Στόχος της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η καταγραφή όλων των δημοσιευμένων, σε διεθνή περιοδικά, δεδομένων που αφορούν στη βιοσυσσώρευση μεταλλικών στοιχείων από κυρίαρχα μακροφύκη, καθώς και του θαλάσσιου περιβάλλοντος τους, σε παράκτιες περιοχές της Μεσογείου θάλασσας και η άντληση πληροφοριών από αυτά. Ο κύριος στόχος είναι ο προσδιορισμός των «συγκεντρώσεων υποβάθρου» των μεταλλικών στοιχείων και η εκτίμηση του επιπέδου της ρύπανσης παράκτιων περιοχών της Μεσογείου θάλασσας, με τη χρήση μακροφυκών του γένους Ulva, ως κατάλληλο ποιοτικό βιολογικό στοιχείο.
Τα βιομηχανικά, οικιακά και γεωργικά απόβλητα στις παράκτιες περιοχές της Μεσογείου έχουν ως αποτέλεσμα τη ρύπανση των υδάτων και των ιζημάτων από μεταλλικά στοιχεία, με αποτέλεσμα να βιοσυσσωρεύονται στους θαλάσσιους οργανισμούς. Τα θαλάσσια μακροφύκη βιοσυσσωρεύουν μεταλλικά στοιχεία, κυρίως μέσω του θαλλού τους από το θαλάσσιο ύδωρ, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις και από το ίζημα, με αποτέλεσμα να αντανακλούν τα επίπεδα των μεταλλικών στοιχείων στο θαλάσσιο περιβάλλον (ύδωρ, ίζημα). Σε πολλές μελέτες στη Μεσόγειο θάλασσα προτείνονται αρκετά είδη μακροφυκών, όπως είδη του γένους Ulva, Cladophora, Padina, Cystoseira ως κατάλληλοι βιολογικοί ενδείκτες ορισμένων μεταλλικών στοιχείων. Στην εργασία αυτή συλλέχθηκαν δεδομένα που αφορούν στη βιοσυσσώρευση 24 μεταλλικών στοιχείων από κυρίαρχα μακροφύκη παράκτιων περιοχών της Μεσογείου θάλασσας, με τα πιο συνήθη μελετούμενα στοιχεία τα As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn και Fe, σε 37 είδη μακροφυκών, που ανήκουν σε 13 γένη. Για την αξιοποίηση των δεδομένων αυτών, τα δεδομένα ταξινομήθηκαν με βάση διάφορα κριτήρια, στα οποία χωρίζονται τα μακροφύκη, όπως ταξινομικά (ροδοφύκη, φαιοφύκη, χλωροφύκη) και μορφολογικά-λειτουργικά (Δερματώδη, Νηματώδη, Φλοιώδη Φυλλώδη), αλλά και με βάση γεωγραφικά κριτήρια στα οποία χωρίζεται η Μεσόγειος θάλασσα. Η ταξινομική ομάδα μακροφυκών στην οποία υπάρχει ο μεγαλύτερος αριθμός μελετών για τη βιοσυσσώρευση μεταλλικών στοιχείων στη Μεσόγειο θάλασσα είναι τα χλωροφύκη (56 μελέτες) και ακολουθούν τα φαιοφύκη (34 μελετες), ενώ με βάση τα λειτουργικά-μορφολογικά κριτήρια είναι τα ‘Δερματώδη’ μακροφύκη (91 μελέτες) και με λιγότερες μελέτες τα ‘Νηματώδη’ (21 μελέτες). Η βιοσυσσώρευση μεταλλικών στοιχείων στα μακροφύκη Padina pavonica και Ulva sp. έχει μελετηθεί περισσότερο στην Κεντρική Μεσόγειο και το Βόρειο Αιγαίο, αντίστοιχα και μάλιστα τα είδη αυτά συχνά έχουν προταθεί ως βιολογικοί ενδείκτες αρκετών μεταλλικών στοιχείων. Στα ροδοφύκη, οι μέγιστες τιμές βιοσυσσώρευσης που καταγράφηκαν στο Co είναι 9,199 μg g-1 ξ.