ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (Γ.Σ.Π.): ΜΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΣΤΟ ΣΤΕΝΟ ΨΥΤΤΑΛΕΙΑΣ ΚΕΡΑΤΣΙΝΙΟΥ, ΣΑΡΩΝΙΚΟΣ ΚΟΛΠΟΣ Κληρονόµος ηµήτριος, Ανδρέας Κοτρωνάκης, ηµήτριος Χριστοδούλου, Αναστασία Γκαραγκούνη, Γεώργιος Παπαθεοδώρου και Γεώργιος Φερεντίνος Πανεπιστήµιο Πατρών, Τµήµα Γεωλογίας, Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω.) Περίληψη Η εργασία αυτή φιλοδοξεί να παρουσιάσει µια από τις πρώτες εφαρµογές των Γ.Σ.Π στον Ελληνικό θαλάσσιο χώρο, στο στενό Ψυττάλειας-Κερατσινίου στο Σαρωνικό κόλπο. Μια πλήρης θαλάσσια γεωλογική ερευνά οργανώθηκε και εκτελέστηκε από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας του Πανεπιστήµιου Πατρών στο στενό, µε σκοπό τη λεπτοµερή αποτύπωση της οργανικής ιλύος που καλύπτει τον πυθµένα της περιοχής. Το επιφανειακό στρώµα της οργανικής ιλύος σχηµατίστηκε από τη συνεχή έκχυση των ανεπεξέργαστων λυµάτων του Λεκανοπέδιου της Αττικής από τον αγωγό του Κερατσινίου, την τελευταία 50-ετια, µε ηµερήσιο ρυθµό 600000m 3. Τοµογράφοι υποδοµής πυθµένα 3.5kHz και Sparker, χρησιµοποιήθηκαν για την εκτίµηση του πάχους του στρώµατος της οργανικής ιλύος ενώ ένας ηχοβόλισης πλευρικής σάρωσης 100 khz χρησιµοποιήθηκε για τον καθορισµό της ανακλαστικότητας της και την εκτίµηση της επιφανειακής κατανοµής της στον πυθµένα του στενού Ψυττάλειας - Κερατσινίου. Οκτώ δειγµατοληπτικές πυρηνοληψίες που εκτελέστηκαν σε επιλεγµένα σηµεία οδήγησαν στον καθορισµό των µηχανικών ιδιοτήτων της οργανικής ιλύος ενώ διαπιστώθηκαν οι υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων µετάλλων που περιέχονται σε αυτή. H συνδυαστική ερµηνεία όλων των συλλεγέντων δεδοµένων σε περιβάλλον GIS, οδήγησε στην οικοδόµηση µιας πλήρους τράπεζας δεδοµένων που αφορά στην παρουσία και στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της οργανικής ιλύος µετά την παύση της έκχυσης των ακατέργαστων λυµάτων από τον αγωγό του Κερατσινίου και κατά τα πρώτα στάδια λειτουργίας του βιολογικού καθαρισµού της Ψυττάλειας. MARINE G.I.S.: AN ENVIRONMENTAL CASE STUDY FROM THE PSΥTΤALIA-KERATSINI STRAIT, SARONIKOS GULF, GREECE. Klironomos Dimitrios, Andreas Kotronakis, Dimitris Christodoulou, Anastasia Gkaragkouni, George Papatheodorou and George Ferentinos University of Patras, Department of Geology, Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography Abstract An integrated marine geological survey was carried out in Psyttalia-Keratsini Strait, where the outfall sewer of Athens discharged untreated sewage to the sea. The coastal environment is under threat from the effect of this discharge. In the vicinity of the outfall an organic matter (sludge) layer was formed covering an extent area of the seafloor. In order to minimize the effect of this discharge, a wastewater treatment plant was constructed in