Οι γεωλογικές συνθήκες ευνοούν κάποτε την παρουσία σιδήρου, μαγγανίου και χρωμίου στο νερό, στοιχεία τα οποία πρέπει να απομακρύνονται τόσο στα μεγάλα έργα ύδρευσης όσο και στις ιδιωτικές κατοικίες.
Άρθρο του κ. Παναγιώτη Σαμπατακάκη* (από το έντυπο τεύχος Ιουλίου – Αυγούστου 2023)
Η παρουσία βαρέων μετάλλων –και ειδικότερα σιδήρου (Fe), μαγγανίου (Mn) και χρωμίου (Cr)– στα υπόγεια νερά δεν αποτελεί είδηση. Τις τελευταίες δεκαετίες, κατά τις οποίες έχει εξελιχθεί η τεχνολογία των εργαστηριακών αναλύσεων, και μαζί με αυτές και οι έλεγχοι των νερών, κυρίως αυτών που προορίζονται για ύδρευση, καταγράφονται περισσότερα περιστατικά. Σε αρκετές περιπτώσεις η παρουσία των τριών αυτών βαρέων μετάλλων έχει αποδοθεί –με αρκετή προχειρότητα– σε ανθρώπινες δραστηριότητες, χωρίς όμως να έχει προηγηθεί η δέουσα γεωλογική, υδρογεωλογική και υδροχημική έρευνα.
Σήμερα, χάρη στη γεωλογική και υδρογεωλογική επιστήμη, είναι εφικτό όχι μόνο να διαπιστωθεί η προέλευση αυτών των μετάλλων, αλλά και να προληφθεί η κατασκευή υδροληπτικών έργων σε περιοχές με υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες, όπου αφθονεί η παρουσία βαρέων μετάλλων. Στο παρελθόν, αλλά και σήμερα, αρκετοί Δήμοι έχουν αναζητήσει τεχνικές λύσεις είτε για την απομάκρυνση των στοιχείων αυτών είτε για την κατασκευή νέων υδρευτικών έργων σε «καθαρές» υδροφορίες.
Στο παρόν άρθρο περιγράφονται με απλές γραμμές αφενός οι γεωλογικές συνθήκες, στις οποίες συνήθως απαντώνται τα τρία αυτά μέταλλα και, αφετέρου, η μεθοδολογία που δύναται να εφαρμοστεί, είτε σε συλλογικά έργα ύδρευσης, είτε σε απλές κατοικίες για την απομάκρυνσή τους από το νερό.
Γεωλογική και ορυκτολογική προέλευση
Ο σίδηρος, το μαγγάνιο και το χρώμιο είναι στοιχεία αρκετά διαδεδομένα στους γεωλογικούς σχηματισμούς που εμφανίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές της χώρας μας.
Ο ολικός σίδηρος (Fe) εμφανίζεται κυρίως (σχ. 1):
α) Σε μαγματικά πετρώματα και στα ορυκτά, και συγκεκριμένα σε: αμφιβόλους {π.χ. ακτινολίτη Ca2 (Fe, Mg)5 (OH)2 (Si4 O11)2}, σιδηρομαγνησιούχους μαρμαρυγίες όπως βιοτίτη {K(Mg, Fe)3 (OH)2 AI Si 3 O10}, xαλκοπυρίτη (Fe Cu S2), σουλφίδια του Fe+2 ή Fe+3, μαγνητίτες (Fe S, FeS2, Fe3 O4), αρσενοπυρίτη (Fe As S), βολφραμίτη (Fe W O4), γρανάτη (Ca3 Fe2 (Si O4)3, επίδοτα {Ca2(AI, Fe)3 (OH) Al Si3 O12}, oλιβίνες (π.χ. Fe2 SiO4), σταυρόλιθο (4AI2 O Si O4.(Fe, Mg, AI)2.
β) Σε ψαμμιτικά πετρώματα με τη μορφή οξειδίων, ανθρακικών σουλφιδίων του Fe και σε αργιλικά ορυκτά.
γ) Σε άλλα ορυκτά τα οποία παρουσιάζουν μικρότερη συχνότητα στο γεωλογικό περιβάλλον.
