Βαρέα μέταλλα στα θαλάσσια ιζήματα. Δείκτες ρύπανσης...

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ : ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

Βαρέα μέταλλα στα θαλάσσια ιζήματα. Δείκτες ρύπανσης

θαλασσίων ιζημάτων από βαρέα μέταλλα.

Θεματική Ενότητα: ΔΙΑ50

4η Γραπτή Εργασία

Γιώργος Σταυρίδης

Αριθμός Μητρώου: 90764 | Ημερομηνία: 29/03/2014



σελίδα 1 από 14 ΔΙΑ50/ΓΕ_4/Γ. ΣΤΑΥΡΙΔΗΣ

Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή ............................................................................................................................... 2

2. Πηγές Μόλυνσης, Επικάθιση ή Ανάμειξη στα Ιζήματα ......................................................... 3

2.1 Πηγές Μόλυνσης της Θάλασσας με Βαρέα Μέταλλα..................................................... 3

2.2 Τρόποι Επικάθισης ή Ανάμειξης στα Ιζήματα ................................................................. 4

3. Δείκτες Ρύπανσης Θαλασσίων Ιζημάτων από Βαρέα Μέταλλα ........................................... 8

4. Τρόποι Αντιμετώπισης ........................................................................................................ 10

5. Συμπεράσματα .................................................................................................................... 12

6. Βιβλιογραφία ....................................................................................................................... 13




1. Εισαγωγή Βαρέα μέταλλα ονομάζονται αυτά των οποίων το ατομικό βάρος είναι μεγαλύτερο

από αυτό του Σιδήρου (Fe).Τα βαρέα μέταλλα είναι φυσικά συστατικά του γήινου

φλοιού. Δεν μπορούν να υποβιβαστούν ή να καταστραφούν. Σε μικρή ποσότητα,

εισάγονται στους οργανισμούς μεσω των τροφίμων, του πόσιμου νερού και του

αέρα. Σαν ιχνοστοιχεία, κάποια βαρέα μέταλλα όπως ο χαλκός, το σελήνιο, ο

ψευδάργυρος και άλλα είναι ουσιαστικά για να διατηρήσουν το μεταβολισμό του

ανθρώπινου σώματος (Μαντέλας, 2007).

Τα βαρέα μέταλλα θεωρούνται από τους πιο επικίνδυνους περιβαλλοντικούς

ρύπους, και ειδικότερα των υδάτων. Η τοξικότητα των μετάλλων στα φυσικά νερά

αποδίδεται στον συνδυασμό της διαλυτότητας, βιοδιαθεσιμότητας, και στον τρόπο

και την κινητική της πρόληψής τους από κάθε οργανισμό (βιοσυσσώρευση)

(Λουκίδου, 2003).

Ίζημα ή υποστάθμη ονομάζεται το στερεό κατάλοιπο από αιώρημα σε υγρό. Είναι η

αδιάλυτη ουσία που σχηματίζεται σ΄ ένα μίγμα και που μπορεί ν΄ απομακρυνθεί απ΄

αυτό με τη μέθοδο της διήθησης. Διακρίνονται διάφορα είδη ιζημάτων όπως τα

κρυσταλλικά, τα κοκκώδη, τα άμορφα, τα ζελατινοειδή, ή πυκτωματώδη που ο

σχηματισμός τους εξαρτάται από πολλούς παράγοντες (Anon., n.d.).

Τα ιζήματα, διαφόρων μεγεθών, είναι ανόργανοι και οργανικοί κόκκοι, οι οποίοι

καθιζάνουν διαμέσου της υδάτινης στήλης και αποτίθενται στον ωκεάνιο πυθμένα,

σχηματίζοντας στο πέρασμα του γεωλογικού χρόνου, ένα κάλυμμα, κατατάσσονται

δε σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων (Πίνακας 1), τη

σύσταση και το περιβάλλον απόθεσής τους (Ζαχαρίας, et al., 2004).

