This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Πέραν τούτου, υπάρχει μια φυσική τάση συγκέντρωσης βιομηχανιών γύρω από
τα λιμάνια, οι οποίες έχουν μεγάλη συμμετοχή στη θαλάσσια ρύπανση. Μεγάλο
μερίδιο ευθύνης έχουν και οι εκπομπές των ατμοσφαιρικών ρύπων από τα
οχήματα, οι οποίες αν και έχουν μειωθεί ανά όχημα τα τελευταία χρόνια λόγω
των νέων τεχνολογιών, η μείωση αυτή έχει αντισταθμιστεί από την αύξηση του
αριθμού των οχημάτων, με αποτέλεσμα η συνολική αέρια ρύπανση να
παρουσιάζει αύξηση, κυρίως στις αστικές περιοχές.
2.2 Τύχη των βαρέων μετάλλων στο θαλάσσιο νερό
Τα μέταλλα στο θαλάσσιο περιβάλλον μπορεί να βρίσκονται, είτε σε
σωματιδιακή (particulate), είτε σε διαλυμένη (soluble) μορφή.
Η διαλυμένη φάση των μετάλλων διακρίνεται περαιτέρω σε τέσσερις γενικές
μορφές:
- ελεύθερα ιόντα μετάλλων
- ανόργανα σύμπλοκα μετάλλων
- οργανικά σύμπλοκα μετάλλων
- συνδεδεμένα με κολλοειδή σωματίδια ανόργανης ή οργανικής φύσης
Η σωματιδιακή φάση διακρίνεται σε:
4
- ενσωματωμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα ορυκτών
- κατακρημνισμένα με μετατροπή της διαλυμένης μορφής σε σωματιδιακή
- συνδεδεμένα με διάφορα στερεά συστατικά των ιζημάτων μέσω της διαδικασίας
της ρόφησης (Ζαχαρίας και συν., 2004)
Από τη στιγμή που τα βαρέα μέταλλα απορριφθούν στη θάλασσα, η
μετέπειτα πορεία τους εξαρτάται από μια σειρά φυσικών ή/και χημικών διεργασιών
οι οποίες μπορεί να είναι:
Διάλυση και διασπορά: Τα βαρέα μέταλλα, με την είσοδό τους στο θαλάσσιο
νερό μπορεί να διαλυθούν σε αυτό, ενώ ταυτόχρονα - λόγω των ρευμάτων και
των φαινομένων διάχυσης - να μεταφερθούν μακριά από το σημείο απόρριψής
τους.
Ρόφηση ( sorption ) (Σχήμα 1): Μπορεί να συμβεί με ένα από τους παρακάτω
τρόπους:
Προσρόφηση ( adsorption ): Το προς δέσμευση μεταλλικό ιόν συγκρατείται
στην επιφάνεια του στερεού σχηματίζοντας σύμπλοκα εσωτερικής ή
εξωτερικής σφαίρας (Σχήμα 2) χωρίς να εισχωρήσει σε εσωτερικές θέσεις.
Στα σύμπλοκα εξωτερικής σφαίρας τα κατιόντα συγκρατούνται στις ενεργές
θέσεις με ηλεκτροστατικές δυνάμεις και μπορούν να εγκαταλείψουν τη θέση
τους και να εισέλθουν και πάλι στην υδατική φάση. Τη θέση τους την
καταλαμβάνει ένα άλλο ομόσημο ιόν. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται
ιονανταλλαγή (Doula, 2006). Στα σύμπλοκα εσωτερικής σφαίρας έχουμε την
δημιουργία ομοιοπολικού δεσμού, μεταξύ του κατιόντος και της ενεργής
θέσης του ορυκτού. Οι δεσμοί αυτοί είναι πιο σταθεροί και συνεπώς είναι
δύσκολο, προσροφημένα με αυτόν τον τρόπο κατιόντα, να εγκαταλείψουν
τη θέση τους και να εισέλθουν στο υδατικό διάλυμα (Stumm, 1991).
