ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΖΩΝΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΔΑΦΩΝ. Ε. Κελεπερτζής

Σχετικά έγγραφα
ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΖΩΝΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΔΑΦΩΝ. Ε. Κελεπερτζής

Γεωχημεία. Ενότητα 2: Γεωχημικές διεργασίες στην επιφάνεια της γης. Αριάδνη Αργυράκη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

ΜΟΡΦΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΗΣ ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΕ ΕΔΑΦΗ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΛΥΤΟΠΟΙΗΣΗΣ. Ε. Κελεπερτζής

Γεωχημεία. Ενότητα 2: Γεωχημικές διεργασίες στην επιφάνεια της γης. Αριάδνη Αργυράκη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ

ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ (ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ) Ε. ΚΕΛΕΠΕΡΤΖΗΣ

ΧΗΜΙΚΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Σ' όλα τα επίπεδα και σ' όλα τα περιβάλλοντα, η χηµική αποσάθρωση εξαρτάται οπό την παρουσία νερού καθώς και των στερεών και αερίων

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΑΙ ΙΟΝΤΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΙΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ε. Κελεπερτζής

Περιεχόμενα. Σύστημα υπόγειου νερού. Αντιδράσεις υδρόλυσης πυριτικών ορυκτών. Ρύθμιση ph

1. Δειγματοληψία. 2. Μέθοδοι ανάλυσης γεωχημικών δειγμάτων. 3. Στατιστική επεξεργασία - αποτίμηση. αποτελεσμάτων

Δασική Εδαφολογία. Ορυκτά και Πετρώματα

1. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΟΚΚΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ 2. ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΝΕΡΟΥ 3. ΚΥΡΙΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 4. ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗ 5.

Έδαφος Αποσάθρωση - τρεις φάσεις

ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΡΙΑΔΝΗ ΑΡΓΥΡΑΚΗ

Γεωχημεία Δ Εξάμηνο Διεργασίες επιφάνειας. Σύνοψη ύλης Α. Αργυράκη 2014

ΑΝΟΡΓΑΝΟΙ ΡΥΠΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ΚΥΡΙΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΖΗΜΑΤΩΝ. Αριάδνη Αργυράκη

Ε ΑΦΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ε ΑΦΩΝ, ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΟ Ε ΑΦΟΣ

Μεταφορά Πρότυπο διασποράς. Ευκίνητη φάση. Περιβάλλον κινητοποίησης στοιχείων. Περιβάλλον απόθεσης στοιχείων

Δασική Εδαφολογία. Εδαφογένεση

Γεωχημεία. Ενότητα 2: Γεωχημικές διεργασίες στην επιφάνεια της γης. Αριάδνη Αργυράκη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Για να σχηματιστεί το έδαφος Επιδρούν μακροχρόνιες διεργασίες εδαφογένεσης Διαδικασία μετατροπής μητρικού πετρώματος σε έδαφος

Γεωχημεία. Ενότητα 2: Γεωχημικές διεργασίες στην επιφάνεια της γης. Αριάδνη Αργυράκη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

ΔΙΑΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. Αριάδνη Αργυράκη

Τίτλος Μαθήματος. Ενότητα 2: Μεθοδολογία Έρευνας Περιβαλλοντικής Γεωχημείας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Κύκλοι Βαρέων Μετάλλων. Βαρέα Μέταλλα στα Παράκτια Συστήματα

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Χριστίνα Στουραϊτη

ΑΣΚΗΣΗ 1 η. Ολική πυριτική Γη = ο σύγχρονος μανδύας + πρωτο-φλοιός = πρωταρχικός μανδύας

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Απρίλιος 2007 ΠΥΡΙΤΙΚΆ ΟΡΥΚΤΆ

Δασική Εδαφολογία. Χημικές ιδιότητες του εδάφους

Μάθημα 2 ο ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Επικ. Καθ. Χ. Στουραϊτη Τομέας Οικονομικής Γεωλογίας - Γεωχημείας

Κεφάλαιο 1 Δομή της Γης

Υδρογεωχημεία- Αναλυτική γεωχημεία Ενότητα 4: Γεωχημεία υπόγειων νερών & ρύθμιση του ph

