Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

173

Introduction

The present study is part of an on-going monitoring project that aims at

providing an assessment of the state of pollution in the Aegean and the

Ionian Sea. This part is going to add information on the geochemistry of

the surface sediments of the South Aegean Sea. Sediments are important

carriers of trace elements and also they are potential sources of contami-

nants in the hydrological cycle. The contaminants are not necessarily asso-

ciated with permanently on the sediment, but they may be part of biogeo-

chemical cycles [1]. Metals reach the seabed associated with allochthonous

(terrigenous) or autochthonous (biogenic) particles. As a result, sediment

analysis plays an important role in environmental investigations especially

in those cases in which a short-term or past pollution event is not or only

insufficiently traceable from water analysis since they are the final reser-

voir of metals in the marine environment. The study area comprises part of

the Cyclades Plateau and the central and western part of the Cretan Sea. It

is poorly investigated as far as its geochemistry is concerned. Hence, com-

parisons can be made with other nearby areas. 

Methods and materials

Sediment samples were collected, during the July 2000 oceanographic

cruise of the R/V Aegaeon. For the collection of the surface sediment sam-

ples (0-3cm) a Smith-McIntyre type grab sampler was used. Wet sieving

was employed for the separation of the <63µm grain size fraction. The

chemical analyses were conducted on the <63µm grain size fraction of the

sediments since metals from anthropogenic sources are mostly concentrat-

ed on the fine sediment particles [1]. For the major and trace metal analy-

sis, the X-ray Fluorescence technique was used. The <63µm dried sedi-

ment fraction was ground to a fine powder in a twin mill agate mortar

(Retsch MM-200). Five grams of powder were well mixed with 0,5 g of

wax (Hoechst Wax-C). The mixture was pressed in a 31mm aluminum cup

(20 tn, 20 sec) inside a Herzog HTP-40 hydraulic press. The elements were

measured in the powder pellets with a Wavelength Dispersive X-Ray

Fluorescence system (Phillips PW-2400). The XR-F system was calibrat-

ed using reference samples from the U.S. Geological Survey and the

National Research Council of Canada [2].

Results and discussion

The concentration ranges of the elements Fe, Al, Ti, Mn, Pb, Cu, Zn, Ni

and Cr are reported in Table 1. For comparison purposes, metal concentra-

tion ranges from some other unaffected Greek areas are also included in

the same table. The five stations sampled cover a rather wide marine area

of the South Aegean Sea. The water depths ranged from 120 m to 1120 m,

with the shallower stations within the Cyclades plateau and the deeper sta-

tions within the Cretan Sea. The difference between the station depths is

directly re?ected in the granulometric characteristics of the surface sedi-

ments. Thus, the shallower station is characterized by the lowest percent-

age of silt and clay (18,3%), whereas the percentage of the <63µm grain

size fraction is increased with the water depth. Accordingly, the surface

sediments of the shallow station in Cyclades plateau exhibited the lowest

organic carbon content (0,38%) and the highest carbonate content (74%).

The more or less similar distribution with the organic carbon is re?ected by

the heavy metal concentrations except for Cr. Iron, Al, Mn, Cu and Ni con-

centrations did not show any significant variation between the deeper sta-

tions, while they were significantly lower in the shallow station due prob-

ably to the elevated proportion of sand (>80%). According to the table Fe,

Pb, Cu and Zn levels are of the same magnitude in the South and the North

Aegean Sea. Chromium in this study presented a very narrow concentra-

tion range, while the maximum value is relatively low. However, great care

should be exercised in making such comparisons because the extraction

techniques used for the metal determinations are different. 

In the North Aegean Sea Ti concentrations in sediments varied between

3216 and 4640 ppm [4], while in the South Aegean area Ti ranged from

2520 to 2700 ppm. The elevated concentrations of Ti in the North Aegean

sediments are attributed to the existence of some significant riverine

sources that supply the marine environment with large amounts of terrige-

nous particles. In contrast, in the South Aegean Sea the main sources of

suspended particle supply are atmospheric transport and biological

processes within the water column. In order to determine the sources of the

sediments in the area under investigation, the covariation of the elements

withTi (lithogenic sources), organic carbon (biogenic particles) and Al

(aluminosilicates) was tested by plotting the metal concentrations against

Ti, organic carbon and Al, respectively.According to the XY plots of the

elements against Ti, only Al seems to have a relatively stronger linear cor-

relation with lithogenic particles whereas all the other metals do not seem

to be of lithogenic origin. Since terrestrial transport does not seem to be the

main source of the sediments in the South Aegean Sea, the covariation of

the metals with organic carbon, representing particles of biogenic origin,

was tested. Elements like Pb, Zn, Mn and Fe showed a rather strong cor-

relation with organic carbon, implying that heavy metals reach the bottom

sediments possibly bound to particles produced by biological processes.

Furthermore, from the XY plots of the elements against Al, only Pb, Zn,

and to a lesser extent Mn and Ni seem to be partly associated with the finer

sediment fraction where aluminosilicates are the prevailing sedimentary

phase. From inter-element correlation plots, Cr distribution was not found

to be correlated with any of the other metals, Cu was correlated only with

Ni, and Zn was strongly correlated with Pb.Two representative plots are

shown in the Figure 1.

Fig. 1: Lead (ppm) versusorg. C. (%) and Zn (ppm) versusAl (%) in

South Aegean Sea 

References

1- Foerstner U. and Wittmann G.T.W., 1983. Metal Pollution in the Aquatic

Environment, Springer-Verlag, Berlin. 

2- Karageorgis A., Anagnostou Ch., Kaberi H., Papageorgiou A., Taxiarchi M.

and Kabouri G., 2000. X-Ray Spectrometry: A reliable analytical tool for the

determination of major and trace elements in marine sediments. Proc. 6

th

Hel.

Symp. Oceanorg. & Fish., Chios, May 23-26, Greece, pp. 552-554.

3-Voutsinou-Taliadouri F., 1995. AWeak Acid Extraction Method as a Tool

for the Metal Pollution Assessment in Surface Sediments. Mikrochim. Acta,

119, pp.243-249.

4- Kaberi H., Karageorgis A., Garbe-Schoenberg C.D., Krasakopoulou E. and

Anagnostou Ch., 1999. Geochemical analyses of sediment cores from

Northern Aegean and Cretan Sea. 4

th

MTP-II –MATER Workshop,Perpignan,

28-30 October 1999, pp. 158-159.

GEOCHEMICAL ASPECTS OF THE S. AEGEAN SEA SURFACE SEDIMENTS

F.Voutsinou-Taliadouri*, H. Kaberi and N. Friligos

National Centre for Marine Research,  Hellinikon, Athens, Greece - fvouts@ncmr.gr

Abstract

Surface sediment samples from the South Aegean Sea were analysed for organic carbon and calcium carbonate content and for total Fe,

Al,Ti, Mn, Pb, Cu, Zn, Ni and Cr in the <63µm grain size fraction. Analysis of the data revealed that most of the elements analysed do

not have terrigenous origin since they are not correlated with Ti; elements like Pb, Zn, Mn and Fe show relatively strong correlation with

organic carbon whereas only Zn and Pb follow the finer fraction of the sediments. The concentration ranges of the elements analysed are

found to be similar to those reported for other unaffected Greek marine regions.

Keywords: Geochemistry, trace elements, sediments, Aegean Sea, Eastern Mediterranean

Table 1: Heavy metal concentrations in sediments (ppm, except Fe in %)

from the South Aegean Sea and other unaffected Greek marine areas.