Πίνακας 1. Κατάταξη ιζημάτων με βάση το μέγεθος των κόκκων. ΠΗΓΗ: (Ζαχαρίας, et al., 2004)

ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗΤ ΑΞΗ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΚΛΑΣΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΚΟΚΚΩΝ (mm)

Ογκόλιθοι (boulders)

Ψηφίτες (gravel)

256-1,024

Κροκάλες (cobbles) 64-256

Βότσαλα (pebbles) 4-64

Ψηφίδες (granules) 2-4

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A3%CF%84%CE%B5%CF%81%CE%B5%CF%8C

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9C%CE%AF%CE%B3%CE%BC%CE%B1




Άμμος (sand) Άμμος (sand) 0,062-2

Πηλός (silt) Ιλύς (mud)

0,004-0,062

Άργιλος (clay) < 0,004

Τα βαρέα μέταλλα που έχουν βιολογικό ενδιαφέρον χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

Α) στα μέταλλα τα οποία σε μικρές ποσότητες είναι απαραίτητα στο μεταβολισμό

των οργανισμών, αλλά σε μεγάλες ποσότητες είναι τοξικά. Μερικά από αυτά είναι:

σίδηρος, χαλκός, ψευδάργυρος, βανάδιο, κοβάλτιο, μαγγάνιο, χρώμιο, σελήνιο,

νικέλιο και κασσίτερος.

Β) στα μέταλλα τα οποία είναι τοξικά ακόμα και σε μικρές ποσότητες και δεν είναι

αναγκαία για τον μεταβολισμό των οργανισμών: υδράργυρος, κάδμιο, μόλυβδος,

κασσίτερος σελήνιο και αρσενικό (Γεωργιάδης, et al., 2004).

Τα βαρέα μέταλλα είναι τοξικά ακόμα και σε μικρές συκεντρώσεις (Ζαχαρίας, et al.,

2004). Ο βαθμός τοξικότητας μερικών μετάλλων φαίνεται να μειώνεται από

αριστερά προς τα δεξιά για τα εξής παρακάτω:

Υδράργυρος (Hg) > Χαλκός (Cu) > Ψευδάργυρος (Zn) > Mόλυβδος (Pb) > Κάδμιο (Cd)

> Χρώμιο (Cr) > Μαγγάνιο (Mn) (Γεωργόπουλος, 2000)

2. Πηγές Μόλυνσης, Επικάθιση ή Ανάμειξη στα Ιζήματα

2.1 Πηγές Μόλυνσης της Θάλασσας με Βαρέα Μέταλλα

Τα βαρεα μέταλλα προέρχονται στην υδρόσφαιρα, από την ατμόσφαιρα και την

υδάτινη απορροή και στην περίπτωση των θαλασσών από τις εισαγωγές των

ποταμών και των ρευμάτων (Χρυσού, 2007).

Γενικά, οι πηγές μόλυνσης μπορούν να αφορούν σε ανθρώπινες δραστηριότητες

όπως: η απόρριψη στη θάλασσα αστικών λυμάτων, βιομηχανικών μεταλλευτικών

και μεταλλουργικών (π.χ. χυτήρια) γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων (εκτεταμένη

χρήση φυτοφαρμάκων, ζιζανιοκτόνων και τις αγροτοκτηνοτροφικές δραστηριότητες

γενικότερα) καθώς και προϊόντων βυθοκόρησης, είναι υπεύθυνες για την είσοδο




στο θαλάσσιο περιβάλλον μεγάλων ποσοτήτων βαρέων μετάλλων (Ζαχαρίας, et al.,

2004). Η καύση απορριμάτων αποτελεί σημαντικό παράγοντα εμπλουτισμού της

ατμόσφαιρας σε σωματίδια που περιέχουν ενώσεις βαρέων μετάλλων και στη

συνέχεια καταλήγουν στη θάλασσα μέσω της βροχής (Χρυσού, 2007) (Σκούλλος,

1988). Για παράδειγμα, τα πτητικά μέταλλα (Cd, Zn, Hg, Pb) τα οποία εκπέμπονται

από αέρια καπνοδόχων, και οι ιπτάμενες τέφρες αυτών περιέχουν αξιοσημείωτες

συγκεντρώσεις σε As, Se και Cr τα οποία μπορούν να κατακρημνιστούν σε νερό και

χώμα με ξηρή απόθεση (Γκέκας, et al., 2002).

Ένα θλιβερό παράδειγμα ανθρωπογενούς δραστηριότητας απόρριψης, και

συγκεκριμένα από ορυχείο, αποτελεί η περίπτωση του κόλπου Portman στη

νοτιοανατολική Ισπανία. Ο κόλπος περιέχει τα πιο μολυσμένα ιζήματα (από

μέταλλα) της Μεσογείου. Από το 1958 έως το 1991, περίπου 50 εκατομμύρια τόνοι

απορριμμάτων ορυχείων χύνονται και γεμίζουν εντελώς τον κόλπο και διαχέονται

στην ευρύτερη περιοχή (Cesar, et al., 2009).

