9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος ΙΙ Εξακολουθεί η λιμνοθαλασσα του αιτωλικου να ειναι μονιμα ανοξικη; Γιάννη Α., Ζαχαρίας Ι. Τμήμα Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, gareti@cc.uoi.gr Περίληψη Η φυσικοχημική κατάσταση της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού, ύστερα από μια καθοριστική παρέμβαση στο δίαυλο επικοινωνίας της με τη λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου, καταγράφηκε στα πλαίσια αυτής της μελέτης. Σε ένα δίκτυο 14 σταθμών, μετρήθηκαν in situ θερμοκρασία, αγωγιμότητα, διαλυμένο οξυγόνο, ph και Eh, ενώ παράλληλα δείγματα νερού αναλύθηκαν για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων υδροθείου στη λιμνοθάλασσα. Σημαντικές μεταβολές στις τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων του μονιμολιμνίου του Αιτωλικού παρατηρήθηκαν, τη σημαντικότερη των οποίων αποτελεί, η απουσία ανοξικών συνθηκών κατά την διάρκεια των χειμερινών μηνών η οποία καταγράφεται πρώτη φορά, με βάση τα διαθέσιμα ιστορικά στοιχεία. Οι συγκεντρώσεις υδροθείου που μετρήθηκαν (έως 55mg/l) κατατάσσουν τη λιμνοθάλασσα στα περιβαλλόντα με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις H 2 S στον κόσμο. Λέξεις κλειδιά: ανοξία, υποξία, μόνιμη, εποχική. Is etoliko lagoon still permanent anoxic? Gianni A., Zacharias I. Environmental Management & Natural Resources Department, University of Ioannina, gareti@cc.uoi.gr Abstract In this study, the physichochemical state of Etoliko lagoon, after technical interferences in the channel that connects Mesolongi and Etoliko lagoons is reported. Samplings were conducted during a one year period in 14 stations, on a monthly basis. Temperature, salinity, dissolved oxygen, ph and Eh measured in situ, while hydrogen sulfide was determined according to the iodometric method. The monimolimnion of Etoliko lagoon is characterized of dissolved oxygen presence during the winter months, a fact that has never been reported before. Due to hydrogen sulfide concentrations up to 55 mg/l in the lagoon s monimolimnion, Etoliko is included in the environments with highest H 2 S concentrations. Keywords: anoxia, permanent, seasonal, hypoxia. 1. Εισαγωγή Η λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού είναι μια μόνιμα στρωματοποιημένη λιμνοθάλασσα της Δυτικής Ελλάδας. Αποτελεί το βόρειο τμήμα του συμπλέγματος των λιμνοθαλασσών Μεσολογγίου- Αιτωλικού, ενός υγροβιότοπου υψίστης οικολογικής σημασίας ο οποίος προστατεύεται σύμφωνα με τις συνθήκες Ramsar και Natura 2000. Το οικοσύστημα ρυπαίνουν τόσο τα αστικά λύματα του Μεσολογγίου και του Αιτωλικού όσο και η έντονη γεωργική δραστηριότητα στη λεκάνη αποστράγγισης των δύο λιμνοθαλασσών (Μποναζούντας & Καλλιδρομήτου, 1993; Dassenakis et al., 1994). Πρόκειται για μια τεκτονικής προέλευσης λεκάνη η οποία καταλαμβάνει έκταση 16km 2 και το μέγιστο βάθος της είναι ίσο με 27,5m τη στιγμή που το μέγιστο βάθος της λιμνοθάλασσας του Μεσολογγίου είναι μόλις 2m. Οι δύο λιμνοθάλασσες επικοινωνούν μέσω στενών ανοιγμάτων κάτω από τις γέφυρες του Αιτωλικού, το μέσο βάθος των οποίων δεν ξεπερνά το 0.5m. Η μορφολογία της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού σε συνδυασμό με τις μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού που δέχεται και την περιορισμένη επικοινωνία της με τη γειτονική λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου, έχουν ως αποτέλεσμα τη μόνιμη στωμάτωση της υδάτινης της στήλης. Επιπλέον είναι αποδέκτης υψηλού θρεπτικού και οργανικού φορτίου και κατά συνέπεια χαρακτηρίζεται από υψηλή πρωτογενή παραγωγικότητα (Δανιηλίδης, 1991) γεγονός που οδηγεί στην εξάντληση του διαλυμένου οξυγόνου στο μονιμολίμνιο της, κατά τη διαδικασία αποσύνθεσης του οργανικού υλι- -1229-
