Περιβαλλοντική επιβάρυνση των υπόγειων νερών και εδαφών από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες στη λεκάνη Φαρσάλων Θεσσαλίας
Authors: Παρπόδης Κωνσταντίνος 
Published: March 2021

Στην παρούσα διατριβή γίνεται διερεύνηση των γεωγενών και ανθρωπογενών παραγόντων που επηρεάζουν την γεωχημική σύσταση των εδαφών και την ποιότητα των υπόγειων υδάτων στη λεκάνη των Φαρσάλων. Η χημική σύσταση των δυο σημαντικών περιβαλλοντικών παραγόντων, του εδάφους και του νερού, συνδέεται άμεσα αφενός από την γεωλογική δομή, τη λιθολογία του εδάφους και υπεδάφους, τις γεωχημικές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα εντός των στρωμάτων κατά τη κατείσδυση και μετακίνηση του νερού, αλλά και αφετέρου από την χρήση των εδαφών και των άλλων ανθρώπινων ενεργειών που πραγματοποιούνται στην επιφάνεια. Η περιοχή έρευνας καταλαμβάνει τμήμα της νότιας πλευράς της Μεσοθεσσαλικής Ράχης, την ανατολική απόληξη της λεκάνης Δυτικής Θεσσαλίας και των βόρειων πρανών της Όθρυς, κοντά στα Φάρσαλα. Στην περιοχή έρευνας διακρίνονται τρεις διαφορετικοί τύποι υπόγειων υδροφόρων οριζόντων, α) οι προσχωµατικοί υδροφόροι που αναπτύσσονται στους ιζηματογενείς σχηματισμούς της λεκάνης των Φαρσάλων, β) οι καρστικοί υδροφόροι που αναπτύσσονται στα ανθρακικά πετρώµατα και γ) οι υδροφόροι που αναπτύσσονται εντός των διαρρηγμένων κρυσταλλικών πετρωμάτων. Η κίνηση των υπόγειων υδάτων στον προσχωματικό υδροφόρο έχει διεύθυνση Α-ΒΑ η οποία συμπίπτει με την κατεύθυνση ροής του κύριου κλάδου του Ενιππέα ποταμού. Τα γεωχημικά χαρακτηριστικά των εδαφών της περιοχής και η ποιοτική σύσταση των υπόγειων υδάτων των προαναφερόμενων υδροφόρων σχηματισμών αποτέλεσαν αντικείμενο έρευνας στην παρούσα διατριβή. Σκοπός της έρευνας είναι η διερεύνηση των γεωγενών και ανθρωπογενών παραγόντων που επηρεάζουν την ποιότητα των εδαφών και υπόγειων υδάτων της λεκάνης των Φαρσάλων. Έγινε συλλογή 45 εδαφικών δειγμάτων που καλύπτουν κυρίως την εκμεταλλευόμενη πεδινή περιοχή. Τα εδάφη στην πλειοψηφία τους ανήκουν στα αργιλώδη και δευτερευόντως στα αργιλοπηλώδη. Τα εδάφη χαρακτηρίζονται στην πλειοψηφία τους αλκαλικά (pH 4 έως 8,5) και είναι φτωχά σε οργανική ουσία προφανώς λόγω της εντατικής καλλιέργειας. Οι τιμές της οργανικής ουσίας κυμαίνονται από 0,7% έως 6,1% με μέσο όρο 1,7%.Τα εδάφη της περιοχής είναι σε ποσοστό 76% αλκαλικά και η ηλεκτρική αγωγιμότητα παρουσιάζει τιμές από 74 μS/cm έως 827 μS/cm με μέσο όρο 486 μS/cm. Για την διερεύνηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των υπόγειων υδάτων έγινε δειγματοληψία συνολικά σε 25 πηγές και 98 γεωτρήσεις. Ο μεγαλύτερος αριθμός των δειγμάτων προέρχεται από γεωτρήσεις που εκμεταλλεύονται τον προσχωματικό υδροφορέα, ενώ καλύφθηκαν με δείγματα από γεωτρήσεις και πηγές και οι υδροφορίες των σχηματισμών των νεογενών, των ανθρακικών, των σχιστόλιθων και οφιόλιθων. Οι δειγματοληψίες των νερών πραγματοποιήθηκε κατά τα τέλη της υγρής και αρχές της ξηρής περιόδου. Πραγματοποιήθηκαν επιτόπιες μετρήσεις της θερμοκρασίας Τ, του pH, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας EC και του διαλυμένου οξυγόνου (D.O.). Βάσει της στατιστικής ανάλυσης προκύπτει ότι τόσο στα υπόγεια ύδατα, όσο και στα εδάφη της περιοχής έρευνας, οι χαλαροί και συμπαγείς σχηματισμοί του γεωλογικού υποβάθρου αποτελούν τους βασικούς τροφοδότες σε χημικά στοιχεία