Γ. Τσιρτσής, Αναπλ. Καθηγητής Παν/µίου Αιγαίου Α. Σπυροπούλου, Υποψηφία ιδάκτωρ Παν/µίου Αιγαίου Α. Σαµπατακάκη, Υποψηφία ιδάκτωρ Παν/µίου Αιγαίου

Transcript

1 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗΣ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΜΒΟΛΗΣ ΤΩΝ ΧΕΡΣΑΙΩΝ ΑΠΟΡΡΟΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΥΤΡΟΦΙΚΩΝ ΕΠΕΙΣΟ ΙΩΝ ΣΕ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Γ. Τσιρτσής, Αναπλ. Καθηγητής Παν/µίου Αιγαίου Α. Σπυροπούλου, Υποψηφία ιδάκτωρ Παν/µίου Αιγαίου Α. Σαµπατακάκη, Υποψηφία ιδάκτωρ Παν/µίου Αιγαίου Τµήµα Επιστηµών της Θάλασσας Σχολή Περιβάλλοντος, Πανεπιστήµιο Αιγαίου Λόφος Πανεπιστηµίου, Μυτιλήνη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αναπτύχθηκε ολοκληρωµένη µεθοδολογία για την εκτίµηση της συµβολής των χερσαίων απορροών στην ανάπτυξη ευτροφικών επεισοδίων σε παράκτια οικοσυστήµατα. Εφαρµόστηκε στην περιοχή του κόλπου Καλλονής της νήσου Λέσβου µε βάση δεδοµένα που συλλέχθηκαν την περίοδο Στο πρώτο στάδιο εκτιµώνται τα φορτία θρεπτικών αλάτων (αζώτου και φωσφόρου) που καταλήγουν στον κόλπο µε την χρήση µοντέλου λεκάνης απορροής. Στο δεύτερο στάδιο γίνεται σύνδεση των φορτίων θρεπτικών που φτάνουν στον αποδέκτη από την λεκάνη απορροής µε τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις στην θάλασσα. Η σύνδεση επιτυγχάνεται µε την χρήση τριών κλιµάκων Vollenweider, που εξαρτώνται από τον χρόνο ανανέωσης των υδάτων, µε βάση την αρχή ότι ένα σύστηµα µε έντονη κυκλοφορία και ταχεία ανανέωση, είναι δυνατόν να αντέξει µεγαλύτερα φορτία προερχόµενα από την χέρσο. Στο τρίτο και τελευταίο στάδιο υπολογίζονται όρια (τιµές κατωφλίου) φορτίων αζώτου και φωσφόρου που φθάνουν στον αποδέκτη από την χέρσο, πάνω από τα οποία σηµειώνονται επεισόδια ευτροφισµού. Η εφαρµογή της µεθοδολογίας στην περίπτωση της παράκτιας ζώνης του κόλπου Καλλονής έγινε µε επιτυχία, εφόσον τα ευτροφικά επεισόδια που παρατηρήθηκαν κατά την διάρκεια του χειµώνα, συνδυάζονται µε υπέρβαση των αντίστοιχων τιµών κατωφλίου. Υπέρβαση παρατηρήθηκε µόνον για τα φορτία αζώτου, ενώ οι τιµές φωσφόρου ήταν πολύ χαµηλότερες των κατωφλίων. Η χρήση των κλιµάκων Vollenweider απέδωσε την πληροφορία ότι το θαλάσσιο σύστηµα του κόλπου Καλλονής είναι ιδιαίτερα περιορισµένο, ειδικά τον χειµώνα, και η λειτουργία του ως αποδέκτη είναι αντίστοιχη λίµνης. Περαιτέρω διερεύνηση των κατανοµών αλατότητας και θερµοκρασίας και των χαρακτηριστικών κυκλοφορίας του κόλπου επιβεβαίωσε την ιδιαίτερα αργή ανανέωση των υδάτων, ειδικά την χειµερινή περίοδο. Η µεθοδολογία που αναπτύχθηκε είναι δυνατόν να αποτελέσει χρήσιµο εργαλείο στο πλαίσιο της ολοκληρωµένης διαχείρισης της παράκτιας ζώνης, εφόσον συνδυάζει στοιχεία σχετικά µε ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην χέρσο και εκτιµά άµεσα τις επιπτώσεις αυτών στον θαλάσσιο αποδέκτη. 347

