση, τα Υ.Υ.Σ. της περιοχής χαρακτηρίζονται σε καλή κατάσταση. Σύμφωνα με τους πίνακες αυτούς κατασκευάστηκε ο χάρτης χημικής ποιότητας των Υ.Υ.Σ. της περιοχής με βάση τα εναλλακτικά ανώτατα επιτρεπτά όρια (Εικόνα 4.12). Εικόνα 4.12: Χημική κατάσταση των υπόγειων υδάτων ως προς την καταλληλότητα για άρδευση. Figure 4.12: Chemical status of groundwater as to the suitability for irrigation. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι η παρουσία του αζώτου είναι το αίτιο για τη διαφοροποίηση του χαρακτηρισμού των υπόγειων νερών της περιοχής μελέτης με βάση τα όρια ποσιμότητας και αρδευσιμότητας. Το γεγονός αυτό δείχνει το σημαντικό ρόλο του αζώτου στην ποιότητα των υπόγειων νερών και την ανάγκη για τη ρύθμιση των συγκεντρώσεών του στα υδροφόρα συστήματα. Οι παράμετροι με τους οποίους πραγματοποιήθηκε η εφαρμογή της οδηγίας 2000/60ΕΕ κρίνονται ικανοποιητικοί με βάση την κύρια χρήση γης δηλαδή τις αγροτικές δραστηριότητες. Ίσως κάποιες ουσίες αγροτικών φυτοφαρμάκων και παρασκευασμάτων, τα οποία εφαρμόζονται στις καλλιέργειες της περιοχής να χρίζουν έρευνας. Επίσης, λόγω της γεωλογίας της περιοχής θα ήταν πολύ χρήσιμη η γνώση των συγκεντρώσεων αργιλίου και χρωμίου στη χημική σύσταση των υπόγειων νερών της περιοχής. 95

96 4.6 Προσομοίωση με το πρόγραμμα PHREEQC Η εφαρμογή του γεωχημικού προγράμματος προσομοίωσης PHREEQC στα υπόγεια νερά της περιοχής έρευνας και ειδικότερα μέσω της επιλογής του inverse modeling (αντίστροφη προσομοίωση), επιβεβαίωσε την κατεύθυνση κίνησης των υπόγειων νερών και το καθεστώς τροφοδοσίας του καρστικού και του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Καρστικό υδροφόρο σύστημα Η χημική σύσταση των δειγμάτων από τον καρστικό υδροφόρο δικαιολογείται από τις διάφορες γεωχημικές διεργασίες, που συμβαίνουν κατά την κίνηση του νερού μέσα από τους αντίστοιχους γεωλογικούς σχηματισμούς και τις αντίστοιχες ορυκτολογικές φάσεις. Οι διεργασίες της διάβρωσης, της απόθεσης, της διαλυτοποίησης και της ιοντοανταλλαγής αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες για τη χημική σύσταση των υπογείων νερών. Για τη διερεύνηση της ποιότητας των υπογείων νερών, ως δεδομένα εισόδου στο μοντέλο χρησιμοποιήθηκαν οι διάμεσες τιμές των παραμέτρων στις θέσεις Β19 και Β54, κατά την ξηρή περίοδο του 2009, η οποία ξηρή περίοδος θεωρείται η πιο επιβαρυμένη ποιοτικά περίοδος για τα υπόγεια νερά. Ως χημική σύσταση αρχικού διαλύματος (initial solution) επιλέχθηκε αυτή της γεώτρησης Β19, η οποία βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης και ως χημική σύσταση τελικού διαλύματος (final solution) αυτή της γεώτρησης Β54, η οποία βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της. Η απόσταση μεταξύ των δύο θέσεων δειγματοληψίας είναι περίπου 7Km. Το εύρος διακύμανσης των τιμών των παραμέτρων στις θέσεις αυτές δείχνει μια αρκετά σταθερή χημική σύσταση, η οποία επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τους βασικούς μηχανισμούς υδροδυναμικής, υδροχημικής λειτουργίας και εξέλιξής του. Για την εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης απαραίτητο είναι να προσδιοριστούν τα ορυκτά, τα οποία συνιστούν τους γεωλογικούς σχηματισμούς στην ευρύτερη περιοχή έρευνας και τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στη χημική σύσταση των υπογείων νερών. Επομένως, ιδιαίτερο ρόλο παρουσιάζουν ο Ασβεστίτης (CaCO 3 ) και ο Δολομίτης (CaMg(CO 3 ) 2 ) λόγω του ασβεστολιθικού υπόβαθρου. Σύμφωνα με διδακτορική διατριβή που έχει πραγματοποιηθεί κοντά στην περιοχή μελέτης (Τζιρίτης, 2008 από Berner, 1981; Langmuir, 1997; Appelo & Postma, 1993, 2005) πιθανή είναι η παρουσία ορυκτών τα οποία είναι ο Αιματίτης (Fe 2 O 3 ), ο Γκαιτίτης (FeO(OH)), ο Σιδηρίτης (FeCO 3), ο Σιδηροπυρίτης (FeS 2 ) και ο Πυρολουσίτης (MnO 2 :Η 2 Ο). Επίσης, λόγω της χρήσης αζωτούχων λιπασμάτων, στο μοντέλο ορίζεται η φάση αμμωνιακών ενώσεων (ΝΗ 4 Χ). Κατά 96

