ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΝΕΡΩΝ ΣΤΟ ΚΑΝΑΛΙ ΤΗΣ ΠΟΤΙ ΑΙΑΣ

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΝΕΡΩΝ ΣΤΟ ΚΑΝΑΛΙ ΤΗΣ ΠΟΤΙ ΑΙΑΣ Μωρίκη Α., Σαββίδης Ι., Κοµπιάδου Αικ., ηµητριάδης Ξ., Χούλη Φ. Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυµα Θεσσαλονίκης, Τµήµα Τεχνολογίας Αλιείας και Υδατοκαλλιεργειών, Ν. Μιλτιάδη, 63200, Νέα Μουδανιά Χαλκιδικής, Ε-mail: ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η διερεύνηση των φυσικοχηµικών δεδοµένων ποιότητας των νερών στο κανάλι της Ποτίδαιας, για χρονική περίοδο εννέα µηνών (Οκτώβριος Ιούνιος 200) ήταν το αντικείµενο αυτής της εργασίας. είγµατα θαλασσινού νερού λαµβάνονταν σε δύο σταθµούς δειγµατοληψίας, από δύο βάθη, στην επιφάνεια και κοντά στον πυθµένα. Προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις του διαλυµένου οξυγόνου, των θρεπτικών αλάτων και του διαλυµένου οργανικού άνθρακα ως δείκτες ποιότητας των νερών. Η τοπογραφία της περιοχής και η έντονη κυκλοφορία των νερών που καταγράφηκε στο κανάλι, έδειξαν οµοιόµορφη κατανοµή των συγκεντρώσεων των παραπάνω παραµέτρων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας. Οι τιµές αυτές χαρακτηρίζουν µεσότροφα συστήµατα όσον αφορά την τροφική κατάσταση και καλή φυσικοχηµική ποιότητα σύµφωνα µε τις τιµές του διαλυµένου οξυγόνου. Τη θερινή περίοδο οι τιµές των θρεπτικών αλάτων βρέθηκαν σηµαντικά αυξηµένες. PHYSICOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF WATER QUALITY IN THE POTIDEA CHANNEL (NORTHERN GREECE) Moriki Α., Savvidis Y, Kombiadou K., Dimitriadis X. and Houlli F. Alexander Technological Educational Institute of Thessaloniki, Department of Fisheries and Aquaculture Technology, N. Miltiadi, 63200, Nea Moudania, Halkidiki, Greece ABSTRACT The investigation of the physicochemical water quality parameters in the sea water of the channel of Potidea (Northwest Aegean Sea) was the aim of this work. Sea water samples were taken from the surface and the bottom layer, during a nine month s period (October June 200). Two sampling stations were selected, located at the two extremities of the channel. Dissolved oxygen, nutrients and dissolved organic carbon were measured as water quality indicators. The concentrations of the measured parameters were at similar levels in both stations due to the topography of the area and the hydrographic conditions. According to nutrient values the waters in the Potidea channel are classified in the mesotrophic scale. Dissolved oxygen values were found in good to satisfactory levels. Nutrient values were elevated in both sampling locations during the summer period.