2 AN INTEGRATED METHODOLOGY FOR THE ASSESSMENT OF THE CONTRIBUTION OF TERRESTRIAL NUTRIENT RUNOFF TO COASTAL MARINE EUTROPHICATION G. Tsirtsis, Associate Professor, University of the Aegean A. Spyropoulou, Researcher, University of the Aegean Α. Sampatakaki, Researcher, University of the Aegean Department of Marine Sciences School of the Environment, University of the Aegean University Hill, Mytilini, Greece ABSTRACT An integrated methodology was developed for the assessment of the contribution of terrestrial nutrient sources to coastal marine eutrophication. The study area was the coastal zone of the gulf of Kalloni, Island of Lesvos, Greece (Figure 1) and information was available the period , for both the marine and terrestrial environments. At first, a watershed model is used to estimate the terrestrial nutrient loading (nitrogen and phosphorus) from point and non-point sources, including anthropogenic activities. These loads are then related to the corresponding nutrient concentrations in the water column of the receiving body, using the so called Vollenweider loading factors that take into account the volume and the water residence time of the receiving body. The Vollenweider factors are based on the principle that better flushed systems can tolerate higher input of pollutants. The last step of the method refers to the establishment of threshold values of nutrient loading above which eutrophication is developed (Table 1). The application of the method in the study area is considered successful, since the observed eutrophic episodes after heavy rainfall events in winter (Figure 2) were associated with the surpassing of the related thresholds (Figure 3). In particular, only the nitrogen threshold was surpassed supporting the view that nitrogen loading is triggering eutrophication in the area under consideration. Moreover, it was found that the role of the water residence time is substantial, since the marine ecosystem system is rather isolated performing almost as a lake. This isolation can be further supported considering the temperature and salinity distributions (Figure 4) and the hydrodynamic circulation in the study area. The proposed quantitative methodology can be used as an efficient tool in the framework of integrated coastal zone management, since it directly relates anthropogenic activities in the coastal zone and their effects on the receiving water body. 348

3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η έρευνα για τις επιπτώσεις ανθρωπογενών δραστηριοτήτων σε εσωτερικά και παράκτια νερά έχει εντατικοποιηθεί την τελευταία δεκαετία, οδηγώντας στην ανάπτυξη και υιοθέτηση νέων περιβαλλοντικών πολιτικών προστασίας. Η σηµαντικότερη απ αυτές για την Ευρώπη, είναι η Κοινοτική Οδηγία για τα Ύδατα (Water Framework Directive) (WFD, 2000), που στοχεύει στην ανάπτυξη ενός σχήµατος κατηγοριοποίησης της ποιότητας των υδάτων και στην επίτευξη καλής οικολογικής ποιότητας µέχρι το έτος Προκειµένου να επιτευχθούν