Μελέτη της ρύπανσης των επιφανειακών ιζημάτων στη λίμνη Κάρλα

Abstract

Η νέα λίμνη Κάρλα είναι ένας ταμιευτήρας που ανακατασκευάστηκε πέντε σχεδόν δεκαετίες μετά την αποξήρανση της τέως λίμνης Κάρλας σε μια προσπάθεια μετριασμού των αρνητικών συνεπειών της αποξήρανσης. Η ρύπανση από βαρέα μέταλλα στα υδάτινα οικοσυστήματα προκαλεί παγκόσμια ανησυχία λόγω της τοξικότητας και της βιοσυσσώρευσής τους. Τα ιζήματα είναι οι τελικοί αποδέκτες των ρύπων και δρουν ως δεξαμενές αλλά και ως δευτερογενείς πηγές για το υδάτινο οικοσύστημα. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η αξιολόγηση του επιπέδου ρύπανσης των επιφανειακών ιζημάτων της λίμνης Κάρλας από βαρέα μέταλλα, ώστε να επιτευχθεί η βιωσιμότητα του ταμιευτήρα. Με βάση τις τιμές δεικτών ρύπανσης, εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με το ποια μέταλλα έχουν γεωγενή προέλευση και ποια οφείλονται σε ανθρωπογενείς επιδράσεις ενώ εκτιμάται και ο ενδεχόμενος οικολογικός κίνδυνος. Δείγματα επιφανειακών ιζημάτων λήφθηκαν από δέκα θέσεις περιμετρικά της λίμνης Κάρλας, προκειμένου να προσδιοριστούν οι συγκεντρώσεις του οργανικού άνθρακα, του ολικού φώσφορου και των βαρέων μετάλλων. Στα απαλλαγμένα από υγρασία δείγματα πραγματοποιήθηκε κοκκομετρική ανάλυση και προσδιορίστηκε το ποσοστό των κλασμάτων του ιζήματος σε κάθε μία από τις θέσεις δειγματοληψίας ενώ υπολογίστηκαν και οι παράμετροι του μεγέθους των ιζηματογενών κόκκων ανά δείγμα. Το πιο λεπτόκοκκο ίζημα εντοπίστηκε στην τάφρο στην ανατολική πλευρά της λίμνης, θέση στην οποία παρατηρήθηκε και η μεγαλύτερη συγκέντρωση οργανικού άνθρακα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κατανομή των βαρέων μετάλλων στα ιζήματα ελέγχεται από τον οργανικό άνθρακα και το λεπτόκοκκο κλάσμα του ιζήματος. Οι συγκεντρώσεις του οργανικού άνθρακα υποδηλώνουν ανεκτό επίπεδο επιβάρυνσης. Τα βαρέα μέταλλα και ο φώσφορος είναι δύο τύποι ρύπων που μπορούν να εναποτεθούν στα ιζήματα των λιμνών και η παρουσία τους μπορεί να αποτελέσει σοβαρό οικολογικό κίνδυνο για την υπερκείμενη στήλη ύδατος. Οι συγκεντρώσεις του ολικού φωσφόρου εμφανίζονται αυξημένες, αλλά όχι σε τέτοια επίπεδα ώστε να αποτελούν οικολογικό κίνδυνο. Περαιτέρω διερεύνηση θεωρείται απαραίτητη, προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση της απελευθέρωσης του φώσφορου από τα ιζήματα λόγω της εσωτερικής φόρτωσης. Η μεγαλύτερη επιβάρυνση των επιφανειακών ιζημάτων της λίμνης Κάρλας, οφείλεται στο νικέλιο και στο χρώμιο και αποδίδεται σε ανθρωπογενή εμπλουτισμό. Αντιθέτως, η παρουσία του μαγγανίου, του αρσενικού, του χαλκού του ψευδαργύρου και του μολύβδου, αποδίδεται σε γεωγενείς διεργασίες στην πλειονότητα των θέσεων δειγματοληψίας. Κάδμιο ανιχνεύτηκε σε μια μόνο θέση δειγματοληψίας σε συγκέντρωση που απέχει πολύ από το επίπεδο που υποδηλώνει έντονη επιβάρυνση. Τα ιζήματα εμφανίζονται μη ρυπασμένα για την πλειοψηφία των θέσεων δειγματοληψίας, ενώ στο σύνολό του ο τεχνητός ταμιευτήρας βρίσκεται σε χαμηλό οικολογικό κίνδυνο.Abstract The new lake Karla is a reservoir that reconstructed almost five decades after the drainage of the former lake Karla in an attempt to mitigate the negative effects of the drainage. Heavy metal contamination of aquatic ecosystems is of worldwide concern due to their toxicity and bioaccumulation. Sediments are the final recipients of pollutants and they act both as sinks and secondary sources for the aquatic ecosystem. The objective of this paper is the assessment of heavy metal contamination in surface sediments of the restored lake Karla, in order to achieve the sustainability of the reservoir. Based on pollution index values, conclusions about which heavy metals are enriched by anthropogenic input and which reflect the geological background are drawn, while the potential ecological risk is also assessed. Surface sediment samples were collected from ten points around lake Karla, in order to determine the concentrations of organic carbon, total phosphorous and heavy metals. Grain size analysis was performed on the moisture-free samples and the percentage of sediment fractions at each sampling site was determined while the size parameters of the sedimentary grains per sample were also calculated. The finest grained fraction of the sediment was found in the ditch on the east side of the lake, where the highest concentration of organic carbon was observed. The results illustrated that the distribution of heavy metals in sediments is controlled by organic carbon and the fine-grained fraction in the sediments. Organic carbon concentrations indicate a tolerable level of contamination. Heavy metals and phosphorus are two types of pollutants which can be deposited in lake sediments, and their presence in overlying water column may pose a serious ecological risk. Total phosphorus contents appear increased but not at levels that pose an ecological risk. Further investigation is considered necessary, in order to evaluate the possible impact of internal phosphorus loading by sediment release. Surface sediments of lake Karla are mostly contaminated by nickel and chromium, whose presence is attributed to anthropogenic enrichment. On the contrary, manganese, arsenic, copper, zinc and lead’s existence is attributed to the earth’s crust for the most of the sampling sites. Cadmium was detected at only one sampling site, at concentration far from the level indicating severe contamination. Sediments appear unpolluted for the majority of the sampling sites, while the reconstructed reservoir as a whole is at low ecological risk.