Ειδοχαρακτηρισμός ατμοσφαιρικής εναπόθεσης αζώτου (N), σιδήρου (Fe) και μεταλλικών ιχνοστοιχείων στη Μεσόγειο
Authors: Τσαγκαράκη Μαρία 
Published: January 2024

Η Μεσόγειος θάλασσα, λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της αποτελεί μια περιοχή ευαίσθητη στις επιπτώσεις της παρατηρούμενης κλιματικής αλλαγής (αύξηση της ατμοσφαιρικής και θαλάσσιας θερμοκρασίας, αύξηση της στάθμης της θάλασσας, αλλαγές στον κύκλο των βροχοπτώσεων, αύξηση αριθμού και συχνότητας πυρκαγιών, αύξηση συχνότητας και έντασης ακραίων καιρικών φαινομένων, αλλαγές στην βιοποικιλότητα κλπ.), γεγονός που έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της παγκόσμιας επιστημονικής κοινότητας. Αντικειμενικός στόχος της παρούσας μελέτη, είναι η διερεύνηση του ρόλου των θρεπτικών συστατικών (N,P,Fe) στη θαλάσσια παραγωγικότητα της Α. Μεσογείου, μέσω της μελέτης της διαχρονικής διακύμανσης της ατμοσφαιρικής εναπόθεσης τους, καθώς και η μελέτη της χωρικής μεταβλητότητας της χημικής σύστασης των αερολυμάτων σε ολόκληρο το εύρος της Μεσογείου. Οι διαθέσιμες ως τώρα μελέτες έχουν δείξει ότι η ατμοσφαιρική εναπόθεση αποτελεί βασικό μονοπάτι εμπλουτισμού της Μεσογείου με θρεπτικά συστατικά. Μελετώντας τα δεδομένα υγρής εναπόθεσης μιας μεγάλης χρονοσειράς 25 ετών, από το 1997 έως το 2022, παρατηρείται μια σημαντική διαχρονική αύξηση των τιμών του pH της βροχής. Δεδομένου ότι η διαλυτότητα του Fe επηρεάζεται από το pΗ της βροχής, η παρατηρούμενη αύξηση της τιμής του pH οδηγεί σε σημαντική μείωση έως και 4-5 φορές των επιπέδων του διαλυτού και άρα βιοδιαθέσιμου Fe που εναποτίθεται στους ωκεανούς με επακόλουθες πιθανές επιπτώσεις στη θαλάσσια παραγωγικότητα.Όσον αφορά την ατμοσφαιρική εναπόθεση των Ν και του P, κατά καιρούς έχουν διεξαχθεί σχετικές μελέτες, ωστόσο ελάχιστες είναι αυτές που βασίζονται σε δεδομένα ατμόσφαιρας και θάλασσας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έχοντας στη διάθεση μας δεδομένα ατμοσφαιρικής εναπόθεσης τα οποία συλλέχθηκαν σε μια περίοδο 21 ετών (1997-2017) στον ερευνητικό σταθμό υποβάθρου του Φινοκαλιά και ιζηματοπαγίδων τα οποία συλλέχθηκαν σε 2 διαφορετικά βάθη στη στήλη του θαλασσινού νερού (500m και 1715m), στο Κρητικό Πέλαγος, για μια περίοδο 9 ετών, από Απρίλιο 1997 – Μάρτιο 2005) βρέθηκε, ότι η ξηρή εναπόθεση αποτελεί τον κύριο μηχανισμό ατμοσφαιρικής εναπόθεσης συνεισφέροντας το 67%, 68% και 75% της συνολικής ροής αδιάλυτης ύλης, του διαλυτού ανόργανου Ν και P, αντίστοιχα. Όσον αφορά την αλληλεπίδραση θάλασσας και ατμόσφαιρας, η μεταφορά μάζας στη στήλη του νερού γίνεται αρκετά γρήγορα, γεγονός που αποδίδεται στο σχηματισμό συσσωματωμάτων μεταξύ της εναποτιθέμενης ατμοσφαιρικής σκόνης και του οργανικού υλικού που παράγεται από την θαλάσσια βιολογική δραστηριότητα. Γνωρίζοντας ότι το οργανικό κλάσμα του αζώτου αποτελεί σημαντικό ποσοστό