ο στόχοι της Οδηγίας έννοιες όπως η καλή οικολογική ποιότητα πρέπει µε σαφήνεια να προσδιοριστούν και κλίµακες ποιότητας να αναπτυχθούν µε βάση τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε θαλάσσιας περιοχής. Κατά συνέπεια, περαιτέρω ερευνητική προσπάθεια είναι απαραίτητη προς την κατεύθυνση της εκτίµησης των αλλαγών της οικολογικής κατάστασης των υδάτων (Mouillot et al., 2006). Ο ευτροφισµός, που ορίζεται ως ο εµπλουτισµός του θαλασσινού νερού µε θρεπτικά άλατα ώστε να υποστηριχθεί αυξηµένη πρωτογενής παραγωγή (Vollenweider, 1992), είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που οδηγεί στην υποβάθµιση της ποιότητας των υδάτων. Ειδικά στα παράκτια νερά, επεισόδια ευτροφισµού παρατηρούνται συχνά λόγω της εισόδου φορτίων θρεπτικών από την χέρσο (Justic et al., 1995). Η αυξηµένη πρωτογενής παραγωγή στα παράκτια οικοσυστήµατα συχνά προκαλείται από µεγάλες ποσότητες θρεπτικών, αζώτου ειδικότερα, που προέρχεται από την χέρσο, ως αποτέλεσµα της χρήσης λιπασµάτων και απορρυπαντικών (Nixon, 1995, Justic et al., 1995, Anderson et al., 2002). Αν και η Μεσόγειος θάλασσα είναι από τις πλέον ολιγότροφες θαλάσσιες περιοχές στον κόσµο, φαινόµενα ευτροφισµού παρατηρούνται συχνά σε παράκτιες περιοχές µε όλα τα επακόλουθα, συµπεριλαµβανοµένων των εξάρσεων τοξικών µικροφυκών (Ignatiades et al., 1992, UNEP, 1999, Arhonditsis et al., 2000, Druon et al., 2004, Spatharis et al., 2007a). Κατά συνέπεια, η ποσοτικοποίηση της σχέσης µεταξύ των χερσαίων φορτίων και της αντίδρασης του οικοσυστήµατος είναι καίριας σηµασίας προκειµένου να κατανοηθούν οι διεργασίες του ευτροφισµού και να αναπτυχθεί η απαραίτητη µεθοδολογία για την εφαρµογή της Κοινοτικής Οδηγίας για τα Ύδατα. Στην παρούσα εργασία γίνεται προσπάθεια ανάπτυξης µιας ολοκληρωµένης µεθοδολογίας για την εκτίµηση της συνεισφοράς των χερσαίων φορτίων θρεπτικών στον παράκτιο ευτροφισµό. Η µεθοδολογία εφαρµόζεται στην παράκτια ζώνη του κόλπου Καλλονής της νήσου Λέσβου. Ο κόλπος χαρακτηρίζεται από σχετικά µεγάλο χρόνο ανανέωσης των υδάτων και περιβάλλεται από λεκάνη απορροής εµβαδού 413 Km 2. Οι κύριες ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην λεκάνη απορροής περιλαµβάνουν αστικές χρήσεις, γεωργία, κτηνοτροφία και τουρισµό. Λεπτοµερής περιγραφή της περιοχής έχει δοθεί σε προηγούµενη εργασία (Spatharis et al., 2007b). Η διαθεσιµότητα πληροφορίας, από το θαλάσσιο, το ποτάµιο και από το χερσαίο περιβάλλον της περιοχής επέτρεψε την ανάπτυξη σχέσεων αιτίου-αιτιατού και τον καθορισµό τιµών κατωφλίου για τα χερσαία φορτία πάνω από τις οποίες αναπτύσσονται ευτροφικά επεισόδια. Η σηµασία των φυσικών διεργασιών στην λειτουργία των παραπάνω σχέσεων µελετήθηκε επίσης. 349

