Υδρογεωχημεία και ισοτοπικός χαρακτηρισμός των νιτρικών ιόντων σε υπόγεια υδατικά συστήματα εμφάνισης συγκεντρώσεων εξασθενούς χρωμίου, ως εργαλεία για την ορθή διαχείριση του υπόγειου νερού

Η νιτρορύπανση των υπόγειων υδάτων αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα στις μέρες μας. Συχνά, η κατάσταση επιδεινώνεται όταν το υπόγειο υδατικό σύστημα δέχεται την επίδραση πρόσθετων πιέσεων οι οποίες μπορεί να έχουν είτε ανθρωπογενές αίτιο, π.χ. υφαλμύρυνση λόγω υπεράντλησης υπόγειου νερού σε παράκτιες περιοχές, είτε φυσικό, π.χ. αυξημένες συγκεντρώσεις δυνητικά τοξικών στοιχείων που απελευθερώνονται στο νερό λόγω αποσάθρωσης ορυκτών και πετρωμάτων του υδροφορέα. Στις περιπτώσεις αυτές, ο προσδιορισμός των πηγών των αζωτούχων ενώσεων καθώς και των οδών μετασχηματισμού τους στο νερό έχει πρωτεύοντα ρόλο για την επιτυχή ολοκληρωμένη διαχείριση των υδατικών συστημάτων.

Σε αυτό το πλαίσιο, το πρόσφατο άρθρο με τίτλο “Identification of sources and transformations of nitrate in Cr(VI)‑impacted alluvial aquifers by a hydrogeochemical and δ¹⁵N‑NO₃⁻ and δ¹⁸O‑NO₃ ^– isotopes approach” [1], με πρώτη συγγραφέα την υποψήφια διδάκτορα του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, κ. Κωνσταντίνα Πυργάκη, παρουσιάζει τα αποτελέσματα της έρευνας που βασίστηκε στη συγκριτική μελέτη τριών αλλουβιακών υδροφορέων στις περιοχές του Σχίνου Κορινθίας, της πεδιάδας των Θηβών και της Κεντρικής Εύβοιας. Στην έρευνα εφαρμόστηκε συνδυαστική μεθοδολογία μέτρησης ισοτόπων αζώτου και οξυγόνου στα νιτρικά ιόντα του υπόγειου νερού, υδρογεωχημικού χαρακτηρισμού, καθώς και πολυπαραμετρικής στατιστικής ανάλυσης. Το ενδιαφέρον κοινό χαρακτηριστικό των περιοχών μελέτης είναι ο εμπλουτισμός του υπόγειου νερού σε γεωγενές Cr(VI) με συγκεντρώσεις που ξεπερνούν το θεσμοθετημένο όριο των 50 μg/L για το ολικό χρώμιο στο πόσιμο νερό, καθώς και η γεωργική δραστηριότητα ή/και μη ορθολογική διαχείριση οικιστικών λυμάτων που συντελούν στις παρατηρούμενες αυξημένες συγκεντρώσεις νιτρικών ιόντων, άνω των 50 mg/L στο υπόγειο νερό. Οι μέσες τιμές δ¹⁵N‑NO₃⁻ και δ¹⁸O‑NO₃^– αντίστοιχα, μετρήθηκαν ως 6.67 ± 1.77‰ και 2.68 ± 1.77‰ στα δείγματα νερού της Εύβοιας, 8.72 ± 4.74‰ και 3.96 ± 4.57‰ στα δείγματα του Σχίνου, και 4.44 ± 1.71‰ και 2.91 ± 1.02‰ στα δείγματα της Θήβας. Τα αποτελέσματα των ισοτοπικών αναλύσεων κατέδειξαν ότι τα οικιστικά λύματα και τα αζωτούχα λιπάσματα συμβάλουν στην παρατηρούμενη νιτρορύπανση, ενώ το φαινόμενο της νιτροποίησης αποτελεί την κύρια διεργασία μετασχηματισμού των ενώσεων του αζώτου εντός των υπόγειων υδροφόρων σχηματισμών (Εικόνα 1).

Επιπλέον η ομαδοποίηση των χημικών παραμέτρων του υπόγειου νερού μέσω της στατιστικής ανάλυσης, κατέδειξε ως κύριες διεργασίες διαμόρφωσης του χημισμού του, την υφαλμύρυνση, τη χρήση λιπασμάτων καθώς και τη διάλυση πυριτικών ορυκτών του λιθολογικού υποβάθρου στο οποίο φιλοξενούνται και ορυκτά – φορείς Cr. Τα ευρήματα της έρευνας ενισχύουν την υπόθεση της επίδρασης των ανθρωπογενών πιέσεων που σχετίζονται με τη νιτρορύπανση στην απελευθέρωση Cr(VI) γεωγενούς προέλευσης στο νερό, τουλάχιστο σε μία από τις τρεις περιοχές μελέτης, αυτή του Σχίνου όπου παρατηρήθηκε ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ NO₃^– και Cr(VI) (Εικόνα 2).

Συνεπώς, ο έλεγχος της συγκέντρωσης των νιτρικών ιόντων στο νερό περιοχών με παρόμοιο λιθολογικό χαρακτήρα και περιεχόμενο ορυκτών φάσεων που αποτελούν φυσικές πηγές Cr(VI) μπορεί να επιφέρει συμπληρωματικά ευμενή αποτελέσματα που αφορούν στον περιορισμό των αυξημένων συγκεντρώσεων αυτού του δυνητικά τοξικού στοιχείου στο νερό. Αξίζει να σημειωθεί ότι η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου CrITERIA (www.criteria.gr) του προγράμματος ERANETMED στο οποίο συντονίστρια για το ΕΚΠΑ ήταν η Καθηγήτρια Γεωχημείας Αριάδνη Αργυράκη και αποτελεί ένα καλό παράδειγμα συνέργειας των Εργαστηρίων Οικονομικής Γεωλογίας και Γεωχημείας του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος και του Εργαστηρίου Χημείας Περιβάλλοντος του Τμήματος Χημείας, μέλη των οποίων συνεργάστηκαν στην ομάδα του έργου.

Αναφορές

[1] Pyrgaki, K., Kelepertzis, E., Argyraki, A., Boeckx, P., Botsou, F., Dassenakis, E. Identification of sources and transformations of nitrate in Cr(VI)-impacted alluvial aquifers by a hydrogeochemical and δ15N-NO3− and δ18O-NO3 – isotopes approach. Environ Sci Pollut Res (2022). https://doi.org/10.1007/s11356-022-19837-0