Predgovor

---

Oznaka: 0098113

ISTRAŽIVANJE PLIMNE I DUŽEPERIODIČNE DINAMIKE SJEVERNOG JADRANA

TIDAL AND LONGER-PERIOD DYNAMICS OF THE NORTHERN ADRIATIC
Voditelj projekta: dr. sc. Milivoj Kuzmić

Tel. ++385 1 456 1139   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Ivica Janeković, magistar oceanologije, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Milivoj Kuzmić, doktor fiz. znanosti, znanstveni suradnik
Nastenjka Supić, doktorica fiz. znanosti, znanstvena suradnica
Igor Tomažić, dipl. ing. fizike, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Tanja Trošić, dipl. ing. fizike, stručni suradnik (na projektu do 31.1.2005.)

Vanjski suradnici
Joško Bobanivić, doktor fiz. znanosti, Dalhousie University, Halifax, Kanada (konzultant)
Branka Ivančan-Picek, doktorica fiz. znanosti, Državni hidrometeorološki zavod, Zagreb (konzultantica)

Program rada i rezultati na projektu:

Tri čimbenika dominiraju dinamikom okrajnja mora poput Jadranskog. To su površinski protoci, riječni izljevi te morska doba. U sjevernom Jadranu (SJ) pretežu prva dva, a ni treći nije zanemariv. SJ je izložen intenzivnim singularnim događajima koji izazivaju naglašene prostorne i vremenske gradijente fizikalnih veličina. Takovi pak gradijenti uzrokuju akutne i naknadne promjene pa je važno odrediti fizički odziv sustava na više prostornih i vremenskih skala. Pristup koji obećava najbolje izglede za uspjeh je kombinacija izravne interpretacije in situ i daljinskih mjerenja te matematičkog modeliranja, uz asimilaciju podataka. Središnji očekivani rezultat istraživanja je bolje razumijevanje dinamike tri odabrana segmenta gibanja u SJ, kao i njihovog zbirnog djelovanja, te razvitak skupa sjeverno-jadranskih modela korisnih u primjeni i daljnjim istraživanjima. Specifični očekivani rezultati su što točnija modelska reprodukcija strujnog polja izazvanog djelovanjem plimotvorne sile, dokumentiranje i interpretacija odziva, prvenstveno priobalja zapadne Istre, na buru  i druge vjetrove, modelska i empirijska reprodukcija sezonske promjenjivosti geostrofičke cirkulacije te izdvajanje karakterističnih prostornih oblika i vremenskih ritmova na temelju daljinski detektirane temperature Jadrana.

Tijekom 2005. godine započeta su, u kontekstu Zimskog eksperimenta, mjerenja morskih struja instrumentima visoke vertikalne razlučivosti (ADCP) na tri postaje južnog, brijunskog transekta. Pored struja, na pet transekta uz zapadnu obalu Istre jedan do dva puta mjesečno određivani su CTD profili.

Detaljno su analizirani oceanografski podaci za 2004. godinu, te je opaženo da su se niže koncentracije kisika u pridnenom sloju javljale unutar vrtloga u polju geostrofičkih struja. Matematičko modeliranje razine i struja sjevernog Jadrana, uz asimilaciju podataka, nastavljeno je fokusiranjem na verifikaciju njegova odziva na buru. Na planu daljinske detekcije detaljno je analiziran jadranski dio podataka iz ERA-40 baze reanaliziranih prognoza Europskog centra za srednjoročnu vremensku prognozu (ECMWF, razdoblje 1957-2002) te rabljen u matematičkom modelu radijacijskog prijenosa u atmosferi RTTOV7.1. Nastavljena je verifikacijska analiza globalnih SST koeficijenata u regionalnim uvjetima Jadranskog mora pomoću temperaturnih podataka s driftera.

