Μεθοδολογία δειγματοληψιών σε παράκτια Υδατικά Σώματα

Απαραίτητα στοιχεία εκτίμησης της οικολογικής ποιότητας σύμφωνα με την ΟΠΥ, είναι τα παρακάτω:

Βιολογικά στοιχεία ποιότητας

  • Φυτοπλαγκτό: φυτοπλαγκτονική βιομάζα
  • Μακροφύκη και αγγειόσπερμα: δείκτες ευαίσθητοι στη ρύπανση με βάση τα αγγειόσπερμα Posidoniaoceanica και Cymodoceanodosa, ποσοστό κάλυψης μακροφυκών
  • Μακροασπόνδυλα: δείκτες ευαίσθητοι στη ρύπανση

Υδρομορφολογικά στοιχεία ποιότητας

  • Καθεστώς παλίρροιας, κυρίαρχα ρεύματα (κατεύθυνση και ταχύτητα), έκθεση στον κυματισμό
  • Μορφολογικές συνθήκες, διακύμανση βάθους, δομή και υπόστρωμα του βυθού και δομή και κατάσταση της ενδο-παλιρροϊκής ζώνης

Φυσικοχημικά στοιχεία ποιότητας

  • Γενικά φυσικοχημικά στοιχεία, συγκεντρώσεις θρεπτικών (νιτρικά-νιτρώδη, φωσφορικά, αμμωνιακά, ολικός φώσφορος, ολικό άζωτο), θερμοκρασία, ισοζύγιο οξυγόνου, διαφάνεια, αλατότητα, κατάσταση οξύνισης (pH)
  • Για την εκτίμηση της χημικής κατάστασης παρακολουθούνται ειδικοί συνθετικοί ρυπαντές, ουσίες προτεραιότητας και άλλες ουσίες

Αναλυτικά

ΦΥΤΟΠΛΑΓΚΤΟ

Χλωροφύλλη-α

Οι δειγματοληψίες πραγματοποιούνται σε πρότυπα βάθη, κατανεμημένα στην εύφωτη ζώνη της υδάτινης στήλης (2, 10, 20, 50, 75 και κοντά στον πυθμένα). Η συλλογή του θαλασσινού νερού γίνεται με δειγματολήπτες τύπου NISKIN, χωρητικότητας 10 λίτρων σε σύστημα αυτόματης δειγματοληψίας (Rosette sampler) της εταιρίας General Oceanics, προσαρμοσμένο σε αυτογραφικό όργανο CTD τύπου SBE-9. Για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α ανά δείγμα, γίνεται διήθηση ορισμένου όγκου νερού (συνήθως 1,5 έως 2 λίτρα, ανάλογα με την τροφική κατάσταση κάθε σταθμού) με ηθμούς Whatman GF/F. Οι ηθμοί διατηρούνται σε ξηρό περιβάλλον στο σκοτάδι, σε θερμοκρασία 15οC. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης-α γίνεται με φθορισίμετρο TURNER 00-AU-10, σύμφωνα με τη μέθοδο Holm-Hansen et al., 1965[1].

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της άσκησης διαβαθμονόμησης για τη Μεσογειακή οικοπεριοχή (ΕC 2007), τα παράκτια Μεσογειακά ύδατα, όσον αφορά στο τροφικό επίπεδο (εσωτερικός διαχωρισμός μόνο για το στοιχείο του φυτοπλαγκτού), διαφοροποιούνται σε τρεις τύπους, ανάλογα με τα επίπεδα επίδρασης από εισροές γλυκών νερών. Κάθε τύπος υιοθετεί διαφορετικά όρια μεταξύ των κλάσεων, όσον αφορά στα επίπεδα της χλωροφύλλης. Συγκεκριμένα, για τον τύπο των υδάτων της ανατολικής Μεσογείου ΙΙΙ ΕΜ (χωρίς επιρροή από γλυκά νερά), στον οποίο ανήκει και η Ελλάδα, υιοθετήθηκε το όριο 0,1 μg/l μεταξύ καλής και υψηλής ποιότητας (υπολογισμένο για το 90% της συχνότητας κατανομής των δεδομένων για ένα έτος και για περίοδο 5 ετών) και το όριο 0,4 μg/l μεταξύ καλής και μέτριας κλάσης ποιότητας.

Τα ανωτέρω όρια επανεξετάσθηκαν και πιστοποιήθηκαν και κατά τη 2η φάση της άσκησης διαβαθμονόμησης για τη Μεσογειακή οικοπεριοχή (ΕU WFD 2nd intercalibration phase), που δημοσιεύθηκε στο Commission Decision 2013/480/EU για τη θέσπιση, σύμφωνα με την Οδηγία 2000/60/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου, των τιμών των ορίων των κλάσεων στα συστήματα παρακολούθησης της οικολογικής ποιότητας των κρατών μελών, ως αποτέλεσμα της άσκησης διαβαθμονόμησης και της κατάργησης της απόφασης 2008/915/ΕΚ. Ωστόσο, αυτά τα όρια μπορεί να τροποποιηθούν στο μέλλον, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της τρίτης φάσης της άσκησης διαβαθμονόμησης για τη Μεσογειακή οικοπεριοχή, η οποία δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμη.

Συνθήκες αναφοράς για τη βιομάζα φυτοπλαγκτού (χλωροφύλλη-α μg/l)

Τύπος ΔΒReferenceΥψηλή/καλήEQR
ΤΙΙΙ Eastern Mediterranean0,080,100,80

Κλίμακα ευτροφισμού βασισμένη στη βιομάζα/συγκέντρωση της χλωροφύλλης-α και στις συγκεντρώσεις θρεπτικών αλάτων (σύμφωνα με τους Karydis 1999[2], Pagou et al. 2002[3]), τροποποιημένη για πέντε (5) κλάσεις βιομάζας χλωροφύλλης (Simboura et al. 2005[4]).