the island of Psyttalia. The marine geological survey employed a suite of equipment consisting of a E.G&G side scan sonar, a 3.5 khz and a Sparker subbottom profiler system and a Benthos gravity corer. The treatment of multidisciplinary selecting data (geophysical and sedimentological) was managed in GIS (ArcView) environment and a useful data bank for the acoustical, mechanical and chemical properties of organic sludge was built up. Λέξεις κλειδιά: Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών, οργανική ιλύς, θαλάσσια γεωφυσική διασκόπηση, βιολογικός καθαρισµός Ψυττάλειας. Key words: GIS, Marine geology, organic sludge, remote sensing techniques, Psyttalia wastewater treatment plant. 1. Εισαγωγή Τα Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) παρουσιάζουν µια αυξανόµενη εφαρµογή στις επιστήµες της Γης, την τελευταία δεκαετία. Η δυνατότητα διαχείρισης πινάκων δεδοµένων, µεγάλων διαστάσεων, από διαφορετικά πεδία, τα έχουν καταστήσει αποτελεσµατικά εργαλεία στα χέρια των 1
γεωεπιστηµόνων. Αντίθετα, περιορισµένη εφαρµογή έχουν τύχει τα Γ.Σ.Π. στο θαλάσσιο περιβάλλον εξαιτίας της απουσίας µεγάλου αριθµού δεδοµένων, συλλεγµένων µε συστηµατικό τρόπο. Παραδείγµατα εφαρµογών Γ.Σ.Π. στο θαλάσσιο περιβάλλον αναφέρονται στην γεωλογική δοµή της υφαλοκρηπίδας του Monterey Bay στην Καλιφόρνια (Wong and Eittreim, 2002), σε βυθοµετρικά δεδοµένα από τη Χαβάη (Basu and Malhota, 2002), σε δεδοµένα ποιότητας του θαλασσινού νερού στην Τενερίφη (Perez et al., 2002), σε αλιευτικά δεδοµένα στην Ιταλία (Fortunati et al., 2002), ενώ οι Chalari et al (2004) εφήρµοσαν τα Γ.Σ.Π. στην ανάπλαση της παλαιογεωγραφίας της Πτολεµαϊκής Αλεξάνδρειας (Αιγύπτου). 2. Περιοχή έρευνας Η περιοχή των θαλασσίων γεωλογικών ερευνών περιορίστηκε στο στενό Ψυττάλειας Κερατσινίου το οποίο βρίσκεται µεταξύ του όρµου του Κερατσινίου και του Κεντρικού Λιµένα του Πειραιώς. Η θαλάσσια αυτή περιοχή χαρακτηρίζεται από µεγάλη βιοµηχανική ανάπτυξη, σηµαντική περιβαλλοντική υποβάθµιση ενώ επιπλέον παρουσιάζει εξαιρετικό αρχαιολογικό ενδιαφέρον καθώς στην ευρύτερη περιοχή έλαβε χώρα η ναυµαχία της Σαλαµίνας στις 28 ή 29 Σεπτεµβρίου του 480 π.χ. Στην δεκαετία του 50 κατασκευάστηκε ένας κεντρικός αγωγός στην περιοχή του Κερατσινίου, ο οποίος διοχέτευε τα ανεπεξέργαστα αστικά λύµατα και µερικώς τα βιοµηχανικά απόβλητα του λεκανοπεδίου της Αττικής. Αποτέλεσµα αυτής της δραστηριότητας ήταν η κάλυψη του πυθµένα µε ένα παχύ στρώµα οργανικής ιλύος και η δραµατική υποβάθµιση της θαλάσσιας περιοχής του όρµου του Κερατσινίου αλλά και ολόκληρου του Σαρωνικού κόλπου. Το 1986, µετά από συστηµατικές ωκεανογραφικές και θαλάσσιες γεωλογικές έρευνες αποφασίζεται η κατασκευή ενός τερµατικού σταθµού υποδοχής και α βάθµιας επεξεργασίας των λυµάτων του λεκανοπεδίου της Αττικής, στη νησίδα της Ψυττάλειας (Theodorou and