Mercury in the coastal marine environment of Greece: from unaffected to heavily polluted water bodies

Abstract

This doctoral thesis was carried out at the Laboratory of Environmental Chemistry of the National and Kapodistrian University of Athens (NKUA) and investigates total mercury (THg) levels in the coastal marine environment of Greece from unaffected to heavily polluted watr bodies. The study was based on water samples from coastal and transitional waters collected during 2012–2022 within the national monitoring for Water Framework Directive, in collaboration with the Hellenic Centre for Marine Research. Additional samples from ports and marinas, surface sediments from transitional wate stationss and sediment cores from Saronikos Gulf were also analyzed.The aim of the thesis was to assess the spatial, temporal, seasonal and vertical patterns of THg and to investigate the influence of different anthropogenic pressures. THg concentrations in water remained overall below the European environmental quality standard of 70 ng/L, indicating no mercury contamination at national level. However, high spatial variability was observed, mainly associated with the type and intensity of pressures and local environmental processes. Transitional waters generally showed higher concentrations than coastal waters, while elevated values were recorded in areas affected by urban, industrial, port-related or riverine inputs, such as Elefsis Bay, coastal hotspots of Attica and parts of Thermaikos Gulf.Temporal and seasonal analysis did not reveal a consistent trend but suggested the influence of episodic events and local inputs. In sediments, the highest concentrations were recorded in cores from Elefsis Bay, in some cases exceeding both ERL and ERM guideline values. Overall, the findings show that mercury assessment should consider pressure type and site-specific conditions rather than geographical location alone and highlight the need for intensified monitoring in transitional waters, hotspots and areas with elevated THg concentrations without known nearby sources.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ). Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη του υδραργύρου στο παράκτιο θαλάσσιο περιβάλλον της Ελλάδας, από ανεπηρέαστα έως βαριά ρυπασμένα υδάτινα σώματα. Η μελέτη βασίστηκε σε δείγματα νερού από παράκτια και μεταβατικά ύδατα, τα οποία συλλέχθηκαν κατά την περίοδο 2012–2022 στο πλαίσιο της της Οδηγίας Πλαίσιο Θαλάσσιας Στρατηγικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε συνεργασία με το ΕΛΚΕΘΕ. Συμπληρωματικά, λήφθησαν και αναλύθηκαν δείγματα από λιμένες και μαρίνες της Αττικής, επιφανειακά ιζήματα μεταβατικών υδάτων και πυρήνες ιζήματος από τον Σαρωνικό Κόλπο.Στόχος της διατριβής ήταν η αξιολόγηση των χωρικών, χρονικών, εποχικών και κατακόρυφων τάσεων του THg και η διερεύνηση της επίδρασης διαφορετικών ανθρωπογενών πιέσεων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις THg στο νερό παρέμειναν συνολικά κάτω από το ευρωπαϊκό περιβαλλοντικό όριο των 70 ng/L, υποδηλώνοντας απουσία εκτεταμένης ρύπανσης από υδράργυρο σε εθνικό επίπεδο, ωστόσο παρατηρήθηκε σημαντική χωρική μεταβλητότητα. Τα μεταβατικά ύδατα εμφάνισαν γενικά υψηλότερες συγκεντρώσεις από τα παράκτια ύδατα, ενώ αυξημένες τιμές καταγράφηκαν σε περιοχές με αστική, βιομηχανική, λιμενική ή ποτάμια επίδραση, όπως ο Κόλπος της Ελευσίνας, παράκτια σημεία υψηλής πίεσης της Αττικής και τμήματα του Θερμαϊκού Κόλπου.Η χρονική και εποχική ανάλυση δεν ανέδειξε ενιαία τάση, αλλά υποδεικνύει την επίδραση επεισοδιακών γεγονότων και τοπικών εισροών. Στα ιζήματα, οι υψηλότερες συγκεντρώσεις καταγράφηκαν στους πυρήνες από τον Κόλπο της Ελευσίνας, σε ορισμένες περιπτώσεις πάνω από τις τιμές ERL και ERM. Συνολικά, τα ευρήματα δείχνουν ότι η αξιολόγηση του υδραργύρου θα πρέπει να βασίζεται πρόσθετα στον τύπο πίεσης και στις τοπικές συνθήκες, ενώ αναδεικνύουν την ανάγκη εντατικότερης παρακολούθησης σε μεταβατικά ύδατα, hotspots και περιοχές με αυξημένες τιμές χωρίς εμφανείς κοντινές πηγές.