The assessment of heavy metals contamination in soil and water around the abandoned Cyprus mining corporation (CMC) site in the Lefke-Gemikonağı region of North Cyprus
Imuetınyan Reuben Egharevba; Supervisor: Nur Paşaoğluları Aydınlık
- Nicosia Cyprus International University 2014
- X, 83 p. fig., graph., tab., pic. 30.5 cm CD
Includes CD
Includes references (80-82 p.)
CHAPTER 1 INTRODUCTION 1 HISTORY 2 BACKGROUND 3 PRESENT SITUATION 4 SCOPE OF THESIS 5 Thesis Objectives 5 CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW 7 INTRODUCTION 7 The Karadag Mining Area 7 The Geminkagi Mining Area 8 X-RAY FLOURESCENT (XRF) SPECTROPHOTOMETRY 14 Wavelength Dispersive X-ray Flurescence (WDXRF) 16 ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY(AAS) 17 Basic Set-up of an Atomic Absorption Spectrometer 17 CHAPTER 3 CLASSICAL RISK ASSESSMENT TOOLS AND BEHAVIOR OF METALS IN SOIL 19 INTRODUCTION 19 RISK ASSESSMENT 19 POLLUTION INDEX 20 The Single Indices 20 Contamination Factor 21 Ecological Risk Factor 22 Index of GeAccumummulation (Igeo) 24 INTEGRATED INDICES 25 BEHAVIOUR OF METALS IN THE SOIL 25 REMEDIATION OF HEAVY METALS 26 CHAPTER 4 GEOLOGY, COLLECTION AND ANALYSIS 28 INTRODUCTION 28 DESCRIPTION OF THE STUDY AREA 28 Locationn 28 Geology 29 COLLECTION OF SAMPLES 30 Sampling 30 LABORATORY TESTING 32 Electrical Conductivity(EC) 32 pH 34 XRF ANALYSIS 36 Method 37 Production of Pellets 38 ATOMIC ABSSORPTION SPECTROPHOTOMETRY 39 Method 39 CHAPTER 5 RESULTS AND ANALYSIS 40 INTRODUCTION 40 DISCUSSION BASED ON THE XRF RESULTS OBTAIINED 1 44 DISCUSSION BASED ON THE XRF RESULTS OBTAINED IN SITE 2 48 TOTAL HEAVY METAL CONCENTRATIONS USING THE XRF 49 POLLUTION INDEX CALCULATIONS 54 Index of Geoaccumulation Copper (Igeo Cu) Index of Geoaccumulation Lead (Igeo Cu) 54 Index of Geoaccumulation Zinc (Igeo Zn ) 56 Index of Geoaccumulation Arsenic (Igeo As ) 60 Index of Geoaccumulation Nickel (Igeo Ni) 62 CONTAMINATION FACTOR (Cf) 63 ECOLOGICAL RISK FACTOR (Er) 65 AAS RESULTS FROM WATER ANALYSIS 67 Calibration Curves 67 Results from the Water analysis 71 Copper 71 Cadium and Chromium 72 Zinc and Lead 73 ENVIRONMENTAL FATE/MODE OF TRANSPORT OF HEAVY METALS IN AND AROUND THE CMC 73 Water Pollutions Problems 74 LEGAL ISSUES 75 CHAPTER 6 CONCLUSION/REMEDIATION/RECOMMENDATION 76 CONCLUSION 76 ONGOING REMEDIATION 77 RECOMMENDATIONS 79 REFERENCES 80
'ABSTRACT The Lefke-Gemikonağı copper mine was operated by the Cyprus Mine Company (CMC) between 1913 to 1974. The geo-environmental evaluation and risk assessment of heavy metals in the mine was carried out to ascertain degree of contamination. In the present study, soil samples were taken from two (2) differnt sample points CMC SITE 1 ( near the yellow soil hill), CMC SITE 2( near Karadag) and analysis were carried out by X-ray fluorescence Spectrometer (XRF) to quantify heavy metals (As,Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) concentrations in the soil while duplicate water samples are taken from each location i.e. Site 1 (CMC1, CMC2) and Site 2(CMC3, CMC4) and same heavy metals were analyzed using the Atomic Absorption Spectrometer (AAS). In the soil the average concentrations of Zn, Cr, Pb is within threshold and natural background values, whereas some concentrations of As, Cu, Fe exceeded the prescribed threshold limit. Soil pH varied from 1.09 to 2.78 which may affect the solubility and mobility of these metals, as most of the metals are soluble in acidic soils. Pollution index is a powerful tool in ecological geochemistry and risk assessment. The commonly used pollution indices for analyzing heavy metals in soils and sendiments is the single index which includes the contamination factor (or concentration factor), ecological risk factors, and index of geo-accumulation. Calculations are done for different soil depths in the two (2) CMC sites and the soils classified according to this perturbations. In the duplicate water samples taken at site 1(CMC1, CMC2) and Site 2(CMC3,CMC4) Copper makes up more than 97% of the metal of concern. Keywords: AAS, CMC, XRF, Soil and Water Analyses, Lefke, Pollution Index. Özet Lefke-Gemikonağı bakır madeni, Kıbrıs Maden Kuruluşu (CMC) tarafından 1913-1974 yılları arasında işletilmiştir. Maden alanı içerisinde bulunan ağır metallerin çevreye olan etkileri Jeolojik-Çevresel değerlendirme ve risk çalışmaları yapılarak yürütülmüştür. Bu çalışma, biri sarı toprak tepesinin yanından diğeri Karadağ yakınlarından olmak üzere CMC bölgesinin 2 değişik noktasından alınan toprak numunelerindeki ağır metal bileşenlerinin (As, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) X-ray fluoresans spektrometresi ile analiz edilmesini kapsamaktadır. Aynı zamanda, toplanan numunelerdeki ağır metal kontrasyonu Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi (AAS) kullanılarak hesaplanmıştır. Toprak numuneleri içerisinde bulunan Zn, Cr ve Pb miktarları limit değer içerisinde gözlenirken, As, Cu ve Fe konsnatrasyonları limit değer üzerinde bulunmuştur. Toplanan numuneler içerisinde gözlenen pH 1.09-2.78 olarak bulunmuştur. Bu aralık ağır metallerin çözünürlüğünü ve çevresek matrisklerdeki taşınımını etkilemekte ve ağır metallerin asidik pH aralığında çözündüğü bilinmektedir. Kirlilik indeksi, ekolojik jeokimyasal analiz ve risk çalışmalarında kullanılan belirleyici ve güçlü bir araçtır. Toprak ve katı malzemeler içerisinde bulunan ağır metallerin analizinde en sık kullanılan kirlilik indeksleri kirlilik faktörü (konsanstrasyon faktörü), ekolojik risk faktörü ve jeo-depolama faktörüdür. Hesaplamalar belirtilen iki farklı bölgeden ve bu bölgelerdeki dört farklı derinlikten toplanan toprak numunelerinin sınıflandırılmasını içermektedir. Tekrarlanan numune alımları sonucunda maden bölgesi içerisinde bakır metalının %97 oranında payı olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: AAS,CMC, XRF, Toprak ve Su analizleri, Lefke, Kirlilik İndeksi. '
Pollution index Kirlilik indeksi Soil and water analyses Toprak ve su analizleri