4 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Η αρχή της προτεινόµενης µεθοδολογίας είναι η ακόλουθη. Οι συγκεντρώσεις νιτρικών και φωσφορικών στην στήλη του νερού πάνω από τις οποίες αναπτύσσεται ευτροφισµός ορίζονται ακολουθώντας την µεθοδολογία που έχει προταθεί για την περιοχή του Αιγαίου από τους Stefanou et al. (2000). Οι τιµές αυτές χρησιµοποιούνται στους τύπους φόρτισης που προτάθηκαν από τους Costa et al. (1999), προκειµένου να υπολογιστούν οι αντίστοιχες τιµές κατωφλίου χερσαίων φορτίων που προκαλούν ευτροφισµό. Αυτές οι τιµές συγκρίνονται στην συνέχεια µε τα πραγµατικά χερσαία φορτία από την περιβάλλουσα λεκάνη απορροής. Τα φορτία αυτά, από µη-σηµειακές (εκπλύσεις εκτάσεων) και άλλες πηγές (απόβλητα οικιακά, κτηνοτροφίας, ελαιουργίας), εκτιµώνται µε την χρήση µοντέλου λεκάνης απορροής (Arhonditsis et al., 2000), που βαθµονοµήθηκε µε δεδοµένα πεδίου. Τέλος ο καθορισµός των γεγονότων αυξηµένης πρωτογενούς παραγωγής, που χαρακτηρίζονται ως ευτροφικά, έγινε µε βάση την βιοµάζα φυτοπλαγκτού (εκφρασµένη ως chl α) σύµφωνα µε την κλίµακα της Pagou (2005). Η πληροφορία που χρησιµοποιήθηκε αφορούσε σε χηµικές και βιολογικές παραµέτρους που συλλέχθηκαν σε µηνιαία βάση (Αύγουστος 2004-Ιούλιος 2005) από ένα δίκτυο σταθµών στον κόλπο Καλλονής (Σχήµα 1), οι περισσότεροι των οποίων (K5-K8) βρίσκονταν στην περιοχή εκβολής του χείµαρρου Τσικνιά, που είναι ο µεγαλύτερος της περιοχής. Επιπλέον υπήρχαν διαθέσιµα δεδοµένα φυσικών παραµέτρων (θερµοκρασίας, αλατότητας, πυκνότητας) σε όλο το δίκτυο σταθµών. Τέλος διαθέσιµες τιµές συγκέντρωσης θρεπτικών (νιτρικών, νιτρωδών, αµµωνιακών και φωσφορικών), που µετρήθηκαν στην εκβολή του Τσικνιά (σταθµοί Κ9-Κ12), χρησιµοποιήθηκαν για την βαθµονόµηση του µοντέλου λεκάνης απορροής. Σχήµα 1. Χάρτης του κόλπου Καλλονής µε τους σταθµούς δειγµατοληψίας Figure 1. Map of the Kalloni gulf: Station locations 350

5 Οι κρίσιµες συγκεντρώσεις νιτρικών και φωσφορικών στο θαλασσινό νερό, πάνω από τις οποίες προκαλούνται ευτροφικά επεισόδια, που υπολογίστηκαν µε βάση την µεθοδολογία των Stefanou et al. (2000), είναι για τα νιτρικά 0.38 µm και για τα φωσφορικά 0.37 µm. Οι τιµές αυτές αντικαθιστώνται στους τύπους φόρτισης και προκύπτουν όρια χερσαίων φορτίων πάνω από τα οποία προκαλούνται ευτροφικά επεισόδια. Χρησιµοποιήθηκαν τρεις τύποι φόρτισης. Ο πρώτος (LS1) που προτάθηκε από τον Nixon (1983), βασίζεται στην διαίρεση του χερσαίου φορτίου µε τον όγκο του αποδέκτη, θεωρώντας µηδενική ανταλλαγή υδάτων µεταξύ της ηµίκλειστης θαλάσσιας περιοχής και της ανοιχτής θάλασσας. Κατά συνέπεια θεωρεί ότι η θαλάσσια περιοχή λειτουργεί ως λίµνη. Ο δεύτερος τύπος (LS2), που προτάθηκε από τον Vollenweider (1974, 1987), είναι περισσότερο αισιόδοξος, λαµβάνοντας υπόψη την µείωση των επιπτώσεων των χερσαίων απορροών λόγω της ανανέωσης των υδάτων του αποδέκτη. Υπολογίζεται διαιρώντας το φορτίο που προκύπτει από τον LS1, µε τον χρόνο ανανέωσης τ w (εκφρασµένο ως κλάσµα του µήνα). Τέλος ο τρίτος τύπος (LS3), που επίσης προτάθηκε από τον Vollenweider (1974, 1987), προκύπτει πολλαπλασιάζοντας τον LS2 µε τον ονοµαζόµενο όρο διόρθωσης Vollenweider, που είναι 1+τ w 