Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

369

Introduction

Since the end of November 1996, a desalination plant located in the

Ustica Island (Southern Tyrrhenian Sea) has been furnishing potable

water to the inhabitants. The plant operates through a thermal com-

pression process: heated sea water ?ows through a pipe-line into an

evaporator where a pressure of 0.185 bar maintains the boiling-point

at less than 65°C, producing vapour (condensing in potable water) and

discharging brine (70 ppt salinity, up to 3°C warmer than intake tem-

perature) at a rate of 30.000 kg/h. The effects on benthic organisms

near a brine disposal vary from changes in species composition and

diversity (1, 2) to the total destruction of benthic communities (2).

Various effects on marine organisms by discharge of heated effluents

have also been reported (3, 4). The aim of this study was to assess the

effects of the discharge on the zoobenthic communities surrounding

the diffuser over a period of one year.

Materials and methods

The discharge diffuser is located at a depth of 50 m on a soft bot-

tom characterised by strong currents. Three sampling stations were

investigated: A) around the diffuser; B) 20-30 m away from the dif-

fuser downstream; C) control site. Samples were collected in

November ‘96, just before the plant was activated, and in July and

November ‘97, following brine discharge. Five samples were taken at

each station with a 0.1 m

2

van Veen sediment grab (5); the samples

were washed on a 0.5 mm sieve and preserved in 5% formalin.

Animals were identified to species and counted. Statistical analyses

included comparison of sites (treatments) by analysis of variance,

using total richness (R) and abundance (N) (5) computed for separate

taxa (blocks: polychaetes, crustaceans, molluscs, echinoderms, sipun-

culans and others); ANOVA-test was repeated three times both for R

and for N considering each sampling period; in order to get the obser-

vations homogeneous, R and N were weighed to one litre of sediment

analysed. Shannon-Weaver diversity index (H’) and evenness (J) were

calculated for all stations (6). Summer and winter monitoring of tem-

perature and salinity took place at the diffuser site, using a multipa-

rameter probe IM 51 Idromar, before and after brine discharge was ini-

tiated. Particle grain size analysis was performed for all stations,

expressed on the phi (

f

) scale, where 

f

= -log

2

(x) where x = particle

size in millimetres.

Results

Mean temperatures and salinities at all stations, prior to hyperhaline

discharge, were: 16-17°C and 37.9 ppt in summer; 13°C and 36.9 ppt

in winter. Readings at station A, following discharge, were: 18-19°C

and 49.6 ppt in summer; 16°C and 47.4 ppt in winter.The bottom was

mainly composed of medium sand and characterised by the presence

of encrusted Melobesiae, biodetrital and volcanic clasts, with the typ-

ical species of the biocoenosis of detritic sediments (7). A total of 310

taxa and 11.366 individuals have been recorded. In November ‘96

polychaetes were the most abundant group in terms of both N (43.1%)

and R (48.1%), followed by crustaceans (23.3% and 30.3% respec-

tively). Other groups were represented by low N and R values, except

for sipunculans. The sipunculid Aspidosiphon muelleriDiesing was

the dominant species at all stations; the polychaete Lysidice ninetta

Audouin & Milne-Edwards was also well represented. During ’97

summer and winter seasons, main differences were found at station A

with the lowest values being recorded for all groups examined, where-

as stations B and C showed closer indexes values. In July ‘97, echin-

oderms were absent at station A and the dominant species were

L.ninettaand A. muelleri. In November ‘97, the station A was domi-

nated by the polychaete Pisione remota(Southern) (18.5%) whereas

A. muelleri, dominating the other two stations, nearly disappeared

(2.3%) and occurrence of L. ninettadecreased at all sites. Prior to the

activation of the plant, all stations recorded quite similar H’values

(H’= 3.8); after its activation, station A showed the lowest value (H’=

3.2) whereas the other sites mainteined the initial value. Evenness

resulted similar at all sites and seasons (J= 0.7-0.8). ANOVA-test com-

puted for N during winter ’96 showed no relevant differences among

sites: the observed value (F= 1.99) is less than critical value (F

2,10

=

4.1) for p

=

0.05. On the contrary, major differences were recorded

both in summer ‘97 (F= 9.27) and in winter ‘97 (F= 25.4). Few differ-

ences were noted among sites for R: statistical test values were very

close to critical value, for p 

=

0.05. 