Επίσης να σημειωθεί πως η μόλυνση της θάλασσας με ενώσεις βαρέων μετάλλων

μπορεί να οφείλεται και σε φυσικά αίτια, όπως διεργασίες που ελευθερώνουν

μεγάλες ποσότητες αερίων, υγρών και στερεών ενώσεων και στοιχείων τα οποία

εισέρχονται στη θάλασσα με διάφορες μηχανισμούς (απευθείας είσοδος, μεταφορά

μέσω αέρα, ποταμών και βροχοπτώσεων). Κάποια από αυτά τα φυσικά φαινόμενα

που προκαλούν αυτού του είδους τη μόλυνση είναι: Οι εκρήξεις ηφαιστείων, οι

σεισμοί, οι πυρκαγιές, η διάβρωση των εδαφών, οι φυσικές αναβλύσεις πετρελαίου

(Χρυσού, 2007) (Σκούλλος, 1988).

2.2 Τρόποι Επικάθισης ή Ανάμειξης στα Ιζήματα

Ο σχηματισμός (ή ειδογένεση) αναφέρεται στις διάφορες φυσικές και χημικές

μορφές υπό τις οποίες ένα στοιχείο μπορεί να υπάρχει στο σύστημα. Στα ωκεάνια

ύδατα, ο σχηματισμός είναι δύσκολο να εντοπιστεί άμεσα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι

ορισμένα μεμονωμένα είδη μπορούν να αναλυθούν, άλλα μπορούν να συναχθούν

μόνο από τα θερμοδυναμικά μοντέλα ισορροπίας. Ο σχηματισμός καθορίζει την

περιβαλλοντική κινητικότητα ενός στοιχείου, ιδίως όσον αφορά στο διαχωρισμό

μεταξύ της δεξαμενής νερού και των ιζημάτων (Ansari, et al., 2004). Ο σχηματισμός




μεταλλικών ιόντων στο θαλασσινό νερό και οι βασικοί μηχανισμοί ελέγχου

φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (σχήμα 1).

Σχήμα 1. σχηματισμός μεταλλικών ιόντων στο θαλασσινό νερό και οι βασικοί μηχανισμοί ελέγχου.

Πηγή: (Ohman & Sjoberg, 1988):

Τα μέταλλα περνούν από το νερό στα ιζήματα και αντίστροφα υπό ορισμένες

συνθήκες με διαφορετικές διαδικασίες, όπως η ανταλλαγή ιόντων, η υποκατάσταση

μετάλλου, προσρόφηση, και η διάλυση (Abd El Wahab, et al., 2011). Ο

προσδιορισμός της ρύπανσης των ιζημάτων του πυθμένα από βαρέα μέταλλα

αποτελεί αξιόπιστο μέσο για την γενικότερη επιβάρυνση του θαλάσσιου

περιβάλλοντος από αυτά, καθώς μετά από σύντομο ή μη χρονικό διάστημα στην

υδάτινη στήλη, τα βαρέα μέταλλα καθιζάνουν στον πυθμένα (Ζαχαρίας, et al.,

2004).

Για παράδεγμα, τα ιζήματα που προέρχονται από την αποσάθρωση και διάβρωση

των πετρωμάτων, ανήκουν συνήθως στην κοκκομετρική κλάση των ιλύων και

μεταφέρονται στο θαλάσσιο περιβάλλον, όπως προαναφέρθηκε, κυρίως με τα νερά




των ποταμών αλλά και με τον αέρα. Οι κόκκοι μεταφέρονται σε αιώρηση και η

καθίζησή τους αρχίζει σχετικά αμέσως με την είσοδό τους στη θάλασσα. Τα

μεγαλύτερα σωματίδια καθιζάνουν σε σύντομο χρονικό διάστημα από την

αποσάθρωσή τους, ενώ τα μικρότερα είναι συνατόν να αιωρούνται και να κινούνται

για μεγάλα χρονικά δαστήματα (π.χ. χρόνια) πριν την τελική καθίζησή τους. Στην

κατηγορία αυτή ανήκουν βασικά οι άργιλοι, οι οποίοι είναι και τα κύρια συστατικά

των ιζημάτων στα πελαγικά ιζήματα μια και μπορούν, εξαιτίας του πολύ μικρού

μεγέθους τους, να ταξιδεύσουν χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από τον τόπο

