Λέξεις κλειδιά: ιχθυοκαλλιέργεια, άζωτο, φωσφόρος, πυρίτιο, ίζημα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Λέξεις κλειδιά: ιχθυοκαλλιέργεια, άζωτο, φωσφόρος, πυρίτιο, ίζημα"

Ἀβειρὼν Γαλάνης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 114 αζωτο, φωσφορος και βιογενες πυριτιο στο ιζημα ιχθυοκαλλιεργητικης μοναδας. Μπελιάς Χρήστος, Λαδάκης Μάνος, Δασενάκης Μάνος και Σκούλλος Μιχαήλ Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Χημείας, Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Πανεπιστημιόπολις, Ζωγράφου, Αθήνα. Τηλ.: ; fax: Περιληψη Η παρούσα εργασία εστιάζει στην κατατομή των συγκεντρώσεων για το ολικό άζωτο, τον ολικό φωσφόρο και το βιογενές πυρίτιο σε δείγματα ιζήματος από μια παράκτια ιχθυοκαλλιεργητική μονάδα στο Ιόνιο πέλαγος κοντά στις εκβολές του ποταμού Αχελώου. Στην βενθική αυτή περιοχή επικρατούν περιοδικά ή σε μόνιμη βάση, ανοξικές συνθήκες οδηγώντας σε οικολογική υποβάθμιση την περιοχή. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν πως όταν σε ένα παράκτιο περιβάλλον επικρατούν μακροχρόνιες ανοξικές συνθήκες, η αναερόβια διάσπαση των οργανικών ενώσεων του ιζήματος οδηγεί στην παραγωγή ανόργανων ευδιάλυτων ενώσεων αζώτου, φωσφόρου και πυριτίου οι οποίες διακινούνται μέσα στο ίζημα. Το φαινόμενο είναι περισσότερο έντονο στο άζωτο, όπου η παραγόμενη αμμωνία κινείται προς την επιφάνεια του ιζήματος και εμπλουτίζει το θαλάσσιο νερό, όπου γίνεται η κύρια μορφή του αζώτου, φτάνοντας μερικές φορές πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Λέξεις κλειδιά: ιχθυοκαλλιέργεια, άζωτο, φωσφόρος, πυρίτιο, ίζημα Abstract This study focuses on the depth profile of total nitrogen, phosphorus and biogenic silicate from sediment affected by the operation of a fish farm unit situated at a coastal embayment of the Ionian Sea near the Acheloos river estuary in Western Greece. Our results indicate that under permanent anoxic conditions the anaerobic degradation of the organic substances in the sediment leads to the formation of soluble inorganic silicate, nitrogen and phosphorus compounds. As it concern nitrogen the produced ammonia is moving upwards to sea water where it is the main nitrogen form. In the cases of phosphorus and silica the produced compounds are usually moved downwards in the deeper sediment layers. Keywords: aquaculture, nitrogen, phosphorus, silicate, marine sediment, Greece

