Μελέτη ρύπανσης εδαφών και υπόγειων νερών από αρσενικό και αντιμόνιο στην ευρύτερη περιοχή του δήμου Μελιβοίας Ν. Λάρισας

Abstract

The objective of this paper is to assess the contamination of groundwater and soil by toxic elements in the mineralized area of Melinoia. Melivoia area belongs to the Pelagonian tectonic zone. The geology of the area comprises the following rock types in order of increasing age: a) Quaternary sediments, b) Neogene sediments, c) Marbles of Agia (Upper Cretaceous), d) Pre-Upper Cretaceous tectonic cover (metamorphic ophiolitic rocks and metasediments), e) Middle Upper Triassic - Upper Jurassic marbles. f) Neopaleozoic - Lower Middle Triasic metamorphic formations, g) Paleozoic crystalline basement. The area is characterized by many occurrences of iron oxides-hydroxides and Sb and As mineralization of hydrothermal origin. The hydrogeology of the Melivoia area depends mainly on tectonics. Weathered metamorphic rocks create an aquifer of minor significance, while the underlying karstic carbonated rocks create an aquifer of greater importance. A minor aquifer also exists into the Tertiary sediments. Both elements can form toxic chemical species for human, their main intake pathway being drinking water. Toxicity, reactivity and bioavailability of the elements depend on their chemical forms. 17 rock samples, 101 soil samples, and 100 groundwater samples were collected and analyzed from the mineralized areas in Melivoia area, East Thessaly. The geology of Melivoia area includes sedimentary and metamorphic rocks and the mineralization includes Sb and As sulphide minerals and pyrite. Τhe minerology of rock samples was studied by Scanning Electron Microscop (SEM) and XRD. The soil samples were analyzed for Ni, Cu, Zn, Fe, Mn, Cr, Co, Cd by AAS and for As, Al Ba, Be, Bi, B, Ca, Pb, Li, Mg, Mo, K, Se, Sr, Tl, Ti, V, Na, Sb by ICP AES. Also pH and Eh was determined in 80 samples. The water samples were analysed for ΝΟ3, SO4, P2O5, Cl, ΝΟ2, ΝΗ3, HCO3, Νa, K, Ca, Ni, Cr, Co, Zn, Mn, Pb, Cu, Fe, Cd, As, Sb, Ag, Al, Au, B, Ba, Be, Bi, Br , Ce, Cs, Dy, Er, Eu , Ga, Gd, Ge, Hf, Hg, Ho, In, Ir, La, Li, Lu, Mo, Nb, Os, Pd, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, S, Sc, Se, Si, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Te, Th, Ti, Tl, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr in order to evaluate their environmental impact. Sulphate, nitrate, nitrite, phosphate and chloride were measured photometrically using a Hach DR/4000 apparatus. Bicarbonate was measured using a Hach alkalinity titrator. Arsenic and Sb concentrations were determined by Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry with an AAS Perkin Elmer 1100B instrument, while the rest elements were measured by Flame-AAS and Graphite Furnace-AAS. Identified minerals in the rocks include crystals of arsenopyrite of diameter approximately 60 μm, pyrite with a length of 10 μm with As, chromite, scorodite, hematite and crystals of hydroxylapatite of 40 μm. Chromite’s length is approximately 200 μm. Pyrite is often oxidized almost in all samples and that’s why goethite and iron oxides exist. This oxidation release the arsenic in the groundwater. The existence of the hydroxylapatite may attribute to the release of arsenic because phosphorus can replace arsenic in the solid phase. .................................................................................................................

