LEAD AND CADMIUM TRANSFER FROM A POLLUTED STREAM TO THE MARINE ENVIRONMENT

F. Botsou, M. Dassenakis, E. Panou and M. Scoullos*

University of Athens, Department of Chemistry, Laboratory of Environmental Chemistry, Panepistimiopolis, 15771, Athens,

Greece - * mio-ee-env@ath.forthnet.gr 

Abstract

In the Mediterranean area and especially in Greece many, rather small polluted streams transfer their heavy metal load to the coastal

environment. Asopos River is a typical pollution source for the coastal waters of South Euvoikos gulf. The chemical behaviour of lead and

cadmium in this system and particularly in the intermixing zone between freshwater and the marine environment has some interesting

features. It includes processes of precipitation, dilution and desorption, which could affect on their bioavailability and toxicity.

Keywords: Asopos; streams; lead; cadmium.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

176

Introduction

Major international conferences (WSSD Johannesburg 2002, WWF

Kyoto 2003) stress the need for Integrated Water Resources

Management (IWRM) and suggest to address water management at

the river basin level. In the Mediterranean, apart from few large

riverine systems, there are hundreds of small and medium size rivers

characterized by: a) high variation in river ?ow and discharge, b) high

sediment discharge, mostly seasonal c) many scattered polluting

activities in small catchment areas and d) lack of systematic

environmental management of water. Little is known about the extent

in which such small systems contribute to coastal pollution. This

study aims at identifying the contribution and the geochemical

behaviour of two priority hazardous substances, lead and cadmium in

the estuary of Asopos River, which could be considered as a

representative case of such systems. The drainage basin of Asopos is

one of the most industrialized areas of Greece.

Study area

The drainage basin of Asopos river covers an area of approximately

450 km

2

. During the dry season there is almost no physical ?ow and

small pools and hypersaline microenvironments are formed. On the

contrary, ?ash ?ood events are common during the wet season. The

basin hosts more than 220 industries, including textile and dyes, metal

finishing plants, chemicals, fertilizers etc. About 80 of these plants

produce wastewaters, but only 36 of them are equipped with

wastewater treatment facilities. The direct disposal of treated and

untreated effluents into Asopos river and its branches is a usual

practice [1]. The estuary of Asopos is located at the west coast of

Southern Evoikos Gulf, which has relatively strong currents and some

tides. The studied area was between 38

°

18’-38

°

20’North and 23

°

44-

23

°

47’East.

Materials and methods

Four samplings were carried out in May, July (dry season),

November 2001 (wet season) and July 2002 (after a ?ash ?ood event)

at the riverine, estuarine and marine compartments of the system.

Dissolved oxygen, temperature, conductivity, and pH were measured

in situ. Water samples were filtered in succession through 8 and

0,45

µ

m Millipore filters. The filters were treated with HNO

3

in PTFE

beakers for the determination of particulate metals [2]. Dissolved

metals were preconcentrated on “Chelex–100” resin columns [3].

Trace metals were determined by Graphite Furnace Atomic

Absorption Spectrometry (Varian SpectrAA-640Z) and Flame AAS

(Varian SpectrAA-200). Organic carbon was determined by a

Shimanzu Carbon Analyzer 5000A.

Results and discussion

• The three “compartments” of the system were identified and they

are characterized by three distinctive regimes: the riverine (salinity

<2%o), the estuarine (mixing zone with salinity variations 2-40%o,

turbidity maximum) and the marine (salinity >36%o). 

• Due to the small depth the water column throughout the system

was well oxygenated. 

• pH ranges between 7.7-8,7 at the river and between 8.0-8.2 at the

sea. 

• Dissolved organic carbon distribution also corresponds to the

aforementioned division, with the most elevated concentrations in the

riverine part and lower concentrations in the estuarine and marine

ones (mean values 19.4, 10.7, 4.7 ppm respectively). 

• During the period of permanent ?ow of the river (11/01-7/02) the

concentrations of particulate metals were reduced seawards. This

pattern of distribution is clear for both expressions, w/v and w/w due

to dilution and desorption respectively (Table 1).

• The concentrations of dissolved metals in the estuarine and

marine parts are reduced compared to the river due to dilution of the

riverine polluting load. However, the desorption of metals from

particles entering the marine environment results occasionally to

higher concentrations of dissolved metals in the marine compartment

in comparison to the estuarine one.

• During the dry (no ?ow) period (5/01-7/01) the concentrations of

both dissolved and particulate metals (expressed as w/w) were

increased in seawater in comparison to the estuary. This may be

attributed to coastal pollution sources, the contribution of which

becomes more visible under reduced riverine inputs. 

• The main form of lead is the particulate one whereas, in the case

of cadmium the dissolved form, which is also more bioavailable,

prevails.

Conclusion 

The study of the Asopos River indicates that small and medium size

rivers and streams play an important role in the pollution of coastal

waters in their vicinity. However, their impact on the pollution of the

offshore Mediterranean waters is likely to be very limited. 

References

1-Loizidou M., Spanos I., Lagoudi A, 1999. Planning of central industrial

wastewater treatment plant of Asopos area. NTUA Technical report.

2-Dassenakis M., Scoullos M., Gaitis A, 1997. Trace metals transport and

behavior in the Mediterranean estuary of Acheloos river. Marine Pollution

Bulletin, 34, 2: 103-111. 

3-Scoullos M. and Dassenakis M., 1984. Determination of dissolved

trace metals in seawater: the use of Chelex –100 resin. First Hellenic

Symposium on Oceanography and Fisheries. Abstr. Pp. 302-309.