97 την κίνησή του το υπόγειο νερό ενδέχεται να αποβάλλει ή να προσλαμβάνει οξυγόνο (ιδιαίτερα σε αβαθή υδροφόρο ή αν είναι πλούσιος σε τροφοδοσία) και διοξείδιο του άνθρακα σε αέρια μορφή επομένως, η παρουσία τους στην αντίστροφη μοντελοποίηση είναι σημαντική. Με το PHREEQC αρχικά υπολογίστηκαν οι συντελεστές κορεσμού (SI) των δειγμάτων σε διάφορα ορυκτά (πίνακας 4.24). Πίνακας 4.24: Συντελεστές κορεσμού στις θέσεις Β19 και Β54 κατά την ξηρή περίοδο του 2009 Table 4.24: Saturation indices in sampling sites B19 and B54 during the dry period of 2009 Δείκτες κορεσμού (SI) Θέση B19 B54 Phase SI SI Χημικός τύπος Anhydrite CaSO 4 Aragonite CaCO 3 Calcite CaCO 3 CO 2 (g) CO 2 Dolomite CaMg(CO 3 ) 2 Fe(OH) 3 (a) Fe(OH) 3 FeS(ppt) FeS Goethite FeOOH Gypsum CaSO 4 :2H 2 O H 2 (g) H 2 H 2 O(g) H 2 O H 2 S(g) H 2 S Hausmannite Mn 3 O 4 Hematite Fe 2 O 3 Mackinawite FeS Manganite MnOOH Melanterite FeSO 4 :7H 2 O NH 3 (g) NH 3 O 2 (g) O 2 Pyrite FeS 2 Pyrochroite Mn(OH) 2 Pyrolusite MnO 2 :H 2 O Rhodochrosite MnCO 3 Siderite FeCO 3 Smithsonite ZnCO 3 Sphalerite ZnS Sulfur S Zn(OH) 2 (e) Zn(OH) 2 97

98 Τα δύο δείγματα είναι ελαφρώς κορεσμένα σε ασβεστίτη με τιμές SI= 0.14 στη γεώτρηση Β19 και SI= 0.12 στη γεώτρηση Β54, γεγονός που έρχεται σε συμφωνία με το ασβεστολιθικό υπόβαθρο και με τη θέση τους, διότι βρίσκονται στα κράσπεδα του ασβεστολιθικού όγκου του Ακόντιου όρους. Επομένως, έγινε η παραδοχή στο μοντέλο ότι αποτίθεται ασβεστίτης κατά την κίνηση του υπόγειου νερού. Από το αμμωνιακό και νιτρικό άζωτο, το πρόγραμμα υπολόγισε το δυναμικό οξειδαναγωγής Εh= Volts, το οποίο υποδηλώνει ελαφρά οξειδωτικές συνθήκες (Εικόνα 4.13). Εικόνα 4.13: Υπολογισμός δυναμικού οξειδοαναγωγής. Figure 4.13: Calculation of redox potential. Με την εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης (inverse modeling) προέκυψαν δυο πιθανά σενάρια, από τα οποία διαφαίνεται, ότι από μια ποσότητα νερού 1,24-1,357Kg της Β19, προκύπτει 1Κg νερού της Β54. Αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση το 73.7%- 80.6% της Β54 αποτελείται από νερό της Β19. Το υπόλοιπο ποσοστό οφείλεται στα νερά που κατεισδύουν στο καρστικό υδροφόρο σύστημα. Από τα πιθανά σενάρια πρόβλεψης, επιλέχθηκε εκείνο που συμπεριελάμβανε την επίδραση των περισσότερων ορυκτών. Στον πίνακα 4.25 παρουσιάζονται οι εκτιμώμενες συγκεντρώσεις των ορυκτών, που διαλύονται ή αποτίθενται κατά την κίνηση του νερού από τη γεώτρηση Β19 στη γεώτρηση Β54. 98