που συμβάλουν στον εμπλουτισμό των εδαφών και των υπόγειων νερών. Από την ανάλυση παραγόντων της υπολειμματικής φάσης της μεθόδου Μodified Tessier διαπιστώνεται η μεγαλύτερη συμμετοχή των σχιστόλιθων και οφιόλιθων στις υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων στα εδάφη και στα υπόγεια νερά (Fe, Mn, Zn, Cd, Ni, Co, Cr και Pb). Το 20,1% της ολικής διακύμανσης στα υπόγεια ύδατα εξηγείται από ανθρωπογενείς παράγοντες όπως η εφαρμογή λιπασμάτων και γενικότερα αγροχημικών στις καλλιέργειες της περιοχής. Στο κεντρικό, νότιο και βόρειο τμήμα της περιοχής έρευνας, περιοχή Αμπελείας και Κρήνης αντίστοιχα, εντοπίζονται θερμά υπόγεια νερά που η θερμοκρασία τους ανέρχεται στους 39,10C και 26,20C αντίστοιχα. Η παρατηρούμενη γεωθερμική ανωμαλία στην περιοχή σχετίζεται με τη διαρρηκτική τεκτονική που χαρακτηρίζει την λεκάνη Φαρσάλων και προφανώς με την ύπαρξη γεωθερμικού πεδίου που αναπτύσσεται στο γεωλογικό υπόβαθρο της ευρύτερης περιοχής της Όθρυς. Τα γεωθερμικά διαλύματα της περιοχής Αμπελείας είναι του υδροχημικού τύπου Na-HCO3, ενώ τα διαλύματα της περιοχής Κρήνης είναι του υδροχημικού τύπου Na-SO4-Cl-HCO3. Κατά εκτίμηση αναμενόμενων τιμών θερμοκρασίας του γεωθερμικού ταμιευτήρα, σαν πλέον πιθανή θερμοκρασία θεωρείται το πεδίο που κυμαίνεται μεταξύ 50 και 700C, στο οποίο εντάσσονται οι τιμές που προκύπτουν από τα γεωθερμόμετρα K/Mg και SiO2. Ως εκ τούτου η περιοχή έρευνας κατατάσσεται στα γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας. Από την χημική σύσταση των εξεταζόμενων θερμών νερών της περιοχής προκύπτει ότι τα νερά αυτά δεν έχουν κυκλοφορήσει σε μεγάλο βάθος και δεν έχουν αναμειχθεί με νερό θαλάσσιας προέλευσης. Σύμφωνα με την Οδηγία 98/93 ΕΕ για νερά ανθρώπινης κατανάλωσης και τα αποτελέσματα των υδροχημικών αναλύσεων διαπιστώνεται ότι σχεδόν σε όλα τα δείγματα παρατηρούνται υπερβάσεις των ανώτατων ορίων σε ένα ή περισσότερα από τα βαρέα μέταλλα που προσδιορίστηκαν. Τα στοιχεία που παρουσιάζουν υπερβάσεις είναι κυρίως τα νιτρικά και αμμωνιακά ιόντα από την πλευρά των κύριων ιόντων, ενώ από την πλευρά των βαρέων μετάλλων ιδιαίτερη θέση καταλαμβάνουν το νικέλιο, το κάδμιο και ο μόλυβδος. Συνεπώς τα υπόγεια νερά της περιοχής έρευνας κρίνονται ως ακατάλληλα για ανθρώπινη κατανάλωση. Σύμφωνα με τις μεθόδους ταξινόμησης των υπόγειων υδάτων κατά Richards και Wilcox όσον αφορά την αρδευτική καταλληλότητά τους διαπιστώνεται ότι η πλειοψηφία των υδάτων χαρακτηρίζονται ως νερά καλής ποιότητας, κατάλληλα για άρδευση καλλιεργειών με εξαίρεση φυτά εξαιρετικά ευαίσθητα στα άλατα ή εδάφη με κακή στράγγιση. Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων των υδροχημικών κι εδαφοχημικών αναλύσεων προκύπτουν συσχετίσεις μεταξύ κάποιων στοιχείων που προκύπτουν από την ομοιότητα των χωρικών κατανομών αυτών. Είναι χαρακτηριστική οι ομοιότητες των χωρικών κατανομών των περισσότερων βαρέων μετάλλων που προσδιορίστηκαν στα εδάφη και των αντίστοιχων των υπόγειων νερών, γεγονός που υποδεικνύει ότι σε μεγάλο ποσοστό η προέλευσή τους σχετίζεται με το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής. Οι παρατηρούμενες κατά τόπους εξάρσεις των συγκεντρώσεων τόσο στα εδάφη όσο και στα υπόγεια νερά προφανώς σχετίζονται και με ανθρωπογενείς παράγοντες, καθώς η περιοχή υφίσταται αναπόφευκτα τις επιπτώσεις της έντονης γεωργικής εκμετάλλευσης.