Το μαγγάνιο (Mn) εμφανίζεται σε μαγματικά και μεταμορφωμένα πετρώματα τα οποία είναι πλούσια σε μαρμαρυγίες, αμφιβόλους, κεροστίλβες, βολφράμιο (Mn W O4) και ολιβίνες (Mn2 Si O4). Επίσης εμφανίζεται σε ιζήματα στο έδαφος τα οποία έχουν προέλθει από την εξαλλοίωση πετρωμάτων πλούσιων στα παραπάνω ορυκτά. Λόγω της «συνύπαρξης» του μαγγανίου με το σίδηρο σε αρκετά ορυκτά, είναι συχνό το φαινόμενο να ανιχνεύονται μαζί τα δύο αυτά στοιχεία στο υπόγειο νερό.
Το χρώμιο, που τα τελευταία χρόνια γνωρίζει μεγάλη δημοσιότητα σχετικά με την παρουσία του στα υπόγεια νερά, σχετίζεται κυρίως με τα υπερβασικά πετρώματα των οφιόλιθων, τα οποία δομούν γεωλογικά αρκετές περιοχές της χώρας μας, όπως είναι ενδεικτικά οι: Ροδιανή Κοζάνης, Ξερολίβαδο Βούρινου, Ερέτρια Φαρσάλων, Δομοκός Φθιώτιδας, Χαλκιδική, Βέροια (Χαμηλά Πιέρια), Γεράνια Αττικής, Αγγελώνα Λακωνίας, Τήνος κ.ά.
Η ορυκτολογική προέλευση του χρωμίου συνδέεται κυρίως με το χρωμίτη (Gr2 O3 FeO). Το χρώμιο έχει παρουσία και σε άλλα ορυκτά (σχ. 2). Έχει όμως διαπιστωθεί από συστηματικές υδρογεωλογικές έρευνες ότι η αυξημένη παρουσία του στα υπόγεια νερά, συνδέεται κυρίως με τα παραπάνω πετρώματα και ορυκτά, τα οποία δομούν το σκελετικό υλικό του υδροφόρου. Επίσης σημαντική παρουσία έχει το χρώμιο και στους κοκκώδεις υδροφόρους ορίζοντες, των οποίων τα ιζήματα προέρχονται από την εξαλλοίωση και διάβρωση των οφιολιθικών πετρωμάτων.
Ανώτατα επιτρεπτά όρια στο πόσιμο νερό
Με βάση τη νέα αναθεωρημένη Οδηγία (2020/2184 12 Dec 2020) και με αναφορά σε 31 προηγούμενες ευρωπαϊκές νομολογίες, τα ανώτατα επιτρεπτά όρια, τουλάχιστον για τα τρία στοιχεία Fe, Mn και Cr, ορίζονται σε 200, 50 και 25 μg/L αντίστοιχα. Αυτό σημαίνει ότι το νερό που διοχετεύεται στο δίκτυο ύδρευσης προς πόση, πρέπει να μην ξεπερνά τα προαναφερόμενα όρια για τα παραπάνω βαρέα μέταλλα. Και φυσικά το ίδιο ισχύει και για τις υπόλοιπες φυσικοχημικές παραμέτρους.
Με άλλα λόγια, εφόσον ο καταναλωτής πληρώνει για πόσιμο νερό, έχει δικαίωμα να απολαμβάνει και την ανάλογη ποιότητα. Επίσης έχει δικαίωμα να αιτηθεί από την αρμόδια ΔΕΥΑ, όποτε αυτός κρίνει, να ενημερωθεί για τους τακτικούς ποιοτικούς ελέγχους στους οποίους προβαίνει ο αρμόδιος φορέας που του παρέχει την ανωτέρω υπηρεσία.