Απορρόφηση ( absorption ): Το μεταλλικό ιόν εισέρχεται και ενσωματώνεται
στη δομή του ορυκτού καταλαμβάνοντας θέσεις στο πλέγμα. Τέτοιου είδους
διαδικασία απαιτεί πιο δραστικές συνθήκες περιβάλλοντος (π.χ. πίεση,
θερμοκρασία, κ.α.) και δεν αναμένεται να επικρατεί στις συνθήκες του
θαλάσσιου περιβάλλοντος, όσον αφορά τις χρονικές περιόδους μέχρι την
καταβύθιση.
5
Καθίζηση ( precipitation ): Κατά την διαδικασία αυτή έχουμε στην επιφάνεια
των ορυκτών δημιουργία σχηματισμών και επάλληλων στοιβάδων του
μεταλλικού κατιόντος. Επικρατεί σε βασικές συνθήκες αλλά και σε
περιπτώσεις μεγάλων συγκεντρώσεων του μετάλλου.
Σχήμα 1: Μηχανισμοί ρόφησης ενός μετάλλου (Zn) σε μια επιφάνεια οξειδίου του Fe: απορρόφηση (absorption), προσρόφηση (adsorption), καθίζηση (precipitation) (Brady, 1990).
Το ποσοστό ρόφησης των μετάλλων από τους διάφορους τύπους ροφητών
διαφέρει και εξαρτάται από κάποιους παράγοντες, όπως είναι το pH και η ιοντική
ισχύς της υδατικής φάσης, το είδος και η συγκέντρωση των ροφητών, το είδος και η
συγκέντρωση των μετάλλων, η θερμοκρασία, η πίεση και η παρουσία και
6
συγκέντρωση και άλλων στοιχείων / ιόντων / μορίων που δρουν ανταγωνιστικά για
τις διαθέσιμες θέσεις του ροφητικού υλικού. Πάντως, δεν υπάρχουν γενικοί
κανόνες, όσον αφορά την εκλεκτικότητα διαφόρων υποστρωμάτων στην δέσμευση
βαρέων μετάλλων. Η εκλεκτικότητα εκδηλώνεται με βάση το περιβάλλον μέσα στο
οποίο εξετάζεται το φαινόμενο. Αν για παράδειγμα γνωρίζουμε την εκλεκτικότητα
του καολινίτη και του άμορφου οξειδίου του σιδήρου (οι οποίες είναι
διαφορετικές), αυτό δεν σημαίνει ότι γνωρίζουμε και την εκλεκτικότητα ενός
ιζήματος πλούσιου σε κόκκους καολινίτη, που καλύπτονται από στρώμα οξειδίου
του σιδήρου (το οποίο όμως ως ίζημα περιέχει κι άλλα συστατικά, όπως οργανική
ουσία, CaCO3). Στο Σχήμα 3 δίνονται τρεις γραφικές παραστάσεις δέσμευσης Cu, Zn,
Mn που βρίσκονται σε πραγματικό δείγμα πόσιμου νερού από τον ζεόλιθο
κλινοπτιλολίτη (Clin), και από τον ίδιο ζεόλιθο σαν σύστημα με άμορφα οξείδια του
σιδήρου (Clin-Fe), τα οποία βρίσκονται στην επιφάνειά του σε ποσοστό σχεδόν 14%.
Καταρχήν, εξετάστηκαν οι προσροφητικές ικανότητες των υποστρωμάτων, όταν στα
δείγματα υπήρχε κάθε μέταλλο μόνο του (τα αποτελέσματα φαίνονται στις
ενσωματωμένες μικρές γραφικές παραστάσεις) και στη συνέχεια όταν το δείγμα
περιείχε και τα τρία μέταλλα μαζί (Dimirkou & Doula, 2008). Τα κύρια
συμπεράσματα που προκύπτουν από τις τρεις αυτές γραφικές παραστάσεις είναι:
- αυξάνεται κατά πολύ η ικανότητα του ζεόλιθου για προσρόφηση των μετάλλων,
όταν στην επιφάνειά του (εσωτερική και εξωτερική) έχουν εναποτεθεί
σχηματισμοί άμορφου οξειδίου του Fe.