δημιουργίας τους. Έτσι, υπολογίζεται ότι στους ωκεανούς, το 50-70% των ιζημάτων

έχει διάμετρο κόκκων <2μm, ενώ σωματίδια με διάμετρο μικρότερη των 5μm

μπορεί να μείνουν σε αιώρηση για εκατοντάδες χρόνια πριν καταβυθιστούν,

διαδικασία που επιταχύνεται με τη συσσωμάτωση με άλλα σωματίδια ή την

ενσωμάτωσή τους σε οργανισμούς του πελάγους (Edwing, et al., 1973) (Dean, et al.,

1985).

Τα μέταλλα εισέρχονται στο θαλάσσιο περιβάλλον ως σωματίδια (στο κρυσταλλικό

πλέγμα των ορυκτών ή με διαλυμένη μορφή). Οι διεργασίες της κατακρύμνισης και

της ρόοφησης προκαλούυν την απομάκρυνση των διαλυμένων μετάλλων από ην

υδάτινη στήλη και την δέσεμευση τους στα ιζήματα του πυθμένα (Ζαχαρίας, et al.,

2004).

Στον επόμενο πίνακα (Πίνακας 2) ακολουθούν σχηματικά οι διεργασίες σύνδεσης

των μετάλλων στα ιζήματα.




Πίνακας 2. Διεργασίες σύνδεσης των μετάλλων στα ιζήματα. ΠΗΓΗ: (Ζαχαρίας, et al., 2004)

Ορυκτά που προέρχονται απο τη

φυσική και χημική αποσάθρωση

των πετρωμάτων

Μέταλλα κυρίως σε θέσεις

κρυσταλλικού πλέγματος

Μέταλλα, υδροξείδια(hydroxides),

ανθρακικά (carbonates),

σουλφίδια( sulfides)

pH -εξαρτώμενη

Κατακρήμνιση (precipitation) ως

αποτέλεσμα της υπέρβασης του

γινομένου διαλυτότητας (Ksp)

Yδροξείδια και οξείδια των Fe -

Mn

pH -εξαρτώμενη Φυσική ρόφηση μετάλλων

Χημική ρόφηση μετάλλων

pH -εξαρτώμενη συγκατακρήμνιση

(coprecipitation)

Αργιλικά ορυκτά

pH -εξαρτώμενη Μέταλλα σε θέσεις κρυσταλλικού

πλέγματος , Ρόφηση


θραυσμένοι δεσμοί (broken

bonds) στις ακμές

αλουμινοπυριτικών ενοτήτων,

Αντικατάσταση του SI⁴⁺ απο Al3⁺,

Aντικατάσταση του Al3⁺ απο

κατιόντα

Υδροξειδιακή περικάλυψη

αργιλικών ορυκτών pH -εξαρτώμενη

Φυσική ρόφηση υδροξειδίων Fe -

Mn στα αργιλικά ορυκτά

Οργανική περικάλυψη αργιλικών

ορυκτών pH -εξαρτώμενη

Φυσική ρόφηση (δυνάμεις van

der Waals)του οργανικού υλικού

στα αργιλικά ορυκτά

Βιτουμένια (Bitumen)


Φυσική προσρόφηση

Χουμικά στοιχεία (Humic

substances)

Xημική προσρόφηση (ανταλλαγή

Η⁺ στις COOH - OH - ομάδες)

Οργανικά κατάλοιπα (organic

residuals) pH -εξαρτώμενη Συμπλοκοποίηση (complexation)

Ανθρακικό Aσβέστιο pH -εξαρτώμενη

Ρόφηση

Ψευδομόρφωση

(Pseudomorfosis)

pH -εξαρτώμενη Συγκατακρήμνηση




3. Δείκτες Ρύπανσης Θαλασσίων Ιζημάτων από Βαρέα Μέταλλα Οι δείκτες ρύπανσης (pollution indices) είναι μαθηματικές σχέσεις που βασίζονται

στο λόγο συγκέντρωσης μετάλλου στα ρυπασμένα ύδατα (C) προς τη συγκέντρωση

υποβάθρου του (Cb): C/Cb, με σκοπό την ποσοτικοποίηση της επιβάρυνσης των

θαλασσίων ιζημάτων από βαρέα μέταλλα. Ως συγκεντρώσεις υποβάθρου (Cb)

ονομάζονται οι τιμές των συγκεντρώσεων που παρουσιάζουν τα βαρέα μέταλλα σε

μη ρυπασμένα ύδατα, ήτοι οι τιμές των φυσικών συγκεντρώσεών τους (Ζαχαρίας, et

al., 2004).