Αρχές Κρυσταλλοχημείας: Ιοντικές υποκαταστάσεις. Γεωχημεία (Υ4203) Χ. Στουραϊτη

Αποσάθρωση. Κεφάλαιο 2 ο. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΩΝ

ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ. Αριάδνη Αργυράκη

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΑΣΚΗΣΗ 2 η. Σχήμα 1. Γεωλογικός Χάρτης της Σαντορίνης (Zellmer 1998) Μάρτιος 2015 Χ. ΣΤΟΥΡΑΪΤΗ

1. Υποκαταστάσεις μεταξύ κυρίων στοιχείων (στερεά διαλύματα)

Πολυτεχνείο Κρήτης Τµήµα Μηχανικών Περιβάλλοντος ΥΔΑΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ. Σηµειώσεις

ECOELASTIKA ΑΕ ΕΚΕΤΑ/ΙΔΕΠ

ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΦΛΟΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ.

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΒΩΞΙΤΗ, ΜΠΕΝΤΟΝΙΤΗ ΚΑΙ ΠΕΡΛΙΤΗ

Περιβαλλοντική Γεωχημεία

GEOCHEMISTRY OF MAJOR AND MINOR ELEMENTS FROM SURFACE SEDIMENTS OF LAKONIKOS GULF, GREECE

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

Μάθημα 1 ο. - Κατανομή των χημικών στοιχείων - Ταξινομήσεις. Επικ. Καθ. Χ. Στουραϊτη Τομέας Οικονομικής Γεωλογίας - Γεωχημείας. Γεωχημεία Δ εξάμηνο 1

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΑΡΙΑ ΝΗ ΑΡΓΥΡΑΚΗ

ΥΔΡΟΣΦΑΙΡΑ Σύσταση του θαλασσινού νερού, αλμυρότητα, θερμοκρασία.

Υποκαταστάσεις μεταξύ κυρίων στοιχείων (στερεά διαλύματα)

Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών

2 η ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ. Ημερομηνία: Σάββατο 4 Μαΐου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΕΔΑΦΩΝ

Περιεχόμενα. Παράδειγμα εφαρμογής αντιδράσεων εξουδετέρωσης στον προσδιορισμό παραγόντων ρύθμισης του ph φυσικών νερών

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ 4 ΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012

Πιο ενεργά συστατικά κολλοειδή κλασματα Διάμετρο μικρότερη από 0,001 mm ή 1μ ανήκουν στα κολλοειδή.

Έδαφος. Οι ιδιότητες και η σημασία του

1 o ΓΕΛ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΥ ΚΟΡΔΕΛΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ A ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1- ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ-ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ - Τι πρέπει να γνωρίζουμε

Σ Τ Ο Ι Χ Ε Ι Ο Μ Ε Τ Ρ Ι Α

1 o Μάθημα. Μαθήματα Ακαδημαϊκού Έτους Γαλάνη Απ. Αγγελική, Χημικός PhD Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό, (Ε.ΔΙ.Π.

ΣΙΔΗΡΟΥΧΑ & ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΙΖΗΜΑΤΑ. Αριάδνη Αργυράκη

Χαρακτηρισμός των στερεών ιζημάτων ανάκτησης φωσφόρου Μελέτη βιοδιαθεσιμότητας του παραγόμενου προϊόντος

«γεωλογικοί σχηματισμοί» - «γεωϋλικά» όρια εδάφους και βράχου

Ρύπανση Υδάτων και Εδαφών

Γεωχημεία Ιχνοστοιχείων

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 11: Ιοανταλλαγή. Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογία

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

ΣΙΔΗΡΟΥΧΑ ΙΖΗΜΑΤΑ & ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

Εδαφοκλιματικό Σύστημα και Άμπελος

Μαγματικά, πλουτώνια πετρώματα ΓΡΑΝΙΤΕΣ ΚΑΙ ΓΡΑΝΙΤΟΕΙΔΗ ΡΥΟΛΙΘΟΣ

Θαλάσσια ιζήματα_2. (συνέχεια...)