2 1146 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας Εισαγωγη Στο βυθό περιοχών εγκατάστασης ιχθυοκαλλιεργητικών μονάδων παρατηρείται συχνά συσσώρευση οργανικού υλικού που προέρχεται από τα μεταβολικά προϊόντα των ψαριών και τα υπολείμματα της τροφής τους. Ευνοείται έτσι ο σχηματισμός ενός νεφελοειδούς ιζήματος, η έκταση του οποίου εξαρτάται από την ένταση και τη διεύθυνση των θαλασσίων ρευμάτων στην περιοχή των ιχθυοκλωβών. Στην βενθική αυτή περιοχή επικρατούν περιοδικά ή σε μόνιμη βάση, ανοξικές συνθήκες (Belias et al., ), οδηγώντας σε οικολογική υποβάθμιση την περιοχή, ακόμα και μετά την απομάκρυνση της μονάδας (Karakassis et al., 1999). Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι κατανομές ολικού αζώτου, ολικού φωσφόρου και βιογενούς προέλευσης πυριτίου σε καρότα ιζήματος προερχόμενα από την περιοχή εγκατάστασης μιας παράκτιας ιχθοκαλλιεργητικής μονάδας. Επίσης μελετήθηκε η μεταβολή των κατανομών αυτών μετά την επικράτηση ολικής ανοξίας και επομένως αναγωγικών συνθηκών. Υλικα και μεθοδοι Το ιχθυοκαλλιεργητικό κέντρο Αχελώου βρίσκεται στο Ιόνιο πέλαγος κοντά στις εκβολές του ποταμού Αχελώου στη Δυτική Ελλάδα. Η μονάδα ιδρύθηκε το Αποτελείται από 2 κλωβούς καταλαμβάνοντας μια έκταση 2,42 m 2 με ετήσια παραγωγή tn τσιπούρας και λαβρακιού για το 2. Ο πυθμένας κάτω από τους κλωβούς παρουσιάζει μια τυπική εικόνα ρυπασμένου ιζήματος όπως έχει αναφερθεί και για άλλες μονάδες (Belias et al., 3, Karakassis et al., ; Findlay et al., 199). Πάνω από το ίζημα, υπάρχει νεφέλωμα από πρόσθετο ασταθές ίζημα, ιδιαιτέρως ευκίνητο. Αυτή η «κουβέρτα λάσπης» εκτείνεται ως προς το πλάτος της κατά m εκατέρωθεν της μονάδας στη διεύθυνση Α-Δ (επικρατούσα διεύθυνση θαλασσίων ρευμάτων) και κατά m εκατέρωθεν της μονάδας ως προς το μήκος της στη διεύθυνση Β-Ν. Το όριο μεταξύ του αιωρήματος και του θαλασσίου ιζήματος δεν είναι εμφανές. Η δειγματοληψία έγινε τον Οκτώβριο του 2. Με κυλινδρικούς πυρηνολήπτες ιζήματος μήκους 1 cm και διαμέτρου cm ελήφθησαν δύο γειτονικά δείγματα συνολικού βάθους ιζήματος περίπου εκατοστών πλέον του μίγματος από νεφελοειδές αιώρημα και υπερκείμενο νερό. Ο ένας πυρήνας κατεργάστηκε αμέσως μετά την παραλαβή του ενώ ο άλλος διατηρήθηκε σε ειδικό περιβάλλον για αρκετές εβδομάδες ώστε να αναπτυχθούν και να διατηρηθούν ανοξικές συνθήκες στην υπερκείμενη στήλη νερού. Με τον τρόπο αυτό διακρίνουμε δύο καταστάσεις του ίδιου ιζήματος (α) την σημερινή κατάσταση και (β) την πιθανή κατάσταση ολικής ανοξίας η οποία μπορεί να προκύψει αν δεν γίνει σωστή διαχείριση της λειτουργίας της μονάδας. Οι δύο πυρήνες κατεργάστηκαν με τον ίδιο τρόπο. Σε αδρανή ατμόσφαιρα το ίζημα κάθε πυρήνα διαιρέθηκε σε 9 οριζόντια στρώματα. Τα στρώματα λυοφιλοποιήθηκαν, κοσκίνιστηκαν (διάμετρος οπών κοσκίνου 63μm) και για κάθε στρώμα ελήφθησαν 3 δείγματα προς ανάλυση. Για τον προσδιορισμό του ολικού αζώτου και του ολικού φωσφόρου ακολουθήθηκε η παραλλαγή (Ladakis et al., 3) της μεθόδος Valderama (1981) ενώ για τον προσδιορισμό του βιογενούς πυριτίου ακολουθήθηκε η μέθοδο Demaster (1981). Οι τελικές μετρήσεις έγιναν σε φασματοφωτόμετρο UV-Vis και η σχετική τυπική απόκλιση (RSD) των μετρούμενων παραμέτρων ήταν μικρότερη από %. Αποτελεσματα - Συζητηση Άζωτο : Το σχήμα 1 παρουσιάζει τη συγκέντρωση του ολικού αζώτου (ΤΝ) τόσο στον πυρήνα που κατεργάστηκε αμέσως μετά τη λήψη του (αρχικό ίζημα) όσο και σε αυτόν στον οποίο επικράτησαν ανοξικές συνθήκες (επεξεργασμένο ίζημα). Το σχήμα 2 αναπαριστά την % διαφορά της συγκέντρωσης του ολικού αζώτου (ΤΝ) στους δύο πυρήνες. Παρατηρείται πως η συγκέντρωση του ολικού αζώτου στο επεξερ-