1/2, όπου το τw εκφράζεται σε χρόνια. Ο τύπος αυτός δίδει ακόµα µεγαλύτερη βαρύτητα στον χρόνο ανανέωσης αλλά γίνεται σηµαντικός σε συστήµατα µε πολύ µικρό χρόνο ανανέωσης. Για παράδειγµα σε ένα σύστηµα µε χρόνο ανανέωσης τρεις ηµέρες, η σχετική µείωση των κρίσιµων φορτίων είναι 9%. Οι µαθηµατικές σχέσεις των τριών τύπων φόρτισης είναι οι ακόλουθες: 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η βιοµάζα φυτοπλαγκτού (εκφρασµένη ως συγκέντρωση chl α) στο εσωτερικό του κόλπου Καλλονής (σταθµοί K5-K8) το διάστηµα κυµάνθηκε µεταξύ 0.3 και 1.5 µg L -1 (Σχήµα 2), χαρακτηριστικές τιµές µεσοτροφισµού για τα παράκτια νερά του Αιγαίου (Pagou, 2005). Εξαίρεση απετέλεσε η ιδιαίτερα υψηλή τιµή του Φεβρουαρίου 2005, όταν η συγκέντρωση chl α ήταν 3.21 µg L-1, κατά συνέπεια υψηλότερη του ορίου ευτροφισµού των 2.21 µg L -1, που έχει τεθεί από την Pagou (2005). Οι συγκεντρώσεις ανόργανων θρεπτικών στην στήλη του νερού (διαλυµένου ανόργανου αζώτου, DIN και διαλυµένου ανόργανου φωσφόρου, DIP) ήταν µέγιστες την αρχή Φεβρουαρίου (Σχήµα 2), συµπίπτοντας µε το αντίστοιχο µέγιστο της chl α. Η χρονική µεταβολή της συγκέντρωσης ανόργανου διαλυµένου αζώτου και φωσφόρου στην εκβολή του χείµαρρου Τσικνιά έδειξε 351

6 αύξουσα τάση από την αρχή της περιόδου βροχοπτώσεων (Οκτώβριος) µέχρι τον εκέµβριο. Για το διαλυµένο ανόργανο άζωτο, η τάση αυτή συνεχίζεται µέχρι τον Φεβρουάριο, οπότε και παρατηρήθηκε η υψηλότερη µηνιαία τιµή βροχόπτωσης (µέγιστο 16 cm την εβδοµάδα), καθώς και επεισοδιακά γεγονότα βροχόπτωσης. Για τον φωσφόρο η συγκέντρωση έµεινε σχεδόν σταθερή µετά τον εκέµβριο µέχρι τον Μάρτιο και άρχισε να µειώνεται στην συνέχεια. Λαµβάνοντας υπόψη ότι οι περίοδοι που παρατηρήθηκαν οι µέγιστες συγκεντρώσεις συµπίπτουν µε την περίοδο µέγιστης απορροής, η φόρτιση του θαλάσσιου συστήµατος µε θρεπτικά συµβαίνει κυρίως από τα µέσα Ιανουαρίου µέχρι τέλος Φεβρουαρίου. Σχήµα 2. Χρονική µεταβολή της βιοµάζας φυτοπλαγκτού (ως chl α), ανόργανου διαλυµένου αζώτου (DIN) και φωσφόρου (DIP) στον κόλπο Καλλονής από Αύγουστο 2004 έως Ιούλιο 2005 Figure 2. Temporal variability of phytoplankton biomass (in chl a), Dissolved Inorganic Nitrogen (DIN) and Dissolved Inorganic Phosphorus (DIP) in the Kalloni gulf from August 04 to July 05 Τα κατώφλια χερσαίων φορτίων θρεπτικών που αν ξεπεραστούν αναµένεται να αναπτυχθούν ευτροφικά επεισόδια δίδονται στον Πίνακα 1. Ο χρόνος ανανέωσης των υδάτων εκτιµήθηκε σε περίπου 20 ηµέρες (Millet and Lamy, 2002) και ο όγκος του έσω κόλπου σε 85x10 7 m 3. Στην συνέχεια χρησιµοποιήθηκε το µοντέλο απορροής για την εκτίµηση των φορτίων θρεπτικών από την χέρσο και την σύγκριση αυτών µε τα αντίστοιχα κατώφλια. 352