9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume ΙΙ κού και τη συνεπαγόμενη παραγωγή υδροθείου. Για τις υψηλές συγκεντρώσεις H 2 S του υπολιμνίου ενοχοποιούνται επίσης τα γυψογενή κοιτάσματα της περιοχής η διάλυση των οποίων τροφοδοτεί τη λιμνοθάλασσα με θειϊκά ιόντα. Στο παρελθόν έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες στη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού, οι οποίες μεταξύ άλλων ασχολήθηκαν και με την καταγραφή της φυσικοχημικής της κατάστασης. Τα παλαιότερα διαθέσιμα δεδομένα προέρχονται από τη μελέτη του Χατζικακίδη το 1951, ο οποίος πραγματοποίησε εποχικές δειγματοληψίες στο σύνολο των λιμνοθαλασσών (Αιτωλικό-Μεσολόγγι- Κλείσοβα). Σαράντα χρόνια μετά ο Δανιηλίδης (1991) παρουσίασε τα αποτελέσματα διμηνιαίων δειγματοληψιών που πραγματοποίησε κατά τη διάρκεια των ετών 1984 και 1985, ενώ o Ψιλοβίκος και οι συνεργάτες του το 1995 κατέγραψαν τις φυσικοχημικές παραμέτρους της λιμνοθάλασσας την άνοιξη και το καλοκαίρι της ίδιας χρονιάς. Τα πιο πρόσφατα δεδομένα προέρχονται από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε ένα δίκτυο 13 συνολικά σταθμών το Δεκέμβριο του 2003 και τον Οκτώβριο του 2004 (Χαλκιάς, 2006). Όλοι οι πιο πάνω ερευνητές αναφέρουν ως βασικά χαρακτηριστικά της λιμνοθάλασσας τη μόνιμη ανοξία του υπολιμνίου της και τις υψηλές συγκεντρώσεις υδροθείου σε αυτό. Το Μάιο του 2006 και με σκοπό τη διευκόλυνση της θαλάσσιας επικοινωνίας μεταξύ των λιμνοθαλασσών Αιτωλικού και Μεσολογγίου κατασκευάστηκαν δύο νέα ανοίγματα στη δυτική γέφυρα του Αιτωλικού αυξάνοντας τη ροή του νερού μεταξύ τους. Βασικός σκοπός της μελέτης αυτής ήταν η διερεύνηση των πιθανών αλλαγών που θα μπορούσαν να επέλθουν στην υδάτινη στήλη της λιμνοθάλασσας μετά την αύξηση του συνολικού νερού που ρέει σε αυτή από τη λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου, νερού με τελείως διαφορετικά φυσικοχημικά χαρακτηριστικά. 2. Μεθοδολογία Στην Εικόνα 1 φαίνονται οι 14 σταθμοί στο εσωτερικό της λιμνοθάλασασας του Αιτωλικού στους οποίους πραγματοποιήθηκαν μηνιαίες δειγματοληψίες από το Μάιο του 2006 έως και τον Απρίλιο του 2007. In situ μετρήθηκαν παράμετροι όπως, η θερμοκρασία, η αγωγιμότητα, το δι- Εικ. 1: Θέσεις δειγματοληψίας στη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού. -1230-
9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος ΙΙ αλυμένο οξυγόνου, το ph και το δυναμικό οξειδοαναγωγής, ενώ η αλατότητα και η πυκνότητα υπολογίστηκαν με βάση τα δεδομένα θερμοκρασίας, αγωγιμότητας και πίεσης. Για τη μέτρηση των φυσικοχημικών παραμέτρων χρησιμοποιήθηκε ο πολυπαραμετρικός αισθητήρας της InSitu, TROLL 9500, ενώ η συλλογή δειγμάτων νερού πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός δειγματολήπτη, (HydroBios) ελεύθερης ροής, χωρητικότητας 2.5l. Συλλέχτηκαν δείγματα από 9 συνολικά σταθμούς, ανά 5 μέτρα βάθος στα οποία προσδιορίστηκε η συγκέντρωση υδροθείου με τη χρήση της ιωδομετρικής μεθόδου (APHA et al., 1998). 3. Αποτελέσματα Η ενότητα που ακολουθεί επικεντρώνεται στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων αλατότητας, πυκνότητας, διαλυμένου οξυγόνου και υδροθείου. 3.1. ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΣΤΡΩΜΑΤΩΣΗ Εικ. 2: (Α) Προφίλ αλατότητας στο σταθμό Α 9. (Β) Διάγραμμα T-S και προφίλ θερμοκρασίας, αλατότητας και συντελεστή πυκνότητας για το σταθμό Α 9 τον Αύγουστο του 2006. Σύμφωνα με τις μετρήσεις της αλατότητας, στην υδάτινη στήλη της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού διακρίνονται 3 στρώματα, ένα επιφανειακό χαμηλής αλατότητας (17-22.5PSU), το αλοκλινές και το στρώμα που εκτείνεται από τα 20 μέτρα και κάτω και χαρακτηρίζεται από μικρές αλλαγές στις τιμές της αλατότητας (26.5-27.5PSU). Από τον Ιούνιο έως και τον Οκτώβριο του 2006 ένα στρώμα υψηλής αλατότητας (έως 25PSU) παρατηρήθηκε στο ανώτερο μεταλίμνιο (5 έως 10 μέτρα βάθος), η ύπαρξη του οποίου θα μπορούσε να αποδοθεί στην είσοδο νερού υψηλότερης αλατότητας από τη λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου (Εικ. 2Α). Η μόνιμη στρωμάτωση της λιμνοθάλασσας ρυθμίζεται πρωτίστως από την κατανομή της αλατότητας και δευτερευόντως από εκείνη της θερμοκρασίας (Εικ. 2Β). Το επιλίμνιο χαρακτηρίζεται από τιμές του συντελεστή πυκνότητας που κυμαίνονται εποχικά από 10.5 έως και 16.5. Εποχικά μεταβάλλεται επίσης το εύρος του επιλιμνίου και του μεταλιμνίου, ενώ το υπολίμνιο παρουσιάζεται σταθερά κάτω από τα 20 μέτρα με τιμές του συντελεστή πυκνότητας ίσες με 20-20.5 περίπου. 3.2. ΔΙΑΛΥΜΕΝΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ΚΑΙ ΥΔΡΟΘΕΙΟ Το επιφανειακό στρώμα εμφανίζεται πάντα καλά οξυγονωμένο με τις συγκεντρώσεις του διαλυμένου οξυγόνου πολύ συχνά να ξεπερνούν τα επίπεδα κορεσμού, εξαιτίας του ευτροφισμού και της υψηλής πρωτογενούς παραγωγικότητας. Το εύρος του στρώματος αυτού μεταβάλλεται εποχικά από τα 5 μέτρα το καλοκαίρι έως και τα 10 μέτρα το χειμώνα, ακολουθεί το στρώμα στο οποίο η συγκέντρωση του οξυγόνου μειώνεται έντονα με το βάθος και το ανοξικό στρώμα. Το βάθος μηδε- -1231-
9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume ΙΙ νισμού της συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου μεταβάλλεται εποχικά. Από το Μάιο έως και τον Αύγουστο του 2006 η διεπιφάνεια μεταξύ του οξυγονωμένου και του ανοξικού στρώματος παρατηρήθηκε στα 17-18 μέτρα βάθος και περίπου το 12% του συνολικού όγκου της λιμνοθάλασσας ήταν ανοξικό. Το στρώμα αυτό περιορίστηκε κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και το Δεκέμβριο του 2006 μόλις το 2% της λιμνοθάλασσας ήταν ανοξικό, ενώ τον Ιανουάριο και το Φεβρουάριο του 2007 δεν παρατηρήθηκαν ανοξικές συνθήκες στην υδάτινη στήλη του Αιτωλικού. Το Μάρτιο και τον Απρίλιο του 2007 το ανοξικό στρώμα ήταν και πάλι καλά ανεπτυγμένο και καταλάμβανε το 8% του συνολικού όγκου της λιμνοθάλασσας (Εικ. 3Α). Εικ. 3: Προφίλ διαλυμένου οξυγόνου (Α) και υδροθείου (Β) στο σταθμό Α 9. Από τις συγκεντρώσεις του υδροθείου που προσδιορίστηκαν στην υδάτινη στήλη της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού, προκύπτει ότι από τις αρχές του καλοκαιριού έως και το τέλος του φθινοπώρου, περίπου το 37% του όγκου της λιμνοθάλασσας χαρακτηριζόταν από την παρουσία υδροθείου, ποσοστό που μειώθηκε στο 18% κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αξιοσημείωτο είναι ότι τον Ιούλιο του 2006 υδρόθειο ανιχνεύτηκε στο 63% του όγκου της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού. Στο μέγιστο δειγματοληπτικό βάθος οι συγκεντώσεις H 2 S κυμάνθηκαν από 40 έως και 55mg/l (Εικ. 3Β). 