Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εκτίμηση των περιβαλλοντικών συνθηκών στο Νομό Χαλκιδικής όσον αφορά τα Βαρέα Μέταλλα. Αυξημένες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων εντοπίζονται ΒΑ του Νομού Χαλκιδικής λόγω της μεταλλευτικής δραστηριότητας. Η ποιότητα του περιβάλλοντος καθορίζεται από την γεωχημεία της περιοχής (λόγω της θειούχου μεταλλοφορίας) και από τον τρόπο που ασκήθηκε η μακρόχρονη δραστηριότητα στο παρελθόν, με τις μεθόδους εξόρυξης και τη συσσώρευση μεταλλευτικών υλικών χωρίς κανένα μέτρο προστασίας. Επίσης, δυτικά του Νομού Χαλκιδικής σημειώνονται αυξημένες συγκεντρώσεις Αρσενικού λόγω του γεωθερμικού πεδίου. / The main purpose of the dissertation is the estimation of the environmental conditions in the prefecture of Halkidiki, regarding the heavy metals. In the North East area of Halkidiki there are observed increasing concentrations of heavy metals because of the high metal activity of the area. The quality of the environment is determined from the geochemistry of the area (because of the sulfur ore) and from the way that the metal activity is implemented in the area, with the excavation methods that took place in the mining and the concentration of metal materials without specific protection measures. Also, in the West area of Halkidiki it is observed that the limit of arsenic in the ground and in the surface and underground waters has been exceed because of the geothermic field.

Στην εργασία αυτή γίνεται μελέτη της κατανομής ραδιοϊσοτόπων και βαρέων μετάλλων σε ιζήματα του Πατραϊκού κόλπου, δίνοντας έμφαση στις κατακόρυφες συγκεντρώσεις του τεχνητού ισοτόπου 137Cs. Στο Α’ μέρος πραγματοποιείται βιβλιογραφική επισκόπηση σχετικά με τις πηγές και τις συγκεντρώσεις του 137Cs στον Ελληνικό και Ευρωπαϊκό χώρο, επικεντρώνοντας το ενδιαφέρον στις επιπτώσεις από το ατύχημα του Chernobyl το 1986. Ακόμα, γίνεται σύγκριση των τιμών του 137Cs στα θαλάσσια ιζήματα και στην υδάτινη στήλη ανάμεσα σε διαφορετικές περιοχές της Ελλάδας. Στο Β’ μέρος μελετώνται δύο πυρήνες, που λήφθηκαν με κιβωτολήπτη (box corer) από τον Πατραϊκό κόλπο, σε βάθη 35 και 95 μέτρων αντίστοιχα. Ειδικότερα, γίνονται κοκκομετρικές αναλύσεις, καθώς και μετρήσεις 14 βαρέων μετάλλων με τη μέθοδο Three Steps (BCR). Ακόμα, μετρώνται οι συγκεντρώσεις του 137Cs και του 40K με χρήση φασματομετρίας ακτινών γ σε ανιχνευτή υψηλής καθαρότητας γερμανίου (HPGe). Τα αποτελέσματα των παραπάνω μετρήσεων παρουσιάζουν μια συσχέτιση του λεπτότερου κοκκομετρικού κλάσματος με υψηλότερες συγκεντρώσεις σε 137Cs. Ακόμα, οι τιμές του 137Cs παρουσιάζουν μια ομογενοποίηση στα ανώτερα 18 cm και των δύο πυρήνων, που αποδίδεται όχι τόσο σε φυσικές διεργασίες αλλά κυρίως σε ανάδευση των ιζημάτων από αλιευτικά εργαλεία (μηχανότρατες υποδομής πυθμένα). / The present study refers to the vertical distribution of radionuclides and heavy metals in the marine sediments of Patras gulf, focusing on the concentrations of the artificial isotope 137Cs. The first part consists of a review of the sources and concentrations of the 137Cs in Greece and Europe, focusing on the impacts of the Chernobyl accident (1986). Moreover, a comparison between the 137Cs activities in the marine sediments and water column in different areas around Greece takes place. In the second part, two cores that were sampled in Patras gulf at depths of 35 and 95 meters with a box corer are studied. Particularly, vertical grain size distribution and concentrations of 14 heavy metals determined by use of the BCR methodology are presented. Furthermore, 137Cs and 40K activities that were determined by γ-ray spectrometry with an HPGe detector. The results showed a correlation between the fine sediments and the higher 137Cs activities and moreover, a homogenization of its activities in the upper 18 cm of both cores. The homogenization was interpreted as a result of the resuspension of the surface sediments mainly caused by trawl fisheries than natural phenomena.

