Φυσικές και ανθρωπογενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των νερών και εδαφών της Ανατολικής Αττικής

Abstract

The present thesis deals with the quality characteristics of groundwater, surface water and soils in Mesogeia basin of East Attica (Greece) and the estimation of the hydrological balance of the two basins: Erasinos and Megalo Rema. The objective of the research is the study of the physical and anthropogenic impacts on the modification of the water and soil quality of the area.The hydrological balance estimation of the hydrological year 2005-2006 was based on weekly measurements of the Erasinos and Megalo Rema flow in spots near the outfall. In the hydrological basin of Megalo Rema, the surface effluence is 13,1%, the infiltration is 27,9% and the evapotranspiration is 59% rainwater percentage while the corresponding percentages in the hydrological basin of Erasinos are 28,1%, 12,9% and 59%.The physicochemical soil characteristics indicate alkaline, barren soils, susceptible to erosion, with lack of organic matter and high values of phosphorus and nitrogen percentage and domination of coarser sand fractions.The groundwater’s quality characteristics were analyzed based on the collection of 86 samples in four periods, one dry and one wet period during the hydrological years 2005-2006 and 2006-2007 correspondingly. The groundwater deriving from the quaternary and neogen formations present similar chemical synthesis, with high values of TDS and concentrations of Na+, Cl- and SO4=. The carbonate formations’ groundwater presents better quality. The coastal zone groundwater present high values of EC and concentrations of Na+ and Cl-. High concentrations of NO3- were observed in groundwater, which, in the majority of the samples, overcome the upper limit of drinking water. The lack of drainage system is revealed on the high concentrations of NΗ4+, ΡΟ43- and SO4=. The quality characteristics of the surface waters of Erasinos and Megalo Rema rivers were evaluated by the seasonal collection of samples along the rivers, 3 sample points in Erasinos and 5 in Megalo Rema. Within Megalo Rema, variation of the hydrochemistry was observed between the major branch and the secondary one “Valaniris”. The salinity and the concentrations of the elements Na, Cl, SO4 and ΝΟ3 were found lower in Valaniris. ΝΟ3 are detected in high values in the central part of the major branch. At the outfall, there are high concentrations of ΡΟ43-, due to urban wastes’ inflow and high concentrations of Na+, Cl- and SO4=, attributed to sea spray transmission. Erasinos surface water present higher salinity than this of Megalo Rema. High concentrations of ΡΟ43-, ΝΗ4+ and ΝΟ3- are observed uphill of the river.Similarity is noticed between the spatial distributions of most heavy metals of groundwater and the corresponding residual forms in soils presenting increasing trend towards the west and south part. The absence of relation between the spatial distribution of most groundwater heavy metals and the corresponding soluble forms in soils, confirms the geogenic origin of heavy metals’ concentrations in groundwater.

Η διατριβή πραγματεύεται τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υπόγειων, επιφανειακών νερών και εδαφών στη λεκάνη Μεσογείων Ανατολικής Αττικής και την εκτίμηση του υδρολογικού ισοζυγίου στις δύο λεκάνες απορροής Ερασίνου και Μεγάλου Ρέματος. Σκοπός είναι η διερεύνηση των φυσικών κι ανθρωπογενών επιδράσεων που συμβάλλουν στην διαφοροποίηση της ποιότητας των υδατικών κι εδαφικών πόρων της περιοχής. Η εκτίμηση του υδρολογικού ισοζυγίου κατά το υδρολογικό έτος 2005-2006 βασίστηκε σε εβδομαδιαίες μετρήσεις της παροχής του Ερασίνου και Μεγάλου Ρέματος σε σημεία πλησίον των εκβολών τους. Στην υδρολογική λεκάνη Μεγάλου Ρέματος η επιφανειακή απορροή αποτελεί το 28,1%, η κατείσδυση το 12,9% και η εξατμισοδιαπνοή το 59% του ύψους βροχής ενώ τα αντίστοιχα ποσοστά στη λεκάνη Ερασίνου είναι 13,1%, 27,9% και 59%.Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των εδαφών φανερώνουν αλκαλικά, άγονα εδάφη, επιρρεπή στη διάβρωση, με χαμηλά ποσοστά οργανικής ουσίας και υψηλές τιμές φωσφόρου και ποσοστών αζώτου και επικράτηση χονδρόκοκκων κλασμάτων της άμμου. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υπόγειων υδάτων αξιολογήθηκαν βάσει της συλλογής 86 δειγμάτων σε τέσσερις περιόδους, μία ξηρή και μία υγρή κατά τα υδρολογικά έτη 2005-2006 και 2006-2007 αντίστοιχα. Τα ύδατα των τεταρτογενών και νεογενών σχηματισμών παρουσιάζουν παρεμφερή χημική σύσταση, με υψηλές τιμές TDS και συγκεντρώσεων Na+, Cl- και SO4=. Τα ύδατα των ανθρακικών σχηματισμών παρουσιάζουν καλύτερη ποιότητα. Τα ύδατα της παράκτιας ζώνης παρουσιάζουν υψηλές τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας και συγκεντρώσεων Na+ και Cl-. Υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων NO3- βρέθηκαν στα υπόγεια νερά που στην πλειοψηφία τους ξεπερνούν το ανώτατο όριο ποσιμότητας. H απουσία αποχετευτικού συστήματος αντικατοπτρίζεται στις υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων ΝΗ4+ και ΡΟ43- και SO4=. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των επιφανειακών υδάτων, του Ερασίνου και του Μεγάλου Ρέματος αξιολογήθηκαν βάσει της εποχικής συλλογής δειγμάτων κατά μήκος των ρεμάτων, 3 σημεία δειγματοληψίας από τον Ερασίνο και 5 σημεία απ’ το Μεγάλο Ρέμα.Στο Μεγάλο Ρέμα παρατηρήθηκε διαφοροποίηση της χημικής σύνθεσης μεταξύ του κύριου κλάδου και του δευτερεύοντα Βαλανήρη. Η αλατότητα και οι συγκεντρώσεις των στοιχείων Na, Cl, SO4 και ΝΟ3 παρατηρήθηκαν μειωμένες στον Βαλανήρη. Τα νιτρικά ιόντα παρατηρούνται αυξημένα στα σημεία του κεντρικού κλάδου. Στην εκβολή παρατηρούνται αυξημένες συγκεντρώσεις ΡΟ43-, λόγω της εισροής αστικών λυμάτων και υψηλές συγκεντρώσεις Na+, Cl- και SO4=, λόγω μεταφοράς θαλάσσιου αερολύματος. Τα ύδατα του Ερασίνου παρουσιάζουν υψηλότερη αλατότητα απ’ την αντίστοιχη του Μεγάλου Ρέματος. Οι συγκεντρώσεις ΡΟ43-, ΝΗ4+ και ΝΟ3- παρατηρούνται αυξημένες στ’ ανάντη σημεία του υδρορέματος.Ομοιότητα παρατηρείται μεταξύ των χωρικών κατανομών των περισσότερων βαρέων μετάλλων των υπόγειων υδάτων και των αντίστοιχων δεσμευμένων μορφών στο πλέγμα των πρωτογενών ορυκτών με αυξητικές τάσεις προς το δυτικό και νότιο τμήμα της περιοχής έρευνας. Η απουσία συσχέτισης στις χωρικές κατανομές των περισσοτέρων βαρέων μετάλλων μεταξύ των υπόγειων νερών και των αντίστοιχων υδατοδιαλυτών μορφών των εδαφών, επιβεβαιώνει τη γεωγενή προέλευση των βαρέων μετάλλων στα υπόγεια νερά.