Ανάλυση περιβαλλοντικού κινδύνου από βαρέα μέταλλα γεωγενούς και ανθρωπογενούς προέλευσης σε δύο αντιπροσωπευτικές περιοχές του Ελλαδικού χώρου

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η έρευνα έξι βαρέων μετάλλων σε δύο περιοχές του Ελλαδικού χώρου. Οι κεντρικοί άξονες της έρευνας αυτής αποτελούνται από τους εξής στόχους: i) να προσδιοριστούν οι συγκεντρώσεις των μετάλλων Pb, Cd, Zn, Co, Ni και Cr που εντοπίζονται σε αδιατάρακτα εδάφη, ii) να προσδιοριστούν οι πηγές προέλευσης των μετάλλων (ανθρωπογενής – γεωγενής) με εργαστηριακές και στατιστικές μεθόδους, iii) να προσδιοριστούν οι γεωχημικές μορφές των μετάλλων που κατανέμονται στα εδάφη, iv) να παρουσιαστούν γεωγραφικοί χάρτες κατανομής των μετάλλων με την χρήση του προγράμματος Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων, v) να προσδιοριστούν οι υποβόσκουσες σχέσεις μεταξύ των μετάλλων vi) να γίνει εκτίμηση περιβαλλοντικού κινδύνου που σχετίζεται με την ρύπανση εδαφών από βαρέα μέταλλα σε περιοχές επιβαρυμένες από ανθρωπογενή και γεωγενή αίτια.Επιλέχθηκαν δύο περιοχές μελέτης. α) Η Βόρεια Εύβοια επιλέχθηκε ως περίπτωση επιβάρυνσης από βαρέα μέταλλα γεωγενούς προέλευσης λόγω μητρικού υλικού - των βασικών και υπερβασικών πετρωμάτων που χαρακτηρίζουν γεωλογικά την περιοχή. β) Η Λαυρεωτική χερσόνησος επιλέχθηκε ως περίπτωση επιβάρυνσης από βαρέα μέταλλα ανθρωπογενούς προέλευσης από τις παλαιότερες (π.Χ.) αλλά και πρόσφατες μεταλλευτικές και μεταλλουργικές δραστηριότητες.Στην περιοχή της Βόρειας Εύβοιας επιλέχθηκαν 21 θέσεις δειγματοληψίας και στην Λαυρεωτική χερσόνησο επιλέχθηκαν 45 θέσεις δειγματοληψίας. Από κάθε θέση δειγματοληψίας, συλλέχθηκαν δείγματα από δύο διαφορετικά βάθη, 0-10 cm (Α) και 10-30 cm (Β). Σε όλα τα εδαφικά δείγματα προσδιορίστηκαν οι εξής φυσικοχημικές ιδιότητες των εδαφών : η κοκκομετρική σύσταση, το pH, το Eh, η οργανική ουσία και το ισοδύναμο CaCO3. Επίσης προσδιοριστήκαν οι μορφές των μετάλλων με την μέθοδο διαδοχικών εκχυλίσεων τροποποιημένη BCR. Η μέθοδος των διαδοχικών εκχυλίσεων στοχεύει επιλεκτικά και απελευθερώνει τα μέταλλα που είναι συνδεδεμένα σε : α) υδατοδιαλυτές & συνδεδεμένες με ανθρακικά άλατα, β) οξείδια Fe και Mn, γ) οργανική ουσία και δ) πυριτικές μορφές. Επίσης, για να γίνει μία σωστή και αντικειμενική σύγκριση των αποτελεσμάτων και να προσδιοριστούν οι σχέσεις μεταξύ των μετάλλων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Factor Analysis (ανάλυση παραγόντων) και το πρόγραμμα Hierarchical Cluster Analysis. Η Factor Analysis με την μέθοδο της Principal Component Analysis, προσδιορίζει έναν μικρό αριθμό παραγόντων που εξηγούν το μεγαλύτερο μέρος της διακύμανσης που παρατηρείται, σε έναν πολύ μεγαλύτερο όγκο δεδομένων, ενώ η Hierarchical Cluster Analysis προσδιορίζει τις μεταβλητές ή τους παράγοντες, οι οποίοι εξηγούν τον τρόπο που συσχετίζονται τα μέταλλα απεικονιζόμενες σε ένα δενδρόγραμμα.

Fracture Toughness Behavior of Complex Cracks in Dissimilar Metal Welds

Currently, J-estimation scheme procedures to predict the load-carrying capacity of idealized circumferential through-wall cracks in nuclear grade piping materials employ analytical or numerical procedures coupled with the fracture toughness of the material to predict the pipe response. However, with the advent of primary water stress corrosion cracking (PWSCC), complex-shaped cracks occur in dissimilar metal (DM) welds. These welds consist of a nickel-based weld joining stainless steel and carbon steel base metals. The NRC Office of Nuclear Regulatory Research (RES) is conducting a program to investigate the behavior of circumferential through-wall and complex cracks in DM welds. In a prior paper, a series of full-scale pipe bend and laboratory-sized fracture experiments were documented. Initial analyses of those test results suggest that reasonable prediction of through-wall crack response is obtained from typical J-estimation scheme procedures using the weld toughness from a compact tension (CT) specimen and the appropriate material strength. In addition, the J-R curves from the through-wall cracked pipe tests, calculated using published η-factor solutions and numerical techniques, were very similar to the CT J-R curves. In this paper, the fracture toughness for the circumferential complex cracked experiments, which was developed from a modified η-factor solution, is presented. These results are compared to the CT and through-wall crack pipe J-R curve results. In addition, predictions of load carrying capacity using the complex crack J-R curve and through-wall crack J-estimation schemes are presented and illustrate the need for the development of a complex crack J-estimation scheme. To support this development, a net-section collapse solution and a modified K-solution is presented. Finally, the need for additional work to generalize the elastic solution and its incorporation into a closed-form J-estimation scheme is discussed.