Γεωεπιστήμες και είδη πετρωμάτων

Α’ ΤΑΞΗ , 4ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΧΑΝΙΩΝ

Τι είναι και ποιες είναι οι γεωεπιστήμεςΤο αντικείμενο των γεωεπιστημών και η πορεία εξέλιξης του μέχρι τη δεκαετία '70

Οι γεωεπιστήμες ορίζουν την εξέλιξη της επιστήμης της Γεωλογίας που είχε ως

αντικείμενο τη μελέτη της Γης και των υλικών που την αποτελούν, καλύπτοντας και τις

τέσσερις διαστάσεις του χωρο-χρόνου. Εντάσσονται στις φυσικές επιστήμες και αντλούν

εργαλεία, μεθόδους έρευνας και θεωρίες από τη Φυσική, τη Χημεία, τη Βιολογία και τα

Μαθηματικά, και στόχος τους είναι η μελέτη και κατανόηση των λειτουργιών και της

εξέλιξης της Γης. Η περαιτέρω, αναπόφευκτη πολυδιάσπαση του αρχικού συνολικού

γεωλογικού αντικειμένου σε ειδικότητες και υποειδικότητες συνετέλεσε μεν στην

επιστημονική πρόοδο, αλλά αποδυνάμωσε βαθμιαία τη συνεργασία μεταξύ των

επιμέρους γεωεπιστημόνων και κυρίως τη δυνατότητα του καθενός να διατηρεί την

αναγκαία συνολική θεώρηση των γεωλογικών διεργασιών και φαινομένων.

Ο ευρύτερος σε περιεχόμενο όρος Γεωεπιστήμες, διευρύνει την αρχική συνολική

θεώρηση της Γης (όπως γινόταν στην παλαιότερη Γεωλογία) και περιλαμβάνει εκτός της

νέας Γεωλογίας, τη Γεωγραφία, την Ωκεανογραφία, την Υδρολογία, τη Μετεωρολογία

και την επιστήμη της ατμόσφαιρας. Καλύπτει δηλαδή, την μελέτη των υλικών και των

φαινομένων που αναφέρονται στα τρία από τα τέσσερα κύρια υποσυστήματα του

μεγασυστήματος της Γης: λιθόσφαιρα, υδρόσφαιρα, ατμόσφαιρα (Βλ. Σχ.1).

Σχήμα 1: Μεγασύστημα της Γης και υποσυστήματα.

4ο ΓΕΛ Χανίων 2

Η εξέλιξη και διεύρυνση του αντικειμένου των γεωεπιστημών

μετά τη δεκαετία του '70

Από τη δεκαετία του ΄70 και εξής φορείς της κοινωνίας, της επιστήμης και της

αγοράς συνειδητοποιούν και αποκτούν σταδιακά μια ολοκληρωμένη θεώρηση των

γνωστών σοβαρών περιβαλλοντικών προβλημάτων σε διεθνές επίπεδο: αρνητικές

επιπτώσεις από τη δημιουργία μεγάλων τεχνικών έργων, εξάντληση ενέργειας και

πρώτων υλών, έλλειψη-ρύπανση υδατικών πόρων, εξάλειψη-υποβάθμιση

οικοσυστημάτων, παγκόσμια κλιματική αλλαγή και φαινόμενο του θερμοκηπίου, κλπ.

Έτσι, συντελείται η διεύρυνση του παραδοσιακού γεωλογικού αντικειμένου, από

τους βαθύτερους προς τους επιφανειακούς γεωλογικούς σχηματισμούς (προς το

επιδερμικό δηλαδή τμήμα της λιθόσφαιρας), καθώς και η διεύρυνση της έρευνας προς τη

μεγαλύτερη κλίμακά της, που αφορά στην ανθρώπινη ζωή. Η διεύρυνση αυτή

πιστοποιείται και από τη δημιουργία νέων και επιστημονικά σύνθετων όρων, οι οποίοι

δηλώνουν τα νέα πεδία εκπαίδευσης-έρευνας και επαγγελματικής-επιστημονικής δράσης,

που συνδέονται με τη γεωλογία-γεωεπιστήμες. Προκύπτει έτσι σταδιακά ένα σύνολο

νέων γεωεπιστημονικών αντικειμένων, με κοινό περιβαλλοντικό προσανατολισμό που

φέρει σήμερα το συλλογικό όνομα: Περιβαλλοντικές Γεωεπιστήμες (Environmental Geo-

orEarthSciences).

Κατηγορίες των γεωεπιστημών

Γεωγραφία: Είναι η επιστήμη που μελετά αφενός πώς οι άνθρωποι

χρησιμοποιούν αλλά και διαμορφώνουν το χώρο μέσα στον οποίο ζουν, αφετέρου

πώς η Γη επηρεάζει τον τρόπο που ζουν οι άνθρωποι. Ιδιαίτερα διαμορφώνει τους

γενικούς όρους κατανομής και ζωής των όντων στην επιφάνειά της.

Γεωλογία: Επιστήμη που μελετά την εξελικτική ιστορία της Γης και την ειδική

σύσταση των δυνάμεων που τη διαμόρφωσαν και των υλικών που την αποτελούν.

Ιδιαίτεροι επιστημονικοί κλάδοι της Γεωολογίας είναι η Ηφαιστειολογία και η

Ορυκτολογία.

Κύριο αντικείμενο της επιστήμης της Ηφαιστειολογίας είναι η μελέτη

γενικά των φαινομένων της ηφαιστειότητας, δηλαδή των Ηφαιστείων και

η έρευνα των αιτίων των ηφαιστειακών δράσεων.