β., στο Βόρειο Αιγαίο και στο Mn (1010 μg g-1 ξ.β.) στην Αδριατική θάλασσα. Στα φαιοφύκη καταγράφηκαν υψηλές συγκεντρώσεις Fe (22726 μg g-1 ξ.β.,) στη Ανατολική Μεσόγειο, Cd, με τιμή 311,5 μg g-1 ξ.β. στο Νότιο Αιγαίο και As και Cu (148 μg g-1 ξ.β. και 335 μg g-1 ξ.β. αντίστοιχα) στην Αδριατική θάλασσα. Η μέγιστη συγκέντρωση Cr μετρήθηκε σε χλωροφύκη (401 μg g-1 ξ.β.) στο Νότιο Αιγαίο, Ni και Zn, με τιμή 113,2 μg g-1 ξ.β και 617 μg g-1 ξ.β., αντίστοιχα, στην Ανατολική Μεσόγειο και Pb (3213 μg g-1 ξ.β.) στο Βόρειο Αιγαίο. Η σχετική αφθονία των οι συγκεντρώσεων των μεταλλικών στοιχείων στα μακροφύκη της Μεσογείου θάλασσας ήταν η ακόλουθη: Fe>Pb>Mn>Zn>Cr>Cu>Cd>As>Ni>Co. Επίσης, οι συγκεντρώσεις των περισσότερων μεταλλικών στοιχείων στα μακροφύκη της Μεσογείου ακολουθούν την παρακάτω σειρά: χλωροφύκη > φαιοφύκη > ροδοφύκη. Στα μακροφύκη που ανήκουν στη λειτουργική ομάδα “Δερματώδη”, καταγράφηκαν οι μέγιστες τιμές σε As, Mn, Zn και Cu (360 µg g-1 ξ.β., 1010 μg g-1 ξ.β., 823 μg g-1 ξ.β. και 335 μg g-1 ξ.β αντίστοιχα) στην Αδριατική θάλασσα, σε Fe (22726 μg g-1 ξ.β.) στην Ανατολική Μεσόγειο, σε Cd με τιμή 311,5 μg g-1 ξ.β. στο Νότιο Αιγαίο και σε Co με μέγιστη τιμή 9,199 μg g-1 ξ.β. στο Βόρειο Αιγαίο. Η υψηλότερη συγκέντρωση Cr καταγράφηκε σε “Φυλλώδη” είδη, με τιμή 401 μg g-1 ξ.β. στο Νότιο Αιγαίο, του Ni (113,2 μg g-1 ξ.β.) στην Ανατολική Μεσόγειο και του Pb (3213μg g-1 ξ.β.) στο Βόρειο Αιγαίο. Με βάση τα μορφολογικά-λειτουργικά κριτήρια, η βιοσυσσώρευση των μεταλλικών στοιχείων ακολουθεί την εξής φθίνουσα σειρά: Δερματώδη>Φυλλώδη>Νηματώδη μακροφύκη. Όσον αφορά στη βιοσσυσώρευση στοιχείων, στα κυρίαρχα γένη μακροφυκών, η μέγιστη τιμή As μετρήθηκε στα Ulva spp. (5,053 µg g-1 ξ.β.), στο Βόρειο Αιγαίο, του Cr (401 μg g-1 ξ.β.), στο Νότιο Αιγαίο ΝΑ) και του Ni (113,2 μg g-1 ξ.β.), στην Ανατολική Μεσόγειο. Το Cd στην Cystoseira εμφάνισε μέγιστη τιμή (311,5 μg g-1 ξ.β.), στο Νότιο Αιγαίο. Τα Co και Fe σε είδη του γένους Padina κατέγραψαν μέγιστες τιμές (9,94 μg g-1 ξ.β. και 22726 μg g-1 ξ.β., αντίστοιχα), στην Ανατολική Μεσόγειο. Επίσης, σε είδη του γένους Padina, μέγιστες συγκεντρώσεις Cu (335 μg g-1 ξ.β.) παρατηρήθηκαν στην Αδριατική θάλασσα και του Pb (525 μg g-1 ξ.β.) στο Βόρειο Αιγαίο. Όσον αφορά τα Mn και Zn, μέγιστες τιμές βρέθηκαν στην Gracilaria (1010 μg g-1 ξ.β. και 823 μg g-1 ξ.