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 2: Εισαγωγή στην Υδρο-γεωχημεία Υδατική Χημεία Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

Διάρκεια = 15 λεπτά. Dr. C. Sachpazis 1

ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

Κοιτασματολογία Ενότητα 4: Διαδικασίες υποθαλάσσιας ηφαιστειακής δραστηριότητας

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Χημεία: Μεταθετικές αντιδράσεις - Σχετική ατομική μάζα - Σχετική μοριακή μάζα - mole

ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ

Εδαφοκλιματικό Σύστημα και Άμπελος

Π ΕΤΡΟΛΟΓΙΑ Μ ΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ Μ ΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ Π ΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 7

Φωτογραφία του Reykjavik το 1932, όταν τα κτίρια θερμαίνονταν με συμβατικά καύσιμα.

Θέμα Α. Ονοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Διαγώνισμα εφ όλης της ύλης. Αξιολόγηση :

Τα Fe-Ni-ούχα λατεριτικά μεταλλεύματα της Ελλάδας. Συμβολή της Ορυκτολογίας- Πετρολογίας στην αξιοποίησή τους. Ευριπίδης Μπόσκος, Καθηγητής

«Σύνθεση γεωπολυμερών από ιπτάμενη τέφρα ιατρικών αποβλήτων»

(είναι οι αντιδράσεις στις οποίες δεν μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης σε κανένα από τα στοιχεία που συμμετέχουν)

1η Διάλεξη ΚΟΛΛΟΕΙΔΕΣ ΣΥΜΠΛΟΚΟ ΕΔΑΦΟΥΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗΣ ΚΑΤΙΟΝΤΩΝ ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΛΟΓΙΑ (ORE DEPOSIT GEOLOGY)

Ονοματεπώνυμο: Χημεία Α Λυκείου Αριθμός Οξείδωσης Ονοματολογία Απλή Αντικατάσταση. Αξιολόγηση :

Μεταβολή των ταχυτήτων των σεισµικών κυµάτων µε το βάθος

Περιβαλλοντική Χημεία - Γεωχημεία

Χημεία Α ΓΕΛ 15 / 04 / 2018

AΝΑΛΟΓΙΑ ΜΑΖΩΝ ΣΤΟΧΕΙΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ

Στοιχεία Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας. Μαρία Γεραγά Γεώργιος Ηλιόπουλος

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ (Υ4203) ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΗΣ ΓΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 2 η 1. Χημικοί δεσμοί και θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου (crystal field theory)

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΡΙΑΔΝΗ ΑΡΓΥΡΑΚΗ

Πολυτεχνείο Κρήτης Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος. Υδατική Χηµεία. Σηµειώσεις

ΜΟΡΙΑΚO ΚOΣΚΙΝΟ ΖΕOΛΙΘΟΣ NaX

Βασικά σωματίδια της ύλης

Transcript:

ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΖΩΝΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΕΔΑΦΩΝ Ε. Κελεπερτζής 1

Κρίσιμη Ζώνη (Critical Zone) - ορισμός Το τμήμα της επιφάνειας της γης στο οποίο λαμβάνει χώρα η αλληλεπίδραση της βιόσφαιρας, της ατμόσφαιρας, της υδρόσφαιρας και της λιθόσφαιρας. Wilding and Lin 2007, Geoderma Περικλείει τον όγκο του επιφανειακού στρώματος της λιθόσφαιρας από το ανώτερο τμήμα της επιφανειακής βλάστησης έως τη βάση του υπόγειου νερού. 2

Αντιδραστήρας τροφοδοτούμενος με υλικό του πετρώματος Soil Regolith Rock Brantley et al., 2006, Elements Downward water flow Upward flow of solid materials Όταν ο ρυθμός αποσάθρωσης (w) είναι ίσος με το ρυθμό διάβρωσης (W) τότε το πάχος του αποσαθρωμένου μανδύα και του εδάφους διατηρούνται σταθερά 3