Κάποια παραδείγματα δεικτών παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 3)

Πίνακας 3. Δείκτες ρύπανσης θαλασσίων ιζημάτων από βαρέα μέταλλα. ΠΗΓΗ: (Ζαχαρίας, et al.,

2004)

Igeo Δείκτης γεωσυσσώρευσης (Geoaccumulation Index) Muller, 1979

P.L.I Δείκτης φορτίου ρύπανσης (Polution Load Index) Tomlinson et al., 1980

S.E.F. Δείκτης εμπλουτισμού (Sediment Enrichment Factor) Kemp et al., 1976

M.I. Δείκτης μικρορύπανσης (Micropollutant index) Grimanis et al., 1977

M.P.I Δείκτης ρύπανσης μετάλλου (Metal Pollution Index) Satmadjis & Voutsinou, 1985

Μία κατηγοροποίηση των παραπάνω δεικτών ανάλογα με τον τρόπο που

υπολογίζουν την επιβάρυνση είναι:

Δείκτες επιφανειακών (Igeo, P.L.I., M.I., M.P.I.) ή υποεπιφανειακών ιζημάτων

(S.E.F.)

Δείκτες με ή χωρίς εκτίμηση λιθολογικής σύστασης των ιζημάτων. M.P.I. και

P.L.I., M.I., S.E.F. αντίστοιχα

Δείκτες θέσης (Igeo, M.I., M.P.I., S.E.F.) ή περιβάλλοντος (P.L.I.) ανάλογα αν

υπολογίζει την επιβάρυνση σε μία θέση δειγματοληψίας ή συνολικά σε μία

περιοχή.

Δείκτες Μετάλλου (Igeo, M.P.I., S.E.F.) ή ομάδας μετάλλων (P.L.I., M.I.)

ανάλογα αν υπολογίζει την επιβάρυνση για κάθε μέταλλο χωριστά ή για

ομάδες μετάλλων

Ο Δείκτης Γεωσυσσώρευσης (Igeo) (Mueller & Suess, 1979) δίνεται από τον τύπο:




Igeo = log2(Cn/1,5xBn)

Cn: είναι η συγκέντρωση μετάλλου στο λεπτόκοκκο κλάσμα (<2μm) των ιζημάτων

Bn: είναι η συγκέντρωση υποβάθρου του ιδίου μετάλου στους τυπικούς

σχιστόλιθους ή σε μη ρυπασμένο ίζημα.

1,5: σταθερός όρος ο οποίος χρησιμοποιείται για τηνν ελαχιστοποίηση των

επιδράσεων από την κοκκομετρική σύσταση του ιζήματος.

Ο δείκτης γεωσυσσώρευσης ταξινομείται σε 7 τάξεις μεγέθους (Πίνακας 4), η

υψηλοτερη είναι η ταξη 6 και αντιπροσωπεύει 96 φορές εμπλουτισμό του

συγκεκριμένου μετάλλου έναντι της συγκέντρωσης υποβάθρου.

Πίνακας 4. Βαθμός ρύπανσης σύμφωνα με την Igeo τάξη. ΠΗΓΗ: (Ζαχαρίας, et al., 2004)

Δείκτης Igeo Κατηγορία Ποιότητα Iζήματος

≤ 0 0 Μη ρυπασμένο

0-1 1 Μη ρυπασμένο έως ελαφρά ρυπασμένο

1-2 2 Μέτρια ρυπασμένο

2-3 3 Από μέτρια έως πολύ ρυπασμένο

3-4 4 Πολύ ρυπασμένο

4-5 5 Πολύ έως πολύ ισχυρά ρυπασμένο

> 5 6 Πολύ ισχυρά ρυπασμένο

Ένας τροποποιημένος δείκτης βιοσυσσώρευσης (MIgeo) παρουσιάστηκε από τον

Sutherland (Sutherland, 2000) ο οποίος υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο:

MIgeo = (Cn/1,5xBEn)

Όπου ΒΕn, η καλύτερη εκτίμηση των τιμών προηγούμενων μετρήσεων που

περιβάλλουν τοπικά τη θέση ενδιαφέροντος.