- Και για τα τρία μέταλλα, η προσρόφησή τους από τα δύο υποστρώματα που
μελετήθηκαν φαίνεται να παρεμποδίζεται από την παρουσία άλλων μετάλλων,
με εξαίρεση το χαλκό, η προσρόφηση του οποίου παρουσία ή μη των άλλων δύο
(ψευδαργύρου και μαγγανίου) επηρεάζεται σε πολύ μικρότερο βαθμό.
- Όταν το πείραμα διενεργήθηκε παρουσία και των τριών μετάλλων,
παρατηρήθηκε ότι το Mn όχι μόνο προσροφάται με σημαντικά ελαττωμένη
συγκέντρωση, αλλά καθώς η συγκέντρωση των άλλων δύο μετάλλων αυξάνει στο
διάλυμα, προσροφημένα ιόντα Mn εγκαταλείπουν τη θέση τους και εισέρχονται
ξανά στην υδατική φάση. Η σειρά προτίμησης για το συγκεκριμένο πείραμα και
για τα συγκεκριμένα υποστρώματα είναι Cu, Zn, Mn.
7
8
3. Τα θαλάσσια ιζήματα
Το αποτέλεσμα πάντως της ρόφησης είναι η απομάκρυνση των μετάλλων
από την υδάτινη στήλη και η δέσμευσή τους στα ιζήματα του πυθμένα, μετά από
μια σύντομη ή μακρύτερη παραμονή στην υδάτινη στήλη. Τα ιζήματα είναι
διαφόρων μεγεθών ανόργανοι και οργανικοί κόκκοι, οι οποίοι καθιζάνουν διαμέσου
της υδάτινης στήλης και αποτίθενται στον ωκεάνιο πυθμένα σχηματίζοντας στο
πέρασμα του γεωλογικού χρόνου, ένα κάλυμμα. Τα ιζήματα κατατάσσονται σε
διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων, τη σύσταση τους και το
περιβάλλον απόθεσής τους (Ζαχαρίας κ.συν., 2004). Και οι τρεις αυτοί παράγοντες
(μέγεθος, σύσταση, περιοχή απόθεσης) πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη
μελέτη επεισοδίων ρύπανσης, τόσο από σημειακές, όσο και από μη σημειακές
πηγές, διότι ο καθένας επηρεάζει στο δικό του βαθμό τη διασπορά των ρύπων, την
τύχη τους και την επίδραση τους στο οικοσύστημα.
Γενικά, οι περιοχές που κινδυνεύουν περισσότερο από τη ρύπανση με βαρέα
μέταλλα, είναι οι παράκτιες και αυτές που δεν ανανεώνεται εύκολα το νερό, όπως
είναι οι κλειστοί κόλποι. Τα σημεία εισόδου των ρύπων στη θάλασσα (π.χ. εκβολές
ποταμών) είναι και τα πιο επιβαρυμένα, όπως έχουν δείξει πλήθος μελετών, ενώ η
κίνηση και εξασθένηση του ρύπου γίνεται με την κίνηση των θαλάσσιων ρευμάτων
κάθε περιοχής. Τα μέταλλα λοιπόν αποθέτονται στα θαλάσσια ιζήματα και είτε
παραμένουν εκεί, είτε συμμετέχουν στις φυσικές διαδικασίες εισόδου-εξόδου από
αυτά (ρόφηση-εκρόφηση), έως ότου καλυφθούν από καινούρια στρώματα ιζημάτων
και δυσκολευτεί ή αποτραπεί εντελώς η κίνησή τους. Η διαδικασία αυτή, η οποία
στην ουσία «αποθηκεύει» τα βαρέα μέταλλα στα θαλάσσια ιζήματα, αποτελεί
μέτρο σύγκρισης της ανθρώπινης δράσης και της επίδρασής της στο πέρασμα των
χρόνων. Γνωρίζοντας λοιπόν τον ρυθμό απόθεσης των ιζημάτων για μια περιοχή και
αναλύοντας τις συγκεντρώσεις των μετάλλων στα διάφορα βάθη ιζημάτων (λήψη
δείγματος «καρότου»), μπορούμε να γνωρίζουμε τις ποσότητες μετάλλων που
αποθηκεύτηκαν στο πέρασμα του χρόνου και να έχουμε μια σαφή εικόνα της
ιστορικής εξέλιξης της ρύπανσης από τα βαρέα μέταλλα.