Perissoratis, 1991). Ο τερµατικός σταθµός συνδέεται µε την απέναντι ηπειρωτική ακτή της Αττικής, στον Ακροκέραµο, µε δύο υποβρύχιους αγωγούς µεταφοράς των λυµάτων και δύο υποβρύχια ενεργειακά καλώδια 20κV που τροφοδοτούν ενεργειακά τις µονάδες επεξεργασίας των λυµάτων. Στα πλαίσια της κατασκευής της β θµιας επεξεργασίας των λυµάτων, το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας σε συνεργασία µε την τεχνική εταιρεία Akti Engineering εκτέλεσε, το διάστηµα εκέµβριος 2000- Ιανουάριος 2001, θαλάσσιες γεωλογικές έρευνες στο στενό Ψυττάλειας-Κερατσινίου µε σκοπό την αποτύπωση της οργανικής ιλύος στον πυθµένα ώστε να επιλεγεί η ασφαλέστερη γραµµή εγκατάστασης δύο νέων υποβρυχίων ενεργειακών καλωδίων. 3. εδοµένα και µεθοδολογία Για τις ανάγκες των ερευνών χρησιµοποιήθηκε ένα ευρύ φάσµα θαλασσίων γεωφυσικών µεθόδων, εργαστηριακών µεθόδων ανάλυσης ιζηµάτων και µεθόδων ανάλυσης και επεξεργασίας δεδοµένων. 3.1 Εργασίες πεδίου Οι θαλάσσιες γεωφυσικές έρευνες εκτελέστηκαν µε τα σκάφη Κ/ Kermit και Ιωάννης ενώ οι δειγµατοληψίες πυρήνων ιζήµατος µε πλωτό γερανό. Η βυθοµετρική αποτύπωση έγινε µε µονοδεσµικό βυθόµετρο Simrad EA300P µε ποµποδέκτη 200kHz/6 o. Με το βυθόµετρο εκτελέστηκαν πορείες ανά 12.5m συνολικού µήκους 16.6km και µετρήθηκαν 7100 βυθοµετρικά σηµεία. Ένας τοµογράφος 3.5kHz χρησιµοποιήθηκε για την εκτίµηση του πάχους της οργανικής λάσπης. Ο τοµογράφος 3.5kHz συνίσταται από (i) ποµπό Geopulse 5430A, (ii) δέκτη ενισχυτή Geopulse 5210A, (iii) συστοιχία 4 ποµποδεκτών ORE 132B και (iv) καταγραφική µονάδα EPC 1600S. Ο τοµογράφος 3.5kHz έχει διακριτική ικανότητα 0.5m και µέγιστη διεισδυτικότητα 20-30m. Εκτελέστηκαν πορείες συνολικού µήκους 7.5km και ως χρονική κλίµακα βάσης (time base) επιλέχθηκε το 0.1sec. Η «ηχητική σκιά» που προκλήθηκε στις καταγραφές 3.5kHz εξαιτίας του υψηλού ποσοστού βιογενούς αερίου στην οργανική ιλύ, οδήγησε στη χρησιµοποίηση ενός τοµογράφου Sparker (600-2000 Hz) για την εκτίµηση του πάχους της οργανικής λάσπης. Το σύστηµα τοµογράφου Sparker συνίσταται από: (i) µονάδα ηλεκτρικής ενέργειας 1580 Joules SIG, (ii) σειρά ηλεκτροδίων SIG, (iii) συστοιχία τεσσάρων υδροφώνων SIG, (iv) ενισχυτή-φίλτρα KEMO και (v) καταγραφική µονάδα EPC 1600S. Ο τοµογράφος Sparker χαρακτηρίζεται από µεγάλη διεισδυτική ικανότητα (-ανάλογα τη σύσταση του πυθµένα µέχρι µερικές εκατοντάδες µέτρα-) και περιορισµένη διακριτική ικανότητα (µερικών µέτρων). Εκτελέστηκαν πορείες συνολικού µήκους 10.9km, και η χρονική κλίµακα που χρησιµοποιήθηκε για την καταγραφή των ανακλάσεων ήταν 0.1 και 0.2 sec. Η µονάδα SIG παρήγαγε ενέργεια 47 έως 7200Joules και για τη συλλογή των ανακλάσεων χρησιµοποιήθηκαν τα φίλτρα: (i) 600-1600Hz, (ii) 800-1800Hz και (iii)1000-2000hz. Για τη µορφολογική αποτύπωση του πυθµένα χρησιµοποιήθηκε ηχοβολιστής πλευρικής σάρωσης E.G&G, ο οποίος συνίσταται από: (i) ηχοβολιστική τορπίλη 272TD, (ii) καταγραφέα διορθωµένης καταγραφής EG&G 260 και (iii) δύο καλώδια σύρσης τύπου Kevlar µήκους 50 και 150m. Ως κλίµακα ζώνης σάρωσης επιλέχθηκε αυτή των 100m και εκτελέστηκαν 2