β., αντίστοιχα) στην Αδριατική θάλασσα. Η βιοσυσσώρευση των περισσότερων μεταλλικών στοιχείων ακολουθεί, γενικά, την εξής σειρά: Padina>Ulva>Gracilaria>Cystoseira. Τα επίπεδα υποβάθρου, που προσδιορίστηκαν με βάση τα είδη του γένους Ulva, ως βιολογικό ποιοτικό στοιχείο στη Μεσόγειο θάλασσα είναι τα παρακάτω: Cd= 0,042, Cr=1,023, Cu=3,474, Pb=0,615, Zn=5,182 μg g-1 ξ.β. Στη συνέχεια οι παράκτιες περιοχές της Μεσογείου κατατάχθηκαν σε κατηγορίες ρύπανσης (όπου: CF<1= χαμηλή ρύπανση, 1≤ CF<3= μέτρια ρύπανση, 3≤ CF<6= σημαντική ρύπανση, CF≥6 = υψηλή ρύπανση). Οι παράκτιες ακτές του Βόρειου Αιγαίου θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν ως πιο ρυπασμένες, κυρίως από τα στοιχεία Cd, Cr, Cu, Pb και Zn, συγκριτικά με τις υπόλοιπες περιοχές, ενώ η Δυτική Μεσόγειος ως η λιγότερο ρυπασμένη από τα στοιχεία αυτά. Πιο συγκεκριμένα οι παράκτιες περιοχές της Δυτικής Μεσογείου χαρακτηρίστηκαν χαμηλά ρυπασμένες από το στοιχείο Cu, ως μετρια ρυπασμένες από τα στοιχεία Cd και Zn, ενώ από τα στοιχεία Cr και Pb ως υψηλά ρυπασμένες. Οι περιοχές της Αδριατικής θάλασσας εμφάνισαν χαμηλά ως υψηλά επίπεδα ρύπανσης από τα στοιχεία Cd, Cr, Cu και Pb ενώ από το στοιχείο Zn μέτρια ως υψηλά επίπεδα. Στο Βόρειο Αιγαίο οι περιοχές χαρακτηρίστηκαν χαμηλά έως υψηλά ρυπασμένες από τα στοιχεία Cd, Cr, Cu και Pb ενώ από το στοιχείο Zn σημαντικά ως υψηλά ρυπασμένες. Οι περιοχές του Νότιου Αιγαίου εμφάνισαν χαμηλά έως υψηλά επίπεδα ρύπανσης από τα στοιχεία Cr, Cu και Pb, ενώ από τα στοιχεία Cd και Zn μέτρια έως υψηλά επίπεδα. Οι παράκτιες περιοχές της θάλασσας του Μαρμαρά χαρακτηρίστηκαν χαμηλά έως υψηλά ρυπασμένες από τα στοιχεία Cd και Pb, χαμηλά ως σημαντικά ρυπασμένες από το στοιχείο Cr και μέτρια έως υψηλά ρυπασμένες από τα στοιχεία Cu και Zn. Στην Ανατολική Μεσόγειο οι περιοχές εμφάνισαν χαμηλά έως υψηλά επίπεδα ρύπανσης από τα στοιχεία Cd, Cu, Pb και Zn ενώ από το Cr μέτρια έως σημαντική. Με βάση τις συγκεντρώσεις στο ίζημα, σε περιοχές που υπήρχαν μακροφύκη, στις οποίες μάλιστα υπάρχουν ελάχιστα δεδομένα, οι περιοχές αυτές μπορούν να χαρακτηριστούν ως περιοχές με μικρή ρύπανση από Cd, Cr, Cu, Pb και Zn με τιμές της Επίπτωσης Χαμηλού Εύρους (Effect Range Low- ERL) να είναι 1,2 μg g-1 ξ.β., 81 μg g-1 ξ.β., 19 μg g-1 ξ.β., 39 μg g-1 ξ.β. και 150 μg g-1 ξ.β. αντίστοιχα. Όσον αφορά το θαλάσσιο ύδωρ, τα στοιχεία Cd, Pb και το Zn, στους περισσότερους σταθμούς της Μεσογείου, έχουν ξεπεράσει τις τιμές των συγκεντρώσεων επιπέδου υποβάθρου (0,05 μg l-1, 0,03 μg l-1 και 5 μg l-1 αντίστοιχα) με αποτέλεσμα να θεωρούνται ρυπασμένες από τα στοιχεία αυτά, γεγονός που συμφωνεί με τη διαπίστωση που έγινε προηγούμενα με τη χρήση της Ulva ως ποιοτικού στοιχείου.