4. Μέθοδοι ποσοτικοποίησης της ρύπανσης των θαλάσσιων ιζημάτων από βαρέα
μέταλλα
9
Τα θαλάσσια ιζήματα είναι ο χαρακτηριστικός δείκτης του βαθμού ρύπανσης
μιας θαλάσσιας περιοχής, λόγω του γεγονότος ότι αποτελούν τον τελικό αποδέκτη
του εισερχόμενου ρυπαντικού φορτίου και δείχνουν συσσωρευτικά το επίπεδο
ρύπανσης που έχει επέλθει με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, η εκτίμηση της
ρύπανσης των ιζημάτων του πυθμένα από βαρέα μέταλλα αποτελεί ένα αξιόπιστο
μέσο για τον καθορισμό του επιπέδου επιβάρυνσης του θαλάσσιου περιβάλλοντος
από αυτά. Η εκτίμηση αυτή μπορεί να γίνει με σύγκριση των τιμών, που
λαμβάνουμε για μια συγκεκριμένη περιοχή, με τις αντίστοιχες τιμές μη ρυπασμένων
συστημάτων της ίδιας περιοχής, ή άλλης με όμοια σύσταση μητρικών πετρωμάτων
(συγκέντρωση υποβάθρου).
4.1 Συγκέντρωση υποβάθρου Cb
Οι συγκεντρώσεις υποβάθρου (background concentration) των διαφόρων
βαρέων μετάλλων στα φυσικά θαλάσσια ιζήματα ελέγχονται από το χημισμό των
μητρικών πετρωμάτων της χέρσου, καθώς τα ιζήματα έχουν προέλθει από τη
φυσική ή/και χημική αποσάθρωσή τους. Έτσι, οι συγκεντρώσεις υποβάθρου μπορεί
να υπολογιστούν, είτε από τη χημική ανάλυση των μητρικών πετρωμάτων της
χέρσου, είτε από τη χημική ανάλυση των φυσικών θαλάσσιων ιζημάτων σε
μεγαλύτερο βάθος (Ζαχαρίας και συν., 2004). Έτσι, για τον καθορισμό των
συγκεντρώσεων υποβάθρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν:
-τιμές συγκεντρώσεων διαφόρων βαρέων μετάλλων, οι οποίες είναι διαθέσιμες σε
πίνακες στη βιβλιογραφία και αναφέρονται σε τυπικούς σχιστόλιθους και
αργίλους (Turekian and Wedepohl, 1961), σε ιζήματα της υφαλοκρηπίδας
(Wedepohl, 1969), σε λιμναία ιζήματα (Salomon and Forstner, 1984), κ.α.
- τιμές συγκεντρώσεων διαφόρων βαρέων μετάλλων που λαμβάνονται από χημική
ανάλυση σύγχρονων θαλάσσιων ιζημάτων (α) μη ρυπασμένων περιοχών με
παρόμοια μητρικά πετρώματα με αυτά της υπό μελέτη ρυπασμένης περιοχής, ή
(β) μη ρυπασμένων θέσεων πλησίον της ρυπασμένης περιοχής.
- τιμές συγκεντρώσεων που λαμβάνονται από χημική ανάλυση των μη
ρυπασμένων ιζημάτων, που βρίσκονται κάτω από τα ρυπασμένα επιφανειακά
ιζήματα. Η μέθοδος αυτή μας επιτρέπει να υπολογίσουμε με ακρίβεια τις τιμές
των συγκεντρώσεων υποβάθρου (Ζαχαρίας και συν., 2004).