Discussion

Analysis of benthic communities showed that, after one year, the

hyperhaline and heated plume affected the organisms living near the

diffuser. Major effects were recorded on abundance that decreased at

the discharge site for all the groups examined; particularly, crus-

taceans, molluscs and echinoderms nearly disappeared. Although sta-

tistical analysis computed for richness did not differ significantly

among sites, it should be remarked that very few species were found

near the active diffuser, especially among crustaceans which decreased

in numbers during both summer and winter seasons, compared to

those recorded at other sites. Differences in H’values were very low;

furthermore, the high values of J at all sites indicated a good distribu-

tion of the individuals among species. No relevant effects on benthic

communities were noted at station B as the hyperhaline plume dilutes

itself in a very few meters from the discharge mouth. The most repre-

sented polychaete L. ninettaseemed not to be directly affected by

salinity changes. Its presence is related to that of Melobesiae in which

the species lives (7). Moreover, this species has been found living

inside Posidonia oceanicascales (8), suggesting this borer’s ability to

adapt to particular conditions. The dominance of P. remotaconfined

only to the diffuser site in winter ‘97 could suggest this species suits

well to the high salinity and temperature being here recorded.

References

1- Giammona C.P. and Darnell R.M., 1990. Environmental effects of the

Strategic Petroleum Reserve Program on Louisiana continental shelf

communities. Am. Zool., 30(1): 37-43.

2- Hardy J.T., 1983. Hyperhaline communities of the Red Sea and Arabian

Peninsula and potential effects of brine disposal. Bull. Inst. Oceanogr. Fish.,

Cairo, 9: 321-330.

3- Bamber R.N. and Spencer J.F., 1984. The benthos of a coastal power

station thermal discharge canal. J. Mar. Biol. Ass.U.K., 64: 603-623.

4- Crema R. and Bonvicini Pagliai A.M., 1980. The structure of benthic

communities in an area of thermal discharge from a coastal power station.

Mar. Poll. Bull., 11: 221-224.

5- Stirn J., 1981. Manual of methods in aquatic environment research. Part 8.

Ecological assessment of pollution effects. FAO Fish. Tech. Pap., 209: 71 pp.

6- Gray J.S., 1981. The ecology of marine sediments. Cambridge University

Press, pp. 53-66.

7- Castriota L., Sunseri G. and Vivona P., 1998. Primi dati sui popolamenti

zoobentonici dei fondi mobili dell’area compresa tra Punta Gavazzi e Punta

dell’Arpa (isola di Ustica, Tirreno meridionale). Biol. Mar. Medit., 5(1): 530-

533.

8- Guidetti P., Bussotti S., Gambi M.C. and Lorenti M., 1997. Invertebrate

borers in Posidonia oceanicascales: relationship between their distribution

and lepidochronological parameters. Aq. Bot., 58: 151-164.

A ONE-YEAR STUDY OF THE EFFECTS OF A HYPERHALINE DISCHARGE FROM A DESALINATION

PLANT ON THE ZOOBENTHIC COMMUNITIES IN THE USTICA ISLAND MARINE RESERVE

(SOUTHERN TYRRHENIAN SEA)

Castriota L.

1

, Beltrano A.M.

2

, Giambalvo O.

3

,Vivona P.

1

, Sunseri G.

1

*

1

ICRAM STS, Palermo, Italy - g.sunseri@tin.it

2

IRMA-CNR, Mazara del Vallo (TP), Italy

3

Dipartimento di Scienze Statistiche e Matematiche “S. Vianelli”, Università degli Studi di Palermo, Italy

Abstract

Sampling of the soft-bottom zoobenthic communities living near a hyperhaline discharge from a desalination plant was taken from

November ’96 to November ‘97 using a van Veen grab.The three stations being investigated showed significant differences in abundance.

Major effects were recorded on polychaetes, crustaceans and molluscs decreasing in numbers at the diffuser site and on echinoderms which

disappeared.

Key-words: zoobenthos, salinity, thermal pollution, Tyrrhenian Sea