99 Πίνακας 4.25: Συγκεντρώσεις ορυκτών καρστικού μοντέλου Table 4.25: Concentrations of minerals in karst model Οι συγκεντρώσεις των ορυκτών στην πρώτη στήλη είναι υπολογισμένες σε mol (Πίνακας 4.25) και αναφέρονται στα Kg νερού της θέσης Β19 (solution 1). Αρχικά γίνεται η αναγωγή τους διαιρώντας με την κάθε συγκέντρωση και κατόπιν μετατρέπονται σε gr/l πολλαπλασιάζοντας με το μοριακό βάρος κάθε ορυκτού. Οι αρνητικές τιμές των συγκεντρώσεων των ορυκτών ερμηνεύονται με τη διεργασία της απόθεσης αυτών κατά τη κίνηση του νερού από τη γεώτρηση Β19 προς την Β51, ενώ οι θετικές με τη διεργασία της διάλυσης των συγκεκριμένων ορυκτών από το νερό και παράλληλα τον εμπλουτισμό του με αυτά. Έτσι, κατά την κίνηση του νερού από τη θέση Β19 προς τη θέση Β54 γίνεται απόθεση μg/l ασβεστίτη, 25.1 μg/l δολομίτη με διαφυγή 19.7 μg/l διοξειδίου του άνθρακα και πρόσληψη μικρής ποσότητας 0.19 μg/l οξυγόνου. Mια από τις βασικότερες διαδικασίες που πραγματοποιούνται είναι η μετατροπή του γκαιτίτη σε αιματίτη, γιατί από το αρχικό νερό πραγματοποιείται αφαίρεση ποσότητας 1.91 gr/l γκαιτίτη, ενώ παράλληλα γίνεται εμπλουτισμός με 1.72 gr/l αιματίτη. Στην εικόνα 4.14, παρουσιάζεται σε διάγραμμα Eh-pH, η θέση του νερού της γεώτρησης Β54, χρησιμοποιώντας το δυναμικό οξειδοαναγωγής Eh (0,3639 Volts) που υπολογίσθηκε παραπάνω και το ph του νερού στη γεώτρηση αυτή (7.32). 99

100 Εικόνα 4.14: Διάγραμμα Eh-pH σύμφωνα με την θερμοδυναμική βάση δεδομένων thermo.dat LLNL πηγή: Atlas of Eh- ph diagrams. Figure 4.14: Eh-pH diagram according to the thermodynamic database thermo.dat LLNL. Όπως φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα, σύμφωνα με τις οξειδοαναγωγικές συνθήκες που επικρατούν στο καρστικό υδροφόρο σύστημα, επικρατεί η φάση του αιματίτη. Συμπερασματικά κατά την κίνηση του νερού στο καρστικό υδροφόρο σύστημα ενεργούν κυρίως οι διεργασίες της διαλυτοποίησης και της απόθεσης. Επίσης, σημαντική είναι η τροφοδοσία του μέσω της κατείσδυσης. Προσχωματικό υδροφόρο σύστημα Κατά την εφαρμογή της αντίστροφης προσομοίωσης στην προσχωματική υδροφορία έγινε η επιβεβαίωση της υπόγειας ροής και η διερεύνηση των υδροχημικών διεργασιών καθώς και της συμβολής της ακόρεστης ζώνης σε αυτήν. Έτσι, χρησιμοποιήθηκαν οι διάμεσες τιμές των συγκεντρώσεων των παραμέτρων των πηγαδιών W32, W34, που εντοπίζονται στο κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης, καθώς και της θέσης V09 της ακόρεστης ζώνης και συγκεκριμένα οι μετρήσεις της ξηρής περιόδου του έτους Το έτος αυτό επιλέχθηκε προκειμένου να γίνουν οι απαραίτητες παραδοχές όσον αφορά την κίνηση του νερού, διότι τότε υπήρχαν μετρήσεις στάθμεων. Σύμφωνα με αυτές εκδόθηκε ο πιεζομετρικός χάρτης του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος (Εικόνα 2.10) που 100