1
4.2 Προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων στις επιμέρους
χημικές φάσεις των ιζημάτων
Οι διαφορετικές μορφές που βρίσκονται τα μέταλλα στο ίζημα είναι
καθοριστικής σημασίας, διότι υπάρχει η πιθανότητα επαναδιάλυσης των μετάλλων,
ανάλογα με τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Για παράδειγμα, η
ιοντοεναλλάξιμη μορφή των μετάλλων επηρεάζεται από αλλαγές στην ιοντική
σύνθεση του νερού, με αποτέλεσμα να επηρεάζεται η ρόφηση-εκρόφηση του
συστήματος. Τα μέταλλα, που είναι συνδεδεμένα με τις ανθρακικές ομάδες των
ιζημάτων, επηρεάζονται σημαντικά από αλλαγές του pH. Τα οξείδια του σιδήρου,
μαγγανίου δρουν σαν «scavengers» για τα μέταλλα, όμως είναι θερμοδυναμικά
ασταθή κάτω από ανοξικές συνθήκες του οικοσυστήματος. Τα ιχνοστοιχεία
μπορούν να βρίσκονται σε διάφορες μορφές οργανικής ουσίας. Όμως κάτω από
οξικές ή ανοξικές συνθήκες, η οργανική ουσία μπορεί να διασπαστεί, με
αποτέλεσμα να ελευθερωθούν μέταλλα σε διαλυτή μορφή. Τα υπολειμματικά
μέταλλα βρίσκονται στο κρυσταλλικό πλέγμα των φυσικών πετρωμάτων ιζημάτων
και δεν ελευθερώνονται εύκολα στο περιβάλλον, όπως οι τέσσερις προηγούμενες
μορφές.
Ο προσδιορισμός των επιμέρους συγκεντρώσεων, του κάθε βαρέως
μετάλλου, στις διάφορες χημικές φάσεις μέσα στο ίζημα είναι ιδιαίτερα σημαντικός,
γιατί δίνει αξιόπιστες πληροφορίες όσον αφορά την περιβαλλοντική επιβάρυνση
του ιζήματος από το μέταλλο αυτό. Για το σκοπό αυτό, το ίζημα υποβάλλεται σε μια
σειρά διαδοχικών εκχυλίσεων, ώστε τα μέταλλα να διαχωριστούν στα διάφορα
κλάσματα, τα οποία είναι:
i. Μέταλλα σε ιοντοεναλλάξιμη μορφή (Exchangeable)
ii. Μέταλλα συνδεδεμένα με ανθρακικά (Carbonates)
iii. Μέταλλα συνδεδεμένα με οξείδια μαγγανίου-σιδήρου (Fe-Mn oxides)
iv. Μέταλλα συνδεδεμένα με οργανική ύλη (Organics)
v. Υπολειμματικά μέταλλα (Residuals)
Για κάθε διαδοχική εκχύλιση χρησιμοποιείται το κατάλληλο αντιδραστήριο,
σύμφωνα με τη μέθοδο των Tessier, Campbell, Bisson, 1979. Οι διαδοχικές
εκχυλίσεις πραγματοποιούνται σε φυγοκεντρικούς σωλήνες και μεταξύ κάθε
1
εκχύλισης πραγματοποιείται διαχωρισμός με φυγοκέντριση. Το υπερκείμενο
διάλυμα λαμβάνεται και αναλύεται για ίχνη μετάλλων, ενώ το υπόλειμμα
εκπλένεται με αποσταγμένο νερό και χρησιμοποιείται στην ακόλουθη εκχύλιση.
i. Το ίζημα (5 g ξηρού δείγματος) εκχυλίζεται σε θερμοκρασία δωματίου για
μια ώρα με 40 ml διαλύματος 1Μ οξικού νατρίου pH=8.2 υπό συνεχή ανάδευση. Με
φυγοκέντριση χωρίζεται το ίζημα από το υπερκείμενο υγρό το όποιο αραιώνεται
μέχρι 50 ml με διάλυμα 1M NaOAc (pH=8.2).
ii. Το υπόλειμμα από το προηγούμενο στάδιο εκχυλίζεται σε θερμοκρασία
δωματίου για 5 ώρες με 40 ml διαλύματος 1Μ οξικού νάτριου σε pH=5.0
(ρυθμισμένο με οξικό οξύ) υπό συνεχή ανάδευση. Με φυγοκέντριση χωρίζεται το
ίζημα από το υπερκείμενο υγρό, το οποίο αραιώνεται μέχρι 50 ml με διάλυμα 1M
NaOAc (pH=5) και φυλάσσεται σε θερμοκρασία 4οC μέχρι αναλύσεως.