Research programme and results:

Three factors dominate dynamics of marginal seas like Adriatic: sea surface fluxes, river discharges and tides. In the northern Adriatic (NA) the first two are prominent, but the third can not be ignored. The NA is exposed to intense singular events that provoke pronounced spatial and temporal gradients of physical variables. Those gradients cause immediate and delayed changes necessitating identification of the system’s response at several spatial and temporal scales. The most promising solution approach appears to be a combination of in situ and remote measurements with numerical modelling and data assimilation. The principal expected research result is an improved understanding of the three NA flow segments and their interactions, plus development of modelling tools to aid future applications and research. Specific expected improvements include better model reconstruction of tidal current field, better documentation of the west Istrian coastal zone response (in particular) to bura and other major winds, modelling and empirical reconstruction of seasonal variability of the geostrophic circulation, and extraction of characteristic spatial patterns and temporal rhythms (interannual variability) based on remotely sensed Adriatic SST. 

During the year 2005, high-resolution current measurements (ADCP) were performed, within the Winter Experiment framework, at three stations of the southern Brioni transect. In addition, CTD measurements were done monthly/bimonthly at five transects along the west Istrian coast. Oceanographic data for the year 2004. were analysed in detail; it was observed that lower amounts of oxygen in bottom layer appear in gyres, whose positions were defined by distribution of geostrophic currents. Mathematical modelling of the northern Adriatic currents and sea level (including data assimilation) was continued focused on verification of its response to bura wind.  On the remote sensing side, the Adriatic subset of the ECMWF ERA-40 reanalysis data was analysed in detail and used in the RTTOV 7.1 mathematical model of radiative transfer in the atmosphere. The verification analysis of the global SST coefficients in regional conditions of the Adriatic Sea was continued with drifter-collected temperature data.

---

Oznaka: 0098120

ANALITIKA I BIOGEOKEMIJA ORGANSKIH SPOJEVA U VODENOM OKOLIŠU

ANALYSIS AND BIOGEOCHEMISTRY OF ORGANIC COMPOUNDS IN THE AQUATIC ENVIRONMENT
Voditelj projekta: dr. sc. Marijan Ahel

Tel. ++385 1 4561042   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Iva Mikac, dipl. ing. kemije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Ivan Senta, dipl. ing. kemije, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Tvrtko Smital, doktor biol. znanosti, znanstveni suradnik (konzultant)
Nataša Tepić, magistrica oceanologije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Senka Terzić, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica

Tehnički suradnici
Nenad Muhin

Vanjski suradnici
Alenka Malej, doktorica biol. znanosti, znanstvena savjetnica, Nacionalni inštitut za biologijo, Morska biološka postaja Piran, Slovenija (konzultantica)
Damir Viličić, doktor biol. znanosti, redoviti profesor, Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb (konzultant)
Walter Giger, doktor kem. znanosti, znanstveni savjetnik, Swiss Federal Institue of Environmental Science and Technology (EAWAG), Dübendorf, Švicarska (konzultant)
Mira Petrović, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC), Barcelona, Španjolska (konzultantica)

Program rada i rezultati na projektu:

Cilj teme je sustavno istraživanje biogeokemijskog ponašanja specifičnih biogenih i antropogenih organskih spojeva s posebnim naglaskom na one spojeve koji su značajni za Jadran i kopnene vode Hrvatske. Istraživanja obuhvaćaju proučavanje raspodjele i ponašanja odabranih organskih spojeva u poredbeno važnim morskim i kopnenim ekosustavima uz upotrebu pouzdanih visokospecifičnih metoda koje uključuju primjenu plinske i tekućinske kromatografije te spektrometrije masa. Od biogenih sastojaka posebna je pozornost posvećena fotosintetskim pigmentima i njihovim razgradnim proizvodima te ugljikohidratima. Istraživanja antropogenih spojeva usmjerena su na molekularnu karakterizaciju organskog zagađenja u odlagalištima otpada i komunalnim otpadnim vodama, a poseban je naglasak stavljen na neionske i anionske tenzide te nekoliko novih tipova zagađivala porijeklom iz farmaceutske industrije.

