Study and dispersion of radionuclides and heavy metals in coastal areas of Greece, characterized by active and past mining activities
Authors: Παππά Φιλοθέη 
Published: September 2021

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε η συσχέτιση της φυσικής ραδιενέργειας με τα μεταλλικές συγκεντρώσεις. Επίσης, εκτιμήθηκε η διάχυση των ραδιονουκλιδίων και των μετάλλων στα θαλάσσια ιζήματα μέσω του ραδιολογικού μοντέλου ERICA και υπολογίστηκε η θαλάσσια περιοχή που επηρεάστηκε από τις ανθρωπογενείς μεταλλευτικές δραστηριότητες. Πέραν της χωρικής διερεύνησης η θαλάσσια περιοχή μελετήθηκε λαμβάνοντας υπόψιν και τον χρόνο, μέσω του συνδυασμού των εκτιμώμενων ρυθμών ιζηματογένεσης και του προσδιορισμού της ροής μάζας. Τα αποκτηθέντα δεδομένα επαληθεύτηκαν από ιστορικά αρχεία της περιοχής. Συμπερασματικά, σε αυτή την εργασία έχει δημιουργηθεί μεθοδολογία για τη μελέτη της φυσικής ραδιενέργειας (NORM) κοντά σε περιοχές εξόρυξης μετάλλων, για την εκτίμηση των δραστηριοτήτων εξόρυξης στην περιοχή και για την επαλήθευση του αντικτύπου τους στις παράκτιες περιοχές, χρησιμοποιώντας χρονολογικά στοιχεία. Η καθιερωμένη μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε δύο περιπτώσεις: μια εν ενεργεία περιοχή εξόρυξης (Στρατώνι, Ιερισσός) και μια εγκαταλελειμμένη περιοχή (κόλπος Οξυγόνο, Λαύριο). Η πρώτη περιοχή αποτελεί αντικείμενο έρευνας τις τελευταίες δεκαετίες, όσο αφορά σε θέματα περιβαλλοντικής μόλυνσης λόγω των δραστηριοτήτων εξόρυξης και τις εναποθέσεις αποβλήτων, όπως τα απορρίμματα των ορυχείων, τα απορρίμματα της μεθόδου επίπλευσης, οι μεταλλουργικές σκωρίες, τα απόβλητα και τα πυριτικά αποθέματα. Η δεύτερη περιοχή επηρεάστηκε από τις εκτενείς δραστηριότητες εξόρυξης και μεταλλουργίας των τελευταίων 100 χρόνων, οι οποίες παρήγαγαν τεράστιους όγκου αποβλήτων (π.χ. σκωρίες και απορρίμματα). Τα απόβλητα αυτά εναποτέθηκαν στο χερσαίο μέρος του Λαυρίου και στην παράκτια ζώνη (παραλίες και θαλάσσιος πυθμένας) .Για το λόγο αυτό, συλλέχθηκαν από το θαλάσσιο περιβάλλον επιφανειακά ιζήματα, δείγματα νερού και πυρήνες ιζημάτων, προκειμένου να ερευνηθούν χωρικά και χρονικά οι επιπτώσεις των δραστηριοτήτων εξόρυξης. Χρησιμοποιήθηκε μια μέθοδος για την εκτίμηση του εμπλουτισμού μετάλλων και ραδιονουκλιδίων στο ίζημα. Στην χωρική μελέτη συλλέχθηκαν επιφανειακά ιζήματα για τον προσδιορισμό της φυσικής ραδιενέργειας, των κυρίων στοιχείων και των ιχνοστοιχείων. Οι μετρήσεις τους διεξήχθησαν στο εργαστήριο μέσω φασματοσκοπίας ακτίνων-γ και φθορισιμετρίας ακτίνων Χ, ενώ τα αποτελέσματα συνδυάστηκαν με επιτόπιες μετρήσεις ακτίνων γάμμα στο θαλασσινό νερό χρησιμοποιώντας το σύστημα KATERINA. Με τις συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων εκτιμήθηκε ο εμπλουτισμός στα ιζήματα, ενώ με τις συγκεντρώσεις ραδιενέργειας εκτιμήθηκε ο συντελεστή κατανομής ρόφησης Kd, απαραίτητος για τον υπολογισμό του ρυθμού δόσης στους έμβιους οργανισμούς μέσω του λογισμικού ERICA. Διερευνήθηκαν επίσης πιθανές συσχετίσεις μεταξύ ιχνοστοιχείων, ραδιονουκλεϊδίων και άλλων παραμέτρων όπως η κοκκομετρία και ορυκτολογία, χρησιμοποιώντας ένα τυποποιημένο στατιστικό πακέτο λογισμικού (SPSS). Για να ολοκληρωθεί η χωρική έρευνα, εκτιμήθηκε η διασπορά φυσικών ραδιονουκλεϊδίων (226Ra, 235U) χρησιμοποιώντας ένα απλοποιημένο μοντέλο διάχυσης του ERICA και υπολογίστηκε η επιβαρυμένη θαλάσσια περιοχή λόγω των μεταλλευτικών δραστηριοτήτων. Η χρονική μελέτη εφαρμόστηκε στους πυρήνες των ιζημάτων όπου πραγματοποιήθηκε η στατιστική ανάλυση των δεδομένων, υπολογίστηκε ο παράγοντας εμπλουτισμού των μετάλλων, εκτιμήθηκε ο ρυθμός ιζηματογένεσης, ραδιοχρονολογήθηκε ο πυρήνας και εκτιμήθηκε η ροή της εναποτιθέμενης μάζας. Η ραδιοχρονολόγηση βασίστηκε σε φυσικά (210Pb) και τεχνητά (137Cs) ραδιονουκλίδια, και επιβεβαιώθηκε από τα ιστορικά δεδομένα. Ως εκ τούτου, εκτιμήθηκε το αντίκτυπο των μεταλλευτικών δραστηριοτήτων τα τελευταία 100 χρόνια.