iii. Το υπόλειμμα που προκύπτει από το στάδιο 2 εκχυλίζεται σε
θερμοκρασία 96±3 0C, για 6 ώρες με 100 ml διαλύματος 0.04Μ NH2OH·HCl σε 25%
(v/v) οξικού οξέος με περιστασιακή ανάδευση. Με φυγοκέντριση χωρίζεται το ίζημα
από το υπερκείμενο υγρό, το όποιο φυλάσσεται σε θερμοκρασία 4οC μέχρι
αναλύσεως.
iv. Στο υπόλειμμα που προκύπτει από το στάδιο 3 προσθέτονται 15 ml
διαλύματος 0.02M νιτρικού οξέος και 25 ml διαλύματος 30% H2O2 σε pH=2.0
ρυθμισμένο με HNO3. Το μείγμα θερμαίνεται στους 85±2 οC για 2 ώρες με περιοδική
ανάδευση. Προσθέτονται 15 ml διαλύματος 30% H2O2 (pH=2.0 με HNO3) και το
μείγμα θερμαίνεται ξανά στους 85±2 οC για 3 ώρες με ασυνεχή ανάδευση. Έπειτα
ψύχεται και προστίθενται 25 ml διαλύματος 3.2M οξικής αμμωνίας σε 20% v/v
HNO3 και το μείγμα αραιώνεται στα 100 ml και αναδεύεται στην συνέχεια για 30
λεπτά. Το υπερκείμενο υγρό χωρίζεται από το ίζημα με φυγοκέντριση και
φυλάσσεται σε θερμοκρασία 4οC μέχρι αναλύσεως.
v. Στο υπόλειμμα από το προηγούμενο στάδιο προστίθενται 25 ml
διαλύματος 40% w/v HF και 15 ml πυκνό HNO3. Ακολουθεί φυγοκέντριση και το
υπερκείμενο αραιώνεται με 10 ml 0.2M NH4NO3 (ρυθμιστικό διάλυμα).
Οι εκλεκτικές εκχυλίσεις πραγματοποιούνται με φυγοκεντρικούς σωλήνες
(50 ml) για να μειωθούν οι απώλειες σε στερεό υλικό. Μεταξύ κάθε διαδοχικής
εκχύλισης πραγματοποιείται διαχωρισμός με φυγοκέντριση (5000 rpm, 15 min). Το
1
υπερκείμενο φυγοκέντρισης φυλάσσεται σε θερμοκρασία 4οC μέχρι αναλύσεως. Το
υπόλειμμα εκπλένεται με 40 ml απιονισμένο νερό, έπειτα φυγοκεντρίζεται και το
υπερκείμενο της νέας φυγοκέντρισης απορρίπτεται. Ο προσδιορισμός των βαρέων
μετάλλων κάθε φάσης γίνεται με τη μέθοδο της φασματοφωτομετρίας ατομικής
απορρόφησης (AAS).
4.3 Δείκτες ρύπανσης θαλάσσιων ιζημάτων από βαρέα μέταλλα
Οι δείκτες ρύπανσης (pollution indices) είναι μαθηματικές σχέσεις που
βασίζονται στο λόγο της συγκέντρωσης του μετάλλου προς την αντίστοιχη
συγκέντρωση υποβάθρου του (C/Cb), με σκοπό την ποσοτικοποίηση της
επιβάρυνσης των θαλάσσιων ιζημάτων από το μέταλλο αυτό. Ορισμένοι τέτοιοι
δείκτες παρουσιάζονται στη συνέχεια:
4.3.1 Συντελεστής Επιβάρυνσης Ε
Για τον υπολογισμό του γενικού ανθρωπογενούς φορτίου μπορεί να
συγκριθούν τα λαμβανόμενα στοιχεία συγκέντρωσης των ρυπασμένων ιζημάτων με
στοιχεία από άλλα ιζήματα απομονωμένων ή μη βιομηχανικών περιοχών, με
παρόμοια χημικά και γεωλογική σύνθεση και μέγεθος κόκκων. Ένας πρόσφορος
παράγοντας σύγκρισης αποτελεί ο συντελεστής επιβάρυνσης Ε (Howa et al., 1989 &
Ζώχιος Β., 2011):
E=Cm / Bm, όπου Cm: η συγκέντρωση του μετάλλου στο ίζημα
Bm: η φυσική συγκέντρωση του μετάλλου
4.3.2 Δείκτης Γεωσυσσώρευσης Igeo (Index of geoaccumulation)
Μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος μέτρησης του βαθμού ρύπανσης
των ιζημάτων από βαρέα μέταλλα είναι ο Δείκτης Γεωσυσσώρευσης (Muller, 1979).