4ο ΓΕΛ Χανίων 3

Η επιστήμη της Ορυκτολογίας μελετά τα ορυκτά και ειδικότερα τις

ιδιότητές τους, τη χημική σύνθεση και συμπεριφορά τους, τη κρυσταλλική

μορφή τους. Επίσης μελετά το ρόλο ενός εκάστου ορυκτού στη φύση, την

ιστορία του, τη γένεση και τις μεταμορφώσεις του, τις ποικιλίες του (σε

διάφορες συνθήκες) και τις μεταξύ τους σχέσεις, επισημαίνοντας τη

σπουδαιότητα και τη χρήση εκάστου, όσο και τα σημεία της Γης που

ανευρίσκονται. Η Ορυκτολογία συγγενεύει με την Πετρολογία, την

Κοιτασματολογία, τη Γεωχημεία και την Κρυσταλλογραφία, αφού τα

ορυκτά ως επί το πλείστον είναι κρυσταλλικά σώματα, τα δε πετρώματα

αποτελούν αθροίσματα ορυκτών. Θεμελιώδης εδώ είναι ο ρόλος της

Χημείας, της Φυσικής και των Μαθηματικών, ενώ συναφείς είναι και

τέχνες όπως η μεταλλευτική και η μεταλλουργία (η πρώτη ενδιαφέρεται

για την εξόρυξη των μεταλλευμάτων από τη Γη και η δεύτερη για την

εξαγωγή των μετάλλων από τα μεταλλεύματα).

Σεισμολογία: Η Σεισμολογία είναι κλάδος της Γεωφυσικής. Αντικείμενο της

είναι η μελέτη των σεισμικών φαινομένων.

Παλαιοντολογία: Είναι η επιστήμη η οποία μελετά την ιστορία της εμφάνισης

και της ανάπτυξης της ζωής στη Γη, των αρχαίων φυτών και ζώων και γενικά

ζωντανών οργανισμών. Η Παλαιοντολογία βασίζεται στη μελέτη των

απολιθωμάτων, αποδεικνύοντας την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών

διατηρημένων, ολικά ή (συνηθέστερα) μερικά μέσα σε πετρώματα. Περιλαμβάνει

τη μελέτη των οργανικών απολιθωμάτων, των ιχνών, των μητρών, των

απολιθωμένων πετρωμάτων και των χημικών καταλοίπων.

Μετεωρολογία: Η Μετεωρολογία ανήκει στις Θετικές Επιστήμες, με κύριο

αντικείμενο την έρευνα της ατμόσφαιρας στο σύνολό της και των φαινομένων

που συμβαίνουν σ΄ αυτή.

Κλιματολογία: Κλιματολογία είναι η μελέτη της αλλαγής του κλίματος, που

επιστημονικά ορίζεται ως καιρικές συνθήκες κατά μέσο όρο στη διάρκεια μιας

χρονικής περιόδου. Αυτό το σύγχρονο πεδίο της μελέτης έχει θεωρηθεί ως τμήμα

των ατμοσφαιρικών επιστημών και επιμέρους πεδίο της φυσικής γεωγραφίας, η

οποία είναι μία από τις επιστήμες της Γης. Η κλιματολογία περιλαμβάνει τώρα

πτυχές της Ωκεανογραφίας και της Βιοχημείας.

4ο ΓΕΛ Χανίων 4

Ωκεανογραφία: Ωκεανογραφία ονομάζεται η επιστήμη η οποία ερευνά και

μελετά τους ωκεανούς, τις θάλασσες και τις λίμνες, τον πυθμένα αυτών και τις

ακτές που τα περιβάλλουν. Θεωρείται κλάδος της Γεωλογίας, αλλά στην

πραγματικότητα αποτελεί διεπιστημονικό πεδίο συνεργασίας πολλών

επιστημονικών και τεχνικών κλάδων. Με την Ωκεανογραφία συμπληρώνεται η

μελέτη της υδρόγειας σφαίρας έναντι της Γεωγραφίας που υπό στενή έννοια

μελετά τις ηπείρους.

Ορισμένες φορές στις γεωεπιστήμες συμπεριλαμβάνεται και η Περιβαλλοντολογία,

αλλά από θεωρητική σκοπιά αντιμετωπίζεται συνήθως ως επιστήμη ταυτόσημη με την

Οικολογία και επομένως ως κλάδος της Βιολογίας. Η Γεωφυσική και η Γεωχημεία

επίσης επικαλύπτονται με τις επιστήμες της γης.

4ο ΓΕΛ Χανίων 5

Πετρώματα

Τα ορυκτά είναι κρύσταλλοι χημικών ενώσεων οι οποίοι κρυσταλλώνονται σε 7

διαφορετικά κρυσταλλικά συστήματα, ενώ τα πετρώματα είναι συσσωματώματα

πολλών ορυκτών (πολύμικτα). Σε μερικές περιπτώσεις τα πετρώματα αποτελούνται από

ένα μόνο ορυκτό (μονόμικτα, π.χ. μάρμαρο).

Ανάλογα με τον τρόπο δημιουργίας τους, τα πετρώματα διακρίνονται σε τρεις

μεγάλες: Πυριγενή, Ιζηματογενή και Μεταμορφωμένα.

Ο γεωλογικός κύκλος περιγράφει με καλή ακρίβεια τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων

τύπων πετρωμάτων (Σχήμα 2).