2 . ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το κανάλι της Ποτίδαιας συνδέει δύο γειτονικούς κόλπους στο Βόρειο Αιγαίο, το Θερµαϊκό και τον Τορωναίο και αποτελεί µέσο µεταφοράς θρεπτικών αλάτων και οργανικού υλικού στα δύο θαλάσσια συστήµατα. Oι παράκτιες περιοχές αποτελούν πεδίο φαινοµένων αλληλεπίδρασης µεταξύ θαλάσσιου και χερσαίου περιβάλλοντος και περιλαµβάνουν εύθραυστα οικοσυστήµατα []. Η υδροδυναµική κυκλοφορία επηρεάζει τη µεταφορά διαλυτών συστατικών που προέρχονται από τη βιολογική δραστηριότητα, βιογεωχηµικές διεργασίες και ανθρωπογενείς δράσεις µέσω των ανταλλαγών των υδάτινων µαζών. Η εκτίµηση της ποιότητας των νερών των παράκτιων περιοχών αποτελεί σηµαντικό παράγοντα εκτίµησης της περιβαλλοντικής τους κατάστασης και στηρίζεται κυρίως στον προσδιορισµό των εξής παραµέτρων: θρεπτικά άλατα του αζώτου και του φωσφόρου και διαλυµένο οξυγόνο [2]. Η σχέση των επιπέδων των θρεπτικών συστατικών και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων υπαγορεύεται και από την Οδηγία Πλαίσιο της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τη διαχείριση των υδάτινων πόρων. Η Οδηγία 60/2000, δίνει τις γενικές κατευθύνσεις για την ταξινόµηση των νερών σε νερά υψηλής, καλής και µέσης κατάστασης από άποψη φυσικοχηµικής ποιότητας. Το άζωτο θεωρείται καθοριστικός παράγοντας για την υπερβολική ανάπτυξη αλγών όταν βρίσκεται σε µεγάλες συγκεντρώσεις, αλλά και ο φώσφορος θεωρείται περιοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού στις παράκτιες περιοχές, όταν το άζωτο βρίσκεται σε περίσσεια. Η προστασία της υδρόβιας ζωής εξασφαλίζεται µε συγκεντρώσεις διαλυµένου οξυγόνου µεγαλύτερες από mg/l [3]. Στην εργασία αυτή, έγινε συστηµατική παρακολούθηση για χρονικό διάστηµα εννέα µηνών (Οκτώβριος 2009-Ιούνιος 200) των τιµών του διαλυµένου οξυγόνου, των θρεπτικών αλάτων: φωσφορικά (P-PO 4 ), πυριτικά (Si-SiO 4 ), νιτρικά (N-NO 3 ), νιτρώδη (N-NO 2 ), και αµµωνιακά (N-NH 4 ) άλατα και του διαλυµένου οργανικού άνθρακα, σε δύο σταθµούς δειγµατοληψίας στα δύο άκρα του καναλιού, κοντά στα σηµεία επικοινωνίας µε τους δύο κόλπους. Στόχος της εργασίας ήταν να καταγραφούν για πρώτη φορά τα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά ποιότητας των νερών του καναλιού και να ερµηνευθούν τα αποτελέσµατα σύµφωνα µε τις υδροδυναµικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή. 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Οι δειγµατοληψίες πραγµατοποιήθηκαν στο κανάλι της Νέας Ποτίδαιας (Εικόνα ) µε τη χρήση µικρού σκάφους παράκτιας αλιείας. Η περιοχή όπου πραγµατοποιήθηκε η µελέτη είναι αβαθής. Το µέγιστο βάθος δεν ξεπερνούσε τα πέντε µέτρα. Τα δείγµατα νερού ελήφθησαν µε τη βοήθεια δειγµατολήπτη τύπου van Dorn όγκου πέντε λίτρων. Για τον προσδιορισµό του διαλυµένου οξυγόνου χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος Winkler [4]. Τα δείγµατα για τον προσδιορισµό των θρεπτικών αλάτων και του οργανικού άνθρακα, διηθούνταν αµέσως µετά τη δειγµατοληψία και τοποθετούνταν στην κατάψυξη µέχρι τον εργαστηριακό προσδιορισµό τους. Τα θρεπτικά άλατα του αζώτου, του φωσφόρου και του πυριτίου προσδιορίσθηκαν φασµατοφωτοµετρικά σύµφωνα µε τους Grassohof et al. []. Ο διαλυµένος οργανικός άνθρακας προσδιορίσθηκε µε τη µέθοδο της καταλυτικής οξείδωσης και τη χρήση αναλυτή Shimadzu TOC-V CSH/CSN [6]. Η στατιστική σύγκριση των αποτελεσµάτων έγινε µε τον έλεγχο των ζευγαρωτών παρατηρήσεων (paired t-test) µετά από έλεγχο κανονικότητας [7]. Η περίοδος παρακολούθησης διήρκεσε εννέα µήνες (Οκτώβριος 2009-Ιούνιος 200). ειγµατοληψίες πραγµατοποιήθηκαν στις ακόλουθες ηµεροµηνίες: (συντοµογραφικά ως Μ), (Μ2), 4/03/200 (Μ3), (Μ4) και 24/6/200 (Μ). 2

3 Εικόνα. Χάρτης της περιοχής δειγµατοληψίας (προσαρµογή από το Google Earth, Σαββίδης 200). 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Στον Πίνακα παρουσιάζονται οι τιµές των παραµέτρων στον σταθµό του Θερµαϊκού κόλπου, στα δύο βάθη (επιφάνεια και πυθµένας), ενώ στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι τιµές των παραµέτρων στον σταθµό του Τορωναίου κόλπου, στα δύο βάθη (επιφάνεια και πυθµένας). Οι τιµές του διαλυµένου οξυγόνου δείχνουν καλά οξυγονωµένα νερά στη διάρκεια των περιόδων δειγµατοληψίας Μ2, Μ3 και Μ, µε εύρος τιµών: mg O 2 /l. Οι χαµηλότερες τιµές διαλυµένου οξυγόνου παρουσιάσθηκαν στο βαθύτερο στρώµα, την περίοδο Μ4 (τέλος της άνοιξης) και ήταν 3.86 και 4.9 mg O 2 /l στους σταθµούς του Θερµαϊκού και του Τορωναίου αντίστοιχα (Εικόνα 2). Τιµή διαλυµένου οξυγόνου 4.9 mg O 2 /l, προσδιορίσθηκε στο στρώµα του πυθµένα και την πρώτη περίοδο Μ στον Τορωναίο κόλπο. Οι τιµές αυτές αντιστοιχούν σε εν δυνάµει πρόκληση επιπτώσεων σύµφωνα µε την Οδηγία 60/2000 [3]. Πίνακας. Οι τιµές των φυσικοχηµικών παραµέτρων ποιότητας στο σταθµό του Θερµαϊκού κόλπου και στα δύο βάθη, κατά τις πέντε δειγµατοληψίες. Παρά- µετρος DO [mg/l] P-PO 4 Si-SiO 4 N-NO 2 N-NO 3 N-NH 4 Μέτρηση Μ Μ2 Μ3 Μ4 Μ Στρώµα ΘΕΡ ΘΕΡ ΘΕΡ ΘΕΡ ΘΕΡ επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας DOC επιφάνεια [mg/l] πυθµένας

4 Πίνακας 2. Οι τιµές των φυσικοχηµικών παραµέτρων ποιότητας στο σταθµό του Τορωναίου κόλπου και στα δύο βάθη, κατά τις πέντε δειγµατοληψίες. Παρά- µετρος DO [mg/l] P-PO 4 Si-SiO 4 N-NO 2 N-NO 3 N-NH 4 Μέτρηση Μ Μ2 Μ3 Μ4 Μ Στρώµα ΤΟΡ ΤΟΡ ΤΟΡ ΤΟΡ ΤΟΡ επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας επιφάνεια πυθµένας DOC επιφάνεια [mg/l] πυθµένας % CI for the Mean 8 DO mg O2/l Εικόνα 2. Η µεταβολή της συγκέντρωσης του διαλυµένου οξυγόνου στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων. Οι τιµές που µετρήθηκαν για τις ανόργανες µορφές αζώτου στις πέντε περιόδους δειγµατοληψιών, κυµάνθηκαν στα εξής επίπεδα: Τα νιτρικά (ΝΟ 3 ) παρουσίασαν