Ο Δείκτης Γεωσυσσώρευσης προσδιορίζεται από τη σχέση:
Igeo=log2 Cn . , όπου Cn: η συγκέντρωση του μετάλλου “n” στο πηλιτικό 1.5XBn κλάσμα (<2μm) των ιζημάτων Βn: η συγκέντρωση υποβάθρου του ίδιου μετάλλου στους τυπικούς σχιστόλιθους ή σε μη ρυπασμένο ίζημα.Το 1.5 είναι σταθερός όρος, ο οποίος χρησιμοποιείται για την ελαχιστοποίηση των
λιθολογικών επιδράσεων.
1
Ο Muller (1981) πρότεινε το διαχωρισμό των θαλάσσιων ιζημάτων σε επτά
κατηγορίες, ανάλογα με την τιμή του δείκτη γεωσυσσώρευσης, όπως φαίνεται στον
Πίνακα 1. Η υψηλότερη τάξη (Νο 6) αντιπροσωπεύει συγκέντρωση του μετάλλου στο
ίζημα 96 φορές μεγαλύτερη, σε σχέση με την αντίστοιχη συγκέντρωση υποβάθρου.
Igeo Κατηγορία Ποιότητα ιζήματος
< ή = 0 0 Μη επιβαρυμένο
0-1 1 Μη επιβαρυμένο έως ελαφρά επιβαρυμένο
1-2 2 Ελαφρά επιβαρυμένο
2-3 3 Ελαφρά έως έντονα επιβαρυμένο
3-4 4 Έντονα επιβαρυμένο
4-5 5 Έντονα επιβαρυμένο έως ρυπασμένο
>5 6 Ρυπασμένο
Πίνακας 1: Κατηγορίες ρύπανσης θαλάσσιων ιζημάτων σύμφωνα με τον δείκτη γεωσυσσώρευσης.
Με βάση τις τιμές του δείκτη γεωσυσσώρευσης για κάθε δείγμα, το ίζημα
εντάσσεται στην αντίστοιχη κατηγορία και χαρακτηρίζεται ανάλογα, ως προς την
όπου CFk: ο παράγοντας ρύπανσης του k-οστού μετάλλου στη συγκεκριμένη θέση δειγματοληψίας k: ο αριθμός των μετάλλων, των οποίων οι συγκεντρώσεις έχουν μετρηθεί
1
στη συγκεκριμένη θέση δειγματοληψίας.
Στάδιο 3: Οι θέσεις δειγματοληψίας που παρουσιάζουν παρόμοιο PLI-θέσης,
ομαδοποιούνται σε ζώνες και υπολογίζεται ο δείκτης φορτίου ρύπανσης (PLI) για
κάθε ζώνη από τη σχέση:
PLI-ζώνης=(PLI1X PLI2X PLI3X……………X PLI m)1/m
όπου PLI m: ο παράγοντας ρύπανσης της m-οστής θέσης δειγματοληψίας m: ο αριθμός των θέσεων δειγματοληψίας που συγκροτούν τη
συγκεκριμένη ζώνη.
Στάδιο 4: Υπολογισμός του γενικού δείκτη φορτίου ρύπανσης για το υπό μελέτη
περιβάλλον, σύμφωνα με τους επί μέρους δείκτες των ζωνών και με βάση τη σχέση:
PLI-περιβάλλοντος=(PLI1X PLI2X PLI3X……………X PLI n)1/n
όπου PLI n: ο παράγοντας ρύπανσης της n-οστής ζώνης n: ο αριθμός των ζωνών που συγκροτούν το συγκεκριμένο περιβάλλον.