7 Πίνακας 1. Κατώφλια χερσαίων φορτίων νιτρικών και φωσφορικών πάνω από τα οποία είναι δυνατό να προκληθούν ευτροφικά επεισόδια Table 1. Thresholds of nitrate and phosphate terrestrial loading above which eutrophication is developed Κατώφλι Νιτρικά (Kg ανά µήνα) LS LS LS Φωσφορικά (Kg ανά µήνα) Σχήµα 3. Χερσαία φορτία νιτρικών και φωσφορικών σε µηνιαία βάση και τιµές κατωφλίου δηµιουργίας ευτροφικών επεισοδίων Figure 3. Terrestrial nitrate and phosphate loading on a monthly basis and the corresponding threshold values for the development of eutrophication episodes Οι τιµές χερσαίων φορτίων θρεπτικών ανά µήνα και τα αντίστοιχα κατώφλια παρουσιάζονται στο Σχήµα 3. Η φόρτιση είναι σηµαντική κατά την διάρκεια της περιόδου βροχοπτώσεων (Νοέµβριο έως Μάρτιο), µε τα φορτία αζώτου να είναι πάντα µεγαλύτερα του φωσφόρου. Το µέγιστο φορτίο παρατηρείται τον Φεβρουάριο, ενώ δεν µεταφέρονται θρεπτικά στον αποδέκτη από τον Μάιο ως τον Σεπτέµβριο. Οι τιµές κατωφλίου για τα νιτρικά που λαµβάνουν υπόψη τον χρόνο ανανέωσης (LS2 και LS3), είναι πάντα υψηλότερες των αντίστοιχων χερσαίων φορτίων. Μόνο το φορτίο νιτρικών του 353

8 Φεβρουαρίου ήταν υψηλότερο της τιµής LS1, υποδεικνύοντας ότι το παρατηρηθέν τον Φεβρουάριο επεισόδιο ευτροφισµού πιθανόν προκλήθηκε από την είσοδο νιτρικών από την χέρσο. Για τον φωσφόρο δεν παρατηρήθηκε οτιδήποτε αντίστοιχο και τα χερσαία φορτία ήταν πάντα χαµηλότερα των ορίων. Κατά συνέπεια ο φωσφόρος που προέρχεται από την χέρσο δεν µπορεί να θεωρηθεί ως αίτιο ανάπτυξης ευτροφισµού στην υπό µελέτη περιοχή. Οι κατανοµές θερµοκρασίας, αλατότητας και πυκνότητας παρουσιάζουν αξιοσηµείωτη χωρική και χρονική µεταβλητότητα στον κόλπο Καλλονής. Κατά την διάρκεια του χειµώνα η θερµοκρασία στο εσωτερικό είναι χαµηλή (κάτω των 10 o C), ενώ οι αντίστοιχες επιφανειακές τιµές στην ανοιχτή θάλασσα είναι πάνω από 14 o C (Σχήµα 4). Η µεταβολή είναι απότοµη κατά µήκος του διαύλου που συνδέει τον κόλπο µε την ανοιχτή θάλασσα και η αντίστοιχη µεταβολή στην πυκνότητα αποµονώνει τα νερά του έσω κόλπου, µε αποτέλεσµα την αύξηση του χρόνου ανανέωσης των υδάτων, σηµαντική παράµετρο στην µελέτη φαινοµένων ευτροφισµού. Temperature (a) Depth [ ] (b) Distance [Km] Σχήµα 4. Κατανοµή θερµοκρασίας κατά µήκος του διαύλου που συνδέει τον κόλπο Καλλονής (δεξιά) µε την ανοιχτή θάλασσα (αριστερά) τον χειµώνα (a) και το καλοκαίρι (b) Figure 4. Temperature distribution along the channel connecting the Kalloni gulf (in the right) to the open sea (in the left), during: (a) winter and (b) summer. 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Ανάµεσα στις περιβαλλοντικές παραµέτρους που ελέγχουν την πρωτογενή παραγωγή σε παράκτια οικοσυστήµατα, τα θρεπτικά και κυρίως το άζωτο, θεωρούνται καίριας σηµασίας για την πρόκληση ευτροφικών επεισοδίων και εξάρσεων (Hecky and Kilham, 1988, Justic et al., 1995, Anderson et al., 2002). Στην περίπτωση του κόλπου Καλλονής οι 354