4. Συμπεράσματα - Συζήτηση Απουσία κάποιας σημαντικής κλιματικής αλλαγής, τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του επιφανειακού ομογενούς στρώματος κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών (από το 1951 έως και σήμερα) παρουσιάζουν τις ίδιες εποχικές διακυμάνσεις, ενώ το εύρος επιλιμνίου και μεταλιμνίου καθορίζονται από παράγοντες όπως είναι οι καιρικές συνθήκες και οι εισροές γλυκού νερού στη λιμνοθάλασσα. Αντίθετα, έχουν καταγραφεί μεταβολές στις τιμές των φυσικοχημικών παραμέτρων του υπολιμνίου. Πιο συγκεκριμένα η θερμοκρασία του στρώματος αυτού ήταν ίση με 15-16 o C κατά την περίοδο 1951-2006 (Χατζικακίδης, 1951; Δανιηλίδης, 1991; Ψιλοβίκος, 1995; Χαλκιάς 2006), ενώ σήμερα καταγράφεται μείωση 2-3 o C στην τιμή της παραμέτρου αυτής. Μεταβολές στις τιμές της αλατότητας του υπολιμνίου παρατηρούνται από το 1985. Πρόκειται για μείωση της τάξης των 2.5-3ppt, από την τιμή των 31-32.5ppt (Χατζικακίδης, 1951) στην τιμή των 27.5-28.5ppt σύμφωνα με τις μετρήσεις του Δανιηλίδη κατά την περίοδο 1984-1985 (Δανιηλίδης, 1991), μείωση η οποία δύσκολα μπορεί να εξηγηθεί απουσία επαρκών μετεωρολογικών και υδροδυναμικών στοιχείων για τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Από το 1995 (Ψιλοβίκος, 1995) έως και σήμερα το υπολίμνιο χαρακτηρίζεται από αλατότητα ίση με 27-27.5ppt. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η διακύμανση των συγκεντρώσεων του διαλυμένου οξυγόνου στη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού και συγκεκριμένα το βάθος της ανοξικής ζώνης. Το 1951 το διαλυμένο οξυγόνο μηδενιζόταν στο βάθος των 14m κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και στο -1232-
9 ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 2009 - Πρακτικά, Τόμος ΙΙ βάθος των 19m κατά τη διάρκεια του χειμώνα (Χατζικακίδης, 1951). Κατά την περίοδο 1984-1985 το ανοξικό στρώμα της λιμνοθάλασσας παρουσιαζόταν διευρημένο με τη διεπιφάνεια μεταξύ του οξυγονωμένου και του ανοξικού στρώματος να βρίσκεται στα 9-10m το καλοκαίρι και στα 13-15m το χειμώνα (Δανιηλίδης, 1991). Η τάση αύξησης του όγκου του ανοξικού στρώματος συνεχίστηκε και το 1995 ο Ψιλοβίκος ανέφερε μηδενισμό του οξυγόνου στα 7 μέτρα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού ενώ η διεπιφάνεια αυτή ανιχνεύτηκε στα 5 μέτρα το χειμώνα του 2003 (Χαλκιάς, 2006). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της δικιάς μας μελέτης, ακόμη και κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, το ανοξικό στρώμα βρισκόταν κάτω από το βάθος των 18 μέτρων, ενώ κατά τους χειμερινούς μήνες δεν παρατηρήθηκαν ανοξικές συνθήκες στην υδάτινη στήλη της λιμνοθάλασσας, φαινόμενο που δεν έχει παρατηρηθεί στις μελέτες που έγιναν τα τελευταία 55 χρόνια. Είναι εμφανές ότι η αύξηση της συνολικής διατομής του διαύλου επικοινωνίας μεταξύ των λιμνοθαλασσών Αιτωλικού και Μεσολογγίου επηρέασε καθοριστικά την έκταση της ανοξικής ζώνης στην υδάτινη στήλη της πρώτης. Οι υψηλές συγκεντρώσεις υδροθείου που αναφέρθηκαν από τους Χατζικακίδη (1951) (28.8mg/l) και Ψιλοβίκο (1995) (45mg/l) κατατάσσουν τη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού μεταξύ των περιβαλλόντων με τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις Η 2 S στον κόσμο, ενώ ταυτόχρονα καταγράφεται μια τάση αύξησης της συγκέντρωσης με το χρόνο. Η τάση αυτή επιβεβαιώθηκε και από τις δικές μας μετρήσεις, σύμφωνα με τις οποίες συγκεντρώσεις υδροθείου της τάξης των 55mg/l προσδιορίστηκαν στο μέγιστο βάθος της λιμνοθάλασσας. Οι λιμνοθάλασσες