Ορισμός εδάφους Έδαφος είναι το ανώτερο τμήμα του γήινου φλοιού το οποίο αποτελείται από ανόργανα συστατικά, οργανικό υλικό, νερό και αέρα. Κενά πόρων (50%) Αέρας (20-30%) Εδαφικό νερό (20-30%) Στερεά συστατικά (50%) Οργανικό υλικό (5%) Ανόργανα συστατικά (45%) Τα ανόργανα συστατικά αποτελούνται κατά κύριο λόγο από οξυγόνο, πυρίτιο και αργίλιο, καθώς από πλήθος άλλων στοιχείων σε μικρότερες ποσότητες. Το κλάσμα αυτό περιλαμβάνει τα διάφορα ορυκτολογικά συστατικά. Το οργανικό υλικό προέρχεται από τα υπολείμματα των φυτών και των οργανισμών που διαβιούν στο έδαφος. Αποτελείται κυρίως από άνθρακα, οξυγόνο, υδρογόνο και άζωτο. Ο αέρας συνίσταται από οξυγόνο, άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα. Το εδαφικό νερό περιλαμβάνει διαλυμένα στοιχεία από τα ανόργανα συστατικά του εδάφους. 4

Παράγοντες εδαφογένεσης 1) Κλίμα: οι μεταβολές της θερμοκρασίας και η ποσότητα των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων καθορίζουν την ένταση και το είδος της αποσάθρωσης σε κάθε περιοχή Ρυθμοί αποσάθρωσης σε σχέση με την ποσότητα των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων στη νήσο Χαβάη (το μητρικό πέτρωμα είναι βασάλτης) 5

2) Μητρικό υλικό: προσδιορίζει σε μεγάλο βαθμό τη χημική σύσταση του εδάφους που θα προκύψει από την αποσάθρωση του. Example: Basaltic parent material: οlivine, pyroxene, Ca-plagioclase Granitic parent material: K-feldspar, muscovite, quartz 3) Τοπογραφία: η μορφολογία του αναγλύφου επηρεάζει την ανάπτυξη των εδαφικών οριζόντων (οι εδαφικοί ορίζοντες σε απότομες πλαγιές δεν προλαβαίνουν να αναπτυχθούν = μικρό πάχος εδάφους). Έλεγχος μητρικού υλικού και τοπογραφίας στο σχηματισμό του εδάφους. 6

4) Χρόνος: όσο μεγαλύτερη ηλικία έχει ένα έδαφος, τόσο περισσότερο διαφέρει η σύστασή του από τη σύσταση του μητρικού πετρώματος. (e.g Fe 3+, Ti 4+, Zr 4+, quartz, zircon, kaolinite, goethite, hematite, gibbsite) e.g, Ca 2+, Mg 2+, olivine, pyroxene, amphibole Αφθονία των συστατικών ενός εδάφους σε σχέση με το χρόνο 7

5) Βιολογικοί παράγοντες: η παραγωγή οργανικών οξέων και συμπλόκων από την αποσύνθεση του οργανικού υλικού υποβοηθάει τη χημική αποσάθρωση των ορυκτών. 3 σημαντικές διεργασίες: α) βιογενές CO 2 από τη διαπνοή των φυτών σχηματισμός H 2 CO 3 β) φαινόμενα ιοντοανταλλαγής = απελευθέρωση H + από τα φυτά (ταυτόχρονη πρόσληψη K +, Ca +2, Mg +2, Na + ) έχει ως αποτέλεσμα την ελάττωση του ph γ) η αποσύνθεση των φύλλων και των άλλων μορφών της οργανικής ύλης παράγει χουμικά οξέα τα οποία υποβοηθάνε την υδρόλυση των ορυκτών 6) Ανθρωπογενείς παράγοντες έχουν επιφέρει σε σημαντικό βαθμό μεταβολή στη χημική σύσταση των εδαφών. 8

Ορίζοντες εδάφους Ορίζοντας O: αποτελείται κυρίως από οργανικό υλικό Ορίζοντας Α: συνύπαρξη οργανικού υλικού και εδάφους αποτελούμενο από ορυκτολογικά συστατικά Ορίζοντας Ε: ζώνη απόπλυσης (απομάκρυνση πυριτικών ορυκτών και οξειδίων Fe και Al μέσω απόπλυσης =eluviation), απομάκρυνση στοιχείων (Ca, Mg, Na, K) εν διαλύσει ( έκπλυση=leaching) Ορίζοντας Β: ζώνη εμπλουτισμού (συνάθροιση οξειδίων, αργιλικών, ανθρακικών και πυριτικών ορυκτών) Ορίζοντας C: μερικώς αποσαθρωμένο μητρικό υλικό R: Μητρικό πέτρωμα 9