Σχήμα 2: Ο γεωλογικός κύκλος

4ο ΓΕΛ Χανίων 6

Πυριγενή πετρώματα

Όλα τα πυριγενή πετρώματα προέρχονται από την ψύξη και στερεοποίηση του

μάγματος. Ανάλογα με τη θέση κρυστάλλωσης του μάγματος, διακρίνονται σε

πλουτωνικά, φλεβικά (ή υποηφαιστειακά) και ηφαιστειακά.

Ιζηματογενή πετρώματα

Τα ιζηματογενή πετρώματα προέρχονται από τη διαγένεση ιζημάτων που αποτίθενται

σε τοπογραφικά χαμηλά σημεία στο φλοιό της Γης (θάλασσες, λίμνες, πεδιάδες, κλπ).

Ανάλογα με τον τρόπο δημιουργίας τους διακρίνονται σε κλαστικά, χημικά και

βιογενή.

Ανάλογα με τη θέση δημιουργίας τους διακρίνονται σε θαλάσσια (νηριτικά ή

πελαγικά), ποτάμια ή αλλουβιακά, λιμναία, παγετωνικά, αιολικά, δελταϊκά, κ.ά.

Τα κλαστικά ιζήματα ταξινομούνται σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος

των κόκκων τους: κροκάλες ή λατύπες (ανάλογα με το αν είναι αποστρογγυλωμένα ή όχι

τα τεμάχη), άμμο, ιλύ και άργιλο. Τα αντίστοιχα πετρώματα ονομάζονται κροκαλοπαγή ή

λατυποπαγή, ψαμμίτες, ιλυόλιθοι (ή πηλόλιθοι) και αργιλόλιθοι (ή απλά άργιλοι).

Τα χημικά ιζήματα μπορεί να είναι ανόργανοι ασβεστόλιθοι (π.χ. τραβερτίνης),

δολομίτες, αλλά κυρίως τα άλατα που προέρχονται από την εξάτμιση μαζών νερού

(εβαπορίτες).

Τα βιογενή ιζήματα είναι κατά κύριο λόγο ανθρακικά (διάφορα είδη ασβεστολίθων)

ή πυριτικά. Τα μεν πρώτα σχηματίζονται από υπολείμματα υδρόβιων οργανισμών

(συνήθως τα αντίστοιχα πετρώματα ξεκινούν με το πρόθεμα βιο-, π.χ. βιομικρίτης), ενώ

τα πυριτικά από πυριτικό σκελετικό υλικό ραδιολαρίων και διατόμων (οργανικοί

κερατόλιθοι).

Μεταμορφωμένα πετρώματα

Ανάλογα με τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας της μεταμόρφωσής τους,

διακρίνονται σε χαμηλού, ενδιαμέσου και υψηλού βαθμού μεταμόρφωσης.

Ανάλογα με τον τρόπο μεταμόρφωσής τους, διακρίνονται σε πετρώματα

κατακλαστικής, επαφής, θαπτικής ή περιοχικής (καθολικής) μεταμόρφωσης.

4ο ΓΕΛ Χανίων 7

Πετρώματα και Σπήλαια

Σπηλαιογένεση είναι το σύνολο των φυσικοχημικών και βιολογικών φαινομένων που

γίνονται η αιτία της δημιουργίας του πρώτου μικρού εγκοίλου μέσα σε ένα πέτρωμα, που

με την πάροδο του χρόνου θα εξελιχθεί σε σπήλαιο. Το 95% των σπηλαίων

δημιουργείται σε ανθρακικό πέτρωμα, το οποίο είναι ιζηματογενές πέτρωμα, κυρίως

θαλάσσιο, που δημιουργήθηκε σε παλιότερες γεωλογικές εποχές.

Η δημιουργία των σπηλαίων ξεκινάει …από το νερό! Καθώς πέφτει το νερό της

βροχής (Η2Ο) στο έδαφος, ενώνεται με το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που βρίσκεται σε

μεγάλες ποσότητες στην ατμόσφαιρα ή με αυτό που είναι συγκεντρωμένο στα πεσμένα

φύλλα στο έδαφος, τα οποία βρίσκονται στο στάδιο της αποσύνθεσης, το χούμους.

Δημιουργείται μία νέα χημική ένωση από την ένωση του νερού με το διοξείδιο του

άνθρακα, που ονομάζεται ανθρακικό οξύ (H2CO3). Αυτό το οξύ βρίσκεται μέσα στο

νερό, το οποίο συγκεντρώνεται σε μικρές σχισμές στο έδαφος. Με την πάροδο των

χρόνων, διαλύει τον ασβεστόλιθο και οι ρωγμές αυτές γίνονται όλο και πιο μεγάλες,

μέχρι να σχηματιστεί τελικά ένα ευρύ κάθετο πέρασμα, ένα βάραθρο. Και θα συνεχίζει

να πηγαίνει προς τα κάτω, και να διαπλατύνεται έτσι το σπήλαιο, μέχρι να συναντήσει

άλλα πετρώματα που δεν αφήνουν το νερό να περάσει μέσα από αυτά (αδιαπέρατα-

υδατοστεγή πετρώματα). Τότε θα αρχίσει να κινείται πλέον οριζόντια και έτσι θα

σχηματίζει τις μεγάλες οριζόντιες αίθουσες. Και το σπήλαιο θα συνεχίσει να μεγαλώνει,

μέχρι να βρει το νερό διέξοδο προς τα έξω και να εμφανιστεί ξανά στην επιφάνεια του

εδάφους με τη μορφή πηγών, λιμνών ή ποταμών (Σχήμα 3).