Ο δείκτης μόλυνσης CF (Contamination Factor) υπολογίζεται ως τον λόγο της

συγκέντρωσης μετάλλου στο ίζημα προς τη συγκέντρωση υποβάθρου. (Cn/Bn).

Όταν ο δείκτης CF < ή = 1, τότε δεν υπάρχει ανθρωπογενής ή φυσική μόλυνση, ενώ

όταν CF > 1 τότε υπάρχε μόλυνση (Soares, et al., 1999).




Επίσης, ο δείκτης εμπλουτισμού EF (Enrichment Factor) χρησιμοποιείται για να

αξιολογηθεί ο βαθμός μόλυνσης (Sinex & Helz, 1981).

EF = (Μ/Fe) δείγματος / (Μ/Fe) Υποβάθρου

Μ/Fe είναι ο λόγος της συγκέντρωσης του μετάλλου προς τη συγκέντωση του

σιδήρου.

Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται η ταξινόμηση των τιμών του δείκτη EF

(Πίνακας 5) (Birth, 2003).

Πίνακας 5. Βαθμός εμπλουτισμού. ΠΗΓΗ: (Birth, 2003)

Δείκτης EF Κατηγορία Εμπλουτισμός

≤ 1 0 Μη εμπλουτισμένο

1-3 1 Μη εμπλουτισμένο έως ελαφρά εμπλουτισμένο

3-5 2 Μέτρια εμπλουτισμένο

5-10 3 Από μέτρια έως πολύ εμπλουτισμένο

10-25 4 Πολύ εμπλουτισμένο

25-50 5 Πολύ έως πολύ ισχυρά εμπλουτισμένο

> 50 6 Πολύ ισχυρά εμπλουτισμένο

4. Τρόποι Αντιμετώπισης Βασικός τρόπος αντιμέτωπισης είναι η επεξεργασία των νερών κι των αποβλήτων,

ειδικά των υγρών τα οποία και κταλήουν στις θάλασσες

Οι τεχνολογικές μέθοδοι οι οποίες εφαρμόζονται εστιάζονται στην κατεργασία των

υγρών αποβλήτων που περιέχουν βαρέα μέταλλα, και πρέπει να είναι ασφαλείς

κατά την εφαρμογή, αξιόπιστες οικονομικές και να μπορούν να λειτουργούν υπό

πολλές διαφορετικές συνθήκες ροής, θεμοκρασίας και pH (Butter, 1988).

Οι μέθοδοι επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων που περιέχουν βαρέα μέταλλα

αφορούν κυρίως στη χημική καταβύθιση των μετάλλων ως υδροξείδια ή θειούχες

ενώσεις, την ιοντοανταλλαγή, την αντίστροφη ώσμωση. Η ηλεκτρόλυση είναι




τεχνολογικά εφαρμόσιμη αλλά, μόνο στην περίπτωση των υγρών αποβλήτων που

περιέχουν σχετικά μεγάλες συγκεντρώσεις μετάλλων ή μετά από προσυγκέντρωση

του μετάλλου με την εφαρμογή άλλης διεργασίας, όπως είναι π.χ. η

ιοντοανταλλαγή (Patterson, 1985)

Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά λειτουργίας για τις διάφορες συνηθισμένες

μεθόδους κατεργασίας υγρών αποβλήτων που περιέχουν τοξικά μέταλλα φαίνονται

στον πίνακα 6 (Eccles, 1999)

Πίνακας 3. Σύγκριση διαφόρων μεθόδων κατεργασίας υγρών αποβλήτων που περιέχουν τοξικά

μέταλλα ΠΗΓΗ: (Eccles, 1999)

Μέθοδος

Χαρακτηριστικά Λειτουργίας

Μεταβολή του pH Εκλεκτικότητα

μετάλλων

Αρχική συγκέντρωση μετάλλου (mg

L-1)