Nastavljena su višegodišnja opažanja sezonske i prostorne raspodjele ugljikohidrata u sjevernom Jadranu s ciljem da se utvrdi njihova moguća povezanost s povremenim intenzivnim nastajanjem sluzavih agregata u tom području. Posebna pozornost posvećena je odnosu između dinamike fitoplanktona i sezonske akumulacije ugljikohidrata. Dinamika ugljikohidrata proučavana je i u estuariju rijeke Krke te je uočen jasan utjecaj stratifikacije vodenog stupca na njihovu raspodjelu.

Proučavanje ponašanja aromatskih tenzida u postupcima za pročišćavanje otpadnih voda upotrebom visokospecifičnih analitičkih metoda koje se temelje na upotrebi vezanog sustava tekućinska kromatografija-tandemna spektormetrija masa (LC/MS/MS) nastavljeno je usporedbom klasične tehnologije obrade s aktivnim muljem i membranskih bioreaktora. Utvrđeno je da membranski sustavi pokazuju sličnu uspješnost uklanjanja za ovaj tip zagađivala kao i klasični uređaji, ali je raspodjela specifičnih metabolita koji nastaju razgradnjom dosta različita. Provedeno je i opsežno istraživanje pojavljivanja aromatskih tenzida u komunalnim otpadnim vodama hrvatskih gradova te je utvrđeno da ti spojevi pripadaju među najzastupljenije tipove zagađivala u otpadnim vodama. LC/MS tehnika.

LC/MS/MS tehnika upotrebljena je i za istraživanje pojavljivanja i ponašanja sastojaka farmaceutskog porijekla u otpadnim vodama te je razvijena metoda za simultano određivanje nekoliko skupina antimikrobnih sredstava, uključujući sulfonamide, makrolide i fluorokinolone. U okviru istraživanja posljedica ratnih aktivnosti na onečišćenje okoliša, ista je tehnika uspješno upotrebljena za određivanje tragova eksploziva u tlu

Rasprostranjenost policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAH) u tlima sakupljenim na područjima Hrvatske koja su bila pogođena ratom istražena je upotrebom GC/MS tehnike.

Research programme and results:

The aim of this project is a systematic investigation of biogeochemical behaviour of biogenic and anthropogenic organic compounds in different freshwater and marine environments using highly specific analytical techniques such as high-resolution gas chromatography, high-performance liquid chromatography and mass spectrometry. Among biogenic compounds studied, a special attention was paid to photosynthetic pigments and their breakdown products, which have been proven as useful biomarkers of phytoplankton biomass, and to carbohydrates that play an important role in the formation of gelatinous macroaggregates. Investigations of anthropogenic compounds have been focused on their molecular characterisation in solid waste landfills and municipal wastewaters. Among specific xenobiotic compounds, a special emphasis was on anionic and nonionic aromatic surfactants and several new pollutants of pharmaceutical origin.

Pluriannual observations of seasonal and spatial distribution of carbohydrates in the northern Adriatic was continued in order to establish possible link between the enhanced carbohydrate accumulation during the stratified period and the development of the mucilage phenomenon. A special attention was paid to the relationship between phytoplankton dynamics and carbohydrates. A study of carbohydrate dynamics in the Krka River estuary revealed a strong impact of water column stratification on the distribution of carbohydrates with levels being comparable to those in the Northern Adriatic.

Study of the behaviour of aromatic surfactants in wastewater treatment was continued using highly specific analytical methods based on liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). During the study we compared a classical activated sludge treatment with a membrane biological reactor. It was established that both systems achieve similar overall removal efficiencies for aromatic surfactants, but the distribution of the metabolites, formed during the treatment, can be rather different. Furthermore, a comprehensive nation-wide survey of aromatic surfactants and their metabolites in municipal wastewaters, including all major cities in Croatia, was performed using LC/MC-technique.

The same technique was applied for the investigation of pharmaceutical chemicals in municipal wastewaters and for that purpose a multiresidue method for simultaneous determination of three important classes of antimicrobials, including sulfonamides, macrolides and fluoroquinolones was developed.

A comprehensive investigation of hazardous chemical contamination in Croatian areas affected by war activities included determination of several classes of possible contaminats. Explosive residues were successfully detected in soil samples using LC/MS/MS technique, while determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) involved GC/MS technique.