Κλίμακα ευτροφισμούChlorophyll-a μg/lPO4 μΜNO3Ammonium (NH4)Οικολογική ποιότητα
Ολιγοτροφική< 0,1<0,07<0,62<0,55Υψηλή
Κατώτερη μεσότροφη0,1-0,4   Καλή
  0,07-0,140,62-0,650,55-1,05 
Κατώτερη μεσότροφη0,4-0,6   Μέτρια
Ανώτερη μεσότροφη0,6-2,210,14-0,680,65-1,191,05-2,2Ελλιπής
Ευτροφική>2,21>0,68>1,19>2,2Κακή
[1] Holm-Hansen O., Lorenzen C.J., Hormes R.N., Strickland J.D.H., (1965). Fluorometric determination of chlorophyll. J. Cons.perm. Int. Explor. Mer, 30: 3-15.
[2] Karydis Μ. (1999). Evaluation report on the eutrophication level in coastal Greek areas. Univ. of Aegean, Mytilini, February 1999 (in Greek).
[3] Pagou K., (2000). Assessment of the trophic conditions in the Inner Thermaikos Gulf. Technical Report for the Ministry of Environment, Planning and Public Works, NCMR, Athens, December 2000, 11p.
[4] Pagou K., Siokou-Frangou I. & Papathanassiou E., (2002). Nutrients and their ratios in relation to eutrophication and HAB occurrence. The case of Eastern Mediterranean coastal waters. Paper presented during the Second Workshop on “Thresholds of Environmental Sustainability: The case of nutrients”, 18-19 June 2002, Brussels, Belgium.

ΦΥΤΟΒΕΝΘΟΣ

Επιλέγεται ο κατάλληλος δείκτης με βάση την τυπολογία του Υδατικού Σώματος και τις προδιαγραφές της ομάδας διαβαθμονόμησης MEDGIG.

ΜΑΚΡΟΦΥΚΗ

Τα δείγματα των μακροφυκών συλλέγονται με ελεύθερη κατάδυση από σχεδόν οριζόντιες επιφάνειες βράχων στην ανώτερη υποπαράλια ζώνη, δηλαδή σε βάθος 30-50 cm από την κατώτατη στάθμη της θάλασσας. Η δειγματοληψία είναι συμβατική (“καταστροφική” δειγματοληψία), δηλαδή πραγματοποιείται πλήρης αποψίλωση των μακροφυκών με χρήση καλεμιού και σφυριού από επιφάνεια 400 cm2 (20cm x 20cm), η οποία θεωρείται γενικά ως η περισσότερο αντιπροσωπευτική ελάχιστη επιφάνεια δειγματοληψίας για τα μακροφύκη της Μεσογείου (Dhont & Coppejans, 1977[1]). Όλα τα δείγματα που θα συλλεγούν στο πεδίο θα συντηρηθούν σε δοχεία που περιέχουν διάλυμα θαλασσινού νερού και φορμόλης 4%, έως την περαιτέρω μεταφορά και επεξεργασία τους στο Εργαστήριο Φυτοβένθους του ΕΛΚΕΘΕ.

Η μελέτη και αναγνώριση των ταξινομικών μονάδων (taxa) των μακροφυκών θα πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο φυτοβένθους του ΕΛΚΕΘΕ, με χρήση στερεοσκοπίου WILD M5 και μικροσκοπίου LEITZ ORTHOLUX. Η ονοματολογία και η συστηματική κατάταξη των μακροφυκών θα πραγματοποιηθεί με βάση τους χλωριδικούς καταλόγους: Gallardo et al. (1993)[2] για τα χλωροφύκη, Ribera et al. (1992)[3] για τα φαιοφύκη, Athanasiadis (1987)[4] και Gómez-Garreta et al. (2001) για τα ροδοφύκη. Υπόψη θα ληφθούν και οι όποιες επικαιροποιημένες αλλαγές των παραπάνω κατηγοριών αναφέρονται στη βάση δεδομένων algaebase http://www.algaebase.org. Όπου η αναγνώριση σε επίπεδο είδους δεν είναι δυνατή, τα μακροφύκη θα αναγνωριστούν σε επίπεδο γένους.

Η μέτρηση της κάλυψης (Coverage) του υποστρώματος από τα φυτά θα γίνει σύμφωνα με τον Boudouresque (1971)[5]. Κατά τη διαδικασία αυτή, γίνεται η διαλογή των οργανισμών σε κάθε δείγμα και η μερική επιφάνεια κάλυψης κάθε είδους (Ri) σε κάθετη προβολή ποσοτικοποιείται ως επί τοις εκατό κάλυψη στο σύνολο της επιφάνειας δειγματοληψίας (4 cm2 = 1% της επιφάνειας δειγματοληψίας). Για τα είδη με ασήμαντη κάλυψη θα δίνεται η συμβατική τιμή 0,1%. Η ολική κάλυψη (ΣRi) συνήθως υπερβαίνει το 100%, λόγω της παρουσίας πολλών ορόφων βλάστησης (δενδρώδης όροφος, θαμνώδης όροφος και επίφυτα).

