Μελέτη των μηχανισμών μεταφοράς και πρόσφατης διαγένεσης των μετάλλων στο ημί-κλειστο και ρηχό θαλάσσιο σύστημα του κόλπου Καλλονής Λέσβου.

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός μεθοδολογικού σχήματος για τη μελέτη των μηχανισμών μεταφοράς και πρόσφατης διαγένεσης των βαρέων μετάλλων στον ημίκλειστο και ρηχό κόλπο της Καλλονής στην Λέσβο. Ο κόλπος δέχεται έντονες επιδράσεις από την χέρσο μέσω χειμάρρων κυρίως στο Βόρειο και Βόρειο-Ανατολικό μέρος. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής μελετήθηκε η επίδραση τριών χειμάρρων στον κόλπο: του Βούβαρη, του Μυλοπόταμου και του Τσικνιά. Ο Βούβαρης διασχίζει μία δασώδη περιοχή στην οποία κυριαρχούν τα υπερβασικά πετρώματα, ο Μυλοπόταμος μία με δασώδεις εκτάσεις αλλά και καλλιέργειες και οικισμούς με μικτό γεωλογικό υπόβαθρο και ο Τσικνιάς μία περιοχή με ανθρωπογενείς δραστηριότητες (καλλιέργειες, βοσκότοποι, οικισμοί) και γεωλογικό υπόβαθρο αμιγούς ηφαιστειογενούς προέλευσης. Οι χείμαρροι παρουσιάζουν έντονες διακυμάνσεις τόσο στην ποσότητα όσο και στην ποσότητα των νερών τους και ξηραίνονται κατά την διάρκεια του καλοκαιριού. Η μελέτη της ποιότητας των νερών έδειξε σχετικά χαμηλό περιεχόμενο αιωρουμένων και στους τρεις χείμαρρους. Τα νερά του Βούβαρη είναι εμπλουτισμένα σε Ni λόγω της αποσάθρωσης των πλούσιων στο μέταλλο αυτό υπερβασικών πετρωμάτων της λεκάνης απορροής του. Το οργανικό υλικό είναι ελαφρά υψηλότερο στους Μυλοπόταμο και Τσικνιά που υφίστανται μεγαλύτερη ανθρωπογενή επίδραση. Τα μέταλλα ΑΙ, Li, και Fe εμφανίζονται εμπλουτισμένα στην σωματιδιακή φάση κατά την διάρκεια της υγρής περιόδου ενώ τα Cd, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn και οργανικός άνθρακας κατά την διάρκεια της ξηρής περιόδου. Οι παράγοντες που επηρεάζουν σημαντικά την κατανομή των μετάλλων μεταξύ διαλυτής και σωματιδιακής φάσης στα νερά των χειμάρρων είναι η αιωρούμενη σωματιδιακή ύλη (SPM), ο σωματιδιακός οργανικός άνθρακας (POC), η ηλεκτρική αγωγιμότητα (k), οι ολικές συγκεντρώσεις των μετάλλων και το αργιλικό κλάσμα (σωματιδιακό ΑΙ). Η μελέτη της ποιότητας των νερών του κόλπου έδειξε ότι οι χείμαρροι αποτελούν σημαντική πηγή αιωρούμενου υλικού για τον κόλπο όπως και η πρωτογενής παραγωγή. Οι χείμαρροι αποτελούν την κύρια είσοδο όλων των μετάλλων στον κόλπο, εκτός του Pb η κατανομή του οποίου έδειξε ότι μεταφέρεται κυρίως μέσω της ατμόσφαιρας. Τα ρεύματα και οι άνεμοι που επικρατούν στον κόλπο αναμιγνύουν και μεταφέρουν το εισερχόμενο λεπτόκοκκο υλικό σε όλη την έκταση του κόλπου με αποτέλεσμα να μην υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις συγκεντρώσεις των μετάλλων στην στήλη του νερού μεταξύ των σταθμών δειγματοληψίας. Οι παράγοντες που επηρεάζουν σημαντικά την κατανομή των μετάλλων μεταξύ διαλυτής και σωματιδιακής φάσης στα νερά του κόλπου είναι η αιωρούμενη σωματιδιακή ύλη (SPM), ο διαλυτός οργανικός άνθρακας (DOC), το ρΗ, οι ολικές συγκεντρώσεις των μετάλλων και το αργιλικό κλάσμα (σωματιδιακό ΑΙ). Η μελέτη των πυρήνων των ιζημάτων έδειξε ότι η υφή τους είναι χονδρόκοκκη κοντά στις εκβολές των χειμάρρων και λεπτόκοκκη στο εσωτερικό του κόλπου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ευρύτερη εκβολική ζώνη των χειμάρρων δρα ως παγίδα του εισερχόμενου υλικού στον κόλπο με αποτέλεσμα την κροκίδωση και καταβύθιση του. Αυτό αποδεικνύεται και από τις διαφορές στις συγκεντρώσεις των μετάλλων στο ίζημα με χαρακτηριστικότερο παράδειγμα του Νi όπου οι συγκεντρώσεις του κυμαίνονται σε εύρος δύο τάξεων μεγέθους. Η μελέτη των νερών των πόρων έδειξε ότι οι συνθήκες που επικρατούν στα ιζήματα του κόλπου είναι από υπο-οξικές ως ανοξικές. Οι κάθετες κατανομές των συγκεντρώσεων των μετάλλων στα νερά των πόρων έδειξαν ότι υψηλότερες τιμές σε σύγκριση με την στήλη του νερού. Η ζώνη αναγωγής του Μη εμφανίζεται συνήθως στο επιφανειακό στρώμα των ιζημάτων με την αντίστοιχη του Fe να ακολουθεί. Οι τιμές του διαλυτού οργανικού άνθρακα (DOC) στα νερά των πόρων είναι μία ως δύο τάξεις μεγέθους υψηλότερες των αντίστοιχων στην στήλη του νερού. Ο υπολογισμός των ροών από το ίζημα στην στήλη του νερού έδειξε ότι το Μη εμφανίζει την μεγαλύτερη κινητικότητα αφού το 30% περίπου της αποτιθέμενης ποσότητας στο ίζημα επανέρχεται στην στήλη του νερού για να ξανακαταβυθιστεί όταν και όπου οι οξειδοαναγωγικές συνθήκες επιτρέψουν. Τέλος, σημαντική είναι και η κινητικότητα του DOC στα ιζήματα.