Η εργασία αυτή φιλοδοξεί να εκτιμήσει την περιβαλλοντική κατάσταση στο στενό Ψυττάλειας -Κερατσινίου,όπου ο κεντρικός αποχετευτικός αγωγός απέριπτε αστικά λύματα και βιομηχανικά απόβλητα του νομού Αττικής. Προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων του οργανικού άνθρακα, των φυσικών ραδιονουκλιδίων και του Cs-137. Έξι δειγματοληπτικές πυρηνοληψίες που εκτελέσθηκαν σε επιλεγμένα σημεία οδήγησαν στον καθορισμό του στρώματος της οργανικής λάσπης, ενώ διαπιστώθηκαν οι υψηλές συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων που περιέχονται σε αυτή. Οι τιμές της ειδικής ραδιενέργειας των φυσικών ραδιονουκλιδίων είναι αντίστοιχες με αυτές των φυσικών ιζημάτων ενώ αυτές του Cs-137 ήταν σχετικά υψηλές παρουσιάζοντας σαφείς κατανομές με το βάθος. / The present research estimates the environmental situation in the Psittalia – Keratsini strait, where the outfall sewer of Athens discharged untreated sewage to the sea. The concentrations of heavy metals, organic carbon, natural radionuclides and Cs-137 were determined. Six sample cores were collected. The geochemical analysis determined high concentrations of heavy metals and Corg in the layer of organic mud. The concentrations of natural radionuclides were similar of those in natural sediments while those of Cs-137 were relatively high presenting explicit distributions with depth.

- / -

- / -

Η παρούσα μελέτη υλοποιήθηκε με σκοπό την μελέτη των περιβαλλοντικών παραμέτρων της λίμνης Παμβώτιδας - Ιωάννινα. Συγκεκριμένα διερευνάται η πιθανή περιβαλλοντική επιβάρυνση του λιμναίου πυθμένα της περιοχής από βαρέα μέταλλα. Στα πλαίσια της μελέτης έγιναν ορυκτολογικές και γεωχημικές αναλύσεις, κοκκομετρία καθώς και στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων (R-τύπου Παραγοντική Ανάλυση). Τα Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, Y, V, Rb, Co, Ni και Zn συνδέονται με τα αργιλικά ορυκτά. Η ύπαρξη P2O5 σχετίζεται με φωσφορικά λιπάσματα. Το ίδιο ισχύει και για το Th και U. Βέβαια η σταθερή κατακόρυφη κατανομή αυτών πιθανών σχετίζεται με τροφοδοσία από τα υλικά αποσάθρωσης των φωσφοριτών που υπάρχουν στο Μιτσικέλι. Τα As και Pb σχετίζονται με πιθανή ανθρωπογενή ρύπανση αν και η κατακόρυφη κατανομή του As δεν συμβαδίζει με αυτό. Η ύπαρξη του Cr συνδέεται με απόβλητα από βυρσοδεψεία. / This study was carried out to study environmental issues of lake Pamvotida - Ioannina. It investigates the potential environmental impact of lake bottom area by heavy metals. The study took mineralogical and geochemical analysis, particle size and statistical analysis of results (R-type Factor Analysis). The Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, Y, V, Rb, Co, Ni and Zn associated with clay minerals. Being associated with P2O5 phosphate fertilizers. The same is true for Th and U. Of course, the constant vertical distribution of these probably associated with a supply of materials of weathering phosphorites present in Mitsikeli. The As and Pb associated with possible anthropogenic pollution, although the vertical distribution of As is not consistent with it. The existence of Cr associated with waste from tanneries.

