Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

164

Introduction

The aim of the present communication is to provide information

about the levels of major and trace elements in particulate matter (PM)

of the Otranto Strait and the Ionian Sea, and moreover to evaluate ele-

mental transport processes from the continental shelves to the Ionian

Basin. Apart from a recent study on the distribution patterns of major

elements in the Adriatic Sea and the Otranto Strait [1], the geochemistry

of PM in the Ionian Sea had not been studied in the past. This work is

part of the INTERREG-II project and presents preliminary data on the

geochemistry of twenty major and trace elements determined in PM.

The Otranto Strait links the Adriatic Sea and Ionian Sea; it is about

75 km wide and maximum depth is ~780 m (Fig. 1a). The Ionian Sea

can be identified as the region between Sicily and western Greece;

maximum depth in the area under investigation is about 2000 m.

Samples were collected along two transects: the first was located in the

Strait of Otranto, and the second at the south of Kerkyra (Corfu) and

Paxoi Islands in the Ionian Sea (Fig. 1a). 

Methods

Combined CTD/Light transmission casts were made at 11 stations

during the first INTERREG-II cruise (14-27 February 2000) on board

R/V Aegaeo.Water samples were collected and filtered through mem-

brane filters (for details see [2]) that were used for the determination

of particulate matter concentration (PMC). Total elemental composi-

tion (Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Ba, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As,

Sr, and Pb) of the PM was determined by X-ray spectrometry at the

laboratories of PMEL/NOAA [3]. Particulate organic carbon (POC)

and nitrogen (PON) were analyzed by combustion methods in a CHN

elemental analyzer [4].

Resulsts

On the Otranto Strait transect higher PMCs are observed: (i) in the

upper 200 m of the water column, the higher PMCs (0.13-0.19 mg/L)

originating in the Greek continental shelf and decreasing westwards;

(ii) in mid-waters (400-600 m; PMC: 0.17-0.25 mg/L), where PM is

probably detached from the steep slope; and (iii) in a zone 100-200 m

thick, over the sea?oor at water depths between 600 and 1000 m,

which is most likely the result of surface sediment resuspension

(PMC: 0.15-0.22 mg/L). Chemical element interrelations were studied

with respect to their spatial distribution patterns, the correlation coef-

ficient matrix and factor analysis scores. The majority of the elements

determined (Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti,V, Cr, Mn, Fe, As, and Pb) fol-

low the distribution patterns of the PMC. These elements are the con-

stituents of terrigenous aluminosilicates, represented by Al (Fig. 1b).

Sr and partly Ca are biogenous constituents and show relatively ele-

vated concentrations in the upper waters where biological activity

takes place (Fig. 1c). Similar patterns are observed for Ni, but its

behavior remains unclear. Cu, Zn and Fe concentrations are higher in

the particles resuspended from the Greek continental slope and prob-

ably represent a metal oxyhydroxides phase. Particulate organic car-

bon (POC) varied between 0.71 and 3.83 µmol/L and along with S and

a part of the metals, forms an organic-related phase. 

On the Ionian Sea transect surface waters (0-200 m) show higher

PM concentrations (PMC: 0.2-0.3 mg/L). The geochemistry of all ele-

ments follows this prevailing pattern indicating the detrital origin of

the particles (Fig. 1d). Elemental concentrations decreased constantly

with depth, whereas resuspension over the slope was not identified.

Element interrelations were similar to the Otranto Strait phases: litho-

genic, biogenous, oxyhydroxides and organic. POC varied between

0.59 and 3.32 µmol/L, and was grouped with S and some metals.

Discussion and conclusions

Particulate matter originating in the western Greek mainland occu-

pies the surface waters of the continental shelf and supplies the Ionian

Sea with detrital aluminosilicates represented by Al (Fig. 1d). This

material, following the general cyclonic circulation [5] is transported

to the north, along the coastline, and enters the Adriatic Sea through

the Strait of Otranto. PM is also entrained in the water column from

sediment resuspension occurring over the eastern slope and sea?oor of

the Otranto Strait. However, elevated elemental concentrations in the

latter area may be related to the presence of deep Adriatic water [5],

which is rich in Al [1]. Significant out?ow of PM from the Italian shelf

has been reported [1], but was not detected, possibly due to the dis-

tance of the stations from the Italian coast.

References

1. Price N.B., Brand T., Pates J.M., Mowbray S., Theocharis A.,

Civitarese G., Miserocchi S. Heussner S. and Lindsay F., 1999.

Horizontal distributions of biogenic and lithogenic elements of suspended

particulate matter in the Mediterranean Sea. Progress in Oceanography,

44, 191–218.

2. Karageorgis A., Anagnostou Ch., Georgopoulos D. and Albuisson M.,

2000. Distribution of suspended particulate matter determined by in-situ

observations and satellite images in the NW Aegean Sea (Greece). Geo-

Marine Letters, 20, 93-100.

3. Feely R.A., Massoth G.J., Lebon G.T., 1991. Sampling of marine

particulate matter and analysis by X-ray ?uorescence spectrometry. In:

Hurd, D.C., Spencer, D.W. (Eds.), Marine Particles: Analysis and

Characterization,Geophysical Monograph Series, vol. 63, AGU,

Washington, DC, pp. 251-257.

4. Nieuwenhuize J., Maas Y.E.M. and Middelburg J.J., 1994. Rapid

analysis of organic carbon and nitrogen in particulate materials. Marine

Chemistry, 45, 217-224.

5. Astraldi M, Balopoulos S., Candelac J., Font J., Gacic M., Gasparinia

G.P., Manca B., Theocharis A. and Tintoré J., 1999. The role of straits

and channels in understanding the characteristics of Mediterranean

circulation.Progress in Oceanography, 44, 65-108.

GEOCHEMISTRY OF PARTICULATE MATTER IN THE OTRANTO STRAIT AND THE IONIAN SEA

A. Sioulas

1

,A.P. Karageorgis

2

*, R.A. Feely

3

, G.T. Lebon

3

, H. Kaberi

2

,  and Ch. Anagnostou

2

,

1

Hydrobiological Station of Rhodes, Hellas - hsr@rhs.rho.forthnet.gr

2

National Centre for Marine Research, Elliniko, Hellas - ak@?.ncmr.gr

3

Pacific Marine Environmental Laboratory, NOAA, Seattle, USA - feely@pmel.noaa.gov

Abstract

The geochemistry of major and trace elements in particulate matter (PM) from the Otranto Strait and the Ionian Sea has been studied in

the framework of INTERREG-II project. Chemical elements form three groups related to detrital aluminosilicates, biogenic activity,

oxyhydroxides and organic matter. Elemental distribution patterns largely follow the PM concentration that was found elevated in shelf

surface waters as well as over the Greek continental slope and the Otranto Strait sea?oor. PM originating in the rivers ?owing in the Ionian

Sea is transported toward the Adriatic Sea through the eastern part of Otranto Strait.

Keywords: geochemistry, particulates, Otranto Strait, Ionian Sea, Eastern Mediterranean

Figure 1 a : Location map, sampling stations and general

bathymetry; b : distribution of particulate Al (nmol/L) at thz

Otranto Strait; c : distribution of particulate Sr (nmol/L) at the

Otranto Strait; and d : distribution of particulate Al nmol/L) at

the trasect south of Kerkyra Isl.