4ο ΓΕΛ Χανίων 8

Σχήμα 3: Δημιουργία σπηλαίου

Το 65% των πετρωμάτων της Ελλάδας είναι ασβεστόλιθοι. Γι’ αυτό υπάρχουν τόσα

πολλά σπήλαια στην Ελλάδα, πάνω από 12.000!

Στην Κρήτη υπάρχουν 3.000 σπήλαια. Ο γεωλογικός χάρτης της Κρήτης φαίνεται

στο σχήμα 4.

Η τοποθεσία των κυριοτέρων σπηλαίων της Κρήτης απεικονίζεται στο σχήμα 5.

4ο ΓΕΛ Χανίων 9

Σχήμα 4: απλουστευμένος γεωλογικός χάρτης της Κρήτης

Σχήμα 5: τοποθεσία των κυριοτέρων σπηλαίων της Κρήτης.

1. Σπήλαιο Ασφένδου2. Σπήλαιο Αγίας Σοφίας3. Σπήλαιο Ελεφάντων4. Ιδαίον Άντρον5. Σπήλαιο Μελιδονίου6. Σπήλαιο Γερανίου7. Σπήλαιο Σφεντόνη8. Σπήλαιο Αγίου Αντωνίου9. Σπήλαιο Ειλειθυίας10. Καραμαϊκό Σπήλαιο11. Σπήλαιο Λαβύρινθος

12. Σπήλαιο Αγίας Παρασκευής13. Σπήλαιο Σάρχου14. Δικταίον Άντρον (Σπήλαιο Ψυχρού)15. Το Σπήλαιο της Μιλάτου16. Σπήλαιο Πελρκητά ή Συκιάς Σπηλιός17. Θερόσπηλιος18. Ατζιγγανόσπηλιος19. Σπήλαιο «Όξω Λατσίδι»20. Σπήλαιο Μεγάλο Κατωφύγι21. Σπήλαιο Περιστεράς22. Όρος Γιούχτας και τα Ιερά του Σπήλαια

Από τα σπήλαια αυτά, επιλέξαμε να μελετήσουμε το σπήλαιο Ελεφάντων, το σπήλαιο

του Σφεντόνη, το σπήλαιο της Ασφένδου, τη σπηλιά του Μελιδονίου, και το σπήλαιο

Γουργούθακας, που μπορείτε να δείτε στο αρχείο power point «Σπήλαια της Κρήτης 4 ο

ΓΕΛ Χανίων».

4ο ΓΕΛ Χανίων 10

Πετρώματα και ΧΥΤΑ

Χώροι Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ)Η εξεύρεση των πλέον κατάλληλων περιοχών (από γεωτεχνικής απόψεως) και η

βελτίωση της τεχνολογίας κατασκευής των χώρων διάθεσης στερεών αποβλήτων αποτελούν κάποιους από τους κυριότερους σκοπούς της Περιβαλλοντικής Γεωτεχνικής. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, το 70% των αστικών αποβλήτων και το 35% των βιομηχανικών αποβλήτων στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης κατέληγαν πριν από τα μέσα της προηγούμενης δεκαετίας σε “χωματερές”. Ενώ γίνεται προσπάθεια να μειωθεί ο όγκος των απορριμμάτων που καταλήγουν σε χώρους ταφής, η διαχείριση απορριμμάτων με τη μέθοδο της ταφής δεν είναι δυνατόν να εκλείψει. Κατά συνέπεια, η βελτίωση της τεχνολογίας και οι νομοθετικές απαιτήσεις που αφορούν την κατασκευή των χώρων απόθεσης στερεών αποβλήτων έχουν σημαντικές οικονομικές συνέπειες. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1950, το σύνολο σχεδόν των στερεών αποβλήτων απετίθετο σε “χωματερές” χωρίς ιδιαίτερα μέτρα προστασίας για την αποφυγή της ρύπανσης του υπεδάφους. Ως θέσεις “χωματερών” συνήθως επιλέγονταν φυσικές κοιλότητες σε θέσεις σχετικά απομακρυσμένες από αστικές περιοχές ή εγκαταλειμμένα ορυχεία, λατομεία κλπ. Από άγνοια ή ελλιπή αξιολόγηση των πιθανών επιπτώσεων από τη ρύπανση του υπεδάφους, δεν λαμβάνονταν τεχνικά μέτρα σφράγισης του πυθμένα των “χωματερών”, και η όποια προστασία του περιβάλλοντος βασιζόταν αποκλειστικά στους μηχανισμούς φυσικής υποβάθμισης του ρυπαντικού φορτίου κατά τη διήθηση των ρύπων διαμέσου του εδάφους και στις ευνοϊκές συνέπειες της αραίωσης των τυχόν διηθήσεων.