Κόστος

Προσρόφηση Απαιτεί ρύθμιση Μέτρια <10 Υψηλό κόστος του μέσου

Ηλεκτροχημική Δεν επηρεάζεται ιδιαίτερα

Μέτρια >10 Υψηλό κόστος λειτουργίας

Ιονανταλλαγή Περιορισμένη επίδραση Μέτρια <100 Υψηλό αρχικό κόστος

Μεμβράνες Περιορισμένη επίδραση Μέτρια >10

Υψηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας

Καταβύθιση: -Υδροξείδιο

Απαιτεί ρύθμιση Μη-εκλεκτική >10 Σχετικά

μικρό κόστος -Σουλφίδιο Απαιτεί ρύθμιση Περιορισμένη >10

Επιπλέον, ως μέθοδοι αντιμετώπισης αποτελούν και βιολογικές μέθοδοι

απομάκρυνσης βαρέω μετάλλων από νερά και υγρά απόβλητα. Στη σύγχρονη

ερευνητική και βιομηχανική πραγματικότητα τα κυρίαρχα σχετικά θέματα είναι η

βιοέκπλυση μεταλλευμάτων (bioleaching), η βελτίωση της ποιότητας των

βιομηχανικών ορυκτών με τη χρήση μικροοργανισμών και οι μηχανισμοί που




αφορούν τις διάφορες εφαρμογές καθαρισμού αποβλήτων, τις

υδρομεταλλουργικές και/ή άλλες διεργασίες με τις οποίες ανακτώνται τα βαρέα ή

άλλα μέταλλα με τις τεχνικές της βιορρόφησης ή της βιοσυσσώρευσης. Η

βιοέκπλυση αποτελεί βιολογική μέθοδο για την ανάκτηση των μετάλλων από τα

ορυκτά τους ή για την κατεργασία λάσπης που έχει ρυπανθεί από τοξικά μέταλλα.

(Λουκίδου, 2003).

5. Συμπεράσματα Η ρύπανση των θαλασσών είναι ένα πρόβλημα το οποίο είναι γενικό και παγκόσμιο.

Η θάλασσα είναι ένα ανοικτό τεράστιο σύστημα που επιδρά αλλά και δέχεται

επιδράσεις με/από τα επικοινωνούντα με αυτή συστήματα, με αποτέλεσμα μία

τοπικής κλίμακας ρύπανση (θαλάσσια, εδάφους ή ατμόσφαιρας) μπορεί να

επηρεάσει τα γειτονικά αλλά και μακρινά οικοσυστήματα.

Τα ιζήματα, είναι ανόργανοι και οργανικοί κόκκοι, οι οποίοι καθιζάνουν διαμέσου

της υδάτινης στήλης και αποτίθενται στον ωκεάνιο πυθμένα, Ανάλογα με το μέγθος

των κόκων κατατάσσονται κατηγορίες (Ζαχαρίας, et al., 2004).Τα ιζήματα και και οι

ρυπαντές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η σημασία των αλληλεπιδράσεων αυτών

είναι αναγνωρισμένη (Μαντέλας, 2007). Τα βαρέα μέταλλα είναι τοξικά ακόμα και

σε μικρές συκεντρώσεις. Οι πηγές μόλυνσης τω θαλασσών μπορούν να αφορούν σε

ανθρώπινες δραστηριότητες αλλα και σε φυσιά φαινόμενα. Οι δείκτες ρύπανσης

των ιζημάτων από βαρέα μέταλλα βασίζοναι κυρίως στο λόγω των συγκεντρώσεων

των βαρέων μετάλλων της εξεταζόμενης περιοχής προς αυτήν της μη ρυπασμένης.

Ως τρόποι αντιμετώπισης της ρύπανσης αυτού του είδους υλοποιούνται διάφορες

μέθοδοι, είτε σύνηθεις είτε βιολογικοί, απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων από

νερά και υγρά απόβλητα.




6. Βιβλιογραφία

Abd El Wahab, M., Melegy, A. & Helal, S., 2011. Distribution and Enrichment of Heavy Metals

in Recent Sediments of Safaga Bay, Egypt. Marine Georesources & Geotechnology, 29(4), pp.

364-375.

Anon., n.d. Ίζημα - Βικιπαίδεια. [Ηλεκτρονικό]

Available at: http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%8A%CE%B6%CE%B7%CE%BC%CE%B1

[Πρόσβαση 25 3 2014].

Ansari, T., Marr, I. & Tariq, N., 2004. Heavy Metals in Marine Pollution Perspective. Journal of

Applied Sciences, 4(1), pp. 1-20.

Birth, G., 2003. A scheme for assessing human impacts on coastal aquatic environments

using sediments. In: Woodcoffe CD,. Papers in Center for Maritime Policy, p. 14.

Butter, T., 1988. Διδακτορική Διατριβή: The use of biosorption, elution and electrolysis for

the removal and recovery of heavy metals from aqueous solutions, Newcastle: Civil

Engineering Dept., Univ. Newcastle.