3 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 1147 Συγκέντρωση ΤN mg/g, 1 ΤΝ mg/g -% -% % % % Συγκέντρωση ΤP mg/g,, 1, Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα Επεξεργασμένο 3 μείον Αρχικό 3 ΤP mg/g -% -% % % % Σχήμα 4 Συγκέντρωση Si mg/g 1 Σχήμα Si mg/g -% -% % % % Σχήμα Επεξεργασμένο 3 μείον Αρχικό 3 Επεξεργασμένο 3 μείον Αρχικό γασμένο ίζημα είναι μικρότερη σχεδόν σε όλα τα στρώματα από την αντίστοιχη του αρχικού ιζήματος, φτάνοντας και σε ποσοστό -78% (βάθος έως 1 cm). Το γεγονός αυτό οδηγεί στην υπόθεση της ευρείας έκτασης διαλυτοποίησης και μετακίνησης ευκίνητων μορφών αζώτου (κυρίως αμμωνίας) από τα βαθύτερα στρώματα του ιζήματος προς τα επιφανειακά και την παραπέρα ελευθέρωσή τους στην υπερκείμενη στήλη νερού. Φωσφόρος : Το σχήμα 3 παρουσιάζει τη συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου (ΤΡ )τόσο στο αρχικό όσο και στο επεξεργασμένο ίζημα. Το σχήμα 4 αναπαριστά την % διαφορά της συγκέντρωσης του ολικού φωσφόρου (ΤΡ) στους δύο πυρήνες. Παρατηρείται πως η συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου στο επεξεργασμένο ίζημα δεν