Η διαρροή αέριου CO2 προς υπερκείμενους ταμιευτήρες υπογείων υδάτων ως συνέπεια της δέσμευσης και αποθήκευσης του σε υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς μπορεί να έχει αντίξοες συνέπειες στη ποιότητα του πόσιμου νερού. Μελέτες έχουν δείξει ότι υψηλά επίπεδα CO2 στο πόσιμο νερό ταμιευτήρων μπορεί να αυξήσει τις συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων μετάλλων σε ανεπιθύμητα επίπεδα. Η παρούσα εργασία αποτελεί μία μελέτη, υπό συνθήκες συνεχούς ροής, της επίδρασης της εισβολής CO2 σε ταμιευτήρες πόσιμου νερού λόγω πιθανών διαρροών από τους υπόγειους σχηματισμούς αποθήκευσης. Η ορυκτολογική σύσταση πυριτικής άμμου τροποποιήθηκε, με την ελεγχόμενη από το pH καθίζηση οχτώ μετάλλων (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd). Διοξείδιο του άνθρακα και νερό διοχετεύονταν ταυτόχρονα σε μία στήλη γεμάτη με την τροποποιημένη άμμο, ενώ σε μία άλλη απαράλλακτη στήλη, διοχετευόταν μόνο νερό (πείραμα αναφοράς). Από τις εκροές των δύο στηλών συλλέγονταν δείγματα νερού και γινόταν μέτρηση των συγκεντρώσεων των μετάλλων με φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης (AAS). Το πείραμα διήρκεσε 2 μήνες. Η ορυκτολογική ανάλυση της άμμου πριν και μετά το τέλος των πειραμάτων έγινε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και στοιχειακή ανάλυση μέσω φασματοσκοπίας διασποράς ενέργειας (SEM-EDS), φωτοηλεκτρική φασματοσκοπία ακτίνων Χ, (XPS)και ατομική απορρόφηση (AAS). Η διάλυση του CO2 στο νερό μείωσε το pH, αυξάνοντας τις συγκεντρώσεις των μετάλλων Mn, Co, Ni, Cu, Zn, στα δείγματα εκροής. Επιπλέον, οδήγησε σε μερική εκρόφηση του Cr, σε ολική εκρόφηση του Cd αλλά με πολύ γρήγορο ρυθμό σε σχέση με το πείραμα αναφοράς, ενώ δεν αποδεσμεύτηκε καθόλου ο Fe. Για να προσδιοριστεί η ευαισθησία του συντελεστή κατανομής κάθε μετάλλου στο pH, πραγματοποιήθηκαν συμπληρωματικά πειράματα διαλείποντος έργου και τα αποτελέσματα προσαρμόστηκαν σε ισόθερμες Freudlich. Για την ποσοτική ερμηνεία του πειράματος συνεχούς ροής, αναπτύχθηκε ένα δυναμικό μακροσκοπικό μοντέλο της διεργασίας με τη σύζευξη των φαινομένων μεταφοράς με τις αντιδράσεις διαλυτοποίησης του CO2 στο νερό και απελευθέρωσης των μετάλλων στην υδατική φάση. Αξίζει να σημειωθεί ότι η απελευθέρωση των μετάλλων στην υδατική φάση υπό συνθήκες ροής μοντελοποιήθηκε ως διεργασία εκρόφησης 2-θέσεων (ισορροπίας και μη ισορροπίας). Οι παράμετροι εκρόφησης των μετάλλων εκτιμήθηκαν με δυναμική προσαρμογή του μακροσκοπικού μοντέλου μεταφοράς/αντιδράσεων σε πειραματικές μετρήσεις της χρονικής μεταβολής της συγκέντρωσης των κατιόντων μετάλλων στην εκροή της στήλης. / Potential leakages of CO2 to shallow aquifers, as a result of its storage in underground reservoirs, could have adverse impacts on the groundwater quality. The mineralogical composition of well-sorted silica sand is modified by the pH-controlled precipitation of eight metals (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd). Gas carbon dioxide and distilled, deaerated water are both injected in a fixed-bed column packed with the modified sand. In another identical column distilled and deaerated water is injected. Metal concentration in effluent by both columns is measured with atomic absorption spectroscopy (AAS). Mineralogical analysis of sand before and after the flow tests is done by Scanning Electron Microscopy – X-ray Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and AAS. Due to continuous CO2 dissolution, the pH is decreased and the release of Mn, Ni, Cu, Zn, Co is enhanced profoundly, the release of Cr increases moderately, the Cd dissolution accelerates, whereas Fe is strongly bonded as goethite and does not dissolve almost at all. To determine the sensitivity of partition coefficient for each metal with pH, batch experiments is done and the results were adjusted to isothermal Freudlich. The metal release from solid phase is modeled by a two-site desorption model (equilibrium and non-equilibrium), which is coupled with flow and mass-transfer processes. Inverse modeling of the flow test quantifies the dynamics of metal release in terms of equilibrium and kinetic desorption parameters, estimated under realistic flow conditions.