εύρος τιµών µg-at N/l µε µέσο όρο 8.2 µg-at N/l. Οι υψηλότερες τιµές µετρήθηκαν στην τελευταία δειγµατοληψία, στις αρχές του καλοκαιριού (Εικόνα 3). Τα νιτρώδη (ΝΟ 2 ), κυµάνθηκαν από 0.22 έως 4.8 µg-at N/l µε µέσο όρο τα.63 µg-at N/l (Εικόνα 4). Τα αµµωνιακά άλατα (ΝΗ 4 ) παρουσίασαν µεγάλο εύρος συγκεντρώσεων (Εικόνα ), από. έως 84.4 µg-at N/l, τιµή η οποία αντιστοιχεί στη θερινή δειγµατοληψία, ενώ ο µέσος όρος ήταν 4

5 9.36 µg-at N/l. Τα ορθοφωσφορικά είχαν εύρος συγκέντρωσης < µg-at P/l µε µέσο όρο 0.76 µg-at P/l (Εικόνα 6). Η ακραία τιµή 3.34 µg-at P/l µετρήθηκε στο επιφανειακό στρώµα του Θερµαϊκού κόλπου, την περίοδο Μ3. Υψηλές τιµές στους δύο κόλπους µετρήθηκαν τη θερινή περίοδο δειγµατοληψίας Μ. Οι ολιγότροφες ή εύτροφες συνθήκες χαρακτηρίζουν την ποιότητα των νερών στο θαλάσσιο οικοσύστηµα. Τέσσερα επίπεδα ευτροφισµού που έχουν ορισθεί µε βάση δεδοµένα θρεπτικών αλάτων από ελληνικές παράκτιες περιοχές χαρακτηρίζουν το παράκτιο θαλάσσιο περιβάλλον ως: ολιγότροφα, µεσότροφα και εύτροφα, νερά [8]. Σύµφωνα µε την ταξινόµηση αυτή οι τιµές των θρεπτικών αλάτων που µετρήθηκαν αντιστοιχούν στην ανώτερη µεσοτροφική κλίµακα. 9% CI for the Mean 0 NO3 µg-at N/l Εικόνα 3. Η µεταβολή της συγκέντρωσης των νιτρικών αλάτων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων. 9% CI for the Mean NO2 µg-at N/l Εικόνα 4. Η µεταβολή της συγκέντρωσης των νιτρωδών ιόντων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων.

6 Τα πυριτικά άλατα αποτελούν σηµαντικό µικροθρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη των διατόµων και η συγκέντρωση τους επηρεάζει τις φυσιολογικές τιµές των λόγων N:Si:P που αποτελούν ένδειξη καλής λειτουργίας του θαλάσσιου οικοσυστήµατος. Οι τιµές των πυριτικών αλάτων (Εικόνα 7) κυµάνθηκαν σε φυσιολογικά επίπεδα: µg-at Si/l µε µέσο όρο 4.77 µg-at Si/l. Οι τιµές του διαλυµένου οργανικού άνθρακα κυµάνθηκαν µεταξύ 2.3 και 6.98 mg C/l, µε µέσο όρο τα 4.7 mg C/l (Εικόνα 8). Οι τιµές αυτές είναι αυξηµένες σε σχέση µε τις φυσιολογικές τιµές ολιγοτροφικών νερών της ανοιχτής θάλασσας και αντιστοιχούν σε παράκτιες περιοχές [6]. Η στατιστική σύγκριση των τιµών µεταξύ των δύο σταθµών δεν έδειξε στατιστικά σηµαντικές διαφορές, γεγονός που επιβεβαιώνεται και από την οµογενοποιηµένη δοµή της υδάτινης στήλης που παρατηρήθηκε στο µεγαλύτερο µέρος των δειγµατοληψιών [9]. 9% CI for the Mean NH4 µg-at N/l Εικόνα. Η µεταβολή της συγκέντρωσης των αµµωνιακών αλάτων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων. 9% CI for the Mean µg-at P/l Εικόνα 6. Η µεταβολή της συγκέντρωσης των ορθοφωσφορικών ιόντων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων 6