101 περιγράφει την κατεύθυνση της κίνησης του νερού. Επίσης, επιλέχθηκε η ξηρή περίοδος, γιατί είναι η πιο επιβαρυμένη για τα υπόγεια νερά. Ως αρχικά διαλύματα (initial solutions) ορίστηκαν αυτά των W34 και V09, ενώ ως τελικό διάλυμα (final solution) αυτό της W32 δηλώνοντας έτσι, την κατεύθυνση ροής από τα ΝΔ προς τα ΒΑ, σύμφωνα με τον πιεζομετρικό χάρτη (Εικόνα 2.10). Η απόσταση μεταξύ των πηγαδιών είναι 1Km. Ο προσδιορισμός των ορυκτών έγινε σύμφωνα με διδακτορική διατριβή, στην οποία έχει πραγματοποιηθεί αναγνώριση των αργιλικών ορυκτών σε βάθος έως 6 μέτρα. Τα δείγματα που εξετάστηκαν είναι από γεώτρηση τεταρτογενών αποθέσεων εντός της περιοχής μελέτης (Καρκάνας, 2006) και η αναγνώριση τους έγινε με τη χρήση περιθλασίμετρου στο εργαστήριο του Τομέα Ορυκτών Πρώτων Υλών του Πανεπιστημίου Πατρών. Έτσι, ορίστηκαν τα ορυκτά Ca- Μοντμοριλλονίτης, Ιλλίτης, Χλωρίτης, και ο Καολίνης. Επίσης, στην προσομοίωση περιλαμβάνονται ο Χαλαζίας και ο Αιματίτης. Επιπλέον, στο μοντέλο ορίστηκε ως επικρατέστερο κλαστικό υλικό, ο Ασβεστίτης καθώς και δολομιτικό υλικό. Η παρουσία των ενώσεων του αζώτου δηλώθηκε στο μοντέλο με τη φάση (ΝΗ 4 Χ), ενώ του οξυγόνου με τη φάση Ο 2 (g). Τέλος, η βάση δεδομένων ( Data Base) που χρησιμοποιήθηκε είναι η phreeqc.dat. Οι συντελεστές κορεσμού στα αρχικά δείγματα και στο τελικό δείγμα παρουσιάζονται στον πίνακα Τα δείγματα (ιδιαίτερα της ακόρεστης ζώνης) είναι κορεσμένα σε Ασβεστίτη και Δολομίτη επομένως, στο μοντέλο ως παραδοχή δηλώνεται η απόθεση τους. Πίνακας 4.26: Συντελεστές κορεσμού στις θέσεις V09, W34 και W32 κατά την ξηρή περίοδο του 2009 Table 4.26: Saturation indices in sampling sites V09, W34 and W32 during the dry period of 2009 Δείκτες κορεσμού (SI) Θέση V09 W34 W32 Phases SI SI SI Anhydrite CaSO 4 Aragonite CaCO 3 Calcite CaCO 3 CO 2 (g) CO 2 Dolomite CaMg(CO 3 ) 2 Fe(OH) 3 (a) Fe(OH) 3 FeS(ppt) FeS Goethite FeOOH Gypsum CaSO 4 :2H 2 O 101

