Γεωχημική μελέτη της κατανομής του ουρανίου και του θορίου στα εδάφη της λεκάνης Σαριγκιόλ, Κοζάνη και η περιβαλλοντική τους σημασία = Geochemical research of the distribution of uranium and thorium in the soils of Sarigiol basin, Kozani and their environmental significance.

Περίληψη

Παρά τήν παγκόσμια τάσή για τήν στροφή προς ανανεώσιμες πήγές ενέργειας, ύπάρχει ακόμα ένας μεγάλος αριθμός χωρών πού βασίζονται στα σύμβατικά ορύκτά καύσιμα για τήν ήλεκτροπαραγωγή τούς. Η Ελλάδα αποτελεί μία από αύτές τις χώρες, με ένα ποσοστό έως 15% τής εγχώριας παραγωγής να αποδίδεται ακόμή στήν καύσή λιγνίτή. Ένα από τα μεγαλύτερα λιγνιτικά αποθέματα τής χώρας αποτελεί το Λιγνιτικό Κέντρο Δύτικής Μακεδονίας (ΛΚΔΜ), όπού και γίνεται εκμετάλλεύσή και σύνεχής καύσή τού λιγνίτή με σκοπό τήν παραγωγή ενέργειας. Η δραστήριότήτα αύτή, όσο απαραίτήτή και αν είναι, έχει μεγάλο περιβαλλοντικό αντίκτύπο στήν εύρύτερή περιοχή στήν οποία λαμβάνει χώρα, επιβαρύνοντας με τα παραπροϊόντα τής καύσής (τήν αιωρούμενή τέφρα και τήν τέφρα τής εσχάρας) τον αέρα, τα ύδατα και φύσικά τα εδάφή. Η λεκάνή Σαριγκιόλ στήν Κοζάνή, αποτελεί μια τέτοια περιοχή, καθώς μέσα στα όρια τής βρίσκεται ο Α.Η.Σ Αγίού Δήμήτρίού, ή κατασκεύή τού οποίού έγινε το 1984 και λειτούργεί έως και σήμερα καίγοντας λιγνίτή από το ορύχείο τού Νότιού Πεδίού. Για τούς σκοπούς αύτής τής μεταπτύχιακής διπλωματικής εργασίας εξετάστήκαν 24 εδαφικά δείγματα από τήν περιοχή, με σκοπό τήν ανίχνεύσή των επιπέδων τού U και τού Th, καθώς και τήν περιβαλλοντική επιβάρύνσή πού αύτά μπορεί να προξενούν. Στα δείγματα έγινε ορύκτολογική ανάλύσή ή οποία αναγνώρισε τα κύρια ορύκτά σύστατικά τού εδάφούς ως τον ασβεστίτή, τον χαλαζία, τον δολομίτή και τούς αστρίούς, ενώ ακόμα ανιχνεύτήκε και ένας αριθμός δεύτερεύόντων ορύκτών φάσεων όπως πύρόξενοι, αμφίβολοι κ.ά. Έγινε χήμική ανάλύσή πού εκτός τής ανίχνεύσής τού U και τού Th, είχε ως στόχο τον ύπολογισμό των κύριων στοιχείων και ιχνοστοιχείων: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, K2O, P2O5, SO3 και Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Y, Zr, Ba και Pb. Για το κάθε ένα από αύτά τα στοιχεία, ύπολογίστήκε ο σύντελεστής εμπλούτισμού. Το U και το Th σύσχετίστήκαν με τα όλα τα παραπάνω ορύκτά και χήμικά στοιχεία, όπως και δήμιούργήθήκαν χάρτες γεωχήμικής κατανομής και μοντέλα πρόβλεψής για τα κύρια στοιχεία και ιχνοστοιχεία. Από τα αποτελέσματα πού προέκύψαν τα δύο ραδιενεργά στοιχεία έδειξαν ισχύρές σύσχετίσεις με τον χαλαζία και τούς αστρίούς, και κατά σύνέπεια με τα οξείδια SiO2, Al2O3, K2Ο όπως και με τα ιχνοστοιχεία Y, Zr, Zn και Pb. Ως σύνέπεια τα στοιχεία αύτά παρούσιάζούν αντίστοιχή κατανομή με τα ραδιενεργά σωματίδια στα όρια τής λεκάνής Σαριγκιόλ. Τα αποτελέσματα αύτά ύποδεικνύούν μια κύρίως ανθρωπογενή προέλεύσή τού U και τού Th στα εδάφή τής λεκάνής, με σύγκριτικά χαμήλές αν και ύπολογίσιμες σύγκεντρώσεις.

Even though the world is moving towards the use of renewable energy sources, there is still a large number of countries that rely on conventional fossil fuels for their energy production needs. Greece is one of these countries, with up to 15% of its domestic energy production coming from the burning of lignite. One of the largest coal deposits in Greece is that of the Lignite Center of Western Macedonia (LCWM), where lignite is still mined and burned for the purposes of energy production. Although this industry is essential, it does pose a significant environmental impact in the surrounding areas, as the byproducts of coal burning (flying and bottom ash), can potentially pollute the atmosphere, water and soil. The Sarigiol basin in Kozani District is an area that meets these requirements because it hosts the coal-fired power plant of Agios Dimitrios, which was constructed in 1984 and has been operating until today utilizing coal from the “South Field” coal mine. For the purposes of this master thesis, 24 soil samples from the area were analyzed with the aim of detecting the levels of U and Th, as well as the possible environmental hazard they could pose. Mineralogical analysis was conducted on the samples which showed that the main mineral phases of the soil are calcite, quartz, dolomite and feldspar, followed by traces of pyroxenes, amphiboles etc. Chemical analysis in the soil samples detected, other than U and Th the following major and trace elements: SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, K2O, P2O5, SO3 and Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Y, Zr, Ba and Pb. The enrichment factor was calculated for each of these oxides and elements. Correlation factors were estimated for both U and Th, regarding each mineral phase and element, followed by the construction of geochemical distribution maps as well as prediction models for all the major and trace elements that were detected. The two radioactive elements present strong correlations to both quartz and feldspar, and consequently with the oxides SiO2, Al2O3 and K2Ο. Equally strong correlations were estimated for the following trace elements: Y, Zr, Zn and Pb. Consequently, these elements display a similar geochemical distribution to those of U and Th, within the boundaries of the Sarigiol basin. All these are evidence that the presence of U and Th in the soils of Sarigiol basin are the result of human activity in the area, and their concentrations are relatively low but not negligible