πορείες συνολικού µήκους 4.85km. Η συλλογή των πυρήνων έγινε µε πυρηνολήπτη βαρύτητας τύπου Benthos και µήκους 3m. Οι θέσεις των πυρηνοληψιών επιλέχθησαν µε βάση την επεξεργασία των καταγραφών του τοµογράφου υχηλών συχνοτήτων (3.5kHz). Συνολικά συλλέχθηκαν 8 πυρήνες ιζήµατος µήκους από 20cm έως 1.40m. Ο προσδιορισµός της θέσης των σκαφών και του πλωτού γερανού (σχήµα 1) έγινε µε ιαφορικό ορυφορικό Σύστηµα DGPS τύπου Trimble, το οποίο συνίσταται από: (i) δέκτη αναφοράς Trimble 4000 II RL, (ii) κινητό διαφορικό δέκτη Trimble 4000 II DL, και (iii) σύστηµα τηλεµετρίας (data linker) AST 458MHz. Ο προσδιορισµός της θέσης και η πλοήγηση των σκαφών µε το σύστηµα πλοήγησης Poseidon ήταν στην υπευθυνότητα της Akti Engineering. Σχήµα 1. Χάρτης στον οποίο παρουσιάζονται οι πορείες του σκάφους που εκτελέσθηκαν µε τα διάφορα γεωφυσικά όργανα και οι θέσεις των δειγµατοληπτικών πυρηνοληψιών. 3.2 Εργαστηριακές µέθοδοι ανάλυσης ιζηµάτων Οι πυρήνες ιζήµατος περιγράφηκαν µακροσκοπικά και σε επιλεγµένα δείγµατα ιζήµατος µετρήθηκαν η περιεχόµενη υγρασία, η αστράγγιστη διατµητική αντοχή, το ειδικό βάρος, το όριο υδαρότητας και το όριο πλαστικότητας και υπολογίστηκαν τα όρια Attemberg. Η κοκκοµετρική σύσταση των δειγµάτων ιζήµατος της οργανικής λάσπης προσδιορίστηκε µε τη µέθοδο της πιπέτας (pipette method) (Folk, 1974). Για τον προσδιορισµό των συγκεντρώσεων των βαρέων µετάλλων σε επιλεγµένα δείγµατα οργανικής λάσπης εφαρµόστηκε η αναλυτική µέθοδος της Ανάλυσης µε Νετρονική Ενεργοποίηση (Neutron Activation Analysis) σε συνδυασµό µε φασµατοµετρία ακτίνων γ-. 3.3 Μέθοδοι ανάλυσης και επεξεργασίας δεδοµένων Οι αναλογικές καταγραφές του βυθοµέτρου, των τοµογράφων υποδοµής πυθµένα και του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης ψηφιοποιήθηκαν χρησιµοποιώντας το λογισµικό CALDERA GRAPHICS Cameleo Vers.3 το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράµµατος SEISCANEX (Miles et al 2001). Οι ψηφιοποιηµένες καταγραφές των γεωφυσικών οργάνων εισήχθηκαν σε περιβάλλον GIS (ArcView) και γεωαναφέρθηκαν σε σύτηµα U.T.M. on WGS 84 (Σχήµα 2) Subbottom Profiler echograms SEISCANEX GIS Arc View Kriging Interpolation Bathymetrical MAP Themes (*shp) Tables (*dbf) Table (x,y,z) script (Avenue Language) Side Scan Sonar records SEISCANEX GIS Arc View Themes (*shp) Geomorphological Map Σχήµα 2. ιαγράµµατα ροής που παρουσιάζουν τα βήµατα επεξεργασίας των γεωφυσικών δεδοµένων σε περιβάλλον GIS. georeference scanned sonographs Sonograph Mosaic Digitize 3