Με την ανάπτυξη της σχετικής τεχνολογίας, αλλά κυρίως με τη βαθμιαία ευαισθητοποίηση των κοινωνικών ομάδων σε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος, άρχισε να επιβάλλεται η κατασκευή σύγχρονων υγειονομικών αποδεκτών στερεών αποβλήτων που συχνά ονομάζονται και Χώροι Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ). Τυπικά η απόθεση των αποβλήτων στους χώρους αυτούς γίνεται σε κυψέλες πάχους μέχρι 5 μέτρων περίπου οι οποίες καθημερινά καλύπτονται με γαιώδη υλικά πάχους 0.15 - 0.30 μέτρων για τον περιορισμό των αναθυμιάσεων, του κινδύνου αυτανάφλεξης των απορριμμάτων, της διασποράς των απορριμμάτων από τα πουλιά και της κατείσδυσης των υδάτων των βροχοπτώσεων. Στον πυθμένα των σύγχρονων αποδεκτών στερεών αποβλήτων κατασκευάζεται χαμηλής περατότητας σφραγιστική στρώση για την αποφυγή της ρύπανσης του υπεδάφους, και σύστημα συλλογής και απομάκρυνσης των ρυπογόνων υγρών στραγγισμάτων των απορριμμάτων και του παραγόμενου βιο-αερίου. Σημειώνεται ότι η χρήση αδιαπέρατων μεμβρανών στον πυθμένα των αποδεκτών στερεών αποβλήτων άρχισε να εφαρμόζεται στην Ελλάδα κατά τη δεκαετία του 1980, ενώ οι πρώτοι χώροι υγειονομικής ταφής με σύγχρονα συστήματα συλλογής και απομάκρυνσης του υγρού στραγγίσματος και του βιο-αερίου κατασκευάσθηκαν στην Ελλάδα μετά το 1990.

Ο αντικειμενικός σκοπός ενός σύγχρονου αποδέκτη στερεών αποβλήτων συνήθως δεν είναι σαφής ούτε αντιληπτός κατά τον ίδιο τρόπο από όλους τους εμπλεκόμενους φορείς. Έτσι, για τον ιδιοκτήτη του έργου (δήμος ή κοινότητα), αντικειμενικός σκοπός είναι η απόθεση των αποβλήτων με κόστος κατασκευής και λειτουργίας το οποίο να συμβιβάζεται με τις υπάρχουσες οικονομικές δυνατότητες. Για το μηχανικό, αντικειμενικός σκοπός είναι να κατασκευάσει ένα έργο το οποίο να

4ο ΓΕΛ Χανίων 11

βελτιστοποιεί την αντικειμενική συνάρτηση που περιέχει ως κύριες μεταβλητές (α) το κόστος, (β) την επιτυγχανόμενη ασφάλεια έναντι ρύπανσης του περιβάλλοντος και (γ) την όχληση των περιοίκων. Τέλος, για τους κατοίκους της περιοχής γύρω από το έργο, αντικειμενικός σκοπός είναι ο μηδενισμός των επιρροών του έργου στην υγεία τους, τον τρόπο ζωής τους και την αξία της περιουσίας τους. Από τα ανωτέρω, είναι προφανές ότι η επιλογή της θέσης και ο σχεδιασμός ενός σύγχρονου αποδέκτη στερεών αποβλήτων είναι θέματα περίπλοκα, όχι τόσο από τεχνικής πλευράς, όσο λόγω των (εν μέρει λογικών) αντιδράσεων των διαφόρων κοινωνικών ομάδων. Βεβαίως, θα πρέπει να σημειωθεί ότι, για την επιλογή της θέσης και για το σχεδιασμό των συγχρόνων αποδεκτών στερεών αποβλήτων, υφίστανται νομοθετικοί περιορισμοί (κανονισμοί) που καθορίζουν τις ελάχιστες απαιτήσεις σχεδιασμού με σκοπό τον περιορισμό σε αποδεκτά όρια της όχλησης των περιοίκων και της πιθανότητας αστοχίας του έργου.

Ένα θέμα το οποίο συνήθως ανακύπτει κατά το σχεδιασμό ενός σύγχρονου αποδέκτη στερεών αποβλήτων είναι η απάντηση στο ερώτημα, αν κατά τη λειτουργία του έργου θα υπάρχουν διαρροές ρύπων προς το υπέδαφος. Η απάντηση στο ερώτημα αυτό εξαρτάται από την έννοια της λέξης “διαρροή”. Εάν ως διαρροή θεωρηθεί η απρόβλεπτη διαφυγή ρύπων προς το υπέδαφος, τότε η απάντηση είναι ότι “δεν θα υπάρχουν διαρροές”. Εάν ο ορισμός της λέξης “διαρροή” περιλαμβάνει την οποιαδήποτε διαφυγή, τότε η απάντηση είναι ότι “θα υπάρχουν διαρροές”, επειδή κανένα από τα τεχνικώς διαθέσιμα υλικά δεν είναι απόλυτα στεγανό, αλλά ακόμη και εάν υποτεθεί ότι είναι δυνατόν να κατασκευασθεί ένα σύστημα σφράγισης του πυθμένα πρακτικά αδιαπέρατο, τούτο πιθανότατα θα έχει κόστος που υπερβαίνει τις οικονομικές δυνατότητες της συγκεκριμένης κοινωνίας (ή ορθότερα, τις προτεραιότητες χρήσης των διαθέσιμων οικονομικών πόρων). Κατά συνέπεια, ο αντικειμενικός σκοπός του συγκεκριμένου έργου είναι να επιτευχθεί η διάθεση των αποβλήτων με χρήση των διαθέσιμων οικονομικών πόρων και με την ελάχιστη δυνατή ρύπανση του περιβάλλοντος. Είναι σαφές, όμως, ότι οποιοδήποτε τεχνικό έργο έχει κάποια πιθανότητα να αστοχήσει, δηλαδή να μη συμπεριφερθεί όπως μελετήθηκε. Αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση αστοχίας, η ρύπανση του περιβάλλοντος από το συγκεκριμένο έργο θα υπερβαίνει τα αποδεκτά όρια ρύπανσης για τα οποία μελετήθηκε το έργο. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να υπάρχει ένα σύστημα παρακολούθησης της συμπεριφοράς του έργου, ώστε η πιθανή αστοχία να εντοπισθεί έγκαιρα, να ληφθούν τα απαραίτητα μέτρα επέμβασης για την αποκατάστασή της και ταυτόχρονα να ελαχιστοποιηθούν οι δυσμενείς περιβαλλοντικές συνέπειες από την αστοχία.