Cesar, A. και συν., 2009. Integrative ecotoxicological assessment of sediment in Portmán Bay

(southeast Spain). Ecotoxicology and Environmental Safety, Issue 72, pp. 1832-1841.

Dar, M. A., 2014. Distribution patterns of some heavy metals in the surface sediment

fractions at northern Safaga Bay, Red Sea, Egypt. Arabian Journal of Geosciences, 7(1), pp.

55-67.

Dean, W., Leinen, . M. & Stow, . D., 1985. Classification of deep sea, fine-grained sediments.

Journal of Sedimentary Petrology, Issue 55, pp. 250-256.

Eccles, H., 1999. Treatment of metal-contaminated wastes: why select a biological process..

Trends in Biotechnology, Τόμος 17, pp. 462-465.

Edwing, M., Carpenter, G. & Windish, C., 1973. Sediment distribution in the oceans: The

Antlantic. Geological Society of America Bulletin, Issue 84, pp. 71-88.

Mueller, P. J. & Suess, E., 1979. Productivity, sedimentation rate, and sedimentary organic

matter in the oceans—I. Organic carbon preservation. Deep Sea Research Part A.

Oceanographic Research Papers, 26(12), p. 1347–1362.

Ohman, L. & Sjoberg, S., 1988. Metal Speciation: Theory and Analysis and Applications. p. 1.

Patterson, J. W., 1985. Industrial wastewater treatment technology. 2nd ed. Stoneham, USA:

Butterworth Publishers.




Sinex, . S. A. & Helz, G. R., 1981. Regional geochemistry of trace elements in Chesapeake Bay

sediments. Environmental Geology, 3(6), pp. 315-323.

Soares, H., Boaventura, R., Machado, A. & Esteves da Silva, J., 1999. Sediments as monitors

of heavy metal contamination in the Ave river basin (Portugal): multivariate analysis of data.

Environmental Pollution, 105(3), p. 311–323.

Sutherland, R., 2000. Bed sediment-associated heavy metals in an urban stream.

Environmental Geology, 39(6), pp. 611-627.

Γεωργιάδης, Θ. και συν., 2004. Διάθεση Αποβλήτων και οι Επιπτώσεις τους στο Περιβάλλον.

50/4 επιμ. Πάτρα: ΕΑΠ.

Γεωργόπουλος, Α., 2000. Γη, Ένας Μικρός και Εύθραστος Πλανήτης. δ' επιμ. Αθήνα:

Gutenberg.

Γκέκας, Β., Φρατζεσκάκη, Ν. & Κατσιβέλα, Ε., 2002. Τεχνολογίες Επεξεργασίας Τοξικών

Επικίνδυνων Αποβλήτων. s.l.:Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ.

Ζαχαρίας, Ι., Κουτσικόπουλος, Κ., Παπαθεοδώρου, Γ. & Φερεντίνος, Γ., 2004. Το Θαλάσσιο

Περιβάλλον ως Αποδέκτης Αποβλήτων. 50/2 επιμ. Πάτρα: ΕΑΠ.

Λουκίδου, Μ., 2003. Διδακτορική Διατριβή: Απομάκρυνση τοξικών μετάλλων από αραιά

διαλύματα με την εφαρμογή της βιορρόφησης. Θεσσαλονίκη: Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο

Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.

Μαντέλας, Α., 2007. Πτυχιακή Εργασία: Βαρέα Μέταλλα στην Υδρολογική Λεκάνη του

Κερίτη. Χανιά(Κρήτη): Τμήμα Φυσικών Πόρων & Περιβάλλοντος, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό

Ίδρυμα Κρήτης.

Σκούλλος, Μ., 1988. Χημική Ωκεανογραφία-Μέρος Β Θαλάσσια ρύπανση, ανόργανες ύλες

από τη θάλασσα, αφαλάτωση. Αθήνα: Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών.

Χρυσού, Ε., 2007. Πτυχιακή Εργασία: Επιβάρυνση με Βαρέα Μέταλλα των εδαφών της

Υδρολογικής Λεκάνης του Κερίτη. Χανιά(Κρήτη): Τμήμα Φυσικών Πόρων & Περιβάλλοντος,

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Κρήτης.

Βαρέα μέταλλα στα θαλάσσια ιζήματα. Δείκτες ρύπανσης...

Documents

Transcript of Βαρέα μέταλλα στα θαλάσσια ιζήματα. Δείκτες ρύπανσης...