Η παρούσα μελέτη εστιάζει στη μελέτη της ρύπανσης εδαφών και υπόγειων νερών από αρσενικό και αντιμόνιο στην ευρύτερη περιοχή του Δήμου Μελιβοίας του Νομού Λαρίσης. Η ευρύτερη περιοχή της Μελιβοίας γεωλογικά ανήκει στο χώρο της Πελαγονικής ζώνης ο οποίος αναλύεται από τους παλαιότερους έως τους νεώτερους σχηματισμούς: Παλαιοζωικό κρυσταλλικό υπόβαθρο το οποίο αποτελείται από γνεύσιους και γνευσιοσχιστόλιθους με παρεμβολές αμφιβολιτικών σχιστόλιθων και αμφιβολιτών. Νεοπαλαιοζωικός-Κατωμεσοτριαδικός σχηματισμός οι οποίοι υπέρκεινται επικλυσιγενώς του Παλαιοζωικού κρυσταλλικού υποβάθρου και αποτελείται από ποικιλία μεταμορφωμένων πετρωμάτων ιζηματογενούς προελεύσεως (σχιστόλιθοι, γνευσιοσχιστόλιθοι, αμφιβολίτες και μεταβασάλτες). Στα κατώτερα μέλη της απαντούν κατά θέσεις ενστρώσεις αδροκρυσταλλικών μαρμάρων και σιπολινών. Μεσοανωτριαδικά - Ανωιουρασικά μάρμαρα τα οποία αποτελούν κανονική εξέλιξη προς τα άνω των προηγούμενων σχηματισμών. Προανωκρητιδικό τεκτονικό κάλυμμα (Ηωελληνικό κάλυμμα) το οποίο περιλαμβάνει σύμπλεγμα οφιολιθικών πετρωμάτων και μεταιζημάτων και υπέρκεινται τεκτονικά με επώθηση σχηματισμών της προανωκρητιδικής πελαγονικής σειράς. Η επώθηση αυτή τοποθετείται μεταξύ τέλος Ανωιουρασικού και αρχών Κατωκρητιδικού. Από κοιτασματολογική άποψη στην περιοχή της Μελιβοίας απαντούν: Σιδηροπυρίτης και κατά θέσεις διάσπαρτοι κρύσταλλοι σε γραφιτικούς σχιστόλιθους. Μικρές συγκεντρώσεις μαγνητίτη - αιματίτη σε αμφιβολιτικούς σχιστόλιθους. Μεταλλοφορία αρσενικού, με τη μορφή του ορυκτού σανδαράχη (As2S3) με ή άνευ αντιμονίτου (Sb2S3), μέσα σε κατακερματισμένο σερπεντινίτη με έντονες οξειδώσεις και πυριτιώσεις. Μεταλλικά θειούχα ορυκτά, σε φλεβίδια και διάσπαρτους κρυστάλλους, όπως είναι μαγνητοπυρίτης, μαρκασίτης, αρσενοπυρίτης, χαλκοπυρίτης. Ακόμα αξιοσημείωτη είναι η ύπαρξη σημαντικών όγκων αρχαίων σκωριών. Όλες οι μεταλλικές αυτές συγκεντρώσεις συνδέονται με τριτογενή υδροθερμικά διαλύματα τα οποία προέρχονται από όξινες υποηφαιστειακές διεισδύσεις. Η υδρογεωλογία της περιοχής επηρεάζεται από την τεκτονική. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα της περιοχής είναι έντονα διαρρηγμένα και διαβρωμένα και αποτελούν έναν υδροφόρο ορίζοντα. Οι υποκείμενοι, έντονα καρστικοποιημένοι ανθρακικοί σχηματισμοί δημιουργούν έναν καρστικό υδροφορέα μεγαλύτερου ενδιαφέροντος. Τέλος υδροφορία αναπτύσσεται και εντός των Νεοτριτογενών χερσαίων και λιμναίων σχηματισμών το πάχος των οποίων υπερβαίνει τα 300m. Η μακρόχρονη έκθεση στο αρσενικό έχει σαν αποτέλεσμα την χρόνια δηλητηρίαση από αυτό (arsenicosis). Αλλοιώσεις του δέρματος, όπως μελανώματα και κεράτωση στα χέρια και τα πόδια είναι χαρακτηριστικές της μακρόχρονης έκθεσης στο αρσενικό. Αυτά τα συμπτώματα εμφανίζονται συνήθως μετά από 5 - 15 χρόνια έκθεσης. Επίσης επιπτώσεις υπάρχουν στο αναπνευστικό, κυκλοφοριακό, νευρικό σύστημα και στα νεφρά. Η πιο σημαντική επίπτωση όμως είναι η εμφάνιση καρκίνου στο δέρμα, στους πνεύμονες και στην ουροδόχο κύστη. Επίσης τα άτομα με μακρόχρονη έκθεση στο αρσενικό είναι πιθανότερο να παρουσιάσουν ζαχαρώδη διαβήτη. Η τοξικότητα του αντιμονίου εξαρτάται από τη διαλυτότητα του στο νερό και από το κατάσταση οξείδωσης. Σε γενικές γραμμές η τρισθενής μορφή του είναι περισσότερο τοξική από την πεντασθενή και η ανόργανη πιο τοξική από την οργανική. Η χρόνια εισπνοή σκόνης που περιέχει αντιμόνιο οδηγεί σε ερεθισμό του αναπνευστικού συστήματος, του μυοκαρδίου και έχει συνέπειες στο ήπαρ. Επίσης το αντιμόνιο συνδέεται και με εμφάνιση καρκίνου στους πνεύμονες και μόνο και όχι σε άλλα όργανα. ................................................................................................