Ο όρος “στερεά απόβλητα” περιλαμβάνει τα πάσης φύσεως απόβλητα με εξαίρεση:1. Τα αστικά λύματα2. Τα παραπροϊόντα μεταλλευτικών δραστηριοτήτων3. Ειδικά πυρηνικά απόβλητα υψηλής ραδιενέργειας4. Απόβλητα μή-συγκεντρωμένης διάθεσης ,τα οποία περιλαμβάνουν τα γεωργικά φάρμακα και τα λιπάσματα.

Από πλευράς τεχνολογίας των χώρων διάθεσης, τα στερεά απόβλητα συνήθως διακρίνονται στις εξής κατηγορίες:1. Αστικά απορρίμματα2. Αδρανή οικοδομικά υλικά κατεδαφίσεων

4ο ΓΕΛ Χανίων 12

3. Βιομηχανικά απόβλητα4. Γαιώδη υλικά που έχουν ρυπανθεί (π.χ. τα γαιώδη προϊόντα απορρύπανσης μιας περιοχής με αφαίρεση της επιφανειακής εδαφικής στρώσης)5. Επικίνδυνα ή τοξικά απόβλητα.

Οι χώροι ταφής ταξινομούνται σε τρεις κατηγορίες:1. Χώροι ταφής επικίνδυνων αποβλήτων2. Χώροι ταφής μη επικίνδυνων αποβλήτων3. Χψώροι ταφής αδρανών αποβλήτων

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις ενός ΧΥΤΑΟι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τους χώρους υγειονομικής ταφής

απορριμμάτων σχετίζονται με:-Παραγωγή διασταλαζόντων υγρών και πιθανή ρύπανση των υπόγειων υδροφόρων οριζόντων και του εδάφους -Ρύπανση επιφανειακών νερών-Εκπομπή αερίων (CH4, CO2, SO2, κ.ά) Εμφάνιση διαφόρων ζωικών ειδών (ποντίκια, έντομα, πτηνά)- Επιπτώσεις στην πανίδα και ειδικά σε ευαίσθητα φυτά και δένδρα- Αλλοίωση του φυσικού περιβάλλοντος και αισθητική όχληση- Δυσοσμία, Σκόνη, Διασπορά μικρών αντικειμένων με τον άνεμο- Θόρυβοι από τη λειτουργία μηχανημάτων μεταφοράς και συμπίεσης- Κίνδυνοι ανάφλεξης- Κίνδυνος κατολίσθησης - Κίνδυνος καθίζησης και διάβρωσης του υλικού επικάλυψης.

Για να κατανοηθούν οι μεγάλες επιπτώσεις στο περιβάλλον αναφέρουμε ότι η αυτανάφλεξη της χωματερής στην περιοχή Ταγαράδων Θεσσαλονίκης τον Ιούλιο του 2006, είχε ως αποτέλεσμα την εκπομπή διοξινών στο περιβάλλον, που ανιχνεύθηκαν στο έδαφος και τα ζώα σε απόσταση 3-5 km για χρονικό διάστημα 10-15 ημερών.

Κριτήρια επιλογής της θέσης ενός ΧΥΤΑΈνας σωστά σχεδιασμένος ΧΥΤΑ πρέπει να εξασφαλίζει στεγανότητα,

σταθερότητα των γεωλογικών σχηματισμών, να μην επηρεάζει τους υδροφόρους ορίζοντες της περιοχής, να είναι μακριά από αρχαιολογικούς χώρους, βιότοπους, αεροδρόμια κ.λπ.Η επιλογή της κατάλληλης θέσης για τη δημιουργία ΧΥΤΑ πρέπει να λαμβάνει υπόψη τα κάτωθι κριτήρια:

1. Γεωλογικά κριτήριαΕξετάζεται η λιθολογία και στρωματογραφία (σύνθεση και ποιότητα εδάφους, φύση υποβάθρου, βάθος από τον πυθμένα του αποδέκτη, πάχος αποσαθρωμένου μανδύα, ύπαρξη καρστικών εγκοίλων), καθώς και η τεκτονική (ρήγματα, σεισμικότητα). Απαγορευτικές συνθήκες από γεωλογική άποψη είναι: η παρουσία ασβεστολίθων και διαρρηγμένων πετρωμάτων σε μικρό βάθος από τον πυθμένα και η ύπαρξη ενεργών ρηξιγενών ζωνών (λόγω αυξημένης διαπερατότητας και πιθανών μετακινήσεων).

4ο ΓΕΛ Χανίων 13

2. Υδρογεωλογικά κριτήρια3. Γεωτεχνικά κριτήρια 4. Κριτήρια χωροταξίας5. Περιβαλλοντικά κριτήρια 6. Οικονομικά κριτήρια 7. Λειτουργικά κριτήρια

Παραγωγή στραγγισμάτωνΤα στραγγίσματα ή εκκρίματα ή διασταλάζοντα υγρά παράγονται κατά την

αποσύνθεση των απορριμμάτων και τον εμπλουτισμό τους με νερό από τη φυσική υγρασία των απορριμμάτων και την πιθανή διήθηση νερού βροχής. Η παραγωγή στραγγίσματος (απόπλυμα) είναι το αποτέλεσμα μιας σειράς χημικών και βιοχημικών διεργασιών, κυριότερες των οποίων είναι η διάλυση των ευδιάλυτων αλάτων και η αποδόμηση του οργανικού υλικού.