Περιεχόμενο των στοιχείων σε εδάφη και στο φλοιό της γης Major elements Trace elements Element Earth's crust (mean) Soil (median) O 47.4% 49% Si 27.7% 33% Al 8.2% 7.1% Fe 4.1% 4% Ca 4.1% 1.5% Na 2.3% 0.5% K 2.1% 1.4% Ν 25 mg/kg 2000 mg/kg C 480 mg/kg 2% Mg 2.3% 0.5% Mn 950 mg/kg 1000 mg/kg S 260 mg/kg 700 mg/kg P 1000 mg/kg 800 mg/kg Ba 500 mg/kg 500 mg/kg Sr 370 mg/kg 250 mg/kg Ni 80 mg/kg 50 mg/kg Cr 100 mg/kg 70 mg/kg Cu 50 mg/kg 30 mg/kg Zn 190 mg/kg 400 mg/kg Σημαντικός εμπλουτισμός C και N σε σχέση με τις περιεκτικότητες στο γήινο φλοιό. Απεμπλουτισμός Ca, Na, K και Mg εξαιτίας της υψηλής διαλυτότητας που χαρακτηρίζει τα κύρια ορυκτολογικά συστατικά που περιέχουν τα στοιχεία αυτά. 10

Κύρια ορυκτά που απαντούν σε εδάφη Α) Πρωτογενή ορυκτά (π.χ. χαλαζίας, άστριοι, μαρμαρυγίες, αμφίβολοι, πυρόξενοι, ολιβίνης, επίδοτο) Β) Δευτερογενή ορυκτά (αργιλικά ορυκτά, οξείδια σιδήρου και αργιλίου) Ανθεκτικότητα ορυκτών στην αποσάθρωση (οι θερμοκρασίες δεν ισχύουν για τα μη πυριτικά ορυκτά) 11

Σχέση κοκκομετρίας και ορυκτών σε εδάφη

Σχέση των ορυκτών που περιέχονται στα εδάφη με την αποσάθρωση Πρώιμα στάδια αποσάθρωσης Γύψος, ανθρακικά ορυκτά, ολιβίνης, πυρόξενοι, αμφίβολοι, άστριοι Χαμηλό περιεχόμενο σε νερό και οργανικό υλικό, περιορισμένη έκλπυση, μικρή χρονική διάρκεια αποσάθρωσης Ξηρές ή ψυχρές περιοχές, φτωχά αποσαθρωμένα εδάφη Ενδιάμεσα στάδια αποσάθρωσης Χαλαζίας, μαρμαρυγίες, ιλλίτης, χλωρίτης, σμεκτίτης Καολινίτης, γιψίτης, οξείδια σιδήρου Διατήρηση Na, K, Ca, Mg, Fe (II) και Si, Προχωρημένα στάδια αποσάθρωσης Απομάκρυνση Na, K, Ca, Mg, Fe (II) και Si, έντονη έκπλυση, οξείδωση Fe (II) Εδάφη σε εύκρατα κλίματα, συνάθροιση humus και αργιλικών ορυκτών, καλά αναπτυγμένοι έδαφικοί ορίζοντες Εδάφη σε περιοχές με υψηλή θερμοκρασία και μεγάλες ποσότητες ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων, απουσία Ca, K, Na, Mg 13

(1) Ρυθμοί αποσάθρωσης Ο ρυθμός αποσάθρωσης ενός ορυκτού μπορεί να προσδιοριστεί λαμβάνοντας υπόψη το χρόνο που χρειάζεται να διαλυθεί σφαίρα διαμέτρου 1 mm του ορυκτού σε ένα αραιό διάλυμα σε ph 5. Ρυθμοί αποσάθρωσης ορισμένων ορυκτών Mineral Composition Time (yr) Dissol. Rate (mol/m 2 /s) Log dissol.rate Quartz SiO 2 34 x 10 6 4.1 x 10-14 -13.4 Kaolinite Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 6 x 10 6 1 x 10-13 -13 K-feldspar KAlSi 3 O 8 740 x 10 3 5.0 x 10-13 -12.4 Muscovite KAl 2 Si 3 AlO 10 (OH) 2 720 x 10 3 3.2 x 10-14 -12.5 Albite NaAlSi 3 O 8 500 x 10 3 6.3 x 10-13 -12.2 Diopside CaMgSi 2 O 6 140 x 10 3 3.6 x 10-12 -11.4 Anorthite CaAl 2 Si 2 O 8 80 x 10 3 4.0 x 10-12 -11.4 Enstatite MgSiO 3 16 x 10 3 3.2 x 10-11 -10.5 Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 10 x 10 3 1.1 x 10-11 -11 Forsterite Mg 2 SiO 4 2 x 10 3 3.6 x 10-10 -9.4 Dolomite CaMg(CO3) 2 1.6 3 x 10-7 -6.5 Calcite CaCO 3 0.1 1 x 10-6 -6 14