Για την εκτίμηση της Οικολογικής Κατάστασης σε κάθε σταθμό δειγματοληψίας των μακροφυκών θα χρησιμοποιηθεί ο διαβαθμονομημένος «Δείκτης Οικολογικής Εκτίμησης» (ΕΕΙ-c, σύμφωνα με τους Orfanidis et al., 2001[6], 2011[7], GIG, 2013[8]). Πρόκειται για δείκτη μέτρησης της οικολογικής ποιότητας του θαλασσίου περιβάλλοντος, βάσει των κύριων μορφολογικών, φυσιολογικών και κύκλου ζωής χαρακτηριστικών των μακροφυκών. Έτσι, τα είδη των μακροφυκών χωρίζονται σε δύο κύριες ευδιάκριτες οικολογικές ομάδες (Ecological Status Group I και II), οι οποίες στη συνέχεια χωρίζονται ιεραρχικά σε τρεις και δύο οικολογικές ομάδες, αντίστοιχα. Η πρώτη οικολογική ομάδα (ESG I) διαιρείται σε τρεις υπο-ομάδες, που περιλαμβάνουν τα πολυετή παχιά δερματώδη είδη (ΙΑ), τα παχιά δερματώδη πλαστικά είδη (ΙΒ) και τα σκιόφιλα πλαστικά είδη (IC). Η δεύτερη οικολογική ομάδα (ESG IΙ) διαιρείται σε δύο υπο-ομάδες που περιλαμβάνουν τα σαρκώδη αδρώς διακλαδισμένα καιροσκοπικά είδη (ΙΙΑ) και τα νηματοειδή και φυλλοειδή καιροσκοπικά είδη (ΙΙΒ). Τα κυριότερα οικολογικά χαρακτηριστικά των δύο βασικών οικολογικών ομάδων είναι:

  • Στην ESG I κατατάσσονται τα πολυετή βραδυαυξή, δενδρόμορφα ή ενασβεστωμένα είδη. Τα περισσότερα από αυτά είναι K-στρατηγικής ζωής, δηλαδή διαθέτουν χαμηλό δυναμικό αύξησης και αναπαραγωγής, αλλά υψηλή ανταγωνιστική ικανότητα σε περιβάλλοντα με σταθερές συνθήκες και χαμηλή περιβαλλοντική υποβάθμιση, στα οποία και επικρατούν. Τα είδη αυτά, εξαιτίας των αυστηρών απαιτήσεών τους ως προς τις περιβαλλοντικές συνθήκες, αποτελούν “δείκτες” καλής οικολογικής ποιότητας. Η συνολική αξία αυτής της οικολογικής ομάδας δίνεται με βάση το άθροισμα των υποομάδων ως ακολούθως:

 ESG I (% coverage)= [(IA*1)+(IB*0,8)+IC*0,6)]

  • Στην ESG II κατατάσσονται τα εφήμερα ταχυαυξή νηματοειδή, φυλλοειδή και γενικότερα τα είδη με απλή δομή θαλλού. Τα περισσότερα από αυτά τα είδη είναι r-στρατηγικής ζωής, δηλαδή διαθέτουν υψηλό δυναμικό αύξησης και αναπαραγωγής, παράγοντας μεγάλες ποσότητες σπορίων που τους δίνουν τη δυνατότητα να εκμεταλλεύονται κάθε ευκαιρία βλάστησης (ευκαιριακά-καιροσκοπικά είδη). Πολλά από τα είδη αυτά εμφανίζονται σε μεγάλες αφθονίες σε συνθήκες οργανικής ρύπανσης, εξαιτίας της αφθονίας των διαθέσιμων πόρων (π.χ. θρεπτικά άλατα), και αποτελούν «δείκτες» κακής οικολογικής ποιότητας. Η συνολική αξία αυτής της οικολογικής ομάδας δίνεται με βάση το άθροισμα των υποομάδων ως ακολούθως:

Στην παρακάτω Εικόνα απεικονίζεται η γραφική παράσταση της εξίσωσης υπερβολής του συνεχόμενου δείκτη EEI-c σύμφωνα με τους Orfanidis et al. (2011)11.

Στον παρακάτω Πίνακα παρουσιάζεται το σύστημα κατηγοριοποίησης Οικολογικής Ποιότητας ΕΕΙ -c με βάση τα μακροφύκη, σύμφωνα με τους Orfanidis et al., 201111 και Milestone 6 report 2011[9].

Για τον υπολογισμό του δείκτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί έτοιμο λογισμικό σε αρχείο Excel που διατίθεται δωρεάν από τον ιστότοπο του δείκτη ΕΕΙ-c http://www.EEI.gr.

[1] Dhont F. & Coppejans E., (1977). Résultats d’une étude d’aire minima des peuplements algaux photophiles sur substrat rocheux à Port-Cros et à Banyuls (France). Rapport CIESM, 24 (4): 141-142
[2] Gallardo T., Gómez Garreta, A., Ribiera, M.A., Cormaci, M., Furnari, G., Giaccone, G., Boudouresque, C.-F., (1993). Check-list of Mediterranean Seaweeds, II. Chlorophyceae Wille s.l.. Botanica Marina 36: 399-421
[3] Ribera M.A., Gómez-Garreta A., Gallardo T., Cormaci M., Furnari G., Giaccone G., (1992). Check-list of Mediterranean seaweed. I. Fucophyceae (Warming, 1884). Botanica Marina 35: 109-130.
[4] Athanasiadis A., (1987). A survey of the seaweed of the Aegean Sea with taxonomic studies on the species of the tribe Antithamnieae (Rhodophyta). Ph.D. Thesis, University of Götenburg, 174 pages.
[5] Boudouresque C.F. (2001) Check-List of Mediterranean Seaweeds. III. Rhodophyceae. Bot. mar. 44: 425-460.
[6] Orfanidis S., Panayotidis P., Stamatis N. (2001). Ecological evaluation of transitional and coastal waters: a marine benthic macrophytes model. Marine Mediterranean Sciences 2: 46-65.
[7] Orfanidis S., Panayotidis P., Ugland K. (2011). Ecological Evaluation Index continuous formula (EEI-c) application: a step forward for functional groups, the formula and reference condition values. Mediterranean Marine Science 12: 199-231.
[8] GIG, (2013). WFD intercalibration technical report. Part 3 – Coastal and Transitional Waters. Mediterranean Sea GIG: Coastal Waters – Macroalgae.
[9] MILESTONE 6 REPORT (2011). WFD Intercalibration Phase 2. Coastal waters macroalgae group of MEDGIG.