Τα περισσότερα στερεά απόβλητα όταν μεταφέρονται στους χώρους απόθεσης, έχουν μικρότερο ποσοστό υγρασίας από αυτό που μπορούν να συγκρατήσουν. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την καθυστέρηση παραγωγής εκκρίματος μέχρι να κορεστούν τα απορρίμματα σε υγρασία. Στις ξηρές περιοχές το πρόβλημα δεν είναι τόσο έντονο αφού το παραγόμενο έκκριμα είναι μικρό και η διήθηση του προς τα υπόγεια νερά επιβραδύνεται σημαντικά όταν υπάρχουν σχετικά στεγανά υλικά στη βάση του σκουπιδότοπου. Η χημική σύσταση του ‘’εκκρίματος’’ εξαρτάται από τη φύση των απορριμμάτων, την ηλικία του χώρου απόθεσης, τις κλιματολογικές συνθήκες κ.α. Για υγρά –θερμά κλίματα εκτιμάται ότι απαιτείται διάστημα 5-10 χρόνων για παραγωγή σταθερών, σημαντικών ποσοτήτων εκκρίματος.

Στις περισσότερες υγρές περιοχές το πρόβλημα ελαχιστοποιείται με σωστό σχεδιασμό και εφαρμογή τεχνικών που παρεμποδίζουν τη διήθηση του εκκρίματος. Μια συνηθισμένη πρακτική είναι ο αποκλεισμός της επαφής των νερών της βροχής με τα απορριπτόμενα υλικά, με κάλυψη τους με έδαφος.

Το πρόβλημα της στεγανότητας στους ΧΥΤΑΟ σωστός σχεδιασμός ενός σύγχρονου ΧΥΤΑ προβλέπει τη στεγανότητα του

πυθμένα και των περιμετρικών πρανών, για να ελαχιστοποιήσουν την πιθανότητα διαφυγής του στραγγίσματος προς το υπέδαφος. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή της μόνωσης αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση ή και πρακτικά μηδενισμό της διαφυγής διασταλαζόντων (στραγγισμάτων) και διαρροής ή μετανάστευσης βιοαερίου από τη βάση και τα πλευρικά τοιχώματα του ΧΥΤΑ.

Σύμφωνα με τις τεχνικές προδιαγραφές ΧΥΤΑ (ΚΥΑ 114218/97/ΦΕΚ 1010Β/17-11-97) το σύστημα μόνωσης του πυθμένα πρέπει να πληροί συγκεκριμένες απαιτήσεις υδροπερατότητας και πάχους. Ο συντελεστής υδροπερατότητας πρέπει να ελέγχεται πριν την κατασκευή με επαρκή αριθμό δοκιμών. Σε περίπτωση που τα διαθέσιμα υλικά δεν κρίνονται κατάλληλα, τότε μπορεί να γίνει ανάμειξή τους με επεξεργασμένα υλικά, όπως π.χ. ο μπεντονίτης ή να χρησιμοποιηθούν συνθετικά (πολυμερή).

4ο ΓΕΛ Χανίων 14

Πειραµατική Έρευνα στη Διαπερατότητα ΠετρωµάτωνΜέσω πειράματος διαπιστώσαµε τον ιδανικό συνδυασµό-αλληλουχία πετρωµάτων µε στόχο την ελάχιστη διαπερατότητα σε ΧΥΤΑ, αξιοποιώντας τα δοθέντα υλικά. Η πειραµατική έρευνα εκπονήθηκε µε τα ακόλουθα συστατικά και βήµατα:

Συστατικά 1. Δοχείο 1,5 λίτρου για προσοµοίωση τοµής εδάφους, κοµµένο και τροποποιηµένο µε ύφασµα στο κάτω µέρος του ώστε να ελαχιστοποιείται η διαρροή πετρωµάτων 2. Στύλος - Έρεισµα Δοχείου 3. Κολλητική ταινία διαφανής, τύπου sellotape 4. Συλλέκτης αποπλυµάτων 4. Είδη χαλικιών 5. Είδη μεγάλων πετρών 7. Άµµος 6. Υγρό Χώµα 7. Μείγµα σαπουνιού µε λάδι (προσοµοίωση αποπλυµάτων) 8. Χυµός τοµάτας (προσοµοίωση οργανικών αποπλυµάτων) 9. pΗ-µετρικά χαρτιά