(2) Chemical index of alteration Ο βαθμός της χημικής αποσάθρωσης μπορεί να εκτιμηθεί ποσοτικοποιώντας τις μεταβολές στη χημική σύσταση του εδάφους που έχουν λάβει χώρα από την έναρξη της αποσάθρωσης CAI = 100 * Al 2 O 3 / Al 2 O 3 + CaO + Na 2 O + K 2 O (ολικές συγκεντρώσεις των οξειδίων στο έδαφος, συγκεντρώσεις % ) Ο χημικός δείκτης εξαλλοίωσης θα αυξάνει με την αύξηση της έκπλυσης και κατά συνέπεια με την αύξηση του βαθμού αποσάθρωσης. Άλλοι δείκτες έχουν αναπτυχθεί λαμβάνοντας υπόψη το άθροισμα K 2 O + Na 2 O + MgO + CaO / άθροισμα Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + TiO 2 ή το άθροισμα K 2 O + Na 2 O + MgO + CaO / Al 2 O 3. 15

(1) Ποσοτικοποίηση της κινητικότητας των στοιχείων στο έδαφος % μεταβολή = 100 * (wt%έδαφος wt%μητρικό υλικό) / wt%μητρικό υλικό Γεωχημικές μεταβολές εδάφους 2 διαφορετικών ηλικιών (το μητρικό υλικό είναι ποτάμια ιζήματα βασαλτικής και ανδεσιτικής σύστασης). Οι τιμές δίνονται σε % είτε του στοιχείου είτε του ορυκτού Μητρικό υλικό 10000 χρόνια 125000 χρόνια % μεταβολή (συνολική) Si 26.5 25.3 23.2-12.4 Ti 0.88 1.37 1.77 +99.7 Zr 129 ppm 164 ppm 219 ppm +68.9 Fe 4.26 6.42 7.20 +68.9 Al 5.24 5.99 6.75 +28.9 Mg 2.35 0.97 0.32-86.3 Ca 2.37 0.18 0.09-96.2 Na 0.52 0.12 0.05-90.7 K 0.47 0.18 0.17-64.3 Χαλαζίας 13.1 11.5 18.8 +43.5 Πλαγιόκλαστο 12.8 2.8 <0.5-100 Αυγίτης 4.1 <0.5 <0.5-100 Σμεκτίτης 42.2 40.6 <2-100 Καολινίτης 15.9 27.6 57.8 +263 Γκαιτίτης 6.2 6.9 3.2-48.4 Κινητικότητα στοιχείων: Ca > Na > Mg > K > Si > Al > Fe > Zr > Ti 16

(2) Ποσοτικοποίηση κινητικότητας των στοιχείων με προφίλ βάθους κανονικοποιημένης συγκέντρωσης ως προς δυσκίνητα στοιχεία (π.χ. Ti) j C C j, w j, p C C i, p i, w 1 i= Δυσκίνητο στοιχείο j= Ευκίνητο στοιχείο w= Αποσαθρωμένος μανδύας p= Μητρικό πέτρωμα C = συγκέντρωση (mol/m 3 ) τ j = -1 (complete depletion) τ j = 0 (no change) τ j >0 addition from an outside source Βrantley et al., 2007, Elements 17

απεμπλουτισμός εμπλουτισμός Στενή σχέση του Cu με το οργανικό υλικό Αποσύνθεση φυτών εμπλουτίζει το έδαφος με C ή υπάρχει εξωγενής παράγοντας που προκαλεί εμπλουτισμό του στοιχείου (Mn) στο επιφανειακό έδαφος Χαμηλές τιμές ph ευνοούν την κινητοποίηση Al Πρόσληψη K από τα φυτά Σχηματισμός οξειδίων Al Διάλυση K-αστρίου 18