Για την κατασκευή του βυθοµετρικού χάρτη χρησιµοποιήθηκαν οι ψηφιοποιηµένες καταγραφές του τοµογράφου 3.5kHz. Τα βάθη µετρήθηκαν µε ψηφιοποίηση της επιφανειακής ανάκλασης του πυθµένα και στη συνέχεια µε χρήση εντολής σε γλώσσα Avenue και µεθόδων επεξεργασίας εικόνας, τα βάθη συνδέθηκαν µε τα σηµεία προσδιορισµού της θέσης (Chalari et al 2004). Ο καθορισµός των ακουστικών τύπων (echo types) στις τοµογραφίες 3.5kHz και Sparker έγινε στις γεωαναφερµένες καταγραφές και η χάραξη των επιφανειακών κατανοµών τους έγινε σε περιβάλλον GIS Arc View. Η γεωαναφορά των ηχογραφιών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης οδήγησε στην κατασκευή ενός µοσαϊκού ηχογραφιών που κάλυπτε την περιοχή της έρευνας. Με βάση το ψηφιακό µοσαϊκό των ηχογραφιών χαράκτηκαν περιοχές µε διαφορετική ανακλαστικότητα των ηχητικών κυµάτων σε περιβάλλον GIS Arc View που οδήγησε στην κατασκευή ενός γεωµορφολογικού χάρτη της περιοχής έρευνας. Τέλος, οι τιµές των φυσικών και µηχανικών ιδιοτήτων της οργανικής λάσπης και οι συγκεντρώσεις της σε βαρέα µέταλλα εισήχθηκαν στις γεωαναφερόµενες θέσεις των πυρηνοληψιών. 4. Αποτελέσµατα Ο βυθοµετρικός χάρτης που κατασκευάστηκε στα πλαίσια των ερευνών έδειξε ότι ο πυθµένας του στενού Ψυττάλειας-Κερατσινίου διακρίνεται σε ένα κεντρικό τµήµα βάθους 35 έως 40m µε πολύ µικρές κλίσεις και στις πλαγιές Ψυττάλειας και Ακροκεράµου οι οποίες παρουσιάζουν κλίσεις 13% και 11% αντίστοιχα (σχήµα 3). Σχήµα 3. Βυθοµετρικός χάρτης της περιοχής έρευνας. H οργανική ιλύς που καλύπτει τον πυθµένα µεταξύ Ψυττάλειας-Κερατσινίου χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλό ποσοστό οργανικής ύλης. Η αναερόβια αποικοδόµηση της οργανικής ύλης στο περιβάλλον του πυθµένα έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία αερίων (H 2 S, CH 4 ). H παρουσία αερίων στο στρώµα της οργανικής ιλύος προκαλεί σκέδαση των ηχητικών κυµάτων, γεγονός που ως αποτέλεσµα έχει τη δηµιουργία ακουστικής σκιάς (acoustic masking) στις καταγραφές των τοµογράφων υποδοµής πυθµένα (Papatheodorou et al 1993). Αυτό το πρόβληµα είναι περισσότερο έντονο στις καταγραφές του τοµογράφου υψηλών συχνοτήτων (3.5kHz) και για το λόγο αυτό χρησιµοποιήθηκε επιπλέον ο τοµογράφος Sparker παρότι χαρακτηρίζεται από περιορισµένη διακριτική ικανότητα. Αν και η ακουστική σκιά ήταν ιδιαίτερα έντονη στις καταγραφές του 3.5 khz έγινε προσπάθεια για τον καθορισµό ακουστικών τύπων (Echo types) (Damuth 1980). ύο ακουστικοί τύποι σχετίζονται µε την 4
παρουσία της οργανικής ιλύος ενώ δύο είναι ανεξάρτητοι αυτής. Στον χάρτη ακουστικών τύπων του τοµογράφου 3.5kHz (σχήµα 4) παρουσιάζεται η εξάπλωση των τεσσάρων ακουστικών τύπων. Ο πρώτος καταλαµβάνει τη µεγαλύτερη έκταση της περιοχής και αντιπροσωπεύει επιφανειακό στρώµα οργανικής ιλύος µε το µεγαλύτερο δυνατό πάχος στο στενό Ψυττάλειας-Κερατσινίου, το οποίο εκτιµάται ότι υπερβαίνει το 1m. Ο δεύτερος περιορίζεται στα κεντρικά και νότια τµήµατα της περιοχής και αντιπροσωπεύει