του συνολικού αζώτου, προσπαθήσαμε για πρώτη φορά να προσδιορίσουμε τις πηγές και τους παράγοντες που επηρεάζουν την διακύμανση του WSON σε δύο τοποθεσίες της Κύπρου με διαφορετικά χαρακτηριστικά (αστικής κυκλοφορίας - τοπικού υποβάθρου) για ένα διάστημα που καλύπτει έναν ολόκληρο χρόνο. Η μέση ετήσια συγκέντρωση WSON μετρήθηκε στα 0,20 και 0,16 μg N/m3 στην περιοχή αστικής κυκλοφορίας και τοπικού υποβάθρου, αντίστοιχα. Το WSON παρουσιάζεται ελαφρώς ενισχυμένο στον σταθμό κυκλοφορίας (9%), σε ετήσια βάση. Ωστόσο κατά τη διάρκεια του χειμώνα η συγκέντρωση του WSON στην Λευκωσία βρέθηκε να είναι σχεδόν διπλάσια σε σχέση με αυτή της τοποθεσίας υποβάθρου λόγω της οικιακής θέρμανσης. Η "προσέγγιση Lenschow", έδειξε ότι, κατά τη διάρκεια του χειμώνα στα επίπεδα του WSON συνεισφέρουν σχεδόν ισοδύναμα τόσο οι επιδράσεις "κίνησης + θέρμανσης" όσο και τα περιφερειακά αερολύματα ενώ οι συνεισφορές των περιφερειακών αερολυμάτων γίνονται σημαντικότερες (πάνω από το 80-90%) κατά την διάρκεια του καλοκαιριού. Όσον αφορά τις πηγές του WSON βρέθηκε ότι, η εκτιμώμενη συνεισφορά της περιφερειακής μεταφοράς των γηρασμένων αερολυμάτων είναι εντονότερη στην περιοχή τοπικού υποβάθρου (59% έναντι 38% στον αστικό σταθμό), ενώ στην περιοχή αυξημένης κυκλοφορίας μια σημαντική συνεισφορά (35%) συνδέθηκε με τις εκπομπές οχημάτων. Και στις δύο περιοχές εντοπίστηκε μια επιπρόσθετη ανθρωπογενής επίδραση (16%), που πιθανώς σχετίζεται με την καύση βιομάζας, ενώ η συνεισφορά των φυσικών πηγών όπως η ορυκτή σκόνη (4-8%) και το θαλάσσιο αερόλυμα(2-3%) ήταν μικρότερη. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης για πρώτη φορά πραγματοποιήθηκε μια προσπάθεια μελέτης της χημικής σύστασης και των πηγών των αιωρούμενων σωματιδίων ταυτόχρονα σε ολόκληρη την έκταση της Μεσογείου. Μελετώντας τα δεδομένα που είχαμε στη διάθεση μας, φαίνεται ότι η ανατολική λεκάνη της Μεσογείου δέχεται γενικά υψηλότερες εισροές αιωρούμενων σωματιδίων (τόσο φυσικής όσο και ανθρωπογενούς προέλευσης) σε σχέση με τη δυτική λεκάνη. Η Μεσόγειος φαίνεται να γίνεται αποδέκτης μιας πληθώρας πηγών αιωρούμενων σωματιδίων, με κυρίαρχο ρόλο των σωματιδίων σκόνης (9-44%) και των δευτερογενών θειικών (17-30%), ακολουθεί το γηρασμένο (13-23%) και φρέσκο θαλασσινό αλάτι (6-16%), ενώ φαίνεται επίσης να συνεισφέρουν οι καύσεις βαρέως πετρελαίου με σημαντική συνεισφορά από την ναυτιλία (4-12%), οι βιομηχανικές εκπομπές (2-12%) η καύση βιομάζας (5-6%) και στον περιαστικό σταθμό στην Αλγερία οι εκπομπές από την κυκλοφορία οχημάτων. Ολοκληρώνοντας, μέσα από τη σύγκριση του σταθμού του Φινοκαλιά με αντίστοιχο σταθμό υποβάθρου του ελλαδικού χώρου (ΝΕΟ) αναδεικνύεται για μια ακόμα φορά η σημαντικότητα του σταθμού του Φινοκαλιά ως χαρακτηριστικού σταθμού υποβάθρου όχι μόνο του Ελλαδικού χώρου αλλά και της ευρύτερης περιοχής της ΝΑ Μεσογείου.