Από το ιστορικό των αναθεωρήσεων των Οδηγιών της Ε.Ε. που αφορούν τα πρότυπα του πόσιμου νερού, προκύπτει ότι συνεχώς αυστηροποιούνται τα όρια ποσιμότητας και διαρκώς «εντάσσονται» νέες ουσίες προς έλεγχο. Η δυνατότητα να εξασφαλίζεται νερό στην κατάλληλη ποιότητα από φυσικά υδροσυστήματα (όπως είναι οι υπόγειοι υδροφόροι), δυστυχώς, απειλείται όλο και περισσότερο. Κι αυτό σχετίζεται με τις ρυπογόνες δραστηριότητες και την υπεράντληση. Η υπόθεση των υφάλμυρων υδροφόρων από υπεράντληση είναι το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα.
Τη χώρα μας, σε μεγάλο βαθμό, τη διασώζει το γεγονός ότι πολλά υδροφόρα συστήματα, λόγω του ορεινού ανάγλυφου, αναπτύσσονται σε υψόμετρα αρκετά μεγαλύτερα σε σχέση με την «θέση» αρκετών αστικών κέντρων και άλλων ρυπογόνων δραστηριοτήτων (γεωργικών, βιομηχανικών), χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν υφίστανται προβλήματα, και μάλιστα χρονίζοντα.
Γενικές επισημάνσεις
Έχει παρατηρηθεί σε αρκετές υπόγειες υδροφορίες που για τους παραπάνω λόγους παρουσιάζουν αυξημένες ποσότητες σε Fe, Mn και Cr, ότι κατά την εργαστηριακή ανάλυση προσδιορίζονται σημαντικά διαφορετικές τιμές σε Fe+2 και Fe+3 ή σε Cr+3 και Cr+6, ακόμα και σε δείγματα νερού τα οποία προέρχονται από την ίδια υδροφορία. Αυτό οφείλεται στο διαφορετικό βάθος από το οποίο προέρχεται το ληφθέν δείγμα. Δηλαδή το υπόγειο νερό σε ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες βρίσκεται σε πιο οξειδωτικές συνθήκες συγκριτικά με τους βαθύτερους ορίζοντες στους οποίους οι συνθήκες είναι πιο αναγωγικές.
Πολλές διαφωνίες βλέπουν το φως της δημοσιότητας ως προς την προέλευση αυτών των βαρέων μετάλλων, δηλαδή εάν προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες ή οφείλονται στο γεωλογικό – ορυκτολογικό υλικό της υδροφορίας. Η καταγραφή και αξιολόγηση των ρυπογόνων δραστηριοτήτων σε μια δεδομένη περιοχή, σε συνδυασμό με την ανάδειξη και αποτύπωση των υδρογεωλογικών συνθηκών και παραμέτρων, αποτελούν τη βασική προϋπόθεση για να μην εξαχθούν λάθος συμπεράσματα.
Ήπιες παρεμβάσεις απομάκρυνσης
Σε αρκετές περιπτώσεις, η έντονη παρουσία ακατάλληλων ουσιών (εν προκειμένω βαρέων μετάλλων) στο υπόγειο νερό που προορίζεται για την ύδρευση, έχει σαν αποτέλεσμα να εγκαταλείπονται υδροληπτικά έργα και οι συνοδευτικές υποδομές τους. Αυτό αφορά φυσικά τις υδρογεωτρήσεις που, κατά κύριο λόγο, σηκώνουν το βάρος της ύδρευσης στους περισσότερους δήμους της χώρας.
Το γεγονός ότι η οξειδωτική δυνατότητα των μετάλλων αυτών –πέραν της ακαταλληλότητας για πόση– έχει μεγάλη αρνητική επίδραση σε συσκευές με τις οποίες έρχονται σε επαφή (οικιακές συσκευές, εργοστασιακούς λέβητες, μεταλλικές συσκευασίες κλπ.), καθιστά τα νερά αυτά σχεδόν ακατάλληλα για μια μεγάλη γκάμα χρήσεων.