ΑΓΓΕΙΟΣΠΕΡΜΑ

– Δείκτες που βασίζονται στο είδος Posidonia oceanica

Βάσει της Μεσογειακής Γεωγραφικής Ομάδας Διαβαθμονόμησης (Med-GIG), η εκτίμηση της οικολογικής κατάστασης των λιβαδιών Posidonia oceanica πραγματοποιείται με τον προσδιορισμό δεικτών που βασίζονται στο συγκεκριμένο είδος. Στο πλαίσιο της εφαρμογής της ΟΠΥ, η εκτίμηση της οικολογικής κατάστασης των λιβαδιών θα πραγματοποιηθεί με τον υπολογισμό του δείκτη PREI (Gobert et al., 2009[1]) με την τροποποίηση – υιοθέτηση καθορισμένων τιμών συνθηκών αναφοράς (βέλτιστες και χείριστες τιμές), όπως αυτές έχουν προσδιοριστεί σε επίπεδο επικράτειας και θαλασσίων ενοτήτων (Ιόνιο, Β. Αιγαίο, Ν. Αιγαίο, Γερακάρης 2016[2]). Επιπροσθέτως, δύναται να χρησιμοποιηθεί για λόγους αποφυγής καταστρεπτικής δειγματοληψίας και ταχύτητας ανάλυσης, το πρωτόκολλο που εφαρμόστηκε στο πλαίσιο του Δικτύου ΝATURA2000 για την εκτίμηση της Κατάστασης Διατήρησης του Τύπου οικοτόπου 1120 (Λιβάδια P. oceanica).

Σε κάθε λιβάδι P. oceanica που παρακολουθείται στο πλαίσιο της ΟΠΥ πραγματοποιούνται δειγματοληψίες με αυτόνομη κατάδυση σε ένα μόνιμο σταθμό στα 15±1m βάθος. Τα δείγματα μεταφέρονται στο Εργαστήριο Φυτοβένθους του ΕΛΚΕΘΕ για περαιτέρω ανάλυση.

Σε κάθε δειγματοληψία καταγράφονται/μετρούνται οι παρακάτω παράμετροι: Κατώτερο όριο εξάπλωσης (Lower limit depth, m), Tύπος κατώτερου ορίου (Lower limit type: progressive, stable, regressive), Πυκνότητα βλαστών (Shoot density, shoot m-2). Στο εργαστήριο υπολογίζονται οι παράμετροι: Φυλλική επιφάνεια ανά βλαστό (Shoot leaf surface, cm2 shoot-1) και Λόγος Βιομάζας Επιφύτων / Βιομάζα Φύλλων (Epiphytic biomass / Leave biomass).

Επιπλέον, σε επιλεγμένα λιβάδια στο πλαίσιο της ΟΠΥ μετρούνται σε κάθε δειγματοληψία οι εξής σημαντικές δημογραφικές παράμετροι: Κάλυψη Λειμώνα (Meadow Cover, %), Kάλυψη νεκρού matte (Dead matte cover, %), Πλαγιότροπα ριζώματα (Plagiotropic rhizomes, %), Ταφή ριζωμάτων (cm from sediment to leaf sheath), Μήκος βλαστού (Shoot length; mm).

Να επισημανθεί ότι ο δείκτης PREI έχει ήδη χρησιμοποιηθεί στην Ανατολική Μεσογειακή λεκάνη, καθώς έχει υιοθετηθεί στο πλαίσιο της εφαρμογής της ΟΠΥ στην Κύπρο.

[1] Gobert S, Sartoretto S, Rico-Raimondino V, Andral B, Chery A, Lejeune P, Boissery P (2009) Assessment of the ecological status of Mediterranean French coastal waters as required by the Water Framework Directive using the Posidonia oceanica Rapid Easy Index: PREI. Marine Pollution Bulletin 58:1727-1733.
[2] Γερακάρης (2016). Οι λειμώνες του αγγειόσπερμου Posidonia oceanica (L.) Delile ως στοιχείο περιγραφής των ελληνικών θαλασσών. Διδακτορική Διατριβή, ΕΚΠΑ.

ΜΑΚΡΟΑΣΠΟΝΔΥΛΑ

Οι δειγματοληψίες μακροζωοβένθους στα παράκτια ύδατα θα πραγματοποιηθούν με το ερευνητικό σκάφος του ΕΛΚΕΘΕ “ΦΙΛΙΑ”. Σε κάθε σταθμό θα συλλεγούν δύο επαναληπτικά δείγματα για την ανάλυση της βενθικής πανίδας. Ένα επιπλέον δείγμα θα συλλεγεί σε κάθε σταθμό για προσδιορισμό οργανικού άνθρακα και ολικού αζώτου στο ίζημα, με στοιχειακό αναλυτή CHNS FLASH 2000 Thermo Scientific. Τα προς ανάλυση δείγματα του ζωοβένθους θα κοσκινιστούν στο πλοίο από κόσκινο διαμετρήματος 1mm και θα συντηρηθούν σε διάλυμα φορμαλδεΰδης σε θαλασσινό νερό τελικής συγκέντρωσης σε φορμόλη 4%. Στο διάλυμα προστίθεται και χρωστική Rose Bengal.

Στο εργαστήριο θα ακολουθήσει διαλογή των οργανισμών από το ίζημα και, με τη βοήθεια στερεομικροσκοπίου και ταξινομικών κλειδών, η πανίδα των μακροασπονδύλων θα ταξινομηθεί σε επίπεδο είδους, ή, όπου αυτό δεν είναι δυνατό, σε ανώτερο ταξινομικό επίπεδο οικογένειας, γένους ή φύλου.