102 H 2 (g) H 2 H 2 O(g) H 2 O H 2 S(g) H 2 S Halite NaCl Hausmannite Mn 3 O 4 Hematite Fe 2 O 3 Jarosite-K KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 Mackinawite FeS Manganite MnOOH Melanterite FeSO 4 :7H 2 O NH 3 (g) NH 3 O 2 (g) O 2 Pyrite FeS 2 Pyrochroite Mn(OH) 2 Pyrolusite MnO 2 :H 2 O Rhodochrosite MnCO 3 Siderite FeCO 3 Smithsonite ZnCO 3 Sphalerite ZnS Sulfur S Sylvite KCl Zn(OH) 2 (e) Zn(OH) 2 Το δυναμικό οξειδοαναγωγής υπολογίστηκε από το PHREEQC μέσω των συγκεντρώσεων του νιτρικού και του αμμωνιακού αζώτου. (Εικόνα 4.15.) Εικόνα 4.15: Δυναμικό οξειδοαναγωγής στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Figure 4.15: Redox Potential in the alluvial aquifer system. Η τιμή του είναι Volts, γεγονός που φανερώνει ότι επικρατούν ελαφρά οξειδωτικές συνθήκες. Αυτό έρχεται σε συμφωνία με την προέλευση των δειγμάτων του προσχωματικού υδροφορέα (πηγάδια) και της ακόρεστης ζώνης (κοντά στην επιφάνεια). Η εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης (inverse modeling) δείχνει κατά προσέγγιση ότι από μια ποσότητα νερού 0.983Kg της ακόρεστης ζώνης (solution 1) και 0.017Kg της W34 (solution 2) προκύπτει 1Κg νερού της W32 (solution 3). Από τα παραπάνω 102

103 γίνεται φανερή η πολύ σημαντική συμβολή της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφορέα. Επίσης, η μικρή ποσότητα νερού της W34, που συμμετέχει στην W32, δηλώνει μικρές ταχύτητες ροής στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Αυτό δικαιολογείται, γιατί το μοντέλο εφαρμόστηκε για την ξηρή περίοδο. Από τα πιθανά σενάρια πρόβλεψης, επιλέχθηκε εκείνο που συμπεριελάμβανε την επίδραση των περισσότερων ορυκτών. Στον πίνακα 4.27 παρουσιάζονται οι εκτιμώμενες συγκεντρώσεις των ορυκτών, που διαλύονται ή αποτίθενται κατά την κίνηση του νερού από τις θέσεις V09 και W34 στη W32. Πίνακας 4.27: Επιλεγμένα αποτελέσματα μοντέλου του προσχωματικού Table 4.27: Selected results of alluvial model Από τον πίνακα 4.27 φαίνεται ότι κατά την κίνηση του νερού από τις θέσεις V09 (solution 1) και W34 (solution 2) προς την W32 (solution 3) γίνεται απόθεση Δολομίτη, Ιλλίτη, Αιματίτη, Χαλαζία και Καολίνη. Επίσης, πραγματοποιείται διάλυση του Ca- Μοντμοριλλονίτη και τoυ Χλωρίτη. Τα παραπάνω γίνονται με πρόσληψη ποσότητας oξυγόνου. Η προσομοίωση δείχνει ότι κατά την ξηρή περίοδο η επίδραση της ακόρεστης ζώνης στα νερά του προσχωματικού υδροφορέα είναι πολύ σημαντική και πραγματοποιείται κυρίως μέσω της κατείσδυσης. Συγκεκριμένα οι αρδεύσεις (επιστροφές αρδεύσεων) και οι χαμηλές βροχοπτώσεις της ξηρής περιόδου επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τα υπόγεια νερά του. 103