Goal of this thesis is to record all published data in international magazines, which concern the bioaccumulation of metals in prevailing macroalgae, as well as their marine environment, in coastal areas of the Mediterranean Sea and the extraction of information from these. The main goal is to define the
“ background levels ” of metals and the estimation of pollution level in the coastal areas of the Meditarranean Sea using Ulva macroalgae as a quality biological element.
Industrial, domestic and agricultural waste in the coastal areas of the Mediterranean result in polluting water and sediment from metals which consequently accumulate in marine life. Sea macroalgae accumulate metals mainly through their thallus from sea water but also in some cases from the sediment and therefore they reflect the levels of metal elements on the marine environment. In several studies in the Mediterranean Sea lots of macroalgae species are suggested, such as Ulva, Cladophora, Padina, Cystoseira, as biological indicators of specific metals. In this paper the bioaccumulation of 24 metals was studied from prevailing macroalgae of coastal areas of the Mediterranean Sea, with the most usual studying elements being As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn and Fe. In 37 macroalgae species which belong to 13 genera. In order to utilise these data, they were sorted based on numerous criteria on which macroalgae are classified, like taxonomic (red algae, brown algae, green algae) and morphological – functional (“Thick-leathery”, “Filamentous”, “Coarsely-branched”, “Sheet”) but also based on geographical criteria on which the Mediterranean Sea is divided. Green algae are the taxonomic group for which there are most studies for the bioaccumulation of metals in the Mediterranean Sea (56 studies) followed by brown algae (34 studies) whereas based on morphological – functional criteria “Thick-leathery” macroalgae are first (91 studies) and “Filamentous” with the less studies (21 studies). The bioaccumulation of metals in macroalgae Padina pavonica and Ulva sp. has been most studied in the Central Mediterranean and the Northern Aegean sea respectively and these species have been suggested as biological indicators of several metals. In red algae the maximum rates of Co bioaccumulation recorded are 9,199 μg g-1 d.w. in the Northern Aegean sea and of Mn and Zn (1010 μg g-1 d.w. and 823 μg g-1 d.w. respectively) in the Adriatic sea. High concentration of Fe (22726 μg g-1) were recorded respectively in brown algae in the Eastern Mediterranean, Cd with a rate of 311,5 μg g-1 d.w in the Southern Aegean sea and As and Cu (148 μg g-1 d.w and 335 μg g-1 d.w. respectively) in the Adriatic sea. The maximum concentration of Cr was met in green algae (401 μg g-1 d.w.) in the Southern Aegean sea, Ni with a rate of 113,2 μg g-1 d.w., in the Eastern Mediterranean and Pb (3213 μg g-1 d.w.) in the Northern Aegean sea. The relevant abundance of metal concentration in the Mediterranean sea macroalgae was as follow: Fe>Pb>Mn>Zn>Cr>Cu>Cd>As>Ni>Co. What is more, the concentration of most metals in the mediterranean sea macroalgae are as follow: green algae> brown algae > red algae. As far as the “Thick-leathery” macroalgae are concerned maximum rates of As, Mn and Zn (360 µg g-1 d.w., 1010 μg g-1 d.w. and 823 μg g-1 d.w., respectively) were recorded in the Adriatic sea, of Fe (22726 μg g-1 d.w.) in the Eastern Mediterranean, of Cd 311,5 μg g-1 d.w. in the Southern Aegean sea. As for Co, its maximum rate was found in “Filamentous” macroalgae (9,940 μg g-1 d.w.) in the Northern Aegean sea. The highest concentration of Cr was recorded in “Sheet” macroalgae 401 μg g-1 d.w. in the Southern Aegean sea, of Ni (113,2 μg g-1 d.w.). In the Eastern Mediterranean and of Pb (3213μg g-1 