Fluid seepage on and offshore Western Greece
Authors: Κορδέλλα Σταυρούλα 
Published: September 2021

Η παρούσα διατριβή είναι μια ολοκληρωμένη γεωλογική, γεωχημική και ωκεανογραφική μελέτη των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των διαφυγών ρευστών πλούσιων σε υδρογονάνθρακες που λαμβάνει χώρα σε δύο περιοχές που βρίσκονται στη Δυτική Ελλάδα, στον Κόλπο του Κατακόλου και στον Αμβρακικό Κόλπο. Η Δυτική Ελλάδα επηρεάζεται ιδιαίτερα από διεργασίες διαφυγών υδρογονανθράκων που σχετίζονται με την παρουσία υπογείων κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου. Η διαφυγή είναι απλώς η φυσική, ανοδική μετανάστευση ρευστών από αυτά τα κοιτάσματα. Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των διαφυγών ρευστών πλούσιων σε υδρογονάνθρακες περιλαμβάνουν: (α) την εκπομπή αερίων θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, (β) την υποξία σε υδατικά συστήματα, (γ) την υποβάθμιση των γεωτεχνικών ιδιοτήτων του εδάφους και των ιζημάτων, (δ) τις γεωλογικές επικινδυνότητες λόγω εκρηκτικότητας και τοξικότητας του φυσικού αερίου. Αυτή η διατριβή επικεντρώνεται στα σημεία (α), (β) και (γ). (α) Το μεθάνιο (CH4), το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου, είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου και η διαφυγή του είναι μια σημαντική φυσική πηγή αερίων θερμοκηπίου για την ατμόσφαιρα. Η διαφυγές μπορεί να λαμβάνουν χώρα στην ξηρά ή στο θαλάσσιο περιβάλλον, που συνδέεται πάντα με την παρουσία ενεργών τεκτονικών ρηγμάτων., όπως τεκμηριώνεται και σε αυτή τη διατριβή. Η μέτρηση της ροής του μεθανίου (γενικά εκφράζεται σε mg m-2 ανά ημέρα ή σε τόνους ανά ημέρα) είναι η βασική μελέτη που οφείλουμε να κάνουμε ώστε να απευθυνθούμε στην επίδρασή του στην ατμόσφαιρα. (β) Η υποξία σε υδατικά περιβάλλοντα είναι ένα σημαντικό περιβαλλοντικό φαινόμενο με ισχυρές επιπτώσεις στη ζωή και τη βιοποικιλότητα. Τα καλά οξυγονωμένα υδατικά οικοσυστήματα βασίζονται σε μια εύθραυστη ισορροπία μεταξύ παραγωγής, μεταφοράς και κατανάλωσης οξυγόνου. Η υποξία μπορεί να προκληθεί από φυσικούς και ανθρωπογενείς παράγοντες, όπως η υδατική κυκλοφορία, η υψηλή θερμοκρασία νερού, η διαστρωμάτωση της υδάτινης στήλης και αμιγώς ανθρωπογενείς πιέσεις όπως η ρύπανση. Η διαφυγή υδρογονανθράκων είναι ένας πρόσθετος φυσικός παράγοντας που δεν έχει μελετηθεί ακόμη επαρκώς. Είναι γνωστό, θεωρητικά, ότι το στα υδατικά περιβάλλοντα, το διαλυμένο οξυγόνο καταναλώνεται για την οξείδωση του μεθανίου που απελευθερώνεται από τον πυθμένα. Η γνώση όμως των συνθηκών που ρυθμίζουν αυτήν τη διαδικασία είναι ακόμη ασαφής. (γ) Οι κρατήρες είναι βαθιές κοιλότητες σε σχήμα κώνου που είναι το αποτέλεσμα της διάβρωσης/υποβάθμισης των θαλάσσιων ιζημάτων και προκαλούνται από διαφυγή ρευστών από τον θαλάσσιο (και όχι μόνο) πυθμένα (π.