Πειραματική Εκτέλεση Η πειραματική πορεία σε επιμερισμένη μορφή: Αρχικά, γεμίσαμε το δοχείο προσομοίωσης με τις εξής στρώσεις: χαλίκια, άμμο, χαλίκια, άμμο, χαλίκια, άμμο, πέτρες, άμμο, χαλίκια, άμμο, πέτρες, χώμα, χαλίκια και άμμο σε αυξα ν όμ εν ο ύψος. Έπειτα, στερεώσαμε το εν λόγω δοχείο με κολλητική ταινία, περιελιγμένη γύρω από τον υποστηρικτικό στύλο Χορηγήσαμε το σαπωνοειδές υγρό στο δοχείο. Παρατηρήσαμε μαζική διαρροή των αποπλυμάτων στο συλλέκτη, ήτοι την αναποτελεσματική διάταξη πετρωμάτων. Mετρώντας το ρΗ των αποπλυμάτων, διαπιστώσαμε πως, παρότι υπέστησαν αλλαγή στο χρώμα (από πράσινο σε καφέ) , παρέμειναν αλκαλικά. Αναψηλαφήσαμε το πείραμα, αδειάζοντας το δοχείο και το συλλέκτη και τροποποιώντας αυτή τη φορά τη διάταξη των πετρωμάτων προκαταβολικά. Ακολούθως γεμίσαμε το δοχείο με πέτρες και άμμο. Συμπιέσαμε την άμμο ώστε να μην υπάρχουν κενά στους κάτωθι σχηματισμού. Προσθέσαμε χαλίκι και άμμο, τα συμπιέσαμε, συνεχίσαμε με χαλίκι, χώμα, χαλίκι, άμμο και συμπληρώσαμε το δοχείο με μεγάλες πέτρες. Μάλιστα, τις πέτρες αυτές τις διατάξαμε ώστε να δημιουργούν ένα μη διαπερατό πλέγμα. Συμπιέσαμε τα περιεχόμενα του δοχείου. Ρίξαμε το πράσινο υγρό σε μεγάλη ποσότητα. Η εμφάνιση καφέ αποπλυμάτων στο συλλέκτη άργησε και ήταν ικανοποιητικά περιορισμένη. Η μέτρηση αλκαλικότητας απέδειξε πως αυτά ήταν, και πάλι, βασικά. Συνεχίσαμε με τη χορήγηση χυμού τομάτας στο δοχείο. Η εμφάνιση των leachate στο συλλέκτη άργησε επίσης και περιλάµβανε εξίσου µικρή σε µέγεθος διαρροή. Το απόκοµµα του πεχαµετρικού χαρτιού που ήρθε σε επαφή µε τα αποπλύματα

4ο ΓΕΛ Χανίων 15

χρωματίστηκε πράσινο, οδηγώντας µας στο συμπέρασμα πως και ο χυµός τομάτας παρά τη διήθηση από το δοχείο προσομοίωσης, παρέµεινε αλκαλικός.

Συµπεράσµατα Αρχικά, το καταφανές συµπέρασµα είναι πως η 2η διάταξη (χαλίκι-άµµος-

χαλίκι-χώµα-χαλίκι-άµµος-πέτρες) που σχηματίστηκε είναι και η πιο αποτελεσματική ως

η λιγότερο διαπερατή εκ των δύο. Μάλιστα, η ελαχιστοποίηση της διαπερατότητας

αποδίδεται κατά κόρον στη συµπίεση της άµµου σε κάθε στρώµα που αυτή

καταλάμβανε στο δοχείο προσοµοίωσης. Αναφορικά µε τη διαρροή των αποπλυµάτων,

παρατηρήσαµε πως ο χυµός τοµάτας διαρρέει σε λιγότερη ποσότητα. Έπειτα,

εξετάζοντας το ρΗ των αποπλυµάτων, διαπιστώσαµε πως, αν αυτά είναι αλκαλικά (τα

οικιακά απόβλητα, τρόφιμα και απορρυπαντικά καθώς περιλαμβάνουν, είναι άλλωστε

φύσει βασικά) δεν επηρεάζονται σηµαντικά από τα στρώµατα πετρωµάτων, πέρα από

την αλλαγή του χρώµατος τους. Επιπρόσθετα, η αλλαγή του χρώµατος των

αποπλυµάτων οφείλεται καθαρά στην παράσυρση σκόνης και θραυσµάτων από τα

πετρώµατα, που, πέρα από την αµελητέα διάβρωσή τους, πρόκειται για µια

επιστηµονικά άδηλη επίδραση, Ως εκ τούτου, η αποτελεσµατικότητα της εν λόγω

διάταξης έγκειται καθαρά στο γεγονός πως δεν επιτρέπει την εκτεταµένη διαρροή των

χορηγούµενων υγρών.

4ο ΓΕΛ Χανίων 16

Βιβλιογραφία

http://www.incrediblecrete.gr/45/index.el.html

http://www.env-edu.gr/Documents/files/EkpYliko/Spilea/%CE%9F%20%CE%9C%CE

%91%CE%93%CE%99%CE%9A%CE%9F%CE%A3%20%CE%9A%CE%9F%CE

%A3%CE%9C%CE%9F%CE%A3%20%CE%A4%CE%A9%CE%9D%20%CE

%A3%CE%A0%CE%97%CE%9B%CE%91%CE%99%CE%A9%CE%9D.pdf

http://kpe-vamou.chan.sch.gr/

http://dspace.lib.ntua.gr/bitstream/123456789/7627/3/karvouniv_attica.pdf

http://www.kpe-anogion.gr/

http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg105y/html/daonpiaoa.html

http://users.civil.ntua.gr/kavvadas/Books/Env%20Geotechnics/Ch-6-7.pdf

Αϊνατζή Ουρανία και Πατεράκη Αιμιλία, Μέθοδοι διαχείρισης ρύπανσης

εδαφών και υπογείων υδάτων. Πτυχιακή Εργασία, ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, 2010

Καββαδάς Μιχ., Τεχνολογίες απορρύπανσης και προστασίας εδαφών και υπόγειων

υδροφορέων, Αθήνα, 2007

Σφακιανάκη Μαρία-Μαγάλιου Καλλιόπη-Μπότσαρης Ι., Έδαφος. Διάβρωση,

Ερημοποίηση και ρύπανση, Πτυχιακή εργασία ΤΕΙ Κοζάνης.

4ο ΓΕΛ Χανίων 17