Για την κατηγοριοποίηση της οικολογικής κατάστασης θα χρησιμοποιηθεί ο βιοτικός δείκτης Bentix (Simbura & Zenetos, 2002[1]) που έχει θεσμοθετηθεί ως δείκτης ταξινόμησης μακροασπονδύλων για την Ελλάδα και την Κύπρο μέσα από τη διαδικασία Διαβαθμονόμησης (Φάση Ι, Φάση ΙΙ) (GIG, 2013[2], Van de Bund et al., 2008[3]).

Το παραγόμενο σχήμα κατηγοριοποίησης οικολογικής ποιότητας παρουσιάζεται στον παρακάτω Πίνακα. Ο δείκτης BENTIX σχεδιάστηκε για τα παράκτια Μεσογειακά οικοσυστήματα και αποδίδει μία κλίμακα πέντε κλάσεων οικολογικής ποιότητας για τις ζωοβενθικές βιοκοινωνίες. Στηρίζεται στην αρχή των βιοδεικτών και χρησιμοποιεί την ποσοστιαία συμμετοχή των ανθεκτικών (GT) και ευαίσθητων (GS) ειδών, ενισχύοντας τις σχετικές αναλογίες με κατάλληλους συντελεστές, βάσει των αρχών της βενθικής οκολογίας. Η εξίσωση που αναπτύχθηκε

Bentix = (6 X %GS + 2 X %GT)/100

αποδίδει στην ομάδα των ευαίσθητων ειδών το συντελεστή 6 και στην ομάδα των ανθεκτικών ειδών GII και GIII το συντελεστή 2. Η επιλογή των συντελεστών δεν είναι τυχαία και βασίζεται στην παραδοχή ότι η πιθανότητα ένα ζωοβενθικό είδος επιλεγμένο τυχαία να είναι ανθεκτικό σε παράγοντες διατάραξης είναι 3:1.

Κλάση οικολογικής ποιότηταςBentixΌρια μεταξύ των κλάσεων

EQR

Λόγος οικολογικής ποιότητας

Υψηλή4,5 < Bentix < 661
Καλή3,5 < Bentix < 4,54,50,75
Μέτρια2,5 < Bentix < 3,53,50,58
Ελλιπής2,0 <  Bentix <2,52,50,42
Κακή000

Σημειώνεται εδώ ότι για βιοτόπους με καθαρή λάσπη (85% λεπτόκοκκο υλικό), όπου η βενθική πανίδα φυσιολογικά κυριαρχείται από ορισμένα ανθεκτικά είδη, και μόνο για το όριο, προτείνεται η τροποποίηση του ορίου μεταξύ καλής και υψηλής οικολογικής ποιότητας από 4,5 σε 4 και του ορίου μεταξύ μέτριας και καλής από 3,5 σε 3.

Αν και ο υπολογισμός του δείκτη είναι απλός, η έλλειψη ενός σχετικού, λογισμικού προγράμματος αναγνωρίστηκε ως μειονέκτημα της μεθόδου. Έτσι, και προκειμένου να διευκολυνθούν οι χρήστες, δημιουργήθηκε σε συνεργασία με το Υπολογιστικό Κέντρο του ΕΛΚΕΘΕ ένα πρόγραμμα Bentix Add-In (1.1 version) για MS Excel 2007 που είναι διαθέσιμο και στην ιστοσελίδα του ΕΛΚΕΘΕ http://www.hcmr.gr/en/the-bentix-index.

[1] Simboura, N., Zenetos, A., (2002). Benthic indicators to use in ecological quality classification of Mediterranean soft bottom marine ecosystems, including a new biotic index. Mediterranean Marine Science 3/2, 77-111.
[2] GIG, (2013). WFD intercalibration technical report. Part 3 – Coastal and Transitional Waters. Sect. 2 – Benthic invertebrates. Four parts: Mediterranean GIG; Black Sea GIG; North East Atlantic GIG; and Baltic GIG. http://circa.europa.eu/Public/irc/jrc/jrc_eewai/library
[3] Van de Bund, W., Poikane, S., Romero, J.R., (2008). Comparability of the results of the Intercalibration Exercise-Summary of Responses and Way Forward. European Commission, Document ENV-COM240108-5, Brussels: 14pp.

ΡΕΥΜΑΤΑ-ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ

Τα θαλάσσια ρεύματα θα μετρηθούν με χρήση ακουστικού τομογράφου ρευμάτων (ADCP – Acoustic Doppler Current Profiler) της εταιρείας RDI. Η συχνότητα λειτουργίας του οργάνου είναι 300 KHz και δίνει τη δυνατότητα καταγραφής των θαλασσίων ρευμάτων στη στήλη του θαλάσσιου νερού από το βάθος των ~3 μέτρων μέχρι και περίπου 75 μέτρα.

ΙΖΗΜΑ-ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Οι κοκκομετρικές αναλύσεις των δειγμάτων θα πραγματοποιηθούν με τη χρήση οργάνου micromeritics Sedigraph 5100. Το δείγμα ιζήματος, πριν την εισαγωγή του στη συσκευή Sedigraph για την κοκκομετρική ανάλυση, πρέπει να υποβληθεί σε μία συγκεκριμένη κατεργασία. Αρχικά ξηραίνεται μία ποσότητα από κάθε δείγμα στους 60ο C για 24 ώρες για να αφαιρεθεί η υγρασία. Στη συνέχεια το κάθε δείγμα ζυγίζεται με ζυγό ακριβείας, προστίθενται σε αυτό 20 ml Calgon (C = 5,5 gr/l) και παραμένει για 24 h σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στόχος είναι να σπάσουν τα συσσωματώματα έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί ευκολότερα το κοσκίνισμα. Την επόμενη μέρα το κάθε δείγμα περνάει από κόσκινο διαμέτρου 63 μm για να διαχωριστεί η άμμος από την άργιλο και την ιλύ. Τα κλάσματα της άμμου (>63 μm) τοποθετούνται με απιονισμένο νερό στο φούρνο μέχρι να ξηρανθούν πλήρως, έτσι ώστε να πάρουμε μέτρηση του βάρους επί ξηρού, ενώ τα κλάσματα με διάμετρο <63 μm τοποθετούνται με Calgon στο SediGraph (micromeritics SediGraph 5100) για περαιτέρω κοκκομετρική ανάλυσή τους. Από τα αποτελέσματα του SediGraph και τα βάρη των κλασμάτων της άμμου προκύπτει η τελική ποσοστιαία ανάλυση (κοκκομετρική ανάλυση) των δειγμάτων.

