Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

215

AN OVERVIEW OF NUTRIENTS AND HEAVY METALS IN THE IZMIR BAY, TURKEY, 1996-2002

F. Kucuksezgin*, A. Kontas, O. Altay, E. Uluturhan, E. Darilmaz

Institute of Marine Sciences&Technology, inciralti, 35340-Izmir - *filiz.ksezgin@deu.edu.tr

Abstract

The nutrient concentrations ranged between 0.01-0.19, 0.01-10 for o-PO

4

-P; 0.10-1.8, 0.13-27 for TNO

x

-N, 0.34-8.0, 0.43-39 

µ

M for

silicate in the outer and middle-inner bays, respectively. Heavy metals found in sediment varied for Hg: 0.05-1.3; Cd: 0.004-0.82; Pb: 14-

113;Cr: 29-316 

µ

gg

-1

. High values were observed in the inner bay. Outer and middle bays show low levels of metal enrichments except

Gediz River estuary. The levels gradually decreased over the sampling period. The metals found in fish varied for Hg: 4.5-928, Cd: 0.10-

14, Pb: 0.10-918 

µ

gkg

-1

.

Key words: nutrients, heavy metals, sediment, fish, Izmir Bay

Introduction

Izmir Bay is one of the great natural bays of the Mediterranean. The

Gediz River, which ?ows to the outer bay, is the biggest river in the

bay. Inner bay intensely industrialized compared to outer bay and is

heavily polluted by nutrients, organic material. Eutrophication of the

inner bay is a serious problem throughout the year and red tide events

are becoming more frequent. A number of studies have been carried

out on the concentrations of nutrients, metals in the bay during a year,

but no long-term and seasonal data are available. The main aim of this

study was to monitor levels, temporal variability, distribution of

nutrients, metals in edible fishes and sediments before and after

wastewater plant.

Materials and methods

Data were collected during cruises of R/V K. Piri Reis in the bay.

Sediment samples were taken using Van-Veen Grab from surface

sediments. Samples were digested in microwave digestion system

with an HNO

3

-HF-HClO

4

-HCl mixture. Tissues were digested with

HNO

3

-HClO

4

in a microwave system. All analyses were performed

by ?ame (Cr), cold vapour (Hg), graphite furnace (Cd, Pb) AAS,

using the manufacturer’s conditions with background correction. The

detection limits for heavy metals are Hg:0.05 

µ

gl

-1

, Cd:0.10 

µ

gl

-1

,

Pb:0.10 

µ

gl

-1

, Cr:0.06 mgkg

-1

.

Results and discussion

Nutrients

In the periods of 1996-2002, during autumn, TNO

x

-N, o-PO

4

-P

levels were generally higher than the other periods (Table 1).

Maximum values were recorded during autumn because of low

consumption by phytoplankton. High levels of nutrients were

observed during summer and autumn due to bacterial degradation in

the inner bay. The phosphate concentrations in inner bay were higher

than values observed in clean waters, a clear indication of the role of

domestic waste. Higher chlorophyll-a values were determined in

spring and autumn periods. The ratio of TNO

x

to phosphate was lower

than the Redfield’s ratio. A two-way ANOVA was used to compare the

nutrient concentrations among seasons and sampling stations. The

nutrient concentrations significantly varied among season and

sampling stations. Izmir wastewater treatment plant (WTP) was

constructed in the beginning of 2000. The concentrations of TNO

x

-N

have been reduced after WTP except sudden discharges, while

increases were recorded for the levels of o.PO

4

-P in the middle-inner

bays. The capacity of WTP has not been found enough for the

phosphate. High levels of ammonia were found in the middle-inner

bays due to the intensive rain.

Table 1. Range, mean values of nutrients (

µ

M) in Izmir Bay.

Heavy metals in sediment

The highest concentrations of metals were found in the inner bay.

The maximum level of Hg (1.3 

µ

gg

-1

dry wt) was measured at harbour

in 2000. High levels of mercury were found in the NW part of the

outer bay due to old center of mercury mining. The highest cadmium

(0.82 

µ

gg

-1

) was also found at harbour in 1997. Lead (113 

µ

gg

-1

) and

chromium (316 

µ

gg

-1

) were quite high in the sediments of middle-

inner bays. The main source of lead is probably the traffic, since the

great majority of the cars have no catalytic converters and burn leaded

fuel. Maximum levels of Cr were observed at the Gediz River estuary

due to the leather tanning plants. Metal concentrations decreased in

2002 at all sampling stations in the bay except Cr depending on the

treatment of wastewater by WTP. The concentrations of metals in the

outer bay were generally similar to the Aegean except chromium (1).

The levels of metals are lower in the inner bay than polluted areas of

Mediterranean (2).

Heavy metals in fish

Mullus barbatuswas recommended by FAO/UNEP as monitoring

species. Solea vulgariswas also selected as monitoring species

because it is important commercially and commonly consumed by

humans. In M.barbatus Hg level increased in 2002, while decreases

were recorded for the values of Pb. All metal levels were significantly

lower in S.vulgaristhan M.barbatus. Regression between Hg

concentrations and the fish length was statistically significant

(p<0.05). An increase in Hg with increasing length was noted for

M.barbatus, in good agreement with results from the Aegean Sea (3).

ANCOVA was used to compare metal concentrations among seasons,

no significant differences were detected. Metal concentrations found

in this study were higher than those from clean areas of Aegean Sea

(3), and are likely due to natural and industrial inputs to Izmir Bay. On

the other hand, metal concentrations in Izmir Bay are considerably

lower than those found in polluted areas of Mediterranean, such as

Tyrrhenian Sea and Saranikos Gulf (4,5).

References

1-Friligos N., Moriki A., Sklivagou E., Krasakopoulou E., and

Hatzianestis I., 1998. Geochemical characteristics of the surficial

sediments of the Aegean Sea. Rapp. Comm. int. Mer Médit., 35: 260.

2-Zvonaric T., and Odzak N., 1998. Distribution of Hg,Cu,Zn,Cd and Pb

in surface sediments from the coastal region of the central Adriatic. Rapp.

Comm. int. Mer Médit., 35: 312.

3-Kucuksezgin F., Altay O., Uluturhan E., and Kontas A., 2001. Trace

metal and organochlorine residue levels in red mullet (Mullus barbatus)

from the eastern Aegean, Turkey. Water Res., 35: 2327-2332.

4-Taliadouri-Voutsinouu F., 1980. Trace metals in marine organisms

from the Saronikos Gulf (Greece). V

es

Journées Etud. Pollutions, CIESM,

275-280.

5-Barghigiani C., and De Ranieri S., 1992. Mercury content in different

size classes of important edible species of the Northern Tyrrhenian Sea.

Mar. Pollut. Bull., 24: 114-116.