επιφανειακό στρώµα οργανικής ιλύος µε σαφώς µικρότερο πάχος από αυτό του πρώτου ακουστικού τύπου. Ο τρίτος καταλαµβάνει µικρή έκταση στα κεντρικά και βόρεια της περιοχής και αντιπροσωπεύει ενστρωµένα ιζήµατα µε ελάχιστη ή καθόλου παρουσία οργανικής ιλύος. Τέλος ο τέταρτος ακουστικός τύπος βρίσκεται στην πλαγιά της Ψυττάλειας και αντιπροσωπεύει την ανάδυση του ακουστικού υποβάθρου. Σχήµα 4. Χάρτης ακουστικών τύπων που προέκυψαν από την ερµηνεία των καταγραφών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα τύπου 3.5 khz. Στον χάρτη ακουστικών τύπων του τοµογράφου Sparker (σχήµα 5) παρουσιάζεται η εξάπλωση τριών ακουστικών τύπων. Ο πρώτος καταλαµβάνει σχεδόν όλη την έκταση της περιοχής και αντιπροσωπεύει µια επιφανειακή σεισµική ακολουθία που αντιπροσωπεύει χαλαρά ιζήµατα πάχους έως 3 m. Ο δεύτερος περιορίζεται ως θύλακες στα βόρεια και νότια της περιοχής και αντιπροσωπεύει επιφανειακά ιζήµατα πάχους µεγαλύτερου από 15m. Ο τρίτος καταλαµβάνει την περιοχή στην πλαγιάς της Ψυττάλειας και αντιπροσωπεύει την ανάδυση του ακουστικού υποβάθρου. Η συνδυαστική ερµηνεία των ακουστικών τύπων των τοµογράφων 3.5 khz και Sparker µε συνεκτίµηση των ιζηµατολογικών δεδοµένων των πυρήνων ιζήµατος έδειξε ότι η επιφανειακή ακολουθία του πρώτου ακουστικού τύπου του τοµογράφου Sparker σχετίζεται µε την παρουσία ενός επιφανειακού στρώµατος οργανικής ιλύος και ενός λεπτού στρώµατος υποκείµενης αδροµερούς άµµου, συνολικού πάχους 3m. Αυτή η επιφανειακή ακολουθία φαίνεται να καλύπτει µια ενότητα µαργαϊκού ψαµµίτη. Το πάχος της επιφανειακής ακολουθίας οργανικής ιλύος/στρώµατος άµµου κυµαίνεται από 1.6 έως 3.0m στο µεγαλύτερο µέρος της περιοχής έρευνας. Το σαφές επιφανειακό στρώµα της οργανικής ιλύος εκτιµάται ότι παρουσιάζει πάχος που κυµαίνεται από 0.6 έως 2.0m. Η µορφολογική αποτύπωση του πυθµένα (σχήµα 6) έδειξε ότι το επιφανειακό της οργανικής ιλύος παρουσιάζει στο µεγαλύτερο τµήµα της περιοχής έρευνας, χαµηλή και µέση ανακλαστικότητα εξαιτίας της λεπτόκοκκης υφής της και της υψηλής περιεκτικότητας σε νερό. Τοπικά η οργανική ιλύς παρουσιάζει εκτεταµένες περιοχές υψηλής ανακλαστικότητας. Αυτός ο ακουστικός τύπος, παρότι είναι ενδεικτικός αδροµερών υλικών, στην προκείµενη περίπτωση είναι το αποτέλεσµα είτε ανθρώπινων δραστηριοτήτων (ουλές αγκυροβόλησης), είτε της παρουσίας βιογενών αερίων (H 2 S, CH 4 ) που διαφεύγουν από το στρώµα 5
της οργανικής ιλύος. Προς την πλευρά της Ψυττάλειας τα χαλαρά ιζήµατα ή/και η οργανική ιλύς αποσφηνώνονται στον σκληρό πυθµένα (ακουστικό υπόβαθρο) διαµορφώνοντας ένα σαφές όριο µεταξύ χαµηλής και υψηλής ανακλαστικότητας (σχήµα 6). Σχήµα 5. Χάρτης ακουστικών τύπων που προέκυψαν από την ερµηνεία των καταγραφών του τοµογράφου υποδοµής πυθµένα τύπου Sparker. Η έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα που έχει αναπτυχθεί στην ευρύτερη