Η εργασία αυτή φιλοδοξεί να εκτιμήση την περιβαλλοντική κατάσταση της κεντρικής λιμνοθάλασσας Μεσολογγίου. Προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων του οργανικού άνθρακα, των φυσικών ραδιονουκλιδίων και του Cs-137. 17 δειγματοληπτικές πυρηνοληψίες που εκτελέσθηκαν σε επιλεγμένα σημεία οδήγησαν στον καθορισμό υψηλών συγκεντρώσεων των μετάλλων Zn, Fe.Σε ότι αφορά στα φυσικά ραδιονουκλίδια και το Cs-137 οι τιμές ειδικής ραδιενέργειας ήταν σχετικά υψηλές παρουσιάζοντας σαφείς κατανομές με το βάθος. / This present research estimates the environmental situation of central lagoon Mesolonghi. The concentrations of heavy metals, organic carbon, natural radionuclide and Cs-137 were determined. 17 cores were collected. Geochemical analysis determined high concentrations of metals Zn, Fe. Regarding to natural radionuclides and Cs-137 the concentrations were relatively high presenting explicit distributions with depth.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εκτίμηση των περιβαλλοντικών και υδρογεωλογικών συνθηκών της ευρύτερης περιοχής του Μεσολογγίου, η εκτίμηση της ποιότητας νερών και πηλών στης περιοχές ενδιαφέροντος όσον αφορά τους ιαματικούς φυσικούς πόρους της περιοχής και τέλος η διερεύνηση των πιθανών πηγών ρύπανσης της περιοχής και ειδικότερα των παραπάνω θέσεων ενδιαφέροντος. Από τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας προκύπτει ότι τα υπόγεια νερά της περιοχής παρουσιάζουν αυξημένη αλατότητα όπως αυτό ερμηνεύεται από τις πολύ υψηλές τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας που παρουσιάζουν. Λόγω του ασήμαντου ρυπαντικού τους φορτίου δεν καθιστούν πηγή ρύπανσης των θέσεων ενδιαφέροντος. Από της άλλη μεριά τα νερά και οι πηλοί που συλλέχθησαν από ρέματα της περιοχής που καταλήγουν στην λιμνοθάλασσα, παρουσίασαν αυξημένες τιμές βαρέων μετάλλων που οφείλονται κατά κύριο λόγο στις ανθρωπογενείες δραστηριότητες της περιοχής, ενδέχεται να επιβαρύνουν τους πηλούς κυρίως σε βαρέα μέταλλα. Το μεγαλύτερο μέρος της συγκέντρωσης των βαρέων μετάλλων που ανιχνεύτηκε στους πηλούς της περιοχής δεν συνιστά πηγή δευτερογενούς ρύπανσης. Από τα αποτελέσματα της μεθόδου διαδοχικής εκχύλισης BCR-SEP φάνηκε ότι το μεγαλύτερο μέρος των βαρέων μετάλλων είναι ισχυρά συνδεδεμένο με το ίζημα (συνδεδεμένα με το κρυσταλλικό πλέγμα των ορυκτών των ιζημάτων) και ένα μικρό μέρος μπορεί να διαφύγει και να προκαλέσει ρύπανση της υδάτινης στήλης. Οι πηγές ρύπανσης των θέσεων ενδιαφέροντος είναι ο Βιολογικός Καθαρισμός του Δήμου Μεσολογγίου, οι ανεξέλεγκτες χωματερές που γειτνιάζουν με την λιμνοθάλασσα, η πόλη του Μεσολογγίου (κυρίως στο βόρειο τμήμα της Δυτικής Κλεισοβας) και τέλος οι διάφορες ανθρωπογενείς δραστηριότητες της περιοχής απόβλητα των οποίων ρίχνονται στα ρέματα και μέσω αυτών καταλήγουν στην λιμνοθάλασσα. / The aim of this thesis was the assessment of environmental and hydro geologic conditions of Mesolonghi’s area, the assessment of the quality of water and sediments in the areas in question regarding their medicinal natural resources and finally the estimation of possible sources of pollution. According the results of that thesis all groundwater samples present an increased salinity (increased rates of Electrical conductivity). Due to their of no importance pollution load it is believed that groundwater do not affect areas in question. On the contrary the surface samples of water and sediments collected from flumes shows that this water which ends up in Kleisova lagoon may affect the areas mostly with heavy metals. Great part of heavy metals concentration found in sediments does not threaten areas as ectypal source of pollution. Results from sequential extraction procedure showed that heavy metals are being highly associated with minerals crystalline lattice of sediments. Sources of pollution at areas in question are the wastewater treatment plant of Mesolonghi’s Municipality, many incontrollable refuse dumps which are neighboring on Kleisova lagoon, the Mesolonghi’s city and finally the surface water of flumes which ends up in lagoon and carries an high amount of heavy metals.

