LONG TERM CHANGES OF NUTRIENTS ENRICHMENT IN A GREEK ANOXIC MARINE BAY

N. Friligos*, R. Psyllidou-Giouranovits, A. Pavlidou

Hellenic Centre for Marine Research, PO Box 712, GR 190 13, Anavyssos, Attica, Greece - rpsill@ncmr.gr

Abstract

This paper concerns the nutrient status and the oxygen conditions between two different periods, 1973-1976 and 1993-1996, in the Elefsis

Bay, which is an anoxic basin in the Saronic Gulf. The development of a thermohaline circulation has significant implication for nutrient

cycles and oxygen distribution in the bay. The relation between the long-term accumulation of nutrients and denintification for the periods

1973-1976, 1993-1996, are discussed. 

Keywords: Nutrients, eutrophication, Greek anoxic bay.

Rapp. Comm. int. Mer Mιdit., 37,2004

197

Introduction

The Gulf of Elefsis (Fig. 1) is an almost enclosed body of water

which is situated in the northern Saronikos Gulf. It is a small (67

km

2

), shallow area (max. depth 33 m) joined to the rest of the

Saronikos Gulf by two sills, 8 m minimum depth at the western end

and 12 m minimum depth at the eastern end. It differs from the rest of

the Saronikos Gulf not only in its morphology, but also in the extent

to which it is polluted. Most of this pollution arises form the industrial

complexes on its shores. It is also polluted by sewage from the main

outfall through the east channel. The present study deals with long

term nutrients enrichment over a long period of time (1973-1996).

Materials and methods

The topographical setting and typical station locations are shown in

Fig. 1. The sampling was performed seasonally during 1993-1996.

Measurements of temperature, salinity dissolved oxygen and

inorganic nutrients were performed by methods quoted by Friligos(1).

Results and discussion

Analysis of the data revealed that there was one general cycling of

temperature over the year. Cooling of the upper layers reached a

minimum in February-April, with temperatures of about 12-14 

o

C.

Then water mass began warming up to maximum values of about 25

o

C in August. The salinity range was 38-39 psu. The density lay

within the range 26-29 

s

t

and the pycnocline was related to the

thermocline. During the winter the water in the Gulf was well mixed

while, from May onwards, the gradual development of a thermocline

led to the stratification of the water column and, in late September,

there was a breakdown of the thermocline and vertical mixing of the

water column. 

In summer, temperature differences of 10 

o

C between sea surface

and bottom resulted in the development of a strong stratification,

which persisted for about 4 months and caused anoxic conditions

below 20 m. High salinities develop in the summer as a result of

evaporation and low temperatures occur during the winter as a result

of the shallow maxium depth, 33 m.

The period of stratification was accompanied by deoxygenation of

the water column below 20 m. The values of oxygen ranged between

1 and 7 ml/l in the water column at 0-20 m and 0.5 and 5 ml/l below

20 m. Anoxic conditions occurred below 20 m during the summer.

The values of silicate ?uctuated from 1 to 10 

΅

M down to 20 m.

Below 20 m, the values were 1-45 

΅

M. Silicate maxima occurred at

the bottom of the water column at times of stratification and

deoxygenation. The values of phosphate, down to a depth of 20 m,

ranged from 0.1 to 0.5 

΅

M. Below 20 m, the values were 0.30 – 3.00

΅

M. The highest values up to 3 

΅

M occurred during anoxic

conditions. 

Increased values of nitrate of 0.5 – 2.5 

΅

M were observed in the

winter. Owing to the denitrification during the period July – October,

the nitrate value fell below 0.5 

΅

M. The values of nitrite were between

0.1 – 0.5 

΅

M above 20 m and 0.5 – 1.0 

΅

M below 20 m. The corres-

ponding values of ammonia were 1 – 5 

΅

M and 5 – 10 

΅

M. It should

be noticed that in summer with the occurrence of denitrification,

nitrite exceeded nitrate. Higher ammonia values, as in the case of

silicate and phosphate, occurred during anoxic conditions. The

formation of ammonia and its subsequent oxidation to nitrate via

nitrite proceeds throughout the winter. Also we found during this

study (1993-1996), the tendency of the water of the Elefsis Bay to

accumulate nutrients above the background level. The Elefsis Bay

contained about three times more inorganic nitrogen than the

background; this was mainly due to the ammonia, which was about

five times more than the background value. Nitrate and nitrite also

were two times, more than the background. Moreover, phosphate and

silicate were respectively about five and four times more than the

background. 

Friligos(1) reported that the Elefsis Bay during the period 1973-

1976 contained nine times more inorganic nitrogen than the

background; this was mainly due to the ammonia which was about

fifteen times more than the background value. Nitrates and nitrites

also were respectively, seven and three times more than the

background. However, the enrichment of phosphates and silicates

were similar to the period 1993-1996.

Thus the denitrification was greater for the period 1993-1996 and

the Elefsis bay worked as reductant biological treatment plant for the

case of nitrogen. 

References

1-Friligos N., 1989. Nutrient and oxygen conditions in the Elefsis Bay,

and intermittently anoxic Mediterranean basin. Toxicol. and Environm.

Chemistry, 19:179-186.