ΦΥΣΙΚOXHMIKA ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Η συλλογή των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του νερού (θερμοκρασία, αλατότητα, θολερότητα και διαλυμένο οξυγόνο / μετρημένο ηλεκτρονικά) θα πραγματοποιηθεί με πόντιση του αυτογραφικού οργάνου CTD (conductivity, temperature, depth), τύπου SBE-9 της Sea Bird Electronics, το οποίο παρέχει συνεχή καταγραφή των χαρακτηριστικών του νερού κατά την πόντισή του από την επιφάνεια έως τον πυθμένα. Η θερμοκρασία αναφέρεται σε βαθμούς Κελσίου και η αλατότητα σε επί τοις χιλίοις περιεκτικότητα σε αλάτι. Η μέτρηση της θολερότητας εκφράζεται μέσω του συντελεστή ‘εξασθένησης’ (B.A.C.: Beam attenuation coefficient) συγκεκριμένης δέσμης κόκκινου φωτός που εκπέμπεται από το όργανο και ‘εξασθενεί’, λόγω της απορρόφησης, σκέδασης κ.λπ., από τα αιωρούμενα σωματίδια μέσα στο θαλασσινό νερό. Οι καταγραφές του οργάνου μετατρέπονται σε τιμές συντελεστή ‘εξασθένησης’ του φωτός (BAC) μέσω της εξίσωσης: T= e-ΒAC r, όπου Τ είναι η οπτική διαπερατότητα (light transmission, %), BAC είναι ο συντελεστής ‘εξασθένησης’ του φωτός (m-1) και r είναι το μήκος της οπτικής διαδρομής (m), δηλ. η απόσταση από φωτεινή πηγή η οποία εκπέμπει το 100% της έντασης ερυθρής φωτεινής δέσμης και ο αισθητήρας της θολερότητας/διαύγειας καταμετρά το ποσοστό αυτής (light transmission, %) στη συγκεκριμένη οπτική διαδρομή. Η οπτική διαδρομή του οργάνου που χρησιμοποιείται είναι 25cm. Όσο μεγαλύτερη είναι η οπτική διαπερατότητα τόσο μικρότερο είναι το ΒΑC και τόσο διαυγέστερο είναι το νερό, και αντίστροφα. Προς κατανόηση των τιμών ΒΑC αναφέρουμε το ακόλουθο εμπειρικό παράδειγμα. Τιμές ΒΑC γύρω στο 0,35 αντιστοιχούν σε συνθήκες διαύγειας του νερού τέτοιες ώστε ο δίσκος Secchi (λευκός δίσκος διαμέτρου 40 cm) είναι ορατός από την επιφάνεια σε βάθος περίπου 15-17 m, ενώ σε τιμές γύρω στο 1,5 ο δίσκος Secchi είναι ορατός σε βάθος το πολύ 3-4 m. Κατ’ αναλογία σε αντίστοιχη εμπειρική συσχέτιση, τιμές οπτικής διαπερατότητας (light transmission, %) γύρω στο 85% αντιστοιχούν σε συνθήκες διαύγειας του νερού τέτοιες ώστε ο δίσκος Secchi είναι από την επιφάνεια ορατός σε βάθος περίπου 4-6 m, ενώ σε τιμές γύρω στο 90-95% ο δίσκος Secchi είναι ορατός σε βάθος περίπου 15-17 m.

ΔΙΑΛΥΜΕΝΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ΚΑΙ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΑΛΑΤΑ

Το διαλυμένο οξυγόνο θα προσδιορίζεται πάνω στο ερευνητικό σκάφος, αμέσως μετά τη δειγματοληψία (Riley, 1975[1]), με τη μέθοδο Winkler τροποποιημένη από τον Carpenter (1965)[2].

Τα δείγματα για την ανάλυση των νιτρικών, νιτρωδών αλάτων θα συλλέγονται σε γυάλινα φιαλίδια, ενώ τα δείγματα για την ανάλυση των πυριτικών σε φιαλίδια από πολυπροπυλένιο. Τα φιαλίδια θα είναι προκατεργασμένα με διάλυμα HCl. Τα δείγματα θα καταψύχονται έως την ανάλυση. Οι αναλύσεις για τον προσδιορισμό των νιτρικών, νιτρωδών και πυριτικών αλάτων θα γίνουν στη διαπιστευμένη κατά ISO 17025 εργαστηριακή μονάδα θρεπτικών αλάτων του βιογεωχημικού εργαστηρίου του ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. με αυτόματο αναλυτή θρεπτικών αλάτων BRAN + LUEBBE autoanalyzer III, σύμφωνα με πρότυπες μεθόδους (Mullin & Rilley, 1955[3] για τα πυριτικά, Stickland & Parsons, 1968[4] για τα νιτρώδη – νιτρικά και Murphy & Riley, 1962[5] για τα φωσφορικά). Τα όρια ποσοτικοποίησης των μεθόδων είναι 0,025 μΜ για τα νιτρώδη άλατα, 0,154 μΜ για το άθροισμα νιτρικών και νιτρωδών αλάτων, 0,102 μΜ για τα αμμωνιακά άλατα και 0,274 μΜ για τα πυριτικά άλατα. Οι συγκεντρώσεις που προσδιορίζονται, και είναι μικρότερες των ορίων ποσοτικοποίησης, αναφέρονται ως <LOQ.