περιοχή έχει αφήσει τα ίχνη της στην επιφάνεια του πυθµένα, όπως διαπιστώνεται στο µοσαϊκό των ηχογραφιών (σχήµα 7). Συγκεκριµένα εντοπίζονται λιθοριπές που έχουν οικοδοµηθεί για την προστασία του δίδυµου σίφωνα προσαγωγής, υλικά απορρίψεων στην επιφάνεια του πυθµένα προς την πλευρά της Ψυττάλειας, εκτεταµένες ουλές που έχουν σχηµατισθεί από τη σύρση αγκυρών καθώς και ένα µεταλλικό ναυάγιο. Τέλος λόγω της συνεχούς έκχυσης, για δεκαετίες, αστικών λυµάτων, έχει οικοδοµηθεί στην περιοχή εκβολής του κεντρικού αγωγού στον Ακροκέραµο, ένας λοβός στην επιφάνεια του οποίου αναπτύσσονται ακτινωτά κανάλια µεταφοράς της οργανικής ιλύος προς τα κατάντη. Η κοκκοµετρική ανάλυση έδειξε ότι η οργανική ιλύς χαρακτηρίζεται από υψηλά ποσοστά της τάξης του πηλού (28,7-71,4%), χαµηλότερα ποσοστά άµµου (12,2-42.5%) και αργίλου (8.1-23.7%) και µικρά ποσοστά ψηφίδων (0,5-8,6%)(Πίνακας 1). Η οργανική ιλύς προς την πλευρά του Κερατσινίου, όπου εκχύνοταν ο αγωγός, χαρακτηρίζεται από τα υψηλότερα ποσοστά πηλού και τα χαµηλότερα ποσοστά άµµου, ενώ σε διεύθυνση αποµάκρυνσης από το Κερατσίνι o πηλός µειώνεται µε ταυτόχρονη αύξηση της άµµου δηλώνοντας πιθανή ανάµιξη της οργανικής ιλύος µε τα φυσικά αµµούχα ιζήµατα της περιοχής. Η οργανική ιλύς διαπιστώθηκε ότι παρουσιάζει πολύ υψηλές τιµές φυσικής υγρασίας που κυµαίνονται από 105,3 έως 338,7% και µηδενικές τιµές διατµητικής αντοχής. Αυτά τα φυσικά χαρακτηριστικά της οργανικής ιλύος βρίσκονται σε πλήρη συµφωνία µε τη χαµηλή και µέτρια ηχητική ανακλαστικότητα που παρουσιάζει στις ηχογραφίες του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. Η χηµική ανάλυση των αποθέσεων της οργανικής ιλύος έδειξε ότι χαρακτηρίζεται από υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων µετάλλων (Πίνακας 2). Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις βαρέων µετάλλων 6
διαπιστώνονται σε θέσεις πλησιέστερα του αγωγού έκχυσης (πυρήνες 4 και 8) και είναι σαφώς µειωµένες στην πιο αποµακρυσµένη θέση δειγµατοληψίας (πυρήνας 1) από τον αγωγό του Κερατσινίου (Πίνακας 2). Σχήµα 6. Χάρτης ηχητικής ανακλαστικότητας του πυθµένα στην περιοχή έρευνας όπως προέκυψε από την ερµηνεία των ηχογραφιών του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. Σχήµα 7. Μοσαϊκό ηχογραφιών από τον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης. 7
Πίνακας 1..Μέση κοκκοµετρική σύσταση της οργανικής ιλύος Αριθµός δειγµάτων (n) Ψηφίδες (%) Άµµος (%) Πηλός (%) Άργιλος (%) Πυρήνας 1 8 6,68 42,52 28,67 22,11 Πυρήνας 3 9 5,27 28,99 57,63 8,12 Πυρήνας 4 10 0,47 16,92 71,38 11,21 Πυρήνας 5 7 3,49 14,79 57,98 23,73 Πυρήνας 6 5 2,44 22,86 60,40 14,30 Πυρήνας 8 9 8,62 12,20 59,60 19,58 Αριθµός δειγµάτων (n) Πίνακας 2. Μέση συγκέντρωση βαρέων µετάλλων στην οργανική ιλύ As Sb Cr Ni Fe mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/g Zn mg/kg Co mg/kg Πυρήνας 