Includes CD

Includes references (80-82 p.)

'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. '

1 CHAPTER 1 INTRODUCTION

2 HISTORY

3 BACKGROUND

4 PRESENT SITUATION

5 SCOPE OF THESIS

5 Thesis Objectives

7 CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW

7 INTRODUCTION

7 The Karadag Mining Area

8 The Geminkagi Mining Area

14 X-RAY FLOURESCENT (XRF) SPECTROPHOTOMETRY

16 Wavelength Dispersive X-ray Flurescence (WDXRF)

17 ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY(AAS)

17 Basic Set-up of an Atomic Absorption Spectrometer

19 CHAPTER 3 CLASSICAL RISK ASSESSMENT TOOLS AND BEHAVIOR OF METALS IN SOIL

19 INTRODUCTION

19 RISK ASSESSMENT

20 POLLUTION INDEX

20 The Single Indices

21 Contamination Factor

22 Ecological Risk Factor

24 Index of GeAccumummulation (Igeo)

25 INTEGRATED INDICES

25 BEHAVIOUR OF METALS IN THE SOIL

26 REMEDIATION OF HEAVY METALS

28 CHAPTER 4 GEOLOGY, COLLECTION AND ANALYSIS

28 INTRODUCTION

28 DESCRIPTION OF THE STUDY AREA

28 Locationn

29 Geology

30 COLLECTION OF SAMPLES

30 Sampling

32 LABORATORY TESTING

32 Electrical Conductivity(EC)

34 pH

36 XRF ANALYSIS

37 Method

38 Production of Pellets

39 ATOMIC ABSSORPTION SPECTROPHOTOMETRY

39 Method

40 CHAPTER 5 RESULTS AND ANALYSIS

40 INTRODUCTION

44 DISCUSSION BASED ON THE XRF RESULTS OBTAIINED 1

48 DISCUSSION BASED ON THE XRF RESULTS OBTAINED IN SITE 2

49 TOTAL HEAVY METAL CONCENTRATIONS USING THE XRF

54 POLLUTION INDEX CALCULATIONS

Index of Geoaccumulation Copper (Igeo Cu)

54 Index of Geoaccumulation Lead (Igeo Cu)

56 Index of Geoaccumulation Zinc (Igeo Zn )

60 Index of Geoaccumulation Arsenic (Igeo As )

62 Index of Geoaccumulation Nickel (Igeo Ni)

63 CONTAMINATION FACTOR (Cf)

65 ECOLOGICAL RISK FACTOR (Er)

67 AAS RESULTS FROM WATER ANALYSIS

67 Calibration Curves

71 Results from the Water analysis

71 Copper

72 Cadium and Chromium

73 Zinc and Lead

73 ENVIRONMENTAL FATE/MODE OF TRANSPORT OF HEAVY METALS IN AND AROUND THE CMC

74 Water Pollutions Problems

75 LEGAL ISSUES

76 CHAPTER 6 CONCLUSION/REMEDIATION/RECOMMENDATION

76 CONCLUSION

77 ONGOING REMEDIATION

79 RECOMMENDATIONS

80 REFERENCES