9 συγκεντρώσεις θρεπτικών στην στήλη του νερού συσχετίζονται άµεσα µε τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις στις χερσαίες απορροές. Μάλιστα η σχέση αυτή ήταν περισσότερο εµφανής τον Φεβρουάριο του 2005, αµέσως µετά από ένα επεισοδιακό γεγονός βροχόπτωσης όποτε το µέγιστο των χερσαίων φορτίων ακολουθήθηκε από µέγιστο στις συγκεντρώσεις θρεπτικών στην στήλη του νερού και στην συνέχεια στην πρωτογενή παραγωγή. Οι σχέσεις αυτές δείχνουν την άµεση αλληλεπίδραση των δραστηριοτήτων στην λεκάνη απορροής και της απόκρισης του θαλασσίου οικοσυστήµατος. Μεταξύ των τριών τύπων φόρτισης που δοκιµάστηκαν, ο πρώτος LS1 φαίνεται να είναι ο πιο ευαίσθητος για την πρόβλεψη ευτροφικών επεισοδίων στον κόλπο Καλλονής. Ο τύπος αυτός είναι ανεξάρτητος του χρόνου ανανέωσης των υδάτων, θεωρώντας ότι το σύστηµα είναι πλήρως αποµονωµένο. Η ανεπάρκεια των τύπων LS2 και LS3 ίσως οφείλεται στα γεωµορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Ο έσω κόλπος είναι αποµονωµένος από την ανοιχτή θάλασσα, εφόσον η ανταλλαγή υδάτων, ιδίως τον χειµώνα, είναι περιορισµένη λόγω των διαφορών πυκνότητας που παρατηρούνται κατά µήκος του διαύλου. Κατά συνέπεια οι τύποι LS2 και LS3, που λαµβάνουν υπόψη τον χρόνο ανανέωσης, προβλέπουν υψηλότερα κατώφλια φόρτισης, που δεν είναι κατάλληλα στην περίπτωση του κόλπου Καλλονής. Το επιστηµονικό ενδιαφέρον έχει ενταθεί τελευταία προς την κατεύθυνση καθορισµού κατωφλίων φόρτισης θρεπτικών πάνω από τα οποία είναι δυνατόν να προκληθεί παράκτιος ευτροφισµός (Lee, 2007). Στο πλαίσιο αυτό η ανάπτυξη µεθοδολογιών που αποβλέπουν στην εκτίµηση των επιπτώσεων σε παράκτια νερά είναι µεγάλης σηµασίας. Η προτεινόµενη µεθοδολογία υποστηρίζει την ανάπτυξη σχέσεων αιτίου-αιτιατού ανάµεσα στις ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην χέρσο και την απόκριση του θαλασσίου οικοσυστήµατος, ποσοτικές σχέσεις που είναι πολύτιµες στο πλαίσιο της ολοκληρωµένης διαχείρισης της παράκτιας ζώνης. Επιπλέον οι σχέσεις αυτές έµµεσα υποστηρίζουν την βελτίωση της ποιότητας των παρακτίων υδάτων και συµβάλλουν ουσιαστικά στην εφαρµογή περιβαλλοντικών πολιτικών, περιλαµβανοµένης της Κοινοτικής Οδηγίας για τα Ύδατα. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Anderson, D.M., P.M. Glibert, and J.M. Burkholder. (2002). Harmful algal blooms and eutrophication: Nutrient sources, composition, and consequences, Estuaries, 25, Arhonditsis, G., G. Tsirtsis, M.O. Angelidis, and M. Karydis. (2000). Quantification of the effects of nonpoint nutrient sources to coastal marine eutrophication: applications to a semienclosed gulf in the Mediterranean Sea, Ecological Modelling, 129, Costa, J.E., B.L. Howes, D. Janik, D. Aubrey, E. Gunn, and A.E. Giblin. (1999). Managing anthopogenic nitrogen inputs to coastal embayments: Technical basis and evaluation of a management strategy adopted for Buzzards Bay, Bazzards Bay Project Technical Report. Druon, J.N., W. Schrimpf, S. Dobricic, and A. Stips. (2004). Comparative assessment of large-scale marine eutrophication: North Sea area and Adriatic Sea as case studies, Marine Ecology-Progress Series, 272,

