TRANSPORT OF PHOSPHORUS AND SUSPENDED MATTER ALONG THE COASTAL WATERS 

OF ALEXANDRIA (SE MEDITERRANEAN SEA) 

Kh. A. Alam El-Din

1

, M.A.R. Abdel-Moati

1* 

and E. E. El-Hogaraty

2

1

Department of Oceanography, Faculty of Science, University of Alexandria, Moharem Bey 21511, Alexandria, Egypt

alam_eldin@lycos.com , * marabdelmoati@yahoo.com

2

Arab Academy for Science and Technology, Alexandria, Egypt - eslamocean@yahoo.com

Abstract

A hydrodynamic and water quality model were applied to a coastal bay east of Alexandria City in the southeastern sector of the

Mediterranean Sea subjected to industrial, agricultural and sewage water discharge, to determine the transport and dispersion of

phosphorus and total suspended matter within the bay. The numerical simulation for the dispersion of phosphorus discharged into the bay,

mainly in the particulate form, exerted a major effect on the marine environment as indicated by phytoplankton blooms in the area.

Keywords: Water quality model, phosphorus, suspended matter, Alexandria coast 

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

166

Abu-Qir Bay, lying east of Alexandria City, is considered one of the

hot spots in the southeastern Mediterranean Sea. The Bay is mostly

affected by different sources of land drainage; industrial polluted

water of El-Tabia outfall which receives daily about 1.5-2.0 x 10

9

m

3

of untreated sewage and industrial wastes, agricultural polluted water

from Lake Edku discharged through El-Maadiya outlet at a rate of 3.3

x 10

6

m

3

/day and fresh water from Rosetta branch of the River Nile

(about 3.76 x 10

9 

m

3

/y). About 22 different factories mainly food pro-

cessing and canning, paper industry, fertilizer industry, textile manu-

facturing and gas exhausting are located in the surrounding area of the

Bay. These factories dump their wastes to the bay mainly through El-

Tabia Pumping Station. 

In view of the rapid increase in the population and development of

Mediterranean cities like Alexandria, and consequent increase in

industrialization, and accumulation of contaminants derived from ter-

restrial, industrial and domestic disposals to the coastal waters, the

objective of the present work is to study the water circulation in Abu-

Qir Bay and its effect on phosphorus (a limiting nutrient along the

southern Mediterranean) and suspended matter transport using

numerical modeling. By developing a hydro-dynamical model (POM)

together with a water quality model (EIA), the study will discuss and

explain both the water circulation and phosphorus transport to find out

a predictable distribution which can be used in understanding the fate

and impact of phosphorus on the marine biota and human life. 

The water circulation in the Abu-Qir Bay is dynamic and is con-

trolled by two factors: the velocity and frequency of the prevailing

wind and the amount of drainage water discharged into the Bay. Five

scenarios are proposed in Abu-Qir Bay. The firstoccur during sum-

mer when the drainage water discharged into the Lake increases and

a weak Northerly or Northwesterly wind prevails. In this case, the

spreading of large amount of lake water discharged into the Bay was

limited by the weak prevailing wind. The secondscenario occurs

when a strong Northerly or Northwesterly wind prevails and small

quantity of drainage water is discharged into the Lake. In this case the

accumulated water in the southern part of the Bay penetrates into the

Lake. The third scenario occurs when a strong Northerly or

Northwesterly wind is acting on the Bay and large amount of drainage

water reaches the Lake. In this case, the water accumulates from the

Lake and the Bay at El-Maadia outlet, raising the sea level. The salin-

ity gradient between the Lake and the Bay in this case is very high.

The fourthscenario occurs under the in?uence of the Westerly wind

where the surface water is directed to the east and turned with the

coastline to the northeast direction to escape from the northeastern

edge of the Bay causing an accumulation in the eastern part of the

Bay. The fifthscenario appears when the Easterly wind pushed the

fresh water coming from Rosetta mouth to spread in the Bay especial-

ly if there is a Northerly component.

According to their importance and availability of credited data,

Total Suspended Matter (TSM) and Phosphorus (PTOT) data were

used since a main part of this limiting nutrient is discharged to the bay

through the particulate form rendering it non-bioavailable. Data and

measurements had been taken in front of the main sources of land

runoff. From numerical simulation, PTOT and TSM had two privi-

leged ?owing directions during Winter. The first is parallel to the

coast along the northeastern region of the Bay while the most impor-

tant direction was ?owing south to the western edge of the central part

of the Bay, which seems to be more often affected. Total Phosphorus

(PTOT) was significantly distributed in the eastern coast of the Bay

near Rosetta Mouth due to the maximum discharge of phosphorus

from the River Nile during winter (11,371 kg/d) as well as the accu-

mulation of PTOT at the western part near TPS (915 kg/d) and Lake

Edku (300 kg/d) approaching the offshore area (Figure 1). The PTOT

load derived from Rosetta Mouth is directed westwards covering most

of the eastern part of the Bay. The ?ow extends seaward exceeding the

open sea boundary. In the coastal zone, particularly in the area adja-

cent to the main outlets, PTOT levels reached maximum values caus-

ing high phytoplankton bloom as indicated from the elevated

Chlorophyll a

content of the surface water.

Fig. 1. 

PTOT

and

TSM in

Abu-Qir

bay

during

winter.

Generally, TPS and Lake Edku are considered the main sources

affecting the distribution of PTOT and TSM among the Bay during

Springand Autumn, where the discharge of Rosetta Mouth is

decreasing to its minimum levels. During spring, and under the effect

of northeast winds, the targeted variables are piled at the area located

between TPS and Lake Edku. High concentrations of TSM were

recorded at the immediate vicinity of Lake Edku and TPS causing

high turbidity in the water column, which is considered to contain

high oxygen consuming material since most of the discharge from

TPS is formed of cellulose derived from the paper industrial complex.

Such oxygen demanding wastes will severely affect the marine biota

in the Bay, creating unsuitable conditions for biological life, especial-

ly in front of these sources.

Under the in?uence of the north and northeasterly winds prevailing

during Summer, PTOT and TSM derived with brackish water, were

directed eastward. The area lying southwest of Abu-Qir Bay sustained

high concentrations due to the maximum discharge from TPS during

this season (Fig. 2).

Fig. 2. 

PTOT

and TSM

in Abu

Qir bay

during

summer.

Generally, PTOT normally peaked following the peak of sewage

discharge. Although the increase of phosphorus is important for

increasing plankton biomass and productivity, negative consequences

ex: eutrophication sometimes take place in the bay.