d.w.) in the Northern Aegean sea. Based on morphological – functional criteria the bioaccumulation of metals follows this decreasing order: Thick-leathery>Sheet>Filamentous. Regarding the bioaccumulation of elements in the prevailing macroalgae genera, the highest rate of Cr was found in Ulva spp. (401 µg g-1 d.w.), in the Southern Aegean sea, of Ni (113,2 μg g-1 d.w.) in the Eastern Mediterranean sea, of As and Zn with rates of 12 μg g-1 d.w. and 594 μg g-1 d.w. respectively in Adriatic sea. Cd in Cystoseira a maximum rate of 311,5 μg g-1 d.w. in the Southern Aegean sea. Co and Fe in species of the genus Padina were recorded the highest (9,94 μg g-1 d.w. and 22726 μg g-1 d.w., respectively) in the Eastern Mediterranean sea. Moreover, in species of the genus Padina the highest concentration of Cu (335 μg g-1 d.w.) were met in the Adriatic sea and of Pb (525 μg g-1 d.w.) in the Northern Aegean sea. The highest rate of Mn was found in Gracilaria (1010 μg g-1 d.w.) in the Adriatic sea. The bioaccumulation of most metals follows, in general, this order: Padina>Ulva>Gracilaria>Cystoseira. The background levels, which were defined based on species of genus Ulva, as a biological quality element in the Mediterranean Sea are: Cd= 0,042, Cr=1,023, Cu=3,474, Pb=0,615, Zn=5,182 μg g-1 d.w. Next, the coastal areas of the Mediterranean were classified in pollution categories (CF<1= low pollution, 1≤ CF<3= medium pollution, 3≤ CF<6= significant pollution, CF≥6= high pollution). The coasts of the Northern Aegean could be described as the most polluted, mostly by Cd, Cr, Cu, Pb and Zn in comparison to the rest of the areas, whereas the Western Mediterranean is the least polluted by these elements. More specifically, the coasts of the Western Mediterranean were described as low polluted by Cu, medium polluted by Cd and Zn and highly polluted by Cr and Pb. In areas of the Adriatic sea low to high levels of Cd, Cr, Cu and Pb were found while Zn levels were medium to high. The areas of the North Aegean sea showed low to high levels of pollution by Cd, Cr, Cu and Pb while Zn levels were medium to high. In the Northern Aegean sea the areas were described as low to highly polluted by Cd, Cr, Cu and Pb while by Zn significant to highly polluted. The Southern Aegean sea areas were low to highly polluted by Cr, Cu and Pb and medium to highly by Cd and Zn. The coastal areas of Marmara were described as low to highly polluted by Cd and Pb, low to significantly polluted by by Cr and medium to highly polluted by Cu and Zn. In the Eastern Mediterranean there were found low to high levels of pollution by Cd, Cu, Pb and Zn whereas Cr pollution level was medium to significant.
Based on concentrations in the sediment in areas where there were macroalgae, in which there are very few data, these areas can be characterised as areas with low pollution by Cd, Cr, Cu, Pb and Zn with the rates of Effect Range Low (ERL) being 1,2 μg g-1 d.w., 81 μg g-1 d.w., 19 μg g-1 d.w., 39 μg g-1 d.w. και 150 μg g-1 d.w. respectively. As far as sea water is concerned, Cd, Pb and Zn, in most Mediterranean stations, have exceeded the rates of background levels (0,05 μg l-1, 0,03 μg l-1 και 5 μg l-1 respectively) and as a result are considered to be polluted by these elements, a fact which is in accordance with the ascertainment that was previously made using Ulva as a quality element.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Main Files
ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΠΕΡΙΟΧΩΝ ΤΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ ΜΕ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΒΙΟΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΕ ΜΑΚΡΟΦΥΚΗ - Identifier: 151909
Internal display of the 151909 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)