7 9% CI for the Mean 40 µg-at Si/l Εικόνα 7. Η µεταβολή της συγκέντρωσης των πυριτικών αλάτων στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων. 9 % C I for the M e a n 7 T H R T O R DOC mg C/l Β ά θ ο ς (m ) Εικόνα 8. Η µεταβολή της συγκέντρωσης του διαλυµένου οργανικού άνθρακα στους δύο σταθµούς δειγµατοληψίας ( και ) σε βάθος και µέτρων. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία παρουσιάσθηκαν τα αποτελέσµατα από έρευνα πεδίου στη θαλάσσια περιοχή της διώρυγας της Ποτίδαιας µε στόχο την εκτίµηση της φυσικοχηµικής ποιότητας των παράκτιων νερών. Από την έρευνα αυτή προέκυψαν τα εξής συµπεράσµατα:. Η οµογενοποιηµένη δοµή της υδάτινης στήλης δεν έδειξε διαφορές µεταξύ των δύο σταθµών δειγµατοληψίας στα σηµεία σύνδεσης του καναλιού της Ποτίδαιας µε τους δύο κόλπους (Θερµαϊκό και Τορωναίο). 7

8 2. Οι τιµές του διαλυµένου οξυγόνου έδειξαν καλά οξυγονωµένα νερά για το µεγαλύτερο µέρος των µετρήσεων. 3. Οι τιµές των θρεπτικών αλάτων βρέθηκαν υψηλές τη θερινή περίοδο δειγµατοληψίας. 4. Οι τιµές του διαλυµένου οργανικού άνθρακα είναι αντιπροσωπευτικές παράκτιων περιοχών.. Με βάση τις τιµές του διαλυµένου οξυγόνου και των θρεπτικών αλάτων η ποιότητα των νερών ήταν στην υψηλότερη µεσοτροφική βαθµίδα τις περιόδους Μ Μ4 και αντιστοιχεί σε κλίµακα µέσης προς καλή φυσικοχηµική ποιότητα σύµφωνα µε την Οδηγία 60/2000, ενώ την περίοδο Μ οι τιµές των θρεπτικών αλάτων που µετρήθηκαν χαρακτηρίζουν εύτροφα συστήµατα (χαµηλή ποιότητα). Ευχαριστίες Η εργασία αυτή πραγµατοποιήθηκε στα πλαίσια ερευνητικού προγράµµατος που χρηµατοδοτήθηκε από την Επιτροπή Ερευνών του Αλεξάνδρειου ΤΕΙ Θεσσαλονίκης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. Jickells, T.D., (998). Nutrient Biogeochemistry of the Coastal Zone. Science, Vol Devlin M., S. Painting & M. Best, (2007). Setting nutrient thresholds to support an ecological assessment based on nutrient enrichment potential, primary production and undesirable disturbance. Marine Pollution Bulletin, : Best M.A., A.W. Wither & S. Coates, (2007). Dissolved oxygen as a physicochemical supporting element in the Water Framework Directive. Marine Pollution Bulletin, : Strickland J.D.H. & T.R. Parsons (972). A practical handbook of seawater analysis. Fish.Res. Bd. Can. Bulletin 67, pp.36.. Grasshoff K., Kremling K., Edhardt M., (999). Methods of Seawater Analysis, Wiley-VCH, 600pp. 6. Cauwet, G., (994). HTCO method for dissolved organic carbon analysis in seawater. Influence of catalyst on blank estimation. Marine Chemistry, 47: Zar, J.H. (999). Biostatistical Analysis, 4 th ed. Prentice Hall, 663 pp. 8. Ignatiades L., Karydis M., Vounatsou P., (992). A Possible Method for Evaluating Oligotrophy and Eutrophication Based on Nutrient Concentration Scales, Marine Pollution Bulletin. Vol 24, No, pp Σαββίδης Ι., (200). Τελική Έκθεση του Προγράµµατος «ιερεύνηση των υδάτινων ανταλλαγών µεταξύ Θερµαϊκού και Τορωναίου µέσω του καναλιού της Ποτίδαιας- Οικολογικές και φυσικοχηµικές παράµετροι. ΑΤΕΙΘ, Επιτροπή Ερευνών, 72 σελ. 8