Χημικές μεταβολές κατά μήκος ενός τυπικού εδαφικού προφίλ σε περιοχές εμφάνισης υπερβασικών πετρωμάτων (εύκρατο κλίμα) C B = Συγκέντρωση στοιχείου στον μανδύα αποσάθρωσης C A = Συγκέντρωση στοιχείου στο μητρικό πέτρωμα Caillaud et al. 2009, Geoderma Major elements (wt.% oxides) Trace metals (mg/kg) Depth(cm) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO Ni Cr Mn Co 60-80 32.69 7.32 25.29 16.01 4142 7466 5886 724 80-100 33.80 6.26 24.36 14.92 5320 6756 4569 750 100-120 39.29 5.44 18.34 15.93 4625 8675 1936 248 120-140 37.97 4.01 18.81 19.10 4018 5812 465 117 Rock > 140 39.61 1.49 7.79 36.41 1587 2262 620 86 Earth' crust 75 100 950 25 19

Μορφές εμφάνισης ιχνοστοιχείων σε στερεές φάσεις 1) ως κύριο στοιχείο σε κάποιο ορυκτό (π.χ. ο Pb στον αγκλεσίτη (PbSO 4 ), ο Zn στο σμισθονίτη (ZnCO 3 ), ο Cu στο χαλκοπυρίτη (CuFeS 2 ) 2) ως ιχνοστοιχείο στην κρυσταλλική δομή ενός καλά κρυσταλλωμένου ορυκτού (π.χ. ο Zn στο μαγνητίτη, το Ni στον ολιβίνη, ο Cu στο βιοτίτη) λόγω αντικατάστασης Ιοντικές ακτίνες: Fe +3 =0.65Å, Fe +2 =0.78Å, Mg +2 =0.72Å, Ni +2 =0.69Å, Cu +2 =0.73Å, Co +2 =0.75Å, Zn +2 =0.74Å, As +3 =0.58Å, Cr +3 =0.62Å 3) ενσωματωμένο στη δομή ορυκτών (co-precipitation=συγκαταβύθιση) που έχουν σχηματιστεί λόγω καταβύθισης ιόντων από υπερκορεσμό του διαλύματος ως προς τα στοιχεία αυτά (π.χ. το Mn στον ασβεστίτη, το As στα οξυ-υδροξείδια του τρισθενού σιδήρου)

Μορφές εμφάνισης ιχνοστοιχείων σε στερεές φάσεις 4) ως ιχνοστοιχείο προσροφημένο σε οξείδια Fe και Mn (π.χ. το Co στα οξείδια Mn, o Cu στα οξείδια Fe) Προσρόφηση (adsorption) ορίζεται η απομάκρυνση ενός ιόντος στην επιφάνεια ενός στερεού σωματιδίου, χωρίς τη δημιουργία μιας τυπικής τρισδιάστατης μοριακής δομής, χαρακτηριστικής για ένα ορυκτό. Προσρόφηση κατιόντων στο φερριυδρίτη σε συνάρτηση με το ph 5) ως ιχνοστοιχείο που έλκεται στην επιφάνεια κολλοειδών σωματιδίων (οξείδια Fe-Mn, αργιλικά ορυκτά, οργανικό υλικό) - Τα κολλοειδή σωματίδια έχουν διάμετρο από 10 Å έως 100 000 Å (μέλη της ομάδας των σμεκτιτών, υδροξείδια του Fe και Al) Οι γεωχημικές μορφές με τις οποίες τα ιχνοστοιχεία απαντούν στα εδάφη καθορίζουν τη χημική τους συμπεριφορά σε σχέση με το φυσικό περιβάλλον όπου απαντούν και τις εργαστηριακές αναλυτικές δοκιμές