είναι μεταβατικά υδάτινα συστήματα, τα οποία επηρεάζονται εξίσου από τις εισροές γλυκού και θαλασσινού νερού. Η λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού είναι μόνιμα στρωματοποιημένη εξαιτίας της μορφολογίας της, των μεγάλων ποσοτήτων γλυκού νερού που εισρέουν σ αυτή και της περιορισμένης επικοινωνίας της με τη λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου. Οι υψηλές συγκεντρώσεις υδροθείου που συσσωρεύονται στο μονιμολίμνιο ως αποτέλεσμα των ανοξικών συνθηκών που επικρατούν σε αυτό, αποτελούν απειλή για την οικολογική ισορροπία της λιμνοθάλασσας, κυρίως εξαιτίας των επεισοδίων ανάμειξης της υδάτινης της στήλης. Στη μελέτη αυτή καταγράφηκε η φυσικοχημική κατάσταση της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού, μετά την αύξηση της συνολικής διατομής του διαύλου επικοινωνίας της με τη λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου. Η είσοδος μεγαλύτερης ποσότητας, οξυγονωμένου νερού μεγαλύτερης πυκνότητας στη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού, φαίνεται πως είναι ικανή να μεταβάλλει την επί πολλές δεκαετίες μόνιμη ανοξία του υπολιμνίου της. Περαιτέρω μελέτη απαιτείται για τον προσδιορισμό των συνθηκών κάτω από τις οποίες η διάρκεια της ανοξίας στην υδάτινη στήλη της λιμνοθάλασσας του Αιτωλικού θα περιοριστεί στο ελάχιστο, γεγονός που θα συνεπάγεται και την ελαχιστοποίηση των συγκεντρώσεων υδροθείου. 5. Ευχαριστίες Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν τον κ. Γεώργιο Κεχαγιά και την κα Κρυσταλλία Κουντουρά για τη σημαντική τους συμβολή κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών. 6. Βιβλιογραφικές Αναφορές APHA, 1998. /Standard Methonds for the Examination of Water and Wastewater/. L.S. Clesceri, A.E. Greenberg & A.D. Eaton (Eds), American Public Health Association, 1220pp. Dassenakis, M., Krasakopoulou, E. & Matzara, B., 1994. Chemical characteristics of Aetoliko lagoon, Greece, after an Ecological Shock. Marine Pollution Bulletin, 28 (7): 427-433. Δανιηλίδης, Δ., 1991. Συστηματική και οικολογική μελέτη των διατόμων των λιμνοθαλασσών Μεσολογγίου Αιτωλικού και Κλείσοβας. Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Αθήνας. Μποναζούντας, Μ., Καλλιδρομίτου, Δ. & Περγαντής, Φ., 1993. Ολοκληρωμένη Διαχείριση συμπλέγματος Υγροτόπων -1233-
9 th Symposium on Oceanography & Fisheries, 2009 - Proceedings, Volume ΙΙ Αιτωλικού - Μεσολογγίου Νομού Αιτωλοακαρνανίας. Οριστική μελέτη Επιτροπή Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων, ΓΔ ΧΙ Βρυξέλες. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Τομέας Υδατικών Πόρων Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων. Χατζικακίδης, A., 1951. Εποχικαί υδρολογικαί έρευναι εις ταις λιμνοθάλασσας Μεσολογγίου-Αιτωλικού. Πρακτικά του Ελληνικού Υδροβιολογικού Ινστιτούτου, Τόμος V, Τεύχος 1. Χαλκιάς, Γ., 2006. Ανάπτυξη μεθοδολογίας για μέτρηση βαρέων μετάλλων σε υδάτινα οικοσυστήματα. Φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης. Εφαρμογή στη λίμνη Τριχωνίδα και στη λιμνοθάλασσα Αιτωλικού. Διπλωματική Εργασία. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Ψιλοβίκος, Α., 1995. Έρευνα εκτίμησης και διαχείρισης του υδατικού δυναμικού της λεκάνης του κάτω Αχελώου για την ανάπτυξη και την περιβαλλοντική αναβάθμιση του Δέλτα των λιμνοθαλασσών του και του συνόλου της περιοχής. Ερευνητικό πρόγραμμα 8477 της επιτροπής ερευνών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, ΑΠΘ. -1234-