Τα αμμωνιακά άλατα θα προσδιορίζονται μετά τη δειγματοληψία σε ειδικά φιαλίδια, με φασματοφωτόμετρο Perkin-Elmer UV/VIS (Lambda 25Lambda), σύμφωνα με πρότυπες μεθόδους ανάλυσης (Κoroleff, 1970[6]).

[1] Riley, J.P., (1975). Determination of dissolved gases, in Riley J.P. (ed.) Chemical Oceanography, 2nd edition, 3: 253.
[2] Carpenter, J.H., (1965). The Chesapeake Bay Institute technique for dissolved oxygen method. Limnol. Ocean., 10 : 141-143.
[3] Mullin, J.B. & Riley, J.P., (1955). The colorimetric determination of silicate with special reference to sea and natural waters. Anal. Chim. Acta, 12: 162-176.
[4] Strickland, J.D.H & Parsons, T.R., (1968). A practical handbook of sea water analysis. Bull. Fish. Res. Bd. Canada, 167:310p.
[5] Murphy, J. & Riley, J. P., (1962). A modified single solution method for phosphate in natural waters. Anal. Chim. Acta, 12: 162-176.
[6] Koroleff, F., (1970). Revised version of “Direct determination of ammonia in natural waters as indophenol blue”. Int. Con. Explor. Sea C. M. 1969/ C:9 ICES information on techniques and methods for sea water analysis. Interlab. Rep., No 3, 19-22.

ΟΛΙΚΟ ΑΖΩΤΟ – ΟΛΙΚΟΣ ΦΩΣΦΟΡΟΣ

Ο προσδιορισμός του ολικού αζώτου (TN) και του ολικού φωσφόρου (ΤΡ) θα γίνει με τη μέθοδο της υγρής χημικής οξείδωσης (wet chemical oxidation method, WCO), όπως περιγράφεται από τους PUJO-Pay & Raimbault (1994)[1] και Raimbault et al. (1999)[2].

Για τον προσδιορισμό του ΤΝ συλλέγονται 40 ml θαλασσινού νερού σε Pyrex φιαλίδια (Duran Schott) των 50 ml με κατάλληλο βιδωτό καπάκι, ενώ για τον προσδιορισμό του ΤΡ συλλέγονται 20 ml θαλασσινού νερού σε κατάλληλα φιαλίδια από Teflon. Τα δείγματα διατηρούνται έως την ανάλυσή τους στους -20 οC. Όλα τα φιαλίδια που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή/φύλαξη των δειγμάτων υφίστανται προκατεργασία καθαρισμού δύο σταδίων που περιλαμβάνει την πλήρωσή τους με HCl 10% για 24 ώρες, ξέπλυμα και εν συνεχεία προληπτική οξείδωση, για την απομάκρυνση ιχνών οργανικής ύλης. Το περιεχόμενο των φιαλιδίων απορρίπτεται τη στιγμή της δειγματοληψίας και τα φιαλίδια ξεπλένονται πολύ καλά με το δείγμα.

Σύμφωνα με την αρχή της μεθόδου επιτυγχάνεται οξείδωση των αζωτούχων και φωσφορούχων ενώσεων και μετατροπή τους σε ανόργανα διαλυτά νιτρικά και φωσφορικά άλατα, αντίστοιχα, οπότε τα δείγματα, μετά τη διαδικασία της υγρής χημικής οξείδωσης, μετρούνται σε αυτόματο αναλυτή θρεπτικών αλάτων BRAN+LUEBBE autoanalyzer III, σύμφωνα με τις μεθόδους που αναφέρονται παραπάνω για νιτρικά+νιτρώδη και φωσφορικά αντίστοιχα.

[1] Pujo-Pay, M. & P. Raimbault, (1994). Improvement of the wet-oxidation procedure for simultaneous determination of particulate organic nitrogen and phosphorus collected on filters. Mar. Ecol. Prog. Ser. 105, 203-207.
[2] Raimbault, P., W. Pouvesle, F. Diaz, N. Garcia, R. Sempere, (1999). Wet oxidation and automated colorimetry for simultaneous determination of organic carbon, nitrogen and phosphorus dissolved in seawater. Marine Chemistry 66, 161-169.

TC (ΟΛΙΚΟΣ ΑΝΘΡΑΚΑΣ)

Η ποσότητα του ολικού άνθρακα στα ιζήματα προσδιορίζεται με ένα CHN στοιχειακό αναλυτή τύπου EA-1108 της «Fisons Instruments», με την ακρίβεια της μεθόδου να καθορίζεται στο 5% της μετρηθείσας τιμής. Ο επιμέρους οργανικός άνθρακας προσδιορίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο των Verardo et al. (1990)[1], με το όριο ανίχνευσης της μεθόδου να είναι 2,3 mg/g ανά 10 mg ξηρού δείγματος.

[1] Verardo, D.J., Froelich, P.N. & McIntyre, A., 1990. Determination of organic carbon and nitrogen in marine sediments using the Carlo Erba NA-1500 Analyser. Deep-Sea Res., 37 (1), 157-16.

ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ

Θα πραγματοποιηθούν δειγματοληψίες νερού για αναλύσεις βαρέων μετάλλων από δύο βάθη, ανάλογα με το βάθος κάθε σταθμού. Τα δείγματα νερού (~100ml) θα μεταφερθούν από τις φιάλες δειγματοληψίας (Niskin) σε φιάλες πολυαιθυλενίου και θα τοποθετηθούν στην κατάψυξη, αφού σφραγισθούν σε πλαστικές σακούλες.

Στο ‘καθαρό’ εργαστήριο νηματικής ροής του ΕΛΚΕΘΕ τα δείγματα θα διηθηθούν από ηθμούς κυτταρίνης 0,45μm και θα οξινιστούν αμέσως σε pH 2 με την προσθήκη HCl s.p..