χ., ο Κόλπος της Αμφιλοχίας σε αυτή τη διατριβή). Οι κρατήρες αποτελούν στοιχεία που μπορούν να επεξηγήσουν και να δικαιολογήσουν τη διαφυγή ρευστών σε υδατικά περιβάλλοντα. Στην ξηρά, η διαφυγή αερίου μπορεί να είναι η αιτία υποβάθμισης του εδάφους, όπως παραμόρφωση της ασφάλτου και ρωγμές. Αυτό συμβαίνει επειδή η άσφαλτος και το τσιμεντένιο οδόστρωμα πάνω από μια περιοχή διαφυγών (π.χ., το Λιμάνι του Κατακόλου σε αυτή τη διατριβή) λειτουργεί ως επικάλυμμα για το υποκείμενο αέριο που σταδιακά συσσωρεύεται. Όταν η πίεση του αερίου αυξάνεται, η άσφαλτος και το τσιμέντο μπορεί να διογκωθούν και να σπάσουν. Σε αυτή τη διατριβή οι εκπομπές αερίων και η υποξία διερευνώνται μέσω γεωχημικών και ωκεανογραφικών μεθόδων, επιπλέον χρησιμοποιώντας σύγχρονα όργανα όπως βενθικά παρατηρητήρια. Ο κόλπος του Κατακόλου και ο Αμβρακικός Κόλπος αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικά περιβάλλοντα, που χαρακτηρίζονται διαφορετικούς τύπους διαφυγών, γεωλογία και κυκλοφορία θαλασσινού νερού: το Κατάκολο είναι ένα περιβάλλον ανοικτής θάλασσας, αλλά περιλαμβάνει μια ημίκλειστη περιοχή λιμανιού, όπου η κυκλοφορία του νερού είναι πιο περιορισμένη. Ο Αμβρακικός Κόλπος είναι μια φυσικά ημίκλειστη λεκάνη που δέχεται περιορισμένη εισροή θαλασσινού νερού από την ανοιχτή θάλασσα.Οι συγκεκριμένοι στόχοι αυτής της μελέτης ήταν: • Η εκτίμηση της κατανομής διαφυγών στις δύο περιοχές μελέτης. • Ο υπολογισμός των συνολικών εκπομπών μεθανίου στην ατμόσφαιρα. • Η παρακολούθηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των συγκεντρώσεωνς οξυγόνου και μεθανίου (που προέρχεται από υποθαλάσσιες διαφυγές) στο θαλασσινό νερό. • Ο προσδιορισμός του μηχανισμού ανάπτυξης της υποξίας λόγω διαφυγής μεθανίουΗ διατριβή χωρίζεται σε δύο μέρη:- Μία θεωρητική αξιολόγηση, που περιγράφει τη γενική θεωρία των διαφυγών υδρογονανθράκων και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους, με ειδική αναφορά στην υποξία στα θαλάσσια οικοσυστήματα.- Την πειραματική μελέτη που περιλαμβάνει πρωτότυπα, πειραματικά δεδομένα, μερικά από τα οποία αποκτήθηκαν στο πλαίσιο του έργου HYPOX (EC Grant 226126, ENV.2008.4.1.2.1) που χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Τα δεδομένα περιλαμβάνουν θαλάσσια γεωφυσικά δεδομένα, δεδομένα ροής μεθανίου από το έδαφος και από το θαλασσινό νερό/πυθμένα, τη συγκέντρωση μεθανίου και οξυγόνου στο θαλασσινό νερό από επιτόπιες έρευνες και από χρονική παρακολούθηση σε επιλεγμένη τοποθεσία στο Λιμάνι του Κατακόλου με τη χρήση βενθικού παρατηρητηρίου. Στην παρούσα διατριβή, παρέχεται για πρώτη φορά ένα περιγραφικό μοντέλο της σχέσης μεταξύ διαφυγών μεθανίου και υποξίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της υποξίας και σε άλλα θαλάσσια περιβάλλοντα.