1 2 22,6 1,7 235,8 62,5 12,4 344,9 7,2 Πυρήνας 4 2 57,5 5,2 525,0 82,5 23,9 1229,3 9,3 Πυρήνας 8 2 34,0 4,5 615,3 83,6 14,2 952,2 11,3 5. Συµπεράσµατα H συνδυαστική ερµηνεία όλων των συλλεγέντων θαλασσίων γεωλογικών δεδοµένων σε περιβάλλον GIS, οδήγησε στην οικοδόµηση µιας πλήρους τράπεζας δεδοµένων που αφορά στην παρουσία και στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της οργανικής ιλύος που καλύπτει τον πυθµένα του στενού Ψυττάλειας- Κερατσινίου. Η τράπεζα δεδοµένων είναι ιδιαίτερα σηµαντική καθώς οικοδοµήθηκε µετά την παύση της έκχυσης των ακατέργαστων λυµάτων από τον αγωγό του Κερατσινίου και κατά τα πρώτα στάδια λειτουργίας του βιολογικού καθαρισµού της Ψυττάλειας. Το σαφές επιφανειακό στρώµα της οργανικής ιλύος εκτιµάται ότι παρουσιάζει πάχος από 0.6 έως 2.0m, παρότι η αυξηµένη παρουσία βιογενών αερίων (H 2 S, CH 4 ) προκαλεί σκέδαση των ηχητικών κυµάτων στις τοµογραφίες 3.5kHz και Sparker και συνεπώς δυσχεραίνει την εκτίµηση του πάχους της οργανικής ιλύος. Η οργανική ιλύς έχει υψηλά ποσοστά πηλού και πολύ υψηλές τιµές φυσικής υγρασίας µε αποτέλεσµα να παρουσιάζει χαµηλή και µέση ηχητική ανακλαστικότητα στον ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης, ενώ επιπλέον παρουσιάζει υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων µετάλλων. Βιβλιογραφία Basu, A., and Malhotra, S., 2002: Error detection of bathymetry data by visualization using GIS. ICES Journal of Marine Science, 59, 226-234. Chalari, A., D. Christodoulou, G. Papatheodorou, M. Geraga, A. Stefatos, and Ferentinos G., 2004: Remote sensing and GIS in the reconstruction of coastal palaeogeography of Alexandria, Egypt. BAR Publications (in press). Damuth J. 1980: Use of high-frequency echograms in the near-bottom sedimentation processes in the deep sea: A review. Marine Geology. 38, 51-75. Florence L. Wong, L.F., and Eittreim, L.S., 2002: Continental shelf GIS for the Monterey Bay National Marine Sanctuary. Marine Geology, 181, 317-321. Fortunati L., Garofalo G., and Demontis R., 2002: TSDV: A GIS tool for inspecting trawls survey data. ICES Journal of Marine Science, 59, 168-178. Miles, P.R. et al., 2001. Developing a European facility to Re-use Seismic Data. EC FP5 project EVR1-CT- 2001-40016. European Commission. Papatheodorou G., Hasiotis T. and Ferentinos G. 1993: Gas charged sediments in the Aegean and Ionian Seas, Greece. Marine Geology, 112, 171-184. Perez, O.M., Ross, L.G., Telfer, T.C., and Del Campo Barquin, L.M., 2002: Water quality requirements for marine fish cage site selection in Tenerife (Canary Islands): predictive modeling and analysis using GIS. Aquaculture, 224, 51-68. Theodorou A.J. and C. Perissoratis, 1991: Environmental considerations for design of the Athens Sea outfall, Saronikos Gulf, Grecee. Environ. Geol. Water Sci. 17, 3, 233-248. 8
9