Σε αυτή την εργασία μελετήθηκε η βιογεωχημεία του φυτού Origanum Majorana με σκοπό την προστασία της δημόσιας υγείας. Το είδος Origanum Majorana είναι ένα αρωματικό βότανο με ποικιλία χρήσεων, τόσο του ίδιου του φυτού όσο και του αιθέριου ελαίου που παράγεται από αυτό, σε τομείς όπως η μαγειρική και η φαρμακευτική. Παρότι οι ιδιότητες του φυτού και του αιθέριου ελαίου είναι αρκετά γνωστές, οι μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί για τη γεωχημεία του φυτού είναι περιορισμένες. Σε αυτή τη μελέτη καθορίστηκαν τα επίπεδα των απαραίτητων μακρο-στοιχείων N, P, K, Ca και Mg και του μικρο-στοιχείου Mn, καθώς και των τοξικών ιχνοστοιχείων Pb, Cd, As, Hg και Cr στο φυτό Origanum Majorana. Ο Hg δεν ανιχνεύθηκε ενώ το Mn φαίνεται να συσσωρεύεται σε αυτό το είδος φυτού. Από συγκρίσεις μεταξύ φυτών του είδους Origanum Majorana με διαφορετική ηλικία και διαφορετική τοποθεσία ανάπτυξης, προέκυψε ότι το είδος αυτό συσσωρεύει τοξικά μέταλλα, όταν αναπτύσσεται σε ρυπασμένο περιβάλλον (επιβάρυνση από κυκλοφορία οχημάτων και αποθέσεις οικοδομικών απορριμμάτων) και όταν αυξάνει η ηλικία του φυτού. Αυτό σημαίνει, ότι ο τόπος και τα έτη καλλιέργειας του φυτού Origanum Majorana θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για την ασφαλή κατανάλωσή του. Οι ιδιότητες αυτές του συγκεκριμένου είδους φυτού δηλώνουν ότι το φυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε διεργασίες φυτοεξυγίανσης ως βιοδείκτης ή βιοσυσσωρευτής τοξικών στοιχείων. Η ικανότητα του φυτού να συσσωρεύει βαρέα μέταλλα στους ιστούς του επηρεάζει τη χημική του σύσταση και ως εκ τούτου επιδρά άμεσα στον ανθρώπινο οργανισμό, στον οποίο εισέρχεται. Συνεπώς, για την προστασία του καταναλωτικού κοινού και της δημόσιας υγείας, είναι αναγκαία η θέσπιση νομοθετικού πλαισίου που θα διέπει την καλλιέργεια και τη διάθεση των αρωματικών φυτών και βοτάνων στην αγορά, κάτι που προς το παρόν λείπει τόσο σε εθνικό όσο και σε Κοινοτικό επίπεδο. / In this study, the biogeochemistry of the plant Origanum Majorana was investigated aiming at the protection of public health. The species Origanum Majorana is an aromatic herb with a variety of uses, both of the plant and the essential oil produced from it, in areas such as culinary and medicine. Although the properties of the plant and the essential oil are well known, studies on the geochemistry of the plant are limited. In this work the levels of essential macro elements N, P, K, Ca, Mg and micro-component Mn, and toxic trace elements Pb, Cd, As, Hg and Cr in the plant Origanum Majorana were determined. Mercury was not detected while Manganese appears to accumulate in this plant. From comparisons between plants of the genus Origanum Majorana with different ages and different sites of cultivation, showed that this species accumulate toxic metals when growing in polluted environment (loaded by cars traffic and construction waste deposits) and with increasing age of the plant. This means that the location and years of cultivation of the plant Origanum Majorana should be considered for safe consumption. These properties of the plant species indicate that the plant could be used in phytoremediation processes as a bioindicator or bioaccumulator of toxic elements. The capacity of the plant to accumulate heavy metals in tissues affects the chemical composition of the plant and thus directly affects the human body, when entered. Therefore, to protect consumers and public health, it is necessary to establish a legislative framework governing the cultivation and marketing of aromatic plants and herbs, something that currently is absent both at national or EU level.