Οι συγκεντρώσεις των μετάλλων (Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Ζn) θα προσδιορισθούν σύμφωνα με την μέθοδο που περιγράφουν οι Willie et al (1998)[1]. O προσδιορισμός του υδραργύρου θα πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τη μέθοδο 1631 της EPA[2]. Οι συγκεντρώσεις όλων των βαρέων μετάλλων στο τελικό διάλυμα οξέων θα προσδιοριστούν με χρήση ICP-MS (Thermo-Elemental XseriesII), εκτός του Hg που θα προσδιοριστεί με τη χρήση CVAFS (Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry).

Όλες οι αναλύσεις θα γίνουν μέσα σε εστία νηματικής ροής (class 100, U.S.stds), για την αποφυγή επιμολύνσεων. Όλα τα σκεύη που θα χρησιμοποιηθούν θα έχουν κατεργαστεί με HCl s.p. 10% για 24h και όλα τα αντιδραστήρια θα είναι υψηλής καθαρότητας (supra pure grade). Τέλος, το νερό που θα χρησιμοποιηθεί θα είναι ποιότητας Milli-Q. Κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας και της ανάλυσης θα χρησιμοποιηθούν «καθαρές τεχνικές» και θα ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα ώστε να αποφευχθούν επιμολύνσεις των δειγμάτων.

Σύμφωνα με την Οδηγία 2013/39/ΕΕ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 12ης Αυγούστου 2013 για την τροποποίηση των Οδηγιών 2000/60/ΕΚ και 2008/105/ΕΚ, όσον αφορά τις ουσίες προτεραιότητας, στον τομέα της πολιτικής των υδάτων ορίζονται πρότυπα ποιότητας περιβάλλοντος (ΠΠΠ): η ετήσια μέση τιμή (ΕΜΤ) και η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (ΜΕΣ), σύμφωνα με τα οποία θα αξιολογηθεί η ποιότητα των υδάτων (χημική κατάσταση).

[1] Willie , S.M., Iida, Y.,  McLaren, J.W..,1998. Determination of Cu, Ni, Zn, Mn, Co, Pb, Cd, and V in seawater using flow injection ICP-MS, Atomic Spectroscopy 19, 67.
[2] EPA Method 1631, Revision E: Mercury in Water by Oxidation, Purge and Trap, and Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry, August 2002.

H σύνθεση του αποτελέσματος από την εκτίμηση όλων των στοιχείων ποιότητας θα γίνει με βάση την μεθοδολογία «δένδρο απόφασης» (Borja et al., 2009)[1]. Το προτεινόμενο δένδρο απόφασης ολοκληρώνει όλες τις πληροφορίες που προέρχονται από τα υδρομορφολογικά, φυσικοχημικά και βιολογικά στοιχεία ποιότητας, δίνοντας μάλιστα βάρος στα βιολογικά, και ιδιαίτερα στα βενθικά στοιχεία (φυτοβένθος και ζωοβένθος), τα οποία αποτελούν εύρωστους δείκτες της οικολογικής ποιότητας και της βιοποικιλότητας ενός οικοσυστήματος.

Η διαδικασία αυτή ακολουθεί την αρχή της χαμηλότερης ποιότητας (OOAO) της ΟΠΥ (EC, 2003), καθώς ελέγχεται κυρίως από την κατάσταση του βένθους που αποτελεί συνήθως το στοιχείο με τη χαμηλότερη ποιότητα. Ακολουθούνται διαδοχικά στάδια ελέγχου της ποιότητας, με έμφαση στη βιολογική ποιότητα και έπειτα, κατά προτεραιότητα, τη φυσικοχημική και χημική κατάσταση και την υδρομορφολογική κατάσταση.

Για την αξιολόγηση της φυσικοχημικής κατάστασης στο δένδρο απόφασης εφαρμόζεται μία μέθοδος πολυπαραγοντικής ανάλυσης που αρχικά εφαρμόστηκε στην Ισπανία (FA) αλλά και στην Ελλάδα (PCQI) με επιτυχία πάνω σε δεδομένα του δικτύου (Bald et al., 2005)[2] Simboura et al., 2016[3]. Η μέθοδος συνδυάζει τιμές κορεσμού διαλυμένου οξυγόνου (%), αμμωνιακών, νιτρικών και φωσφορικών αλάτων και αμμωνίας, καθώς και την διαφάνεια (μέσω του βάθους εξαφάνισης του δίσκου Secchi), σε μια πολυπαραγοντική ανάλυση και με χρήση τιμών αναφοράς (ελάχιστες ή μέγιστες τιμές των παραγόντων στα δεδομένα) υπολογίζει την ευκλείδεια απόσταση από την ευθεία που ενώνει τα δύο σημεία αναφοράς (υψηλή και κακή).

[1] Borja, A., Bald, J., Franco, J., Larreta, J., Muxika, I., Revilla, M., Rodríguez, J.G., Solaun, O., Uriarte, A., Valencia, V., (2009). Using multiple ecosystem components, in assessing ecological status in Spanish (Basque Country) Atlantic marine waters. Mar. Pollut. Bull. 59, 54-64.
[2] Bald, J., Borja, A., Muxika, I., Franco, J., Valencia, V., (2015). Assessing reference conditions and physico-chemical status according to the European Water Framework Directive: A case-study from the Basque Country (Northern Spain). Marine Pollution Bulletin 50: 1508–1522.
[3] Simboura, N., Pavlidou, Α., Bald, J., Tsapakis, M., Pagou, P., Zeri, Ch., Androni A., Panayotidis, P., (2016). Response of ecological indices to nutrient and chemical contaminant stress factors in Eastern Mediterranean coastal waters. Ecological Indicators, 70: 89–105.