Γεωχημικές αναλύσεις ιζημάτων με φασματοσκοπία φθορισμού ακτινών Χ

• Κύριος συγγραφέας: Χαρίτος, Χαράλαμπος
• Άλλοι συγγραφείς: Charitos, Charalampos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Φασματοσκοπία φθορισμού ακτινών Χ; Βαρέα μέταλλα; Φασματοφωτόμετρο διασποράς μήκους κύματος (WD-XRF); Φορητός σαρωτής XRF (FP-XRF); Ανάλυση συσχέτισης; Ανάλυση παλινδρόμησης; Προετοιμασία δειγμάτων; Συσχέτιση μεθόδων WD-XRF - FP-XRF; X-ray fluorescence spectroscopy; Heavy metals; Wavelength dispersive X-ray fluorescence analysis; Field-portable X-ray fluorescence analysis; Pellet preparation

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη γεωχημική ανάλυση ιζημάτων με φασματοσκοπία φθορισμού ακτινών Χ. Συλλέχθηκαν δείγματα ιζημάτων από παράκτια συστήματα – πλησίον ιχθυομονάδων, από περιοχές του Ελλαδικού χώρου σε Πελοπόννησο, Στερεά Ελλάδα, Βόρεια Εύβοια, Νότια Εύβοια και Επτάνησα. Πραγματοποιήθηκε γεωχημική ανάλυση 70 δειγμάτων ιζημάτων, μορφής Pellet, μέσω δύο τεχνικών στοιχειακής ανάλυσης ιζημάτων, του φασματοφωτομέτρου Διασποράς Μήκους Κύματος WD-XRF (Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Analysis) και του φορητού σαρωτή Ενεργειακά Διασκορπισμένου φθορισμού ακτινών Χ FP-XRF (Field-Portable X-Ray Fluorescence Analysis). Οι αναλύσεις των δειγμάτων με την τεχνική στοιχειακής ανάλυσης WD-XRF έλαβαν χώρα στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας και Μικροανάλυσης (ΕΗΜΜ) του Πανεπιστημίου Πατρών, ενώ οι αναλύσεις με την τεχνική στοιχειακής ανάλυσης FP-XRF έλαβαν χώρα στο Εργαστήριο Ιζηματολογίας, του Τμήματος Γεωλογίας, του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της εργασίας είναι η συγκριτική μελέτη των δύο τεχνικών στοιχειακής ανάλυσης ιζημάτων WD-XRF - FP-XRF, η ανάλυση της βασικής αρχής λειτουργίας της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτινών Χ, καθώς και η διενέργεια μετρήσεων συγκεντρώσεων σε ppm επιλεγμένων χημικών στοιχείων στα συλλεχθέντα δείγματα. Τα συλλεχθέντα δείγματα ιζημάτων επεξεργάσθηκαν και αναλύθηκαν, προκειμένου να προσδιοριστούν οι συγκεντρώσεις των χημικών στοιχείων: χαλκός (Cu), νικέλιο (Ni), ψευδάργυρος (Zn), μόλυβδος (Pb), σίδηρος (Fe) και μαγγάνιο (Mn). Τα παραπάνω στοιχεία αποτελούν βαρέα μέταλλα. Τα βαρέα μέταλλα ανήκουν στους πλέον τοξικούς ρύπους του περιβάλλοντος. Ορισμένα από αυτά είναι απαραίτητα για τον ανθρώπινο οργανισμό σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Όμως, όταν ξεπεράσουν τα ανώτατα επιτρεπτά όρια είναι δυνητικά επικίνδυνα λόγω της εγγενούς ή επιλεκτικής τοξικότητας τους, τόσο για το περιβάλλον όσο και για τον άνθρωπο. Μελετώντας την κατανομή τους, δίνεται η ευκαιρία να προσδιοριστούν τα επίπεδα ρύπανσης στα ιζήματα. Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων περιλαμβάνει ανάλυση Συσχέτισης και ανάλυση Παλινδρόμησης αυτών. Ειδικότερα, η ερμηνεία και η αξιολόγηση έγινε μέσω διαγραμμάτων Διασποράς, διαγραμμάτων Απλής Γραμμικής Παλινδρόμησης και διαγραμμάτων Ορίων τοξικότητας με βάση τα κριτήρια ποιότητας ιζημάτων κατά MacDonald et al., 2010 και κατά US EPA στο πρόγραμμα excel. Από τη σύγκριση των δύο τεχνικών στοιχειακής ανάλυσης ιζημάτων WD-XRF και FP-XRF μέσω της ανάλυσης Συσχέτισης και της ανάλυσης Παλινδρόμησης 70 δειγμάτων ιζημάτων μορφής Pellet, προκύπτουν τα εξής: 1. Ο ψευδάργυρος (Zn), ο μόλυβδος (Pb) και ο σίδηρος (Fe) παρουσιάζουν πολύ ισχυρή θετική γραμμική συσχέτιση μεταξύ των τεχνικών WD-XRF και FP-XRF. 2. Ο χαλκός (Cu) και το μαγγάνιο (Mn) παρουσιάζουν ισχυρή θετική γραμμική συσχέτιση μεταξύ των τεχνικών WD-XRF και FP-XRF. 3. Το νικέλιο (Ni) παρουσιάζει ασθενή θετική γραμμική συσχέτιση μεταξύ των τεχνικών WD-XRF και FP-XRF. 4. Η φορητή συσκευή FP-XRF αποτελεί μια αξιόπιστη, οικονομική, γρήγορη μέθοδο στοιχειακής ανάλυσης δειγμάτων ιζημάτων. 5. Τα δείγματα επεξεργάσθηκαν και αναλύθηκαν σε μορφή Pellet στο Εργαστήριο Ιζηματολογίας του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Για να ληφθούν ποσοτικά αποτελέσματα, τα δείγματα κονιοποιήθηκαν με στόχο τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων. Αυτός είναι και ο καταλληλότερος τρόπος προετοιμασίας δειγμάτων.