4 1148 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας εμφανίζει μεγάλες ποσοστιαίες διακυμάνσεις σχετικά με το αρχικό ίζημα (εύρος από -14% έως 2%) ενώ είναι μικρότερη στην επιφάνεια (σε επαφή με το ανοξικό νερό) και σε μία στενά εντοπισμένη περιοχή από τα έως τα 1 cm (-14%). Αντίθετα είναι μεγαλύτερη στο βαθύτερο στρώμα του ιζήματος. Το γεγονός αυτό δείχνει πως το ίζημα υπό αναγωγικές συνθήκες αποτελεί περιορισμένη πηγή φωσφορικών προς την υπερκείμενη στήλη νερού ενώ τα παραγόμενα από την αναερόβια διάσπαση οργανικών ουσιών ανόργανα φωσφορικά κινούνται προς τα βαθύτερα στρώματα. Πυρίτιο : Το πυρίτιο είναι το περισσότερο κυμαινόμενο και υποκείμενο σε βιολογικές και γεωλογικές επιδράσεις θρεπτικό στοιχείο (Σκούλλος, 1997). Το σχήμα δείχνει τη συγκέντρωση του βιογενούς πυριτίου στο αρχικό και στο επεξεργασμένο ίζημα. Το σχήμα 6 δείχνει την % διαφορά της συγκέντρωσης του βιογενούς πυριτίου του αρχικού δείγματος από το επεξεργασμένο δείγμα. Παρατηρούμε πως η συγκέντρωση του πυριτίου στο επεξεργασμένο ίζημα είναι μικρότερη από εκείνη του αρχικού ιζήματος, ιδιαίτερα κοντά στην επιφάνεια (-8%) όπου έρχεται σε επαφή με το ανοξικό νερό, και σε μία εκτεταμένη περιοχή από τα έως τα 2 cm (από -% έως -31%). Το γεγονός αυτό ενισχύει την υπόθεση εκτεταμένης διάσπασης οργανικών πυριτικών ενώσεων και μετακίνησης των παραγόμενων ανόργανων μορφών σε όλο σχεδόν το βάθος του ιζήματος. Συμπερασματα Τα αποτελέσματά μας δείχνουν πως όταν σε ένα παράκτιο περιβάλλον επικρατούν μακροχρόνιες ανοξικές συνθήκες, η αναερόβια διάσπαση των οργανικών ενώσεων του ιζήματος οδηγεί στην παραγωγή ανόργανων ευδιάλυτων ενώσεων αζώτου, φωσφόρου και πυριτίου οι οποίες διακινούνται μέσα στο ίζημα. Το φαινόμενο είναι περισσότερο έντονο στο άζωτο, όπου η παραγόμενη αμμωνία κινείται προς την επιφάνεια του ιζήματος και εμπλουτίζει το θαλάσσιο νερό, όπου γίνεται η κύρια μορφή του αζώτου, φτάνοντας μερικές φορές πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Ευχαριστιες Επιθυμούμε να εκφράσουμε τις ευχαριστίες μας προς το προσωπικό του ΙΧΘΥΚΑ για τη συνεισφορά του στις εργασίες πεδίου και ιδιαίτερα στον κ. Κ. Ακοβιτσιώτη για τη βοήθεια που μας παρείχε και το ενδιαφέρον που έδειξε. Βιβλιογραφια BELIAS, C., BIKAS, V., DASSENAKIS, M., SCOULLOS, M., 3. Environmental Impacts of Coastal Aquaculture in Eastern Mediterranean Bays. The case of Astakos Gulf, Greece. ESPR- Environ. Sci. & Pollut. Res., (): BELIAS, C., BIKAS, Β., DASSENAKIS, Μ., & SCOULLOS, M.,. Environmental effects from intensive fish cage farming of sea bass and sea bream at Astakos Gulf, Part I: Nutrients. 6th Hellenic symposium of Fisheries and aquaculture, May, Vol. B, pp (In Greek) DEMASTER J., 1981: The supply and accumulation of silica in the marine environment. Geochemica et Cosmochemica Acta Vol. 4, pp ,. KARAKASSIS, I., TSAPAKIS, M., HATZI- YANNI, E., PAPADOPOULOU, K.N., PLAITI, W.,. Impact of bass and bream farming in cages on the seabed in three Mediterranean coastal areas. ICES J. Mar. Sci. 7: KARAKASSIS, I., HATZIYANNI, E., TSAPA- KIS, M. AND PLAITI, W., Benthic recovery following cessation of fish farming: a series of successes and catastrophes. Mar. Ecol. Prog. Ser., 184: FINDLAY, R.H., WATLING, L., MAYER, L., 199. Environmental Impact of salmon netpen culture on marine benthic communities

5 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 1149 in Maine. A Case study. Estuaries 18, 1A: LADAKIS, M., BELIAS, C., DASSENAKIS, M., SCOULLOS, M., SALTA, F., 3. An effective oxidation method for the simultaneous determination of nitrogen and phosphorus in marine sediments. 3rd International Conference IMA, September 3 Thesalloniki, Greece, pp SCOULLOS, M., Introduction to Chemical Oceanography. Part A. Athens, Academic Press, pp (in Greek). STRICKLAND, J.D.H. & PARSONS, T.R., Fisheries Research Board of Canada. A Practical Handbook of Seawater Analysis. pp. 49-2, 6-7, 71-76, VALDERAMA, J.C., Τhe simultaneous analysis of total Ν and total P in natural waters. Mar. Chem. :

Σχετικά έγγραφα

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΔΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΝΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ

9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος Ι ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΔΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΝΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