Έχει διαπιστωθεί ότι από τον ίδιο υδροφόρο ορίζοντα, η λήψη νερού μέσω υδρογεώτρησης και η λήψη νερού από πηγή παρουσιάζουν απόκλιση ως προς την περιεκτικότητα τουλάχιστον των τριών βαρέων μετάλλων. Πιο αυξημένη παρουσιάζεται η περιεκτικότητα στο νερό που υδρομαστεύεται από την υδρογεώτρηση, κι αυτό έχει σχέση με τη δημιουργία συνθηκών περιδίνησης του νερού εντός της υδροφορίας και με τη δημιουργία αιωρημάτων, στα οποία εύκολα «προσκολλώνται» τα μεταλλικά στοιχεία. Σε εντελώς διαφορετικές συνθήκες εκρέει το νερό από πηγή, ως αποτέλεσμα των υδραυλικών φορτίων εντός του υδροφόρου. Οι δε ταχύτητες υπόγειας ροής είναι πολλαπλάσια μικρότερες και, ως εκ τούτου, η διαβρωτική ικανότητα αρκετά πιο ήπια.
Σε ό,τι αφορά, λοιπόν, την εκμετάλλευση υδροφόρων πηγών των οποίων το σκελετικό υλικό εμπεριέχει και ορυκτά βαρέων μετάλλων, προτείνεται να πραγματοποιείται η άντληση με όσο το δυνατόν μικρότερες παροχές.
Έπειτα, κατά την αποθήκευση του αντλούμενου νερού στη δεξαμενή διανομής, υπάρχει η ευκαιρία να επιτευχθεί με τις κατάλληλες συνθήκες η απομάκρυνση σημαντικού μέρους των βαρέων μετάλλων (εν προκειμένω Fe, Mn, Gr), κι αυτό εξαρτάται από το χρόνο παραμονής του νερού στη δεξαμενή, καθώς και από τις συνθήκες αερισμού.
Γι’ αυτό προτείνεται η κατασκευή δύο δεξαμενών: μιας δεξαμενής «ανάπαυσης – καθίζησης» και μιας δεξαμενής «διανομής» (σχ. 3). Δεν υπάρχουν προκαθορισμένοι χρόνοι παραμονής για να επιτευχθεί η απαραίτητη απομάκρυνση μέσω της «καθίζησης». Είναι βέβαιο όμως ότι σε μια ευρεία υδάτινη επιφάνεια δημιουργούνται ευνοϊκότερες συνθήκες αερισμού και καθίζησης. Γίνεται επίσης αντιληπτό ότι στην περίπτωση που πρόκειται για συλλογικό έργο ύδρευσης και όχι για ιδιωτικό, απαιτούνται και οι ανάλογες διαστάσεις των δεξαμενών «ανάπαυσης – καθίζησης» και «διανομής».
Στην περίπτωση ενός ιδιώτη χρήστη, λόγω των περιορισμένων ποσοτήτων νερού που απαιτούνται για την κάλυψη των αναγκών του, η δημιουργία τέτοιων υποδομών είναι πιο εύκολη υπόθεση, αλλά και πιο αποτελεσματική, γιατί ο χρόνος παραμονής στη δεξαμενή «ανάπαυσης – καθίζησης» μπορεί να είναι μεγαλύτερος.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ
1) Βακόνδιος Ιωσήφ: «Μελέτη της μεταλλοφορίας των χρωμιτών της συνδεδεμένης με οφιόλιθους τύπου ανατολικής και δυτικής Μεσογείου. Οι χρωμίτες της Τήνου και των Γερανίων», Παν/μιο Πατρών 1977, διδακτορική διατριβή.
2) Καλλέργης Γεώργιος: «Εφαρμοσμένη Υδρογεωλογία, Α΄ Τόμος», Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος, Αθήνα 1986.
3) Σαμπατακάκης Παναγιώτης κ.ά.: «Μελέτη ημιϋδροφόρου συστήματος Νεογενών Ν. Ηλείας», Παράρτημα ΙΙΙ, Β’ ΚΠΣ (Ε.Π. Ενέργεια), Κεντρική Βιβλιοθήκη ΙΓΜΕ, Αθήνα 2000.
4) Γεωλογικός Χάρτης Ελλάδος (κλίμ. 1:500.000), εκδ. ΙΓΜΕ 1987.
*Ο κ. Παναγιώτης Σαμπατακάκης είναι δρ. υδρογεωλογίας, διευθυντής Υδατικών Πόρων και Γεωθερμίας της Ελληνικής Αρχής Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (ΕΑΓΜΕ).