10 Hecky, R.E., and P. Kilham. (1988). Nutrient Limitation of Phytoplankton in Fresh-Water and Marine Environments - A Review of Recent-Evidence on the Effects of Enrichment, Limnology and Oceanography, 33, Ignatiades, L., M. Karydis, and P. Vounatsou (1992). A Possible Method for Evaluating Oligotrophy and Eutrophication Based on Nutrient Concentration Scales, Marine Pollution Bulletin, 24, Justic, D., N.N. Rabalais, and R.E. Turner. (1995). Stoichiometric Nutrient Balance and Origin of Coastal Eutrophication, Marine Pollution Bulletin, 30, Lee, G.F. (2007). Evaluating nitrogen and phosphorus control in nutrient TMDLs. Millet, B., and N. Lamy. (2002). Spatial patterns and seasonal strategy of macrobenthic species relating to hydrodynamics in a coastal bay, Journal Recherche Oceanographique, 27, Mouillot,D., S. Spatharis, S. Reizopoulou, T. Laugier, L. Sabetta, A. Basset, and T. Do Chi. (2006). Alternatives to taxonomic-based approaches to assess changes in transitional water communities, Aquatic Conservation, 16, Nixon, S.W. (1983). Estuarine ecology: A comparative and experimental analysis using 14 estuaries and the MERL microcosms, EPA Chesapeake Bay Program. Nixon, S.W. (1995). Coastal Marine Eutrophication - A Definition, Social Causes, and Future Concerns, Ophelia, 41, Pagou, P. (2005). Eutrophication in Hellenic coastal waters, State of the Hellenic Marine Environment, E. Papathanassiou, A. Zenetos (eds), HCMR Report, Athens, Greece. Spatharis, S, D. Danielidis, and G. Tsirtsis. (2007a). Recurrent Pseudo-nitzschia calliantha (Bacillariophyceae) and Alexandrium insuetum (Dinophyceae) winter blooms induced by agricultural runoff, Harmful Algae, 6, Spatharis, S, G. Tsirtsis, D. Danielidis, T. Do Chi, and D. Mouillot. (2007b). Effects of pulsed nutrient inputs on phytoplankton assemblage structure and blooms in an enclosed coastal area, Estuarine Coastal and Shelf Science, 73, Stefanou, P, G. Tsirtsis, and M. Karydis. (2000). Nutrient scaling for assessing eutrophication: The development of a simulated normal distribution, Ecological Applications, 10, UNEP. (1999). State and pressures of the marine and coastal Mediterranean environment, European Environmental Agency, Environmental Assessment Series No. 5, Copenhagen. Vollenweider, R.A. (1974). Environmental factors linked with primary production. A manual on methods for measuring primary production in aquatic environments, IBP Handbook, vol. 12, Blackwell Scientific, Boston. Vollenweider, R.A. (1987). Scientific concepts and methodologies pertinent to lake research and lake restoration, Schweizerische Zeitschrift fur Hydrobiologie, 49, Vollenweider, R.A. (1992). Coastal marine eutrophication, Marine coastal eutrophication, R.A. Vollenweider, R. Marchetti, and R. Viviani (eds). Elsevier, London. WFD. (2000). European Commission Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy, Official Journal of the European Communities, Brussels, L 327,