104 Από τα παραπάνω προκύπτει η ανάγκη για τη διερεύνηση της συμβολής των διασταλλάξεων της ακόρεστης ζώνης στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα κατά την υγρή περίοδο. Για το σκοπό αυτό έγινε προσπάθεια να εφαρμοστεί η αντίστροφη μοντελοποίηση (inverse modeling) στις ίδιες θέσεις (W34, W32 V09), με τη χημική σύστασή τους να υπολογίζεται από τις διάμεσες τιμές των συγκεντρώσεων των παραμέτρων των υγρών περιόδων του χρονικού διαστήματος Ας σημειωθεί, ότι για το πηγάδι W34 έχει γίνει μόνο μία μέτρηση, συγκεκριμένα κατά το χρονικό διάστημα του Απριλίου του Έτσι, η χημική σύσταση του αρχικού διαλύματος στον προσχωματικό υδροφορέα προέκυψε από τον υπολογισμό των διάμεσων τιμών των συγκεντρώσεων των παραμέτρων γειτονικών πηγαδιών (W45 και W36). Με το τρόπο αυτό, από τα πηγάδια W34, W36 και W45 ορίστηκε μια μέση χημική σύσταση του προσχωματικού υδροφορέα Δ-ΝΔ του πηγαδιού W32. Στο μοντέλο αυτό ορίστηκαν οι φάσεις των ορυκτών, οι οποίες αναφέρονται στο προηγούμενο σενάριο του προσχωματικού υδροφόρου συστήματος. Κατά την εφαρμογή του πρώτα υπολογίστηκαν οι συντελεστές κορεσμού (Πίνακας 4.28). Τα αρχικά διαλύματα, όπως και το τελικό διάλυμα παρουσιάζουν κορεσμό σε Ασβεστίτη, γεγονός το οποίο δηλώνεται στην προσομοίωση. Πίνακας 4.28: Συντελεστές κορεσμού στη θέση V09, στη σύνθεση των W34-W36-W45 και στο πηγάδι W32 κατά την ξηρή περίοδο του 2009 Table 4.28: Saturation indices in sampling site V09, in the composition of wells W34-W36-W45 and in the well W32 during the dry period of 2009 Δείκτες κορεσμού (SI) Θέση V09 W34+W36+W45 W32 Phases SI SI SI Anhydrite CaSO 4 Aragonite CaCO 3 Calcite CaCO 3 CO2(g) CO 2 Dolomite CaMg(CO 3 ) 2 Fe(OH) 3 (a) Fe(OH) 3 FeS(ppt) FeS Goethite FeOOH Gypsum CaSO 4 :2H 2 O H 2 (g) H 2 H 2 O(g) H 2 O H 2 S(g) H 2 S Halite NaCl Hausmannite Mn 3 O 4 Hematite Fe 2 O 3 104

105 Jarosite-K KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 Mackinawite FeS Manganite MnOOH Melanterite FeSO 4 :7H 2 O NH 3 (g) NH3 O 2 (g) O 2 Pyrite FeS 2 Pyrochroite Mn(OH) 2 Pyrolusite MnO 2 :H 2 O Rhodochrosite MnCO 3 Siderite FeCO 3 Smithsonite ZnCO 3 Sphalerite ZnS Sulfur S Sylvite KCl Zn(OH) 2 (e) Zn(OH) 2 Το δυναμικό οξειδοαναγωγής προέκυψε από το νιτρικό και το αμμωνιακό άζωτο και εκφράζει οξειδωτικές συνθήκες με Ε= Volts (Εικόνα 4.16). Εικόνα 4.16: Δυναμικό οξειδοαναγωγής στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Figure 4.16: Redox Potential in the alluvial aquifer system. Όπως φαίνεται στον πίνακα 4.29, κατά την υγρή περίοδο η αντίστροφη μοντελοποίηση υποδεικνύει ότι προσεγγιστικά από Kg των στραγγισμάτων της ακόρεστης ζώνης (solution 1) και Kg του νερού του προσχωματικού υδροφορέα Δ-ΝΔ του πηγαδιού W32 (solution 2), δημιουργείται 1 Kg νερού στο πηγάδι W32 (solution 3). Κατά την κίνηση του το νερό διαλύει ποσότητα Ca-Μοντμοριλλονίτη και χλωρίτη, ενώ αποθέτει Δολομίτη, Ιλλίτη, Χαλαζία και μικρή ποσότητα Αιματίτη. Επίσης, παράλληλα με τα παραπάνω γίνεται πρόσληψη oξυγόνου. 105

106 Πίνακας 4.29: Επιλεγμένα αποτελέσματα από προσομοίωση στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα Table 4.29: Selected results of simulation in the alluvial aquifer system Δηλαδή στα νερά του προσχωματικού υδροφορέα η συμβολή των διασταλλάξεων της ακόρεστης ζώνης μέσω της κατείσδυσης παρουσιάζεται με ποσοστό 80% κατά την υγρή περίοδο, ενώ το υπόλοιπο 20% οφείλεται στην υπόγεια ροή του (Εικόνα 4.17). Τα αρχεία εισόδου (input files) και ολόκληρα τα αποτελέσματα της αντίστροφης μοντελοποίησης (output files) παρατίθενται στο παράρτημα. 106

107 Εικόνα 4.17: Εφαρμογή της αντίστροφης μοντελοποίησης κατά την υγρή περίοδο στο προσχωματικό υδροφόρο σύστημα. Figure 4.17: Application of inverse modeling during the wet period in the alluvial aquifer system. 107