Μέθοδοι προσδιορισμού στοιχείων σε εδάφη Ολική διαλυτοποίηση χρήση μείγματος 4 οξέων (HNO 3 -HClO 4 - HF- HCl) Μερική διαλυτοποίηση χρήση ασθενών οξέων (πχ. HNO 3 -HCl-H 2 O 2 ) Απλές εκχυλίσεις (χρήση ασθενών οξέων (πχ. CH 3 COOH) ή οργανικών οξέων (EDTA) Διαδοχικές εκχυλίσεις (προσφέρουν περισσότερες πληροφορίες για τις γεωχημικές φάσεις που φιλοξενούν τα στοιχεία) Η επιλογή της αναλυτικής μεθόδου εξαρτάται κυρίως από τους στόχους της έρευνας και το είδος των πληροφοριών που αναμένεται να αντληθούν. Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν: κόστος αναλύσεων διαθέσιμος χρόνος διαθεσιμότητα χημικών αντιδραστηρίων τα χημικά στοιχεία που πρόκειται να αναλυθούν Διαφορετικά αντιδραστήρια διαλυτοποιούν διαφορετικά συστατικά του εδάφους 22

Συσχετισμοί μεταξύ διαφόρων χημικών εξαγωγών και των γεωχημικώνορυκτολογικών φάσεων στις οποίες επιδρούν (Cohen et al., 2010) 23

Γεωχημική χαρτογράφηση αγροτικών εδαφών της Ευρώπης 33 Ευρωπαϊκές χώρες 2100 αγροτικά δείγματα (1 δείγμα ανά 2500 km 2 ) από τα οποία 53 δείγματα ήταν από τον ελληνικό χώρο. Συμμετοχή πολλών ειδικοτήτων: γεωλόγοι, γεωχημικοί, χημικοί, στατιστικολόγοι από Πανεπιστήμια, Γεωλογικές Υπηρεσίες, Υπουργεία των Ευρωπαϊκών χωρών Χάρτης δειγματοληψίας αγροτικών εδαφών 24

Γεωχημικοί χάρτες κατανομής Cr και As στα αγροτικά εδάφη της Ευρώπης Οι φυσικές γεωλογικές διεργασίες καθορίζουν τη γεωχημεία του εδάφους. Η σαφής διαφορά στα επίπεδα των συγκεντρώσεων μεταξύ της Βόρειας και της Νότιας Ευρώπης συνδέεται με το νοτιότερο όριο της τελευταίας παγετώδους περιόδου. Τα εδάφη στη Νότια Ευρώπη είναι μεγαλύτερης ηλικίας και περισσότερο λεπτόκοκκα με αποτέλεσμα να χαρακτηρίζονται από υψηλότερες συγκεντρώσεις χημικών στοιχείων. 21

Γεωχημική χαρτογράφηση επιφανειακών εδαφών της πόλης των Αθηνών (Argyraki and Kelepertzis 2014) 10 m Τρόπος συλλογής δειγμάτων 238 επιφανειακά δείγματα (0-10 cm) συλλογή βάσει τετραγωνικού κάναβου με διαστάσεις κελιών 1km x 1km 10 m χώνευση με μίγμα 26 HNO 3 -HCl-HClO 4 -HF

Γεωχημικοί χάρτες κατανομής στοιχείων σε εδάφη από την Αθήνα Σε αυτήν την πυκνότητα δειγματοληψίας γίνεται εμφανής η διάκριση φυσικών και ανθρωπογενών πηγών εμπλουτισμού των στοιχείων 27

Εδαφογεωχημική έρευνα στο Στρατώνι Χαλκιδικής (Argyraki et al 2007) Element Stratoni mean Συγκεντρώσεις σε mg/kg Global soil mean UK (DOE-ICRCL) France Canada Small garden Open area Action limit Industrial area Pb 1090 17 450 1500 1000 1000 Zn 878 50 280 280-560 3000 1500 Cu 184 20 140 140-280 1000 500 Cd 6.2 1 5 12-15 20 20 As 635 5 20 40 50 Εδαφικά δείγματα από την περιοχή Θηβών (Kelepertzis and Stathopoulou 2013) Pb Zn Ni Cr Cu Mn Co Μέση τιμή στη Θήβα 24 67 1591 277 32 1010 54 Μέση σύσταση εδαφών 10 50 40 100 20 850 10 Επιθυμητή τιμή (Ολλανδική νομοθεσία) Όριο ανάγκης παρέμβασης (Ολλανδική νομοθεσία) 85 140 35 100 36 * 20 530 720 210 380 190 * 240 Συγκεντρώσεις σε mg/kg 28